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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023162551
(43)【公開日】2023-11-09
(54)【発明の名称】Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト、及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C04B 35/38 20060101AFI20231101BHJP
H01F 1/34 20060101ALI20231101BHJP
【ＦＩ】
C04B35/38
H01F1/34 140
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022072945
(22)【出願日】2022-04-27
(71)【出願人】
【識別番号】000134257
【氏名又は名称】株式会社トーキン
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】山上 航輝
(72)【発明者】
【氏名】村井 健一
【テーマコード（参考）】
5E041
【Ｆターム（参考）】
5E041AB02
5E041NN02
5E041NN06
5E041NN14
(57)【要約】
【課題】広い周波数帯域で高いインピーダンスを有するＭｎ－Ｚｎ系フェライト、及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含む、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトである。
【選択図】なし
【解決手段】１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含む、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトである。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、
前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含む、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト。
前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含む、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項2】
平均結晶粒径が１２μｍ以上である、請求項１に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項3】
１０ｋＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が６２００以上である、請求項１又は２に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項4】
１０ＭＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が２００以上である、請求項３に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項5】
１ＭＨｚにおけるインピーダンスが１１００Ω以上である、請求項１又は２に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項6】
１０ＭＨｚにおけるインピーダンスが１８５０Ω以上である、請求項５に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項7】
キュリー温度Ｔｃが１００℃以上である、請求項１又は２に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項8】
前記主成分が、更に、０．２～２ｍｏｌ％のＣｏＯを含む、請求項１又は２に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項9】
１０ｋＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が６２００以上であり、
１０ＭＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が２００以上である、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト。
１０ＭＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が２００以上である、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト。
【請求項10】
請求項１又は９に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法であって、
１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含むように原料を混合し、混合粉末を準備する工程と、
前記混合粉末を解砕する工程と、
解砕後の粉末を焼結する工程と、を有する、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法。
