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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-30
(45)【発行日】2024-11-08
(54)【発明の名称】ＭｎＺｎ系フェライト
(51)【国際特許分類】
C04B 35/38 20060101AFI20241031BHJP
C01G 49/00 20060101ALI20241031BHJP
H01F 1/34 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
C04B35/38
C01G49/00 B
H01F1/34 140
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2024559104
(86)(22)【出願日】2024-06-19
(86)【国際出願番号】 JP2024022313
【審査請求日】2024-10-03
(31)【優先権主張番号】P 2023106458
(32)【優先日】2023-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】591067794
【氏名又は名称】ＪＦＥケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100165696
【弁理士】
【氏名又は名称】川原 敬祐
(72)【発明者】
【氏名】菊地 孝宏
(72)【発明者】
【氏名】高橋 幹雄
【審査官】田中 永一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２２７５５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１６１００７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１５６９９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１２７０７７２３（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ３５／３８
Ｃ０１Ｇ ４９／００
Ｈ０１Ｆ １／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基本成分、副成分及び不可避的不純物からなるＭｎＺｎ系フェライトであって、前記基本成分が、それぞれＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、及びＭｎＯ換算でのＦｅ、Ｚｎ、及びＭｎの合計を１００．０ｍｏｌ％として、
Ｆｅ：Ｆｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％以上５３．６ｍｏｌ％以下、
Ｚｎ：ＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上１３．０ｍｏｌ％未満、及び
Ｍｎ：残部
であり、
前記基本成分に対して、前記副成分が、
Ｓｉ：ＳｉＯ２換算で３０質量ｐｐｍ以上４９質量ｐｐｍ以下、
Ｃａ：ＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下、
Ｃｏ：Ｃｏ３Ｏ４換算で２１００質量ｐｐｍ以上３５００質量ｐｐｍ以下、
Ｔｉ：ＴｉＯ２換算で２５００質量ｐｐｍ以上４０００質量ｐｐｍ以下、
Ｎｂ：Ｎｂ２Ｏ５換算で５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下、及び
Ｖ ：Ｖ２Ｏ５換算で０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下
を含むＭｎＺｎ系フェライト。
【請求項2】
Ｖ２Ｏ５換算でのＶの含有量が５０質量ｐｐｍ以上２５０質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
【請求項3】
Ｖ２Ｏ５換算でのＶの含有量が１００質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
【請求項4】
－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が２３００以上である、請求項１又は２に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
【請求項5】
１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が１０００以上である、請求項１又は３に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＭｎＺｎ系フェライトに関し、特にパルストランス等の電子部品に好適なＭｎＺｎ系フェライトに関する。
【背景技術】
【0002】
イーサネット（登録商標）機器のトランスには、入出力端子でのインピーダンスの整合を図る、もしくは電気的絶縁を保つ等の目的から、磁心に軟磁性材料を用いたパルストランスが用いられている。パルストランスには、例えば－４０～８５℃等の温度範囲において、直流磁界印加時に高いインダクタンス、すなわち高い増分透磁率（μΔ）を有することが求められている。ここで、増分透磁率とは、磁界が印加された状態における磁心の透磁率（磁化のしやすさ）を示す値である。なお、増分透磁率と実効透磁率とは同義であるから、本明細書では増分透磁率に統一して表記する。
【0003】
軟磁性材料を用いた磁心には、トロイダル形状のＭｎＺｎ系フェライトが一般に用いられている。ＭｎＺｎ系フェライトは、多くの軟磁性材料の中でも、特に、高透磁率、高インダクタンスが容易に得られ、また、ＭｎＺｎ系フェライトは、アモルファス金属等の金属磁性材料と比較して安価であり、酸化物なので錆びることなく安定である等の特長を有している。
【0004】
しかし、ＭｎＺｎ系フェライトは、酸化物磁性材料であることから、キュリー温度が高くはなく、温度の変動によって磁気特性が大きく変化するという特性を有するため、金属磁性材料と比較して、幅広い温度範囲において安定した磁気特性を得るのが難しいという欠点を有する。
【0005】
パルストランスは、回線終端装置等に使用した際などに、屋外に設置される場合があり、パルストランスに用いられるＭｎＺｎ系フェライトは、低温から高温までの広い温度範囲で高い初透磁率（μｉ）を有することが必要になる。また、デジタル通信機器では、搬送されるパルス電圧の正負バランスの変動によりパルストランスが磁化されて、直流磁界印加時で稼働するような場合もある。このような直流磁界印加時においても、信号変換に必要な高いインダクタンス、すなわち高い増分透磁率が必要となる。上記したような用途では、必要なインダクタンス規格や使い方などによって印加する直流磁界の大きさは異なるが、室温において増分透磁率が高いことが求められる。
【0006】
従来、パルストランスは、民生機器で多く使用されていたが、近年は、車のネットワーク化が進み、自動車にも多く使用されるようになってきている。従来の民生機器用では、０～７０℃、－４０～８５℃又は－４０～１０５℃等の温度範囲で正常に動作することが求められていたが、自動車用途では、－４０～１２５℃あるいは－５０～１５０℃のように、より広い温度範囲で正常に動作することが求められている。
【0007】
一方で、イーサネット機器において、伝送信号に併せて機器の駆動電力を直接供給するＰｏＥ／ＰｏＥ＋／ＰｏＥ＋＋等のＰｏＥ（Power over Ethernet）給電の用途も存在する。この場合、パルストランスは、信号伝送よりも大きな電流を重畳する条件下で使用されることになる。しかも、ＰｏＥ給電の出力アップや、ＳｉＣやＧａＮ半導体の普及などによる大電流化に起因して、機器内の周辺部品が発熱することから、パルストランスの磁心（コア）の使用環境は、より高温側にシフトすることが考えられる。そのため、この用途に用いられるＭｎＺｎ系フェライトには、初透磁率μｉが低くても、より高温、高磁界重畳の下で高いインダクタンス、すなわち高い増分透磁率が得られる材料が求められている。
【0008】
従来の民生機器で用いられるＭｎＺｎ系フェライトは、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＭｎＯを主成分として構成され、磁気異方性定数と磁歪定数とが零となるような主成分において、高い透磁率を発現する。このためＭｎＺｎ系フェライトは、トランスやノイズフィルター等の小型あるいは薄型の磁心として用いられている。幅広い温度範囲において安定した磁気特性を得るのが難しい問題はあるものの、民生用途のパルストランスに対応するため、－４０～８５℃又は－４０～１０５℃の温度範囲において、直流磁界印加時に高い増分透磁率を実現する方法が提案されてきた。なお、本明細書において、初透磁率や増分透磁率の値は、すべて真空の透磁率μｏとの比（比透磁率）で表す。
【0009】
特許文献１、２、３には、－４０～８５℃の温度範囲における直流磁界印加時の増分透磁率が２０００以上であるフェライトが提案されている。特許文献４、５には、－２０℃～１５０℃程度の広い温度範囲で高い初透磁率を有するＭｎＺｎＣｏ系フェライトが提案されている。特許文献６には、２３℃の初透磁率が３０００以上で、－２０～１５０℃で初透磁率の変化率が小さく、かつ２３℃の飽和磁束密度が５４０ｍＴ以上のＭｎＺｎ系フェライトが提案されている。
【0010】
