CN107564710A - 磁性材料和电子部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够提高绝缘特性的磁性材料和电子部件。本发明的一个方式的磁性材料包括：多个软磁性合金颗粒，其包含Fe、元素L(其中，元素L为Si、Zr、Ti的任意种)和元素M(其中，元素M为Si、Zr、Ti以外的比Fe容易氧化的元素)；第一氧化膜，其包含元素L，覆盖上述多个软磁性合金颗粒的各个；第二氧化膜，其包含元素M，覆盖上述第一氧化膜；第三氧化膜，其包含元素L，覆盖上述第二氧化膜；第四氧化膜，其包含Fe，覆盖上述第三氧化膜；和结合部，其由上述第四氧化膜的一部分构成，将上述多个软磁性合金颗粒彼此结合。

Description

磁性材料和电子部件
技术领域
本发明涉及在线圈、电感器等中主要作为磁芯使用的磁性材料和使用其的电子部件。
背景技术
电感器、轭流线圈、变压器等电子部件具有作为磁芯的磁性体和形成在该磁性体的内部或者表面的线圈。作为磁性体的材料例如一般使用NiCuZn系铁氧体等的铁氧体材料。
近年来，这种电子部件被要求大电流化，为了满足该要求，研究将磁性体的材料从目前的铁氧体置换为金属类的材料。作为金属类的材料已知有FeSiCr合金、FeSiAl合金等，例如在专利文献1中公开了FeSiCr系软磁性合金粉的合金相彼此经由包含Fe、Si和Cr的氧化物相而结合形成的压粉磁芯。
另一方面，金属系的磁性材料与铁氧体相比，材料自身的饱和磁通密度高，而与目前的铁氧体相比，材料自身的体积电阻率低，所以，要求电绝缘特性进一步提高。例如在专利文献2中公开了在以Fe为主成分的软磁性金属颗粒的颗粒间存在玻璃部的软磁性压粉磁芯。玻璃部通过在加压状态下利用热使低融点玻璃材料软化而形成。低融点玻璃材料的融点低，通过加热在软磁性金属颗粒间发生扩散反应，能够填埋无法被覆盖软磁性金属颗粒的表面的氧化物部填埋完的大小的空隙。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-126047号公报
专利文献2：日本特开2015-144238号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，难以用玻璃将合金颗粒间的间隙填埋，具有绝缘的稳定性欠缺的问题。另外，即使能够用玻璃将合金颗粒间的间隙填埋，合金颗粒的氧化反应也不稳定，反而有使绝缘特性降低的问题。
鉴于以上的情况，本发明的目的在于提供一种能够提高绝缘特性的磁性材料和电子部件。
用于解决课题的方法
为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的磁性材料包括多个磁性合金颗粒、第一氧化膜、第二氧化膜、第三氧化膜、第四氧化膜和结合部。
上述多个磁性合金颗粒包含Fe、元素L(其中，元素L为Si、Zr、Ti的任意种。)和元素M(其中，元素M为Si、Zr、Ti以外的比Fe容易氧化的元素)。
上述第一氧化膜包含元素L，覆盖上述多个软磁性合金颗粒的各个。
上述第二氧化膜包含元素M，覆盖上述第一氧化膜。
上述第三氧化膜为非晶质的，包含元素L，覆盖上述第二氧化膜。
上述第四氧化膜包含Fe，覆盖上述第三氧化膜。
上述结合部由上述第四氧化膜的一部分构成，将上述多个软磁性合金颗粒彼此结合。
在上述磁性材料中，软磁性合金颗粒的表面被上述第一～第四氧化膜覆盖，所以能够有效地提高通过由第四氧化膜的一部分构成的结合部结合的软磁性合金颗粒间的绝缘特性。
典型来说，元素M为Cr，元素L为Si。
上述第三氧化膜可以具有上述第一氧化膜的厚度以上的厚度。
上述第三氧化膜的厚度无特别限定，例如为1nm以上20nm以下。
本发明的另一方式所涉及的磁性材料包括多个磁性合金颗粒、第一氧化膜、第二氧化膜、第三氧化膜和第四氧化膜。
上述多个磁性合金颗粒包含Fe、元素L(其中，元素L为Si、Zr、Ti的任意种)和元素M(其中，元素M为Si、Zr、Ti以外的比Fe容易氧化的元素)。
上述第一氧化膜包含元素L，覆盖上述多个软磁性合金颗粒的各个。
上述第二氧化膜包含元素M，覆盖上述第一氧化膜。
上述第三氧化膜为非晶质的，包含元素L，覆盖上述第二氧化膜。
上述第四氧化膜包含Fe，覆盖上述第三氧化膜。
本发明的一个方式所涉及的电子部件包括含有上述磁性材料的磁芯。
发明效果
根据本发明，能够实现绝缘特性的提高。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的线圈部件的整体立体图。
图2是图1中的A-A线截面图。
图3是上述层叠电感器中的部件主体的分解立体图。
图4是图1中的B-B线截面图。
图5是示意地表示构成上述线圈部件中的第一磁性层的磁性体中的氧化膜的微细结构的截面图。
图6是示意地表示构成上述第一磁性层的磁性体中的氧化膜的层结构的截面图。
图7是示意地表示构成上述线圈部件中的第二磁性层的磁性体中的氧化膜的微细结构的截面图。
图8是示意地表示构成上述第二磁性层的磁性体中的氧化膜的层结构的截面图。
图9是说明上述线圈部件中的磁性体层的制造方法的主要部分的概略截面图。
图10是说明3点弯曲断裂应力的测定方法的示意图。
图11是示意地表示在将合金颗粒、乙醇、氨水、TEOS和水一次混合的比较例的情况下的形成在软磁性合金颗粒的表面的SiO2微粒的状态的颗粒截面图。
图12是示意地表示通过实施例1在软磁性合金颗粒形成涂布层的情况下的涂布层的状态的颗粒截面图。
附图标记说明
10…线圈部件
11…部件主体
12…磁性体部
13…线圈部
14、15…外部电极
121…第一磁性层
122…第二磁性层
123…第三磁性层
P1、P2…软磁性合金颗粒
F1、F2…氧化物
F21…第一氧化膜
F22…第二氧化膜
F23…第三氧化膜
F24…第四氧化膜
V2…结合部
具体实施方式
图1是表示作为本发明的一个实施方式所涉及的电子部件的线圈部件(层叠电感器)的整体立体图。图2是图1中的A-A线截面图。
[线圈部件的整体构成]
如图1所示，本实施方式的线圈部件10包括部件主体11和一对外部电极14、15。部件主体11形成为在X轴方向具有宽度W、在Y轴方向具有长度L、在Z轴方向具有高度H的长方体形状。一对外部电极14、15设置于在部件主体11的长边方向(Y轴方向)上相对的2个端面。
部件主体11的各部的尺寸无特别限定，但是在本实施方式中，长度L为1.6～2mm，宽度W为0.8～1.2mm，高度H为0.4～0.6mm。
如图2所示，部件主体11包括长方体形状的磁性体部12和由磁性体部12覆盖的螺旋状的线圈部13(内部导体)。
图3是部件主体11的分解立体图。图4是图1中的B-B线截面图。
如图3所示，磁性体部12具有由多个磁性体层MLU、ML1～ML7和MLD在高度方向(Z轴方向)上层叠而一体化的结构。磁性体层MLU和MLD构成磁性体部12的上下的盖层(第三磁性层)。磁性体层ML1～ML7构成包含线圈部13的导体层，如图4所示，各自具有第一磁性层121、第二磁性层122和导体图案C11～C17。
