CN106024255A - 磁性体和包括它的电子部件 - Google Patents

磁性体和包括它的电子部件 Download PDF

Info

Publication number
CN106024255A
CN106024255A CN201610201705.9A CN201610201705A CN106024255A CN 106024255 A CN106024255 A CN 106024255A CN 201610201705 A CN201610201705 A CN 201610201705A CN 106024255 A CN106024255 A CN 106024255A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
magnetic
oxide
adventitia
inner membrance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610201705.9A
Other languages
English (en)
Inventor
龙穣
竹冈伸介
织茂洋子
岩崎誉志纪
大竹健二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyo Yuden Co Ltd filed Critical Taiyo Yuden Co Ltd
Publication of CN106024255A publication Critical patent/CN106024255A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/33—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials mixtures of metallic and non-metallic particles; metallic particles having oxide skin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

本发明提供一种磁性体和包括它的电子部件。磁性体为用于实现电子部件的小型化、高性能化的要求的、呈现高绝缘性的新的磁性体。该磁性体包括：含有Fe、元素L和元素M的软磁性合金颗粒(11)，其中，元素L是Si或Zr，元素M是Si、Zr以外的比Fe易于氧化的金属元素；和上述颗粒(11)的一部分氧化而成的氧化膜，相邻的软磁性合金颗粒(11)彼此的结合的至少一部分是通过上述氧化膜进行的，上述氧化膜具有内膜(12a)和位于比内膜(12a)靠外侧的外膜(12b)，内膜(12a)含有的元素L比元素M多，外膜(12b)含有的元素M比元素L多。

Description

磁性体和包括它的电子部件
技术领域
本发明涉及能够在线圈、电感器等电子部件中主要用作磁芯的磁性体和包括它的电子部件。
背景技术
电感器、扼流线圈、变压器等电子部件(所谓的线圈部件、电感部件)具有作为磁芯的磁性体和在上述磁性体的内部或表面形成的线圈。作为磁性体的材料，一般使用Ni-Cu-Zn类铁氧体等铁氧体。
近年来，对这种电子部件要求大电流化(是指额定电流值的提高)，为了满足该要求，对将磁性体的材料从以往的铁氧体更换为金属类的材料进行了研究。作为金属类的材料，有Fe-Cr-Si合金或Fe-Al-Si合金，材料自身的饱和磁通密度比铁氧体高。相反，材料自身的体积电阻率与以往的铁氧体相比非常低。
专利文献1中公开了使用Fe-Cr-Al类合金粉作为软磁性材料粉的压粉磁芯及其制造方法。
现有技术文献
专利文献1：日本特许第5626672号公报
发明内容
根据电子部件的近来的小型化、高性能化的要求，为了确保饱和特性，要求在提高Fe的比率时也可以维持高绝缘电阻。本发明的课题在于提供这样的磁性体。并且，本发明的课题也在于提供包括上述磁性体的电子部件。
本发明人等进行了努力研究，结果完成了以下的本发明。
根据本发明，提供一种磁性体，其包括：含有Fe、元素L和元素M的软磁性合金颗粒，其中，元素L是Si或Zr，元素M是Si、Zr以外的比Fe易于氧化的金属元素；和所述软磁性合金颗粒的一部分氧化而成的氧化膜，相邻的软磁性合金颗粒彼此的结合的至少一部分是通过所述氧化膜进行的，所述氧化膜具有内膜和位于比内膜靠外侧的外膜，内膜含有的元素L比元素M多，外膜含有的元素M比元素L多。
具备含有这样的磁性体的磁芯的电子部件也是本发明的一个实施方式。