１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含むように原料を混合し、混合粉末を準備する工程と、
前記混合粉末を解砕する工程と、
解砕後の粉末を焼結する工程と、を有する、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法。
【請求項11】
前記混合粉末のメジアン径ｄ５０が１．５μｍ以下である、請求項１０に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法。
【請求項12】
前記解砕後の粉末のメジアン径ｄ５０が０．８μｍ以下である、請求項１０に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法。
【請求項13】
前記主成分が、更に、０．２～２ｍｏｌ％のＣｏＯを含む、請求項１０に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法。
【請求項14】
酸素濃度が５％以上の雰囲気中で焼結を行う、請求項１０に記載のＭｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
フェライト材は電気抵抗が高く、高周波の電流に対しても渦電流損失が抑制されることから、トランスやコイル等のコア材やノイズフィルタなどとして広く用いられている。フェライト材としては、Ｎｉ－Ｚｎフェライト、Ｍｎ－Ｚｎフェライトが広く知られている。
【0003】
例えばノイズフィルタでは、ノイズを遮断するためノイズの周波数帯域で高いインピーダンスをもつフィライト材が用いられる。現状、Ｍｎ－Ｚｎフェライトと、Ｎｉ－Ｚｎフェライトとを比較すると、Ｍｎ－Ｚｎフェライトは高周波数に対してインピーダンスが低くなる傾向があり、Ｎｉ－Ｚｎフェライトは低周波数に対してインピーダンスが低くなる傾向があり、用途等に応じて使い分けがなされている。
【0004】
特許文献１には、低周波領域での高い規格化インピーダンスを保持したまま、高周波領域での規格化インピーダンスを向上する手法として、ＳｒＯ及び／又はＢａＯを特定量添加した特定のＭｎ－Ｃｏ－Ｚｎ系フェライトが開示されている。
【0005】
また特許文献２には、１０ＭＨｚで１００以上の高い初透磁率をもつＭｎ－Ｚｎフェライトとして、特定の副成分を添加して結晶粒の成長を促進する手法が開示されている。しかしながら当該手法は、異常粒成長とそれに伴う孔の発生が起こりやすく、結晶粒内に生じた孔により磁壁の移動が抑制され比透磁率の向上が抑制されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００６－２１３５３１号公報
【特許文献2】特開２００１－２２０２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
広い周波数帯域で使用可能なノイズフィルタが求められており、低周波数帯域から高周波数帯域まで広い周波数帯域において高いインピーダンス特性を有するフェライト材が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、広い周波数帯域で高いインピーダンスを有するＭｎ－Ｚｎ系フェライト、及びその製造方法を提供する。
【0009】
本開示に係るＭｎ－Ｚｎ系フェライトは、１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、
前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含む。
前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含む。
【0010】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの一態様は、平均結晶粒径が１２μｍ以上である。
【0011】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの一態様は、１０ｋＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が６２００以上である。
【0012】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの一態様は、１０ＭＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が２００以上である。
【0013】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの一態様は、１ＭＨｚにおけるインピーダンスが１１００Ω以上である。
【0014】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの一態様は、１０ＭＨｚにおけるインピーダンスが１８５０Ω以上である。
【0015】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの一態様は、キュリー温度Ｔｃが１００℃以上である。
【0016】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの一態様は、前記主成分が、更に、０．２～２ｍｏｌ％のＣｏＯを含む。
【0017】
