高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法
【課題】 高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法を提供すること。
【解決手段】 高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を体積百万分率で１００００ｐｐｍ以下とし、保持温度での酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とし、冷却過程の酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることにより、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。
【解決手段】 高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を体積百万分率で１００００ｐｐｍ以下とし、保持温度での酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とし、冷却過程の酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることにより、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高透磁率フェライトに関し、特にノイズフィルタ用フェライトコアとして好適な高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高性能化の技術革新が著しく、それに伴い使用されるＭｎ−Ｚｎ系フェライトの高性能化、例えば高透磁率化、及び低損失化が求められている。なかでも、ノイズフィルタ用のフェライトコアは高いインピーダンスを有することが要求されている。
【０００３】
高いインピーダンスを得るためには、初透磁率を高くすること、材料の比抵抗を高くすることが必要である。特に、比抵抗が低いと表皮効果により透磁率の実部であるμ′が低くなり、インピーダンスは低くなる。
【０００４】
高透磁率ＭｎＺｎフェライトの場合は、透磁率の発現機構は可逆的な磁化変化であり、大部分は磁壁移動によって磁化するものと考えられている。従って、この材料で初透磁率を高くするためには、磁壁のスムーズな移動が必要不可欠である。磁壁移動は、結晶中の磁区サイズに依存し、磁区サイズを増大させることで磁壁移動が容易に起こる。磁区サイズを増大させるためには、結晶粒径を均質かつ均一に大きくすること、もしくは磁気異方性を小さくすることが必要である。即ち、高い初透磁率を得るためには、結晶粒径を大きくすること、磁気異方性を小さくすることが重要となる。
【０００５】
結晶粒径を大きくするためには、焼成温度を高くすることが必要である。また、Ｂｉ2Ｏ3等の粒成長促進材を副成分として添加する方法が用いられている。特許文献１ではＢｉ2Ｏ3を添加し結晶粒径を大きくすることが提案されている。ただし、単に結晶粒径を大きくするだけでは不十分であり、磁壁のピンニングの原因となる空孔を結晶粒内に残存させないことが必要である。
【０００６】
磁気異方性を小さくするためには、使用環境温度で結晶磁気異方性定数(Ｋ1)が最小となる組成を選定する必要がある。また、焼成工程では正の異方性を持つＦｅ2+量を最適化する必要があり、焼成温度に対する酸素濃度を調整する必要がある。また、組成の不均一性が存在するとスピネル格子サイズの不均一性により歪が発生し、磁歪の影響により磁気異方性が増大するため、ナノレベルでの組成均一性が必要である。
【０００７】
材料の比抵抗を高くするためには、結晶粒、もしくは粒界層の比抵抗を高くする必要がある。結晶粒の比抵抗を高くするためには、Ｆｅ2+からＦｅ3+への酸化、もしくは置換が有効である。Ｆｅ2+の酸化のためには、焼成の冷却過程において酸素ｒｉｃｈ状態にする必要がある。Ｆｅ2+の置換のためには、Ｔｉ、Ｓｎ等の４価のスピネル置換元素を副成分として添加する手法がとられている。粒界層の比抵抗を高くする方法としては、例えば、特許文献２に示されるように、ＳｉＯ2、ＣａＯ等の粒界層形成材を副成分として添加物する手法がとられている。また、焼成の冷却過程において酸素ｒｉｃｈ状態とし、粒界層を十分に酸化する必要がある。
【０００８】
以上述べたように、高いインピーダンスを有するＭｎＺｎフェライトを得るためには、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現するように、主成分組成、添加物、焼成方法を吟味する必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特公昭５２−２９４３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２９９２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
高い初透磁率を得る目的で、結晶粒径を大きくするためには、焼成温度を高くすることが有効であることを先に述べた。しかしながら、焼成温度を高くしすぎると焼成体表面からＺｎＯが揮発し、組成の不均一性、スピネル格子の不均一性から歪が発生する。この歪の影響により、磁気異方性の増大を招き、初透磁率が低くなる。
【００１１】
また、結晶粒径を大きくするためには、Ｂｉ2Ｏ3等の粒成長促進材を副成分として添加する方法が有効であることを先に述べた。しかしながら、添加量が多すぎると異常粒成長を促進し、結晶粒内に空孔を取り込むことから初透磁率の低下を招く。また、異常粒は、渦電流損失を増加させ、比抵抗の低下を招く。
【００１２】
比抵抗を高くするためには、ＳｉＯ2、ＣａＯ等の粒界層形成材を副成分として添加することが有効であることを先に述べた。しかしながら、これらの粒界層形成材は同時に結晶粒径を抑制する効果をもつことから、比抵抗の向上は見込めるものの、初透磁率の低減を招く。
【００１３】
