JP6379577B2

JP6379577B2 - 六方晶フェライト焼結体、及びこれを用いた高周波磁性部品

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Publication number: JP6379577B2
Application number: JP2014066298A
Authority: JP
Inventors: 原田明洋; 窪田浩二; 新海芳浩; 安原克志; 川口行雄
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2015191935A

Description

本発明は、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波までを含む広い周波数帯域での使用に適した六方晶フェライト焼結体、及びこの六方晶フェライト焼結体を用いたアンテナ、インダクタ、フィルタなどの高周波磁性部品に関する。

近年、携帯電話機や携帯情報端末等の無線通信機器に利用される周波数帯の高周波化が進行し、使用される無線信号周波数は、例えば携帯電話等で使用される８００ＭＨｚ帯から無線ＬＡＮ等で使用される２．４ＧＨｚ帯の高周波領域まで幅広くなっている。そのため、そのような広帯域で使用される電子部品、例えば、インダクタ、電子機器の高周波ノイズ対策用として用いられるＥＭＩフィルタ、無線通信機器に用いられるアンテナなどに対して、特性の改善や寸法の小型化を図る目的で、高透磁率、且つ低磁気損失な磁性材料を適用する試みがなされている。

ＧＨｚ帯を含む高周波領域で使用可能な軟磁性材料として、近年、スピネルフェライトよりも自然共鳴周波数が高周波となる六方晶フェライトを用いる検討がなされている。

例えば、特許文献１には、１００ＭＨｚから１ＧＨｚ程度の高周波まで高い透磁率を有する六方晶Ｚ型フェライト焼結体、及びその製造方法について記載されている。

特許文献１によると、配向度の高い配向面を有し、焼結体の平均結晶粒径が４．０〜２０．０μｍの範囲にある六方晶Ｚ型フェライトにおいて、配向面内方向の高い透磁率が１ＧＨｚ程度の高周波まで維持されるとしている。

しかし、特許文献１では、１ＧＨｚにおいて２２以上の透磁率を有する六方晶フェライト焼結体を提供することも可能とされているものの、１ＧＨｚよりも高い周波数においては透磁率実部μ´の低下が顕著であり、また透磁率虚部μ″については１ＧＨｚにおいても著しく高いため、低磁気損失な軟磁性材料の適用という見地からは好ましくないと考えられる。

また、特許文献２には、本出願人によりＭ型六方晶フェライトを主相として含む磁性酸化物焼結体、及びそれを用いたアンテナ、並びに無線通信機器について記載されている。

この特許文献２によると、Ｂａ（Ｔｉ_０．５Ｍｎ_０．５）_ｘＦｅ_１２−ｘＯ_１９（式中のｘは、３．５≦ｘ≦７．０）で表されるＭ型六方晶フェライトを主相として９５％以上含む磁性酸化物焼結体であって、該磁性酸化物焼結体の磁化容易軸と直交するａ軸の格子定数（Å）が５．９２≦ａ≦０．０１２５×ｘ＋５．８９を満たす磁性酸化物焼結体においては、２ＧＨｚにおける磁気損失ｔａｎδ_μと誘電損失ｔａｎδ_εが０．０１以下の十分小さい値をとり、且つ複素透磁率の実部μ´と複素誘電率の実部ε´が真空中の値よりも大きい値を取るとしている。

しかし、特許文献２では、２ＧＨｚにおける透磁率と誘電率について記載されているのみであり、この磁性酸化物焼結体が数百ＭＨｚから数ＧＨｚまでの高周波を含む広い周波数範囲において適用可能な磁性材料であるとは言えないという問題がある。

特開２００８−５０２２０号公報特開２０１３−１２９５８２号公報

そこで、本発明はかかる事情に鑑み、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波までを含む幅広い周波数範囲において、低磁気損失と高透磁率を備える六方晶フェライト焼結体、及びそれを用いた高周波磁性部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の六方晶フェライト焼結体は、六方晶のｃ軸方向に磁化容易軸を有する六方晶フェライト焼結体であって、Ｘ線回折測定により２θが１５°から８０°の範囲で求めた結晶配向度Ｏｒ＝ΣＩ（００ｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）が０．８０以上であり、磁化容易軸に垂直な方向に磁界を印加した際に得られる１００ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下における磁気損失ｔａｎδ_μが０．０１０以下であり、且つ複素透磁率の実部μ´が１．５０以上であることを特徴とする六方晶フェライト焼結体とする。

