JPH10335131A - 酸化物磁性材料 - Google Patents

酸化物磁性材料

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JPH10335131A
JPH10335131A JP9155940A JP15594097A JPH10335131A JP H10335131 A JPH10335131 A JP H10335131A JP 9155940 A JP9155940 A JP 9155940A JP 15594097 A JP15594097 A JP 15594097A JP H10335131 A JPH10335131 A JP H10335131A
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    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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    • H01F1/34Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
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    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波用酸化物磁性材料、特に高周波で使用
されるスピネル型フェライト磁性材料を提供する。 【解決手段】 ニッケル−亜鉛−マグネシウム−銅系ブ
ェライトを主成分とする酸化物磁性材料に、副成分とし
てPbO、SiO2 、Nb2 5 、Co3 4 を所定量
含有させることにより、高い初透磁率と小さい温度係数
を有し、かつ30MHz以上の高周波での高いQの値を
有する材料が得られ、性能の低下を示すことなくLC回
路用インダクタンス素子を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波用酸化物磁
性材料に関し、特に高周波で使用されるスピネル型フェ
ライト磁性材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような高周波で使用されるる
インダクタンス素子用の軟磁性材料としては、金属に比
べ電気抵抗が高く、周波数特性が優れていることから、
Ni−Zn−Cu系フェライト、Ni−Cu−Mg系フ
ェライトで代表されるようなスピネルフェライトが使用
されてきた。これらの材料は低い温度で焼結でき、損失
係数が小さな材料であるので、高周波磁芯用として広く
使用されてきた。
【0003】例えば、特開平4−280404号公報に
記載された発明は、ニッケル−亜鉛−銅フェライトにN
2 5 を0.2〜0.8重量%添加するものであり、
初透磁率(μiac)が500以上で、初透磁率の温度
係数(αμr)が1.5ppm/℃以下である材料が開
示されている。
【0004】また、特開平7−45418号公報には、
Fe2 3 を45.0〜49.0モル%、MgOを3.
0〜9.0モル%、CuOを1.0〜4.0モル%、B
23 を2.0〜5.0モル%、残部NiOからなる
組成物に、Nb2 5 を0.4〜1.5重量%、Co3
4 を0.05〜0.35重量%添加し、チップコイル
でのインダクタンスの温度係数0〜750ppm/℃、
初透磁率が10.2〜12.9、100MHz以上の周
波数でQ>100である材料が開示されている。
【0005】また、特開平9−7815号公報には、N
iOを10.6〜47.7モル%、CuOを5.3〜4
2.4モル%、ZnOを0〜14.0モル%、Fe2
3 を23.0〜47.0モル%、Bi2 3 を0〜1.
0モル%、CoOを0〜0.5モル%の組成で、μia
c<25、温度係数ΔμT <0.6、Qが100〜20
0である材料組成が開示されている。なお、ここで示さ
れているΔμT は(μ80−μ0 )/μ20/80×100
である。そして、ΔμT を初透磁率の温度係数(αμ
r)で表すと約1000倍の値となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子機器に使用
される部品の高周波化に伴い、μiacが高く(25以
上)、かつ30MHz以上の高周波帯域において、トロ
イダルQの値も高く(100以上)コアの要求が高まっ
ている。さらに、組み合わせて使用されるコンデンサと
の温度補償の関係から小さい温度係数(αμr≦2)の
コアが要求されている。ここで、トロイダルQとは、損
失係数tanδの逆数である。またαμrは−20℃、
20℃、60℃のμiacを使用して、 αμr=(μ60−μ-20 )/ (μ20)2/80×106 ・・・(1) と表されるものである。ここで、μ-20 、μ20、μ
60は、それぞれ−20℃、20℃、60℃におけるμi
acの値を示す。
【0007】しかしながら、前記のような従来の技術で
は、上記の条件を全て満足するものはなく、これらの諸
条件を全て満足する新しい材料が要求されている。
【0008】本発明は、このような課題を解決し,初透
磁率(μiac)が25以上、かつ30MHz以上の高
周波でのQが100以上で、初透磁率の温度係数(αμ
r)が2.0以下である磁性材料を提供するものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ニ
ッケル−亜鉛−マグネシウム−銅系フェライトを主成分
とし、これに副成分としてPbOを2.16〜3.95
重量%、SiO2 を0.80〜1.63重量%、Nb2
5 を1.4〜3.0重量%を含有し、あるいはさらに
該副成分に、Co3 4 を0.01〜0.10重量%を
含有していることを特徴とするもので、これにより、初
透磁率25以上、初透磁率の温度係数が2.0以下で、
かつ30MHz以上の高周波でのQの値が100以上の
酸化物磁性材料を提供することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。
図1、図4及び図7及び図10はそれぞれNb2 5
SiO2 、PbO及びCo3 4 の添加量と初透磁率と
の関係を示す図、図2、図5、図8及び図11はそれぞ
れNb2 5 、SiO2 、PbO及びCo3 4 添加量
と初透磁率の温度係数との関係を示す図、図3、図6、
図9及び図12はそれぞれNb2 5 、SiO2 、Pb
O及びCo3 4 の添加量と30MHzでのトロイダル
Qの値との関係を示す図である。
【0011】先ず、本発明においては、材料特性の評価
をμ30MHz 、Q30MHz 、αμrで行っている。なお、μ
30MHz は周波数30MHzにおける初透磁率で、この値
は高い方がよいが、一般的には高過ぎると高周波特性が
低下するという関係にある。また、Q30MHz は周波数3
0MHzにおけるトロイダルQの値であり、αμrは2
0℃を基準にしたときの−20℃から+60℃における
μiacの相対温度変化率を示し、前記の(1)式によ
り求めたものである。
【0012】次に、本発明において副成分として含有さ
せる各成分の範囲の限定理由について、図1乃至図12
を参照しつつ説明する。先ず、Nb2 5 を1.4〜
3.0重量%に定めた理由は、1.4重量%未満ではト
ロイダルQの値の改善に効果がなく、3.0重量%を超
えては初透磁率(μiac)が小さくなってしまうから
である。(図1乃至図3参照)。また、SiO2 を0.