以上述べたように、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現するＭｎＺｎフェライトの作製は困難であるという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、昇温過程、保持過程、冷却過程を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を１００００ｐｐｍ（体積百万分率を示す）以下とすることにより、結晶粒径を大きくすることが可能となる。また、磁壁のピンニングの原因となる空孔を結晶粒内に残存させないので、高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、保持温度での保持過程における酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％（体積百分率を示す）以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とすることにより、粒成長を促進させ、且つ焼成体表面から揮発するＺｎＯを抑制し、高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、冷却過程における酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることにより、粒界層の酸化による粒界抵抗の向上が図れ、高い比抵抗を有するＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。なお、ここで酸素濃度ＰＯ2の単位はｖｏｌ％（体積百分率）であり、温度Ｔの単位は絶対温度Ｋである。前記関数において、Ｂは保持過程での温度と酸素濃度から規定されるものであり、２段階の保持過程を設定する場合は、２段目の保持温度と保持酸素濃度から決定される。前記関数は、冷却過程における酸素濃度を、保持酸素濃度を基点とし、温度の関数として緩やかに制御することを目的とするものである。また、以上の焼成工程は大気圧下（ほぼ１気圧）で行われることが多いため、酸素濃度はｖｏｌ％もしくはｐｐｍで示されているが、焼成工程が大気圧下以外の条件で行われる場合には、酸素分圧に換算して適用すれば良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、昇温過程、保持過程、冷却過程を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程を以下のように制御することにより、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られ、ノイズフィルタ用のフェライトコアに適した高性能の高透磁率ＭｎＺｎフェライトを提供できる。
【００１９】
即ち、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を体積百万分率１００００ｐｐｍ以下とし、保持温度での保持過程における酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とし、冷却過程における酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることにより、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
種々の検討を行った結果、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を体積百万分率で１００００ｐｐｍ以下とすることにより、保持直前の結晶粒径、及び空孔径を小さくすることができるため、結晶粒内に残存する空孔をなくすことができる。即ち、磁壁のピンニングの原因となる空孔を結晶粒内に残存させないことにより高い初透磁率が得られることが分かった。
【００２１】
５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を１００００ｐｐｍ以下としたのは、昇温速度が３５０℃／ｈｒ以下、もしくは酸素濃度が１００００ｐｐｍ以上であると、保持直前の結晶粒、及び、空孔径が大きくなり、焼成後の結晶粒径が小さくなることに加え、磁壁のピンニングの原因となる空孔を結晶粒内に残存させることになることから初透磁率が小さくなるためである。保持段階で結晶粒は成長するが、保持直前で結晶粒、空孔が大きくなると、粒成長速度は低下するため、保持直前までは、結晶粒径及び空孔径を小さくするような、上述の昇温条件とすることが望ましい。
【００２２】
また、保持温度での保持過程における酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とすることにより、大きな結晶粒が得られ、且つ焼成体表面から揮発するＺｎＯを抑制することにより高い初透磁率が得られることが分かった。
【００２３】
１段目保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目保持時間を１時間以上４時間以下としたのは、次に述べる理由によるものである。１段目保持時間を２時間以下、２段目保持時間を１時間以下とすると、粒成長が進まず結晶粒径が小さくなり、初透磁率の低下を招く。１段目保持酸素濃度が２０ｖｏｌ％以下、２段目保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以下、１段目保持時間が２０時間以上、２段目保持時間が４時間以上とすると、焼成体表面からＺｎＯが揮発し、初透磁率の低下を招く。また、２段目保持酸素濃度を３０ｖｏｌ％以上とすると、冷却過程においてヘマタイトが生成し、初透磁率の低下を招く。
【００２４】
冷却過程における酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることにより、粒界層の酸化による粒界抵抗の向上が図れ、高い比抵抗が得られることが分かった。なお、ここで酸素濃度ＰＯ2の単位はｖｏｌ％（体積百分率）であり、温度Ｔの単位は絶対温度Ｋである。
【００２５】
図２は、冷却過程において、各温度Ｔにおける任意の酸素濃度ＰＯ2下でのＭｎＺｎフェライトの状態を表す説明図である。冷却過程における酸素濃度が、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを８０００以上１８０００以下としたのは、Ａが８０００以下とすると、図２において、前記関数の傾きが小さくなることを意味し、酸素濃度が高いままなので酸化が進み過ぎ、スピネルからヘマタイトが析出し初透磁率が低くなるためである。また、Ａが１８０００以上であると、図２において、前記関数の傾きが大きくなることを意味し、酸素濃度が急速に低下してしまうので結晶粒、粒界層とも十分に酸化できず、比抵抗が小さくなるためである。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