また、本発明の六方晶フェライト焼結体は、Ｍ型六方晶フェライトであることが好ましい。Ｍ型六方晶フェライトは他の六方晶フェライトと比較して六方晶のｃ軸方向の異方性磁界Ｈ_Ａが大きいため、ｆ_ｒ＝γＨ_Ａ／２π（γはジャイロ磁気定数）で表される自然共鳴周波数ｆ_ｒが高周波化し、高周波まで低磁気損失が維持される。

さらに、本発明の六方晶フェライト焼結体は、ＭＡＦｅ_１２−ｘＭＢ_ｘＯ_１９（式中、ＭＡはＢａ、Ｓｒ、及びＣａからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＢは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一種と、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも一種との等量混合物であり、ｘは１．５以上６．０以下である）で表されるＭ型六方晶フェライトであることがより好ましい。六方晶フェライト焼結体を前記組成とすることで、高周波での低磁気損失を維持しつつ、Ｈ_Ａを効果的に減少させることができ、磁化容易軸に垂直な方向に磁場を印加した際の、μ＝４πＭ_Ｓ／Ｈ_Ａ（Ｍ_Ｓは飽和磁化）で表される磁化回転による透磁率を高めることができる。

また、本発明による高周波磁性部品は、本発明による前述の六方晶フェライト焼結体を用いることを特徴とし、例えば、インダクタや、ノイズ対策用として用いられるＥＭＩフィルタ、無線通信機器に用いられるアンテナとして電子機器あるいは無線通信機器内で使用される。

本発明によれば、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波までを含む広い周波数範囲において、低磁気損失と高透磁率を備えた六方晶フェライト焼結体、及びそれを用いた高周波磁性部品を提供することができる。本発明の六方晶フェライト焼結体をインダクタ、ＥＭＩフィルタ、アンテナなどの磁性材料として適用することにより、それら電子部品を数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波を含む広い周波数範囲で使用することが可能となる。

図１は、実施例と比較例における、六方晶フェライト焼結体とスピネル型フェライト焼結体の、複素透磁率の実部μ´と磁気損失ｔａｎδ_μの周波数特性を示すグラフである。

以下に、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、六方晶のｃ軸方向に磁化容易軸を有する。ｃ軸方向に磁化容易軸を有するものであれば、Ｍ型フェライト、Ｗ型フェライト、またはＺ型フェライトなどを用いることができる。一般的に知られているＹ型フェライト、またＷ型フェライトとＺ型フェライトの中でＣｏを含むものは、六方晶のｃ軸に垂直な面（ｃ面）が磁化容易方向（磁化容易面）となることが知られており、これらｃ面が磁化容易面となるものは、六方晶フェライトであっても本実施形態に含まれない。例えば、Ｃｏを含むＺ型フェライトであるＢａ_３Ｃｏ_２Ｆｅ_２４Ｏ_４１、またはＣｏを含むＷ型フェライトであるＢａＣｏ_２Ｆｅ_１６Ｏ_２７などはｃ面が磁化容易面となるため、本実施形態に含まれない。

本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、必ずしも六方晶のｃ軸方向に磁化容易軸を有する六方晶フェライト単相である必要はない。製造過程のばらつき等により、Ｙ型フェライトやＦｅ_３Ｏ_４、及びＣａやＳｉを含む粒界成分等の異相が六方晶フェライト焼結体に生成する場合があり得る。したがって、本実施形態に係る六方晶フェライト焼結体は、ｃ軸方向に磁化容易軸を有する六方晶フェライト焼結体を主相とするが、上述したような異相を含むことも許容する。

ただし、異相の存在に伴ってＧＨｚ帯の高周波領域における磁気損失ｔａｎδ_μが増加することを防ぐため、ｃ軸方向に磁化容易軸を有する六方晶フェライトの比率は９５％以上とする。ここでｃ軸方向に磁化容易軸を有する六方晶フェライトの比率とは、本実施形態に係る六方晶フェライト焼結体を構成する各相のＸ線回折（ＸＲＤ）測定におけるメインピーク（強度が最も強いピーク）の強度の合計に対するｃ軸方向に磁化容易軸を有する六方晶フェライトのメインピ−ク強度の合計の割合である。

