JPH1041120A - １ＭＨｚから１００ＭＨｚの周波数範囲内で動作する低損失フェライトとその製造方法 - Google Patents
１ＭＨｚから１００ＭＨｚの周波数範囲内で動作する低損失フェライトとその製造方法Info
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- JPH1041120A JPH1041120A JP9086844A JP8684497A JPH1041120A JP H1041120 A JPH1041120 A JP H1041120A JP 9086844 A JP9086844 A JP 9086844A JP 8684497 A JP8684497 A JP 8684497A JP H1041120 A JPH1041120 A JP H1041120A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １ＭＨｚから１００ＭＨｚの周波数範囲内で
の磁気損失が少なく、且つ、約１０００℃より低い焼成
温度及び焼結温度を有する、フェライト材料。 【解決手段】 一般式：Ｎｉx Ｚｎy Ｃｕz Ｃｏε Ｆ
ｅ2±δ Ｏ4 ［式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ε＝１±δ；δ≦
０．０５；０．０２≦ε≦０．０４；０．１≦ｚ≦０．
３５；０．０５≦ｙ≦０．４０］で表わされる組成を有
するフェライト材料。
の磁気損失が少なく、且つ、約１０００℃より低い焼成
温度及び焼結温度を有する、フェライト材料。 【解決手段】 一般式：Ｎｉx Ｚｎy Ｃｕz Ｃｏε Ｆ
ｅ2±δ Ｏ4 ［式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ε＝１±δ；δ≦
０．０５；０．０２≦ε≦０．０４；０．１≦ｚ≦０．
３５；０．０５≦ｙ≦０．４０］で表わされる組成を有
するフェライト材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の利用分野は、高周波
数及び超高周波数（１メガヘルツから１００メガヘル
ツ）で使用するフェライト材料、特に、磁気損失（magn
etic loss ）が少なく且つ製造温度が低いフェライト材
料の分野である。
数及び超高周波数（１メガヘルツから１００メガヘル
ツ）で使用するフェライト材料、特に、磁気損失（magn
etic loss ）が少なく且つ製造温度が低いフェライト材
料の分野である。
【０００２】１メガヘルツから１００メガヘルツの周波
数範囲内で動作するろ波素子（filtering device）で使
用する小型インダクター（inductor）の製造のために、
及び、更に一般的には、損失が少ない磁心の低温度製造
のために、この種の材料が切望されている。
数範囲内で動作するろ波素子（filtering device）で使
用する小型インダクター（inductor）の製造のために、
及び、更に一般的には、損失が少ない磁心の低温度製造
のために、この種の材料が切望されている。
【０００３】
【従来の技術】現在、民間用途と軍事用途の電子装置の
開発は、使用する能動素子（activecomponent ）と受動
素子の小型化に関連している。こうした素子で最も大型
の素子は、抵抗器、コンデンサー、及び、更に特にイン
ダクターの機能を果たす受動素子である。
開発は、使用する能動素子（activecomponent ）と受動
素子の小型化に関連している。こうした素子で最も大型
の素子は、抵抗器、コンデンサー、及び、更に特にイン
ダクターの機能を果たす受動素子である。
【０００４】低電力値で用いるいわゆる「低レベル」イ
ンダクターを使用する用途では、上記素子の損失が、Ｑ
係数で表され、Ｌが直列インダクタンス値、ωが脈動値
（pulsation ）、Ｒが直列抵抗値である時にＱ＝Ｌω／
Ｒである。Ｑ係数が大きければ大きいほど、対応する電
気回路の品質が高い。
ンダクターを使用する用途では、上記素子の損失が、Ｑ
係数で表され、Ｌが直列インダクタンス値、ωが脈動値