発明品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量部に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ(ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００２７】
焼成は５００℃から１３５０℃までの昇温過程において、昇温速度を３００℃〜７００℃／ｈｒとし、酸素濃度を体積百万分率で３０ｐｐｍ〜１５０００ｐｐｍとして昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を２段階に設定し、１段目は５０ｖｏｌ％の酸素濃度で、５時間保持した。２段目は２０ｖｏｌ％の酸素濃度で、２時間保持した。また、冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００２８】
また、従来品として、発明品と同様に５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ（ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００２９】
従来品の焼成は、５００℃から１３５０℃までの昇温過程で、昇温速度を３００℃／ｈｒとし、そのときの酸素濃度を２０ｖｏｌ％として昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を３ｖｏｌ％とし、２時間保持した。冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００３０】
表１に、従来品と、昇温過程の昇温速度及び酸素濃度を変えて焼成した発明品の、平均結晶粒径、比抵抗、１０ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）、更に、巻線を１０ターン巻いたときのインピーダンス（表中ではＺで示す）の１５０ｋＨｚにおける値を示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
表１に示すように、発明品は従来品と比較し、平均結晶粒径が大きく、１０ｋＨｚにおける初透磁率が高いことがわかる。また、従来品と比較し、比抵抗が高いことから、高周波数帯域の１５０ｋＨｚにおける初透磁率μ、インピーダンスＺが高いことがわかる。また、本発明の昇温過程の昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、酸素濃度を体積百万分率で１００００ｐｐｍ以下とした場合に、比抵抗と初透磁率のバランスがとれており、インピーダンスを高くすることができることがわかる。
【００３３】
図１に、発明品３と従来品の初透磁率μ、インピーダンスＺの周波数特性を示す。発明品は、従来品と比較し、ほぼ全周波数範囲で初透磁率μ、インピーダンスＺが高いことが確認できた。この結果から、広帯域にわたり、高い初透磁率と高いインピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトが得られおり、ノイズフィルタ用フェライトコアとして有用であることがわかる。
【００３４】
（実施例２）
発明品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量部に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ(ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、各混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００３５】
焼成は５００℃から１３５０℃の昇温過程において、昇温速度を７００℃／ｈｒとし、酸素濃度を体積百万分率で５０００ｐｐｍとして昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を２段階に設定し、１段目は１０ｖｏｌ％〜９５ｖｏｌ％の酸素濃度で、１時間〜３０時間保持した。２段目は３ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％の酸素濃度で、０．５時間〜５時間保持した。また、冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００３６】
また、従来品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ（ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ２Ｏ３、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、各混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００３７】
従来品の焼成は、５００℃から１３５０℃までの昇温過程で、昇温速度を３００℃／ｈｒとし、そのときの酸素濃度を２０ｖｏｌ％として昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を３ｖｏｌ％とし、２時間保持した。冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００３８】
表２に、従来品と、保持温度での酸素濃度を２段階に設定し、１段目と２段目の酸素濃度と保持時間を変えて焼成した発明品の、平均結晶粒径、比抵抗、１０ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）、更に、巻線を１０ターン巻いたときのインピーダンス（表中ではＺで示す）の１５０ｋＨｚにおける値を示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
表２に示すように、発明品は従来品と比較し、平均結晶粒径が大きく、１０ｋＨｚにおける初透磁率が高いことがわかる。また、従来品と比較し、比抵抗が高いことから、高周波数帯域の１５０ｋＨｚにおける初透磁率μ、インピーダンスＺが高いことがわかる。また、本発明の酸素濃度を２段階に設定し、１段目は２０ｖｏｌ％以上の酸素濃度で、２時間以上２０時間以下で保持し、２段目は５ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の酸素濃度で、１時間以上４時間以下で保持した場合に、比抵抗と初透磁率のバランスがとれており、インピーダンスを高くすることができることがわかる。
