JPH10256025A - Mn−Zn系フェライト - Google Patents

Mn−Zn系フェライト

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JPH10256025A
JPH10256025A JP9079020A JP7902097A JPH10256025A JP H10256025 A JPH10256025 A JP H10256025A JP 9079020 A JP9079020 A JP 9079020A JP 7902097 A JP7902097 A JP 7902097A JP H10256025 A JPH10256025 A JP H10256025A
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mol
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ferrite
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Masashi Inoue
勝詞 井上
Masahiko Watanabe
雅彦 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 −20〜100℃という広い温度域で高い初
透磁率を保つMn−Zn系フェライトを提供する。 【解決手段】 酸化マンガン、酸化亜鉛および酸化鉄か
らなる主成分と、酸化ビスマスおよび酸化モリブデンを
含む副成分とを含有し、酸化マンガン、酸化亜鉛および
酸化鉄をそれぞれMnO、ZnOおよびFe23に換算
したとき、主成分中において、MnOの比率が22.0
〜25.0モル%、ZnOの比率が22.0〜25.0
モル%であり、副成分原料として、Bi23 換算で5
0〜400ppm の酸化ビスマス成分と、MoO3 換算で
50〜400ppm の酸化モリブデン成分とを添加して焼
結したものであるMn−Zn系フェライト。10kHzで
の初透磁率が、−20〜20℃において8500以上、
20〜100℃において10000以上となり、透磁率
の温度特性が良好である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高透磁率で、その
温度特性に優れるMn−Zn系フェライトに関する。
【0002】
【従来の技術】Mn−Zn系フェライトは、高透磁率を
有するため、トランスやノイズフィルタの磁心として用
いられる。
【0003】ISDNのS/T点インターフェースに使
用するパルストランスは、公衆電話や回線終端装置(D
SU)に使用した場合、屋外に設置されることがある。
したがって、パルストランスでは、低温から高温まで温
度保証が必要となる。
【0004】しかし、従来のMn−Zn系フェライトは
低温域(−20〜20℃程度)で初透磁率が著しく低下
する。このため、低温域でのインダクタンスを確保する
ために巻線数を増やしたり、低温域での初透磁率を高く
するために常温での初透磁率が必要以上に高いものを使
う必要があり、非常に非効率的であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、−2
0〜100℃という広い温度域で高い初透磁率を保つM
n−Zn系フェライトを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(6)の本発明により達成される。 (1) 酸化マンガン、酸化亜鉛および酸化鉄からなる
主成分と、酸化ビスマスおよび酸化モリブデンを含む副
成分とを含有し、酸化マンガン、酸化亜鉛および酸化鉄
をそれぞれMnO、ZnOおよびFe23に換算したと
き、主成分中において、MnOの比率が22.0〜2
5.0モル%、ZnOの比率が22.0〜25.0モル
%であり、副成分原料として、Bi23 換算で50〜
400ppm の酸化ビスマス成分と、MoO3 換算で50
〜400ppm の酸化モリブデン成分とを添加して焼結し
たものであるMn−Zn系フェライト。 (2) 10kHzでの初透磁率が、−20〜20℃にお
いて8500以上、20〜100℃において10000
以上である上記(1)のMn−Zn系フェライト。 (3) 主成分中において、Fe23の比率が52.5
〜53.8モル%、ZnOの比率が22.5〜24.5