本開示に係るＭｎ－Ｚｎ系フェライトは、１０ｋＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が６２００以上であり、１０ＭＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が２００以上である。
【0018】
本開示に係るＭｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法は、
１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含むように原料を混合し、混合粉末を準備する工程と、
前記混合粉末を解砕する工程と、
解砕後の粉末を焼結する工程と、を有する。
１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含むように原料を混合し、混合粉末を準備する工程と、
前記混合粉末を解砕する工程と、
解砕後の粉末を焼結する工程と、を有する。
【0019】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法の一態様は、前記混合粉末のメジアン径ｄ５０が１．５μｍ以下である。
【0020】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法の一態様は、前記解砕後の粉末のメジアン径ｄ５０が０．８μｍ以下である。
【0021】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法の一態様は、前記主成分が、更に、０．２～２ｍｏｌ％のＣｏＯを含む。
【0022】
上記Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法の一態様は、酸素濃度が５％以上の雰囲気中で焼結を行う。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、広い周波数帯域で高いインピーダンスを有するＭｎ－Ｚｎ系フェライト、及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト及びその製造法について説明する。
なお、数値範囲を示す「～」は特に断りがない限り、その下限値及び上限値を含むものとする。
なお、数値範囲を示す「～」は特に断りがない限り、その下限値及び上限値を含むものとする。
【0025】
［Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト］
本開示のＭｎ－Ｚｎ系フェライトは、１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、
前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含むことを特徴とする。
本開示のＭｎ－Ｚｎ系フェライトは、１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、
前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含むことを特徴とする。
【0026】
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、低周波数帯域でμ’の高いＭｎ－Ｚｎ系フェライトをベースとしている。更に、主成分中のＦｅ２Ｏ３の割合を低くすることで、比抵抗を大きく、誘電率εを小さくし、高周波数帯域でのμ’を向上する。その結果、例えば１ｋＨｚ～１ＧＨｚ、特に１０ｋＨｚ～１０ＭＨｚの広い周波数帯域で高いインピーダンス特性を有するＭｎ－Ｚｎ系フェライトとなる。
【0027】
複素比透磁率μは下記式（１）で表される。
式（１）： μ ＝ μ’－ｊμ”
ここで、μ’は複素比透磁率の実部（インダクタンス成分）であり、μ”は複素比透磁率の虚部（抵抗成分）であり、ｊは虚数単位である。
式（１）： μ ＝ μ’－ｊμ”
ここで、μ’は複素比透磁率の実部（インダクタンス成分）であり、μ”は複素比透磁率の虚部（抵抗成分）であり、ｊは虚数単位である。
【0028】
インピーダンスＺ（Ω）は下記式（２）で表される。
式（２）： Ｚ ＝ （Ｒ２＋Ｘ２）１／２
ここで、Ｒ及びＸは各々式（３）及び（４）で表される。
式（２）： Ｚ ＝ （Ｒ２＋Ｘ２）１／２
ここで、Ｒ及びＸは各々式（３）及び（４）で表される。
【0029】
式（３）： Ｒ ＝ （μ”・２πｆｎ２Ａｅμ０）／Ｌｅ
式（４）： Ｘ ＝ （μ’・２πｆｎ２Ａｅμ０）／Ｌｅ
ここで、ｆは周波数（ｋＨｚ）、ｎはコイルの巻数、Ａｅはフェライトの実効断面積（ｍｍ２）、Ｌｅはフェライトの磁路長（ｍｍ）、μ０は真空透磁率（４π×１０－７（Ｈ／ｍ））を表す。
式（４）： Ｘ ＝ （μ’・２πｆｎ２Ａｅμ０）／Ｌｅ
ここで、ｆは周波数（ｋＨｚ）、ｎはコイルの巻数、Ａｅはフェライトの実効断面積（ｍｍ２）、Ｌｅはフェライトの磁路長（ｍｍ）、μ０は真空透磁率（４π×１０－７（Ｈ／ｍ））を表す。
【0030】
なお、本開示においてインピーダンスＺは、測定対象のフェライト材を外径２５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚み５ｍｍ、断面形状が長方形（７．５ｍｍ×５ｍｍ）の環状鉄心を用い、コイルの巻数を１０回として測定した値とする。
【0031】
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは広い周波数帯域で高いμ’を備えることで、広い周波数帯域で高いインピーダンス特性を有する。
【0032】