【００４１】
（実施例３）
発明品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量部に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ(ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、各混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００４２】
焼成は５００℃から１３５０℃の昇温過程において、昇温速度を７００℃／ｈｒとし、酸素濃度を体積百万分率で５０００ｐｐｍとして昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を２段階に設定し、１段目は５０ｖｏｌ％の酸素濃度で、５時間保持した。２段目は２０ｖｏｌ％の酸素濃度で、２時間保持した。また、冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを７０００〜１９０００として冷却した。
【００４３】
また、従来品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ２、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ（ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、各混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００４４】
従来品の焼成は、５００℃から１３５０℃までの昇温過程で、昇温速度を３００℃／ｈｒとし、そのときの酸素濃度を２０ｖｏｌ％として昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を３ｖｏｌ％とし、２時間保持した。冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００４５】
表３に、従来品と、冷却過程の酸素濃度を、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａの値を変えた発明品の、平均結晶粒径、比抵抗、１０ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）、更に、巻線を１０ターン巻いたときのインピーダンス（表中ではＺで示す）の１５０ｋＨｚにおける値を示す。
【００４６】
【表３】
【００４７】
表３に示すように、発明品は、平均結晶粒径が大きく、１０ｋＨｚにおける初透磁率が高いことがわかる。また、従来品と比較し、比抵抗が高いことから、高周波数帯域の１５０ｋＨｚにおける初透磁率μ、インピーダンスＺが高いことがわかる。また、本発明のＡを８０００〜１８０００に設定した場合は、比抵抗と初透磁率のバランスがとれており、インピーダンスを高くすることができることがわかる。
【００４８】
（実施例４）
表４に、保持温度を変えて焼成した発明品の、平均結晶粒径、比抵抗、１０ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）、更に、巻線を１０ターン巻いたときのインピーダンス（表中ではＺで示す）の１５０ｋＨｚにおける値を示す。焼成は、５００℃から保持温度までの昇温過程で、昇温速度を７００℃／ｈｒとし、酸素濃度を体積百万分率で５０００ｐｐｍとして昇温した。１２５０℃〜１４５０℃の保持温度にて、酸素濃度を２段階に設定し、１段目は５０ｖｏｌ％の酸素濃度で、５時間保持した。２段目は２０％の酸素濃度で、２時間保持した。また、冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００４９】
【表４】
【００５０】
上述した実施例１、２、３においては、保持温度を１３５０℃と設定したが、この温度に限定されるものではなく、表４に示すように、保持温度を変えて実施しても、従来品と比較して良好な特性が得られる。また、保持温度が１３００℃〜１４００℃の範囲において、比抵抗と初透磁率がバランスよく高い値を得られており、インピーダンスを高くすることができるので、この温度範囲で保持することがより望ましい。
【００５１】
以上の結果より、本発明の製造方法を採用することによって、従来品と比較し、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、広周波数帯域にわたって高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトが得られることがわかった。また、本発明で得られた高透磁率ＭｎＺｎフェライトを使用することで、高性能のノイズ用フェライトコアを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】発明品３と従来品の初透磁率μ、インピーダンスＺの周波数特性を示す図。
【図２】冷却過程において、各温度Ｔにおける任意の酸素濃度ＰＯ2下でのＭｎＺｎフェライトの状態を表す説明図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高透磁率フェライトに関し、特にノイズフィルタ用フェライトコアとして好適な高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高性能化の技術革新が著しく、それに伴い使用されるＭｎ−Ｚｎ系フェライトの高性能化、例えば高透磁率化、及び低損失化が求められている。なかでも、ノイズフィルタ用のフェライトコアは高いインピーダンスを有することが要求されている。
【０００３】
高いインピーダンスを得るためには、初透磁率を高くすること、材料の比抵抗を高くすることが必要である。特に、比抵抗が低いと表皮効果により透磁率の実部であるμ′が低くなり、インピーダンスは低くなる。
【０００４】
高透磁率ＭｎＺｎフェライトの場合は、透磁率の発現機構は可逆的な磁化変化であり、大部分は磁壁移動によって磁化するものと考えられている。従って、この材料で初透磁率を高くするためには、磁壁のスムーズな移動が必要不可欠である。磁壁移動は、結晶中の磁区サイズに依存し、磁区サイズを増大させることで磁壁移動が容易に起こる。磁区サイズを増大させるためには、結晶粒径を均質かつ均一に大きくすること、もしくは磁気異方性を小さくすることが必要である。即ち、高い初透磁率を得るためには、結晶粒径を大きくすること、磁気異方性を小さくすることが重要となる。