（pulsation ）、Ｒが直列抵抗値である時にＱ＝Ｌω／
Ｒである。Ｑ係数が大きければ大きいほど、対応する電
気回路の品質が高い。
【０００５】高周波（１メガヘルツ以上）用途で使用す
る高いＱ係数値（１００以上）を有するフェライトは、
複合ニッケル−亜鉛フェライトであることが一般的であ
る。このフェライトは、エナメル被覆銅（enamelled co
pper）線で巻線部分が作られた巻線インダクターを作製
することを可能にする、様々な形状（トロイド、鉢形、
棒形）の磁心として使用される。しかし、この材料は、
高い製造温度を有する。この材料の焼成温度（焼成（fi
ring）とは、所期の結晶質相を形成することを目的とす
る熱処理である）は１０００℃から１１００℃の範囲内
である。この材料の焼結温度（焼結とは、結晶相の完全
な形成とこの結晶相の緻密化を目的とする熱処理であ
る）は、１２００℃から１３５０℃の範囲内である。
る高いＱ係数値（１００以上）を有するフェライトは、
複合ニッケル−亜鉛フェライトであることが一般的であ
る。このフェライトは、エナメル被覆銅（enamelled co
pper）線で巻線部分が作られた巻線インダクターを作製
することを可能にする、様々な形状（トロイド、鉢形、
棒形）の磁心として使用される。しかし、この材料は、
高い製造温度を有する。この材料の焼成温度（焼成（fi
ring）とは、所期の結晶質相を形成することを目的とす
る熱処理である）は１０００℃から１１００℃の範囲内
である。この材料の焼結温度（焼結とは、結晶相の完全
な形成とこの結晶相の緻密化を目的とする熱処理であ
る）は、１２００℃から１３５０℃の範囲内である。
【０００６】従って、この種の材料は、磁心フェライト
を巻線金属（従来は銀）と共に同時焼結することによっ
て磁心と巻線部分とを一体化した（integrated）、超小
型インダクター（micro-inductor）とも呼ばれる小型の
インダクターの製造には使用できない。
を巻線金属（従来は銀）と共に同時焼結することによっ
て磁心と巻線部分とを一体化した（integrated）、超小
型インダクター（micro-inductor）とも呼ばれる小型の
インダクターの製造には使用できない。
【０００７】現時点では、実際には、特に１メガヘルツ
から１００メガヘルツの範囲内で動作する超小型インダ
クターを、金属（特に銀）の化学反応の防止にとって必
要不可欠な比較的低い焼結温度（１０００℃未満）を有
するフェライトから作製する。この化学反応は、金属の
電気的特性の劣化とフェライトの電磁特性の劣化とを生
じさせる可能性がある。こうした用途に使用される材料
は、ニッケル−亜鉛フェライトの電磁特性に近い電磁特
性を有するニッケル−亜鉛−銅フェライトのグループの
一部を形成する。酸化物の形の銅の添加は、こうした材
料の焼結を９００℃から１０００℃の温度で行うことを
可能にする。しかし、この添加によってＱ係数が低下
し、超小型インダクターの場合にはＱ係数が２０から６
０低下することになる。
から１００メガヘルツの範囲内で動作する超小型インダ
クターを、金属（特に銀）の化学反応の防止にとって必
要不可欠な比較的低い焼結温度（１０００℃未満）を有
するフェライトから作製する。この化学反応は、金属の
電気的特性の劣化とフェライトの電磁特性の劣化とを生
じさせる可能性がある。こうした用途に使用される材料
は、ニッケル−亜鉛フェライトの電磁特性に近い電磁特
性を有するニッケル−亜鉛−銅フェライトのグループの
一部を形成する。酸化物の形の銅の添加は、こうした材
料の焼結を９００℃から１０００℃の温度で行うことを
可能にする。しかし、この添加によってＱ係数が低下
し、超小型インダクターの場合にはＱ係数が２０から６
０低下することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、約
１０００℃より低い焼成温度及び焼結温度を有し、且
つ、約１００より高いＱ係数値を有するインダクターの
作製を可能にする、一群のフェライトを提案する。
１０００℃より低い焼成温度及び焼結温度を有し、且
つ、約１００より高いＱ係数値を有するインダクターの