次に、本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの組成について説明する。
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトはＦｅ２Ｏ３とＺｎＯとＭｎＯを主成分とし、更にＣｏＯを含んでいてもよい。主成分の割合は、当該主成分１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、ＣｏＯを含む場合は当該ＣｏＯが０．２～２ｍｏｌ％であることが好ましく、残部がＭｎＯである。
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトはＦｅ２Ｏ３とＺｎＯとＭｎＯを主成分とし、更にＣｏＯを含んでいてもよい。主成分の割合は、当該主成分１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、ＣｏＯを含む場合は当該ＣｏＯが０．２～２ｍｏｌ％であることが好ましく、残部がＭｎＯである。
【0033】
Ｆｅ２Ｏ３を５１．０ｍｏｌ％以下、好ましくは５０．０ｍｏｌ％以下とすることで、高周波数帯域でのμ’が向上する。また、Ｆｅ２Ｏ３を４８．０ｍｏｌ％以上、好ましくは４９．０ｍｏｌ％以上とすることで、低周波数帯域でのμ’が向上する。
【0034】
ＺｎＯを２５．０ｍｏｌ％以下、好ましくは２４．０ｍｏｌ％以下とすることで、キュリー温度Ｔｃを高くすることができる。また、ＺｎＯを２０．０ｍｏｌ％以上、好ましくは２２．０ｍｏｌ％以上とすることで、低周波数帯域でのμ’が向上する。
【0035】
また主成分としてＣｏＯを含んでいてもよい。ＣｏＯを含む場合、０．２～２ｍｏｌ％が好ましく、１．０～１．５ｍｏｌ％がより好ましい。ＣｏＯを上記範囲内で含むことで低周波数帯域でのμ’が向上する。
【0036】
また本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは前記主成分１００質量部に対し、副成分として、ＣａＯを０超過０．０１５質量部以下、ＳｉＯ２を０超過０．００５質量部以下含む。
【0037】
ＣａＯを含むことで、高い比抵抗を有する結晶粒界を形成でき、高周波数帯域における渦電流の発生を抑制して高周波数帯域におけるμ’を向上する。低周波数帯域でのμ’の低下を抑制する点から、ＣａＯの含有量は、主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下であり、０．０１２質量部以下が好ましい。ＣａＯの含有量は、高い比抵抗を得る点から、０．００１質量部以上が好ましく、０．００２質量部以上がより好ましい。
【0038】
ＳｉＯ２を含むことで、高い比抵抗を有する結晶粒界を形成することができ、高周波数帯域におけるμ’を向上する。低周波数帯域でのμ’の低下を抑制する点から、ＳｉＯ２の含有量は、主成分１００質量部に対し、０．００５質量部以下であり、０．００４質量部以下がより好ましい。ＳｉＯ２の含有量は、高い比抵抗を得る点から、０．０００１質量部以上が好ましく、０．０００５質量部以上がより好ましい。
【0039】
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、本発明の効果を奏する範囲で更に他の成分を含有してもよい。他の成分としては、必要に応じて添加される他の金属酸化物や、不可避的に含まれる元素などが挙げられる。
他の金属酸化物としては、例えば、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ３などが挙げられる。また、不可避的に含まれる元素としては、Ｃ（炭素原子）、Ｐ（リン原子）、Ｂ（ホウ素原子）などが挙げられる。
他の成分の合計の含有量は、主成分１００質量部に対して０．１質量部以下が好ましく、０．０１質量部以下がより好ましく、０．００１質量部以下が更に好ましい。
他の金属酸化物としては、例えば、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ３などが挙げられる。また、不可避的に含まれる元素としては、Ｃ（炭素原子）、Ｐ（リン原子）、Ｂ（ホウ素原子）などが挙げられる。
他の成分の合計の含有量は、主成分１００質量部に対して０．１質量部以下が好ましく、０．０１質量部以下がより好ましく、０．００１質量部以下が更に好ましい。
【0040】
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの平均結晶粒径は、１２μｍ以上が好ましく、１４μｍ以上がより好ましく、１５μｍ以上が更に好ましい。平均結晶粒径を１２μｍ以上とすることで、特に低周波数帯域におけるμ’を向上することができる。一方、平均結晶粒径は１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。また、１００μｍ以上の結晶粒径を有する結晶粒は、結晶粒全体の１％以下が好ましく、０．１％以下がより好ましい。
結晶粒径は、測定対象のフェライトを鏡面研磨した後、エッチングにて粒界相を溶解し、顕微鏡にて観察した画像から画像解析により測定することができる。結晶粒径は長径を用いるものとし、平均結晶粒径は１００個の結晶粒の粒径の平均値とする。
結晶粒径は、測定対象のフェライトを鏡面研磨した後、エッチングにて粒界相を溶解し、顕微鏡にて観察した画像から画像解析により測定することができる。結晶粒径は長径を用いるものとし、平均結晶粒径は１００個の結晶粒の粒径の平均値とする。
【0041】
