磁性材料及設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[0001] 交叉引用的文獻(xiàn)
[0002] 本申請基于2014年9月18日提出的日本專利申請No. 2014-189814號并主張其 優(yōu)先權(quán)，這里引用其內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本實(shí)施方式主要涉及磁性材料及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004] 例如，為了將功率半導(dǎo)體搭載在各種機(jī)器中，一直在進(jìn)行功率電感器的開發(fā)，希望 開發(fā)出在kHz~MHz頻帶下具有高導(dǎo)磁率和低磁損耗的磁特性的磁性材料。進(jìn)而，期待可 對應(yīng)大電流的高飽和磁化。當(dāng)飽和磁化高時，即便施加高磁場，也難以引起磁飽和，可抑制 有效電感值的降低。由此，設(shè)備的直流疊加特性提高，系統(tǒng)的效率提高。
[0005] 另外，對于電波吸收體，利用高的磁損耗來吸收由電子機(jī)器產(chǎn)生的噪音，降低電子 機(jī)器的誤操作等不良。電子機(jī)器在各種頻帶中被使用，在規(guī)定的頻帶內(nèi)需要高的磁損耗。一 般來說，磁性材料在鐵磁諧振頻率附近顯示高的磁損耗。例如，在MHz頻帶下，低磁損耗的 磁性材料的鐵磁諧振頻率大致變?yōu)镚Hz頻帶。因此，MHz帶功率電感器用磁性材料也可應(yīng) 用于例如在GHz帶中使用的電波吸收體。
[0006] 如此，如果能夠開發(fā)在kHz~MHz頻帶下的高導(dǎo)磁率、低磁損耗的磁性材料，那么 也可用于kHz帶以上的高頻帶的功率電感器、天線裝置、電波吸收體等設(shè)備中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的課題在于提供具備高導(dǎo)磁率和低磁損耗的特性的磁性材料以及 使用了該材料的設(shè)備。
[0008] 本發(fā)明的一個方案的磁性材料是具備含有磁性金屬的多個扁平粒子、以及配置在 扁平粒子周圍且電阻比扁平粒子高的基質(zhì)相（也稱為主相）的磁性材料，在磁性材料的截 面，扁平粒子的長寬比為10以上，當(dāng)將扁平粒子的長徑設(shè)定為L、將連接扁平粒子的2個端 點(diǎn)的直線長度設(shè)定為W時，將滿足W< 0. 95XL的扁平粒子連續(xù)層疊的部分的外周包圍的 面積的比例是截面面積的10%以上。
[0009] 根據(jù)上述構(gòu)成，提供具備高導(dǎo)磁率和低磁損耗的特性的磁性材料以及使用了該材 料的設(shè)備。
【附圖說明】
[0010] 圖1為第1實(shí)施方式的磁性材料的示意圖。
[0011] 圖2為第1實(shí)施方式的扁平粒子的示意圖。
[0012] 圖3A~D為第1實(shí)施方式的扁平粒子的示意圖。
[0013] 圖4A~B為第1實(shí)施方式的磁性材料的示意圖。
[0014] 圖5為第1實(shí)施方式的扁平粒子的示意圖。
[0015] 圖6A~B為第2實(shí)施方式的設(shè)備的概念圖。
[0016] 圖7A~B為第2實(shí)施方式的設(shè)備的概念圖。
[0017] 圖8為第2實(shí)施方式的設(shè)備的概念圖。
[0018] 圖9為實(shí)施例12的磁性材料的截面觀察圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下，使用附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0020] 發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)：在磁性材料中通過使含有磁性金屬的扁平粒子彎曲、并控制該粒 子的比例，可以有效地抑制粒子內(nèi)渦流損耗的增加。其結(jié)果，可以容易地制造出在高頻帶內(nèi) 具有高飽和磁化、高導(dǎo)磁率和低磁損耗的優(yōu)良特性的磁性材料。本發(fā)明是基于發(fā)明人們發(fā) 現(xiàn)的上述見識而完成的。
[0021] (第1實(shí)施方式）
[0022] 本實(shí)施方式的磁性材料是具備含有磁性金屬的多個扁平粒子、以及配置在扁平粒 子周圍且電阻比扁平粒子高的基質(zhì)相的磁性材料，在磁性材料的截面，扁平粒子的長寬比 為10以上，當(dāng)將扁平粒子的長徑設(shè)定為L、將連接扁平粒子的2個端點(diǎn)的直線長度設(shè)定為W 時，將滿足W< 0. 95XL的扁平粒子連續(xù)層疊的部分的外周包圍的面積的比例是截面面積 的10%以上。
[0023] 本實(shí)施方式的磁性材料通過具備上述構(gòu)成，特別是在100kHz以上的高頻帶內(nèi)實(shí) 現(xiàn)了高導(dǎo)磁率、低磁損耗。