特許文献７には、８０Ａ／ｍという大きな直流磁界印加の下、０℃～８５℃の温度範囲における増分透磁率が４００以上、かつ６５℃における増分透磁率が７００以上のＭｎＺｎ系フェライトが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【文献】特開２００８－１４３７４５号公報
【文献】特開２０１０－１８９２４７号公報
【文献】特開２０１０－１９５５９６号公報
【文献】特開２０１５－２２９６２５号公報
【文献】特開２０１５－２２９６２６号公報
【文献】特開２００５－２３６０６９号公報
【文献】特開２０１０－１７３８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかしながら、特許文献１、２、３が想定している温度範囲は、いずれも－４０～８５℃であり、－５０～１５０℃の温度範囲では２３００以上の増分透磁率を得ることはできない。特許文献４、５が想定している温度範囲は広いものの、特許文献４、５のＭｎＺｎＣｏ系フェライトはノイズフィルター用であり、直流磁界印加時の増分透磁率は考慮されておらず、－５０～１５０℃の温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることは不可能である。特許文献６では－２０～１５０℃の温度範囲で初透磁率の変化率が小さいことが記載されているが、直流磁界印加時の増分透磁率は考慮されておらず、－５０～１５０℃の温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることは不可能である。
【0013】
特許文献７では、８０Ａ／ｍという大きな直流磁界印加下ではあるものの、８５℃における増分透磁率は、いずれも１０００未満であり、８５℃を超える温度域で、１０００以上の実用レベルの増分透磁率を得ることは不可能である。
【0014】
これまでに、－４０～８５℃の温度範囲で使用可能な民生機器に適したパルストランス用のＭｎＺｎ系フェライトは数多く提案されているが、－５０～１５０℃の温度範囲で使用できる自動車用途のＬＡＮなどに適した、広い温度範囲で直流磁界印加時の増分透磁率に優れたＭｎＺｎ系フェライトは提案されていない。
【0015】
また、８５℃を超える温度域で使用できるＰｏＥ給電に適した、直流磁界５０Ａ／ｍを印加した場合に、高い増分透磁率が得られるＭｎＺｎ系フェライトも提案されていない。
【0016】
そこで、本発明は、広い温度範囲で増分透磁率が高い、すなわち－５０～１５０℃の温度範囲において、２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が２３００以上であるＭｎＺｎ系フェライトを提供することを目的とする。また、本発明は、１２５℃において、５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が１０００以上であるＭｎＺｎ系フェライトを提供することを他の目的とする。
【0017】
なお、増分透磁率は、一般用途のＭｎＺｎ系フェライトでは２５Ａ／ｍの直流磁界を印加して測定するのが一般的であるが、特許文献１、２、３のように３３Ａ／ｍの直流磁界を印加する特殊な場合も、ＭｎＺｎ系フェライトの用途に応じて存在する。本発明においては、一般用途のＭｎＺｎ系フェライトの増分透磁率を測定する場合に印加する直流磁界は、２５Ａ／ｍとする。また、ＰｏＥ給電用途のＭｎＺｎ系フェライトの増分透磁率を測定する場合に印加する直流磁界は、５０Ａ／ｍとする。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、以下の知見を得た。基本成分としてＦｅ及びＺｎを所定量含有し、残部がＭｎであり、副成分としてＳｉ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶを所定量含有することで、－５０～１５０℃の温度範囲において、２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率を２３００以上とすることができる。また、１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率を１０００以上とすることができる。
【0019】
上記の知見に基づき完成された本発明の要旨構成は次のとおりである。
【0020】
［１］基本成分、副成分及び不可避的不純物からなるＭｎＺｎ系フェライトであって、
前記基本成分が、それぞれＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、及びＭｎＯ換算でのＦｅ、Ｚｎ、及びＭｎの合計を１００．０ｍｏｌ％として、
Ｆｅ：Ｆｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％以上５３．６ｍｏｌ％以下、
Ｚｎ：ＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上１３．０ｍｏｌ％未満、及び
Ｍｎ：残部
であり、
前記基本成分に対して、前記副成分が、
Ｓｉ：ＳｉＯ２換算で３０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下、
Ｃａ：ＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下、
Ｃｏ：Ｃｏ３Ｏ４換算で２１００質量ｐｐｍ以上３５００質量ｐｐｍ以下、
Ｔｉ：ＴｉＯ２換算で２５００質量ｐｐｍ以上４０００質量ｐｐｍ以下、
Ｎｂ：Ｎｂ２Ｏ５換算で５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下、及び
Ｖ ：Ｖ２Ｏ５換算で０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下
を含むＭｎＺｎ系フェライト。
前記基本成分が、それぞれＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、及びＭｎＯ換算でのＦｅ、Ｚｎ、及びＭｎの合計を１００．０ｍｏｌ％として、
Ｆｅ：Ｆｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％以上５３．６ｍｏｌ％以下、
Ｚｎ：ＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上１３．０ｍｏｌ％未満、及び
Ｍｎ：残部
であり、
前記基本成分に対して、前記副成分が、
Ｓｉ：ＳｉＯ２換算で３０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下、
Ｃａ：ＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下、
Ｃｏ：Ｃｏ３Ｏ４換算で２１００質量ｐｐｍ以上３５００質量ｐｐｍ以下、
Ｔｉ：ＴｉＯ２換算で２５００質量ｐｐｍ以上４０００質量ｐｐｍ以下、
Ｎｂ：Ｎｂ２Ｏ５換算で５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下、及び
Ｖ ：Ｖ２Ｏ５換算で０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下
を含むＭｎＺｎ系フェライト。
【0021】
［２］Ｖ２Ｏ５換算でのＶの含有量が５０質量ｐｐｍ以上２５０質量ｐｐｍ以下である、上記［１］に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
【0022】
［３］Ｖ２Ｏ５換算でのＶの含有量が１００質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下である、上記［１］に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
【0023】
［４］－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が２３００以上である、上記［１］又は［２］に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
【0024】
［５］１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が１０００以上である、上記［１］又は［３］に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、広い温度範囲で増分透磁率が高い、すなわち－５０～１５０℃の温度範囲において、２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が２３００以上であるＭｎＺｎ系フェライトを得ることができる。また、本発明によれば、１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が１０００以上であるＭｎＺｎ系フェライトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1A】本発明の発明例及び比較例の－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率を示したグラフである。図１Ａは、基本成分であるＦｅの含有量を変更した発明例及び比較例を示す。
【図1B】本発明の発明例及び比較例の－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率を示したグラフである。図１Ｂは、基本成分であるＺｎの含有量を変更した発明例及び比較例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトの実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。