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの１０ｋＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’は、６２００以上とすることができ、中でも６５００以上が好ましい。
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの１０ＭＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’は、２００以上とすることができ、２４０以上が好ましく、２５０以上がより好ましい。
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの１０ＭＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’は、２００以上とすることができ、２４０以上が好ましく、２５０以上がより好ましい。
【0042】
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、１ＭＨｚにおけるインピーダンスの絶対値を１１００Ω以上とすることができ、１２００Ω以上が好ましく、１５００Ω以上がより好ましい。
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、１０ＭＨｚにおけるインピーダンスの絶対値を１８５０Ω以上とすることができ、２０００Ω以上が好ましく、２２００Ω以上がより好ましい。
なお、上記インピーダンスは、一例として、本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトを外径２５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚み５ｍｍ、断面形状が長方形（７．５ｍｍ×５ｍｍ）の環状鉄心の形状とすることで達成することができるが、この形状に限られず、これを参考に別の形状としてもよい。
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、１０ＭＨｚにおけるインピーダンスの絶対値を１８５０Ω以上とすることができ、２０００Ω以上が好ましく、２２００Ω以上がより好ましい。
なお、上記インピーダンスは、一例として、本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトを外径２５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚み５ｍｍ、断面形状が長方形（７．５ｍｍ×５ｍｍ）の環状鉄心の形状とすることで達成することができるが、この形状に限られず、これを参考に別の形状としてもよい。
【0043】
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、高温環境下でも好適に用いることができる点から、キュリー温度Ｔｃが１００℃以上であることが好ましく、１１０℃以上がより好ましく、１１５℃以上が更に好ましい。なお、キュリー温度とは、強磁性体が常磁性体に変わる温度である。
【0044】
また、本開示は、１０ｋＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が６２００以上で、且つ１０ＭＨｚにおける複素比透磁率の実部μ’が２００以上のＭｎ－Ｚｎ系フェライトを提供することができる。
【0045】
本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトは、広い周波数帯域で高いインピーダンスを有するため、広い周波数帯域で使用可能なノイズフィルタ等の電磁気ノイズ対策部品として好適に用いることができる。
【0046】
［Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造方法］
次に、Ｍｎ－Ｚｎフェライトの製造方法（以下、本製造方法ともいう）の一実施形態について説明する。本製造方法は上記本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造に適した製造方法であり、
１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含むように原料を混合し、混合粉末を準備する工程と、
前記混合粉末を解砕する工程と、
解砕後の粉末を焼結する工程と、を有し、更に他の工程を有していてもよい。
次に、Ｍｎ－Ｚｎフェライトの製造方法（以下、本製造方法ともいう）の一実施形態について説明する。本製造方法は上記本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトの製造に適した製造方法であり、
１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含むように原料を混合し、混合粉末を準備する工程と、
前記混合粉末を解砕する工程と、
解砕後の粉末を焼結する工程と、を有し、更に他の工程を有していてもよい。
【0047】
上記混合粉末を準備する工程では、一例として、まず、焼結後の主成分が前記本Ｍｎ－Ｚｎフェライトの組成となるように主成分を混合する。主成分の混合前の形態は特に限定されないが、取り扱いが容易で均一に混合できる点から、粉末状のものを用いることが好ましい。主成分の原料粉末は混合して、必要に応じて解砕することで混合粉末とする。混合及び解砕方法は、公知の方法の中から適宜選択すればよい。具体的には例えば、アトライタやビーズミルなどが挙げられる。混合粉末の粒子径は、均一性などの点から、メジアン径ｄ５０が好ましくは１．５μｍ以下、より好ましくは１．０μｍ以下、更に好ましくは０．６μｍ以下となるように調整する。ｄ５０の下限値は特に限定されないが、通常０．１μｍ以上であり、０．２μｍ以上が好ましい。なお、混合粉末及びその他の粉末の粒度分布は粒度分布測定装置で測定することができ、累計頻度が５０％となる粒径をｄ５０とする。