根据本发明，通过具有内膜和外膜这样的至少两种氧化膜，可以获得高绝缘性。这两种氧化膜中含有的Fe的比率相对较少的情况下，能够使氧化膜的厚度变薄，可以期待高填充。上述元素M是Cr或Al的情况下，进一部，耐湿试验中的电感特性和电阻值的变化减少。通过使用该磁性体，能够制造小型且不受环境影响的电子部件。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的磁性体中的氧化膜的微细结构的截面图。
图2是三点弯曲断裂应力的测定的示意性的说明图。
符号说明
11：软磁性合金颗粒
12a：内膜
12b：外膜
具体实施方式
适当参考附图详细叙述本发明。但是，本发明不限定于图示的方式，另外，因为在附图中存在强调表现发明的特征性的部分的情况，所以在附图各部分中并不一定保证比例尺的正确性。
图1是示意性地表示本发明的磁性体中的氧化膜的微细结构的截面图。本发明中，磁性体整体上可以认为是原本独立的多个软磁性合金颗粒11彼此结合而成的集合体。磁性体也能够认为是由多个软磁性合金颗粒11构成的压坯(压粉体)。图1中对2个软磁性合金颗粒11的界面附近进行了放大描绘。对于至少一部分软磁性合金颗粒11，在其周围的至少一部分、优选在大致整体形成氧化膜12a、12b，通过该氧化膜12a、12b确保磁性体的绝缘性。相邻的软磁性合金颗粒11彼此主要通过位于各个软磁性合金颗粒11的周围的氧化膜12a、12b结合，结果，构成具有一定的形状的磁性体。根据本发明，相邻的软磁性合金颗粒11也可以部分地通过金属部分彼此结合。在现有的磁性体中，使用在固化后的有机树脂的基体中分散有磁性颗粒或数个程度的磁性颗粒的结合体的磁性体，或者在固化了的玻璃成分的基体中分散有磁性颗粒或数个程度的磁性颗粒的结合体的磁性体。本发明中，优选实质上不存在由有机树脂构成的基体和由玻璃成分构成的基体。
各个软磁性合金颗粒11是至少含有铁(Fe)和比铁易于氧化的2种元素(本发明中记为L和M)的合金。元素L与元素M不同，都是金属元素或Si。元素L和M是金属元素的情况下，典型而言，可以列举Cr(铬)、Al(铝)、Zr(锆)、Ti(钛)等，优选为Cr或Al。优选本发明的磁性体中含有Si或Zr。使不同的2种金属元素或Si与元素M和元素L对应的理论在后文中叙述。
在磁性体整体中，优选Fe的含有率是92.5～96wt％。是上述范围的情况下可以确保较高的体积电阻率。在磁性体整体中，优选元素L的含有率是1.5～3wt％。在磁性体整体中，优选元素M的含有率是2～4.5wt％。对于磁性体整体的组成，能够通过等离子体发光光谱分析(Plasma emission spectrometry)计算。
作为Fe以及元素L和M以外也可以含有的元素，可以列举Mn(锰)、Co(钴)、Ni(镍)、Cu(铜)、P(磷)、C(碳)等。
在构成磁性体的各个软磁性合金颗粒11的至少一部分中，在其周围的至少一部分形成有氧化膜12a、12b。氧化膜12a、12b可以在形成磁性体之前的原料颗粒的阶段形成，也可以在原料颗粒的阶段氧化膜不存在或非常少而在成形过程中生成氧化膜。优选对成形前的软磁性合金颗粒11施加热处理得到磁性体时，软磁性合金颗粒11的表面部分氧化生成氧化膜12a、12b，多个软磁性合金颗粒11通过该生成的氧化膜12a、12b进行结合。氧化膜12a、12b的存在能够在扫描透射电子显微镜(STEM)的100000倍程度的拍摄影像中用对比度(亮度)的不同进行识别。另外，氧化膜12b的存在，能够在扫描电子显微镜(SEM)的10000倍程度的拍摄影像中用对比度(亮度)的不同进行识别。通过氧化膜12a、12b的存在可以保证磁性体整体的绝缘性。
如图所示，氧化膜至少具有两层，将靠近软磁性合金颗粒11的层(即内侧)称为内膜12a。将位于比内膜12a靠外侧的氧化膜称为外膜12b。本发明中，内膜12a含有的元素L比元素M多。相反，外膜12b含有的元素M比元素L多。此处，元素L是Si或Zr，元素M为既不是Si也不是Zr的比Fe易于氧化的金属元素。
通过具有上述这样的内膜12a和外膜12b，能够得到绝缘性高、且机械强度强的磁性体。
因为元素L是Si或Zr，所以能够使以高比率含有元素L的内膜12a变薄，能够提高填充率。另外，因为同时具有外膜12b，所以在耐湿试验中，电感特性和电阻值不易发生变化。
内膜12a过薄时作为膜的连续性消失，不能够覆盖软磁性合金颗粒11的表面，绝缘性减弱，而内膜12a过厚时磁导率降低。另一方面，外膜12b过薄时机械强度减弱，而外膜12b过厚时磁导率降低。优选通过使外膜12b的厚度比内膜12a的厚度厚，能够同时兼顾机械强度和绝缘性。
为了得到氧化膜12a、12b，可以列举使用于获得磁性体的原料颗粒中尽可能少地含有Fe的氧化物或者尽可能不含有Fe的氧化物，在获得磁性体的过程中通过加热处理等使合金的表面部分氧化等。通过这样的处理，比Fe易于氧化的金属元素M或Si被选择性地氧化，结果，氧化膜12a、12b中的元素L和元素M相对于Fe的重量比，易于比软磁性合金颗粒11中的元素L和元素M相对于Fe的重量比相对大。
