CN1492452A - 磁损材料及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种包括有软磁粉末和粘合剂的磁损材料。在磁损材料中，虚部磁导率(μ”)的频散曲线具有至少两个不同的频散部分，其包括相对高频侧的第一频散部分(D1)和相对低频侧的第二频散部分(D2)。虚部磁导率具有分别在第一和第二频散部分内为最大的第一和第二最大值(μ”max(D1)和μ”max(D2))。第二最大值等于或大于第一最大值。第二频散部分可以是由磁共振引起的频散。第一频散部分可以是由涡流引起的频散。

Description

磁损材料及其生产方法
技术领域
本发明要求享有在先日本专利申请JP 2002-252351的优先权，该专利申请通过引用结合于本文中。
本发明涉及一种在高频下具有优良的磁损特性的磁损材料，还涉及一种生产这种磁损材料的方法。
背景技术
近年来，在高速操作下的高集成半导体器件的扩展十分显著。其中的一些例子为逻辑电路元件或者有源元件，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、微处理器(MPU)、中央处理器(CPU)以及图象处理器算法逻辑单元(IPALU)等。在这些有源元件中，运算速度或信号处理速度增加得很快。在这种情况下，电子电路中的电信号传播使得电压和电流存在较大的波动，并因此容易产生作为无用辐射的感应式高频辐射噪音。
另一方面，电子元器件在重量、厚度和尺寸方面的减少也已快速地提高。随之而来的是半导体器件的集成程度以及电子元器件在印刷布线板上的安装密度也得到了极大的提高。因此，高度集成或安装的电子元件或信号线相互之间非常接近。与信号处理速度中的上述增加相结合，更容易于引发高频辐射噪音。
近年来，在这种电子集成元件或布线板中已采取了对策，例如在传输线中插接集总常数元件如去耦电容器。然而，在高速电子集成元件或布线板中，所产生的噪音包括谐波分量，因此信号通道趋于以分布常数电路的方式来工作。结果，采用集总常数电路的传统抗噪措施无法有效地工作。
最近，本发明人采用了在高频区域中表现出较大磁损的磁损材料。通过将磁损材料设在无用辐射源的附近，就可通过抑制噪音源和辐射源之间的传播噪音而有效地抑制从半导体器件、电子电路等中产生的无用辐射。关于利用这种磁损来减轻无用辐射的机理，近来的研究表明，其在作为无用辐射源的电子电路中加入了等效电阻分量。这里，等效电阻分量的大小取决于虚部磁导率μ”，产生噪音抑制效果的频率区域取决于虚部磁导率μ”的频散。因此，为了实现更有效地减轻无用辐射，要求有较大值的虚部磁导率μ”以及与无用辐射的频率分布相匹配的μ”的频散。
然而在大多数情况下，实际产生于各种电子电路中的无用辐射的频率分布占据了较宽的范围，因此无法被μ”的急剧频散充分地覆盖，这种急剧频散是由磁共振所引起的，这与在典型的磁性材料中所观察到的一样。另外，由涡流损耗所引起的平缓的磁导率分散无法提供足够大的μ”，因此不能期望得到较好的抑制噪音的效果。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种磁损材料，其可有效地抵抗来自在高速下操作的有源元件、电子电路等的无用辐射。
本发明的另一目的是提供一种磁损材料，其可容易地和有效地抑制分布在较宽频带内的无用辐射。
本发明的另一目的是提供一种磁损材料，其可有效地抑制噪音分量而不会影响信号分量。
本发明的另一目的是提供一种生产上述磁损材料的方法。
本发明人进行了广泛和定量的研究，以分析在具有磁损的磁性材料放置于传输线附近时在传输线中加入电阻分量的现象。结果，已经发现，对传播噪音的抑制效果的大小基本上与虚部磁导(μ”·δ)和频率f成比例，其中虚部磁导是虚部磁导率μ”与磁化深度δ的乘积。因此，本发明人已经想到，如果磁性材料具有急剧地上升、然后逐渐下降或者急剧地上升并在较宽的频带内表现出较大频散的μ”的频散曲线，那么就可实现有损耗的低通滤波器特性或者带阻滤波器特性，其可在特定的截止频率下使等效电阻发生急剧的变化。这样便研制出了本发明。
为了评估传播噪音的抑制效果，如下文中所介绍的那样，将损耗特性Ploss进行研究是有帮助的。频率越高，损耗特性响应于虚部磁导率μ”的降低而减小得越慢。为了达到本发明的目的，虚部磁导率μ”的频散必须急剧地上升。如果虚部磁导率μ”的频散在急剧上升之后平缓地下降，则损耗可因上述损耗特性而维持在较高的水平，从而可构成性能优良的低通滤波器。而且，在急剧地上升然后平缓地下降的曲线中，可以通过设计在较宽频带上呈现出较大频散的曲线来得到优良的低通滤波器和优良的带阻滤波器。
