JPH04336401A - 酸化物軟質磁性材料 - Google Patents
酸化物軟質磁性材料Info
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- JPH04336401A JPH04336401A JP3107887A JP10788791A JPH04336401A JP H04336401 A JPH04336401 A JP H04336401A JP 3107887 A JP3107887 A JP 3107887A JP 10788791 A JP10788791 A JP 10788791A JP H04336401 A JPH04336401 A JP H04336401A
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- Soft Magnetic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１００ｋＨｚ〜数ＭＨ
ｚの高周波領域で通信機用の変成器磁心として使用する
のに適した高透磁率Ｍｎ−Ｚｎ系酸化物軟質磁性材料に
関するものである。
ｚの高周波領域で通信機用の変成器磁心として使用する
のに適した高透磁率Ｍｎ−Ｚｎ系酸化物軟質磁性材料に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型化の要求が高まるに伴い
、実装される電子部品の小型化、高性能化が強く求めら
れている。電子機器のノイズフィルター等に多用される
変成器磁心の小型化を達成するためには磁心に用いられ
る酸化物軟質磁性材料（以下フェライトと記述する）の
初透磁率を大きくし、かつ磁気損失を小さく押えなけれ
ばならない。一方、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの場合、初
透磁率と周波数との間にはＳｎｏｅｋの限界と呼ばれる
関係があり、磁化がほぼ等しい材料では、透磁率の高い
ものほど低周波数側で自然共鳴が起こることが明らかに
されている。
、実装される電子部品の小型化、高性能化が強く求めら
れている。電子機器のノイズフィルター等に多用される
変成器磁心の小型化を達成するためには磁心に用いられ
る酸化物軟質磁性材料（以下フェライトと記述する）の
初透磁率を大きくし、かつ磁気損失を小さく押えなけれ
ばならない。一方、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの場合、初
透磁率と周波数との間にはＳｎｏｅｋの限界と呼ばれる
関係があり、磁化がほぼ等しい材料では、透磁率の高い
ものほど低周波数側で自然共鳴が起こることが明らかに
されている。
【０００３】すなわち透磁率の高いものほど透磁率が急
激に低下する周波数が低周波側に位置し、逆に透磁率の
低いものほど高周波側に位置するという関係が存在する
。このような初透磁率の周波数特性は、結晶素地（マト
リクス）であるスピネルを構成するＦｅ２ Ｏ３ ，Ｚ
ｎＯ，ＭｎＯの組成比と、結晶粒界近傍に位置すること
の多い微量成分によるところが大きいことが明らかにさ
れている。
激に低下する周波数が低周波側に位置し、逆に透磁率の
低いものほど高周波側に位置するという関係が存在する
。このような初透磁率の周波数特性は、結晶素地（マト
リクス）であるスピネルを構成するＦｅ２ Ｏ３ ，Ｚ
ｎＯ，ＭｎＯの組成比と、結晶粒界近傍に位置すること
の多い微量成分によるところが大きいことが明らかにさ
れている。
【０００４】例えば特公昭５１−４９０７９号公報に開
示されているように、Ｆｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯおよびＺ
ｎＯを主成分とするＭｎ−Ｚｎ系フェライトにＢｉ２
Ｏ３ およびＣａＯを適量添加することにより、１００
ｋＨｚで８０００〜９０００程度までの高初透磁率を得
ている。 また、特公昭６２−５３４４６号公報に開示されている
ように、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトにＢｉ２ Ｏ３ およ
びＶ２ Ｏ５を適量添加することにより、１０ｋＨｚに
おける初透磁率が９５００程度、損失係数が２．５×１
０−６程度の特性を有するフェライトが得られている。
示されているように、Ｆｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯおよびＺ
ｎＯを主成分とするＭｎ−Ｚｎ系フェライトにＢｉ２
Ｏ３ およびＣａＯを適量添加することにより、１００