作製を可能にする、一群のフェライトを提案する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、約１メガヘルツから約１００メガヘルツの周波数範
囲内での磁気損失が少ないフェライト材料であり、この
材料は次の化学式で表され、 Ｎｉx Ｚｎy Ｃｕz Ｃｏε Ｆｅ2±δ Ｏ4 前式中で、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ε＝１±δ、 δ≦ ０．０５、 ０．０２≦ε≦０．０４、 ０．１≦ｚ≦０．３５、 ０．０５≦ｙ≦０．４０ である。
は、約１メガヘルツから約１００メガヘルツの周波数範
囲内での磁気損失が少ないフェライト材料であり、この
材料は次の化学式で表され、 Ｎｉx Ｚｎy Ｃｕz Ｃｏε Ｆｅ2±δ Ｏ4 前式中で、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ε＝１±δ、 δ≦ ０．０５、 ０．０２≦ε≦０．０４、 ０．１≦ｚ≦０．３５、 ０．０５≦ｙ≦０．４０ である。
【００１０】こうした材料は、次の二重の利点を有す
る。
る。
【００１１】− こうした材料を、焼成温度と焼結温度
を著しく低下させるために、高周波磁心及び超高周波磁
心の工業的規模での製造に使用することが可能である。
を著しく低下させるために、高周波磁心及び超高周波磁
心の工業的規模での製造に使用することが可能である。
【００１２】− こうした材料を、従来の超小型インダ
クターのＱ係数値の改善のために、超小型インダクター
の工業的規模での生産に使用することが可能である。
クターのＱ係数値の改善のために、超小型インダクター
の工業的規模での生産に使用することが可能である。
【００１３】本発明の別の目的は、本発明によるフェラ
イト材料を含む、約１メガヘルツから約１００メガヘル
ツの周波数範囲内で動作する誘導性素子（inductive co
mponent ）である。
イト材料を含む、約１メガヘルツから約１００メガヘル
ツの周波数範囲内で動作する誘導性素子（inductive co
mponent ）である。
【００１４】本発明の更に別の目的は、次の化学式で表
されるフェライト材料の製造方法であり、 Ｎｉx Ｚｎy Ｃｕz Ｃｏε Ｆｅ2±δ Ｏ4 前式中で、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ε＝１±δ、 δ≦ ０．０５、 ０．０２≦ε≦０．０４、 ０．１≦ｚ≦０．３５、 ０．０５≦ｙ≦０．４０ であり、この方法は、原料の粉砕によって得られる粉末
を焼結するための段階を含み、この焼結段階を１０００
℃未満の温度で行う。
されるフェライト材料の製造方法であり、 Ｎｉx Ｚｎy Ｃｕz Ｃｏε Ｆｅ2±δ Ｏ4 前式中で、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ε＝１±δ、 δ≦ ０．０５、 ０．０２≦ε≦０．０４、 ０．１≦ｚ≦０．３５、 ０．０５≦ｙ≦０．４０ であり、この方法は、原料の粉砕によって得られる粉末
を焼結するための段階を含み、この焼結段階を１０００
℃未満の温度で行う。
【００１５】本発明によるフェライト材料の製造のため
の方法が、約７５０℃から約８５０℃の温度で行う焼成
段階も含むことが有利である。
の方法が、約７５０℃から約８５０℃の温度で行う焼成
段階も含むことが有利である。
【００１６】添付図面を参照しながら非限定的な例とし
て示す下記の説明から、本発明が更に明確に理解され、
本発明の他の特徴が明らかになるだろう。
て示す下記の説明から、本発明が更に明確に理解され、
本発明の他の特徴が明らかになるだろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】一般的に、本発明によるフェライ
ト材料を、次の主要操作を含む従来の工業的規模の技術
を使用して、調製することが可能である。
ト材料を、次の主要操作を含む従来の工業的規模の技術
を使用して、調製することが可能である。