为了实现其中虚部磁导率μ”的频散急剧地上升然后平缓地下降的曲线，频散的分布必须是不对称的。具体而言，频散在低频侧必须较窄而在高频侧必须较宽。然而，很难通过单一的磁导率弛豫机理来实现这种不对称的频散。作为在频率轴线上的不对称频散的一个例子，可对单片磁性薄膜进行研究。在这种情况下，首先出现由涡流循环引起的平缓频散(即在低频侧)，然后出现由磁共振引起的急剧频散(即在高频侧)。结果，可以得到其中μ”值地平缓上升并急剧地下降的曲线。
因此，典型地观察到的曲线与涡流和磁共振有关，并且包括在低频侧由涡流循环引起的频散以及在高频侧由磁共振引起的频散。这种典型的曲线在所要求的性能方面与作为本发明目的的曲线、即急剧地上升然后平缓地下降的曲线是不同的。因此，典型的曲线在噪音防护方面是不合要求的，噪音防护旨在当信号分量与噪音分量相互接近时能有效地抑制噪音分量而不会影响信号分量。
鉴于上述，根据本发明，给出了一种在不同的频率区域呈现出两种磁损的磁损材料，使得磁损材料呈现出这样一种虚部磁导率μ”的频散曲线，其中频散急剧地上升然后平缓地下降，或者急剧地上升并在较宽的频带内呈现出较大的频散。
根据本发明的一个方面，提供了一种磁损材料，其包括软磁粉和将粉末颗粒相互粘结在一起的粘合剂，磁损材料具有一定的虚部磁导率(μ”)的频散曲线，其中此频散曲线包括至少两个不同的频散部分，包括相对高频侧的第一频散部分(D1)和相对低频侧的第二频散部分(D2)，虚部磁导率(μ”)具有在第一频散部分(D1)内为最大的第一最大值(μ”max(D1))以及在第二频散部分(D2)内为最大的第二最大值(μ”max(D2))，第二最大值(μ”max(D2))等于或大于第一最大值(μ”max(D1))。
根据本发明的另一方面，提供了一种生产磁损材料的方法，此磁损材料的虚部磁导率(μ”)的频散曲线具有第一和第二频散部分(D1和D2)，其具有相互不同的频散区域，低频侧的第二频散部分(D2)是由磁共振引起的频散，所述方法包括：制备其厚度或直径大于趋肤深度的不定形状的软磁粉；研磨此软磁粉以得到包括有第一颗粒组和第二颗粒组的混合软磁粉，各颗粒组含有不规则形状或扁平形状的粉末颗粒，第一颗粒组中的粉末颗粒具有大于趋肤深度的厚度或直径，第二颗粒组中的粉末颗粒具有小于趋肤深度的厚度或直径；将含有高分子化合物的粘合剂混合在混合软磁粉中以得到它们的混合物；以及对此混合物进行模制。
附图说明
图1是显示了磁损材料设置在接近无用高频电流从中流过的传输线的示例的图；
图2A和2B是分别显示了在设置磁损材料之前和之后的分布常数线路的等效电路的图；
图3A是显示了分离噪音所需的等效电阻分量R的理想频率特性的图；
图3B是显示了磁损材料的虚部磁导率μ”的理想频率特性曲线的图；
图4是粉末样品的扫描电镜图像；
图5是显示了粉末样品的厚度分布和粉末样品的趋肤深度δs的图；
图6是显示了用于检查传播噪音的抑制效果的评估系统的图；
图7是本发明的实施例1的样品的μ-f特性图；
图8是本发明的实施例2的样品的μ-f特性图；
图9是本发明的实施例3的样品的μ-f特性图；
图10是本发明的实施例4的样品的μ-f特性图；
图11是本发明的实施例5的样品的μ-f特性图；
图12是本发明的实施例6的样品的μ-f特性图；
图13是本发明的实施例7的样品的μ-f特性图；
图14是比较示例1的样品的μ-f特性图；
图15是比较示例2的样品的μ-f特性图；
图16是比较示例3的样品的μ-f特性图；
图17是显示了实施例1的样品的Ploss的频率相关特性的图；
图18是显示了实施例2的样品的Ploss的频率相关特性的图；
图19是显示了实施例3的样品的Ploss的频率相关特性的图；
图20是显示了实施例4的样品的Ploss的频率相关特性的图；
图21是显示了实施例5的样品的Ploss的频率相关特性的图；
图22是显示了实施例6的样品的Ploss的频率相关特性的图；
图23是显示了实施例7的样品的Ploss的频率相关特性的图；
图24是显示了比较示例1的样品的Ploss的频率相关特性的图；
图25是显示了比较示例2的样品的Ploss的频率相关特性的图；和