ｋＨｚで８０００〜９０００程度までの高初透磁率を得
ている。 また、特公昭６２−５３４４６号公報に開示されている
ように、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトにＢｉ２ Ｏ３ およ
びＶ２ Ｏ５を適量添加することにより、１０ｋＨｚに
おける初透磁率が９５００程度、損失係数が２．５×１
０−６程度の特性を有するフェライトが得られている。
【０００５】しかしながら、これらによる特性改善は、
１００ｋＨｚ付近までの比較的低周波数領域に限定され
、実用上ますます重要視されつつある１００ｋＨｚ〜数
ＭＨｚまでの高周波数領域での初透磁率の改善効果は少
く、上記高周波領域でも初透磁率の高いフェライトの開
発が望まれていた。
１００ｋＨｚ付近までの比較的低周波数領域に限定され
、実用上ますます重要視されつつある１００ｋＨｚ〜数
ＭＨｚまでの高周波数領域での初透磁率の改善効果は少
く、上記高周波領域でも初透磁率の高いフェライトの開
発が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、１００ｋＨ
ｚ〜数ＭＨｚの高周波数領域で初透磁率が高いフェライ
トを提供し、上記従来技術に対する要望を解決しようと
するものである。
ｚ〜数ＭＨｚの高周波数領域で初透磁率が高いフェライ
トを提供し、上記従来技術に対する要望を解決しようと
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、基本成分を、 ＭｎＯ ：２０〜３０ｍｏｌ％ ＺｎＯ ：１０〜２５ｍｏｌ％ Ｆｅ２ Ｏ３ ：残部 とし、 ＳｉＯ２ ：０．００５〜０．０２重量％ＣａＯ
：０．００５〜０．２０重量％Ｎｂ２ Ｏ５ ：
０．００５〜０．０５重量％を含有することを特徴とす
る酸化物軟質磁性材料を提供するもので、上記磁性材料
を、さらに、Ｂｉ２ Ｏ３ ：０．００５〜０．０５重
量％を含有するものとすることができる。
決するために、基本成分を、 ＭｎＯ ：２０〜３０ｍｏｌ％ ＺｎＯ ：１０〜２５ｍｏｌ％ Ｆｅ２ Ｏ３ ：残部 とし、 ＳｉＯ２ ：０．００５〜０．０２重量％ＣａＯ
：０．００５〜０．２０重量％Ｎｂ２ Ｏ５ ：
０．００５〜０．０５重量％を含有することを特徴とす
る酸化物軟質磁性材料を提供するもので、上記磁性材料
を、さらに、Ｂｉ２ Ｏ３ ：０．００５〜０．０５重
量％を含有するものとすることができる。
【０００８】
【作用】本発明者は、上記課題を解決するために、基本
成分とともに種々の微量成分について検討を加えた結果
、ＭｎＯ，ＺｎＯ，Ｆｅ２ Ｏ３からなる基本成分に、
ＳｉＯ２ ，ＣａＯ，Ｎｂ２ Ｏ５ の適量を含有させ
ることにより、高周波数領域での特性改善に顕著な効果
が得られ、さらにＢｉ２ Ｏ３ の適量を含有させるこ
とにより、効果が向上することを見出した。
成分とともに種々の微量成分について検討を加えた結果
、ＭｎＯ，ＺｎＯ，Ｆｅ２ Ｏ３からなる基本成分に、
ＳｉＯ２ ，ＣａＯ，Ｎｂ２ Ｏ５ の適量を含有させ
ることにより、高周波数領域での特性改善に顕著な効果
が得られ、さらにＢｉ２ Ｏ３ の適量を含有させるこ
とにより、効果が向上することを見出した。
【０００９】本発明は、これらの知見をもとに、１００
ｋＨｚ〜数ＭＨｚの高数波数領域で高初透磁率を有する
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを提供し得たものである。本発
明における基本成分の限定は以下の理由による。初透磁
率に重大な影響を及ぼす磁気異方性定数、磁歪定数は、
Ｆｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，ＺｎＯの組成比に依存するこ
とが知られており、微量成分を添加する前の基本成分の
初透磁率をどの程度にとるか、セカンダリーピーク，キ
ューリ点をどの程度に設定するか、という観点から、Ｆ
ｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，ＺｎＯの組成範囲がまず限定さ
れる。
ｋＨｚ〜数ＭＨｚの高数波数領域で高初透磁率を有する
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを提供し得たものである。本発
明における基本成分の限定は以下の理由による。初透磁
率に重大な影響を及ぼす磁気異方性定数、磁歪定数は、
Ｆｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，ＺｎＯの組成比に依存するこ
