CN108269671A - 混合磁性粉末和使用混合磁性粉末的电子元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制造磁体的混合磁性粉末、一种电子元件、一种电感器以及一种用于制造磁性体的方法，其中，混合磁性粉末包含：由相同的软磁材料制成的第一磁性粉末和第二磁性粉末，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12，第一磁性粉末的重量为混合磁性粉末的总重量的50～90％，第二磁性粉末的重量为混合磁性粉末的总重量的10～50％。

Description

混合磁性粉末和使用混合磁性粉末的电子元件
本发明是申请日为2015年09月24日，申请号为201510615839.0，发明名称为“混合磁性粉末和使用混合磁性粉末的电子元件”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是有关于一种用于制造电子元件的混合磁性粉末；特别是一种用于制造电感的混合磁性粉末。
背景技术
由于电子技术的进步和市场的发展趋势，促使电感组件朝向高频化、小型化和低功耗的目标发展。将不同的磁性粉末混合再通过压力成型制程形成磁性体或磁芯用于制造电感组件的技术已为人所熟知。磁性粉末可由软磁材料和含有粘着材料的软磁粉末混合物所制成，然后再将这种含有磁性粉末和粘着材料的混合物经由压力成型制程形成磁性体或磁芯。
一般而言，压力成型制程的成型压力越大，磁芯的堆积密度(bulk density)和导磁率(permeability)越大；然而，增加成型压力对于磁芯密度的提高有其限度，如果压力过大会导致内部绝缘材料的损坏，而残余应力也会造成磁芯的变形。
此外，传统的磁性粉末由单一粒径分布或是不同硬度的磁性粉末混合而成，已知用于制造前述磁性电子元件的磁芯的一种软磁材料，包含单一粒径分布的磁性粉末，以及由不同硬度的磁性粉末所组成的混合物，这种磁性粉末混合物可以有限度地降低磁性体或磁芯的堆积密度；因此，如何改进磁芯的堆积密度及初始导磁率而不需较高的成型压力，已为目前相关业界努力的目标。
发明内容
本发明提出了一种含有混合磁性粉末的软磁材料，其中混合磁性粉末由不同粒径分布的磁性粉末混合而成，可用于制成高堆积密度和导磁率的磁性体或磁芯。
在本发明的一实施例，公开了一种用于制造磁性体或磁芯的混合磁性粉末，其中混合磁性粉末包含：第一磁性粉末和第二磁性粉末，其中第一磁性粉末和第二磁性粉末由相同的软磁材料制成，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12，其中第一磁性粉末的重量为第一磁性粉末和第二磁性粉末的总重量的50～90％，第二磁性粉末的重量为第一磁性粉末和第二磁性粉末的总重量的10～50％。
在本发明的一实施例，所述混合磁性粉末由非晶质合金粉末制成。
在本发明的一实施例，所述的非晶质合金粉末的纳米压痕硬度大于或等于7Gpa。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于6～9。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于10～12。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的重量为混合磁性粉末的总重量的80％，第二磁性粉末的重量为混合磁性粉末的总重量的20％。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的重量为第一磁性粉末和第二磁性粉末的总重量的70％，第二磁性粉末的重量为第一磁性粉末和第二磁性粉末的总重量的30％。
在本发明的一实施例，所述混合磁性粉末由非晶质合金粉末制成；当第一磁性粉末与第二磁性粉末的中位粒径比值大于8.97，其中第一磁性粉末与第二磁性粉末的重量比值为6:4；当第一磁性粉末与第二磁性粉末的中位粒径比值小于8.97，其中第一磁性粉末与第二磁性粉末的重量比值为7:3。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于17～36微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.0～3.5微米(μm)。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于20～34微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.8～3.2微米(μm)。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于17～20微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.0～1.8微米(μm)。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于17～36微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.0～3.5微米(μm)；第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于8～26微米(μm)，第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于0.5～1.7微米(μm)；第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于30～52微米(μm)，第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于2.8～5.6微米(μm)。