本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、ＸＲＤ測定により求めた結晶配向度Ｏｒ＝ΣＩ（００ｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）が０．８０以上であり、好ましくは０．９０以上である。ここで、ΣＩ（ｈｋｌ）は、ＸＲＤ測定により２θが１５°から８０°の範囲で得られる、ｃ軸方向に磁化容易軸を有する六方晶フェライト焼結体の回折ピーク全ての強度の合計を示し、ΣＩ（００ｌ）は、ＸＲＤ測定により前記範囲で得られる、前記六方晶フェライト焼結体の（００ｌ）ピークの強度の合計を示している。（００ｌ）ピークは、例えば（００６）ピーク、（００８）ピークなどの六方晶のｃ面による回折に対応しており、Ｏｒの値が高いほど、六方晶のｃ面が揃っていること、すなわち配向度が高いことを表す。ＸＲＤ測定は成形時に磁場印加する方向に垂直となる焼結体の面を研磨して行う。

本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、磁化容易軸に垂直な方向に磁界を印加した際に得られる１００ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下における磁気損失ｔａｎδ_μが０．０１０以下で、且つ透磁率の実部μ´が１．５０以上、好ましくは２．００以上である。

磁化容易軸に平行な方向に交流磁場を印加した場合、磁壁の移動が顕著になり、それに伴って生じる比較的高いμ´が得られる。しかし、比較的低い周波数で磁壁共鳴が生じるため、その高いμ´はＧＨｚ帯の高周波領域までは維持されず低減し、同時にｔａｎδ_μは増大する。一方、磁化容易軸に垂直な方向に交流磁場を印加した場合、磁壁移動は生じることがないため、高いμ´は得られないものの、磁壁共鳴も生じないためｔａｎδ_μの増大も見られない。ところが、磁区内の磁化回転に伴って生じるμ´は得られるため、低周波側から自然共鳴が生じる数ＧＨｚの高周波領域まで磁気損失ｔａｎδ_μを低い値に維持しつつ、一定値のμ´を得ることができる。

また、本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、六方晶フェライトとしてＭ型六方晶フェライトを用いることが好ましい。Ｍ型六方晶フェライトは異方性磁界Ｈ_Ａと飽和磁化Ｍ_Ｓが共に高い値を取り、高周波領域までｔａｎδ_μを低い値に維持しつつ、比較的μ’を高めることが可能である。

さらに、本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、六方晶フェライトとしてＭＡＦｅ_１２−ｘＭＢ_ｘＯ_１９（式中、ＭＡはＢａ、Ｓｒ、及びＣａからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＢは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一種と、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも一種との等量混合物であり、ｘは１．５以上６．０以下である）で表されるＭ型六方晶フェライトを用いることがより好ましい。そのような組成式で表されるＭ型六方晶フェライトにおいては異方性磁界Ｈ_Ａが効果的に低減され、μ´をより高めることが可能となる。

本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、平均結晶粒径が５．０μｍから６０μｍであり、好ましくは１０μｍから５０μｍである。平均結晶粒径をそのような範囲に限定することで、透磁率の周波数特性を安定させることができ、１００ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下の広い周波数範囲内においてｔａｎδ_μが０．０１０以下で、且つμ´が１．５０以上とすることが可能となる。ここで、本発明における「平均結晶粒径」とは、成形時に磁場印加した方向に垂直な焼結体の面を研磨して、走査型電子顕微鏡にて観察される各結晶粒に対して、結晶粒の面積と同一の面積を持つ円の直径の長さ（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）を求め、それを平均した値である。かかる平均結晶粒径を有する六方晶フェライト焼結体を得るため、本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、例えば、以下のように作製される。

本実施形態の六方晶フェライト焼結体は、平均粒子径が１．５μｍから５．０μｍの範囲内にある六方晶フェライト粉末を磁場中で成形して得られる成形体を焼成することで得られる。平均粒子径をそのような範囲内に限定することで、焼成後に得られる焼結体の平均結晶粒径を５．０μｍから６０μｍの範囲にすることができ、且つ結晶配向度Ｏｒを０．８０以上にすることができる。平均粒子径が１．５μｍ未満の場合、焼成時に粒成長が促進され、６０μｍ以上の粗大粒が生じ易くなり、結晶配向度が低下する。一方、平均粒子径が５．０μｍよりも大きい場合は、十分な結晶配向度が得られないばかりか、焼結密度低下の原因にもなり、μ’は１．５０未満の低い値となり易い。平均粒子径は、マイクロトラック粒度分布測定装置ＨＲＡ（日機装（株）製、Ｘ−１００）を用いて粒度分布を測定して得られるＤ_５０（メジアン径）の値を平均粒子径とした。