【０００５】
結晶粒径を大きくするためには、焼成温度を高くすることが必要である。また、Ｂｉ2Ｏ3等の粒成長促進材を副成分として添加する方法が用いられている。特許文献１ではＢｉ2Ｏ3を添加し結晶粒径を大きくすることが提案されている。ただし、単に結晶粒径を大きくするだけでは不十分であり、磁壁のピンニングの原因となる空孔を結晶粒内に残存させないことが必要である。
【０００６】
磁気異方性を小さくするためには、使用環境温度で結晶磁気異方性定数(Ｋ1)が最小となる組成を選定する必要がある。また、焼成工程では正の異方性を持つＦｅ2+量を最適化する必要があり、焼成温度に対する酸素濃度を調整する必要がある。また、組成の不均一性が存在するとスピネル格子サイズの不均一性により歪が発生し、磁歪の影響により磁気異方性が増大するため、ナノレベルでの組成均一性が必要である。
【０００７】
材料の比抵抗を高くするためには、結晶粒、もしくは粒界層の比抵抗を高くする必要がある。結晶粒の比抵抗を高くするためには、Ｆｅ2+からＦｅ3+への酸化、もしくは置換が有効である。Ｆｅ2+の酸化のためには、焼成の冷却過程において酸素ｒｉｃｈ状態にする必要がある。Ｆｅ2+の置換のためには、Ｔｉ、Ｓｎ等の４価のスピネル置換元素を副成分として添加する手法がとられている。粒界層の比抵抗を高くする方法としては、例えば、特許文献２に示されるように、ＳｉＯ2、ＣａＯ等の粒界層形成材を副成分として添加物する手法がとられている。また、焼成の冷却過程において酸素ｒｉｃｈ状態とし、粒界層を十分に酸化する必要がある。
【０００８】
以上述べたように、高いインピーダンスを有するＭｎＺｎフェライトを得るためには、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現するように、主成分組成、添加物、焼成方法を吟味する必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特公昭５２−２９４３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２９９２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
高い初透磁率を得る目的で、結晶粒径を大きくするためには、焼成温度を高くすることが有効であることを先に述べた。しかしながら、焼成温度を高くしすぎると焼成体表面からＺｎＯが揮発し、組成の不均一性、スピネル格子の不均一性から歪が発生する。この歪の影響により、磁気異方性の増大を招き、初透磁率が低くなる。
【００１１】
また、結晶粒径を大きくするためには、Ｂｉ2Ｏ3等の粒成長促進材を副成分として添加する方法が有効であることを先に述べた。しかしながら、添加量が多すぎると異常粒成長を促進し、結晶粒内に空孔を取り込むことから初透磁率の低下を招く。また、異常粒は、渦電流損失を増加させ、比抵抗の低下を招く。
【００１２】
比抵抗を高くするためには、ＳｉＯ2、ＣａＯ等の粒界層形成材を副成分として添加することが有効であることを先に述べた。しかしながら、これらの粒界層形成材は同時に結晶粒径を抑制する効果をもつことから、比抵抗の向上は見込めるものの、初透磁率の低減を招く。
【００１３】
以上述べたように、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現するＭｎＺｎフェライトの作製は困難であるという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、昇温過程、保持過程、冷却過程を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を１００００ｐｐｍ（体積百万分率を示す）以下とすることにより、結晶粒径を大きくすることが可能となる。また、磁壁のピンニングの原因となる空孔を結晶粒内に残存させないので、高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、保持温度での保持過程における酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％（体積百分率を示す）以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とすることにより、粒成長を促進させ、且つ焼成体表面から揮発するＺｎＯを抑制し、高い初透磁率を有するＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、冷却過程における酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることにより、粒界層の酸化による粒界抵抗の向上が図れ、高い比抵抗を有するＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。なお、ここで酸素濃度ＰＯ2の単位はｖｏｌ％（体積百分率）であり、温度Ｔの単位は絶対温度Ｋである。前記関数において、Ｂは保持過程での温度と酸素濃度から規定されるものであり、２段階の保持過程を設定する場合は、２段目の保持温度と保持酸素濃度から決定される。前記関数は、冷却過程における酸素濃度を、保持酸素濃度を基点とし、温度の関数として緩やかに制御することを目的とするものである。また、以上の焼成工程は大気圧下（ほぼ１気圧）で行われることが多いため、酸素濃度はｖｏｌ％もしくはｐｐｍで示されているが、焼成工程が大気圧下以外の条件で行われる場合には、酸素分圧に換算して適用すれば良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、昇温過程、保持過程、冷却過程を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程を以下のように制御することにより、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られ、ノイズフィルタ用のフェライトコアに適した高性能の高透磁率ＭｎＺｎフェライトを提供できる。
【００１９】