【0028】
［ＭｎＺｎ系フェライト］
本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトは、基本成分、副成分及び不可避的不純物からなり、Ｆｅ、Ｚｎ及びＭｎの酸化物を基本成分とする。なお、以下のｍｏｌ％は基本成分中の組成比である。
本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトは、基本成分、副成分及び不可避的不純物からなり、Ｆｅ、Ｚｎ及びＭｎの酸化物を基本成分とする。なお、以下のｍｏｌ％は基本成分中の組成比である。
【0029】
（主成分）
Ｆｅ２Ｏ３：５２．０ｍｏｌ％以上５３．６ｍｏｌ％以下
ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％未満である場合、増分透磁率が大きく低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅは、Ｆｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％以上とし、５２．６ｍｏｌ％以上であることが好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５３．６ｍｏｌ％を超える場合も、増分透磁率が大きく低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅは、Ｆｅ２Ｏ３換算で５３．６ｍｏｌ％以下とし、５３．１ｍｏｌ％以下であることが好ましい。なお、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５３．０ｍｏｌ％程度である場合に、磁歪定数λが０になり、直流磁界印加時の増分透磁率が最も高くなる。ＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５３．０ｍｏｌ％である場合、すなわちλ＝０となる場合からＦｅ含有量が離れるほど、印加磁界によりコアが伸び縮みして変形することで応力がかかり、磁壁移動が阻害され、増分透磁率が大きく低下すると考えられる。
Ｆｅ２Ｏ３：５２．０ｍｏｌ％以上５３．６ｍｏｌ％以下
ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％未満である場合、増分透磁率が大きく低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅは、Ｆｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％以上とし、５２．６ｍｏｌ％以上であることが好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５３．６ｍｏｌ％を超える場合も、増分透磁率が大きく低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅは、Ｆｅ２Ｏ３換算で５３．６ｍｏｌ％以下とし、５３．１ｍｏｌ％以下であることが好ましい。なお、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５３．０ｍｏｌ％程度である場合に、磁歪定数λが０になり、直流磁界印加時の増分透磁率が最も高くなる。ＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５３．０ｍｏｌ％である場合、すなわちλ＝０となる場合からＦｅ含有量が離れるほど、印加磁界によりコアが伸び縮みして変形することで応力がかかり、磁壁移動が阻害され、増分透磁率が大きく低下すると考えられる。
【0030】
ＺｎＯ：１０．１ｍｏｌ％以上１３．０ｍｏｌ％未満
ＭｎＺｎ系フェライトにおいては、ＦｅとＺｎの比率により、キュリー温度やセカンダリーピークが変化することが知られている。ＺｎをＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上１３．０ｍｏｌ％未満含有すれば、キュリー温度は概ね２００℃以上となり、１５０℃の高温域まで高い増分透磁率が得られる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＺｎがＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％未満である場合、キュリー温度は高くなるものの、直流磁界を印加しない場合の初透磁率が低下するため、その結果直流磁界印加時の増分透磁率も全温度範囲で低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＺｎは、ＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上とし、１０．２ｍｏｌ％以上であることが好ましく、１０．５ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、１１．０ｍｏｌ％以上であることがさらに好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＺｎがＺｎＯ換算で１３．０ｍｏｌ％以上の場合、直流磁界を印加しない場合の初透磁率は高くなるが、キュリー温度が低下し、１５０℃における直流磁界印加時の増分透磁率が低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＺｎは、ＺｎＯ換算で１３．０ｍｏｌ％未満とし、１２．９ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
ＭｎＺｎ系フェライトにおいては、ＦｅとＺｎの比率により、キュリー温度やセカンダリーピークが変化することが知られている。ＺｎをＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上１３．０ｍｏｌ％未満含有すれば、キュリー温度は概ね２００℃以上となり、１５０℃の高温域まで高い増分透磁率が得られる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＺｎがＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％未満である場合、キュリー温度は高くなるものの、直流磁界を印加しない場合の初透磁率が低下するため、その結果直流磁界印加時の増分透磁率も全温度範囲で低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＺｎは、ＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上とし、１０．２ｍｏｌ％以上であることが好ましく、１０．５ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、１１．０ｍｏｌ％以上であることがさらに好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＺｎがＺｎＯ換算で１３．０ｍｏｌ％以上の場合、直流磁界を印加しない場合の初透磁率は高くなるが、キュリー温度が低下し、１５０℃における直流磁界印加時の増分透磁率が低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＺｎは、ＺｎＯ換算で１３．０ｍｏｌ％未満とし、１２．９ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
【0031】
なお、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトのキュリー温度は、１５０℃でも高い直流磁界印加時の増分透磁率を得るため、１９０℃以上であることが好ましく、２００℃以上であることがより好ましい。ＭｎＺｎ系フェライトのキュリー温度は、特に上限はないが、一般に２３０℃以下となる。
【0032】
ＭｎＯ：残部
本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトは、Ｆｅ２Ｏ３とＺｎＯとＭｎＯの合計量が１００．０ｍｏｌ％となる。なお、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＭｎは、ＭｎＯ換算で３３．９ｍｏｌ％以上であることが好ましい。また、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＭｎは、ＭｎＯ換算で３７．０ｍｏｌ％以下であることが好ましく、３６．９ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。
本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトは、Ｆｅ２Ｏ３とＺｎＯとＭｎＯの合計量が１００．０ｍｏｌ％となる。なお、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＭｎは、ＭｎＯ換算で３３．９ｍｏｌ％以上であることが好ましい。また、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＭｎは、ＭｎＯ換算で３７．０ｍｏｌ％以下であることが好ましく、３６．９ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。
【0033】
（副成分）