前記六方晶フェライト粉末は、例えば、次のような通常のプロセスで作製することが可能である。まず、所望の組成となるように原料となる炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等を秤量し、ボールミル等の混合手段によって所定の時間配合し、配合粉を得る。電気炉等を用いて配合粉を大気中で適宜の温度、且つ適宜の時間仮焼し、仮焼粉を得る。仮焼粉を振動ミルやボールミル等を用いて所定の時間粉砕して粉末とすることで、六方晶フェライト粉末が完成する。

前記六方晶フェライト粉末を磁場中で成形して成形体を得る場合、成形の方法として乾式成形、または湿式成形のいずれの方法でもよいが、配向度を高めるためには、六方晶フェライト粉末がより配向し易い、湿式成形の方が好ましい。湿式成形により成形体を得る場合、例えば、上述した粉砕工程を湿式で行うことで六方晶フェライトを含むスラリーとし、そのスラリーを磁場印加中で加圧成形しながら液体成分を除去することで成形体が得られる。成形時の磁場印加方向と加圧方向は、同一方向でも直交方向であってもよい。スラリー中に含まれる六方晶フェライト粉末はスラリー全量に対して３０から８５質量％程度が好ましい。この範囲内であれば、成形時に配向度を高めつつ液体成分が十分に除去された成形体を得ることが可能である。

前記六方晶フェライト焼結体は、前記成形体を、例えば、電気炉等を用いて大気中で適宜の温度、且つ適宜の時間焼成することで得られる。この焼結体の平均結晶粒径は、焼成条件を適宜制御することにより、５．０μｍから６０μｍの範囲に限定することができる。例えば、焼成の処理温度を高くするほど、また、処理時間を長くするほど、焼結体の平均結晶粒径が大きくなる傾向にある。さらに、ＳｉＯ_２、ＣａＣＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３などの副成分を所定の量添加することによって、結晶成長は促進され、且つ結晶粒径が均一化し易くなる傾向がある。

本実施形態の高周波磁性部品は、磁性材料として前記六方晶フェライト焼結体を用いる。前記六方晶フェライト焼結体は、１００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの広い周波数範囲においてｔａｎδ_μが０．０１０以下で、且つμ´が１．５０以上となることから、この周波数範囲で使用されるインダクタ、ＥＭＩフィルタ、アンテナ等の高周波磁性部品に好適である。

次に、上述した実施形態をより具体的に実施した実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。表１に、実施例、及び比較例に係るＭ型六方晶フェライト、Ｗ型六方晶フェライト、Ｙ型六方晶フェライト、及びスピネルフェライトの組成、配向の状態、配向度、粉砕粉の平均粒子径、焼結体の平均結晶粒径、及び１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのμ´とｔａｎδ_μの評価結果を示す。

（実施例１）
実施例１として、炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、及び酸化スカンジウム（Ｓｃ_２Ｏ_３）を原料とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量した。そして、秤量後の原料を湿式ボールミルで水を媒体として１６時間配合した後、大気中において１２００℃で２時間仮焼した。これによって得られた仮焼粉を振動ミルで１０分間乾式粉砕した後、湿式ボールミルで水を媒体として１６時間粉砕し、スラリーを得た。得られたスラリーについて、固形分濃度が７４〜７６質量％となるように水分量を調整し、湿式磁場成形機を用いて印加磁場を１．５Ｔとして磁場中成形し、１８ｍｍ×２０ｍｍ×２６ｍｍの直方体状の成形体を作製した。次に、得られた成形体を大気中、１５０℃で保持して十分乾燥させた後、大気中１２００℃で１０時間保持する焼成を行い、Ｍ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた実施例１のＭ型六方晶フェライト焼結体は、粉砕粉の平均粒子径が１．５μｍから５．０μｍの範囲にあるため、焼結体の平均結晶粒径が５．０μｍから６０μｍの範囲の値となり、さらに結晶配向度が０．８０以上であるため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのμ´が１．５０以上、且つｔａｎδ_μが０．０１０以下となっている。