第一磁性层121构成为介于相邻的上下的导体图案C11～C17之间的导体间层。第一磁性层121能够使用软磁性合金颗粒。作为软磁性合金颗粒在本实施方式中能够使用例如FeSiCr系合金磁性颗粒。软磁性合金颗粒的组成典型来说是Cr为1～5wt％，Si为2～10wt％，除去杂质，剩余为Fe，整体为100wt％。
看作软磁性合金颗粒的体积基准的粒径时的平均粒径(中位径)能够根据作为目的的磁特性(相对磁导率、电感、饱和磁化等)、第一磁性层121的厚度等适当设定。作为一个例子，第一磁性层121的厚度为4μm以上20μm以下的情况下，构成第一磁性层121的软磁性合金颗粒的平均粒径被设为在上述厚度尺寸中在厚度方向(Z轴方向)上排列4个以上的合金颗粒的大小，例如设为1μm以上5μm以下。
作为软磁性合金颗粒，除了FeSiCr之外，还能够使用FeZrCr、FeSiAl、FeSiTi、FeZrAl、FeZrTi等。即，软磁性合金颗粒以Fe为主成分，包含Si、Zr和Ti的任一种以上的元素(以下也称为元素L)和Si、Zr和Ti以外的比Fe容易氧化的例如Cr、Al等的1种以上的元素(以下也称为元素M)即可。通过使用这样的磁性材料，在软磁性合金颗粒的表面稳定地形成后述的氧化膜，尤其在以低温度进行热处理的情况下，也能够提高绝缘性。
此外，在FeSiCr系合金中，Si和Cr以外的剩余部分除了不可避杂质以外，优选为Fe。作为Fe、Si和Cr以外可以包含的金属，能够列举Al、Mg(镁)、Ca(钙)、Ti、Mn(锰)、Co(钴)、Ni(镍)、Cu(铜)等，作为非金属，能够列举P(磷)、S(硫)、C(碳)等。
导体图案C11～C17配置在第一磁性层121之上。如图2所示，导体图案C11～C17构成绕Z轴卷绕的线圈的一部分，经由孔V1～V6在Z轴方向各自电连接，由此形成线圈部13。磁性体层ML1的导体图案C11具有与一个外部电极14电连接的引出端部13e1，磁性体层ML7的导体图案C17具有与另一外部电极15电连接的引出端部13e2。
第二磁性层122由与第一磁性层121相同种类的软磁性合金颗粒(本例中为FeCrSi合金颗粒)构成。第二磁性层122夹着第一磁性层121在Z轴方向上相对地分别配置在第一磁性层121上的导体图案C11～C17的周围(外周区域和内周区域)。各磁性体层ML1～ML7中的第二磁性层122的沿Z轴方向的厚度，典型来讲与导体图案C11～C17的厚度相同，但是，这些厚度可以具有差。
在本实施方式中，第二磁性层122由电阻比第一磁性层121高的磁性材料构成。由此，能够稳定地确保导体图案C11～C17和外部电极14、15之间的所期望的电绝缘特性。此外，关于构成第一磁性层121的磁性材料和构成第二磁性层122的磁性材料的不同点在后文说明。
第三磁性层123由与第一磁性层121相同种类的软磁性合金颗粒(本例中为FeCrSi合金颗粒)构成。第三磁性层123分别相当于上层的磁性体层MLU和下层的磁性体层MLD，夹着磁性体层ML1～ML7的第一磁性层121、第二磁性层122和导体图案C11～C17(线圈部13)在Z轴方向上相对配置。磁性体层MLU、MLD分别由多个第三磁性层123的层叠体构成，但是它们的层叠数无特别限定。另外，磁性体层ML7的第一磁性层121可以由位于磁性体层MLD的最上层的第三磁性层123构成。另外，磁性体层MLU的最下层可以由第一磁性层121构成。
接着，线圈部13由导电性材料构成，具有与外部电极14电连接的引出端部13e1和与外部电极15电连接的引出端部13e2。线圈部13由导电膏的烧制体构成。本实施方式中，由银(Ag)膏的烧制体构成。
线圈部13在磁性体部12的内部绕高度方向(Z轴方向)呈螺旋状卷绕。如图3所示，线圈部13包括在磁性体层ML1～ML7上分别形成为规定形状的7个导体图案C11～C17和将导体图案C11～C17在Z轴方向上连接的共计6个的孔V1～V6，上述部件呈螺旋状一体化而构成。此外，导体图案C12～C16相当于线圈部13的旋绕部，导体图案C11、C17相当于线圈部13的引出部。图示的线圈部13的匝数为约5.5，当然不限于此。
如图3所示，线圈部13在从Z轴方向看时，形成为以磁性体部12的长边方向为长轴的椭圆形状。由此，能够使在线圈部13流过的电流的路径最短，因此，能够实现直流电阻的低电阻化。在此，椭圆形状典型来讲是指椭圆或者长圆(将2个半圆用直线连接而成的形状)、圆角长方形状等。此外，不限于此，线圈部13可以为从Z轴方向看时的形状为大致矩形的部件。
[磁性体部的详细]
接着，说明磁性体部12的详细。
在构成第一～第三磁性层121～123的软磁性合金颗粒(FeCrSi合金颗粒)的表面存在该FeCrSi合金颗粒的氧化物作为绝缘膜。各磁性层121～123内的FeCrSi合金颗粒经由上述氧化物相互结合，线圈部13附近的FeCrSi合金颗粒经由上述氧化物与线圈部13密合。上述氧化物典型来讲包含属于磁性体的Fe3O4、属于非磁性体的Fe2O3、Cr2O3、SiO2的至少一种。
(第一磁性层)
图5是形成在构成第一磁性层121的软磁性合金颗粒P1的表面的第一氧化物F1的概略截面图，图6是说明其第一氧化物F1的层结构的示意图。
第一磁性层121，作为整体由原本独立的多个软磁性合金颗粒P1彼此结合而成的集合体或者由多个软磁性合金颗粒P1形成的压粉体构成。图5中将3个软磁性合金颗粒P1的界面附近放大描绘。
至少一部分的软磁性合金颗粒P1，其周围的至少一部分、优选遍及大致整体形成有第一氧化物F1，通过该第一氧化物F1确保第一磁性层121的绝缘性。相邻的软磁性合金颗粒P1彼此主要经由处于各自软磁性合金颗粒P1的周围的第一氧化物F1结合，结果构成具有一定的形状的磁性体。部分来讲，相邻的软磁性合金颗粒P1可以由金属部分彼此结合。此外，在经由第一氧化物F1结合的情况和由金属部分彼此结合的情况的任意情况中，优选实质上不包含由有机树脂形成的基质。
各个软磁性合金颗粒P1是至少包含铁(Fe)和比铁容易氧化的2种元素(元素L和M)的合金。元素L和元素M不同，均是金属元素或者Si。元素L和M为金属元素的情况下，典型来讲能够列举Cr(铬)、Al(铝)、Zr(锆)、Ti(钛)等，优选为Cr或者Al，进一步优选包含Si或者Zr。
在磁性体(第一磁性层121)整体中，Fe的含有率优选为92.5～96wt％。在处于上述范围的情况下能够确保较高的体积电阻率。在磁性体整体中，元素L的含有率优选为2.5～6wt％。在磁性体整体中，元素M的含有率优选为1.5～4.5wt％。作为除Fe和元素L和M以外可以包含的元素，能够列举Mn(锰)、Co(钴)、Ni(镍)、Cu(铜)、P(磷)、S(硫)、C(碳)等。关于磁性体整体的组成，例如能够通过对磁性体的截面进行等离子体发光分析而计算出。
第一氧化物F1典型来讲是从更接近磁性合金颗粒P1的层(即内侧)开始依次包含第一氧化膜F11、第二氧化膜F12和第三氧化膜F13的3层结构的氧化膜构成。