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于20～34微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.8～3.2微米(μm)；第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于10～23微米(μm)，第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于1.0～1.7微米(μm)；第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于36～52微米(μm)，第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于3.5～5.6微米(μm)。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于17～20微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.0～1.8微米(μm)；第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于8～10微米(μm)，第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于0.5～1.0微米(μm)；第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于30～36微米(μm)，第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于2.8～3.5微米(μm)。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1；第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于10～12，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于3，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1.5；以及，其中第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于3，第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1.3。
在本发明的一实施例，所述混合磁性粉末由铁粉末制成。
在本发明的一实施例，所述混合磁性粉末由非晶质合金粉末制成，其中第一磁性粉末的组成成分包含重量百分比(wt％)为0.5～1.0％的碳(C)、6.2～7.2％的硅(Si)、0～3.0％的铬(Cr)、2.2～2.8％的硼(B)、和剩余比例的铁(Fe)，其中0％小于5000ppm；以及，第二磁性粉末的组成成分包含重量百分比(wt％)为0.5～1.0％的碳(C)、5.7～7.7％的硅(Si)、0～3.0％的铬(Cr)、2.0～3.0％的硼(B)、和剩余比例的铁(Fe)，其中0％小于10000ppm。
在本发明的一实施例，提出了一种用于制造磁芯或磁性体的方法；所述方法包括：制备第一磁性粉末和第二磁性粉末，其中第一磁性粉末和第二磁性粉末由相同的材料制成，其中第一磁性粉末的平均粒径大于第二磁性粉末的平均粒径，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1；以及，其中第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1；将所述第一磁性粉末和第二磁性粉末以及粘着材料混合，其中粘着材料的重量为第一磁性粉末和第二磁性粉末的总重量的1～5％；以及进行一压力成型制程，将含有第一磁性粉末、第二磁性粉末和粘着材料的混合物制成磁芯。
在本发明的一实施例，所述粘着材料为热固性树脂(thermoset resin)。
在本发明的一实施例，所述第一磁性粉末和第二磁性粉末由非晶质合金制成，其中非晶质合金粉末的纳米压痕硬度大于或等于7Gpa。
在本发明的一实施例，其中压力成型制程的成型压力为0.5吨每平方厘米至4吨每平方厘米。
在本发明的一实施例，所述混合磁性粉末由非晶质合金粉末制成，其中第一磁性粉末的组成成分包含重量百分比(wt％)为0.5～1.0％的碳(C)、6.2～7.2％的硅(Si)、0～3.0％的铬(Cr)、2.2～2.8％的硼(B)、和剩余比例的铁(Fe)，其中0％小于5000ppm；以及，第二磁性粉末的组成成分包含重量百分比(wt％)为0.5～1.0％的碳(C)、5.7～7.7％的硅(Si)、0～3.0％的铬(Cr)、2.0～3.0％的硼(B)、和剩余比例的铁(Fe)，其中0％小于10000ppm。
本发明提出了一种电子元件，包含：一磁性体，磁性体包含：第一磁性粉末和第二磁性粉末，其中第一磁性粉末和第二磁性粉末由相同的软磁材料制成，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12，其中第一磁性粉末的重量为第一磁性粉末和第二磁性粉末的总重量的60～90％，第二磁性粉末的重量为第一磁性粉末和第二磁性粉末的总重量的10～40％；一粘着材料用以联结第一磁性粉末和第二磁性粉末；以及一导线。依据本发明的一实施例，导线包括被埋入磁性体中的一埋入部或是位于磁性体中的一线圈部。依据本发明的一实施例，磁性体由压力成型制程制成，其中压力成型制程的成型压力为6吨每平方厘米至11吨每平方厘米。在一实施例，成型压力为6吨每平方厘米至11吨每平方厘米。
在本发明的一实施例，其中第一磁性粉末与第二磁性粉末的较佳重量比值为7:3。因此，对于前述第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值而言，具有上述较佳重量比值的第一磁性粉末与第二磁性粉末可用于制成高堆积密度和初始导磁率的磁性体。
附图说明
图1为本发明软磁材料的一实施例的微结构的断面图。
图2为本发明软磁材料的另一实施例的微结构的断面图。
图3为由本发明软磁材料制成的磁性体的构造断面图。
图4为由本发明软磁材料制成且内嵌有一线圈的磁性体的构造断面图。
图5和图6是第一磁性粉末与第二磁性粉末的重量比的变化，及其对应的特性的变化趋势图。