モル%である上記(1)のMn−Zn系フェライト。 (4) 10kHzでの初透磁率が、−20〜20℃にお
いて9000以上、20〜100℃において11000
以上である上記(3)のMn−Zn系フェライト。 (5) 主成分中において、Fe23の比率が53.0
〜53.3モル%、ZnOの比率が23.3〜23.9
モル%である上記(1)のMn−Zn系フェライト。 (6) 10kHzでの初透磁率が、−20〜20℃にお
いて9500以上、20〜100℃において11500
以上である上記(5)のMn−Zn系フェライト。
【0007】
【作用および効果】本発明では、Mn−Zn系フェライ
トに酸化ビスマスおよび酸化モリブデンを所定量含有さ
せ、かつ主成分である酸化マンガン、酸化亜鉛および酸
化鉄の含有量を所定範囲とすることによって、低温域か
ら高温域までの広い範囲にわたって高い初透磁率を得る
ことを可能にした。このため、本発明のMn−Zn系フ
ェライトは、例えば、ISDNのS/T点インターフェ
ースに使用するパルストランスに好適である。
【0008】ところで、特開平6−204025号公報
には、Mn−Zn系フェライトに酸化ビスマスと酸化モ
リブデンとを含有させることにより、常温で高い初透磁
率を得る技術が記載されているが、−20〜20℃付近
の低温域における初透磁率を改善する旨の記載はない。
また、同公報の実施例では、主組成が本発明範囲を外れ
ている。
【0009】また、特開平6−263447号公報に
は、μiが−20〜100℃の範囲で8000以上で、
かつその変化率が70%以内であるMn−Zn系フェラ
イトが記載されている。しかし、10kHzにおける初透
磁率が、−20〜20℃で8500以上かつ20〜10
0℃で10000以上であるもの、すなわち本発明のM
n−Zn系フェライトと同等の性能をもつものは記載さ
れていない。なお、同公報の表2に記載されている試料
25は、100kHzでの初透磁率が−20〜20℃で8
500以上かつ20〜100℃で10000以上となっ
ている。しかし、100kHzはMn−Zn系フェライト
の限界周波数に近く、この付近では共鳴が生じるために
初透磁率が高い値を示しているにすぎず、10kHzでの
初透磁率は本発明のMn−Zn系フェライトよりも低く
なる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のMn−Zn系フェライト
は、酸化マンガン、酸化亜鉛および酸化鉄を主成分とす
る。酸化マンガン、酸化亜鉛および酸化鉄をそれぞれM
nO、ZnOおよびFe23に換算したとき、主成分中
において、MnOの比率は、22.0〜25.0モル
%、ZnOの比率は22.0〜25.0モル%であり、
残部がFe23である。
【0011】本発明のMn−Zn系フェライトは、副成
分として酸化ビスマスおよび酸化モリブデンを含有す
る。これらは、Bi23 換算で50〜400ppm の酸
化ビスマス成分と、MoO3 換算で50〜400ppm の
酸化モリブデン成分とを添加して焼結した結果、含有さ
れるものである。なお、酸化ビスマス成分および酸化モ
リブデン成分の添加量は、主成分に対する比率である。
【0012】上記主成分および副成分を含有することに
より、本発明のMn−Zn系フェライトでは、10kHz
での初透磁率を、−20〜20℃において8500以
上、20〜100℃において10000以上とできる。
【0013】酸化ビスマスと酸化モリブデンとを含有す
るMn−Zn系フェライトでは、初透磁率の温度依存性
曲線が2つのピークをもつものとなる。初透磁率が相対
的に高いピークをプライマリピークとし、相対的に低い
ピークをセカンダリピークとしたとき、プライマリピー
クは高温側に存在し、セカンダリピークは低温側に存在
する。主成分の組成比が上記範囲を外れると、セカンダ
リピークが低温方向または高温方向に大きく移動してし
まい、上記した平坦な初透磁率温度特性を得ることがで
きなくなる。また、副成分の添加量が上記範囲を外れる
と、結晶粒子径を最適範囲内にできなくなる結果、平坦
な初透磁率温度特性を得ることができなくなる。
【0014】そして、主成分構成比をさらに絞り込むこ
とにより、セカンダリピークを最適位置とすることが可
能となり、さらに平坦な初透磁率温度特性が得られる。
具体的には、主成分中におけるFe23の比率を52.
5〜53.8モル%、ZnOの比率を22.5〜24.