第一氧化膜F11是与元素M相比包含更多元素L的氧化物。另一方面，第二氧化膜F12是与元素L相比包含更多元素M的氧化物。在本实施方式中，元素L为Si，第一氧化膜F11为SiO2。另一方面，元素M为Cr，第二氧化膜F12为Cr2O3。第三氧化膜F13是与元素L和M相比包含更多Fe的氧化物(FexOy)。Fe的氧化物典型来讲是属于磁性体的Fe3O4或者属于非磁性体的Fe2O3。
第一氧化膜F11所包含的元素L和第二氧化膜F12所包含的元素M都相当于作为软磁性合金颗粒P1的组成成分的Si和Cr扩散、析出的元素。第三氧化膜F13所包含的Fe也同样相当于作为软磁性合金颗粒P1的组成成分的Fe扩散、析出的元素。
如图5所示，第一磁性层121包含使软磁性合金颗粒P1彼此结合的结合部V1。结合部V1由第三氧化膜F13的一部分构成，使多个软磁性合金颗粒P1相互结合。通过结合部V1的存在，能够实现机械强度和绝缘性的提高。
第一磁性层121优选遍及其整体，相邻的软磁性合金颗粒P1经由结合部V1结合，但是，可以部分存在不经由第一氧化物F1而使软磁性合金颗粒P1彼此结合的区域。并且，第一磁性层121也可以部分包含既不存在结合部V1也不存在结合部V1以外的结合部(软磁性合金颗粒P1彼此的结合部)仅物理接触或者接近的形态。并且，第一磁性层121可以部分具有空隙。
第一氧化物F1可以在形成磁性体(第一磁性层121)之前的原料颗粒的阶段形成，也可以在原料颗粒的阶段中不存在第一氧化物F1或者极少，在成形过程中生成第一氧化物F1。优选在对成形前的软磁性合金颗粒P1实施热处理获得磁性体时，软磁性合金颗粒P1的表面部分氧化而生成第一氧化物F1，经由该生成的第一氧化物F1将多个软磁性合金颗粒P1结合。
尤其是，第一氧化膜F11形成为覆盖软磁性合金颗粒P1的表面整体，因此，在磁性体整体中，优选元素L的含有率比元素M高。通过存在第一氧化膜F11，能够获得稳定的绝缘性。另外，推定使元素M的含有率为1.5～4.5wt％，能够抑制过剩的氧化，并且减薄第一和第二氧化膜的厚度。
(第二磁性层)
另一方面，图7是在构成第二磁性层122的软磁性合金颗粒P2的表面形成的第二氧化物F2的概略截面图，图8是说明其第二氧化物F2的层结构的示意图。
第二磁性层122也同样由多个软磁性合金颗粒P2彼此结合而成的集合体或者由多个软磁性合金颗粒P2形成的压粉体构成。图7中将3个软磁性合金颗粒P2的界面附近放大描绘。
至少一部分的软磁性合金颗粒P2在其周围的至少一部分、优选在大致整体形成有第二氧化物F2，通过该第二氧化物F2来确保第二磁性层122的绝缘性。相邻的软磁性合金颗粒P2彼此主要经由处于各自软磁性合金颗粒P2的周围的第二氧化物F2结合，结果构成具有一定的形状的磁性体。部分来讲，相邻的软磁性合金颗粒P2可以通过金属部分彼此结合，而为了使绝缘性更可靠，优选通过第二氧化物F2的结合形成磁性体。此外，在经由第二氧化物F2结合的情况和由金属部分彼此结合的情况的任意情况中，优选实质上不包含由有机树脂形成的基质。
各个软磁性合金颗粒P2是至少包含铁(Fe)和比铁容易氧化的2种元素(元素L和M)的合金。元素L和元素M不同，均是金属元素或者Si。元素L和M为金属元素的情况下，典型来讲能够列举Cr(铬)、Al(铝)、Zr(锆)、Ti(钛)等，优选为Cr或者Al，进一步优选包含Si或者Zr。
在磁性体(第二磁性层122)整体中，Fe的含有率优选为92.5～96wt％。在处于上述范围的情况下能够确保较高的体积电阻率。在磁性体整体中，元素L的含有率优选为2.5～6wt％。在磁性体整体中，元素M的含有率优选为1.5～4.5wt％。关于磁性体整体的组成，例如能够通过对磁性体的截面进行等离子体发光分析而计算出。
作为除Fe和元素L和M以外可以包含的元素，能够列举Mn(锰)、Co(钴)、Ni(镍)、Cu(铜)、P(磷)、S(硫)、C(碳)等。
第二氧化物F2典型来讲由包含覆盖软磁性合金颗粒P2的第一氧化膜F21、覆盖第一氧化膜F21的第二氧化膜F22、覆盖第二氧化膜F22的第三氧化膜F23和覆盖第三氧化膜F23的第四氧化膜F24的4层结构的氧化膜构成。
第一氧化膜F21和第三氧化膜F23是包含元素L的氧化物、典型来讲是与元素M相比包含更多元素L的氧化物。另一方面，第二氧化膜F22是包含元素M的氧化物、典型来讲是与元素L相比包含更多元素M的氧化物。在本实施方式中，元素L为Si，第一和第三氧化膜F21、F23为SiO2。另一方面，元素M为Cr，第二氧化膜F22为Cr2O3。第四氧化膜F24为与元素L相比包含更多Fe的氧化物(FexOy)。Fe的氧化物典型来讲是属于磁性体的Fe3O4或者属于非磁性体的Fe2O3。
第一氧化膜F21所包含的元素L和第二氧化膜F22所包含的元素M都相当于作为软磁性合金颗粒P2的组成成分的Si和Cr扩散、析出的元素。第四氧化膜F24所包含的Fe也同样相当于作为软磁性合金颗粒P2的组成成分的Fe扩散、析出的元素。对此，构成第三氧化膜F23的元素L(Si)由如后所述预先形成在软磁性合金颗粒P2的表面的SiO2膜构成。
第二氧化物F2的存在能够通过倍率约5000倍的扫描型电子显微镜(SEM)的组成映射(mapping)来确认。构成第二氧化物F2的第一～第四氧化膜F21～F24的存在能够通过倍率约20000倍的透过型电子显微镜(TEM)的组成映射来确认。第一～第四氧化膜F21～F24的厚度能够通过倍率约800000倍的TEM的能量分散型X射线分析装置(EDS)来确认。
因第二氧化物F2的存在而确保作为磁性体整体的绝缘性。尤其是，第二氧化物F2与上述的第一氧化物F1相比还包含氧化膜(第三氧化膜F23)，因此，能够获得比第一氧化物F1高的绝缘特性。
如图7所示，第二磁性层122具有使软磁性合金颗粒P2彼此结合的结合部V2。结合部V2由第四氧化膜F24的一部分构成，使多个软磁性合金颗粒P2相互结合。结合部V2的存在例如能够从放大为约5000倍的SEM观察图像等确认。通过结合部V2的存在，能够实现机械强度和绝缘性的提高。
第二磁性层122优选遍及其整体，相邻的软磁性合金颗粒P2经由结合部V2结合，但是，可以部分存在不经由第二氧化物F2而使软磁性合金颗粒P2彼此结合的区域。并且，第二磁性层122也可以部分包含既不存在结合部V2也不存在结合部V2以外的结合部(软磁性合金颗粒P2彼此的结合部)仅物理接触或者接近的形态。并且，第二磁性层122可以部分具有空隙。
第二氧化物F2可以在形成磁性体(第二磁性层122)之前的原料颗粒的阶段形成，也可以在原料颗粒的阶段不存在第二氧化物F2或者极少，在成形过程中生成第二氧化物F2。
在本实施方式中，在形成磁性体(第二磁性层122)之前的原料颗粒的阶段，可以实施在软磁性合金颗粒P2的表面形成第三氧化膜F23的前处理。而且，在对成形前的软磁性合金颗粒P2实施热处理获得磁性体(第二磁性层122)时，软磁性合金颗粒P2的表面部分氧化而生成第一氧化膜F21、第二氧化膜F22、第四氧化膜F24和结合部V2。
