JPH03242906A - 低損失酸化物磁性材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、スイッチング電源等に搭載されるＭｎ−Ｚｎ
系フェライトの製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、スイッチング電源等に搭載される磁性材料として
はＭｎ−Ｚｎ系フェライトが用いられており、その駆動
周波数は　〜２００　ｋＨｚ程度であった。また、近年
の小型、軽量化に伴い、駆動周波数が３００ｋＨｚ　〜
５００ｋＨｚさらにはＩ　ＭＨｚまでの高周波化の検討
が進められている゛。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この高周波域で従来のＭｎＺｎ系フェラ
イトを使用した場合、フェライトのパ、ワーロスの増大
による発熱が極めて大きく前述したような高周波領域で
は、その機能をはたすことができないという欠点があっ
た。

一般的にフェライトは鉄、マンガン、亜鉛の各酸化物粉
末をボールミル等で混合した後、予焼し。

さらに微粉砕工程、造粒工程を経てプレスを行い。

圧粉体を作製する。この圧粉体を焼成することにより目
的とするフェライト焼成体を得ている。

このフェライト焼成体は、混合又は微粉砕工程時に添加
されるＳｉ２Ｏ３，ＣａＯ又はその他微量添加物を液相
の主相とした液相焼結により得ることができる。冷却後
にこのＳｉ２Ｏ３，Ｃａｂ、その他微量添加元素はＭ　
ｎ　−Ｚ　ｎフェライト結晶粒界に粒界相として存在す
る。この粒界相はフェライトの電気抵抗を著しく向上さ
せフェライトに生ずるうず電流損失を低下せしめる働き
をもっている。

しかしながら、このＳｉ２Ｏ３，Ｃａｂ、その他添加元
素の添加量はせいぜい数千ｐｐｍと極めてその量が少な
い。また、さらにその添加方法は、各成分を単独で添加
しているため２粒界相の形成が不均一であったり、また
さらには粒界相が存在しない箇所か多数存在したりする
ため電気抵抗の低下をもたらし、うず電流損失を増大さ
せてしまうためだけでなく、さらには焼結性に劣り、充
分な原子の拡散及び緻密化が図れず、パワーロス全体を
大きくしてしまうもの考えられる。

そこで本発明の技術的課題は前述したような欠点を除去
した数百ｋＨｚ〜Ｉ　ＭＨｚ付近までの高周波領域にお
いてもパワーロスが小さく発熱量を押さえた低損失酸化
物磁性材料の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は、前述の問題点を克服するために種々の検討
を行った結果、Ｓｉｎ、およびＣａＯを主成分とするガ
ラス相、結晶相及び／又はこれらの混相からなる粉末、
又はこの粉末にＦ　ｅ　２０　　、　ＭｎＯ，ＺｎＯ，
Ｖ　　２Ｏ３，Ｂｉ２Ｏ３の３　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　２　　５少くとも一種が含まれる粉末
をフェライト原料粉末に添加混合することにより著しく
パワーロスが低減でき数百ｋＨｚ以上の高周波において
も使用することのできる低損失磁性材料を得ることがで
きることを見い出したものである。

本発明によれば、スピネル型結晶構造を有するＭ　ｎ　
−Ｚ　ｎ系フェライト粉末冶金法により製造する方法に
おいて、フェライト原料粉末にＳ　ｉＯ２＋およびＣａ
Ｏを主成分とするガラス相、結晶相及び／又はこれらの
混相からなる粉末を添加混合することを特徴とする低損
失酸化物磁性材料が得られる。本発明において、前記粉
末は、５〜６０ｗｔ％ＳｉＯ２残部が実質的にＣａＯか
らなることが好ましい。

本発明によれば、前記添加粉末は、第１の添加物として
、Ｆｅ　　２Ｏ３，ＭｎＯ，ＺｎＯの少くと３ も一種を含むことを特徴とする酸化物磁性材料の製造方
法が得られる。

本発明によれば、前記したいずれかの低損失酸化物磁性
材料の製造方法において、前記添加粉末は第２の添加物
としてＶ　Ｏ及びＢ■２０３の５ 少くとも一種を含むことを特徴とする低損失酸化物磁性
材料の製造方法が得られる。

