電子機器の小型、軽量化、高効率化の動きが加速している。一方で、電子化の飛躍的な発展に伴い、電子部品に対する要求特性はますます多様化してきている。ＭｎＺｎ系フェライトは、他のフェライトに比べて磁気異方性が小さく自発磁化が大きい。そのため高透磁率、低損失で飽和磁束密度が高いという特徴があり、エレクトロニクス産業に不可欠な材料である。ＴＤＫでは各種の用途に適したＭｎＺｎ系フェライト材料を開発してラインアップしている。 　本稿では通信分野で用いられる伝送トランスと、電源トランスに使用されるＭｎＺｎ系フェライトについて高性能化と最近の技術動向を紹介する。

　インターネットはブロードバンド時代に入り高速、大容量化が急速に進んでいる。インターネット・ブロードバンドの高速アクセス回線として最も普及しているのがｘＤＳＬ（ｘＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）である。 　ｘＤＳＬにはいくつかの方式があるが、現在は従来の電話回線を利用して音声とデジタル信号を同時に伝送できるＡＤＳＬが主流となっている。ＡＤＳＬはこれまで約３０ｋヘルツ〜１．１Ｍヘルツの周波数帯域を用いて１０Ｍｂｐｓ程度の通信速度を得ていたが、最近では、２．２Ｍヘルツ以上の周波数帯域を使用して２４Ｍｂｐｓまで高速化が進んでいる。
　ＡＤＳＬモデム用伝送トランスに要求される特性は情報信号を忠実に伝送するためにＴＨＤ（ＴｏｔａｌＨａｒｍｏｎｉｃＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ：総高調波歪み）が小さいこと、インピーダンスの整合を図るため巻線抵抗がライン・インピーダンスの半分以下であること、実装密度を上げるため形状が小型、薄型であることなどがあげられる。高調波歪みの総和と基本波の比であるＴＨＤは次式のように表すことができる。 　ＴＨＤ〔ｄＢ〕＝２０Ｌｏｇ〔（高調波プラスノイズ）／（基本波プラス高調波プラスノイズ）〕 　磁心材料の磁化曲線が直線性に優れていればＴＨＤは抑制される１　）　。
　ＡＤＳＬモデム用伝送トランスは一般的な伝送トランスとは異なり、数１０ｍＴ程度の比較的高い磁束密度で使用される。フェライトは初磁化を超える磁界に対してヒステリシスな応答をとることから、挿入波形に対して伝搬波形が歪みＴＨＤが発生する。そのためＡＤＳＬモデム用伝送トランスに適した磁性材料は、初透磁率が高いだけでなくヒステリシス損失が小さいことが求められる。 　図１に新開発の低ＴＨＤフェライト材料ＤＮ７０と、従来の高透磁率フェライト材料のＢマイナスＨループを示す。ＤＮ７０材ではヒステリシス損失が大幅に改善されている。 　図２にＤＮ７０材と従来材ＤＮ４０を用いたトランス（形状：ＥＰ７マイナスＡ１００）のＴＨＤの温度特性を示す。 　ＤＮ７０材では同等のトランス仕様においてＴＨＤがＤＮ４０材よりも約５ｄＢ低減している。 　ＤＮ７０材を使用した場合には巻線数を約２５％低減し、さらにコア体積を４０％削減することが可能である。

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	新開発の低THDフェライト材DN70・・・			DN70材と従来材DN40を用いた・・・