图7是由本发明制成的电感器的品质因子与频率(Q vs Freq.)的关系曲线图及其与现有产品的比较。
图8是本发明磁性体的一实施例制成的电感器的能损与频率(Q vs Freq.)的关系曲线图及其与现有产品的比较。
附图标记说明：10-第一磁性粉末；20-第二磁性粉末；30-粘着材料；40-磁性体；50-线圈；M-软磁材料混合物；L-电感器。
具体实施方式
为便于说明，在下文说明中所述的D10，D50和D90用于说明磁性粉末的粒径分布。其中粒径分布为样品的累计粒度分布百分数，D10意指累计粒度分布达到10％时所对应的粒径。D10意指粒径小于D10所对应的粒径的磁性粉末颗粒占磁性粉末颗粒总数量的10％，D50意指粒径小于D50所对应的粒径的磁性粉末颗粒占磁性粉末颗粒总数量的50％，D90意指粒径小于D90所对应的粒径的磁性粉末颗粒占磁性粉末颗粒总数量的90％。
图1是本发明软磁材料的一实施例的微结构的放大图；请参阅图1，所述软磁材料包含：第一磁性粉末10和第二磁性粉末20，其中第一磁性粉末10的平均粒径大于第二磁性粉末20的平均粒径，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1；第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1。较佳地，第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于6～9，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于3，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1.5；第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于3，第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1.3。更佳地，第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于10～12，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于3，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1.5；以及其中第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于3，第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1.3。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的重量比值为9:1，其意指第一磁性粉末10占软磁材料的总重量的90％，第二磁性粉末20占软磁材料的总重量的10％(其中软磁材料由第一磁性粉末10和第二磁性粉末20混合成的混合磁性粉末)。较佳地，第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的重量比值为8:2，其意指第一磁性粉末10占软磁材料的总重量的80％，第二磁性粉末20占软磁材料的总重量的20％。更佳地，第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的重量比值为7:3，其意指第一磁性粉末10占软磁材料的总重量的70％，第二磁性粉末20占软磁材料的总重量的30％。
在本发明的一实施例，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于17～36微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.0～3.5微米(μm)；第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于8～26微米(μm)，第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于0.5～1.7微米(μm)；第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于30～52微米(μm)，第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于2.8～5.6微米(μm)。
在本发明的一实施例，较佳地，第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于20～34微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.8～3.2微米(μm)；第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于10～23微米(μm)，第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于1.0～1.7微米(μm)；第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于36～52微米(μm)，第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于3.5～5.6微米(μm)。