【００１８】− 次に示す原料の重量測定 酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉄
（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、酸化銅（ＣｕＯ）、及び、酸化コバル
ト（Ｃｏ3 Ｏ4 ）。
（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、酸化銅（ＣｕＯ）、及び、酸化コバル
ト（Ｃｏ3 Ｏ4 ）。
【００１９】酸化鉄の重量測定時には、鋼ビーズ又は鋼
棒であることが一般的である粉砕要素の磨耗に起因する
鉄の増加を補正することが必要である。
棒であることが一般的である粉砕要素の磨耗に起因する
鉄の増加を補正することが必要である。
【００２０】− 原料の粉砕 この操作は、個々の構成成分を混合することと、これら
の構成成分の粒径を小さくして構成成分の反応性を高め
ることという二重の目的を有する。
の構成成分の粒径を小さくして構成成分の反応性を高め
ることという二重の目的を有する。
【００２１】− 粉末の焼成 この熱処理の目的は、所期の結晶質相を部分的に形成す
ることである。典型的には、本発明のフェライト材料の
所期特性に応じて、この操作を７５０℃から８５０℃の
範囲内の温度で行うことが可能である。この操作を空気
中で約２時間行う。
ることである。典型的には、本発明のフェライト材料の
所期特性に応じて、この操作を７５０℃から８５０℃の
範囲内の温度で行うことが可能である。この操作を空気
中で約２時間行う。
【００２２】− 焼成生成物の再粉砕 焼成プロセスによって生じる粉末粒子の粒径増大のため
に、この操作が必要になる。この操作を、第１の粉砕操
作の条件と同様の条件で行う。
に、この操作が必要になる。この操作を、第１の粉砕操
作の条件と同様の条件で行う。
【００２３】− 粉末のプレス 鋼製の鋳型と、１ｔ／ｃｍ2 の範囲の圧力を与えること
が可能な軸方向機械プレスとによって、この操作を行
う。
が可能な軸方向機械プレスとによって、この操作を行
う。
【００２４】− 焼結 この熱処理は、所期の結晶相の完全な形成と多結晶質セ
ラミックの緻密化とを目的とする。本発明の目的である
フェライト材料の場合には、この処理を、約９００℃か
ら約１０００℃の温度で、２時間から１５時間の範囲内
の温度平坦域を維持する形で行うことが可能である。
ラミックの緻密化とを目的とする。本発明の目的である
フェライト材料の場合には、この処理を、約９００℃か
ら約１０００℃の温度で、２時間から１５時間の範囲内
の温度平坦域を維持する形で行うことが可能である。
【００２５】
【実施例】実施例１ １メガヘルツから３０メガヘルツの周波数範囲内で磁気
損失が少ないフェライト材料 上記の工業的方法を使用し、９３０℃で２時間、空気中
で焼結操作を行って、化学組成Ｎｉ0.35Ｚｎ0.35Ｃｕ
0.28Ｃｏ0.02Ｆｅ2 Ｏ4 を有する、コバルト置換を伴う
ニッケル−亜鉛−銅フェライト材料を作る。
損失が少ないフェライト材料 上記の工業的方法を使用し、９３０℃で２時間、空気中
で焼結操作を行って、化学組成Ｎｉ0.35Ｚｎ0.35Ｃｕ
0.28Ｃｏ0.02Ｆｅ2 Ｏ4 を有する、コバルト置換を伴う
ニッケル−亜鉛−銅フェライト材料を作る。
【００２６】この材料は、７３ｕｅｍ／ｇに等しい飽和
時磁気モーメントσsat と、従って４８００ガウスに等
しい飽和時磁化を有する。
時磁気モーメントσsat と、従って４８００ガウスに等
しい飽和時磁化を有する。
【００２７】この材料の密度ρは４．９５ｇ／ｃｍ3 に
等しい。周波数の関数としての、この材料の複素初期透
磁率スペクトル（complex initial permeability spect
rum）（低振幅磁場では「誘導」対「磁場」の比率に対
応する）を、図１に示す。
等しい。周波数の関数としての、この材料の複素初期透
磁率スペクトル（complex initial permeability spect
rum）（低振幅磁場では「誘導」対「磁場」の比率に対
応する）を、図１に示す。
【００２８】虚数部分μ″によって表される磁気損失は