在磁性体中，软磁性合金颗粒11彼此主要通过氧化膜12a、12b结合。通过氧化膜12a、12b的结合部22的存在，例如能够从放大至约5000倍的SEM观察像等中观察到。由于通过氧化膜12a、12b的结合部的存在，可以实现机械强度和绝缘性的提高。优选在磁性体整体中，优选相邻的软磁性合金颗粒11通过所具有的氧化膜12a、12b进行结合，但即使在一部分进行结合，也可以实现相应的机械强度和绝缘性的提高，这样的形式也可以认为是本发明的一个方式。另外，也可以部分地存在不通过氧化膜12a、12b而是软磁性合金颗粒11彼此的结合。进而，也可以部分地具有相邻的软磁性合金颗粒11既不存在通过氧化膜12a、12b的结合部、也不存在软磁性合金颗粒11彼此的结合部，而只是物理上接触或接近的形式。进而，磁性体也可以部分地具有空隙。
进而，对于氧化膜12a、12b的厚度，能够用以下的方法评价。
氧化膜的分析方法
(1)以通过芯部的中心的方式制作扫描电子显微镜(SEM)用的截面试样。
(2)用SEM随机抽取选择由氧化膜间隔的颗粒间界面。对于是否是软磁性合金颗粒11的界面用以下的流程判定。首先，取得试样的图像，以形成为100μm×100μm的格子的方式，在试样的图像上设定坐标。在坐标内，仅选择芯部部分，对各坐标分配编号，用计算机生成随机数，在坐标中选择1点。对所选择的100μm×100μm的格子内按每1μm用格子划分。用计算机生成随机数，选择对应的坐标中的1点。确认格子中有无软磁性合金颗粒11的界面，在不包括软磁性合金颗粒11的界面的情况下，再次生成随机数，重新选择格子，反复进行直到所选择的格子内包括软磁性合金颗粒11的界面。选择位于所选择的格子的内部的软磁性合金颗粒11的界面。
(3)对所选择的软磁性合金颗粒11以与通过颗粒的中心的界面垂直的方式用聚焦离子束装置(FIB)进行加工，制作薄片试样。薄片试样的制作方法能够使用微量采样法。以试样厚度在软磁性合金颗粒11的金属部分成为50～100nm的方式进行加工。试样厚度的评价采用使用扫描透射电子显微镜(STEM：日本电子(株)制造的JEM-2100F)附属的电子能量损失分光装置的、利用透射电子的非弹性散射平均自由程的方法。将EELS测定时的半收敛角设为9mrad，将出射角(take-offangle、取出角)设为10mrad，使用此时的非弹性散射平均自由程105nm。
(4)制作试样后，立刻使用搭载了环形暗场检测器和能量色散X射线分光(EDS)检测器的STEM，用STEM-EDS法确认有无氧化膜，用STEM-高角度环形暗场(HAADF)法计测氧化膜的厚度。具体而言，如以下的项目所述。STEM-EDS的测定条件是加速电压200kV，电子束直径1.0nm，分辨率1nm/pix，测定时间设为Fe颗粒部分的各点在6.22keV～6.58keV的范围中的信号强度的累计值为25计数以上。将FeKα射线+CrKα射线与OKα射线的信号强度比在0.5以上的区域评价为氧化膜。STEM-EDS法中在试样内信号发生区域扩大，所以不适于测量长度。因此，使用下述STEM-HAADF法测量长度。STEM-HAADF法的测定条件是电子束直径0.7nm以下，输入角27mrad～73mrad，倍率300000倍，像素尺寸为0.35nm/像素。为了除去噪声的影响，使图像中的信号强度为1.7×106计数程度。为了使测量长度时的倍率一致，在拍摄前后以相同条件拍摄倍率校正用的试样，校正比例尺。在拍摄各图像之前，使倍率上升至最大值之后，下降至原本的倍率，使透镜电流与既定值(拍摄校正用试样时的值)一致，使试样高度对齐之后进行拍摄。另外，图像拍摄是在横穿界面的方向上扫描电子束而拍摄的。
(5)对于STEM-HAADF像，为了减少背景的影响，对于图像中的各像素的信号强度，用图像的纵向和横向的坐标的一次函数的和(f(x)＝ax+by)近似，从图像中减去。
(6)在STEM-HAADF像中的、根据STEM-EDS像判断不包括真空部的、夹着氧化膜12a和氧化膜12b的金属颗粒之间制作与区域垂直的长1μm程度的线段，沿着该线段作出图像强度的轮廓。与氧化膜12b垂直的线段，是从STEM-EDS的氧元素的信号强度中抽取氧化膜12b的位置坐标，用最小二乘法作近似直线，按与该直线垂直的直线求出的。
(7)STEM-HAADF像的强度轮廓，典型的是由3种强度构成，强度从高到低对应于软磁性合金颗粒11、氧化膜12b、氧化膜12a。这可以通过与EDX信号的轮廓对照而判明。更具体而言，对于轮廓中的强度I(x)，能够用下式变换为标准化强度Inorm(x)，用其强度范围判断。
式：Inorm(x)＝(I(x)－Imin)/(Imax－Imin)