在原料颗粒的表面形成构成第三氧化膜F23的涂层材料的前处理的方法无特别限定，在本实施方式中，能够使用采用溶胶-凝胶法的涂层过程。典型来讲，在包含软磁性合金颗粒P2、乙醇和氨水的混合液中，混合包含TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液并进行搅拌后，将软磁性合金颗粒P2过滤、分离，进行干燥，由此制作在表面形成有由SiO2膜形成的涂层材料的软磁性合金颗粒P2。
在此，在上述混合液中暂时混合上述处理液时，均匀核形成成为优势，在溶液中SiO2颗粒进行核形成·粒成长而形成凝集体，该凝集体附着在软磁性合金颗粒P2的表面，由此无法稳定地形成涂层材料。所以，在本实施方式中，向上述混合液分多次滴加上述处理液并进行混合，由此抑制SiO2颗粒的均匀核形成，并使软磁性合金颗粒P2表面的不均匀核形成成为优势，由此，能够在软磁性合金颗粒P2的表面稳定地形成涂层材料。
第三氧化膜F23(涂层材料)的厚度能够通过处理液所包含的TEOS的量进行调整，TEOS的量越多越能够获得较厚的膜。第三氧化膜F23的厚度无特别限定，优选1nm以上20nm以下。在厚度不到1nm的情况下，第三氧化膜F23的覆盖性变差，难以实现绝缘特性的提高。另外，当厚度超过20nm时，具有因软磁性合金颗粒P2的充填率的降低而导致磁特性降低的倾向。
另外，第三氧化膜F23的厚度可以为第一氧化膜F21的厚度同等以上，也可以为比第一氧化膜F21的厚度小。通过使第三氧化膜F23的厚度为第一氧化膜F21的厚度同等以上，与不存在第三氧化膜F23的情况相比，能够有效地提高绝缘特性。另一方面，通过使第三氧化膜F23的厚度比第一氧化膜F21的厚度小，能够抑制因第三氧化膜F23的存在导致的磁特性(相对磁导率等)的降低。
尤其是，第一氧化膜F21形成为覆盖软磁性合金颗粒P2的表面整体，因此优选在磁性体整体中，与元素M相比，元素L的含有率高。通过存在第一氧化膜F21，能够获得稳定的绝缘性。另外，通过使元素M的含有率为1.5～4.5wt％，能够抑制过剩氧化，并减薄第一和第二氧化膜F21、F22的厚度。另外，在此获得的第一、第二、第三和第四氧化膜F21～F24分别为非晶质、非晶质、非晶质和结晶质。各自交替形成性质不同的膜，由此形成兼有绝缘性和氧化抑制的氧化膜，通过不具有必要以上的厚度，能够获得提高相对磁导率并且兼有绝缘性的磁性体。
(第三磁性层)
构成第三磁性层123的磁性材料可以与第一磁性层121同样构成，或者，可以与第二磁性层122同样构成。典型来讲，第三磁性层123由具有与第一磁性层121同等以上的磁特性的磁性材料构成。
[线圈部件的制造方法]
接着，说明线圈部件10的制造方法。图9的A～C是说明线圈部件10中的磁性体层ML1～ML7的制造方法的主要部分的概略截面图。
磁性体层ML1～ML7的制造方法包括第一磁性层121的制作工序、导体图案C10的形成工序和第二磁性层122的制作工序。
(第一磁性层的制作)
在制作第一磁性层121时，使用刮刀、金属型涂料机等涂敷机(省略图示)，将预先准备的磁性体膏(浆料)涂敷在塑料制的基膜(省略图示)的表面。接着，使用热风干燥机等干燥机(省略图示)将该基膜在约80℃的条件下干燥约5分钟，分别制作与磁性体层ML1～ML7对应的第一～第七磁性片121S(参照图9的A)。这些磁性片121S分别形成为能够获取多个第一磁性层121的尺寸。
在此使用的磁性体膏的组成中，FeCrSi合金颗粒组(软磁性合金颗粒P1)为75～85wt％，丁基卡必醇(溶剂)为13～21.7wt％，聚乙烯醇缩丁醛(粘合剂)为2～3.3wt％，通过FeCrSi颗粒组的平均粒径(中位径)进行调整。例如，FeCrSi合金颗粒组的平均粒径(中位径)为3μm以上，各自为85wt％、13wt％、2wt％，在1.5μm以上小于3μm时，各自为80wt％、17.3wt％、2.7wt％，在小于1.5μm时，各自为75wt％、21.7wt％、3.3wt％。FeCrSi合金颗粒组的平均粒径根据第一磁性层121的厚度等选择。FeCrSi合金颗粒组例如通过雾化法制造。
第一磁性层121按照沿厚度方向排列4个以上的合金磁性颗粒(FeCrSi合金颗粒)的厚度制作，其厚度例如为5μm以上25μm以下。本实施方式中，合金磁性颗粒的平均粒径在体积基准中，d50(中位径)优选为1～4μm。合金磁性颗粒的d50使用利用激光衍射散射法的粒径·粒度分布测定装置(例如，日机装社制的MICROTRAC)测定。
接着，使用打孔加工机、激光加工机等的穿孔机(省略图示)，在与磁性体层ML1～ML6对应的第一～第六磁性片121S，以规定配列形成与孔V1～V6(参照图3)对应的贯通孔(省略图示)。关于贯通孔的配列，在层叠第一～第七磁性片121S时，设定成：通过充填有导体的贯通孔和导体图案C11～C17形成内部导体。
(导体图案的形成)
接着，如图9的B所示，在第一～第七磁性片121S上形成导体图案C11～C17。
导体图案C11使用丝网印刷机、凹版印刷机等印刷机(省略图示)，将预先准备的导体膏印刷在与磁性体层ML1对应的第一磁性片121S的表面。并且，在形成导体图案C11时，在与孔V1对应的贯通孔充填上述导体膏。然后，使用热风干燥机等干燥机(省略图示)，使第一磁性片121S在约80℃的条件下干燥约5分钟，以规定配列制作与导体图案C11对应的第一印刷层。
导体图案C12～C17和孔V2～V6也采用与上述相同的方法制作。由此，在与磁性体层ML2～ML7对应的第二～第七磁性片121S的表面，以规定配列制作与导体图案C12～C17对应的第二～第七印刷层。
在此使用的导体膏的组成中，Ag颗粒组为85wt％，丁基卡必醇(溶剂)为13wt％，聚乙烯醇缩丁醛(粘合剂)为2wt％，Ag颗粒组的d50(中位径)为约5μm。
(第二磁性层的制作)
接着，如图9的C所示，在第一～第七磁性片121S上形成第二磁性层122。
在制作第二磁性层122时，首先，通过实施上述的前处理，准备在表面形成有由二氧化硅膜形成的涂层材料(第三氧化膜F23)的软磁性合金颗粒P2。然后，使用丝网印刷机、凹版印刷机等印刷机(省略图示)，将由该软磁性合金颗粒构成的FeCrSi合金颗粒组的磁性体膏(浆料)涂敷在第一～第七磁性片121S上的导体图案C11～C17的周围。接着，使用热风干燥机等干燥机(省略图示)，将该磁性体膏在约80℃的条件下干燥约5分钟。
在此使用的磁性体膏的组成中，FeCrSi合金颗粒组为85wt％，丁基卡必醇(溶剂)为13wt％，聚乙烯醇缩丁醛(粘合剂)为2wt％。
第二磁性层122的厚度调整为与导体图案C11～C17的厚度相同或者成为20％以内的厚度的差，在叠层方向上大致形成同一平面，在各磁性层不产生高低差，不产生层叠错位等，能够获得磁性体部12。第二磁性层122沿厚度方向以排列3个以上的合金磁性颗粒(FeCrSi合金颗粒)的厚度制作。该厚度例如为4μm以上20μm以下。构成第二磁性层122的软磁性合金颗粒P2的平均粒径可以与构成第一磁性层121的软磁性合金颗粒P1的平均粒径相同或者比其大，也可以比其小。本实施方式中，平均粒径为1～4μm。软磁性合金颗粒P2的平均粒径越小，比表面积越增加，因此，基于第二氧化物F2的软磁性合金颗粒P2的绝缘效果提高。