とが知られており、微量成分を添加する前の基本成分の
初透磁率をどの程度にとるか、セカンダリーピーク，キ
ューリ点をどの程度に設定するか、という観点から、Ｆ
ｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，ＺｎＯの組成範囲がまず限定さ
れる。
【００１０】通信機用の変成器磁心の動作温度は通常室
温から８０〜１２０℃とされ、この温度範囲で初透磁率
が高く正の温度係数を持つことが要求される。このため
Ｆｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，ＺｎＯの組成範囲が次のよう
に限定される。 ＭｎＯ ：２０〜３０ｍｏｌ％ ＺｎＯ ：１０〜２５ｍｏｌ％ Ｆｅ２ Ｏ３ ：残部 ＭｎＯが２０ｍｏｌ％未満又は３０ｍｏｌ％を超え、Ｚ
ｎＯが１０ｍｏｌ％未満又は２５ｍｏｌ％を超えると、
焼結体素地（マトリクス）を構成する複スピネルの化学
組成の変化により初透磁率をはじめとする磁気特性が大
幅に変化するため、以下に記述する微量成分の添加によ
っても通信機用の変成器磁心としての使用に適した特性
を得ることが困難となる。
温から８０〜１２０℃とされ、この温度範囲で初透磁率
が高く正の温度係数を持つことが要求される。このため
Ｆｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，ＺｎＯの組成範囲が次のよう
に限定される。 ＭｎＯ ：２０〜３０ｍｏｌ％ ＺｎＯ ：１０〜２５ｍｏｌ％ Ｆｅ２ Ｏ３ ：残部 ＭｎＯが２０ｍｏｌ％未満又は３０ｍｏｌ％を超え、Ｚ
ｎＯが１０ｍｏｌ％未満又は２５ｍｏｌ％を超えると、
焼結体素地（マトリクス）を構成する複スピネルの化学
組成の変化により初透磁率をはじめとする磁気特性が大
幅に変化するため、以下に記述する微量成分の添加によ
っても通信機用の変成器磁心としての使用に適した特性
を得ることが困難となる。
【００１１】なお、Ｆｅ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ，ＺｎＯ原
料としては酸化物だけではなく焼成により、この形態に
変わることのできる炭酸塩等の化合物を使用することが
できる。ＳｉＯ２ はＣａＯとの共存により焼結の際に
液相を形成し、高密度化を促進する。０．００５重量％
に満たない場合は、添加効果に乏しく、０．０２重量％
を越えると焼成時に異常粒成長が起り易くなり特性が逆
に低下する。
料としては酸化物だけではなく焼成により、この形態に
変わることのできる炭酸塩等の化合物を使用することが
できる。ＳｉＯ２ はＣａＯとの共存により焼結の際に
液相を形成し、高密度化を促進する。０．００５重量％
に満たない場合は、添加効果に乏しく、０．０２重量％
を越えると焼成時に異常粒成長が起り易くなり特性が逆
に低下する。
【００１２】ＣａＯはＳｉＯ２ との共存下で焼結によ
る高密度化を促進する他、粒界に偏在し、比抵抗を増し
損失を改善する。０．００５重量％に満たない場合には
添加効果に乏しく、０．２重量％を越えると逆に初透磁
率の低下、損失の増加を招く。Ｎｂ２ Ｏ５ は、Ｓｉ
Ｏ２ ，ＣａＯとの共存下で比抵抗の増加および損失の
改善に寄与するが、０．００５重量％に満たない場合に
は、添加効果に乏しく、０．０５重量％を越えると逆に
異常粒成長等により損失の増大を招く。
る高密度化を促進する他、粒界に偏在し、比抵抗を増し
損失を改善する。０．００５重量％に満たない場合には
添加効果に乏しく、０．２重量％を越えると逆に初透磁
率の低下、損失の増加を招く。Ｎｂ２ Ｏ５ は、Ｓｉ
Ｏ２ ，ＣａＯとの共存下で比抵抗の増加および損失の
改善に寄与するが、０．００５重量％に満たない場合に
は、添加効果に乏しく、０．０５重量％を越えると逆に
異常粒成長等により損失の増大を招く。
【００１３】Ｂｉ２ Ｏ３ は焼結の際の高密度化、粒
成長を促進する働きがあり、初透磁率の増加に寄与する
が０．００５重量％に満たない場合には添加効果に乏し
く、０．０５重量％を越えると逆に初透磁率の低下を招
く。本発明のソフトフェライトを製造するには、各成分
の粉末原料を上述の所定の組成になるように混合した後
、通常のプロセスに従い、圧縮成形後、焼結を施す。
成長を促進する働きがあり、初透磁率の増加に寄与する
が０．００５重量％に満たない場合には添加効果に乏し
く、０．０５重量％を越えると逆に初透磁率の低下を招
く。本発明のソフトフェライトを製造するには、各成分
の粉末原料を上述の所定の組成になるように混合した後
、通常のプロセスに従い、圧縮成形後、焼結を施す。
【００１４】
〔実施例１〕ＭｎＯ２７ｍｏｌ％、ＺｎＯ２０ｍｏｌ％