在本发明的一实施例，更佳地，第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于17～20微米(μm)，第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.0～1.8微米(μm)；第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于8～10微米(μm)，第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于0.5～1.0微米(μm)；第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于30～36微米(μm)，第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于2.8～3.5微米(μm)。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末与第二磁粉末的粒径分布包括：第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量(Qd50)和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量(Qd10)的比值大于2，其意指第一磁性粉末的(Qd50/Qd10)大于2；第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量(Qd50)和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量(Qd90)的比值大于1，其意指第一磁性粉末的(Qd50/Qd90)大于1；以及第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量(Qd50)和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量(Qd10)的比值大于2，其意指第二磁性粉末的(Qd50/Qd10)大于2；第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量(Qd50)和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量(Qd90)的比值大于1，其意指第二磁性粉末的(Qd50/Qd90)大于1。
基于前述的说明，第一磁性粉末10和第二磁性粉末20可依据上述的重量比混合在一起，借助于上述第一磁性粉末10和第二磁性粉末20的特殊粒径分布，第二磁性粉末20能够容易地填入第一磁性粉末10的粉末颗粒间的空隙，相较于现有技术，本发明可提高混合磁性粉末的堆积密度。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末10和第二磁性粉末20的材质包括金属合金粉末。所述的金属合金包括铁铬硅合金粉末、铁镍合金粉末、非晶质合金粉末、铁硅合金粉末和铁铝硅合金粉末其中的任一种。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末10和第二磁性粉末20的材质包括铁粉末和铁合金粉末其中的任一种。
在本发明的一实施例，第一磁性粉末10和第二磁性粉末20由非晶质合金粉末制成，其中非晶质合金粉末的纳米压痕硬度大于或等于7Gpa。较佳地，第一磁性粉末10的组成成分包含重量百分比(wt％)为0.5～1.0％的碳(C)、6.2～7.2％的硅(Si)、0～3.0％的铬(Cr)、2.2～2.8％的硼(B)、和剩余比例的铁(Fe)，其中0％小于5000ppm；以及，第二磁性粉末20的组成成分包含重量百分比(wt％)为0.5～1.0％的碳(C)、5.7～7.7％的硅(Si)、0～3.0％的铬(Cr)、2.0～3.0％的硼(B)、和剩余比例的铁(Fe)，其中0％小于10000ppm。
图2是本发明软磁材料的一实施例的微结构的放大图；请参阅图2，所述软磁材料包含：第一磁性粉末10和第二磁性粉末20(如图1所示)，以及粘着材料30和第一磁性粉末10和第二磁性粉末20，其中由第一磁性粉末10、第二磁性粉末20以及粘着材料30均匀混合成的软磁材料混合物M，其中粘着材料30的重量为第一磁性粉末10和第二磁性粉末20的总重量的1～5％。粘着材料30的材质可为热固性树脂，例如环氧树脂。较佳地，第一磁性粉末10和第二磁性粉末20皆为非晶合金粉末。
在本发明的另一方面，公开了一种用于制造磁性体40的方法(见图3)，其中的方法包括：制备一软磁材料混合物M，软磁材料混合物包含第一磁性粉末10和第二磁性粉末20，其中第一磁性粉末和第二磁性粉末由相同的材料制成，其中第一磁性粉末的平均粒径大于第二磁性粉末的平均粒径，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12，其中第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1；以及，其中第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1；将所述第一磁性粉末和第二磁性粉末以及粘着材料混合，其中粘着材料的重量为第一磁性粉末和第二磁性粉末的总重量的1～5％；以及进行一压力成型制程，将含有第一磁性粉末、第二磁性粉末和粘着材料的混合物制成磁性体40(见图3)。
在本发明的一实施例，其中压力成型制程的成型压力为0.1吨每平方厘米至6吨每平方厘米。在本发明磁性体40的制造方法的一实施例，包括一加热制程用以对该磁性体40加热，该加热制程的温度为300℃。
图3是由本发明制成的磁性体40的构造断面图，使用具有特殊粒径分布的磁性粉末混合而成的软磁材料混合物M，再通过压力成型制程磁性体40，相较于现有技术，本发明方法制成的磁性体40具有较高的堆积密度和初始导磁率。本发明方法制成的磁性体40可作为电感组件的磁芯并具有较高的导磁率，低能损和低磁芯损耗的优点。另一方面，与已知技术制成的磁性体相比较，在给定目标的堆积密度时，制造具有相同堆积密度的磁性体40的条件下，采用本发明提出的软磁材料混合物M制成磁性体40所需的成型压力可以降低。
图4是一种使用本发明的软磁材料混合物M，并经压力成型制程制作而成且内嵌有一线圈50的磁性体40的构造断面图。在本发明的一实施例，图4为一种电感器L的构造断面图，电感器L的线圈50一般是采用具有一层绝缘外层的漆包线，由于本发明的软磁材料具有较高的堆积密度，能在制造相同密度的磁性体40的条件下降低所需的成型压力，因此可以避免电子元件的结构(例如前述的漆包线)受损或变形。