按照以上的方式，制作与磁性体层ML1～ML7对应的第一～第七片(参照图9的C)。
(第三磁性层的制作)
在制作第三磁性层123时，使用刮刀、金属型涂料机等涂敷机(省略图示)，将预先准备的磁性体膏(浆料)涂敷在塑料制的基膜(省略图示)的表面。接着，使用热风干燥机等干燥机(省略图示)，将该基膜在约80℃的条件下干燥约5分钟，分别制作与构成磁性体层MLU、MLD的第三磁性层123对应的磁性片。这些磁性片分别形成为能够获得多个第三磁性层123的尺寸。
在此使用的磁性体膏的组成中，FeCrSi合金颗粒组为85wt％，丁基卡必醇(溶剂)为13wt％，聚乙烯醇缩丁醛(粘合剂)为2wt％。
第三磁性层123如上述方式以磁性体层MLU、MLD各自的厚度例如为50μm以上120μm以下的方式根据其叠层数设定。在本实施方式中，构成第三磁性层123的合金磁性颗粒的平均粒径与构成第一磁性层121的合金磁性颗粒的平均粒径和构成第二磁性层122的合金磁性颗粒的平均粒径相同，或者比其大，也可以比其小。在平均粒径相同的情况下，能够提高相对磁导率，在小的情况下，能够减薄第三磁性层123。
(层叠和切断)
接着，使用吸附搬送机和压制机(均省略图示)，将第一～第七片(与磁性体层ML1～ML7对应)和第八片组(与磁性体层MLU、MLD对应)按图3所示的顺序重叠进行热压接而制作层叠体。
接着，使用切割机和激光加工机等切断机(省略图示)，将层叠体切断为部件主体尺寸，制作加工处理前芯片(包含加热处理前的磁性体部和线圈部)。
(脱脂和氧化物的形成)
接着，使用烧制炉等加热处理机(省略图示)，在大气等氧化性气氛中，将多个加热处理前芯片一并进行加热处理。该加热处理包含脱脂过程和氧化物形成过程，脱脂过程在约500℃的条件下实施约1小时，氧化物形成过程在约700℃的条件下实施约5小时。
在实施脱脂过程前的加热处理前芯片中，加热处理前的磁性体内的FeSiCr合金颗粒之间存在多个微细间隙，在该微细间隙含有粘合剂等。但是，它们在脱脂过程中消失，因此，在脱脂过程完成之后，该微细间隙改变为细孔(空隙)。另外，在加热处理前的线圈部内的Ag颗粒之间也存在多个微细间隙，在该微细间隙含有粘合剂等，但是，它们在脱脂过程中消失。
在接着脱脂过程的氧化物形成过程中，加热处理前的磁性体内的FeSiCr合金颗粒密集而制作磁性体部12(参照图1、图2)的同时，在FeSiCr合金颗粒各自的表面形成有该颗粒的氧化物(第一氧化物F1和第二氧化物F2)。另外，加热处理前的线圈部内的Ag颗粒组烧结而制作线圈部13(参照图1、图2)，由此，制作部件主体11。
此时，关于第一磁性层121，包含第一～第三氧化膜F11～F13的第一氧化物F1形成在软磁性合金颗粒P1的表面，软磁性颗粒P1彼此经由结合部V1而结合(参照图5)。另一方面，关于第二磁性层122，包含第一～第四氧化膜F21～F24的第二氧化物F2形成在软磁性合金颗粒P2的表面，软磁性合金颗粒P2彼此经由结合部V2而结合(参照图7)。
(外部电极的形成)
接着，使用浸渍涂布机、辊涂布机等涂布机(省略图示)，将预先准备的导体膏涂布在部件主体11的长度方向两端部，使用烧制炉等加热处理机(省略图示)，将其在约650℃的条件下进行烘干处理约20分钟，通过该烘干处理进行溶剂和粘合剂的消失和Ag颗粒组的烧结，制作外部电极14、15(参照图1、图2)。
在此使用的外部电极14、15用的导体膏的组成，Ag颗粒组为85wt％以上，除了Ag颗粒组以外，还包含玻璃、丁基卡必醇(溶剂)、聚乙烯醇缩丁醛(粘合剂)，Ag颗粒组的d50(中位径)为约5μm。
最后进行镀层。镀层通过一般的电镀进行，Ni和Sn的金属膜附着在之前将Ag颗粒组烧结而形成的外部电极14、15。这样一来，能够获得线圈部件10。
在本实施方式的线圈部件10中，构成第二磁性层122的磁性材料具有软磁性合金颗粒P2和形成在其表面的第二氧化物F2。在上述磁性材料中，软磁性合金颗粒P2的表面被第一～第四氧化膜F21～F24覆盖，因此，能够获得比构成第一磁性层121的磁性材料高的绝缘特性。由此，线圈部件10的绝缘特性提高，也能够容易对应大电流化。
并且，第二磁性层122能够获得比第一磁性层121高的绝缘特性，因此，即使软磁性合金颗粒P2间的距离短也能够确保良好的绝缘特性。所以，追加实施提高磁性材料的压粉密度(第二磁性层122的相対密度)的处理来实现其磁特性的提高的情况下，也能够稳定地确保所期望的绝缘特性。
实施例
以下，说明本发明的实施例。
(实施例1)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用50分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度15nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，对它们的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]进行评价。
压粉体的制作条件如下所述。
将合金颗粒100重量份与PVA粘合剂1.5重量份一起搅拌混合，作为润滑剂添加0.5重量份的硬脂酸Zn。之后，以6～18ton/cm2的成形压力成形为用于后述的各评价的形状。此时，调节成形压力，使得磁性体中的软磁性合金颗粒的充填率成为80vol％。接着，将获得的压粉体在500℃的条件下进行1小时的脱脂，在大气气氛下(氧化气氛下)以700℃进行5小时的热处理，获得磁性体。
为了测定相对磁导率(μ)，制造外径8mm、内径4mm、厚度1.3mm的环形状的磁性体。在该磁性体上，将直径0.3mm的由聚氨酯覆盖铜线形成的线圈卷绕20匝，获得测定用试样。使用LCR测量计(安捷伦科技公司制：4285A)，以测定频率10MHz测定磁性体的相对磁导率。
体积电阻率进行基于JIS-K6911的测定。其中，制造外形 的圆板状的磁性体作为测定试样。上述热处理后，在圆板状的两底面(底面的整个面)通过溅射形成Au膜。对Au膜的两面施加了3.6V(60V/cm)的电压。根据此时的电阻值计算出体积电阻率。
为了测定绝缘破坏电压，制造外形的圆板状的磁性体作为测定试样。在上述热处理后，在圆板状的两底面(底面的整个面)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的时刻的施加电压看为破坏电压。
为了评价机械强度，测定3点弯曲断裂应力。图10是3点弯曲断裂应力的测定的示意说明图。对测定对象物如图示的方式施加负荷来测定测定对象物断裂时的负荷W。考虑弯矩M和断面惯性矩I，根据以下的式子，计算出3点弯曲断裂应力σb。
σb＝(M/I)×(h/2)＝3WL/2bh2
关于用于测定3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。