其中，Imax是轮廓中的强度的最大值，Imin是轮廓中的强度的最小值。软磁性合金颗粒11对应于0.8<Inorm(x)≤1.0，氧化膜12b对应于0.2<Inorm(x)≤0.8，氧化膜12a对应于0.0≤Inorm(x)≤0.2。
(8)根据STEM-HAADF像的强度轮廓求出氧化膜12a的厚度和氧化膜12b的厚度的方法如下所述。在软磁性合金颗粒11与氧化膜12a之间，将强度为其一半的位置视为软磁性合金颗粒11与氧化膜12a的界面。在氧化膜12b与氧化膜12a之间，将强度为其一半的位置视为氧化膜12b与氧化膜12a的界面。求出软磁性合金颗粒11与氧化膜12a的界面和氧化膜12b与氧化膜12a的界面的各界面的距离，作为氧化膜12a的厚度。另外，氧化膜12b的厚度按氧化膜12b与氧化膜12a的界面到氧化膜12b的边缘的距离求出。进而，在氧化膜12b的外侧存在Fe的氧化膜的情况下，通过同样地确定界面，能够求出各自的厚度。
(9)从不同的100μm×100μm的格子中，同样地测定共计10个颗粒间界面，将用全部颗粒测定的各个的氧化膜的厚度的平均值作为试样的氧化膜的厚度。
为了生成通过氧化膜12a、12b的结合部，例如可以列举在制造磁性体时在存在氧的气氛下(例如空气中)以后述的规定温度施加热处理等。
上述软磁性合金颗粒11彼此的结合部的存在，例如能够在放大至约5000倍的SEM观察像(截面照片)中观察到。由于软磁性合金颗粒11彼此的结合部的存在，可以实现磁导率的提高。
为了生成软磁性合金颗粒11彼此的结合部，例如可以列举使用氧化膜少的颗粒作为原料颗粒，或在用于制造磁性体的热处理中如后所述地调节温度和氧分压，或调节用原料颗粒获得磁性体时的成形密度等。
用作原料的磁性颗粒(以下也称为原料颗粒)的组成，反映在最终得到的磁性体的组成中。因此，能够根据最终要获得的磁性体的组成适当选择原料颗粒的组成，其优选的组成范围与上述磁性体的优选的组成范围相同。
各个原料颗粒的大小与最终获得的磁性体中的构成磁性体的颗粒的大小实质上相等。关于原料颗粒的大小，考虑磁导率和颗粒内涡电流损失时，d50优选为2～30μm。原料颗粒的d50能够用利用激光衍射/散射的测定装置测定。
优选用作原料的磁性颗粒用雾化法制造。在雾化法中，用高频熔炉添加作为主原材料的Fe、元素L和元素M的原料进行熔解。此处，确认主成分的重量比。能够用这样得到的材料通过雾化法获得磁性颗粒。
对于用原料颗粒获得成形体的方法不特别限定，能够适当采用颗粒成形体制造中的公知的方法。以下，作为典型的制造方法，说明使原料颗粒在非加热条件下成形之后提供加热处理的方法。本发明中，不限定于这种制法。
使原料颗粒在非加热条件下成形时，优选添加有机树脂作为粘结剂。作为有机树脂，从热处理后不易残留粘结剂的方面而言，优选使用由热分解温度在500℃以下的丙烯酸树脂、丁醛树脂、乙烯树脂等构成的有机树脂。在成形时也可以添加公知的润滑剂。作为润滑剂，可以列举有机酸盐等，具体而言，可以列举硬脂酸锌、硬脂酸钙等。润滑剂的量相对于原料颗粒100重量份优选为0～1.5重量份。润滑剂的量为零是指不使用润滑剂。对原料颗粒任意地添加粘结剂和/或润滑剂进行搅拌后，成形为要求的形状。成形时，例如可以举例施加1～30t/cm2的压力等。
对于热处理的优选的方式进行说明。
优选热处理在氧化气氛下进行。更具体而言，加热中的氧浓度优选为1％以上，由此，易于生成基于氧化膜的结合部22。氧浓度的上限并不特别规定，考虑到制造成本等，能够列举空气中的氧浓度(约21％)。关于加热温度，从软磁性合金颗粒11自身氧化生成氧化膜12a、12b，并易于通过该氧化膜12a、12b生成结合的观点而言，优选为600～800℃。从易于生成基于氧化膜12a、12b的结合部22的观点而言，优选加热时间为0.5～3小时。
通过加热获得的磁性体的视密度(表观密度)优选为5.7～7.2g/cm3。视密度用依据JIS R1620-1995的气体置换法测定。视密度能够主要通过上述成形压力调节。视密度在上述范围内时，可以同时实现高磁导率和高电阻。另外，磁性体内也可以存在空隙30。
能够将这样得到的磁性体用作各种电子部件的磁芯。例如，可以通过在本发明的磁性体的周围卷绕绝缘包覆导线而形成线圈。或者，也能够用公知的方法形成含有上述原料颗粒的生片，在其上通过印刷等形成规定图案的导体膏之后，将印刷完成的生片层叠并进行加压而成形，接着，以上述条件施加热处理，从而获得在本发明的磁性体的内部形成线圈而成的电子部件(电感器)。另外，能够将本发明的磁性体用作磁芯，在其内部或表面形成线圈，由此获得各种电子部件。电子部件可以是表面安装型或通孔安装型等各种安装方式，关于用磁性体获得电子部件的方法，也能够参考后述的实施例的记载，另外，能够适当采用电子部件的领域中的公知的制造方法。
【实施例】
以下，用实施例更具体地说明本发明。但是，本发明不限定于这些实施例中记载的方式。