非常に小さい（約１０メガヘルツまではμ″は０．１未
満である）。
非常に小さい（約１０メガヘルツまではμ″は０．１未
満である）。
【００２９】透磁率の実数部分μ′は、約１３０の値よ
りも常に大きく、２０メガヘルツで１５５の最大値を有
する。
りも常に大きく、２０メガヘルツで１５５の最大値を有
する。
【００３０】従って、このフェライト材料は、１メガヘ
ルツから３０メガヘルツの範囲内の用途に特に良く適し
ている。高いＱ係数値を有する（特に２メガヘルツから
３メガヘルツの周波数で１５０以上のＱ係数値を有す
る）巻鉄心（wound core）によってインダクターを作る
ために、このフェライト材料を、上記周波数範囲で使用
することが可能である。
ルツから３０メガヘルツの範囲内の用途に特に良く適し
ている。高いＱ係数値を有する（特に２メガヘルツから
３メガヘルツの周波数で１５０以上のＱ係数値を有す
る）巻鉄心（wound core）によってインダクターを作る
ために、このフェライト材料を、上記周波数範囲で使用
することが可能である。
【００３１】実施例２ ３０メガヘルツから１００メガヘルツの範囲内の超高周
波数で磁気損失が少ないフェライト材料 上記の工業的方法を使用し、９５０℃で５時間、空気中
で焼結操作を行って、化学組成Ｎｉ0.747 Ｚｎ0.083 Ｃ
ｕ0.15Ｃｏ0.02Ｆｅ2 Ｏ4 を有する、コバルト置換を伴
うニッケル−亜鉛−銅フェライト材料を作る。
波数で磁気損失が少ないフェライト材料 上記の工業的方法を使用し、９５０℃で５時間、空気中
で焼結操作を行って、化学組成Ｎｉ0.747 Ｚｎ0.083 Ｃ
ｕ0.15Ｃｏ0.02Ｆｅ2 Ｏ4 を有する、コバルト置換を伴
うニッケル−亜鉛−銅フェライト材料を作る。
【００３２】この材料は、５５ｕｅｍ／ｇに等しい飽和
時磁気モーメントσsat と、従って３６００ガウスに等
しい飽和時磁化を有する。
時磁気モーメントσsat と、従って３６００ガウスに等
しい飽和時磁化を有する。
【００３３】この材料の密度ρは４．８０ｇ／ｃｍ3 に
等しい。周波数の関数としての、この材料の複素透磁率
スペクトルを、図２に示す。
等しい。周波数の関数としての、この材料の複素透磁率
スペクトルを、図２に示す。
【００３４】虚数部分μ″によって表される磁気損失は
非常に小さい（約１００メガヘルツまではμ″≦０．
１）が、一方、透磁率の実数部分μ′は、２６よりも常
に大きく、１２５メガヘルツで３５の最大値を有する。
非常に小さい（約１００メガヘルツまではμ″≦０．
１）が、一方、透磁率の実数部分μ′は、２６よりも常
に大きく、１２５メガヘルツで３５の最大値を有する。
【００３５】この種のフェライト材料は、超高周波数で
損失なく動作する素子に特に適している。
損失なく動作する素子に特に適している。
【００３６】コバルト置換を伴うＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェ
ライト材料と、このフェライト材料に非常に類似した組
成を有するがコバルト置換を伴わないＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ
フェライト材料との比較 これらの材料は、次の各々の化学式に対応する。
ライト材料と、このフェライト材料に非常に類似した組
成を有するがコバルト置換を伴わないＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ
フェライト材料との比較 これらの材料は、次の各々の化学式に対応する。
【００３７】Ｎｉ0.747 Ｚｎ0.083 Ｃｕ0.15Ｃｏ0.02Ｆ
ｅ2 Ｏ4 、及び、Ｎｉ0.763 Ｚｎ0.085 Ｃｕ0.152 Ｆｅ
2 Ｏ4 。
ｅ2 Ｏ4 、及び、Ｎｉ0.763 Ｚｎ0.085 Ｃｕ0.152 Ｆｅ
2 Ｏ4 。
【００３８】これらの材料を同一条件（焼結温度９７０
℃、２時間、空気中で焼結処理）下で焼結した。
℃、２時間、空気中で焼結処理）下で焼結した。
【００３９】図３は、これら２つのフェライト材料の、
周波数の関数としての透磁率を示す。
周波数の関数としての透磁率を示す。
