JP2005252187A - Laminated layer type magnetic material and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層型磁性材料およびその製造方法に関するものである。
さらに詳述すると、本発明は、高周波帯域においても優れた透磁率特性および飽和磁化特性を併せ備えた、低損失の積層型磁性材料およびその製造方法に関する。
The present invention relates to a laminated magnetic material and a method for producing the same.
More specifically, the present invention relates to a low-loss laminated magnetic material having both excellent permeability characteristics and saturation magnetization characteristics even in a high frequency band, and a method for manufacturing the same.
近年においては、各種電子機器の小形化・軽量化に伴い、電子機器に搭載されているスイッチング電源などの各種部品についても小形化・軽量化が要求されている。例えば、薄型化が求められるノート型パソコン，小型携帯機器，薄型ＣＲＴ，あるいはフラットパネルディスプレイなどに用いられるスイッチング電源では、特に小形化・軽量化を達成することが強く求められている。しかしながら、従来のスイッチング電源は、その主要な構成部品であるトランス，リアクトル等の磁気部品が大きな体積を占めていることから、小型化・軽量化・薄型化には限界があった。 In recent years, with the reduction in size and weight of various electronic devices, various components such as switching power supplies mounted on the electronic devices are also required to be reduced in size and weight. For example, switching power supplies used in notebook personal computers, small portable devices, thin CRTs, flat panel displays, and the like that are required to be thin are strongly required to achieve particularly small size and light weight. However, since conventional switching power supplies have a large volume of magnetic components such as transformers and reactors, which are main components, there is a limit to miniaturization, weight reduction, and thickness reduction.
このようなスイッチング電源に使用されるトランスやリアクトルなどの磁気部品用部材には、従来から、センダストやパーマロイなどの金属磁性材料のほか、フェライトなどの酸化物磁性材料が使用されている。 Conventionally, for magnetic parts such as transformers and reactors used in such switching power supplies, oxide magnetic materials such as ferrite are used in addition to metal magnetic materials such as sendust and permalloy.
この金属磁性材料は高い飽和磁束密度と透磁率とを有する反面、電気抵抗率が低いことに起因して、特に高周波帯域における渦電流損失が大きくなってしまい、高速動作や高周波駆動が求められる近年の磁気部品では、小型化への障害となっていた。一方、酸化物磁性材料は、上記の金属磁性材料に比べて電気抵抗率が高いので高周波帯域で生じる渦電流損失が小さいものの、飽和磁束密度が小さいのでその体積を小さくすることが困難であった。 Although this metal magnetic material has a high saturation magnetic flux density and magnetic permeability, due to its low electrical resistivity, eddy current loss increases particularly in the high frequency band, and high speed operation and high frequency driving are required in recent years. In the magnetic parts, it was an obstacle to miniaturization. On the other hand, the oxide magnetic material has a higher electrical resistivity than the above metal magnetic material, so the eddy current loss generated in the high frequency band is small, but the saturation magnetic flux density is small, so it is difficult to reduce its volume. .
また、金属磁性材料においては、高周波帯域における渦電流損失を低減させるために、磁性層の薄層化を図ることが有効である。そこで従来から、複数の薄層化した磁性層の間に高抵抗率の層を挟み込んだ積層型磁性材料が知られており、この構造により磁性層の間に流れる渦電流の発生を防ぎ、その結果として、渦電流損失を低減させていることは周知の通りである。 In the metal magnetic material, it is effective to reduce the thickness of the magnetic layer in order to reduce eddy current loss in a high frequency band. Therefore, conventionally, a laminated magnetic material in which a high resistivity layer is sandwiched between a plurality of thinned magnetic layers is known, and this structure prevents the generation of eddy currents flowing between the magnetic layers. As a result, it is well known that eddy current loss is reduced.
一般に、トランスやリアクトルなどの磁気部品に用いられる積層型磁性材料としては、上記の渦電流損失を低減させるために、板圧０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の磁性薄板を積層した積層型磁性材料が用いられている。例えば、パーマロイなどの軟磁性合金の薄板から所定形状のコア片を各層毎に打ち抜き、これらのコア片を１２５０℃程度で焼鈍を施し、その後に、各コア片に層間絶縁処理を施しながら、それらの複数枚を積層・接着することで積層型磁性材料を得ている。 In general, as a laminated magnetic material used for magnetic parts such as transformers and reactors, a laminated magnetic material in which magnetic thin plates having a plate pressure of about 0.02 mm to 0.3 mm are laminated in order to reduce the eddy current loss. Is used. For example, core pieces of a predetermined shape are punched out from a thin plate of a soft magnetic alloy such as permalloy for each layer, and these core pieces are annealed at about 1250 ° C. A laminated magnetic material is obtained by laminating and adhering a plurality of sheets.