测定了形成在磁性体中的合金颗粒的表面的氧化膜(相当于图7中的第一～第四氧化膜F21～F24)的成分和厚度。关于测定，使用搭载有EDS(能量分散X射线分光检测器)的STEM，用STEM-EDS法确定氧化膜的成分，使用STEM-高角度环形暗场(HAADF)法测定了氧化膜的厚度。在要测定之前，使用聚焦离子束装置(FIB)以成为50～100nm的方式制作薄片试样，在电子束径0.2～1.5nm的范围通过EDS的线分析法测量氧化膜的成分，通过HAADF法测量氧化膜的厚度。在测定各氧化膜的厚度时，在使合金颗粒彼此不结合的部分进行，在合金颗粒的表面引垂线。接着，在该垂线上从合金颗粒的表面观看外侧，以氧的存在比例在5％以下的部分为合金颗粒的表面。并且，从合金颗粒的表面向外侧观看，将元素L(Si、Zr、Hf或者Ti)的量比元素M(Cr或者Al)的量多的范围作为元素L的氧化膜(第一氧化膜)的厚度。以后，同样继续向外侧观看，将元素M的量比元素L的量多的范围作为元素M的氧化膜(第二氧化膜)，将元素L的量比元素M的量多的范围作为元素L的氧化膜(第三氧化膜)。并且，关于Fe的氧化膜(第四氧化膜)，与元素L相比，为Fe的量多的范围。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为27，体积电阻率为2.7×103[Ω·cm]，绝缘破坏电压为1.3×10-2[MV/cm]，强度为10[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为15nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为20nm(成分Fe)。
(实施例2)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用10分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度1nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为36，体积电阻率为7.1×101[Ω·cm]，绝缘破坏电压为5.3×10-3[MV/cm]，强度为14[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为1nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为60nm(成分Fe)。
(实施例3)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用15分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度5nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为34，体积电阻率为3.2×102[Ω·cm]，绝缘破坏电压为7.8×10-3[MV/cm]，强度为12[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为40nm(成分Fe)。
(实施例4)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用20分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度11nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为30，体积电阻率为3.2×102[Ω·cm]，绝缘破坏电压为7.8×10-3[MV/cm]，强度为11[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为11nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为30nm(成分Fe)。
(实施例5)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的四异丙氧基锆(Zr(O-i-C3H7)4)、乙醇和水的处理液用50分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度15nm的ZrO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为27，体积电阻率为2.5×103[Ω·cm]，绝缘破坏电压为1.1×10-2[MV/cm]，强度为10[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为15nm(成分Zr)，第四氧化膜的厚度为20nm(成分Fe)。
(实施例6)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的四异丙氧基铪(Hf[OCH(CH3)2]4)、乙醇和水的处理液用50分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度15nm的HfO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为26，体积电阻率为2.4×103[Ω·cm]，绝缘破坏电压为1.2×10-2[MV/cm]，强度为10[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为15nm(成分Hf)，第四氧化膜的厚度为20nm(成分Fe)。
(实施例7)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的四异丙氧基钛(Ti[OCH(CH3)2]4)、乙醇和水的处理液用50分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度15nm的TiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为27，体积电阻率为2.5×103[Ω·cm]，绝缘破坏电压为1.1×10-2[MV/cm]，强度为10[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为15nm(成分Ti)，第四氧化膜的厚度为20nm(成分Fe)。