（実施例２）
実施例２では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様にしてＷ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた実施例２のＷ型六方晶フェライト焼結体においても、粉砕粉の平均粒子径が１．５μｍから５．０μｍの範囲にあるため、焼結体の平均結晶粒径が５．０μｍから６０μｍの範囲の値となり、さらに結晶配向度が０．８０以上であるため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのμ´が、実施例１のＭ型六方晶フェライト焼結体のμ´よりも小さい値ではあるものの１．５０以上となり、且つｔａｎδ_μが０．０１０以下となっている。

（実施例３、実施例６）
実施例３、及び実施例６では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様にしてＭ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた実施例３及び実施例６のＭ型六方晶フェライト焼結体においても、粉砕粉の平均粒子径が１．５μｍから５．０μｍの範囲にあるため、焼結体の平均結晶粒径が５．０μｍから６０μｍの範囲の値となり、さらに結晶配向度が０．８０以上であるため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのμ´が１．５０以上、且つｔａｎδ_μが０．０１０以下となっている。図１に、実施例３に係るμ´とｔａｎδ_μの周波数特性を示す。

（実施例４）
実施例４では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様にしてＭ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた実施例４のＭ型六方晶フェライト焼結体においても、粉砕粉の平均粒子径が１．５μｍから５．０μｍの範囲にあるため、焼結体の平均結晶粒径が５．０μｍから６０μｍの範囲の値となり、さらに結晶配向度が０．８０以上であるため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのμ´が１．５０以上、且つｔａｎδ_μが０．０１０以下となっている。

（実施例５）
実施例５では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様にしてＭ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた実施例５のＭ型六方晶フェライト焼結体においても、粉砕粉の平均粒子径が１．５μｍから５．０μｍの範囲にあるため、焼結体の平均結晶粒径が５．０μｍから６０μｍの範囲の値となり、さらに結晶配向度が０．８０以上であるため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのμ´が１．５０以上、且つｔａｎδ_μが０．０１０以下となっている。

実施例３から実施例６までのＭ型六方晶フェライト焼結体は、ＭＡＦｅ_１２−ｘＭＢ_ｘＯ_１９（式中、ＭＡはＢａ、Ｓｒ、及びＣａからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＢは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一種と、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも一種との等量混合物であり、ｘは１．５以上６．０以下である）で表されるＭ型六方晶フェライトであり、異方性磁界Ｈ_Ａが効果的に低減されているため、μ´の値が実施例１、及び実施例２の六方晶フェライト焼結体のμ´よりも大きい値となっている。

（実施例７）
実施例７では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量したこと、さらに湿式ボールミルで水を媒体として粉砕する時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様にしてＭ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた実施例７のＭ型六方晶フェライト焼結体は、湿式ボールミルによる粉砕時間を実施例１から実施例６までの粉砕時間よりも長くしたことで、粉砕粉の平均粒子径がより細かくなったため、配向度がより高められている。そのため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのｔａｎδ_μが０．０１０以下であり、且つμ´の値が実施例１から実施例６までのμ´の値よりも大きい値となっている。

（比較例１）
比較例１として、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、及び酸化ニッケル（ＮｉＯ）を原料とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量した。そして、秤量後の原料を湿式ボールミルで水を媒体として１６時間配合した後、大気中において９００℃で３時間仮焼した。これによって得られた仮焼粉を湿式ボールミルで水を媒体として１６時間粉砕した後、１５０℃で２４時間乾燥させて、粉砕粉を得た。得られた粉砕粉にバインダーとしてＰＶＡを添加して造粒し、この造粒粉をプレス機により１００ＭＰａの圧力で成形した後、大気中において１２００℃で３時間保持する焼成を行い、スピネル型フェライト（ＮｉＦｅ_２Ｏ_４）焼結体を得た。このようにして得られた比較例１のスピネル型フェライト焼結体は、自然共鳴周波数が低いため、図１に示した通り、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのｔａｎδ_μが過大な値となり、且つ３ＧＨｚでのμ´は１．０よりも小さい値となっている。