80〜1.63重量%に定めた理由は、0.80重量%
未満では初透磁率の温度係数(αμr)が大きくなって
しまい、1.6重量%を超えると初透磁率が小さくなっ
てしまうからである。(図4乃至図6参照)。また、P
bOを2.16〜3.95重量%に定めた理由は、2.
16重量%未満では初透磁率が小さく、3.95重量%
を超えると初透磁率の温度係数が大きくなってしまうか
らである。(図7乃至図9参照)。さらに、Co3 4
を0.01〜0.10重量%に定めた理由は、0.01
重量%未満ではトロイダルQの値が小さく、0.10重
量%を超えると初透磁率の温度係数が大きくなってしま
うからである。(図10乃至図12参照)。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例を比較例と共に実験例
として示す。配合時の組成がFe2 3 :65.08重
量%、NiO:21.33重量%、ZnO:8.72重
量%、MgO:1.50重量%、CuO:3.37重量
%からなる主成分に対して、Co3 4 :0.00〜
0.12重量%、SiO2 :0.00〜3.28重量
%、Nb2 5 :0.80〜4.00重量%、PbO:
0.00〜4.72重量%を添加した。添加物の各組成
を表1に示した。
【0014】
【表1】
【0015】この混合物に水を加え、スチールボールミ
ルで2時間混合後、1000℃で仮焼を行った。得られ
た粉に水を加えボールミルで2時間粉砕後、PVAバイ
ンダを加えて造粒し、外径28mmφ、内径24mmφ、高
さ7mmのトロイダルコアを成型し、1040℃で焼成し
た。
【0016】表1は、試料No.1からNo.28まで
の副成分の添加量を示すもので、*印は本発明の実施
例、その他は比較例、また・印部分は、組成の振り幅を
変えた部分を示すものである。得られたトロイダルコア
に0.3mmφの巻線を60ターン巻き、30MHzで常
温での初透磁率とQをYHP4191A(横河ヒューレ
ットパッカード(株)製RFインピーダンスアナライザ
ー)で測定した。また−20℃、20℃、60℃の各温
度で初透磁率を測定し、前記(1)式により温度係数α
μrを計算した。
【0017】得られた結果を表2に示した。この表2
は、表1の副成分の各試料に対応する初透磁率、初透磁
率の温度係数、トロイダルQの値を示すものである。表
1と同様に*印は本発明の実施例、その他は比較例、但
し、・印部分は特性が外れた部分を示すものである。表
2の試料No.1に示したように、Nb2 5 のみの添
加ではQの値が小さい。試料No.2〜9において、N
2 5 が0.8重量%でQ値の改善が認められるが、
初透磁率の温度係数が大きい。本発明におけるNb2
5 の範囲は1.4〜3.0重量%であるが、3.0重量
%を超えると初透磁率が小さくなってしまう。また、試
料No.10〜14においてSiO2 が0.8重量%未
満では、初透磁率の温度係数が大きくなってしまい、
1.63重量%を超えると初透磁率が小さくなってしま
う。試料No.15〜20において、PbOが2.16
重量%未満では初透磁率が小さく、3.95重量%を超
えると初透磁率の温度係数が大きくなってしまう。試料
No.21〜28において、Co3 4 が0.01重量
%未満ではトロイダルQの値が小さく、0.01重量%
を超えると初透磁率の温度係数が大きくなってしまう。
【0018】
【表2】
【0019】以上のような理由により、本発明における
副成分の範囲を決定した。なお、図1乃至図12に、各
副成分と初透磁率、初透磁率の温度係数、トロイダルQ
の関係を示した。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ニッケル−亜鉛−マグネシウム−銅系ブェライトを主成
分とする酸化物磁性材料に、副成分としてPbO、Si
2 、Nb2 5 、Co3 4 を所定量含有させること
により、高い初透磁率と小さい温度係数を有し、かつ3
0MHz以上の高周波での高いQ値を有する材料が得ら
れ、性能の低下を示すことなくLC回路用インダクタン
ス素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Nb2 5 添加量と初透磁率との関係を示す図
である。
【図2】Nb2 5 添加量と初透磁率の温度係数との関
係を示す図である。
【図3】Nb2 5 添加量と30MHzでのトロイダル
Qとの関係を示す図である。
【図4】SiO2 添加量と初透磁率との関係を示す図で
ある。
【図5】SiO2 添加量と初透磁率の温度係数との関係
を示す図である。
【図6】SiO2 添加量と30MHzでのトロイダルQ
との関係を示す図である。
【図7】PbO添加量と初透磁率との関係を示す図であ
る。
【図8】PbO添加量と初透磁率の温度係数との関係を
示す図である。
【図9】PbO添加量と30MHzでのトロイダルQと
の関係を示す図である。
【図10】Co3 4 添加量と初透磁率との関係を示す
図である。
【図11】Co3 4 添加量と初透磁率の温度係数との
関係を示す図である。
【図12】Co3 4 添加量と30MHzでのトロイダ
ルQとの関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニッケル−亜鉛−マグネシウム−銅系フ
    ェライトを主成分とし、これに副成分としてPbOを
    2.16〜3.95重量%、SiO2 を0.80〜1.
    63重量%、Nb2 5 を1.4〜3.0重量%を含有
    し、あるいは該副成分に、さらにCo3 4 を0.01
    〜0.10重量%を含有していることを特徴とする酸化
    物磁性材料。
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