实施方式1
(磁性颗粒)
用雾化法制作软磁性合金颗粒。在雾化法中用Fe、Cr、Si、Al、Zr作为原料。软磁性合金颗粒的组成如表1所记载(单位是wt％)。此处的组成是设Fe、Cr、Si、Al、Zr合计为100wt％，相对于100wt％的这些主成分，以规定比例添加硫(S)。关于软磁性合金颗粒的组成，对硫(S)用燃烧红外吸收法进行确认，对S以外的元素用等离子体原子发射光谱分析(plasma atomic emission spectroscopy)进行确认。将软磁性合金颗粒的平均粒径形成为10μm。
(磁性体的制造)
将100重量份的该原料颗粒与1.5重量份的PVA粘结剂一同搅拌混合，添加0.5重量份的硬脂酸Zn作为润滑剂。之后，以6～12ton/cm2的成形压力成形为用于后述各评价的形状。此时，以使磁性体中的软磁性合金颗粒的填充率成为85vol％的方式调节成形压力。接着，在大气气氛下(氧化气氛下)，在实施例11中以750℃、在实施例11以外以700℃进行1小时热处理，得到磁性体。
【表1】
实施方式2
(磁性颗粒)
用雾化法制作软磁性合金颗粒。在雾化法中用Fe、Cr、Si作为原料。软磁性合金颗粒的组成如表2所记载(单位是wt％)。
(磁性体的制造)
将100重量份的该原料颗粒和规定比例的氯化铁(III)粉末与1.5重量份的PVA粘结剂一同搅拌混合，作为润滑剂添加0.5重量份的硬脂酸Zn。氯化铁(III)粉末的添加量是设Fe、Cr、Si、Al合计为100wt％，相对于100wt％的这些主成分，使氯(Cl)成为规定比例。氯化铁(III)粉末的添加量如表2中以FeCl3所记载。之后，以6～12ton/cm2的成形压力成形为用于后述的各评价的形状。此时，以使磁性体中的软磁性合金颗粒的填充率成为85vol％的方式调节成形压力。接着，在大气气氛下(氧化气氛下)以700℃进行1小时热处理，得到磁性体。
【表2】
各实施例中的内膜、外膜中的元素L、元素M的含有率的关系如下所述。从STEM-EDX的元素强度图谱中，抽取内膜12a和外膜12b的元素M、元素L的各K射线的强度，用该数值对元素L和元素M各自的在内膜和外膜的组成的大小关系进行比较。括号内的记载表示出了各元素的大小关系。
比较例1：内膜(不能识别)，外膜(Cr>Fe>Si)
比较例2：内膜(不能识别)，外膜(Cr>Fe>Si)
比较例3：内膜(不能识别)，外膜(Zr>Fe>Si)
比较例4：内膜(不能识别)，外膜(Zr>Fe>Si)
实施例1：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例2：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例3：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例4：内膜(Zr>Al>Fe)，外膜(Al>Fe>Zr)
实施例5：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例6：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例7：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例8：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例9：内膜(Zr>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Zr)
实施例10：内膜(Zr>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Zr)
实施例11：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例12：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例13：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例14：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例15：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
实施例16：内膜(Si>Fe>Cr)，外膜(Cr>Fe>Si)
(评价)关于各磁性体，对于硫(S)用燃烧红外吸收法进行确认，对于S以外的元素用等离子体原子发射光谱分析测定组成，确认了保持原样地反映了磁性颗粒的组成。对于各磁性体进行TEM观察，确认了磁性颗粒通过氧化膜相互结合。