即ち、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を体積百万分率１００００ｐｐｍ以下とし、保持温度での保持過程における酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とし、冷却過程における酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることにより、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
種々の検討を行った結果、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を体積百万分率で１００００ｐｐｍ以下とすることにより、保持直前の結晶粒径、及び空孔径を小さくすることができるため、結晶粒内に残存する空孔をなくすことができる。即ち、磁壁のピンニングの原因となる空孔を結晶粒内に残存させないことにより高い初透磁率が得られることが分かった。
【００２１】
５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を１００００ｐｐｍ以下としたのは、昇温速度が３５０℃／ｈｒ以下、もしくは酸素濃度が１００００ｐｐｍ以上であると、保持直前の結晶粒、及び、空孔径が大きくなり、焼成後の結晶粒径が小さくなることに加え、磁壁のピンニングの原因となる空孔を結晶粒内に残存させることになることから初透磁率が小さくなるためである。保持段階で結晶粒は成長するが、保持直前で結晶粒、空孔が大きくなると、粒成長速度は低下するため、保持直前までは、結晶粒径及び空孔径を小さくするような、上述の昇温条件とすることが望ましい。
【００２２】
また、保持温度での保持過程における酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とすることにより、大きな結晶粒が得られ、且つ焼成体表面から揮発するＺｎＯを抑制することにより高い初透磁率が得られることが分かった。
【００２３】
１段目保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目保持時間を１時間以上４時間以下としたのは、次に述べる理由によるものである。１段目保持時間を２時間以下、２段目保持時間を１時間以下とすると、粒成長が進まず結晶粒径が小さくなり、初透磁率の低下を招く。１段目保持酸素濃度が２０ｖｏｌ％以下、２段目保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以下、１段目保持時間が２０時間以上、２段目保持時間が４時間以上とすると、焼成体表面からＺｎＯが揮発し、初透磁率の低下を招く。また、２段目保持酸素濃度を３０ｖｏｌ％以上とすると、冷却過程においてヘマタイトが生成し、初透磁率の低下を招く。
【００２４】
冷却過程における酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることにより、粒界層の酸化による粒界抵抗の向上が図れ、高い比抵抗が得られることが分かった。なお、ここで酸素濃度ＰＯ2の単位はｖｏｌ％（体積百分率）であり、温度Ｔの単位は絶対温度Ｋである。
【００２５】
図２は、冷却過程において、各温度Ｔにおける任意の酸素濃度ＰＯ2下でのＭｎＺｎフェライトの状態を表す説明図である。冷却過程における酸素濃度が、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを８０００以上１８０００以下としたのは、Ａが８０００以下とすると、図２において、前記関数の傾きが小さくなることを意味し、酸素濃度が高いままなので酸化が進み過ぎ、スピネルからヘマタイトが析出し初透磁率が低くなるためである。また、Ａが１８０００以上であると、図２において、前記関数の傾きが大きくなることを意味し、酸素濃度が急速に低下してしまうので結晶粒、粒界層とも十分に酸化できず、比抵抗が小さくなるためである。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
発明品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量部に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ(ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００２７】
焼成は５００℃から１３５０℃までの昇温過程において、昇温速度を３００℃〜７００℃／ｈｒとし、酸素濃度を体積百万分率で３０ｐｐｍ〜１５０００ｐｐｍとして昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を２段階に設定し、１段目は５０ｖｏｌ％の酸素濃度で、５時間保持した。２段目は２０ｖｏｌ％の酸素濃度で、２時間保持した。また、冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００２８】
また、従来品として、発明品と同様に５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ（ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００２９】
従来品の焼成は、５００℃から１３５０℃までの昇温過程で、昇温速度を３００℃／ｈｒとし、そのときの酸素濃度を２０ｖｏｌ％として昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を３ｖｏｌ％とし、２時間保持した。冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００３０】
表１に、従来品と、昇温過程の昇温速度及び酸素濃度を変えて焼成した発明品の、平均結晶粒径、比抵抗、１０ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）、更に、巻線を１０ターン巻いたときのインピーダンス（表中ではＺで示す）の１５０ｋＨｚにおける値を示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
表１に示すように、発明品は従来品と比較し、平均結晶粒径が大きく、１０ｋＨｚにおける初透磁率が高いことがわかる。また、従来品と比較し、比抵抗が高いことから、高周波数帯域の１５０ｋＨｚにおける初透磁率μ、インピーダンスＺが高いことがわかる。また、本発明の昇温過程の昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、酸素濃度を体積百万分率で１００００ｐｐｍ以下とした場合に、比抵抗と初透磁率のバランスがとれており、インピーダンスを高くすることができることがわかる。