基于上述的说明，使用本发明软磁材料混合物M制造而成的磁性体与现有技术相较具有下列的进步之处：(1)第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的平均粒径(D50)皆较小，可以大幅降低软磁材料的涡流损；(2)上述第一磁性粉末10与第二磁性粉末20配合前述的特殊粒径分布，更容易达到较高的堆积密度；(3)和现有技术比较，在给定堆积密度时，本发明方法在制造相同密度的磁性体40时，利用压力成型制程制成磁性体40所需的成型压力(或称成型吨数)也可降低。此外，本发明的磁性材料混合物M采用硬度较高的非晶合金粉末，可减少成型过程中的应力残留，进而降低因应力残留导致矫顽磁力上升与磁损上升。
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。
实验1是依据本发明上述的软磁材料制成的磁性体40，其中第一磁性粉末10和第二磁性粉末20的粒径分布对于堆积密度、能损和其他特性的影响。
表1显示了上述实验1的磁性体的堆积密度、能损和其他特性。下列各表显示了依据上述本发明的实施方式制成的磁性体40的密度、特性与能损的数个实验例，其中包含粘着材料30的含量(实施例采用热固型树脂)与成型压力，为便于说明表1中以“粗粉”表示第一磁性粉末10，以“细粉”表示第二磁性粉末20。
在第二磁性粉未20的平均粒径固定为3.21μm的条件下(下文所述的平均粒径意同中位粒径D50)，
如表1的实验所示，在第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的重量比值为6:4下，实验例2、3、4的第一磁性粉末10的平均粒径由比较例1的33.5μm分别降低至28.8μm、20.4μm、17.6μm，可发现高频下的能损(1MHz/20mT)随着第一磁性粉末10的平均粒径降低而分别降低至701.4kw/m3、664.8kw/m3、643.8kw/m3、607.5kw/m3。这是因为第一磁性粉末10的平均粒径降低减少了涡电流，进而减少了高频的损失。比较例1的堆积密度达到5.66g/cm3，当第一磁性粉末10的平均粒径降低，相较于比较例1，实施例2、3和4的堆积密度亦由比较例1的5.66g/cm3降低为实施例2的5.63g/cm3，实施例3的5.62g/cm3和实施例4的5.38g/cm3，并且导致初始导磁率由比较例1的28.5降低至实施例2的27.6，实施例3的26.2和实施例4的21.8，另外、低频能损(100KHz/20mT)由比较例1的31.8kw/m3增加为实施例2的32.4kw/m3，实施例3的36.1kw/m3和实施例4的42kw/m3，这是因为导磁率降低使磁滞损上升，这表示随着第一磁性粉末10的平均粒径降低，第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的重量比值应随之调整，以提高堆积密度和初始导磁率。
表1
实验2说明了不同平均粒径的粗粉与细粉的最佳配比(包含重量比值和中位粒径比值)
表2显示了依据上述本发明的制程制成的磁性体40，其中第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的最佳配比(包含重量比值和中位粒径比值)及其对应的特性的实验结果。表2中所列实验例标示为“N-1”者，表示第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的平均粒径与标示为“N”者相同，惟标示为“N-1”者的第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的重量比值为7:3(2.3)。表2中以“粗粉”表示第一磁性粉末10，以“细粉”表示第二磁性粉末20。
表2
由表2所示的实验例可以发现，随着第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的中位粒径比值(粗粉D50/细粉D50)的改变，第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的最佳重量比值也随之改变。
图5和图6是第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的中位粒径比值、重量比值及其对应的特性的变化趋势。请参照图5和图6，当第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的中位粒径比值(粗粉D50/细粉D50)大于8.97，第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的最佳重量比值为6:4(1.5)；当第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的中位粒径比值(粗粉D50/细粉D50)小于8.97，第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的最佳重量比值为7:3(2.3)。无论第一磁性粉末10的平均粒径为多少(仍介于17～36μm)，制成的磁性体40的堆积密度仍然较高，且初始导磁率可维持在27～28之间，因此低频能损变异不大，这是因为磁滞损并未加剧。值得注意的是，随着第一磁性粉末10的平均粒径的降低，高频能损仍会降低。由实验2的内容可知，只要调整第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的中位粒径比值与重量比值，即使整体磁性粉末的粒径偏细，仍能够达到导磁率不变但高低频段的能损降低的期望。
实验3说明依据本发明的实施例，如何改善非晶合金粉末制成的磁性体的初始导磁率的方法。
下列表3显示了依据上述本发明的制程制成的软磁材料混合物M，通过粘着材料30在软磁材料混合物M中的不同重量百分比、第二磁性粉末20的不同平均粒径或是不同成型压力其中的任一者，进而减少磁性粉末间的空隙，增加磁性体40的堆积密度和改善初始导磁率的实验结果。表3中以“粗粉”表示第一磁性粉末10，以“细粉”表示第二磁性粉末20。