、残部がＦｅ２ Ｏ３ からなる基本成分に、ＳｉＯ２
０．０１５重量％、ＣａＯ０．１２重量％、さらにＮ
ｂ２ Ｏ５ ０．０２重量％を含有したフェライト磁心
の初透磁率の周波数特性を図１に示す。また１００ｋＨ
ｚ，５００ｋＨｚにおける初透磁率を損失係数、焼結体
密度とともに表１に併記する。
、残部がＦｅ２ Ｏ３ からなる基本成分に、ＳｉＯ２
０．０１５重量％、ＣａＯ０．１２重量％、さらにＮ
ｂ２ Ｏ５ ０．０２重量％を含有したフェライト磁心
の初透磁率の周波数特性を図１に示す。また１００ｋＨ
ｚ，５００ｋＨｚにおける初透磁率を損失係数、焼結体
密度とともに表１に併記する。
【００１５】なお、適用した製造条件は次の通りである
。基本成分の原料を混合後、大気中で８５０℃で３時間
仮焼し、微量成分を添加し、粉砕・混合したものを造粒
、成形した後、１３２０℃で３時間、酸素濃度を制御し
た窒素雰囲気中で焼成した。図１に示されるとおり、１
００ｋＨｚ以上の高周波数領域において高い透磁率が得
られた。
。基本成分の原料を混合後、大気中で８５０℃で３時間
仮焼し、微量成分を添加し、粉砕・混合したものを造粒
、成形した後、１３２０℃で３時間、酸素濃度を制御し
た窒素雰囲気中で焼成した。図１に示されるとおり、１
００ｋＨｚ以上の高周波数領域において高い透磁率が得
られた。
【００１６】〔実施例２〕ＭｎＯ２５ｍｏｌ％、ＺｎＯ
２３ｍｏｌ％残部がＦｅ２ Ｏ３ からなる基本成分に
、微量成分としてＳｉＯ２ ０．０１重量％、ＣａＯ０
．０５重量％さらにＮｂ２ Ｏ５ ０．０２重量％を含
有したフェライト磁心の初透磁率の周波数特性を図２に
示す。なお試料の製造条件は実施例１と同じ条件を適用
した。
２３ｍｏｌ％残部がＦｅ２ Ｏ３ からなる基本成分に
、微量成分としてＳｉＯ２ ０．０１重量％、ＣａＯ０
．０５重量％さらにＮｂ２ Ｏ５ ０．０２重量％を含
有したフェライト磁心の初透磁率の周波数特性を図２に
示す。なお試料の製造条件は実施例１と同じ条件を適用
した。
【００１７】〔実施例３〕基本成分を実施例２と同様と
し、微量成分としてＳｉＯ２ ０．０１重量％、ＣａＯ
０．０５重量％、Ｎｂ２ Ｏ５ ０．０２重量％、さら
にＢｉ２ Ｏ３ ０．０２重量％を含有したフェライト
磁心の初透磁率の周波数特性を実施例２とともに図２に
示す。なお、試料の製造条件は実施例１および２と同じ
条件を適用した。
し、微量成分としてＳｉＯ２ ０．０１重量％、ＣａＯ
０．０５重量％、Ｎｂ２ Ｏ５ ０．０２重量％、さら
にＢｉ２ Ｏ３ ０．０２重量％を含有したフェライト
磁心の初透磁率の周波数特性を実施例２とともに図２に
示す。なお、試料の製造条件は実施例１および２と同じ
条件を適用した。
【００１８】１００ｋＨｚ〜数ＭＨｚの高周波数領域に
おいて実施例２よりもさらに高い初透磁率が得られた。 〔比較例１〕基本組成を実施例１と同様とし、微量成分
としてＳｉＯ２ ０．０１５重量％、ＣａＯ０．１２重
量％さらにＶ２ Ｏ５ ０．０２重量％を含有させたフ
ェライト磁心の初透磁率の周波数特性を図１に併記した
。なお、試料の製造条件は実施例１と同条件とした。
おいて実施例２よりもさらに高い初透磁率が得られた。 〔比較例１〕基本組成を実施例１と同様とし、微量成分
としてＳｉＯ２ ０．０１５重量％、ＣａＯ０．１２重
量％さらにＶ２ Ｏ５ ０．０２重量％を含有させたフ
ェライト磁心の初透磁率の周波数特性を図１に併記した
。なお、試料の製造条件は実施例１と同条件とした。
【００１９】〔比較例２〕基本組成を実施例２と同様と
し、微量成分としてＳｉＯ２ ０．０１重量％、ＣａＯ
０．０１重量％、ＣａＯ０．０５重量％、Ｖ２ Ｏ５
０．０２重量％、さらにＢｉ２ Ｏ３ ０．０２重量％
を含有させたフェライト磁心の初透磁率の周波数特性を
図２に併記した。
し、微量成分としてＳｉＯ２ ０．０１重量％、ＣａＯ
０．０１重量％、ＣａＯ０．０５重量％、Ｖ２ Ｏ５
０．０２重量％、さらにＢｉ２ Ｏ３ ０．０２重量％
を含有させたフェライト磁心の初透磁率の周波数特性を
図２に併記した。
【００２０】以上の実施例１〜３、比較例１〜２のフェ
ライト磁心の初透磁率、損失係数および焼結体密度をま
とめたものを表１に示す。表１に示される通り、本発明
により高周波数領域まで高い透磁率が維持される周波特
性の優れたフェライト磁心が得られている。この他、顕
著な損失改善効果、若干の焼結密度の向上効果等も得ら
れた。
ライト磁心の初透磁率、損失係数および焼結体密度をま
とめたものを表１に示す。表１に示される通り、本発明
により高周波数領域まで高い透磁率が維持される周波特
性の優れたフェライト磁心が得られている。この他、顕
