JP2617301B2

JP2617301B2 - 酸化物磁性材料

Info

Publication number: JP2617301B2
Application number: JP62000189A
Authority: JP
Inventors: 勇悦池田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-01-06
Filing date: 1987-01-06
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPS63169005A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は酸化物磁性材料に関し、特に200MHz以上の高
周波帯で用いられる電子機器の帯域フイルター等のイン
ダクタンス素子用磁心となる酸化物磁性材料に関する。

（従来技術）衛星放送受信機、パーソナル無線、コードレス電話な
どの新方式の電子機器では、200MHz以上の高周波帯域で
用いられる帯域フイルター等のインダクタンス素子に対
する需要が増大している。このようなインダクタンス素
子では高いＱが要求されるため、空心コイル、及びアル
ミニウム等の金属コアを磁心としたコイルが主として用
いられている。また一部酸化物磁性材料であるフエライ
トコアを磁心としたコイルもある。しかし、これらのイ
ンダクタンス素子には一長一短があり、未だ満足なもの
ではない。

（従来技術の問題点）上記のうち、空心コイルはＱが高い長所を有するが、
磁心がない為、インダクタンス等の特性の調整がとりに
くく、また振動等の外力によつて変動し易い。インダク
タンスを増大するには巻線の巻数を増大する必要がある
が、素子が大型化する欠点がある。

一方、金属コア入りコイルの場合にはＱが大きいだけ
でなくインダクタンスを可変にできるが、インダクタン
スはコアの挿入によつてその値が減少し、空心コイルよ
りも小さいインダクタンス値となる欠点がある。またコ
アの固有抵抗が低いので、空隙を介してボビンに巻線を
施す必要があるためＱは空心コイルの場合よりも小さ
い。

他方、フエライトコア入りコイルは、コアの透磁率が
高く、コイルにコアを挿入するときインダクタンスが増
大し可変が取り易い。またコアの固有抵抗が大きいため
直巻線ができる。このためインダクタンスが取り易く小
型のコイルを構成できる。しかし、この型のコイルはＱ
が低い欠点を有する。

上記の検討から分るように、空心コイルや金属コア入
りコイルの改良の余地はあまりない。しかし、フエライ
トコア入りコイルの場合には、若しも高Ｑ化が実現でき
るならば、非常に有利になる。

（発明の目的）従つて、本発明の目的は、高周波において高いＱを有
する酸化物磁性材料を提供することにあり、特に高抵抗
による直巻線が可能で、コイル挿入時にインダクタンス
を増大でき、Ｑが大きいインダクタンス素子を構成でき
る酸化物磁性材料を提供することにある。

（発明の構成及び効果の概要）本発明は、酸化物で表わして、Fe₂O₃５〜40mol％、Cu
O 1〜6mol％及びNiO 54〜94mol％より成る基材に，前記
基材を基準にしてCoO 0.55〜1.4wt％、PbO 1.5〜8wt％
及びタルク0.5〜9wt％を添加したことを特徴とする酸化
物磁性材料である。

特にFe₂O₃量を大幅に化学量論組成より少なくするこ
とにより高いＱが得られたことがポイントとなる。

本発明の酸化物磁性材料は、従来の技術では実現でき
なかつた200MHz以上の高周波帯で高いＱを有し、インダ
クタンスを増大でき、小型のインダクタンス素子を構成
するためのコアとして有利に使用することができる。

（発明の構成の具体的説明） 200MHz以上で用いる磁性コアにおいてはインダクタン
ス調整のために透磁率が必要である。しかしインダクタ
ンスがコアの挿入によつて或る値まで増大できれば良い
から透磁率が大きい必要はなく或る程度の大きさが確保
できれば良い。高周波用の磁性コアとしては従来Ni−Zn
−Co系フエライト、Ni−Zn−Cu−Co系などが使用されて
おり、これらは高い透磁率を有するが、Ｑが小さいため
帯域フイルター等を構成した場合に挿入損失が増大し、
使用が困難であつた。本発明者はNi−Cu系の酸化物磁性
材料において、そのFe₂O₃成分をフエライトの化学量論
量（MO・Fe₂O₃、ただしＭはNi及びCu）である50mol％よ
りも大幅に少ない５〜40mol％の量で用いることを第１
の特徴とする。これにより、透磁率は低下するが、Ｑが
大幅に向上することが分つた。一方、CuOについては１
〜6mol％の量で用いると、基材磁性酸化物をNi単独で構
成したときよりも、透磁率及びＱを大きくできる。