对体积电阻率进行依据JIS-K6911的测定。具体而言，制造外形φ9.5mm×厚度4.2～4.5mm的圆板状的磁性体作为测定试样。在上述热处理时，在圆板状的两底面(底面的整面)通过溅射形成Au膜。对Au膜的两面施加25V(60V/cm)的电压。根据此时的电阻值计算出体积电阻率。
为了测定磁导率μ，制造外径14mm、内径8mm、厚度3mm的环形的磁性体。在该磁性体上卷绕20圈由直径0.3mm的聚氨酯包覆铜线构成的线圈而得到测定用试样。使用LCR测量表(Agilent Technologies公司制造：4285A)，以测定频率100kHz来测定磁性体的磁导率。
为了测定耐电压，制造外形φ9.5mm×厚度4.2～4.5mm的圆板形的磁性体作为测定试样。在上述热处理时，在圆板状的两底面(底面的整面)通过溅射形成Au膜。对Au膜的两面施加电压，进行I-V测定。逐渐提高施加的电压，将电流密度成为0.01A/cm2的时刻的施加电压视为击穿电压。如果击穿电压不足25V则评级为C，如果在25V以上且不足100V则评级为B，如果在100V以上则评级为A。
为了评价防锈性，制造外形φ9.5mm×厚度4.2～4.5mm的磁性体。将该磁性体在85℃/85％的高温多湿的条件下放置100小时。测定试验前后的磁性体的外形的尺寸变化，如果尺寸变化不足0.01mm则评级为A，如果在0.01mm以上且不足0.03mm则评级为B，如果在0.03mm以上则评级为C。
为了评价机械强度，测定三点弯曲断裂应力。图2是三点弯曲断裂应力的测定的示意性的说明图。对于测定对象物如图所示地施加负荷并测定测定对象物断裂时的负荷W。考虑弯曲力矩M和截面二次矩I，根据下式，计算出三点弯曲断裂应力σb。
σb＝(M/I)×(h/2)＝3WL/2bh2
关于用于测定三点弯曲断裂应力的试验片，制造长度50mm、宽度10mm、厚度4mm的板状的磁性体作为测定试样。
表3中记载了各评价结果。
【表3】
结果，比较例中体积电阻率降低。这表示内膜12a没有完全覆盖软磁性合金颗粒11的表面，在厚度的测定中是不能测定的范围。与此相对，通过使内膜12a为5nm以上能够提高体积电阻率，在软磁性合金颗粒11的截面观察中能够在颗粒表面的整周确认到。特别是通过使内膜12a的厚度为10nm以上，对于耐电压也增强，能够用于更广的用途。另外，对于外膜12b，也同样能够在内膜12a的外侧整周确认到。这样，通过内膜12a、外膜12b分别覆盖软磁性合金颗粒11的表面，获得不仅绝缘性高、抗锈性也强的氧化膜12a、12b。由此，在高耐湿等的环境下可以不受影响，不会发生电感特性的变化和电阻值的变化。其中，此处在软磁性合金颗粒11彼此结合的部分不存在氧化膜12a、12b，指的是除去该部分的软磁性合金颗粒11的表面。
另外，实施例3中，外膜12b的厚度相对较薄，能够提高磁导率。但是，外膜12b变薄的情况下易于发生强度降低。对此，在实施例11中通过调整热处理温度，将温度设定得较高，能够在外膜12b的外侧形成Fe的氧化物(未图示)。该Fe的氧化膜能够不增加内膜12a、外膜12b的厚度地填充磁性体中的空隙。由此，能够维持较高的磁导率，同时提高基体强度。另外，通过存在Fe的氧化膜，能够调整温度特性。通过使软磁性合金颗粒11和Fe的氧化膜之间存在氧化膜12a、12b，能够减小温度特性的变化，在较大的温度范围中获得固定的磁性特性。由此，能够得到在150℃这样的使用环境下也不存在特性变化的磁性体。
能够用这样的磁性体11制造可靠性高的卷绕型或层叠型的线圈部件。特别是，即使提高Fe的比例以使Fe的含有率为92.5～96wt％，并且提高填充率，也能够确保绝缘性，由此能够制造比以往更小型、且能够应对高电流的电感器，也能够有助于电子设备的高性能化。

Claims (3)

1.一种磁性体，其特征在于：
包括：含有Fe、元素L和元素M的软磁性合金颗粒，其中，元素L是Si或Zr，元素M是Si、Zr以外的比Fe易于氧化的金属元素；和所述软磁性合金颗粒的一部分氧化而成的氧化膜，
相邻的软磁性合金颗粒彼此的结合的至少一部分是通过所述氧化膜进行的，所述氧化膜具有内膜和位于比内膜靠外侧的外膜，内膜含有的元素L比元素M多，外膜含有的元素M比元素L多。
2.如权利要求1所述的磁性体，其特征在于：
所述内膜的厚度是5nm至50nm的范围，所述外膜的厚度是100nm至150nm的范围。
3.一种电子部件，其特征在于：
包括含有权利要求1或2所述的磁性体的磁芯。
CN201610201705.9A 2015-03-31 2016-03-31 磁性体和包括它的电子部件 Pending CN106024255A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-073692 2015-03-31