（比較例２）
比較例２では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様にしてＹ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた比較例２のＹ型六方晶フェライト焼結体は、配向の状態が容易軸配向ではなく容易面配向であるため、共鳴周波数が十分に高い値とはならず、図１に示した通り、３ＧＨｚでのｔａｎδ_μが過大な値となり、１００ＭＨｚにおいてもｔａｎδ_μは０．０１０よりも高い値となっている。

（比較例３）
比較例３では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、及び酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量した以外は実施例１と同様にしてＷ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた比較例３のＷ型六方晶フェライト焼結体は、配向の状態が容易面配向となり、同じＷ型六方晶フェライトであっても容易軸配向となる実施例２とは配向の状態が異なる。そのため、Ｗ型六方晶フェライト焼結体であっても、共鳴周波数が低周波側にあり、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのｔａｎδ_μが、０．０１０よりも高い値となっている。

（比較例４）
比較例４では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量したこと、さらに湿式ボールミルで水を媒体として粉砕する時間を８時間としたこと以外は実施例１と同様にしてＭ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた比較例４のＭ型六方晶フェライト焼結体は、湿式ボールミルによる粉砕時間を実施例よりも短くすることで、粉砕粉の平均粒子径が実施例の値よりも増加し、５．０μｍよりも大きくなったため、配向度が実施例よりも低められたと考えられる。そのため、３ＧＨｚでのμ´が実施例よりも小さい値となり、さらに、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのｔａｎδμが０．０１０よりも高い値となっている。

（比較例５）
比較例５では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量したこと、さらに湿式ボールミルで水を媒体として粉砕する時間を４８時間としたこと、またさらに、焼成温度を１３００℃としたこと以外は実施例１と同様にしてＭ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた比較例５のＭ型六方晶フェライト焼結体は、実施例よりも湿式ボールミルによる粉砕時間を長くし、且つ焼成温度も高くすることで、実施例よりも粉砕粉の平均粒子径の値が小さい１．５μｍ未満となり、且つ焼結体の平均結晶粒径が粗大化して６０μｍよりも大きくなったため、配向度がより低められたと考えられる。そのため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのｔａｎδ_μが０．０１０よりも高い値となっている。

（比較例６）
比較例６では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量したこと以外は実施例１と同様にしてＭ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた比較例６のＭ型六方晶フェライト焼結体は、ＭＡＦｅ_１２−ｘＭＢ_ｘＯ_１９で表されるＭ型六方晶フェライト焼結体のｘが１．０の組成であり、ｘが１．５以上６．０以下の範囲に入らないため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのμ´が１．５０よりも小さい値となっている。

（比較例７）
比較例７では、原料を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、及び酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）とし、これらを表１に示す所定の組成となるように秤量したこと以外は実施例１と同様にしてＭ型六方晶フェライト焼結体を得た。このようにして得られた比較例７のＭ型六方晶フェライト焼結体は、ＭＡＦｅ_１２−ｘＭＢ_ｘＯ_１９で表されるＭ型六方晶フェライト焼結体のｘが７．０の組成であり、ｘが１．５以上６．０以下の範囲に入らないため、１００ＭＨｚと３ＧＨｚでのｔａｎδμが０．０１０よりも高い値となっている。

（結晶配向度）
実施例、比較例の各試料について、焼結体の片面（成形時に磁場印加した方向に垂直な面）を平滑に研磨し、この平滑研磨面に対して、２θが１５°から８０°の範囲でＸＲＤ測定を行い、回折ピークを同定した。同定された回折ピークの面指数とピーク強度から、焼結体の結晶配向度Ｏｒ（＝ΣＩ（００ｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ））を求めた。

（平均結晶粒径）
フッ酸（濃度３６％）でエッチング後の焼結体表面（成形時に磁場印加した方向に垂直な面）を走査型電子顕微鏡で観察し、Ｎ＝１５０個の結晶粒の結晶粒径を平均することにより、平均結晶粒径を求めた。その際、各結晶粒に対して結晶粒の面積と同一の面積を持つ円の直径の長さを結晶粒径とした（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）。

（複素透磁率の実部μ´、及び磁気損失ｔａｎδ_μ）
１０ＭＨｚから３ＧＨｚまでの複素透磁率の実部μ´、及び磁気損失ｔａｎδ_μは、６ｍｍ×６ｍｍ×０．８ｍｍの板状に加工した試験片を使用し、ネットワークアナライザ（アジレント・テクノロジー（株）製、ＨＰ８７５３Ｄ）と超高周波帯域透磁率測定装置（凌和電子（株）製、ＰＭＦ−３０００）を用いて測定した。