次に、本発明の重要な他の構成成分はCoO、PbO、及び
タルクである。これらを添加すると、Ｑはかなり高くす
ることができる。添加成分がCoOのとき、上記基材を基
準として0.05〜1.4wt％の添加でＱは大きく向上する。
添加物がPbOのとき、1.5〜8wt％の添加量でＱは向上
し、透磁率も向上する。添加物がタルクのとき、0.5〜9
wt％の添加量でＱは向上する。

ところで、PbO、タルクを添加した酸化物磁性材料は
公知であるが、その目的は機械的特性の改善であり、20
0MHz以上でのＱの改善を意図したものではなかつた。一
方、CoO添加によるＱの改善は公知であるが、200MHz以
上の高周波でのＱは低いものであつた。

またFe₂O₃量については透磁率が取り易い化学量論組
成付近を用いているのが一般的（公知）である。本発明
においては化学量論量よりもはるかに少ない５〜40mol
％のFe₂O₃を含有する基材に添加物を組み合せて用いた
ために、200MHz以上の高周波帯で使用されるインダクタ
ンス素子の挿入用コアとして用いたとき、極めて高いＱ
の値と、或る程度の透磁率を確保することができる点
で、公知の技術と大きな相違がある。

次に、本発明の実施例を詳しく述べる。

実施例１（Fe₂O₃,NiO置換の効果について）従来慣用されている方法によりCuO、NiO、Fe₂O₃、Co
O、PoO及びタルクを混合し、仮焼成し、粉砕み、トロイ
ダルコアを加圧成型し、950〜1100℃で２時間焼成し、
次の組成の焼結酸化物磁性材を得た。

基材成分 Fe₂O₃ 2.5〜55mol％ CuO 3mol％ NiO 残部添加成分（基材成分全量を100wt％として） CoO 1.0wt％ PbO 2.5wt％タルク 2.0wt％得られたトロイダルコアに0.6φ−UDTC-1Tsを巻線
後、高周波Ｑメーターで250MHzでＱを測定した。結果を
第１図に示した。

なお、この測定条件で空心コイルＱ値は150であつ
た。また一般に実用化されている金属コアはQapp＝コア
入りコイルのQ/空心コイルのＱ≒0.933であり、Ｑ値は1
40程度となる。

第１図を検討すると、Ｑが140以上となる組成はFe₂O₃
が約42.5mol％以下であり、また初透磁率μiacはこの組
成範囲で２〜６となる。なお、組成が化学量論量である
50mol％の近傍ではＱは非常に低くなることが分る。よ
つて、Fe₂O₃が約５〜40mol％でNiOが92〜57mol％（CuO3
mol％のとき）で用いればＱが140以上でμiacもある程
度の大きさが確保される。なおCuOとの関係でNiOは54〜
94mol％の範囲で使用しうることが後述の例やその他の
実験で確認された。

実施例２（CuO-NiO置換の効果について）次の組成の酸化物磁性材料より成るトロイダルコアを
製造した。製造方法及び測定方法は実施例１と同様であ
つた。

基本成分 Fe₂O₃ 40mol％ CuO ０〜8mol％ NiO 残部添加成分（基本成分を100wt％として） CoO 1.0wt％ PbO 2.5wt％タルク 1.0wt％結果は第２図の通りであつた。Fe₂O₃40mol％は実施例
１で得られた上限値であり、CuO含有量の変動によりＱ
は実施例１の場合よりも低下するが、140以上の値はCuO
1〜6mol％の範囲で確保できることが分る。CuOの変動に
応じてＱを140以上にするにはNiOは54〜59mol％の含有
量を必要とすることが分る。