JP2015073692A JP6545992B2 (ja) 2015-03-31 2015-03-31 磁性体及びそれを含む電子部品

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106024255A true CN106024255A (zh) 2016-10-12

Family

ID=57016216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610201705.9A Pending CN106024255A (zh) 2015-03-31 2016-03-31 磁性体和包括它的电子部件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10260132B2 (zh)
JP (1) JP6545992B2 (zh)
KR (1) KR101888237B1 (zh)
CN (1) CN106024255A (zh)
TW (1) TWI619126B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113235016A (zh) * 2021-05-16 2021-08-10 江苏萌达新材料科技有限公司 一种超细软磁合金粉末及其制备方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6462624B2 (ja) * 2016-03-31 2019-01-30 太陽誘電株式会社 磁性体およびそれを有するコイル部品
JP7145610B2 (ja) 2017-12-27 2022-10-03 Tdk株式会社 積層コイル型電子部品
JP7387269B2 (ja) * 2019-02-28 2023-11-28 太陽誘電株式会社 磁性体及びその製造方法、並びに磁性体を用いたコイル部品及びそれを載せた回路基板
JP7420534B2 (ja) * 2019-02-28 2024-01-23 太陽誘電株式会社 軟磁性合金粉及びその製造方法、並びに軟磁性合金粉から作られるコイル部品及びそれを載せた回路基板
JP7281319B2 (ja) 2019-03-28 2023-05-25 太陽誘電株式会社 積層コイル部品及びその製造方法、並びに積層コイル部品を載せた回路基板

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102693801A (zh) * 2011-04-27 2012-09-26 太阳诱电株式会社 磁性材料及使用其的线圈零件
CN102893346A (zh) * 2010-04-30 2013-01-23 太阳诱电株式会社 线圈型电子零件及其制造方法
US20130120097A1 (en) * 2011-10-28 2013-05-16 Taiyo Yuden Co., Ltd. Coil-type electronic component
CN103503088A (zh) * 2011-04-27 2014-01-08 太阳诱电株式会社 磁性材料及线圈零件
CN104465002A (zh) * 2013-09-20 2015-03-25 太阳诱电株式会社 磁性体及使用该磁性体的电子零件

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4244505A (en) 1979-05-17 1981-01-13 Aluminum Company Of America Recovery of flux residues from rinse water in dip brazing
JP2007123703A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Mitsubishi Materials Pmg Corp Ｓｉ酸化膜被覆軟磁性粉末
JP5227756B2 (ja) * 2008-01-31 2013-07-03 本田技研工業株式会社 軟磁性材料の製造方法
US8723634B2 (en) * 2010-04-30 2014-05-13 Taiyo Yuden Co., Ltd. Coil-type electronic component and its manufacturing method
JP6012960B2 (ja) * 2011-12-15 2016-10-25 太陽誘電株式会社 コイル型電子部品
JP6218468B2 (ja) * 2012-07-26 2017-10-25 山陽特殊製鋼株式会社 圧粉磁心用粉末