必要に応じて上記主成分の混合粉末に対して、乾燥・造粒工程を実施してもよい。乾燥・造粒工程では、例えば、上記混合粉末に、混合粉末の全質量を１００質量部としたときに０．５～１質量部のポリビニルアルコールなどのバインダーを加え、スプレードライヤーなどを用いて噴霧することで顆粒を得ることができる。得られた顆粒は、例えば空気雰囲気下７５０℃で１時間程度仮焼して仮焼物としてもよい（仮焼工程）。
必要に応じて上記主成分の混合粉末に対して、乾燥・造粒工程を実施してもよい。乾燥・造粒工程では、例えば、上記混合粉末に、混合粉末の全質量を１００質量部としたときに０．５～１質量部のポリビニルアルコールなどのバインダーを加え、スプレードライヤーなどを用いて噴霧することで顆粒を得ることができる。得られた顆粒は、例えば空気雰囲気下７５０℃で１時間程度仮焼して仮焼物としてもよい（仮焼工程）。
【0048】
次いで、焼結後の副成分が前記本Ｍｎ－Ｚｎフェライトの組成となるように上記混合粉末に副成分を添加する。副成分の添加前の形態は特に限定されないが、取り扱いが容易で均一に混合できる点から、粒子状であることが好ましい。中でも均一性などの点から、メジアン径ｄ５０が好ましくは１．５μｍ以下、より好ましくは１．０μｍ以下、更に好ましくは０．６μｍ以下である。ｄ５０の下限値は特に限定されないが、通常０．１μｍ以上であり、０．２μｍ以上が好ましい。
【0049】
副成分を添加した後、得られた混合粉末を解砕して解砕粉末を得る。具体的には、解砕工程において、解砕後の粒径のメジアン径Ｄ５０が０．８μｍ以下とすることが好ましく、０．１μｍ以上０．７μｍ以下とすることがより好ましい。
【0050】
解砕後の粉末に対し、造粒工程を実施してもよい。例えば、解砕粉末に当該解砕粉末の全質量を１００質量部としたときに、０．５～１．０質量部のポリビニルアルコールなどのバインダーを加え、スプレードライヤーなどで噴霧することで顆粒を得ることができる。
【0051】
次いで、得られた顆粒を所定の形状に成形する。所定の形状とは用途等に応じて設計すればよい。例えば、外径２５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚み５ｍｍの環状に成形する。
【0052】
成形後の顆粒を焼成することで、焼結体（本Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト）が得られる。焼成温度は、例えば１３００℃程度とすることができる。また焼成時間は、例えば１～２４時間とすることができ、所望の平均結晶粒径となるように調整すればよい。本製造方法においては、酸素濃度が５％以上の雰囲気中で焼結を行うことが好ましい。酸素濃度が５％以上の雰囲気中で焼結することにより、原料粉末表面のＺｎの揮発を抑制して低周波数帯域でのμ’の低下を抑制するとともに、原料粉末表面の酸化を促進することで焼結体の比抵抗が上昇して高周波数帯域でのμ’が上昇する。当該酸素濃度は８％以上が好ましく、１０％以上がより好ましい。
【0053】
上記の製造方法によれば、広い周波数帯域で高いインピーダンスを有するＭｎ－Ｚｎ系フェライトを好適に製造することができる。
【実施例0054】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、これらの記載により本発明を制限するものではない。
【0055】
［例１］
焼結後の主成分組成がＦｅ２Ｏ３ ５２．５ｍｏｌ％、ＺｎＯ １８．０ｍｏｌ％、ＭｎＯ ２９．５ｍｏｌ％となるように各原料粉末を秤量して混合し、アトライタで解砕した。混合粉末のメジアン径ｄ５０は０．８μｍであった。次に、上記混合物の全質量１００質量部に対して０．５質量部相当のポリビニルアルコールを加え、スプレードライヤーで噴霧することで顆粒を得た。次に、当該顆粒を空気雰囲気中７５０℃で１時間仮焼して仮焼物を得た。
次いで主成分の全質量１００質量部に対し、ＳｉＯ２ ０．００３質量部、ＣａＯ ０．０１０質量部となるようにＳｉＯ２とＣａ（ＯＨ）２を添加した。なお、ＳｉＯ２、Ｃａ（ＯＨ）２は、各々平均粒子径が０．１μｍ以上の粒子を用いた。
次に、解砕工程として上記混合粉末を、解砕後の粒径のメジアン径ｄ５０が０．７μｍになるように解砕機で解砕して解砕粉末を得た。次に乾燥・造粒工程としてこの解砕物に、解砕物の全質量を１００質量部としたときに、１質量部のポリビニルアルコールを加え、スプレードライヤーで噴霧することで顆粒を得た。次に当該顆粒を外径２５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚み５ｍｍの環状に成形し、酸素濃度１０％の雰囲気下で、１３００℃、１０時間焼成を行い、焼結体（フェライト）を得た。
焼結後の主成分組成がＦｅ２Ｏ３ ５２．５ｍｏｌ％、ＺｎＯ １８．０ｍｏｌ％、ＭｎＯ ２９．５ｍｏｌ％となるように各原料粉末を秤量して混合し、アトライタで解砕した。混合粉末のメジアン径ｄ５０は０．８μｍであった。次に、上記混合物の全質量１００質量部に対して０．５質量部相当のポリビニルアルコールを加え、スプレードライヤーで噴霧することで顆粒を得た。次に、当該顆粒を空気雰囲気中７５０℃で１時間仮焼して仮焼物を得た。