次に、副成分について説明する。本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトは、上記の基本成分の他に副成分としてＳｉ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｔｉ、及びＮｂを含有する。さらに、副成分としてＶを含有することが好ましい。これらはＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５等の酸化物としてＭｎＺｎ系フェライト中に存在する。本発明の組成の副成分は、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、及びＮｂ２Ｏ５からなることが好ましく、あるいは、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、及びＶ２Ｏ５からなることが好ましい。なお、本発明では、副成分の含有量は基本成分に対する含有量とする。
次に、副成分について説明する。本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトは、上記の基本成分の他に副成分としてＳｉ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｔｉ、及びＮｂを含有する。さらに、副成分としてＶを含有することが好ましい。これらはＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５等の酸化物としてＭｎＺｎ系フェライト中に存在する。本発明の組成の副成分は、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、及びＮｂ２Ｏ５からなることが好ましく、あるいは、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、及びＶ２Ｏ５からなることが好ましい。なお、本発明では、副成分の含有量は基本成分に対する含有量とする。
【0034】
ＳｉＯ２：３０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下
ＳｉＯ２は、結晶粒界の生成を促して結晶粒成長を抑制し、比抵抗を高め、初透磁率を低下させる添加物であるが、ＭｎＺｎ系フェライトに適量のＳｉＯ２を含有させることにより、－５０～１５０℃の広い温度範囲における増分透磁率を高めることができる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＳｉがＳｉＯ２換算で３０質量ｐｐｍ未満である場合、低温域や高温域における増分透磁率が低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で、直流磁界印加時に２３００以上の増分透磁率を得ることが難しくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＳｉは、ＳｉＯ２換算で３０質量ｐｐｍ以上とし、３２質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、３５質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＳｉがＳｉＯ２換算で２００質量ｐｐｍ超えの場合、初透磁率が大きく低下するため、それに伴い増分透磁率も大幅に低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることが難しくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＳｉは、ＳｉＯ２換算で２００質量ｐｐｍ以下とし、１９０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、４９質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
ＳｉＯ２は、結晶粒界の生成を促して結晶粒成長を抑制し、比抵抗を高め、初透磁率を低下させる添加物であるが、ＭｎＺｎ系フェライトに適量のＳｉＯ２を含有させることにより、－５０～１５０℃の広い温度範囲における増分透磁率を高めることができる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＳｉがＳｉＯ２換算で３０質量ｐｐｍ未満である場合、低温域や高温域における増分透磁率が低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で、直流磁界印加時に２３００以上の増分透磁率を得ることが難しくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＳｉは、ＳｉＯ２換算で３０質量ｐｐｍ以上とし、３２質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、３５質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＳｉがＳｉＯ２換算で２００質量ｐｐｍ超えの場合、初透磁率が大きく低下するため、それに伴い増分透磁率も大幅に低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることが難しくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＳｉは、ＳｉＯ２換算で２００質量ｐｐｍ以下とし、１９０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、４９質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
【0035】
ＣａＯ：３００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下
ＣａＯは、結晶粒界の生成を促して結晶粒成長を抑制し、比抵抗を高め、初透磁率を低下させる添加物であるが、ＭｎＺｎ系フェライトに適量のＣａＯを含有させることにより、－５０～１５０℃の広い温度範囲における増分透磁率を高めることができる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａがＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ未満である場合、低温域や高温域における増分透磁率が低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で、直流磁界印加時に２３００以上の増分透磁率を得ることが難しくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａは、ＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ以上とし、３９０質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａがＣａＯ換算で１０００質量ｐｐｍ超えの場合、初透磁率が大きく低下するため、それに伴い増分透磁率も大幅に低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることが難しくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａは、ＣａＯ換算で１０００質量ｐｐｍ以下とし、９５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、８４０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
ＣａＯは、結晶粒界の生成を促して結晶粒成長を抑制し、比抵抗を高め、初透磁率を低下させる添加物であるが、ＭｎＺｎ系フェライトに適量のＣａＯを含有させることにより、－５０～１５０℃の広い温度範囲における増分透磁率を高めることができる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａがＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ未満である場合、低温域や高温域における増分透磁率が低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で、直流磁界印加時に２３００以上の増分透磁率を得ることが難しくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａは、ＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ以上とし、３９０質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａがＣａＯ換算で１０００質量ｐｐｍ超えの場合、初透磁率が大きく低下するため、それに伴い増分透磁率も大幅に低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることが難しくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａは、ＣａＯ換算で１０００質量ｐｐｍ以下とし、９５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、８４０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【0036】