(实施例8)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiAl合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用50分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度15nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为25，体积电阻率为3.0×103[Ω·cm]，绝缘破坏电压为1.1×10-2[MV/cm]，强度为11[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为15nm(成分Al)，第三氧化膜的厚度为15nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为20nm(成分Fe)。
(实施例9)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeZrCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用50分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度15nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为27，体积电阻率为2.0×103[Ω·cm]，绝缘破坏电压为1.1×10-2[MV/cm]，强度为10[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Zr)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为15nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为20nm(成分Fe)。
(实施例10)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeZrCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用70分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度20nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为25、体积电阻率为4.1×103[Ω·cm]，绝缘破坏电压为1.1×10-2[MV/cm]，强度为10[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为20nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为20nm(成分Fe)。
(实施例11)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeZrCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用90分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度24nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为21，体积电阻率为5.0×103[Ω·cm]，绝缘破坏电压为8.0×10-3[MV/cm]，强度为8[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为24nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为15nm(成分Fe)。
(实施例12)
在包含平均粒径(D50)2μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用10分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度1nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为21，体积电阻率为8.0×101[Ω·cm]，绝缘破坏电压为6.6×10-3[MV/cm]，强度为12[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为1nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为60nm(成分Fe)。
(实施例13)
在包含平均粒径(D50)1μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液用10分钟每次等量滴加，进行混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度1nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为10，体积电阻率为1.0×102[Ω·cm]，绝缘破坏电压为1.2×10-2[MV/cm]，强度为13[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为1nm(成分Si)，第四氧化膜的厚度为60nm(成分Fe)。
(比较例)
在包含平均粒径(D50)6μm的软磁性合金颗粒(FeSiCr合金颗粒)以及规定量的乙醇和氨水的混合液中，将包含规定量的TEOS(四乙氧基硅烷、Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液全部一次混合、搅拌后，对软磁性合金颗粒进行过滤、分离，使其干燥，由此，制作在表面形成有由厚度30nm的SiO2膜形成的涂布层的软磁性合金颗粒。在与实施例1相同的条件下，制作该软磁性合金颗粒的压粉体(磁性体)，评价了上述的相对磁导率(μ)、体积电阻率[Ω·cm]、绝缘破坏电压(BVD)[MV/cm]和强度[kgf/mm2]。
表1和表2表示测定结果。相对磁导率为20，体积电阻率为1.1×101[Ω·cm]，绝缘破坏电压为7.0×10-4[MV/cm]，强度为7[kgf/mm2]。另外，第一氧化膜的厚度为5nm(成分Si)，第二氧化膜的厚度为11nm(成分Cr)，第三氧化膜的厚度为71nm，其成分是以Fe为主成分并混合有Si和Cr。此外，第四氧化膜无法确认。
表1
表2
如表1、2所示，根据向合金颗粒的溶液中每次滴加规定量的处理液进行混合而形成涂层材料的实施例1～11，与向上述溶液中一次混合处理液而形成涂层材料的比较例相比，能够获得高的绝缘破坏特性和高的相对磁导率。这被推定为，第三氧化膜(涂层材料)在合金粉末的表面均质地形成，氧化膜的厚度薄并且几乎不存在缺陷而产生的。另外，推定为兼有第一氧化膜和第三氧化膜也有助于绝缘破坏特性，能够减薄作为第一～第四氧化膜整体的厚度。
在此，在比较实施例1和比较例时，作为在合金颗粒形成由Si氧化膜形成的涂布层的前处理，在使用包含乙醇、氨水、TEOS、水的混合液方面共通。而且，因该混合液的调整的方法，导致形成在合金颗粒的表面的SiO2膜的形态区别较大的结果。