実施例１〜実施例７、及び比較例４〜比較例７の六方晶フェライト焼結体の透磁率については、測定時に印加される磁場の向きと六方晶の磁化容易軸が直交するように試験片を設置して測定した。また、比較例２、及び比較例３の六方晶フェライト焼結体の透磁率については、測定時に印加される磁場の向きと六方晶の磁化容易面が平行となるように試験片を設置して測定した。

表１の結果から分かるように、実施例１〜実施例７に係る六方晶フェライト焼結体は、いずれも１００ＭＨｚと３ＧＨｚのｔａｎδ_μが共に、０．０１０以下であり、且つμ´が１．５０以上となっている。これらの六方晶フェライト焼結体は全て、配向の状態が六方晶のｃ軸方向の容易軸配向となっており、配向度も０．８０以上と高くなっている。そのため、磁壁移動に伴うｔａｎδ_μがほぼ生じないことから、１００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの広い周波数範囲で低いｔａｎδ_μが維持され、且つ磁化回転に伴う一定のμ´が高周波まで維持されている。

また、実施例７に係る六方晶フェライト焼結体は、同一組成の実施例３に係る六方晶フェライト焼結体と比較して、より高いμ´が達成されている。これは、この実施例に係る六方晶フェライト焼結体の配向度が０．９０以上とより高められていることにより、μ´への磁化回転の寄与がより増加したことが原因と考えられる。

比較例１〜比較例５に係るスピネルフェライト焼結体、及び六方晶フェライト焼結体は、いずれも１００ＭＨｚと３ＧＨｚ両方のｔａｎδ_μが０．０１０以上となっている。これらの焼結体は、それぞれ自然共鳴周波数が低いスピネルフェライトであること、Ｙ型及びＷ型六方晶フェライトで配向の状態が容易面配向であること、またはＭ型六方晶フェライトであっても結晶配向度が０．８０未満であることなどを理由に、１００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの広い周波数範囲で低いｔａｎδ_μを維持することができなかったと考えられる。

また、比較例６、及び比較例７に係る六方晶フェライト焼結体は、ＭＡＦｅ_１２−ｘＭＢ_ｘＯ_１９で表されるＭ型六方晶フェライト焼結体のｘが１．５以上６．０以下の範囲から逸脱する組成であるため、比較例６では１００ＭＨｚと３ＧＨｚ両方のμ´が１．５０以下となり、比較例７では１００ＭＨｚと３ＧＨｚ両方のｔａｎδ_μが０．０１０以上となっている。

以上説明した通り、本発明の六方晶フェライト焼結体は、１００ＭＨｚから３ＧＨｚまでの幅広い周波数範囲で０．０１０以下の低いｔａｎδ_μを維持しつつμ´を１．５０以上とすることができる。そのため、本発明による六方晶フェライト焼結体を用いることにより、例えば、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波までを含む幅広い周波数範囲で使用可能なインダクタ、ＥＭＩフィルタ、アンテナなどを提供することができる。

Claims

六方晶のｃ軸方向に磁化容易軸を有する六方晶フェライト焼結体であって、Ｘ線回折測定により２θが１５°から８０°の範囲で求めた結晶配向度Ｏｒ＝ΣＩ（００ｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）が０．８０以上であり、磁化容易軸に垂直な方向に磁場を印加した際に得られる１００ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下における磁気損失ｔａｎδ_μが０．０１０以下であり、複素透磁率の実部μ´が１．５０以上であり、平均結晶粒径が５．０μｍから６０μｍであることを特徴とする六方晶フェライト焼結体。
前記六方晶フェライト焼結体が、Ｍ型六方晶フェライトであることを特徴とする請求項１に記載の六方晶フェライト焼結体。
前記六方晶フェライト焼結体が、ＭＡＦｅ_１２−ｘＭＢ_ｘＯ_１９（式中、ＭＡはＢａ、Ｓｒ、及びＣａからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭＢは、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一種と、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも一種との等量混合物であり、ｘは１．５以上６．０以下である）で表されるＭ型六方晶フェライトであることを特徴とする請求項１または２に記載の六方晶フェライト焼結体。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の六方晶フェライト焼結体を用いることを特徴とする高周波磁性部品。