１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が重要となるＰｏＥ給電用途のＭｎＺｎ系フェライトでは、Ｃａをより多く含む方が高い増分透磁率が得られる。したがって、ＰｏＥ給電用途のＭｎＺｎ系フェライトでは、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａは、ＣａＯ換算で５００質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、６００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、７００質量ｐｐｍ以上であることがさらに好ましく、８００質量ｐｐｍ以上であることが最も好ましい。
【0037】
一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａがＣａＯ換算で１０００質量ｐｐｍ超えの場合、初透磁率が過度に低下し、それに伴い増分透磁率も低下するため、１２５℃において５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が１０００を下回るため好ましくない。したがって、ＰｏＥ給電用途のＭｎＺｎ系フェライトでも、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣａは、ＣａＯ換算で１０００質量ｐｐｍ以下とし、９５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【0038】
Ｃｏ３Ｏ４：２１００質量ｐｐｍ以上３５００質量ｐｐｍ以下
Ｃｏ３Ｏ４は、ＭｎＺｎ系フェライトの磁気特性の温度依存性を改善するのに有効な添加物である。ＭｎＺｎ系フェライトが適量のＣｏ３Ｏ４を含有することにより、直流磁界印加時の増分透磁率の温度に対する変化が小さくなり、低温域と高温域の増分透磁率が向上する。しかし、Ｃｏ３Ｏ４には、透磁率の温度依存性を低温側にずらす働きもあるため、Ｃｏ含有量が少なすぎたり多すぎたりすると、低温域と高温域の透磁率のバランスが崩れ、低温域あるいは高温域で増分透磁率が低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で高い増分透磁率を得ることができなくなる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣｏがＣｏ３Ｏ４換算で２１００質量ｐｐｍ未満である場合、増分透磁率の温度特性の極大点が高温側にずれ、高温での増分透磁率は高くなるものの、低温での特性が悪くなり、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることができなくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣｏは、Ｃｏ３Ｏ４換算で２１００質量ｐｐｍ以上とし、２３００質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣｏがＣｏ３Ｏ４換算で３５００質量ｐｐｍを超える場合、増分透磁率の温度特性の極大点が低温側にずれ、増分透磁率の低温特性は高くなるものの、高温特性が悪くなり、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることができなくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣｏは、Ｃｏ３Ｏ４換算で３５００質量ｐｐｍ以下とし、３２００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
Ｃｏ３Ｏ４は、ＭｎＺｎ系フェライトの磁気特性の温度依存性を改善するのに有効な添加物である。ＭｎＺｎ系フェライトが適量のＣｏ３Ｏ４を含有することにより、直流磁界印加時の増分透磁率の温度に対する変化が小さくなり、低温域と高温域の増分透磁率が向上する。しかし、Ｃｏ３Ｏ４には、透磁率の温度依存性を低温側にずらす働きもあるため、Ｃｏ含有量が少なすぎたり多すぎたりすると、低温域と高温域の透磁率のバランスが崩れ、低温域あるいは高温域で増分透磁率が低下し、－５０～１５０℃の広い温度範囲で高い増分透磁率を得ることができなくなる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣｏがＣｏ３Ｏ４換算で２１００質量ｐｐｍ未満である場合、増分透磁率の温度特性の極大点が高温側にずれ、高温での増分透磁率は高くなるものの、低温での特性が悪くなり、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることができなくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣｏは、Ｃｏ３Ｏ４換算で２１００質量ｐｐｍ以上とし、２３００質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣｏがＣｏ３Ｏ４換算で３５００質量ｐｐｍを超える場合、増分透磁率の温度特性の極大点が低温側にずれ、増分透磁率の低温特性は高くなるものの、高温特性が悪くなり、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることができなくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＣｏは、Ｃｏ３Ｏ４換算で３５００質量ｐｐｍ以下とし、３２００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【0039】
ＴｉＯ２：２５００質量ｐｐｍ以上４０００質量ｐｐｍ以下
ＴｉＯ２はＭｎＺｎ系フェライトの直流磁界印加時の増分透磁率を上げるのに有効な添加物である。ＴｉＯ２は、フェライトの結晶粒径の大きさにはあまり影響しないが、適量のＴｉＯ２を含有することにより、フェライトの保磁力が低下し、直流磁界２５Ａ／ｍに相当する磁界を印加した領域で減磁曲線の傾きが変化することで、増分透磁率が上昇する。ただし、ＴｉＯ２は、初透磁率や増分透磁率の温度特性を低温側にずらす働きもあるため、含有量が適正でないと低温特性や高温特性が悪くなり、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることができなくなる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＴｉがＴｉＯ２換算で２５００質量ｐｐｍ未満である場合、増分透磁率の上昇が十分ではなく、温度特性も高温側にずれるため、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることができなくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＴｉは、ＴｉＯ２換算で２５００質量ｐｐｍ以上とし、２６５０質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、２８００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＴｉがＴｉＯ２換算で４０００質量ｐｐｍを超える場合、温度特性が低温側にずれ、－５０℃付近の温度範囲において、原因は不明であるが直流磁界印加時の増分透磁率も急激に低下するため、２３００以上の増分透磁率が得られなくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＴｉは、ＴｉＯ２換算で４０００質量ｐｐｍ以下とし、３９５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、３５００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、３３００質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
ＴｉＯ２はＭｎＺｎ系フェライトの直流磁界印加時の増分透磁率を上げるのに有効な添加物である。ＴｉＯ２は、フェライトの結晶粒径の大きさにはあまり影響しないが、適量のＴｉＯ２を含有することにより、フェライトの保磁力が低下し、直流磁界２５Ａ／ｍに相当する磁界を印加した領域で減磁曲線の傾きが変化することで、増分透磁率が上昇する。ただし、ＴｉＯ２は、初透磁率や増分透磁率の温度特性を低温側にずらす働きもあるため、含有量が適正でないと低温特性や高温特性が悪くなり、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることができなくなる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＴｉがＴｉＯ２換算で２５００質量ｐｐｍ未満である場合、増分透磁率の上昇が十分ではなく、温度特性も高温側にずれるため、－５０～１５０℃の広い温度範囲で２３００以上の増分透磁率を得ることができなくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＴｉは、ＴｉＯ２換算で２５００質量ｐｐｍ以上とし、２６５０質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、２８００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＴｉがＴｉＯ２換算で４０００質量ｐｐｍを超える場合、温度特性が低温側にずれ、－５０℃付近の温度範囲において、原因は不明であるが直流磁界印加時の増分透磁率も急激に低下するため、２３００以上の増分透磁率が得られなくなる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＴｉは、ＴｉＯ２換算で４０００質量ｐｐｍ以下とし、３９５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、３５００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、３３００質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