图26是显示了比较示例3的样品的Ploss的频率相关特性的图。
具体实施方式
下面将参考附图来介绍根据本发明的一个优选实施例的磁损材料及其生产方法。
参考图1，作为测试片的磁损材料21设置成靠近会传播电磁噪音即无用高频电流从中流过的传输线20。在这种情况下，传输线20和磁损材料21感应式地耦合。结果，传输线20被给予具有频率选择性的等效电阻，使得图2A所示的传输线的等效电路变化到如图2B所示。这里，磁损材料21给予传输线20的等效电阻的大小取决于磁损材料21的虚部磁导率μ”与频率f的乘积(＝μ”·f)。
如图3A所示，给予传输线的电阻R最好在信号频率区域(信号)内大致等于零，而给予传输线的电阻R最好在噪音频率区域(噪音)内较大。
为了达到本发明的目的，虚部磁导率μ”的频散必须急剧地上升。这是因为，频率越高，损耗特性Ploss响应于虚部磁导率μ”的降低而减小得越慢，如果虚部磁导率μ”的频散在急剧上升之后平缓地下降，则损耗可维持在较高的水平，从而可构成性能优良的低通滤波器。而且，在急剧地上升然后平缓地下降的曲线中，可以通过设计在较宽频带上呈现出较大频散的曲线来得到优良的低通滤波器和优良的带阻滤波器。
因此，如图3B所示，虚部磁导率μ”的理想频散曲线响应于频率的升高而急剧地上升，然后平缓地下降。而且，虽然图中未示出，但在急剧上升然后快速下降的曲线中，较宽频带上的较大频散提供了优良的特性。
鉴于上述，在两个不同的频散部分、即具有相互不同的频率区域的第一和第二频散部分D1和D2上给予磁损材料的频率特性，从而实现了急剧地上升然后平缓地下降的虚部磁导率的频散曲线。
为了得到磁损材料的虚部磁导率的频率特性中的这两个频散部分，可以采用如下所述的几种方法。这些方法的原理例如公开于JP-A-H09-35927和JP-A-2001-21510中。
作为一种方法，将频散区域不同的两个磁粉组混合在一起。作为另一方法，通过机械加工等手段从一种原材料中制备频散区域相互不同的两个磁粉组。作为另一方法，通过一种粉末来实现两个频散部分。
下面将介绍从上述方法中发展而来的第一方法，其旨在实现在虚部磁导率的频率特性中具有两个频散部分的理想频散曲线。导致磁性材料呈现出磁损的那些机理包括基于涡流循环的机理以及基于磁共振(也称为铁磁共振或固有谐振)的另一机理。在磁性材料中产生的涡流取决于厚度、电阻、磁导率和频率。另一方面，磁共振很大程度上取决于磁性材料的各向异性磁场Hk。通常来说，与由涡流所引起的频散相比，由磁共振引起的虚部磁导率的频散使得虚部磁导率存在着急剧的变化。
因此，如果将在较低频率下呈现出磁共振的磁性材料(磁粉)与在较高频率下因涡流而引起磁导率弛豫的另一磁性材料(磁粉)以适当的比例混合在一起，就可以实现虚部磁导率响应于频率增加而急剧地上升然后平缓地下降的频散。
此外，为了获得急剧地上升并在较宽频带内呈现出较大频散的虚部磁导率的频散曲线，可将其由磁共振所引起的频散通过所需的频带宽度而相互分开的磁性材料(磁粉)以适当的比例混合在一起。
下面将介绍第二方法。为了促成上述磁共振，假定在比出现磁共振时的频率更低的频率范围内没有明显的涡流流动。对具有一种共同成分和较宽粒度分布的粉末进行研究。如果给出了涡流循环标准的趋肤深度(δs)处于比预期出现磁共振的频率更低的频率区域中的粒度分布的范围内，则其中粒度大于趋肤深度的粉末组在比促成磁共振的频率更低的频率下呈现出由涡流引起的磁导率弛豫。
通过利用磁粉粒度与趋肤深度之间的上述关系，就可以通过使用具有一种共同成分的粉末来得到急剧地上升然后平缓地下降的虚部磁导率的频散。尤其是，在原材料粉末是相对较脆的金属磁粉并且在将粉末添加到搅拌介质研磨机如球磨机中时，相对较大的粉末部分地破裂并成为细粉末。细粉末在介质的剪切应力作用下变平。结果，细粉末的厚度进一步减小。因此，粉末的厚度分布变宽，并可分成两个厚度组。
如果在粉末厚度的较宽和双重分布内观察到产生了在粉末内循环的涡流，则较大的粉末有助于由涡流所引起的平缓的磁导率频散，而较薄的扁平粉末有助于由磁共振所引起的急剧磁导率频散。因此，具有一种共同成分的一种原材料粉末提供了具有一定频散曲线的虚部磁导率，该频散曲线包括由涡流引起的高频侧的第一频散部分D1以及由磁共振引起的低频侧的第二频散部分D2。