【００４０】曲線３ａは、置換フェライト材料の透磁率
の実数値μ′を表し、曲線３ｂは、非置換フェライト材
料の透磁率の実数値μ′を表す。
の実数値μ′を表し、曲線３ｂは、非置換フェライト材
料の透磁率の実数値μ′を表す。
【００４１】曲線３ａ′は、置換フェライト材料の透磁
率の虚数値μ″を表し、曲線３ｂ′は、非置換フェライ
ト材料の透磁率の虚数値μ″を表す。
率の虚数値μ″を表し、曲線３ｂ′は、非置換フェライ
ト材料の透磁率の虚数値μ″を表す。
【００４２】本発明の方法によって調製したコバルト置
換のあるフェライト材料が、１メガヘルツから１００メ
ガヘルツの周波数範囲内で、より高い透磁率μ′と、よ
り低い磁気損失μ″とを有するという二重の利点を有す
ることを、この図から明瞭に理解することが可能であ
る。
換のあるフェライト材料が、１メガヘルツから１００メ
ガヘルツの周波数範囲内で、より高い透磁率μ′と、よ
り低い磁気損失μ″とを有するという二重の利点を有す
ることを、この図から明瞭に理解することが可能であ
る。
【図１】本発明によるフェライト材料の第１の実施例
の、周波数の関数としての複素透磁率を示すグラフであ
る。
の、周波数の関数としての複素透磁率を示すグラフであ
る。
【図２】本発明によるフェライト材料の第２の実施例
の、周波数の関数としての複素透磁率を示すグラフであ
る。
の、周波数の関数としての複素透磁率を示すグラフであ
る。
【図３】コバルト置換を伴うＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライ
ト材料と、コバルト置換を伴わないＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフ
ェライト材料とに関する、周波数の関数としての複素透
磁率を示すグラフである。
ト材料と、コバルト置換を伴わないＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフ
ェライト材料とに関する、周波数の関数としての複素透
磁率を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アデール・ル・フユール フランス国、91190・ジエ・イ・エフ・ス ール・イベツト、アレ・ポール・ロワイヤ ル、２ (72)発明者 クロード・ロアール フランス国、91120・パレゾー、リユ・ド ウ・ラ・ボーブ、15
Claims (7)
- 【請求項１】 次の化学式： Ｎｉx Ｚｎy Ｃｕz Ｃｏε Ｆｅ2±δ Ｏ4 ［前式中で、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ε＝１±δ、 δ≦ ０．０５、 ０．０２≦ε≦０．０４、 ０．１≦ｚ≦０．３５、及び、 ０．０５≦ｙ≦０．４０ である］で表され、約１メガヘルツから１００メガヘル
ツの周波数範囲内での磁気損失が少ないフェライト材
料。 - 【請求項２】 化学式：Ｎｉ0.35Ｚｎ0.35Ｃｕ0.28Ｃｏ
0.02Ｆｅ2 Ｏ4 で表され、約１メガヘルツから３０メガ
ヘルツの周波数範囲内での磁気損失が少ないフェライト
材料。 - 【請求項３】 化学式：Ｎｉ0.75Ｚｎ0.08Ｃｕ0.15Ｃｏ
0.02Ｆｅ2 Ｏ4 で表され、約３０メガヘルツから１００
メガヘルツの周波数範囲内での磁気損失が少ないフェラ
イト材料。 - 【請求項４】 請求項１に記載の材料を含み、約１メガ
ヘルツから１００メガヘルツの周波数範囲内で動作する
誘導性素子。 - 【請求項５】 請求項１に記載のフェライト材料で作っ
た磁心と、前記磁心と一体化した、銀のような導電性材
料で作った巻線とを含む超小型インダクター。 - 【請求項６】 原料を粉砕することによって得られる粉
末を焼結させるための段階を含み、前記焼結段階を約１
０００℃未満の温度で行う、請求項１に記載のフェライ
ト材料の製造のための方法。 - 【請求項７】 約７５０℃から８５０℃の温度で行う焼
成段階を含む請求項６に記載の方法。
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