5モル%に絞り込むことにより、10kHzでの初透磁率
を、−20〜20℃において9000以上、20〜10
0℃において11000以上とでき、また、Fe23
比率を53.0〜53.3モル%、ZnOの比率を2
3.3〜23.9モル%とさらに絞り込むことにより、
10kHzでの初透磁率を、−20〜20℃において95
00以上、20〜100℃において11500以上とで
きる。
【0015】本発明のMn−Zn系フェライトには、通
常、副成分として酸化カルシウムや二酸化ケイ素が含有
される。酸化カルシウムの含有量は、CaO換算で好ま
しくは50〜500ppm、より好ましくは100〜30
0ppmであり、二酸化ケイ素の含有量は、SiO2換算で
好ましくは50〜150ppmである。
【0016】また、このほか、副成分として例えば酸化
インジウム、酸化バナジウム、酸化タンタル等の1種以
上が含有されていてもよい。これらの含有量は、それぞ
れIn23 、V25 、Ta25 等に換算して合計
0〜3000ppm 程度であることが好ましい。
【0017】酸化ビスマス成分および酸化モリブデン成
分、特に酸化モリブデン成分は、焼成により一部が蒸発
ないし昇華してしまうことがある。このため、フェライ
ト中のビスマス酸化物やモリブデン酸化物の含有量は、
添加量とは一致しないことがある。添加量に対する含有
量の比率は、磁心の寸法によって異なり、小さい磁心や
薄い磁心では添加量に対する含有量の比率は低くなる。
具体的には、フェライト中における酸化ビスマスの含有
量は、Bi23換算で添加量の30〜100重量%程
度、また、酸化モリブデンの含有量は、MoO3換算で
添加量の10〜100重量%程度、特に10〜60重量
%程度である。
【0018】本発明のフェライトの平均結晶粒径は、好
ましくは5〜50μm、より好ましくは5〜45μmであ
る。平均結晶粒径が大きすぎても小さすぎてもμiの高
周波特性が低下してしまう。なお、平均結晶粒径は、鏡
面研摩面を酸エッチング後、光学顕微鏡にて観察される
多結晶体を円換算した場合の直径の平均として求めれば
よい。
【0019】本発明のMn−Zn系フェライトを製造す
るには、主成分原料として、通常の酸化鉄成分、酸化マ
ンガン成分および酸化亜鉛成分を用意する。また、副成
分原料として、酸化ビスマス成分と酸化モリブデン成分
とを用意する。酸化ビスマス成分としては、Bi23
他、Bi2(SO43等を用いることができるが、Bi2
3が好ましい。また、酸化モリブデン成分としては、
MoO3の他、MoCl3等を用いることができるが、M
oO3が好ましい。
【0020】また、副成分原料として、必要に応じ酸化
カルシウムまたは焼成により酸化カルシウムになる化合
物(炭酸カルシウム等)と、二酸化ケイ素または焼成に
より二酸化ケイ素になる化合物とを用意する。なお、こ
れらは、主成分原料に不純物として含有されているもの
を利用してもよい。
【0021】そして、まず、上記主成分原料を、850
〜950℃程度で5分間〜2時間程度仮焼する。仮焼
は、噴霧焙焼により行ってもよい。得られた仮焼体に、
酸化ビスマス成分と酸化モリブデン成分とを添加し、粉
砕することにより混合する。酸化カルシウムや二酸化ケ
イ素またはこれらの原料化合物を添加する場合、仮焼の
前および/または後に添加すればよい。混合後、適当な
バインダー、例えばポリビニルアルコールを少量、例え
ば0.1〜1.0重量%加え、スプレードライヤー等に
て80〜200μm程度の径の顆粒とし、成形する。
【0022】次いで、得られた成形体を焼成する。焼成
は、酸素濃度を制御した雰囲気下において、焼結温度ま
で50〜300℃/時間程度の昇温速度で徐熱し、その
温度に保持することにより焼結を完了させる。焼結温度
は、通常、1250℃以上、好ましくは1300〜14
00℃であり、温度保持時間は、好ましくは4〜5時間
程度である。焼結完了後、酸素濃度を制御した雰囲気
で、50〜300℃/時間の速度で冷却することが好ま
しい。なお、冷却時には、例えば、1000℃まではフ
ェライトの平衡酸素分圧程度またはそれ以下の酸素分圧
で酸素濃度を段階的ないし連続的に減少させ、1000
℃以下では窒素雰囲気中で降温することが好ましい。
【0023】
【実施例】主成分原料としてMnO、ZnOおよびFe
23を用意し、これらを表1に示す比率で混合し、混合
物を900℃で30分間仮焼した。得られた仮焼体に、
Bi23とMoO3とを表1に示す比率で添加し、粉砕
することにより混合した。次いで、バインダを加えてス
プレードライヤーにより平均粒径150μmに顆粒化
し、成形した。得られた成形体を昇温し、1400℃に