[0024] 圖1為本實(shí)施方式的磁性材料的截面示意圖。本實(shí)施方式的磁性材料100由含有 磁性金屬的多個扁平粒子10和基質(zhì)相12構(gòu)成。
[0025]扁平粒子10含有磁性金屬。這里，作為磁性金屬，例如可以舉Fe(鐵）、Co(鈷）、 Ni(鎳）等過渡金屬、Ce(鈰）、Pr(鐠）、Nd(釹）、Pm(钷）、Sm(釤）、Eu(銪）、Gd(釓）、 Tb(鋱）、Dy(鏑）、Ho(鈥）、Er(鉺）、Tm(銩）和Yb(鐿）等稀土類金屬。
[0026] 在磁性材料100的截面，扁平粒子10的長寬比為10以上。長寬比大，則與球狀的 情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)利用因形狀產(chǎn)生的磁各向異性（在粒子面內(nèi)方向表現(xiàn)磁化容易軸、在 粒子的垂直方向表現(xiàn)磁化困難軸）的諧振頻率的高頻率化和因退磁系數(shù)的降低所導(dǎo)致的 導(dǎo)磁率的增大。另外，通過使用長寬比大的粒子，可以增大磁性金屬的填充率，磁性材料100 的每單位體積或者每單位質(zhì)量的飽和磁化增大，變成高飽和磁化和高導(dǎo)磁率材料。另一方 面，當(dāng)長寬比變得過高時，由于磁性材料100的機(jī)械強(qiáng)度降低，因此優(yōu)選長寬比為500以下。
[0027] 在計算長寬比時，例如使用掃描型電子顯微鏡（ScanningElectronMicroscope: SEM)進(jìn)行觀察。以1個圖像中含有50個扁平粒子10的最大倍率對磁性材料100的截面圖 像進(jìn)行觀察。在1個圖像中觀察到的全部扁平粒子10的粒子中，從長徑大者中選擇5個粒 子。各扁平粒子10的長徑L如圖2所示，定義為通過扁平粒子10的中心、沿著扁平粒子10 的彎曲的外周的線的長度。將所選擇的5個扁平粒子10的長徑的平均值設(shè)定為Q。另外， 在所選擇的5個各扁平粒子10中，將垂直于長徑L的直徑中最大的長度設(shè)定為短徑R、將5 個扁平粒子10的短徑的平均值設(shè)定為&。如此，在5個不同的視野中觀察磁性材料100的 截面圖像，測定Q、L2、L3、L4、L5、&、R2、R3、R4、R5。進(jìn)而，將LfL5的平均值設(shè)定為La，R廣 尺5的平均值設(shè)定為Ra，長寬比定義為La/Ra。
[0028]基質(zhì)相12配置在扁平粒子10的周圍，其電阻比扁平粒子10的電阻高。這是因?yàn)?會抑制由流過磁性材料100整體的渦電流所導(dǎo)致的渦流損耗。作為基質(zhì)相12中使用的材 料，例如可以列舉出空氣、玻璃、有機(jī)物樹脂、氧化物、氮化物、碳化物等。作為有機(jī)物樹脂， 可以列舉出環(huán)氧樹脂、酰亞胺樹脂、乙烯基樹脂、硅樹脂等。作為環(huán)氧樹脂，例如可以列舉出 雙酚A型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂等樹脂。酰亞胺樹脂例如可以列舉出聚酰胺酰亞胺樹 月旨、聚酰胺酸型聚酰亞胺樹脂等樹脂。乙烯基樹脂例如可以列舉出聚乙烯醇樹脂、聚乙烯醇 縮丁醛樹脂等樹脂。硅樹脂例如可以列舉出甲基硅樹脂、醇酸改性硅樹脂等樹脂。基質(zhì)相 12的材料的電阻值例如優(yōu)選為Ιι?Ω·cm以上。
[0029]基質(zhì)相12的電阻高于扁平粒子10的電阻可通過由端子間的電流及電壓值求出電 阻的四端子法或二端子法電阻測定來進(jìn)行判定。例如有下述方法：一邊通過掃描型電子顯 微鏡對扁平粒子10和基質(zhì)相12混合而成的試樣的電子圖像進(jìn)行觀察，一邊使端子（探針） 與扁平粒子10和基質(zhì)相12分別相接觸，從而測定電阻。另外，通過該方法，可以對基質(zhì)相 12的材料的電阻值進(jìn)行評價。
[0030]在磁性材料100的截面，當(dāng)將扁平粒子10的長徑設(shè)定為L、將連接扁平粒子10的 2個端點(diǎn)的直線的長度設(shè)定為W時，將滿足W< 0. 95XL的扁平粒子10連續(xù)層疊的部分的 外周包圍的面積的比例是截面面積的10%以上。端點(diǎn)如圖2所示定義為彎曲的扁平粒子 內(nèi)側(cè)的弧的端部。連接2個端點(diǎn)16的直線的長度W例如使用SEM進(jìn)行觀察。按照圖像的 一邊的長度達(dá)到如上計算的長徑La的8倍~12倍的方式，對磁性材料100的截面圖像進(jìn) 行觀察。計算在1個圖像內(nèi)將滿足W< 0. 95XL的扁平粒子連續(xù)層疊2個以上的部分的外 周包圍的部分的面積。滿足W< 0. 95XL的扁平粒子10在介由基質(zhì)相12或基質(zhì)相12以 外的非磁性相層疊2個以上時，看作是滿足W< 0. 95XL的扁平粒子10連續(xù)層疊的部分。 另外，只要滿足0. 95XL的扁平粒子之間在層