フェライトコアは、電源トランスをはじめとして、チョークコイル、ＣＲＴの偏向ヨーク、ノイズフィルター用コアなど、多くの用途に使われている。その中でも、マンガン・亜鉛（ＭｎＺｎ）系フェライトコアは、他のフェライトコアに比べ、低損失、高飽和磁束密度という特徴を持つため、トランス、チョークコイルなどに多く使われている。
近年の電子部品の小型化、薄型、軽量化の要求に伴い、電子部品に用いられる材料にもさらなる高特性が要求されている。従来の低損失材は、発熱による温度上昇に対しては余裕があるが、飽和磁束密度（Ｂｓ）があまり大きくないことから、大きな励磁条件での使用に対する対応力に劣っていた。
一方、従来の高Ｂｓ材は励磁条件に対しては余裕があるが、コア損失（Ｐｃｖ）が大きいために発熱による温度上昇が懸念され、高Ｂｓ特性を有効に利用できなかった。そのため、各材質の特色を生かしきれないという課題が残っていた。
ＴＤＫでは今回表１に示すように、従来の高Ｂｓ材ＰＣ３３以上の高Ｂｓ特性と、従来の低Ｐｃｖ材ＰＣ４４と同等の低Ｐｃｖ特性とを併せ持つ新材ＰＣ９０を開発、製品化した。そのため、大きな励磁条件下でも発熱を懸念することなく使用でき、電子部品の小型化へ貢献できる。
本稿ではこのＰＣ９０の材料紹介を行う。また、ＰＣ９０をトランス、チョークコイルに用いた場合の効果に関しても合わせて紹介する。

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	PC90材の材質特性

　一般に、ある温度ＴでのフェライトのＢｓは以下の式で表すことができる。
Ｂｓ（Ｔ）＝Ｂｓ（０）×（ρ／ρｔ）×（１−Ｔ／Ｔｃ）ａ
Ｂｓ（０）：０（Ｋ）における飽和磁束密度
ρ、ρｔ：密度、理論密度
Ｔｃ：Ｃｕｒｉｅ温度（Ｃｕｒｉｅ温度以上では強磁性が失われる）
ａ：定数
高Ｂｓ化のためのパラメーターはＢｓ（０）、Ｔｃ、ρである。フェライトのＢｓ（０）は、ＭnＺｎフェライトであれば、マンガンフェライト（Ｍｎ）、亜鉛フェライト（Ｚｎ）鉄フェライト（Ｆｅ）の組成比率によって支配される。そのため、高Ｂｓ化に対しては、Ｂｓ（０）の大きいＦｅ等の組成比率を増加させることが有効である。
　しかし、われわれは実際の製品駆動温度帯域での高Ｂｓを必要とする。そのためＢｓ（０）が高くてもＣｕｒｉｅ温度が低くてはあまり効果が得られない。
ＴＤＫではこのような問題を解決するために、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎに加え、第４の金属イオン成分を加え組成制御を行った。さらに、従来よりもより高密度なコアを得るため、焼成条件（温度、酸素濃度）を精密に制御し、高Ｂｓ化を実現した。
一方、低Ｐｃｖ化に対しては、高Ｂｓ化への対策の一部が弊害となる。例えば、一般にＦｅ量が増えると磁気ひずみ（磁歪）が大きくなり、損失の一成分であるヒステリシス損失を増加させる傾向にある。また、体積抵抗率も低下する傾向にあり、同じく損失の一成分である渦電流損失を増加させる。数100ｋHzでの駆動条件下では、一般的に各損失はＰｃｖ＝Ｐｈｖ（ヒステリシス損失）＋Ｐｅｖ（渦電流損失）で表すことができる。それぞれ、Ｐｈｖは駆動周波数の１乗、Ｐｅｖは駆動周波数の２乗に比例し増大する成分である。ＴＤＫでは、この問題を解決するために微量な元素の添加を行い、焼成時の温度条件、酸素濃度条件を厳密に制御した。その結果、より緻密な微細構造が得られ、ヒステリシス損失を改善することができた。また、体積抵抗率の低下を抑制することにより渦電流損失の劣化を抑制することができた。
図１に示すＢ−Ｈループをみても、その効果が読み取れる。ＰｈｖはＢ−Ｈループの面積に比例するものである。ＰＣ９０材は従来の高Ｂｓ材ＰＣ３３に比べ、損失の1つの目安となるＢｒ、Ｈｃが小さく、Ｂ−Ｈループの面積が小さくなっていることがわかる。

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	PC90とPC33とのB-Hループ比較�@

　フェライトコアを用いたチョークコイルでは、直流電流（Ｉｄｃ）が０の場合のＬ値に対し、高い直流電流が印加された場合、どの程度まで安定してＬ値が得られるかというのが重要な特性である。一般的にこの直流重畳特性の向上に対しては、材料特性として高いＢｓを得ることが重要であると知られている。図２に同形状で比較した従来の高Ｂｓ材ＰＣ３３とＰＣ９０の直流重畳特性を示す。ＢｓはＰＣ３３で４４０ｍＴ、ＰＣ９０で４５０ｍＴであり約２％の差である。しかし、直流重畳特性では約８％の向上が確認される（ここではＩｄｃ＝０でのＬ値に対し８０％のＬ値になったＩｄｃの値で比較）。よって、同条件で駆動させた場合、Ｂｓの差以上の小型化が可能である。この原因は図３に示したＢ−Ｈループで説明される。ＰＣ９０材では低Ｐｃｖ化の効果として、従来の高Ｂｓ材ＰＣ３３に比べＢが急峻に飽和に近づいていく。高Ｂｓ化に加え、低Ｐｃｖを図ったことによるＢ−Ｈループの改善が、Ｂｓ差以上の直流重畳特性の向上を実現させている。
　トランスに対しても小型化、薄型、軽量化が望まれている。ＰＣ９０は従来の低Ｐｃｖ材ＰＣ４４に比べ、Ｂｓが約１５％高い。そのため、ＰＣ９０を用いたトランスでは、同じ磁束密度で駆動させる場合、ＰＣ４４に比べ小さな断面積で設計できる。その効果として、トランスコア重量で見た場合、ＰＣ９０はＰＣ４４に比べ約２０％の軽量化が可能である。また、トランス設計の際、鉄損（コア損失）と銅損（コイル損失）の損失比率を理想的な１：１に近づけ、かつＰＣ９０の高Ｂｓ特性を最大限に生かすことにより、より小型化が可能である。
従来材ＰＣ４０（Ｂｓ＝３９０ｍＴ、Ｐｃｖ＝４１０ｋＷ／仏方メ─トル）と比べた場合、表２、写真に示すように発熱の懸念なく体積・重量比率で約３６％の小型化が可能である。このように、従来材ＰＣ３３材以上の高Ｂｓ特性と、従来材ＰＣＣ４４と同等の低Ｐｃｖ特性とを併せ持つＰＣ９０材を用いることにより、電子部品やコアの小型化、薄型、軽量化が可能となる。
ＴＤＫでは、今後もさまざまな使用条件下での高Ｂｓ、低Ｐｃｖ特性材料を開発、製品化することにより、多種多様な電子部品のトレンドに対応していく。

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	PC90とPC34との直流重畳特性比較			PC90とPC33とのB-Hループ比較�A
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	PC90を用いることによる小型軽量効果(PC40対比)			PC90コアを用いたトランスの小型化(PC40対比)