次いで主成分の全質量１００質量部に対し、ＳｉＯ２ ０．００３質量部、ＣａＯ ０．０１０質量部となるようにＳｉＯ２とＣａ（ＯＨ）２を添加した。なお、ＳｉＯ２、Ｃａ（ＯＨ）２は、各々平均粒子径が０．１μｍ以上の粒子を用いた。
次に、解砕工程として上記混合粉末を、解砕後の粒径のメジアン径ｄ５０が０．７μｍになるように解砕機で解砕して解砕粉末を得た。次に乾燥・造粒工程としてこの解砕物に、解砕物の全質量を１００質量部としたときに、１質量部のポリビニルアルコールを加え、スプレードライヤーで噴霧することで顆粒を得た。次に当該顆粒を外径２５ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚み５ｍｍの環状に成形し、酸素濃度１０％の雰囲気下で、１３００℃、１０時間焼成を行い、焼結体（フェライト）を得た。
【0056】
＜測定＞
（１）インピーダンス、複素比透磁率
例１で得られた焼結体に、巻き線を１０回巻き付け、インピーダンスアナライザーにより、周波数を変更しながらインピーダンス及びインダクタンスを測定し、複素比透磁率を算出した。２５℃における測定結果を表１に示す。
（２）キュリー温度
例１で得られた焼結体に、巻き線を１０回巻き付け、２０℃から２５０℃の温度範囲でインダクタンスを測定し、各温度における比初透磁率を算出した。次いで、得られた温度と比初透磁率の関係より、比初透磁率が１となる温度をキュリー温度とした。
（３）平均結晶粒径
例１で得られた焼結体の表面を鏡面研磨し、エッチングにて粒界相を溶解し、顕微鏡にて観察した画像から画像解析に１００個の結晶粒の粒径を求めその平均値を算出した。結果を表１に示す。
（１）インピーダンス、複素比透磁率
例１で得られた焼結体に、巻き線を１０回巻き付け、インピーダンスアナライザーにより、周波数を変更しながらインピーダンス及びインダクタンスを測定し、複素比透磁率を算出した。２５℃における測定結果を表１に示す。
（２）キュリー温度
例１で得られた焼結体に、巻き線を１０回巻き付け、２０℃から２５０℃の温度範囲でインダクタンスを測定し、各温度における比初透磁率を算出した。次いで、得られた温度と比初透磁率の関係より、比初透磁率が１となる温度をキュリー温度とした。
（３）平均結晶粒径
例１で得られた焼結体の表面を鏡面研磨し、エッチングにて粒界相を溶解し、顕微鏡にて観察した画像から画像解析に１００個の結晶粒の粒径を求めその平均値を算出した。結果を表１に示す。
【0057】
［例２～例３３］
例１において、組成、製造工程における混合粉末の粒径、解砕粉末の粒径、焼成時の酸素濃度を表１のように変更した以外は、例１と同様にして、焼結体を製造した。
また、例１と同様にインピーダンス、複素比透磁率、キュリー温度、平均結晶粒径を測定した。結果を表１に示す。
例１において、組成、製造工程における混合粉末の粒径、解砕粉末の粒径、焼成時の酸素濃度を表１のように変更した以外は、例１と同様にして、焼結体を製造した。
また、例１と同様にインピーダンス、複素比透磁率、キュリー温度、平均結晶粒径を測定した。結果を表１に示す。
【0058】
【表1】
【0059】
Ｆｅ２Ｏ３を多く含む例１及び例４のＭｎ－Ｚｎ系フェライトは高周波数帯域でのμ’が低い値となっている。例２のＮｉ－Ｚｎ系フェライトは低周波数帯域でのμ’が低い値となっている。ＺｎＯが少ない例９のＭｎ－Ｚｎ系フェライトは低周波数帯域でのμ’が低い値となっている。ＺｎＯが多い例１０のＭｎ－Ｚｎ系フェライトは広い周波数帯域でμ’が良好であるが、キュリー温度が低下している。副成分であるＣａＯ又はＳｉＯ２を多く含む例１７～１８、例２１～２２のＭｎ－Ｚｎ系フェライトは低周波数帯域でのμ’が低い値となっている。これらに対し、１００ｍｏｌ％中、Ｆｅ２Ｏ３が４８．０～５１．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２０．０～２５．０ｍｏｌ％、残部がＭｎＯからなる主成分と、前記主成分１００質量部に対し、０．０１５質量部以下のＣａＯと、０．００５質量部以下のＳｉＯ２とを含む、例５～例８、例１１～例１６、例１９～例２０、例２３～例３３（実施例）のＭｎ－Ｚｎ系フェライトは、μ’が１０ｋＨｚで６２００以上、１０ＭＨｚで２００以上を達成し、広い周波数帯域で高いμ’を備えることが示された。また、広い周波数帯域で高いμ’を備える結果、インピーダンスが１ＭＨｚでは１１００Ω以上、１０ＭＨｚでは１８５０Ω以上と広い周波数帯域で高いインピーダンス特性が得られていることが示された。更に、実施例のＭｎ－Ｚｎ系フェライトはキュリー温度Ｔｃが１００℃以上であり高いキュリー温度を有することも示された。
次に実施例内で比較する。例２６、例２７及び例３２の比較から結晶粒の平均粒径が大きいほど低周波数帯域でのμ’が高くなる傾向が見られた。また例２８～例３０及び例３２の比較からは原料の混合粉末のメジアン系が小さいほど得られるＭｎ－Ｚｎ系フェライトのμ’が高くなる傾向が見られた。また、例３１～３３の比較から焼成時の酸素濃度が高いほど得られるＭｎ－Ｚｎ系フェライトのμ’が高くなる傾向が見られた。
次に実施例内で比較する。例２６、例２７及び例３２の比較から結晶粒の平均粒径が大きいほど低周波数帯域でのμ’が高くなる傾向が見られた。また例２８～例３０及び例３２の比較からは原料の混合粉末のメジアン系が小さいほど得られるＭｎ－Ｚｎ系フェライトのμ’が高くなる傾向が見られた。また、例３１～３３の比較から焼成時の酸素濃度が高いほど得られるＭｎ－Ｚｎ系フェライトのμ’が高くなる傾向が見られた。