【0040】
Ｎｂ２Ｏ５：５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下
Ｎｂ２Ｏ５は、粗大な結晶粒の生成を抑制し、微細で均一な結晶粒を得て、比抵抗を高める効果がある。適量のＮｂを含有することで、直流磁界印加時の増分透磁率を高めることができる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＮｂがＮｂ２Ｏ５換算で５０質量ｐｐｍ未満である場合、粗大な結晶粒の生成抑制が十分ではなく、比抵抗も低くなるため、直流磁界印加時の増分透磁率も低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＮｂは、Ｎｂ２Ｏ５換算で５０質量ｐｐｍ以上とし、７５質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、１００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、１３０質量ｐｐｍ以上であることがさらに好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＮｂがＮｂ２Ｏ５換算で５００質量ｐｐｍを超える場合、結晶粒が微細化して比抵抗も高くなるため、磁壁が動きにくくなり、初透磁率が低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＮｂは、Ｎｂ２Ｏ５換算で５００質量ｐｐｍ以下とし、４７５質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、４００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
Ｎｂ２Ｏ５は、粗大な結晶粒の生成を抑制し、微細で均一な結晶粒を得て、比抵抗を高める効果がある。適量のＮｂを含有することで、直流磁界印加時の増分透磁率を高めることができる。ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＮｂがＮｂ２Ｏ５換算で５０質量ｐｐｍ未満である場合、粗大な結晶粒の生成抑制が十分ではなく、比抵抗も低くなるため、直流磁界印加時の増分透磁率も低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＮｂは、Ｎｂ２Ｏ５換算で５０質量ｐｐｍ以上とし、７５質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、１００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、１３０質量ｐｐｍ以上であることがさらに好ましい。一方、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＮｂがＮｂ２Ｏ５換算で５００質量ｐｐｍを超える場合、結晶粒が微細化して比抵抗も高くなるため、磁壁が動きにくくなり、初透磁率が低下する。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＮｂは、Ｎｂ２Ｏ５換算で５００質量ｐｐｍ以下とし、４７５質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、４００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【0041】
Ｖ２Ｏ５：０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下
Ｖ２Ｏ５も、Ｎｂ２Ｏ５と同様に、粗大な結晶粒の生成を抑制し、微細で均一な結晶粒を得て、比抵抗を高める効果がある添加物である。Ｎｂと適量のＶを含有することで、直流磁界印加時の増分透磁率を好適に高めることができる。したがって、温度範囲－５０～１５０℃の一般用途では、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＶ２Ｏ５は、０質量ｐｐｍ以上とし、５０質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、５５質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。また、１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が重要となるＰｏＥ給電用途では、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＶ２Ｏ５は、０質量ｐｐｍ以上とし、１００質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、１５０質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。
Ｖ２Ｏ５も、Ｎｂ２Ｏ５と同様に、粗大な結晶粒の生成を抑制し、微細で均一な結晶粒を得て、比抵抗を高める効果がある添加物である。Ｎｂと適量のＶを含有することで、直流磁界印加時の増分透磁率を好適に高めることができる。したがって、温度範囲－５０～１５０℃の一般用途では、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＶ２Ｏ５は、０質量ｐｐｍ以上とし、５０質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、５５質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。また、１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が重要となるＰｏＥ給電用途では、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＶ２Ｏ５は、０質量ｐｐｍ以上とし、１００質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、１５０質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。
【0042】
一方、いずれの用途においても、ＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＶがＶ２Ｏ５換算で５００質量ｐｐｍを超える場合は、結晶粒が微細化して比抵抗も高くなるため、磁壁が動きにくくなり、初透磁率が低下する。それにより、増分透磁率も低下する。したがって、一般用途のＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＶ２Ｏ５は、５００質量ｐｐｍ以下とし、４９０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、４８０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、２５０質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。また、ＰｏＥ給電用途のＭｎＺｎ系フェライトに含有されるＶ２Ｏ５は、５００質量ｐｐｍ以下とし、４００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【0043】
（不可避的不純物）
本発明のＭｎＺｎ系フェライトの組成は、基本成分と副成分以外は不可避的不純物からなる。不可避的不純物としてはＰ、Ｂ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ等を例示でき、これら不可避的不純物の合計の含有量は５００質量ｐｐｍ以下に抑制する。不可避的不純物の合計の含有量は、１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
本発明のＭｎＺｎ系フェライトの組成は、基本成分と副成分以外は不可避的不純物からなる。不可避的不純物としてはＰ、Ｂ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ等を例示でき、これら不可避的不純物の合計の含有量は５００質量ｐｐｍ以下に抑制する。不可避的不純物の合計の含有量は、１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【0044】
（直流磁界を印加しない場合の初透磁率）
ＭｎＺｎ系フェライトに直流磁界を印加すると、初透磁率が低下し、すなわち増分透磁率も低下する。したがって、高い増分透磁率を得るためには、直流磁界を印加しない場合の初透磁率を高くしておくことが重要である。温度範囲－５０～１５０℃の一般用途のＭｎＺｎ系フェライトでは、直流磁界を印加しない場合の２３℃での初透磁率が３５００以上である場合、－５０～１５０℃の広い温度範囲で、２３００以上の高い増分透磁率を好適に得ることができる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトは、直流磁界を印加しない場合の２３℃での初透磁率が３５００以上であることが好ましい。一方、直流磁界を印加しない場合の２３℃での初透磁率は特に上限はないが、一般に５０００以下となる。