下面将介绍第三方法。即使粉末具有大致均匀的成分和均匀的粒度分布，也可能发生两种磁共振。此现象可能是由于表面磁各向异性所引起的，在粉末的表面积达到一定程度时就可以在具有非零磁致伸缩常数的磁粉中观察到该表面磁各向异性。例如，具有非零磁致伸缩常数的磁粉可以是Fe3O4(磁石)或细小的扁平金属粉末，其成分在球磨机的剪切应力作用下发生变化，并因此具有非零磁致伸缩常数。这种现象在本发明人的JP-A-2001-210510以及S.Yoshida等人在J.Appl.Phys.，85，8，4636(1999)上的论文中有详细的介绍。
对于可能由表面磁各向异性引成的这两种磁共振的产生而言，每单位粉末重量的表面积是一个主要因素。然而，由于造成这两种共振的表面还取决于带来表面磁各向异性的其它因素，例如磁致弹性效应的大小即磁致伸缩常数的大小以及粉末的残余应力的大小，因此很难确定所述表面积的值。
在具有0.3平方米/克(m2/g)或更大的比表面积的软磁粉中存在着产生两种磁共振的趋势。然而，上述粉末仅仅提供了呈现出低频侧的平缓频散和高频侧的急剧频散的频散曲线。然而通过最近的研究已经发现，可通过很窄范围内的比表面积和粉末的热处理来得到在低频侧急剧上升的频散曲线。这样就可以实现本发明的目的。
在上文中已经介绍了得到这样一种频散曲线的三种方法，其中虚部磁导率随着频率的增加而急剧地上升然后平缓地下降，或者其中虚部磁导率急剧地上升并在较宽频带内呈现出较大的频散。根据用作原材料的磁粉的物理性质和虚部磁导率的目标频散区域，就可以选择最佳的方法。
在第一到第三方法的各方法中，虚部磁导率μ”必须具有在第一频散部分D1内为最大的第一最大值μ”max(D1)和在第二频散部分D2内为最大的第二最大值μ”max(D2)，并且第二最大值μ”max(D2)等于或大于第一最大值μ”max(D1)。最好，关系Δfr”≤D150或Δfr”≤D250的其中之一成立，其中Δfr”表示频率fr”max(D1)和fr”max(D2)之间的差异，fr”max(D1)表示虚部磁导率μ”具有第一最大值μ”max(D1)时的频率，fr”max(D2)表示虚部磁导率μ”具有第二最大值μ”max(D2)时的频率，D150表示第一频散部分D1的半最高幅度的全宽度，而D250表示第二频散部分D2的半最高幅度的全宽度。
下面将详细地介绍本发明的几个实施例。在各实施例中采用了包括第一到第(n+1)粉末的软磁粉，其中n是不小于1的整数。第一和第(n+1)粉末的成分、粒度或颗粒形状中的任一种都相互不同，它们混合在一起成为软磁粉。
首先将介绍在n＝1时的第一方法。具体地说，采用了两种软磁粉。虽然在这里介绍的是n＝1的实施例，然而n值也可以是2(采用三种软磁粉的实施例)、3(采用四种软磁粉的实施例)等等，只要能得到所需的特性和曲线即可。
(实施例1)
首先，制备下述软磁粉a和b。
a：以具有泪珠形状且平均粒度为50微米(μm)的铁-铝-硅(10％重量的硅-6％重量的铝-余量为铁)合金粉末为原材料，采用水雾化法并经湿磨处理而制出在纵向轴上的平均粒度为45μm的扁平状的铁-铝-硅合金粉末。
b：以具有泪珠形状且平均粒度为20μm的铁-铝-硅(10％重量的硅-6％重量的铝-余量为铁)合金粉末为原材料，采用水雾化法并经湿磨处理而制出在纵向轴上的平均粒度为12μm的扁平状的铁-铝-硅合金粉末。
在氩气环境中于650℃下对这两种粉末退火三小时之后，制备一种成分如表1所示的软磁糊膏，并通过刮刀法形成薄膜。然后对薄膜进行热压，之后在85℃下进行24小时的固化。这样就得到了作为实施例1的样品的磁损材料。
                  表1
    组分     混合比例
    扁平状的铁-铝-硅合金粉末a     60重量份
    扁平状的铁-铝-硅合金粉末b     40重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
此时，由粉末a引起的频散为D2。fr”max(D2)的值为26兆赫(MHz)，半最高幅度的全宽度D250为35MHz。另一方面，由粉末b引起的频散为D1。fr”max(D1)的值为161MHz，半最高幅度的全宽度D150为320MHz。这两种粉末满足了关系fr”max(D1)＞fr”max(D2)以及关系μ”max1＜μ”max2，如图7所示。此外，由于差值Δfr”＝fr”max(D1)-fr”max(D2)等于135MHz，因此可以理解关系Δfr”≤D150得到了满足。在此实施例中，关系呈现出Δfr”＞D250。在这里提出，假设关系Δfr”≤D150也不满足，即关系呈现出Δfr”＞D150且Δfr”＞D250。在这种情况下，μ-f特性在D1和D2之间具有波谷，Ploss特性表明允许噪音通过。在此实施例中上述关系得到满足，因此不会出现波谷。这样就实现了所需的衰减特性。