本発明において、前記第２の添加物の含有量は９０ｗｔ
％以下（０を含まず）であることが好ましい。

これは、ＳｉＯ，ＣａＯを主成分としＦ　ｅ　２０　　
、　ＭｎＯ，ＺｎＯ，Ｖ　　２Ｏ３，Ｂｉ２Ｏ３等３　
　　　　　　　　　　　　　　　　　２　　５を含有し
たガラス相又は結晶相もしくはこれらの混和の粉末は焼
結体中の粒界相の組成とほぼ同程層となっているため粒
界相の均一性の向上が図れた結果だけでなく、これら粉
末が焼結時の液相の核となり、この核が圧粉体中に均一
に分散したことにより焼結性が著しく向上し原子の拡散
及び緻密化が促進されたため、うず電流損失、ヒステリ
シス損失が低減されたものと思われる。

本発明において、Ｓｉ２Ｏ３，ＣａＯより成るガラス相
、結晶相、及びこれらの混相からなる粉末においでＳ　
ｌ　０２の組成を５〜６０ｗｔ％が好ましいとしたのは
５ｗｔ％以下ではＳｉＯ２量が少なすぎ良好コアロス特
性を示す粒界相が得られないだけでなく焼結性をも低下
するため５ｗｔ％以上とする必要があり、また６０ｗｔ
％を越えた領域ではＳｉＯ２量が多すぎ異常粒成長を生
じコアロス特性を著しく劣化させるためである。さらに
Ｖ　２０５　。

Ｂｉ２Ｏ３の一種又は二種を含有する場合においても９
０ｗｔ％を越えた領域でこれらを含有するとＳｉ２Ｏ３
，ＣａＯ量が少なすぎ良好なコアロス特性を示さないた
め９０ｖＬ％以下とすることが好ましいからである。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を示す。

〈実施例−１〉 Ｆｅ　　２Ｏ３，ＭｎＯ，ＺｎＯの粉末を５３．５１１
ｏ１３ ％、３８ＩＩｏ１％、　８．５ｍｏ１％となるよう秤量
後、ボールミルで混合した後、約１０００℃で仮焼した
。

（Ｉ材とする）また＋　　Ｓ　ｔ　Ｏ＊　　Ｃａ　Ｏｒ
　　Ｆ　ｅ　２０３、ＭｎＯ，ＺｎＯを第１表に示すよ
うに秤量した後、ボールミルで混合した後、この粉末を
２ｔｏｎ／ｃ−で成形し５００−１０００’Ｃで焼成し
た。さらに、これら粉末をボールミルにて粉砕し得られ
た粉末を■材とした。（■−１〜■−５．計５種類）　
次にＩ材に対し■材を０．０５〜０．２　Ｖｔ％添加し
、さらにボールミルにて混合粉砕を行った。次に得られ
た粉末を２ｔｏｎ／ｃ−で成形後１０００−１３００℃
で本焼成した。

また、比較材として、Ｉ材の粉末にＳ　ｉＯ２。

ＣａＯをおのお（７）　０．０２ｗｔ％、　０．０５ｗ
ｔ％添加した後。

上記同様ボールミルにて混合粉砕−成形−焼成を行った
。

第２表に各■材を添加し焼成条件を変化させた時に得ら
れた焼結体の中で最も優れたパワーロス特性を比較材（
従来品）と比較して示す（Ｉ　ＭＨｚ−５００Ｇａｔ６
０℃）。

本発明によるＳ　Ｉ　２Ｏ３，Ｃａｂ、　　Ｆ　ｅ２０
３　＋ＭｎＯ，ＺｎＯの焼成粉末を添加した方が小さい
パワーロスを示すことがわかる。

〈実施例−２〉 実施例−１でのｌｌ−１材、及びｌｌ−２材及び実施例
−１と同様な製法で得られたＳ　ｉＯ２５ｗｔ％Ｃａ０
９５ｙｔ％、　　Ｓ　ｓ　０２３０ｗｔ％−Ｃａ０７０
ｗｔ％、　Ｓ　ｓ　Ｏ２４０ｗｔ％−６０ｗｔ％＋　Ｓ
　ｉｏ　２６０ｗｔ％−４０ｗｔ％Ｃａ０，６５ｗｔ％
５１０２３５ｗｔ％ＣａＯの粉末をおのおの０．０５〜
０．２　ｗｔ％実施例−１で得たＩ材に添加し実施例−
１と同様に焼成体を得た。

第１図に５ｉｎ２−ＣａＯの焼成粉末におけるＳｉＯ２
量とパワーロス（ＩＭＨｚ　−５００Ｇ　ａｔ６０℃）
の関係を示す。

５ｉＯ２−ＣａＯの焼成粉末中におけるＳｉＯ２量が５
〜６０ｗｔ％の範囲で従来よりも優れたパワーロスを示
すことがわかる。

〈実施例−３〉 実施例−２で得られた３０ｗｔ％Ｓ　ｉＯ２７０ｗｔ％
ＣａＯの粉末にｖｏ　　及びＢ　１２０　ｇの混５ 金粉末を１０〜９０ｗｔ％添加し、実施ｆｌＪ−１と同
様にして５ｉＯ２−ＣａＯ−■２０５−Ｂ１２゜３の焼
成体粉末を得た（■材とする）。