ＭｎＺｎ系フェライトに直流磁界を印加すると、初透磁率が低下し、すなわち増分透磁率も低下する。したがって、高い増分透磁率を得るためには、直流磁界を印加しない場合の初透磁率を高くしておくことが重要である。温度範囲－５０～１５０℃の一般用途のＭｎＺｎ系フェライトでは、直流磁界を印加しない場合の２３℃での初透磁率が３５００以上である場合、－５０～１５０℃の広い温度範囲で、２３００以上の高い増分透磁率を好適に得ることができる。したがって、ＭｎＺｎ系フェライトは、直流磁界を印加しない場合の２３℃での初透磁率が３５００以上であることが好ましい。一方、直流磁界を印加しない場合の２３℃での初透磁率は特に上限はないが、一般に５０００以下となる。
【0045】
（－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率）
ＭｎＺｎ系フェライトが上記組成を有することで、－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率を２３００以上とすることができる。－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率は特に上限はないが、一般に４５００以下である。
ＭｎＺｎ系フェライトが上記組成を有することで、－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率を２３００以上とすることができる。－５０～１５０℃の温度範囲における２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率は特に上限はないが、一般に４５００以下である。
【0046】
（１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率、ＰｏＥ給電用途）
ＭｎＺｎ系フェライトでは、印加する直流磁界を大きくすると特に高温域での増分透磁率が大幅に低下するが、ＭｎＺｎ系フェライトが上記組成を有することで、１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率を１０００以上とすることができる。１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率は特に上限はないが、一般に２０００以下である。
ＭｎＺｎ系フェライトでは、印加する直流磁界を大きくすると特に高温域での増分透磁率が大幅に低下するが、ＭｎＺｎ系フェライトが上記組成を有することで、１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率を１０００以上とすることができる。１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率は特に上限はないが、一般に２０００以下である。
【0047】
［ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法］
次に、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトの製造方法について説明する。本発明のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法については、公知の一般的な製造方法を用いることができる。
次に、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトの製造方法について説明する。本発明のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法については、公知の一般的な製造方法を用いることができる。
【0048】
本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトの製造方法の一例は、以下のとおりである。まず、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＭｎ３Ｏ４（組成比はＭｎ３Ｏ４ではなくＭｎＯに換算して扱う）の粉末原料を本発明で規定した含有量となるように秤量し、アトライターやボールミルで混合して混合粉を得る。混合方法は、乾式法又は湿式法のいずれでもよい。その後、混合粉を８００～１０００℃で仮焼して仮焼粉を得る。次いで、得られた仮焼粉をアトライターやボールミルで湿式粉砕して、粒径が０．８～１．６μｍ程度になるまで粉砕して粉砕粉を得る。この時、本発明で規定した含有量となるように副成分の酸化物を加えて粉砕する。粉砕作業において、副成分の濃度に偏りがないように、均質化する。得られた粉砕粉にポリビニルアルコール等の有機物バインダーを添加し、スプレードライヤー等を用いて造粒することで造粒粉を得る。さらに、造粒粉を所定の形状の金型に充填して、成形を行い、成形体を得る。得られた成形体を１１００～１４００℃程度で焼成することにより、ＭｎＺｎ系フェライトが得られる。
【0049】
かくして得られたＭｎＺｎ系フェライトは、２５Ａ／ｍの直流磁界印加時に、－５０～１５０℃の広い温度範囲において、増分透磁率が２３００以上の高い特性を有するものとなる。また、１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時に、増分透磁率が１０００以上の高い特性を有するものとなる。
【0050】
（ばらつきの改善）
従来のパルストランス用ＭｎＺｎ系フェライトには、求められる上限温度が８５℃と低く、高い初透磁率や高い増分透磁率が求められてきたことから、ＺｎＯモル比が高く初透磁率が高い組成が多く使われている。一般的に、Ｚｎは高温で焼成すると蒸発しやすいことが知られている。初透磁率が高い（ＺｎＯモル比が高い）フェライト粉を用いて、小型のフェライトコアを成形して焼成する場合、コア表面からのＺｎの蒸発が問題視されることが多い。フェライトコア表面は、Ｚｎの蒸発により、フェライトコア内部とは組成が少しずれることになる。したがって、ＺｎＯモル比が高いフェライト粉を用いると、表面の組成のばらつきが大きくなるため、初透磁率や増分透磁率のばらつきも大きくなる問題がある。それに対して、本発明のＭｎＺｎ系フェライトは、－５０℃～１５０℃の広い温度域で使えるようにするため、キュリー温度が高い（ＺｎＯモル比が低い）組成を使用している。このように、ＺｎＯモル比が低い組成のフェライト粉を用いる場合は、フェライトコア表面からのＺｎの蒸発が抑制されるため、コア表面と内部の組成差が小さく、初透磁率や増分透磁率のばらつきも小さくなる。本発明のフェライトは、従来のパルストランス用ＭｎＺｎ系フェライトに比べ、ＺｎＯモル比が低い組成であるので、磁気特性のばらつきが小さくなるメリットがある。
従来のパルストランス用ＭｎＺｎ系フェライトには、求められる上限温度が８５℃と低く、高い初透磁率や高い増分透磁率が求められてきたことから、ＺｎＯモル比が高く初透磁率が高い組成が多く使われている。一般的に、Ｚｎは高温で焼成すると蒸発しやすいことが知られている。初透磁率が高い（ＺｎＯモル比が高い）フェライト粉を用いて、小型のフェライトコアを成形して焼成する場合、コア表面からのＺｎの蒸発が問題視されることが多い。フェライトコア表面は、Ｚｎの蒸発により、フェライトコア内部とは組成が少しずれることになる。したがって、ＺｎＯモル比が高いフェライト粉を用いると、表面の組成のばらつきが大きくなるため、初透磁率や増分透磁率のばらつきも大きくなる問題がある。それに対して、本発明のＭｎＺｎ系フェライトは、－５０℃～１５０℃の広い温度域で使えるようにするため、キュリー温度が高い（ＺｎＯモル比が低い）組成を使用している。このように、ＺｎＯモル比が低い組成のフェライト粉を用いる場合は、フェライトコア表面からのＺｎの蒸発が抑制されるため、コア表面と内部の組成差が小さく、初透磁率や増分透磁率のばらつきも小さくなる。本発明のフェライトは、従来のパルストランス用ＭｎＺｎ系フェライトに比べ、ＺｎＯモル比が低い組成であるので、磁気特性のばらつきが小さくなるメリットがある。
【実施例】
【0051】
ＭｎＺｎ系フェライトの基本成分であるＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、及びＭｎ３Ｏ４（組成比はＭｎＯに換算して扱う）を表１～表３に示す組成比になるように各原料粉末を秤量した。各原料粉末としていずれも高純度の原料粉を用いた。これらの原料粉をボールミルで１６時間の混合・粉砕を行い、その後、大気中で９２５℃×３時間の仮焼を行い、仮焼粉を得た。次いで、この仮焼粉に、表１～表３に示す含有量となるように、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、及びＮｂ２Ｏ５を添加し、表３に示す一部の例ではさらにＶ２Ｏ５を添加し、ボールミルで１２時間の粉砕を行い、粉砕粉を得た。次いで、この粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒し、１１８ＭＰａの圧力を加えてトロイダルコアを成形した。その後、この成形体を焼成炉に装入して、最高温度１３５０℃で焼成し、該計３０．５ｍｍ×内径１９ｍｍ×高さ６．５ｍｍの焼結体試料（フェライトコア）を得た。
【0052】