(实施例2)
制备软磁粉c和d。
c：采用水雾化法来生产镍-铁(84％重量的镍-16％重量的铁)合金粉末，其具有泪珠形状且平均粒度为20μm；
d：制备平均粒度为30μm的水雾化的铁-铝-硅(10％重量的硅-6％重量的铝-余量为铁)合金粉末作为原材料，并采用磨碎机来湿磨合金粉末，得到扁平状的铁-铝-硅合金粉末。在氩气环境中于650℃下对粉末d退火三小时。
将这两种粉末混合而制备出糊膏，其通过刮刀法形成薄膜。然后对薄膜进行热压，之后在85℃下进行24小时的固化。这样就得到了作为实施例2的样品的磁损材料。
                    表2
    组分     混合比例
    泪珠状的镍-铁合金粉末c     20重量份
    扁平状的铁-铝-硅合金粉末d     80重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
下面将介绍第二方法。
(实施例3)
制备铁-铝-硅合金铸块(10％重量的硅-6％重量的铝-余量为铁)作为原材料粉末并对其进行捣碎研磨，从而得到平均粒度为40μm的不规则形状的粗粉末。将不规则形状的铁-铝-硅粗粉末与n-己烷一起送到砂磨机中。对粗粉末研磨15小时，得到粉末样品e。粉末样品e的扫描电镜图像如图4所示。通过以表3所示的比例来采用粉末e，得到了作为实施例3的样品的磁损材料。
                      表3
    组分     混合比例
    扁平状的铁-铝-硅合金粉末e     100重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
图5显示了在研磨15小时后上述粉末的厚度分布及其趋肤深度δs。对于厚度而言，通过随机取样来得到粉末的样品，并通过在电镜图像上的若干点处测量厚度来检查其分布。通过下列公式来得到趋肤深度δs。
δ s = ρ πfμ [ μm ]
μ = μ 0 · μ ip = 4 π × 10 - 7 × 1 2 μ eff
这里，ρ表示电阻(Ωm)，f表示频率(Hz)，μeff表示磁导率。在频率f＝100MHz时，粉末e的磁导率μeff＝17，电阻ρ＝9.0×10-7Ω·m。此时，δs＝8.2μm。
从图4和5中可以理解，粉末e具有由两个组构成的粉末厚度分布，这两个组包括形状类似于原材料粉末的粉末组和扁平状粉末颗粒的粉末组，并且趋肤深度δs处于粉末厚度分布的范围内。
下面将介绍第三方法。
(实施例4)
制备作为原材料粉末的铁-铝-硅合金铸块(9.4％重量的硅-5.3％重量的铝-余量为铁)，其含有比铝硅铁粉成分(9.6％重量的硅-5.4％重量的铝-余量为铁)更大比例的铁并且具有正的磁致伸缩常数。对原材料粉末进行捣碎研磨，从而得到平均粒度为40μm的不规则形状的粗粉末。将所得到的不规则形状的铁-铝-硅合金的粗粉末与n-己烷一起送到砂磨机中。对粗粉末研磨40小时，得到B.E.T.比表面积为8.6m2/g的扁平状粉末f。
在氩气环境中于650℃下对粉末f退火三小时之后，制备出成分如表4所示的软磁糊膏，并通过刮刀法而形成薄膜。然后对薄膜进行热压，之后在85℃下进行24小时的固化。这样就得到了作为实施例4的样品的磁损材料。
         表4
    组分     混合比例
    扁平状的铁-铝-硅合金粉末f     100重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
(实施例5)
将类似的原材料与n-己烷一起送到砂磨机中并研磨60小时，得到B.E.T.比表面积为1.53m2/g的扁平状细粉末g。
在氩气环境中于650℃下对粉末g退火三小时之后，制备出成分如表5所示的软磁糊膏，并通过刮刀法形成薄膜。然后对薄膜进行热压，之后在85℃下进行24小时的固化。这样就得到了作为实施例5的样品的磁损材料。
                   表5
    组分     混合比例
    扁平状的铁-铝-硅合金粉末g     100重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