即，在将合金颗粒、乙醇、氨水、TEOS和水一次混合的比较例的处理方法中，如上述的方式，在溶液中，SiO2颗粒进行核形成·粒成长而形成凝集体，该凝集体附着在合金颗粒的表面的均匀核形成成为优势。其结果是，SiO2微粒不覆盖合金颗粒整体而部分附着在表面，无法提高软磁性合金颗粒的绝缘耐压特性。
图11是示意地表示在将合金颗粒、乙醇、氨水、TEOS和水一次混合的比较例的情况下的形成在软磁性合金颗粒的表面的SiO2微粒的状态的颗粒截面图。此外，在通过上述混合液的调整进行SiO2微粒的形成的情况下，将通过均匀核形成和粒成长而获得的SiO2颗粒在5万倍左右的倍率下进行高分辨率TEM观察，结果，观察到例如能够看成条纹状的干涉图样。该干涉图样是结晶的晶格条纹，根据观察上述情况，以比较例的处理方法获得的凝集体具有结晶性。
对此，根据在包含合金颗粒、乙醇和氨水的混合液中，一边将包含TEOS、乙醇和水的处理液分多次滴加一边混合的实施例1的处理方法，能够抑制均匀核形成，合金颗粒表面的不均匀核形成成为优势，因此，合金颗粒的表面的涂布层即使是小于25nm的厚度，也能够稳定地形成为同样的厚度。通过使用该方法，涂布膜厚能够通过TEOS的投入量以单纳米级控制，例如即使为1nm的厚度，也能够实现稳定的涂布膜的形成。图12是示意地表示通过实施例1在软磁性合金颗粒形成涂布层的情况下的涂布层的状态的颗粒截面图。另外，将通过实施例1形成的涂布层在5万倍左右的倍率下进行高分辨率TEM观察，结果未观察到例如能够看成条纹状的干涉图样。未观察到该干涉图样，所以，实施例1的涂布层能够确认为非晶质。一般来说，非晶质的SiO2的绝缘电阻值比结晶性的SiO2的电阻值高2～3数量级程度。所以，在实施例1中涂布的SiO2的膜厚例如为1nm的厚度，也能够具有比比较例高的绝缘耐压特性。并且，实施例1～11的涂布层的厚度为24nm以下，较薄，因此，因热处理铁(Fe)从合金颗粒向涂布层的外侧扩散而稳定地形成第四氧化膜。由此，能够实现绝缘特性的进一步提高。
如上所述，实施例1和比较例1中，作为前处理的氧化膜的形成方法区别较大，因此，所得到的氧化膜的膜质区别较大。该氧化膜的膜质的区别作为热处理后的压粉体的绝缘耐压特性和强度的区别而呈现。
根据上述评价，实施例1与实施例8相比能够提高相对磁导率。这被预测是由于与Cr相比Al容易发生氧化反应，因该影响而稍微影响热处理后的充填率。从能够提高相对磁导率这点出发，元素M优选Cr。另外，实施例1与实施例5和6相比能够提高绝缘破坏特性。这被预测是即使为与Zr、Hf相同的厚度的氧化膜，Si的氧化膜的均匀性也高，成为缺陷少的氧化膜。
特别是，关于第一～第四氧化膜的厚度为第一＜第三＜第四的顺序的厚度的情况(实施例1、4～9)，能够进一步提高绝缘性。在相同大小的软磁性合金颗粒且第三≤第一＜第四的情况(实施例2、3)，能够提高相对磁导率。第四氧化膜填埋因对粘合剂进行脱脂而产生的空隙，即使增大其厚度，也不会大幅降低相对磁导率，因填埋空隙的作用而能够提高强度，另外，能够减少水等从外部浸透，有助于提高可靠性。另外，关于实施例5、6、7的第一和第二氧化膜，可知仅由软磁性合金颗粒的成分构成，表示各氧化膜独立形成。
另外，在实施例11中，与实施例10相比，发现相对磁导率进一步降低，与比较例相比，成为稍微上升的值。这被预想是由于过量形成第三氧化膜而产生的。另外，在此处的实施例中，并不使第三氧化膜的厚度比1nm薄。在小于1nm时，无法形成覆盖软磁性合金颗粒的表面的膜。预想形成第三氧化膜的元素L的氧化物作为氧化物的大小为0.5nm以上，为了使该大小的氧化物连续排列，需要形成1nm以上的氧化膜。因此，第三氧化膜优选在1nm以上20nm以下。
相对于第三氧化膜的厚度相同且为1nm的实施例2使用6μm的合金颗粒，在实施例12、13中，分别使用2μm和1μm的合金颗粒。通过使合金颗粒微细化，使相对磁导率降低，但是，使用与实施例2相同的方法进行处理，由此与合金颗粒的粒径无关，形成图12所示的稳定的同样厚度的涂层，因此，能够提高绝缘破坏特性。相对于此，在将合金颗粒、乙醇、氨水、TEOS和水一次混合的比较例的处理方法中，通过使SiO2颗粒的凝集体附着在合金颗粒表面来确保绝缘破坏特性，但是，当合金颗粒和SiO2颗粒的粒径差变小时，难以致密地覆盖合金颗粒表面，绝缘破坏特性不提高。
另外，能够确认在FeSiAl系、FeZrCr系的各磁性体中，能够获得与FeSiCr系磁性体相同的绝缘特性。另外，能够确认在涂层材料的成分为Zr、Hf、Ti的情况下，能够获得与具有Si成分的涂层材料的磁性体相同的绝缘特性。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明不仅限于上述的实施方式，当然能够增加各种变更。
例如在以上的实施方式中，对仅在第二磁性层122应用本发明所涉及的磁性材料的例子进行了说明，但是不限于此，本发明也应用于第一磁性层121、第三磁性层123或者第一～第三磁性层的至少2层。
另外，在以上的实施方式中，作为磁性材料以构成线圈部件或者层叠电感器的磁芯的磁性体为例进行了说明，但是不限于此，本发明也应用于电动机、驱动器(actuator)、发生器(generator)、反应器(reactor)、轭流线圈等的电磁部件所使用的磁性体。

Claims (7)

1.一种磁性材料，其特征在于，包括：
多个软磁性合金颗粒，其包含Fe、元素L和元素M，其中，元素L为Si、Zr、Ti的任意种，元素M为Si、Zr、Ti以外的比Fe容易氧化的元素；
第一氧化膜，其包含元素L，覆盖所述多个软磁性合金颗粒的各个；
第二氧化膜，其包含元素M，覆盖所述第一氧化膜；
非晶质的第三氧化膜，其包含元素L，覆盖所述第二氧化膜；
第四氧化膜，其包含Fe，覆盖所述第三氧化膜；和
结合部，其由所述第四氧化膜的一部分构成，将所述多个软磁性合金颗粒彼此结合。
2.如权利要求1所述的磁性材料，其特征在于：
元素M为Cr。
3.如权利要求1或2所述的磁性材料，其特征在于：
元素L为Si。
4.如权利要求1～3中任一项所述的磁性材料，其特征在于：
所述第三氧化膜具有所述第一氧化膜的厚度以上的厚度。
5.如权利要求1～4中任一项所述的磁性材料，其特征在于：
所述第三氧化膜具有1nm以上20nm以下的厚度。
6.一种磁性材料，其特征在于，包括：
多个软磁性合金颗粒，其包含Fe、元素L和元素M，其中，元素L为Si、Zr、Ti的任意种，元素M为Si、Zr、Ti以外的比Fe容易氧化的元素；
第一氧化膜，其包含元素L，覆盖所述多个软磁性合金颗粒的各个；
第二氧化膜，其包含元素M，覆盖所述第一氧化膜；
非晶质的第三氧化膜，其包含元素L，覆盖所述第二氧化膜；和
第四氧化膜，其包含Fe，覆盖所述第三氧化膜。
7.一种电子部件，其特征在于：
其包括含有权利要求1～6中任一项所述的磁性材料的磁芯。
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