このようにして得た各フェライトコアに、２０ターンの巻線を施し、プレシジョンＬＣＲメータＥ４９８０Ａ（キーサイトテクノロジー製）を用いて磁気特性を測定した。初透磁率（直流磁界を印加しない状態：０Ａ／ｍ）は２３℃、周波数１００ｋＨｚで測定した。増分透磁率（直流磁界を印加した状態：２５Ａ／ｍ）は－５０℃、０℃、２３℃、５０℃、１００℃、１５０℃の各温度で、周波数１００ｋＨｚで測定した。表１～表３に測定結果を、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ～図２Ｅ、及び図３に測定結果のグラフを示す。
【0053】
同様にして、表４に示すように、ＣａＯ添加量とＶ２Ｏ５添加量を変えてフェライトコアを作製した。表４、図４Ａ、及び図４Ｂに、直流磁界５０Ａ／ｍを印加した状態で、－５０℃、０℃、２３℃、５０℃、７５℃、１００℃、１２５℃の各温度で、周波数１００ｋＨｚで、増分透磁率を測定した結果を示す。
【0054】
なお、Ｐ、Ｂ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ及びその他の不可避的不純物の含有量は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２（ＩＣＰ質量分析法）に従って定量し、合計量が５００質量ｐｐｍ以下であることを確認した。測定結果を各表に示す。
【0055】
【表1】
【0056】
【表2】
【0057】
【表3】
【0058】
【表4】
【0059】
表１及び図１Ａ、図１Ｂに示す発明例１～１０、比較例１～４の結果から、基本組成であるＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％以上５３．６ｍｏｌ％以下、ＺｎがＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上１３．０ｍｏｌ％未満であれば、２５Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、－５０～１５０℃の温度範囲において、２３００以上の増分透磁率が得られることがわかる。
【0060】
表２及び図２Ａに示す発明例１１、１２、参考例１３～１５、比較例５、６の結果から、副成分であるＳｉがＳｉＯ２換算で３０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下であれば、２５Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、－５０～１５０℃の温度範囲において、２３００以上の増分透磁率が得られることがわかる。
【0061】
表２及び図２Ｂに示す発明例１１及び１６～１９、比較例７、８の結果から、副成分であるＣａがＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であれば、２５Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、－５０～１５０℃の温度範囲において、２３００以上の増分透磁率が得られることがわかる。
【0062】
表２及び図２Ｃに示す発明例１１及び２０～２３、比較例９、１０の結果から、副成分であるＣｏがＣｏ３Ｏ４換算で２１００質量ｐｐｍ以上３５００質量ｐｐｍ以下の範囲であれば、２５Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、－５０～１５０℃の温度範囲において、２３００以上の増分透磁率が得られることがわかる。
【0063】
表２及び図２Ｄに示す発明例１１及び２４～２６、比較例１１、１２の結果から、副成分であるＴｉがＴｉＯ２換算で２５００質量ｐｐｍ以上４０００質量ｐｐｍ以下の範囲であれば、２５Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、－５０～１５０℃の温度範囲において、２３００以上の増分透磁率が得られることがわかる。
【0064】
表２及び図２Ｅに示す発明例１１及び２７～３０、比較例１３、１４の結果から、副成分であるＮｂがＮｂ２Ｏ５換算で５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下の範囲であれば、２５Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、－５０～１５０℃の温度範囲において、２３００以上の増分透磁率が得られることがわかる。
【0065】
表３及び図３に示す発明例３１～３５、比較例１５の結果から、副成分であるＶがＶ２Ｏ５換算で５００質量ｐｐｍ以下であれば、２５Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、－５０～１５０℃の温度範囲において、２３００以上の増分透磁率が得られ、Ｖ２Ｏ５無添加の場合よりもＶ２Ｏ５を添加する方が低温域と高温域で高い増分透磁率が得られることがわかる。
【0066】
表４及び図４Ａに示す発明例３６～３９、比較例１６の結果から、副成分であるＣａがＣａＯ換算で３００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であれば、５０Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、１２５℃において、１０００以上の増分透磁率が得られることがわかる。
【0067】
表４及び図４Ｂに示す発明例３９～４６、比較例１７の結果から、副成分であるＶがＶ２Ｏ５換算で５００質量ｐｐｍ以下であれば、５０Ａ／ｍの直流磁界を印加した際に、１２５℃において、１０００以上の増分透磁率が得られ、Ｖ２Ｏ５無添加の場合よりもＶ２Ｏ５を添加する方が、１２５℃において、高い増分透磁率が得られることがわかる。
【0068】
（実施例 ばらつき調査）
表５に示す発明例４７及び比較例１８について、上述した方法と同様にしてフェライト粉砕粉を作製し、かかる粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒し、１１８ＭＰａの圧力を加えてトロイダルコアを成形し、成形体とした。その後、成形体を匣鉢に入れて焼成炉に装入して、最高温度１３５０℃で焼成し、外径：６．０ｍｍ×内径：３．０ｍｍ×高さ：４．０ｍｍの焼結体試料（コア）を１００個作製した。得られた各コアについて、上述の方法で２３℃における初透磁率、及び、－４０℃において直流磁界２５Ａ／ｍを印加した際の増分透磁率を調べ、測定結果からそれぞれの標準偏差σを求めた。磁気特性（測定した１００個の平均値である初透磁率及び増分透磁率）と標準偏差σの結果を表５に示す。
表５に示す発明例４７及び比較例１８について、上述した方法と同様にしてフェライト粉砕粉を作製し、かかる粉砕粉にポリビニルアルコールを加えて造粒し、１１８ＭＰａの圧力を加えてトロイダルコアを成形し、成形体とした。その後、成形体を匣鉢に入れて焼成炉に装入して、最高温度１３５０℃で焼成し、外径：６．０ｍｍ×内径：３．０ｍｍ×高さ：４．０ｍｍの焼結体試料（コア）を１００個作製した。得られた各コアについて、上述の方法で２３℃における初透磁率、及び、－４０℃において直流磁界２５Ａ／ｍを印加した際の増分透磁率を調べ、測定結果からそれぞれの標準偏差σを求めた。磁気特性（測定した１００個の平均値である初透磁率及び増分透磁率）と標準偏差σの結果を表５に示す。
【0069】
ここで、比較例１８は、特許文献１の試料番号１－５（特許文献１の発明例）と同等の成分とした。なお、発明例４７及び比較例１８は、初透磁率には差はあるものの、－４０℃における直流磁界２５Ａ／ｍ印加時の増分透磁率はほぼ同等である。
【0070】
【表5】
【0071】
表５に示すように、発明例４７の場合は、比較例１８に比べて、２３℃における初透磁率及び－４０℃における直流磁界２５Ａ／ｍを印加時の増分透磁率の共に、標準偏差σが小さい。このことから、本発明のＺｎＯモル比が低い組成の方が、従来のＺｎＯモル比が高い組成よりも、磁気特性のばらつきが小さくなり、より好ましいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0072】
本発明によれば、パルストランス等の電子部品に好適な、広い温度範囲で増分透磁率が高い、すなわち－５０～１５０℃の温度範囲において、２５Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が２３００以上であるＭｎＺｎ系フェライトを得ることができる。また、１２５℃における５０Ａ／ｍの直流磁界印加時の増分透磁率が１０００以上であるＭｎＺｎ系フェライトを得ることができる。これにより、従来よりも広い温度域が求められる自動車用途やＰｏＥ給電用途などにも対応することが可能になる。
【要約】
広い温度範囲で増分透磁率が高いＭｎＺｎ系フェライトを提供する。本発明のＭｎＺｎ系フェライトは、基本成分、副成分及び不可避的不純物からなるＭｎＺｎ系フェライトであって、前記基本成分が、それぞれＦｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、及びＭｎＯ換算でのＦｅ、Ｚｎ、及びＭｎの合計を１００．０ｍｏｌ％として、Ｆｅ：Ｆｅ２Ｏ３換算で５２．０ｍｏｌ％以上５３．６ｍｏｌ％以下、Ｚｎ：ＺｎＯ換算で１０．１ｍｏｌ％以上１３．０ｍｏｌ％未満、及びＭｎ：残部であり、前記基本成分に対して、前記副成分が、Ｓｉ：ＳｉＯ２換算で３０～２００質量ｐｐｍ、Ｃａ：ＣａＯ換算で３００～１０００質量ｐｐｍ、Ｃｏ：Ｃｏ３Ｏ４換算で２１００～３５００質量ｐｐｍ、Ｔｉ：ＴｉＯ２換算で２５００～４０００質量ｐｐｍ、Ｎｂ：Ｎｂ２Ｏ５換算で５０～５００質量ｐｐｍ、及びＶ：Ｖ２Ｏ５換算で０～５００質量ｐｐｍ以下を含む。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3】
【図4A】
【図4B】