従来から知られている積層型磁性材料の積層構成は、図２に示すように、金属系磁性薄板３，層間絶縁層４，接着層５，層間絶縁層４，金属系磁性薄板３・・・という繰り返し構造となっている。 As shown in FIG. 2, the laminated structure of conventionally known laminated magnetic materials is as follows: metal-based magnetic thin plate 3, interlayer insulating layer 4, adhesive layer 5, interlayer insulating layer 4, metal-based magnetic thin plate 3 ... It has a repeating structure.
また、その他の従来例としては、特開平８−２２２４２２号公報（特許文献１）に記載されているように、「金属軟磁性板材（パーマロイ）」＋「絶縁層（Ａｌ合金：超超ジュラルミン）」の積層構造が知られている。すなわち、この特許文献１には、金属軟磁性板材と絶縁体層とが交互に積層された磁性体において、前記絶縁体層が非金属板材の加熱生成物であることを特徴とする磁性体が開示されている。より具体的に述べると、パーマロイ板と超超ジュラルミン箔を交互に重ね合わした材料を圧延し、次に純酸素中で加熱し、超超ジュラルミン層を金属酸化物へ酸化し、最後に窒素と水素の混合ガス雰囲気中で加熱し、パーマロイとＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする金属酸化物の多層構造材料を得ることが記載されている。
As other conventional examples, as described in JP-A-8-222422 (Patent Document 1), “metal soft magnetic plate (permalloy)” + “insulating layer (Al alloy: super-super duralumin)” Is known. That is,
さらに、その他の従来例として、特開２００２−１４１２３０号公報（特許文献２）には、「金属系軟磁性体フィルム」＋「磁性材料粉を樹脂で結合した複合磁性体層」の積層構造が記載されている。より具体的には、金属系軟磁性体フィルムと、磁性材料粉を樹脂をバインダとして結合してなる複合磁性体とを層状に複数枚積層一体化した構造が記載されている。ここで、上記の金属系軟磁性体フィルムとしては、鉄系又はコバルト系非晶質軟磁性合金、鉄系又はコバルト系微細結晶軟磁性合金、純鉄、シリコン鉄等のフィルムが挙げられ、軟磁性材料粉としては、純鉄、鉄シリコン、鉄アルミ、鉄ニッケル合金、カルボニル鉄、絶縁コーティングした球状単結晶金属磁性材料等の粉体、フェライト等の酸化物系磁性材料の単結晶粉等が挙げられている。 Furthermore, as another conventional example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-141230 (Patent Document 2) discloses a laminated structure of “metal-based soft magnetic film” + “composite magnetic material layer in which magnetic material powder is bonded with resin”. Has been described. More specifically, a structure is described in which a metal-based soft magnetic film and a plurality of composite magnetic bodies formed by combining magnetic material powders with a resin as a binder are laminated and integrated. Here, examples of the metal-based soft magnetic film include iron-based or cobalt-based amorphous soft magnetic alloys, iron-based or cobalt-based fine crystal soft magnetic alloys, pure iron, silicon iron, and the like. Examples of magnetic material powder include pure iron, iron silicon, iron aluminum, iron nickel alloy, carbonyl iron, insulating coated spherical single crystal metal magnetic material powder, single crystal powder of oxide magnetic material such as ferrite, etc. Are listed.
しかしながら、図２に示した従来例、および特許文献１，２に示した従来例のいずれにおいても、飽和磁化特性および透磁率に関して、以下に述べる課題がみられた。
However, both the conventional example shown in FIG. 2 and the conventional examples shown in
第１の課題は、飽和磁化特性についての問題である。すなわち、従来例における層間絶縁層あるいは接着層は、酸化被膜や樹脂材料からなる非磁性材料であることから、磁性に寄与する材料の割合が低くなってしまう。その結果として、磁気特性、特に飽和磁化特性が非磁性材料の割合だけ低下してしまうという問題があった。 The first problem is a problem regarding saturation magnetization characteristics. That is, since the interlayer insulating layer or the adhesive layer in the conventional example is a nonmagnetic material made of an oxide film or a resin material, the ratio of the material contributing to magnetism is reduced. As a result, there is a problem that the magnetic characteristics, particularly the saturation magnetization characteristics, are reduced by the ratio of the nonmagnetic material.
第２の課題は、透磁率についての問題である。すなわち、従来例における面方向の磁気的結合は強く透磁率は大きくなるが、層間絶縁層あるいは接着層である非磁性材料を横切る方向では、磁気的結合が弱いことから極端に透磁率が小さくなってしまうという問題があった。なお、特許文献２においては、単独の接着層が存在しないとはいえ、樹脂の分だけ透磁率が低下することになる。 The second problem is a problem with magnetic permeability. In other words, the magnetic coupling in the plane direction in the conventional example is strong and the magnetic permeability is large, but the magnetic permeability is extremely small in the direction crossing the non-magnetic material that is the interlayer insulating layer or the adhesive layer because the magnetic coupling is weak. There was a problem that. In Patent Document 2, even though there is no single adhesive layer, the magnetic permeability is reduced by the amount of resin.