著な損失改善効果、若干の焼結密度の向上効果等も得ら
れた。
【００２１】〔比較例３〜９〕基本組成を実施例３と同
様とし、微量成分の添加範囲を本請求範囲から故意に逸
脱させたフェライト磁心の１００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ
における初透磁率を、実施例３の値とともに表２に示す
。なお試料の製造条件は実施例と同じ条件を適用した。
様とし、微量成分の添加範囲を本請求範囲から故意に逸
脱させたフェライト磁心の１００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ
における初透磁率を、実施例３の値とともに表２に示す
。なお試料の製造条件は実施例と同じ条件を適用した。
【００２２】微量成分が本請求範囲を逸脱することで初
透磁率の低下が見られ、とりわけ高周波側の５００ｋＨ
ｚにおける低下が顕著となった。
透磁率の低下が見られ、とりわけ高周波側の５００ｋＨ
ｚにおける低下が顕著となった。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば１００ｋＨｚ〜数ＭＨｚ
の高周波数領域で、通信機用の変成器磁心として使用す
るのに適した高透磁率Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを得るこ
とができる。
の高周波数領域で、通信機用の変成器磁心として使用す
るのに適した高透磁率Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１および比較例１における初透磁率の周
波数特性を示すグラフである。
波数特性を示すグラフである。
【図２】実施例２，３及び比較例２における初透磁率の
周波数特性を示すグラフである。
周波数特性を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 基本成分を ＭｎＯ ：２０〜３０ｍｏｌ％ ＺｎＯ ：１０〜２５ｍｏｌ％ Ｆｅ２ Ｏ３ ：残部 とし、 ＳｉＯ２ ：０．００５〜０．０２重量％ＣａＯ
：０．００５〜０．２０重量％Ｎｂ２ Ｏ５ ：
０．００５〜０．０５重量％を含有することを特徴とす
る酸化物軟質磁性材料。 - 【請求項２】 請求項１記載の磁性材料が、さらにＢ
ｉ２ Ｏ３ ：０．００５〜０．０５重量％を含有する
ことを特徴とする酸化物軟質磁性材料。
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|---|---|---|---|
| JP3107887A JP2802839B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 酸化物軟質磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP3107887A JP2802839B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 酸化物軟質磁性材料 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3107887A Expired - Lifetime JP2802839B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 酸化物軟質磁性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2802839B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6773619B2 (en) | 2001-07-17 | 2004-08-10 | Tdk Corporation | Magnetic core for transformer, Mn-Zn based ferrite composition and methods of producing the same |
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1991
- 1991-05-14 JP JP3107887A patent/JP2802839B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2802839B2 (ja) | 1998-09-24 |
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