これら得られた■材の粉末を実施例−１で得られたＩ材
の粉末に０．０５〜０．５νｔ％添加し、実施例１と同
様な製法によりＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト焼成体を得
た。

第２図に■材におけるｖ　ｏ　、Ｂ１２ｏ３粉５ 末の混合重量比を変化させた時のパワーロス（ＩＭＨｚ
　−５００Ｇ　ａｔ６０℃）を示す。

■材におけるＶ　　２Ｏ３，Ｂｉ、、０３粉末の混合５ 比が９０ｗｔ％以下で比較材である従来のフェライトよ
りも優れたパワーロスを示すことがわかる。

〈実施例−４〉 実施例−１で示したＵ−３材を添加して得られた試料及
び実施例−３で示したＶＯ，Ｂｉ２　５　　　　　２ ０３粉末が■材中に３０ｗｔ％含有した粉末を用いて得
られた焼成体試料及び比較材のパワーロス周波数依存性
を測定した結果を第３図に示す。

第３図より１本発明のＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトは比
較材である従来品に比べ全周波数領域で優れたパワーロ
スを示すことがわかる。

０ ［発明の効果］ 以上の実施例で述べた如（Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト
を通常の粉末冶金法により製造する方法において、Ｓｉ
Ｏ，ＣａＯより成るガラス相又は結晶相及びこれらの混
和の粉末さらにこれらの粉末中にＦｅ　　２Ｏ３，Ｍｎ
Ｏ，ＺｎＯ，又はＶ　２０５゜３ Ｂ　ｌ　２０３が含有された粉末を添加することにより
著しくパワーロスが改善されスイッチング電源等に組込
んだ場合発熱量か小さくなり優れた電源特性を示すもの
と思われる。

これはＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト中の粒界相の均一性
の向上及び焼結促進による緻密化が好特性を生みだした
ものと推察される。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例−２におけるＳ　ｉＯ２Ｃａ　Ｏ焼成粉
末のＳ　ＩＯ２量を変化させた時のパワーロスとの関係
を示す図。 第２図は実施例−３におけるＳ　ｉＯ２Ｃａ　ＯＶ　　
Ｏ−Ｂｉ　　Ｏ焼成粉末のＶ　ＯＩ　Ｂ２５　　　　　
　２３　　　　　　　　　　　　２５２ １２０　ｇ粉末量を変化させた時のパワーロスとの関係
を示す図。 第３図は実施例−４における５ｉｎ２−ＣａＯＦ　ｅ　
２０　ａ　　Ｍ　ｎ　ＯＺ　ｎ　Ｏの焼成粉末及びｓｉ
ｏ　　−ＣａＯ−Ｖ２Ｏ３−Ｂｉ、、０３焼威粉末を添
加した試料のパワーロス周波数依存性を。 比較例である従来品と比較した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）スピネル型結晶構造を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライ
   トを粉末冶金法により製造する方法において，Ｍｎ−Ｚ
   ｎ系フェライト原料粉末にＳｉＯ，及びＣａＯを主成分
   とするガラス相，結晶相，乃至これらの混相から成る粉
   末を添加混合することを特徴とする低損失酸化物磁性材
   料の製造方法。 ２）請求項第１項記載の低損失酸化物磁性材料の製造方
   法において，前記添加粉末は第１の添加物としてＦｅ＿
   ２Ｏ＿３，ＭｎＯ，ＺｎＯの少なくとも一種を含むこと
   を特徴とする低損失酸化物磁性材料の製造方法。 ３）請求項第１項又は第２項記載の低損失酸化物磁性材
   料の製造方法において，前記添加粉末は第２の添加物と
   してＶ＿２Ｏ＿５，及びＢｉ＿２Ｏ＿３の少くとも一種
   を含むことを特徴とする低損失酸化物磁性材料の製造方
   法。 ４）請求項第１項記載の低損失酸化物磁性材料の製造方
   法において，前記添加粉末の組成はＳｉＯ＿２５〜６０
   ｗｔ％残部ＣａＯであることを特徴とする低損失酸化物
   磁性材料の製造方法。 ５）請求項第３項記載の酸化物磁性材料の製造方法にお
   いて，前記添加粉末中の第２の添加物の含有量は９０ｗ
   ｔ％以下（０を含まず）であることを特徴とする低損失
   酸化物磁性材料の製造方法。