このような理由に起因して、従来技術では面方向を使った２次元的な磁気設計しかできなかったため、３次元的に自由な磁気設計ができず、その結果として、磁気部品を使ったスイッチング電源等の小型化・薄型化を図るうえで障害となっていた。 For this reason, the conventional technology only allows a two-dimensional magnetic design using the plane direction, so a three-dimensional free magnetic design cannot be performed. As a result, switching using magnetic components is possible. It was an obstacle to reducing the size and thickness of power supplies.
よって本発明の目的は、このような問題点に鑑み、高周波域においても優れた飽和磁化特性および透磁率を呈する、積層型磁性材料およびその製造方法を提供することにある。 Therefore, in view of such problems, an object of the present invention is to provide a laminated magnetic material that exhibits excellent saturation magnetization characteristics and magnetic permeability even in a high frequency region, and a method for manufacturing the same.
上記の目的を達成するために、請求項１に係る本発明は、金属磁性材料からなる薄層と、酸化物磁性材料からなる薄層とを交互に積層して磁性材料を形成した積層型磁性材料である。
In order to achieve the above object, the present invention according to
請求項２に係る本発明は、請求項１に記載の積層型磁性材料において、前記金属磁性材料は、Ｆｅ，Ｎｉ−Ｆｅ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ、またはＦｅ−Ｃｏを主成分とする。 According to a second aspect of the present invention, in the laminated magnetic material according to the first aspect, the metal magnetic material contains Fe, Ni-Fe, Fe-Al-Si, or Fe-Co as a main component.
請求項３に係る本発明は、請求項１に記載の積層型磁性材料において、前記金属磁性材料として、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とするアモルファス金属を用いる。
The present invention according to claim 3 is the multilayer magnetic material according to
請求項４に係る本発明は、請求項１に記載の積層型磁性材料において、前記金属磁性材料として、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とする微結晶金属を用いる。
The present invention according to claim 4 is the multilayer magnetic material according to
請求項５に係る本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の積層型磁性材料において、前記酸化物磁性材料は、（Ｎｉ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４、または（Ｍｎ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４などのフェライトを主成分とする。
The present invention according to claim 5 is the multilayer magnetic material according to any one of
請求項６に係る本発明は、金属磁性材料からなる薄層と、酸化物磁性材料からなる薄層とを交互に積層して積層型磁性材料を形成する製造方法である。 The present invention according to claim 6 is a manufacturing method for forming a laminated magnetic material by alternately laminating thin layers made of a metal magnetic material and thin layers made of an oxide magnetic material.
請求項７に係る本発明は、請求項６に記載の製造方法において、前記金属磁性材料については、めっき、スパッタリング、または真空蒸着により膜形成を行う。 The present invention according to claim 7 is the manufacturing method according to claim 6, wherein the metal magnetic material is formed by plating, sputtering, or vacuum deposition.
請求項８に係る本発明は、請求項６または７に記載の製造方法において、前記酸化物磁性材料については、めっき、エアロゾル式ジェットプリンティング処理により膜形成を行う。 The present invention according to claim 8 is the manufacturing method according to claim 6 or 7, wherein the oxide magnetic material is subjected to film formation by plating or aerosol jet printing.
請求項９に係る本発明は、請求項６ないし８のいずれかに記載の製造方法において、前記金属磁性材料は、Ｆｅ，Ｎｉ−Ｆｅ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ、またはＦｅ−Ｃｏを主成分とする。 The present invention according to claim 9 is the manufacturing method according to any one of claims 6 to 8, wherein the metal magnetic material contains Fe, Ni-Fe, Fe-Al-Si, or Fe-Co as a main component. To do.
請求項１０に係る本発明は、請求項６ないし８のいずれかに記載の製造方法において、前記金属磁性材料として、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とするアモルファス金属を用いる。
The present invention according to
請求項１１に係る本発明は、請求項６ないし８のいずれかに記載の製造方法において、前記金属磁性材料として、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とする微結晶金属を用いる。 The present invention according to claim 11 is the manufacturing method according to any one of claims 6 to 8, wherein the metal magnetic material is Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-B-Si-. A microcrystalline metal containing Cr, Fe—Co—B—Si, Fe—Ni—Mo—B, or Co—Fe—Ni—Mo—B—Si as a main component is used.