(实施例6)
制备作为原材料粉末的镍-铁合金铸块(77％重量的镍-23％重量的铁)，其含有比坡莫合金的成分(80％重量的镍-20％重量的铁)更大比例的铁并具有正的磁致伸缩常数，对此原材料粉末进行捣碎研磨，从而得到平均粒度为25μm的不规则形状的粗粉末。将不规则形状的镍-铁合金的粗粉末与n-己烷一起送到砂磨机中，研磨8小时，得到B.E.T.比表面积为0.39m2/g的扁平状的细粉末h。
通过使用粉末h，制备出成分如表6所示的软磁糊膏，并通过刮刀法形成薄膜。然后对薄膜进行热压，之后在85℃下进行24小时的固化。这样就得到了作为实施例6的样品的磁损材料。
                表6
    组分     混合比例
    扁平状的镍-铁合金粉末h     100重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
(实施例7)
通过使用B.E.T.比表面积为1.97m2/g的Fe3O4(磁石)粉末i，制备出成分如表7所示的软磁糊膏，并通过刮刀法形成薄膜。然后对薄膜进行热压。这样就得到了作为实施例7的样品的磁损材料。
             表7
    组分     混合比例
    磁石粉末i     100重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
下面将介绍三个比较示例。
(比较示例1)
采用具有铝硅铁粉成分(9.6％重量的硅-5.4％重量的铝-余量为铁)和相对较大的0.17m2/g的B.E.T.比表面积的扁平状铁-硅-铝合金粉末j，制备出成分如表8所示的软磁糊膏。通过与实施例1的样品相似的方式，得到作为比较示例1的样品的磁损材料。
                  表8
    组分     混合比例
    扁平状的铁-铝-硅合金粉末j     100重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
(比较示例2)
通过只采用实施例2的样品中所使用的两种软磁粉中的一种，即通过采用泪珠状的粉末c，制备出成分如表9所示的软磁糊膏。通过与实施例1的样品相似的方式，得到作为比较示例2的样品的磁损材料。
                   表9
    组分     混合比例
    泪珠状的镍-铁合金粉末c     100重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
(比较示例3)
得到具有铝硅铁粉成分(9.6％重量的硅-5.4％重量的铝-余量为铁)和B.E.T.比表面积为0.8m2/g的扁平状铁-铝-硅合金粉末k。不对合金粉末k进行退火。采用粉末k来制备成分如表10所示的软磁糊膏。通过与实施例1的样品相似的方式，得到作为比较示例3的样品的磁损材料。
                  表10
    组分     混合比例
    扁平状的铁-铝-硅合金粉末k     100重量份
    氯化聚乙烯树脂     10重量份
    溶剂(甲苯)     50重量份
    总量     160重量份
作为实施例4和比较示例3之间的比较的结果，可以看到，这些样品在比表面积方面相似，但频散曲线却相互不同。也就是说，进行了退火的样品的频散曲线与未进行退火的样品的频散曲线是不同的(见图10和16)。可以推测，这是因为如果铁-硅-铝合金在高于500℃的温度下退火，就可以观察到DO3结构的晶体生长。为了充分地生长DO3结构，最好在650℃下进行约两小时的退火。然而，由于高温热处理伴随有过度氧化或燃烧的问题，因此退火最好在惰性气体的环境中进行。
为了评估上述实施例中的样品作为磁损材料的性能，对磁导率的频率相关特性(μ-f特性)和传播噪音的抑制效果进行了研究。为了测量μ-f特性，采用了环形的磁损材料样品。通过将各样品插入到形成了一匝线圈的测试夹具中来测量阻抗，可以得到从在1MHz到10GHz的频率范围内的虚部磁导率μ”。
另一方面，采用如图6所示的包括有微带线22和网络分析器23的评估系统来评估传播噪音的抑制效果。在图中，标号24表示同轴电缆。采用厚度为2毫米(mm)、尺寸为20mm×20mm的磁损材料25作为测试片，将其放在微带线22的中心并与之紧密接触。从上述条件下的传输特性S11和S21中，可以通过下述公式来得到损耗特性Ploss：