5時間保持し、次いで降温することにより焼結し、外径
31mm、内径19mm、高さ8mmのトロイダルコアサンプ
ルを得た。焼結は、酸素分圧を制御した雰囲気中で行
い、降温の際には、フェライトの平衡酸素分圧以下の酸
素分圧で1000℃まで酸素濃度を段階的に減少させ、
1000℃以下では窒素雰囲気中で降温した。
【0024】サンプルの組成を蛍光X線により測定した
ところ、主成分は原料組成とほぼ対応するものであり、
Bi23とMoO3とは添加量の40〜60重量%であ
った。また、主成分原料中に含有されていた酸化カルシ
ウムおよび二酸化ケイ素が、それぞれCaOとして10
0ppm、SiO2として70ppm含有されていた。
【0025】各サンプルの周波数10kHzにおける初透
磁率μiを、−20〜100℃で測定した。μiの測定
にはインピーダンスアナライザーを用いた。−20〜2
0℃におけるμiの最低値および20〜100℃におけ
るμiの最低値を、表1に示す。なお、表1のサンプル
のうち、本発明サンプルの平均結晶粒径は、20〜35
μmであった。また、表1に示すサンプルの一部につい
て、温度−μi曲線を図1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】表1に示される結果から本発明の効果が明
らかである。すなわち、Bi23とMoO3とをいずれ
も50〜400ppm添加し、かつMnOの比率を22.
0〜25.0モル%、ZnOの比率を22.0〜25.
0モル%とした本発明サンプルでは、−20〜20℃に
おいて8500以上、20〜100℃において1000
0以上のμiが得られている。また、Fe23の比率を
52.5〜53.8モル%、ZnOの比率を22.5〜
24.5モル%に絞り込んだときには、−20〜20℃
において9000以上、20〜100℃において110
00以上のμiが得られている。さらに、Fe23の比
率を53.0〜53.3モル%、ZnOの比率を23.
3〜23.9モル%に絞り込んだときには、−20〜2
0℃において9500以上、20〜100℃において1
1500以上のμiが得られている。
【0028】図1から、Bi23添加量が不足している
サンプルNo.19では、μiが全温度域にわたって低く
なることがわかる。また、主成分の比率が本発明範囲を
外れるサンプルNo.11では、セカンダリピークが高温
側に移動するために低温側のμiが低くなってしまうこ
とがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】周波数10kHzにおける初透磁率μiとその測
定温度との関係を示すグラフである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化マンガン、酸化亜鉛および酸化鉄か
    らなる主成分と、酸化ビスマスおよび酸化モリブデンを
    含む副成分とを含有し、 酸化マンガン、酸化亜鉛および酸化鉄をそれぞれMn
    O、ZnOおよびFe23に換算したとき、主成分中に
    おいて、MnOの比率が22.0〜25.0モル%、Z
    nOの比率が22.0〜25.0モル%であり、 副成分原料として、Bi23 換算で50〜400ppm
    の酸化ビスマス成分と、MoO3 換算で50〜400pp
    m の酸化モリブデン成分とを添加して焼結したものであ
    るMn−Zn系フェライト。
  2. 【請求項2】 10kHzでの初透磁率が、−20〜20
    ℃において8500以上、20〜100℃において10
    000以上である請求項1のMn−Zn系フェライト。
  3. 【請求項3】 主成分中において、Fe23の比率が5
    2.5〜53.8モル%、ZnOの比率が22.5〜2
    4.5モル%である請求項1のMn−Zn系フェライ
    ト。
  4. 【請求項4】 10kHzでの初透磁率が、−20〜20
    ℃において9000以上、20〜100℃において11
    000以上である請求項3のMn−Zn系フェライト。
  5. 【請求項5】 主成分中において、Fe23の比率が5
    3.0〜53.3モル%、ZnOの比率が23.3〜2
    3.9モル%である請求項1のMn−Zn系フェライ
    ト。
  6. 【請求項6】 10kHzでの初透磁率が、−20〜20
    ℃において9500以上、20〜100℃において11
    500以上である請求項5のMn−Zn系フェライト。
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