US10008324B2 (en) 2013-01-16 2018-06-26 Hitachi Metals, Ltd. Method for manufacturing powder magnetic core, powder magnetic core, and coil component
EP3096333B1 (en) * 2014-01-14 2020-08-26 Hitachi Metals, Ltd. Magnetic core and coil component using same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102893346A (zh) * 2010-04-30 2013-01-23 太阳诱电株式会社 线圈型电子零件及其制造方法
CN102693801A (zh) * 2011-04-27 2012-09-26 太阳诱电株式会社 磁性材料及使用其的线圈零件
CN103503088A (zh) * 2011-04-27 2014-01-08 太阳诱电株式会社 磁性材料及线圈零件
US20130120097A1 (en) * 2011-10-28 2013-05-16 Taiyo Yuden Co., Ltd. Coil-type electronic component
CN104465002A (zh) * 2013-09-20 2015-03-25 太阳诱电株式会社 磁性体及使用该磁性体的电子零件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113235016A (zh) * 2021-05-16 2021-08-10 江苏萌达新材料科技有限公司 一种超细软磁合金粉末及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201703066A (zh) 2017-01-16
US10260132B2 (en) 2019-04-16
JP2016195152A (ja) 2016-11-17
KR101888237B1 (ko) 2018-08-13
TWI619126B (zh) 2018-03-21
JP6545992B2 (ja) 2019-07-17
US20160293308A1 (en) 2016-10-06
KR20160117255A (ko) 2016-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106024255A (zh) 磁性体和包括它的电子部件
CN105931789A (zh) 磁性体和包含它的电子部件
US11011305B2 (en) Powder magnetic core, and coil component
EP3096333B1 (en) Magnetic core and coil component using same
CN103165258B (zh) 线圈型电子零件
JP6075605B2 (ja) 軟磁性体及びその製造方法
EP3118865B1 (en) Magnetic core, coil component and magnetic core manufacturing method
CN106415742A (zh) 复合磁性材料、使用其的线圈部件以及复合磁性材料的制造方法
US20130176098A1 (en) Magnetic material and coil component using the same
EP1710815A1 (en) Dust core and method for producing same
JP6561314B2 (ja) 複合磁性材料とこれを用いたコイル部品ならびに電源装置
CN102693801A (zh) 磁性材料及使用其的线圈零件
CN104465002B (zh) 磁性体及使用该磁性体的电子零件
CN106024270A (zh) 线圈部件
KR102003637B1 (ko) 압분자심
EP3514809B1 (en) Magnetic core and coil component
JP7268521B2 (ja) 軟磁性粉末、磁心および電子部品
CN116779269A (zh) 软磁性金属颗粒、软磁性金属粉末、磁性素体及线圈型电子部件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161012

RJ01 Rejection of invention patent application after publication