　コンピューターやプリンターなどを相互に接続するＬＡＮシステムの規格は伝送速度１００ＭｂｐｓのＦａｓｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（１００ＢａｓｅマイナスＴＸ）が主流となっており、１０００Ｂａｓｅ、１０ギガビットＥｔｈｅｒｎｅｔも標準化に向けて動き出している。 高速ＬＡＮシステムに使用されるパルストランスには０．１〜１００Ｍヘルツの周波数帯域において挿入損失を抑制することが求められる。低周波領域ではコイルの高インダクタンス化、中高周波領域では巻線数の減少によるコイル抵抗の低減と、巻線構造によるリーケージインダクタンスの低減が主な課題となる。通信端末の小型、薄型化により１００ＢａｓｅマイナスＴＸ用
パルストランスは外径が４ｍｍ以下、厚さが約３ｍｍ以下の小型トロイダル形状が用いられる。 動作環境は、一般の屋内環境（０〜７０度Ｃ）だけでなく、産業用の設備制御や生産管理など多様化してきており、マイナス４０〜８５度Ｃの温度範囲で特性を要求される場合もある。
　さらに、１００ＢａｓｅマイナスＴＸ用パルストランスでは８ｍＡのＤＣバイアス負荷時におけるＡＮＳＩ規格（Ｘ３．２６３）があるため、初透磁率レベルのインダクタンスだけでなく、優れた直流重畳特性が重要となる。 ＴＤＫでは、直流重畳特性に優れたＬＡＮ用パルストランス専用材料ＤＮ４５とＤＮＷ４５を相次いで開発、製品化した。 図３に、８ｍＡのＤＣバイアス負荷時（Ｈｄｃ＝３２．１Ａ／ｍ）のインダクタンスの温度特性を示す。従来材のＨＰ５と比較して、とくにＤＮＷ４５材は広い温度範囲でインダクタンスの向上が著しい。
ＤＮＷ４５材は厳しい動作環境における伝送特性の向上はもちろん、パルストランスの巻線数低減、小型化に寄与する。

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8mAのDCバイアス負荷時(Hdc=32.1A/m)の・・・

　ＴＤＫでは各種のスイッチング電源用フェライト材料をラインアップして多様化する用途に対応している（表１）。ＰＣ４４、４５、４６、４７材は数１００ｋヘルツ以下のコアロスが低く、おもにメイントランスに使用される。 一方、ＰＣ３３材は高温で飽和磁束密度が高くチョークコイルに適している。一般にＭｎＺｎ系フェライトのコアロスは谷型の温度特性を示す。実用上はコアロスが負の温度係数を示す極小温度付近でトランスを動作させることにより、トランスの温度上昇と熱暴走を防止する２　）。これまではコアロスの極小温度が異なるフェライト材料をシリーズ化してさまざまな動作環境温度の用途に対応してきたが、新開発のＰＣ９５材は２５〜１２０度Ｃの広い温度範囲でコアロスの低減に成功した、従来にない広温度域低損失フェライト材料である。
　図４に１００ｋヘルツ、２００ｍＴにおけるコアロスの温度特性を示す。従来材と比較してＰＣ９５材はコアロスの温度依存性が格段に小さい。 コアロスや初透磁率のような磁気特性の多くは構造敏感性を有しており、微細構造を制御するためのプロセス技術が極めて重要となる。ナノオーダーの結晶粒界を制御した例を図５に示す３　）。試料Ａのように結晶粒界に厚みが２〜３ｎｍの均一なアモルファス相を形成させることによりコアロスの低減が実現している。
　ＰＣ９５材はさまざまなアプリケーションでの使用が期待されている。 例えば、ＨＥＶやＦＣＥＶなどの電気自動車用ＤＣ／ＤＣコンバーターのように動作温度が大きく変化する用途では、小型化，軽量化や高効率化に伴う燃費の向上に貢献できる。ＰＣ９５材を用いるとトランスの総損失が従来材の３０〜４０％も低減できるという計算結果も得られている。 また、大画面液晶テレビに複数個使用されるバックライト用インバータートランスは装置内の位置により動作温度が異なるため、ＰＣ９５材を用いることにより装置全体の発熱や消費電力を効果的に低減できる。

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		各種スイッチング電源用・・・			100KHz、200mT・・・			ナノオーダーの結晶粒界・・・

　ＭｎＺｎフェライトは優れた磁性材料であるが、電子機器の発展ともにさらなる進化が求められている。ＴＤＫでは今後も独自の技術開発により、多種多様な電子機器の小型化、高効率化、高信頼性化に新たなソリューションを提供していく。