根据前述实验1和实验2的实验结果可知，通过调整第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的平均粒径和重量比值，可以增加磁性体40的堆积密度，但是初始导磁率最高只达到约28左右。因此，本发明提出了一种可以进一步提升初始导磁率的方法，包括：(1)降低粘着材料30在软磁材料混合物M中的重量百分比，以及(2)调整成型压力由0.5吨每平方厘米至1吨每平方厘米其中的任一者，进而减少磁性粉末间的空隙，增加磁性体40的密度与提高初始导磁率。
表3
请参照表3，其中显示的实验例中的第一磁性粉末10和第二磁性粉末20皆为前述的非晶合金粉末，表3中所列实验例标示为’N-2’者，表示第一磁性粉末10与第二磁性粉末20的平径粒径、重量比值及粘着材料30(实施例采用热固型树脂)的含量与标示为’N’或’N-1’者相同，惟标示为’N-2’者的成型压力为1吨每平方厘米。
由表3中所示的实验例(1vs 1-2,3-1vs 3-2)的实验结果可以发现，提高成型压力由0.5吨每平方厘米调整至1吨每平方厘米，可使磁性体40的密度由5.66g/cm3增加至5.68g/cm3，初始导磁率可增加3～7％；低频能损(100KHz/20Mt)无显着改变，惟高频能损因成型压力变大，粉粒间距减少，导致涡流损增加，使得高频能损因而增加约7～10％。
为了兼顾高频下有较低能损与较高的初始导磁率的目标，本发明借助于调整第二磁性粉末20的平均粒径或降低粘着材料30的含量达成上述目标，结果如表3中所示的实施例5和实施例6。实施例5与实施例6的初始导磁率已达29～30。低频与高频下的能损也为全部实施例中最低者，这种具有较低能损与较高的初始导磁率的磁性体40，应用于制造功率电感器将可以达到高品质因子(Qfactor)的水准。图7是表3中的比较例1和实施例6及日系同业产品的性能比较图，请参照图7的品质因子与频率(Q vs Freq.)的关系曲线，采用本发明上述磁性体40制成的功率电感器在低于5MHz处的品质因子大于50。
图8是采用本发明上述实施例6的磁性体40制成的功率电感器和日系同业产品的能损与频率(Q vs Freq.)的关系曲线进行比较，由图8的结果可知，采用本发明上述实施例6的磁性体40制成的功率电感器的感值已超越比较例1以及日系同业产品的水准。
以上这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种用于制造磁体的混合磁性粉末，其特征在于，包含：
一第一磁性粉末；
一第二磁性粉末，其中该第一磁性粉末和该第二磁性粉末由软磁材料制成，其中，该第一磁性粉末的平均粒径大于该第二磁性粉末的平均粒，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)与该第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12，其中该第一磁性粉末的重量为该第一磁性粉末和该第二磁性粉末的总重量的50～90％；以及该第二磁性粉末的重量为该第一磁性粉末和该第二磁性粉末的总重量的10～50％，其中所述第一磁性粉末和所述第二磁性粉末中的每一个磁性粉末具有一预先设定的粒径分布，用于增加所述磁性体的密度。
2.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该混合磁性粉末由非晶质合金粉末制成，该非晶质合金粉末的纳米压痕硬度大于或等于7Gpa。
3.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该混合磁性粉末由非晶质合金粉末制成，该第一磁性粉末与该第二磁性粉末的重量比值为6:4，该第一磁性粉末与该第二磁性粉末的中位粒径比值大于8.97。
4.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该混合磁性粉末由非晶质合金粉末制成，该第一磁性粉末与该第二磁性粉末的重量比值为7:3，该第一磁性粉末与该第二磁性粉末的中位粒径比值大于8.97。
5.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于17～36微米(μm)，该第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.0～3.5微米(μm)；该第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于8～26微米(μm)，该第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于0.5～1.7微米(μm)；该第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于30～52微米(μm)，该第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于2.8～5.6微米(μm)。
6.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于20～34微米(μm)，该第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.8～3.2微米(μm)；该第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于10～23微米(μm)，该第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于1.0～1.7微米(μm)；该第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于36～52微米(μm)，该第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于3.5～5.6微米(μm)。