Ploss＝1-[(Γ)2+(T)2]
这里，S11＝20log|Γ|，S21＝20log|T|。Γ和T分别表示电压反射系数和电压传输系数。
首先，在图7到13中显示了实施例1到7的样品的μ”-f特性。在图14到16中显示了比较示例1到3的样品的μ”-f特性。在实施例的样品的μ”-f特性中，各样品呈现出急剧地上升然后平缓地下降的虚部磁导率的频散曲线，这是由于在相互不同的频率区域中存在两种虚部磁导率频散而引起的，或者，各样品呈现出急剧地上升并在较宽频带上保持较大值的虚部磁导率μ”的虚部磁导率的频散曲线。
另一方面，考虑比较示例的三个样品。在比较示例1的样品中，由于磁共振而实现了急剧的上升，但虚部磁导率在达到其最大值之后快速地下降。在比较示例2的样品中，大概是因为颗粒内的涡流循环的原因而可观察到驰豫分散。由于虚部磁导率的上升较平缓，因此此样品不适用于采用频率区域的区分来抑制电磁噪音。在比较示例3的样品中，可以观察到两个频散区域。然而，大概是因为涡流循环的原因而使上升较平缓。因此，此样品不适用于频率区域的区分。
采用具有上述虚部磁导率频散的实施例和比较示例的样品，对传播噪音的抑制效果Ploss的频率相关特性(1MHz到10GHz)进行了研究。图17到23显示了实施例1到7的样品的Ploss的频率相关特性，而图24到26显示了比较示例1到3的样品的Ploss的频率相关特性。
从这些图中可以清楚地看出本发明的效果。具体地说，各实施例的样品呈现出这样的频率特性，尽管在样品中Ploss具有较大值的频率区域互不相同，然而表示传播噪音的抑制程度Ploss均急剧地上升，之后缓慢地衰减。
另一方面，在比较示例1的样品中，Ploss急剧地上升，但在达到其最大值之后显著地下降。在比较示例2的样品中，Ploss的变化比较平缓。因此，此样品不适用于通过频率区域而将信号和噪音分开。在比较示例3的样品中，与具有类似的B.E.T.比表面积并进行了热处理的实施例4的样品相比，Ploss不太急剧地上升，并在高于约30MHz的一定频率范围内呈现出平缓的曲线。因此，实施例4更优。
通常来说，可用于生产这种软磁粉的磁性材料可以是具有较大值的高频磁导率的软磁金属材料，例如硅钢、铁-铝-硅合金(铝硅铁粉)、铁-镍合金(坡莫合金)或非晶态合金。通过研磨、拉拔、分裂、雾化-粒化等方法，就可从上述软磁材料中得到软磁粉。根据需要，可通过使用搅拌介质研磨机如球磨机来将所得粉末进一步加工成扁平形状。此外，可对所得粉末和扁平化的粉末进行退火。
还可以采用各种其它的软磁材料。例如，可以通过使用氧化物软磁材料如尖晶石铁氧体、平面铁氧体、赤铁矿石、磁石或磁赤铁矿石(maghematite)来得到所需的磁损材料。
作为用于得到磁损材料的次要材料的粘合剂，当考虑到其在电子电路附近使用时，最好采用具有优良柔性和耐火性的氯化聚乙烯。然而其并不限于此，也可以采用各种有机粘合剂，例如，热塑性树脂如聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚氨酯树脂、纤维素树脂、ABS树脂、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、硅橡胶及其共聚物，以及热固性树脂如环氧树脂、酚树脂、酰胺树脂或二酰亚胺树脂。
在混合和散布磁粉和粘合剂以得到磁损材料的方法方面不存在任何特别的限制。根据将使用的粘合剂的物理性质和工艺的容易性来选择适当的方法。
上述磁损材料具有急剧地上升然后逐渐减小的虚部磁导率μ”的频散曲线，或者具有急剧地上升并在较宽频带内保持较大的虚部磁导率μ”的虚部磁导率μ”的频散曲线。因此，作为传播噪音的抑制效果的一个指标的Ploss具有急剧地上升然后缓慢地衰减的频率特性。因此，通过使用上述磁损材料，可以有效地减轻噪音分量，同时不会对信号分量造成负面影响。因此，上述磁损材料具有抑制无用电磁波辐射的优良效果，并且在防护电子元器件、特别是高速有源元件和高密度印刷布线板等中的噪音方面非常有效。

Claims (16)