【００３３】
図１に、発明品３と従来品の初透磁率μ、インピーダンスＺの周波数特性を示す。発明品は、従来品と比較し、ほぼ全周波数範囲で初透磁率μ、インピーダンスＺが高いことが確認できた。この結果から、広帯域にわたり、高い初透磁率と高いインピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトが得られおり、ノイズフィルタ用フェライトコアとして有用であることがわかる。
【００３４】
（実施例２）
発明品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量部に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ(ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、各混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００３５】
焼成は５００℃から１３５０℃の昇温過程において、昇温速度を７００℃／ｈｒとし、酸素濃度を体積百万分率で５０００ｐｐｍとして昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を２段階に設定し、１段目は１０ｖｏｌ％〜９５ｖｏｌ％の酸素濃度で、１時間〜３０時間保持した。２段目は３ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％の酸素濃度で、０．５時間〜５時間保持した。また、冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００３６】
また、従来品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ（ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ２Ｏ３、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、各混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００３７】
従来品の焼成は、５００℃から１３５０℃までの昇温過程で、昇温速度を３００℃／ｈｒとし、そのときの酸素濃度を２０ｖｏｌ％として昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を３ｖｏｌ％とし、２時間保持した。冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００３８】
表２に、従来品と、保持温度での酸素濃度を２段階に設定し、１段目と２段目の酸素濃度と保持時間を変えて焼成した発明品の、平均結晶粒径、比抵抗、１０ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）、更に、巻線を１０ターン巻いたときのインピーダンス（表中ではＺで示す）の１５０ｋＨｚにおける値を示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
表２に示すように、発明品は従来品と比較し、平均結晶粒径が大きく、１０ｋＨｚにおける初透磁率が高いことがわかる。また、従来品と比較し、比抵抗が高いことから、高周波数帯域の１５０ｋＨｚにおける初透磁率μ、インピーダンスＺが高いことがわかる。また、本発明の酸素濃度を２段階に設定し、１段目は２０ｖｏｌ％以上の酸素濃度で、２時間以上２０時間以下で保持し、２段目は５ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の酸素濃度で、１時間以上４時間以下で保持した場合に、比抵抗と初透磁率のバランスがとれており、インピーダンスを高くすることができることがわかる。
【００４１】
（実施例３）
発明品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量部に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ2、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ(ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、各混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００４２】
焼成は５００℃から１３５０℃の昇温過程において、昇温速度を７００℃／ｈｒとし、酸素濃度を体積百万分率で５０００ｐｐｍとして昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を２段階に設定し、１段目は５０ｖｏｌ％の酸素濃度で、５時間保持した。２段目は２０ｖｏｌ％の酸素濃度で、２時間保持した。また、冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを７０００〜１９０００として冷却した。
【００４３】
また、従来品として、５２．５ｍｏｌ％のＦｅ2Ｏ3、２２．５ｍｏｌ％のＺｎＯ、残部ＭｎＯの主成分と、これらの主成分１００重量に対し、さらに副成分として０．００２ｗｔ％のＳｉＯ２、ＣａＯに換算して０．０２５ｗｔ％のＣａ（ＯＨ)2、０．０６ｗｔ％のＢｉ2Ｏ3、０．２５ｗｔ％のＭｏＯ3を添加し、アトライターを用いて２時間混合した。混合後、スプレードライヤーで造粒し、各混合粉末を８５０℃の大気中で２時間予焼した。得られた予焼粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、φ２５ｍｍ−φ１５ｍｍ−１２ｍｍのトロイダル形状にプレスした。
【００４４】
従来品の焼成は、５００℃から１３５０℃までの昇温過程で、昇温速度を３００℃／ｈｒとし、そのときの酸素濃度を２０ｖｏｌ％として昇温した。１３５０℃の保持温度にて、酸素濃度を３ｖｏｌ％とし、２時間保持した。冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００４５】