7.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)介于17～20微米(μm)，该第二磁性粉末的中位粒径(D50)介于1.0～1.8微米(μm)；该第一磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于8～10微米(μm)，该第二磁性粉末的第10百分位粒径(D10)介于0.5～1.0微米(μm)；该第一磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于30～36微米(μm)，该第二磁性粉末的第90百分位粒径(D90)介于2.8～3.5微米(μm)。
8.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1；该第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于2，该第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1。
9.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)和第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于10～12，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于3，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1.5；以及，其中该第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第10百分位粒径(D10)的粉末颗粒量的比值大于3，该第二磁性粉末的中位粒径(D50)的粉末颗粒量和第90百分位粒径(D90)的粉末颗粒量的比值大于1.3。
10.如权利要求1所述的混合磁性粉末，其特征在于，该混合磁性粉末由铁粉末制成。
11.一种电子元件，其特征在于，包括：
一磁性体，该磁性体包含一第一磁性粉末以及一第二磁性粉末，该第一磁性粉末和该第二磁性粉末由非晶质合金软磁材料制成，其中，该第一磁性粉末的平均粒径大于该第二磁性粉末的平均粒，该第一磁性粉末的中位粒径大于该第二磁性粉末的中位粒径以使该第二磁性粉末配置于该第一磁性粉末的空隙中从而增加该磁性体的密度，该非晶质合金的纳米压痕硬度大于或等于7Gpa；以及
一导线，设于该磁性体中。
12.一种电感器，其特征在于，包括：
一磁性体，该磁性体包含一第一磁性粉末以及一第二磁性粉末，该第一磁性粉末和该第二磁性粉末由非晶质合金软磁材料制成，其中，该第一磁性粉末的平均粒径大于该第二磁性粉末的平均粒，该第一磁性粉末的中位粒径大于该第二磁性粉末的中位粒径以使该第二磁性粉末配置于该第一磁性粉末的空隙中从而增加该磁性体的密度，该非晶质合金的纳米压痕硬度大于或等于7Gpa；以及
一导线，设于该磁性体中。
13.一种电子元件，其特征在于，包括：
一磁性体，该磁性体包含一第一磁性粉末以及一第二磁性粉末，其中该第一磁性粉末和该第二磁性粉末由铁软磁材料制成，其中，该第一磁性粉末的平均粒径大于该第二磁性粉末的平均粒，该第一磁性粉末的中位粒径大于该第二磁性粉末的中位粒径以使该第二磁性粉末配置于该第一磁性粉末的空隙中从而增加该磁性体的密度，其中该第一磁性粉末的重量为该第一磁性粉末和该第二磁性粉末的总重量的60～90％；以及该第二磁性粉末的重量为该第一磁性粉末和该第二磁性粉末的总重量的10～40％；以及
一导线，设于该磁性体中。
14.一种电感器，其特征在于，包括：
一磁性体，该磁性体包含一第一磁性粉末以及一第二磁性粉末，其中该第一磁性粉末和该第二磁性粉末由铁软磁材料制成，其中，该第一磁性粉末的平均粒径大于该第二磁性粉末的平均粒，该第一磁性粉末的中位粒径大于该第二磁性粉末的中位粒径以使该第二磁性粉末配置于该第一磁性粉末的空隙中从而增加该磁性体的密度，其中该第一磁性粉末的重量为该第一磁性粉末和该第二磁性粉末的总重量的60～90％；以及该第二磁性粉末的重量为该第一磁性粉末和该第二磁性粉末的总重量的10～40％；以及
一导线，设于该磁性体中。
15.一种电感器，其特征在于，包括：
一磁性体，该磁性体包含一第一磁性粉末以及一第二磁性粉末，其中该第一磁性粉末和该第二磁性粉末由软磁材料制成，其中，该第一磁性粉末的平均粒径大于该第二磁性粉末的平均粒，该第一磁性粉末的中位粒径大于该第二磁性粉末的中位粒径以使该第二磁性粉末配置于该第一磁性粉末的空隙中从而增加该磁性体的密度；以及
一导线，设于该磁性体中，其中该电感器在低于5MHz处的品质因子大于50。
16.一种用于制造磁性体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
制备第一磁性粉末和第二磁性粉末，其中第一磁性粉末和第二磁性粉末由软磁材料制成，其中，该第一磁性粉末的平均粒径大于该第二磁性粉末的平均粒，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)与该第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12以使该第二磁性粉末配置于该第一磁性粉末的空隙中从而增加该磁性体的密度；
将该第一磁性粉末和该第二磁性粉末以及一黏着材料混合；以及
进行一压力成型制程，将含有该第一磁性粉末、该第二磁性粉末和该黏着材料的混合物制成该磁性体，其中该压力不小于0.1吨每平方公分且不大于6吨每平方公分。
17.一种用于制造磁性体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
制备第一磁性粉末和第二磁性粉末，其中第一磁性粉末和第二磁性粉末由软磁材料制成，其中该第一磁性粉末的平均粒径大于该第二磁性粉末的平均粒径，该第一磁性粉末的中位粒径(D50)与该第二磁性粉末的中位粒径(D50)的比值介于5～12从而增加该磁性体的密度；
将该第一磁性粉末和该第二磁性粉末以及一黏着材料混合，其中该黏着材料的重量为该第一磁性粉末和该第二磁性粉末的总重量的1～5％；以及
进行一压力成型制程，将含有该第一磁性粉末、该第二磁性粉末和该黏着材料的混合物制成该磁性体，其中该压力不小于0.1吨每平方公分且不大于6吨每平方公分。
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