1.一种磁损材料，其包括软磁粉和将所述粉末颗粒相互粘结在一起的粘合剂，所述磁损材料具有一定的虚部磁导率(μ”)的频散曲线，其中所述频散曲线包括至少两个不同的频散部分，其包括相对高频侧的第一频散部分(D1)和相对低频侧的第二频散部分(D2)，所述虚部磁导率(μ”)具有在所述第一频散部分(D1)内为最大的第一最大值(μ”max(D1))以及在所述第二频散部分(D2)内为最大的第二最大值(μ”max(D2))，所述第二最大值(μ”max(D2))等于或大于所述第一最大值(μ”max(D1))。
2.根据权利要求1所述的磁损材料，其特征在于，所述虚部磁导率(μ”)的频散曲线具有所述第一和第二频散部分(D1和D2)，其具有相互不同的频散区域，所述低频侧的第二频散部分(D2)是由磁共振引起的频散。
3.根据权利要求2所述的磁损材料，其特征在于，所述高频侧的第一频散部分(D1)是由涡流引起的频散。
4.根据权利要求2所述的磁损材料，其特征在于，所述高频侧的第一频散部分(D1)是由磁共振引起的频散。
5.根据权利要求1所述的磁损材料，其特征在于，关系Δfr”≤D150或Δfr”≤D250成立，其中Δfr”表示所述第一频散部分(D1)和第一频散部分(D2)的最大频率(fr”max(D1)和fr”max(D2))之间的差异，D150表示所述第一频散部分(D1)的半最高幅度的全宽度，而D250表示所述第二频散部分(D2)的半最高幅度的全宽度。
6.根据权利要求1所述的磁损材料，其特征在于，所述软磁粉包括第一到第(n+1)粉末，它们在成分、粒度或颗粒形状中的任一方面都相互不同，并且相互混合在一起，所述第一粉末的虚部磁导率(μ”)在第一频率(fr1)处具有最大值(μ”max1)，所述第(n+1)粉末的虚部磁导率(μ”)在第(n+1)频率(fr(n+1))处具有最大值(μ”max(n+1))，关系fr1＞fr(n+1)成立，关系μ”max1＜μ”max(n+1)也成立，其中n是不小于1的整数。
7.根据权利要求1所述的磁损材料，其特征在于，所述软磁粉具有单一成分和均匀粒度的分布，并具有两种各向异性的磁场，其具有相互不同的大小。
8.根据权利要求7所述的磁损材料，其特征在于，所述软磁粉是扁平形状的铁-铝-硅合金粉末，其具有0.5平方米/克到2.0平方米/克之间的比表面积，并在500℃或更高的温度下进行热处理。
9.根据权利要求7所述的磁损材料，其特征在于，所述软磁粉是扁平形状的铁-镍系合金粉末，并具有0.3平方米/克到0.4平方米/克之间的比表面积。
10.根据权利要求7所述的磁损材料，其特征在于，所述软磁粉是不定形状的金属氧化物粉末，并具有1.5平方米/克或更大的比表面积。
11.根据权利要求1所述的磁损材料，其特征在于，所述软磁粉包括：
第一颗粒组和第二颗粒组，各所述颗粒组含有粉末颗粒；
所述第一颗粒组中的粉末颗粒具有大于所述软磁粉末的趋肤深度的第一尺寸；
所述第二颗粒组中的粉末颗粒具有小于所述趋肤深度的第二尺寸。
12.根据权利要求11所述的磁损材料，其特征在于，所述粉末颗粒之一为不定的形状，所述第一尺寸和所述第二尺寸均为各所述粉末颗粒的直径。
13.根据权利要求11所述的磁损材料，其特征在于，所述粉末颗粒之一为扁平的形状，所述第一尺寸和所述第二尺寸均为各所述粉末颗粒的厚度。
14.根据权利要求11所述的磁损材料，其特征在于，通过研磨其厚度和直径的其中之一大于所述趋肤深度的不规则形状的原材料粉末来得到各所述第一和所述第二颗粒组。
15.根据权利要求11所述的磁损材料，其特征在于，由所述第一颗粒组引起的所述虚部磁导率(μ”)在第一频率(fr1)处具有最大值，由所述第二颗粒组引起的所述虚部磁导率(μ”)在第二频率(fr2)处具有最大值，所述第二频率(fr2)低于所述第一频率(fr1)。
16.一种生产磁损材料的方法，在所述磁损材料中，虚部磁导率(μ”)的频散曲线具有第一和第二频散部分(D1和D2)，其具有相互不同的频散区域，低频侧的所述第二频散部分(D2)是由磁共振引起的频散，所述方法包括：
制备出厚度和直径的其中之一大于趋肤深度的不规则形状的软磁粉末；
研磨所述软磁粉末，得到包括有第一颗粒组和第二颗粒组的磁性混合的软磁粉末，各所述颗粒组含有不规则形状或扁平形状的粉末颗粒，所述第一颗粒组中的所述粉末颗粒具有其中之一大于所述趋肤深度的厚度和直径，所述第二颗粒组中的所述粉末颗粒具有其中之一小于所述趋肤深度的厚度和直径；
将包括有高分子化合物的粘合剂混合到所述混合的软磁粉末中，得到它们的混合物；和
对所述混合物进行模制。
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