表３に、従来品と、冷却過程の酸素濃度を、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａの値を変えた発明品の、平均結晶粒径、比抵抗、１０ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）、更に、巻線を１０ターン巻いたときのインピーダンス（表中ではＺで示す）の１５０ｋＨｚにおける値を示す。
【００４６】
【表３】
【００４７】
表３に示すように、発明品は、平均結晶粒径が大きく、１０ｋＨｚにおける初透磁率が高いことがわかる。また、従来品と比較し、比抵抗が高いことから、高周波数帯域の１５０ｋＨｚにおける初透磁率μ、インピーダンスＺが高いことがわかる。また、本発明のＡを８０００〜１８０００に設定した場合は、比抵抗と初透磁率のバランスがとれており、インピーダンスを高くすることができることがわかる。
【００４８】
（実施例４）
表４に、保持温度を変えて焼成した発明品の、平均結晶粒径、比抵抗、１０ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚにおける初透磁率（表中ではμで示す）、更に、巻線を１０ターン巻いたときのインピーダンス（表中ではＺで示す）の１５０ｋＨｚにおける値を示す。焼成は、５００℃から保持温度までの昇温過程で、昇温速度を７００℃／ｈｒとし、酸素濃度を体積百万分率で５０００ｐｐｍとして昇温した。１２５０℃〜１４５０℃の保持温度にて、酸素濃度を２段階に設定し、１段目は５０ｖｏｌ％の酸素濃度で、５時間保持した。２段目は２０％の酸素濃度で、２時間保持した。また、冷却過程の酸素濃度は、ｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定される酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数において、Ａを１２０００として冷却した。
【００４９】
【表４】
【００５０】
上述した実施例１、２、３においては、保持温度を１３５０℃と設定したが、この温度に限定されるものではなく、表４に示すように、保持温度を変えて実施しても、従来品と比較して良好な特性が得られる。また、保持温度が１３００℃〜１４００℃の範囲において、比抵抗と初透磁率がバランスよく高い値を得られており、インピーダンスを高くすることができるので、この温度範囲で保持することがより望ましい。
【００５１】
以上の結果より、本発明の製造方法を採用することによって、従来品と比較し、高い初透磁率と高い比抵抗を同時に実現し、広周波数帯域にわたって高インピーダンス特性を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトが得られることがわかった。また、本発明で得られた高透磁率ＭｎＺｎフェライトを使用することで、高性能のノイズ用フェライトコアを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】発明品３と従来品の初透磁率μ、インピーダンスＺの周波数特性を示す図。
【図２】冷却過程において、各温度Ｔにおける任意の酸素濃度ＰＯ2下でのＭｎＺｎフェライトの状態を表す説明図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇温過程、保持過程、冷却過程を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を体積百万分率で１００００ｐｐｍ以下とすることを特徴とする高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法。
【請求項２】
前記高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、保持温度での保持過程における酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とすることを特徴とする請求項１に記載の高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法。
【請求項３】
前記高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、冷却過程における酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法。
【請求項１】
昇温過程、保持過程、冷却過程を有する高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、５００℃から保持温度までの昇温過程における昇温速度を３５０℃／ｈｒ以上、前記昇温過程における酸素濃度を体積百万分率で１００００ｐｐｍ以下とすることを特徴とする高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法。
【請求項２】
前記高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、保持温度での保持過程における酸素濃度を２段階とし、１段目の保持酸素濃度を２０ｖｏｌ％以上、２段目の保持酸素濃度を５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、１段目の保持時間を２時間以上２０時間以下、２段目の保持時間を１時間以上４時間以下とすることを特徴とする請求項１に記載の高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法。
【請求項３】
前記高透磁率ＭｎＺｎフェライトの焼成工程において、冷却過程における酸素濃度が、酸素濃度ＰＯ2と温度Ｔの関数であるｌｏｇ（ＰＯ2）＝−Ａ／Ｔ＋Ｂで規定され、前記関数におけるＡは、８０００以上１８０００以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高透磁率ＭｎＺｎフェライトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１７３４７４（Ｐ２００９−１７３４７４Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１６５１（Ｐ２００８−１１６５１）
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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