実施例３（CoO添加量の効果について）実施例１に従つて下記の酸化物磁性材料を製造した。

基材組成 Fe₂O₃ 40mol％ CuO 3mol％ NiO 57mol％添加成分（基材の全量基準） PbO 2.5wt％タルク 1.0wt％ CoO 0.2〜1.4wt％測定結果を第３図に示した。140以上のＱが得られるC
oOの含有量は0.55以上であり、効果が飽和する1.4mol％
を以つて上限とした。

実施例４（PbO添加の効果）実施例１と同様にして次の酸化物磁性材料を製造し
た。

基材組成 Fe₂O₃ 40mol％ CuO 3mol％ NiO 57mol％添加成分 CoO 1.0wt％タルク 1.0wt％ PbO ０〜8wt％測定結果を第４図に示した。これにより、140以上のＱ
はPbOが1.5〜8wt％で確保できることが分る。

実施例５（タルク添加の効果）実施例１と同様にして、次の組成を有する酸化物磁性
材料を製造した。

基材組成 Fe₂O₃ 40mol％ CuO 3mol％ NiO 57mol％添加成分 CoO 1.0wt％ PbO 2.5wt％タルク０〜10wt％測定結果を第５図に示した。これによると140以上のＱ
はタルクが1.5〜8wt％のときに得られることが分る。μ
iacは４以上が得られている。

実施例６（実用試験）実施例１と同様にして次の酸化物磁性材料を製造し
た。

Fe₂O₃ 25mol％ CuO 3mol％ NiO 72mol％添加成分 CoO 1.0wt％ PbO 2.5wt％タルク 1.0wt％この材料のＱは148（250MHt）であり、透磁率μiacは3.
6であつた。

これを従来のNi−Cu−Zn−Co系フエライトでＱ＝10
3、μiac8が得られるものから製作したネジコア（直径
3.2mm、長さ3mm）と、アルミニウムコア（同じ寸法）
と、本発明品コア（同じ寸法）とを用いた巻数1Tsコイ
ルを製作し、これらのＱ及び比透磁率μapp を250MHzで高周波Ｑメータを用いて測定した。その結果
を表１に示した。

表１から分るように、空心コイルにアルミニウムコア
を挿入するとインダクタンスが減少する。金属コアは抵
抗が低いためコイルの直巻きができず、ボビンに挿入す
るか、樹脂等の表面絶縁処理をしないと250MHzでの測定
が不可能であつた。一方、従来品のフエライトコアはμ
appが1.04と充分に大きいが、Ｑが30％も低く、実用上
問題が生じる。

本発明の酸化物磁性材料は、Ｑは148と実用品と同じ
レベルであり、μappは1.03と充分なインダクタンスが
得られ、可変コイルとしての応用が充分に期待できる。
さらに、固有抵抗は10⁶Ω−cmが得られており、コアに
直巻線をしても特性の変化がなく安定な高Ｑコイルが実
現できることが判つた。

（作用効果のまとめ）以上のように、本発明による酸化物磁性材料は、化学
量論量のFe₂O₃よりも大幅に少ないFe₂O₃を含有し、且つ
所定の添加成分を含有することにより、高抵抗、高Ｑ及
びインダクタンス可変が取り易い小型インダクタンス素
子を構成するコアとしてすぐれた特性を発揮するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はFe₂O₃の含有量がＱ及び透磁率に及ぼす影響を
示すグラフ、第２図はCuO含有量がＱ及び透磁率に及ぼ
す影響を示すグラフ、第３図はCoOの含有量がＱ及び透
磁率に及ぼす影響を示すグラフ、第４図はPbOの含有量
がＱ及び透磁率に及ぼす影響を示すグラフ、及び第５図
はタルクの含有量がＱ及び透磁率に及ぼす影響を示すグ
ラフである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Fe₂O₃５〜40mol％、CuO 1〜6mol％及びNiO
残部より成る基材組成に、添加成分として前記基材全量
を基準にしてCoO 0.55〜1.4wt％、PbO 1.5〜8wt％、及
びタルク0.5〜9wt％を含有する燒結体より成り、高周波
帯で使用される酸化物磁性材料。