請求項１２に係る本発明は、請求項６ないし１１のいずれかに記載の製造方法において、前記酸化物磁性材料は、（Ｎｉ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４、または（Ｍｎ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４のフェライトを主成分とする。 The present invention according to claim 12 is the manufacturing method according to any one of claims 6 to 11, wherein the oxide magnetic material is (Ni, Zn) Fe 2 O 4 or (Mn, Zn) Fe 2 O. 4 ferrite as a main component.
本発明では、金属磁性材料および酸化物磁性材料のみにより積層型磁性材料を構成しているので、非磁性材料の割合がなく、優れた飽和磁化特性を得ることができる。さらに本発明では、層間に非磁性材料を含んでいないので、層間においても磁気的な結合が有効になされ、優れた透磁率を得ることができる。 In the present invention, since the laminated magnetic material is composed only of the metal magnetic material and the oxide magnetic material, there is no proportion of nonmagnetic material, and excellent saturation magnetization characteristics can be obtained. Furthermore, in the present invention, since a non-magnetic material is not included between the layers, magnetic coupling is effectively performed between the layers, and excellent magnetic permeability can be obtained.
図１は、本発明を適用した積層型磁性材料の断面構成図である。本図において、１は金属磁性材料、２は酸化物磁性材料を示す。本実施の形態では、この図１に示すように、金属磁性材料１からなる薄層と、酸化物磁性材料２からなる薄層とを交互に積層して磁性材料を形成している。
FIG. 1 is a sectional view of a laminated magnetic material to which the present invention is applied. In this figure, 1 is a metal magnetic material, and 2 is an oxide magnetic material. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the magnetic material is formed by alternately laminating thin layers made of the metal
ここで、金属磁性材料１は、Ｆｅ，Ｎｉ−Ｆｅ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ、またはＦｅ−Ｃｏを主成分としている。また、この金属磁性材料１として、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とするアモルファス金属を用いることが可能である。あるいは、この金属磁性材料１として、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とする微結晶金属を用いることも可能である。
Here, the metal
酸化物磁性材料２は、（Ｎｉ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４、または（Ｍｎ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４などのフェライトを主成分としている。 The oxide magnetic material 2 contains ferrite such as (Ni, Zn) Fe 2 O 4 or (Mn, Zn) Fe 2 O 4 as a main component.
金属磁性材料１の形成方法としては、めっき、スパッタリング、または真空蒸着の手法を用いて膜形成する。また、酸化物磁性材料２の形成方法としては、めっき、エアロゾル式ジェットプリンティング処理（微粒子をエアロゾル状にして搬送し、ノズルより高速噴射させる）の手法を用いて膜形成する。
As a method for forming the metal
図１に示した積層型磁性材料を以下のように作製した。
最初に基板となる５０μｍ厚さのパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）箔を準備した。
The laminated magnetic material shown in FIG. 1 was produced as follows.
First, a 50 μm-thick permalloy (Ni—Fe) foil serving as a substrate was prepared.
まず、フェライトめっき法により、パーマロイ膜を形成した基板の上にフェライト膜を形成した。このフェライトめっき法は、阿部ら（日本応用磁気学会誌、Vol. 127, No. 6, p.721〜729. 2003）による方法と同じである。窒素雰囲気でパージされた筐体内でヒータを内蔵したターンテーブル上に基板を置き、装置上部に設置したノズルから塩化鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ２）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）からなる反応液、亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ２）からなる酸化液と、ｐＨコントローラとしてアンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）をスプレーした。ターンテーブル上の基板の上で、各種溶液が混合され、基板となるＮｉ−Ｆｅ箔上にフェライト膜を形成した。この方法で、基板となるＮｉ−Ｆｅ箔の両面に１００ｎｍ厚さのフェライト膜を形成した。 First, a ferrite film was formed on a substrate on which a permalloy film was formed by a ferrite plating method. This ferrite plating method is the same as the method by Abe et al. (Japan Society of Applied Magnetics, Vol. 127, No. 6, p.721-729.2003). A substrate is placed on a turntable containing a heater in a case purged in a nitrogen atmosphere, and is composed of iron chloride (FeCl 2 ), nickel chloride (NiCl 2 ), and zinc chloride (ZnCl 2 ) from a nozzle installed at the top of the apparatus. The reaction solution, an oxidizing solution composed of sodium nitrite (NaNO 2 ), and ammonium (NH 4 OH) were sprayed as a pH controller. Various solutions were mixed on the substrate on the turntable to form a ferrite film on the Ni—Fe foil serving as the substrate. By this method, a ferrite film having a thickness of 100 nm was formed on both surfaces of a Ni—Fe foil serving as a substrate.
次に、無電解めっき法によるパーマロイ膜を形成した。この無電解めっき法によるパーマロイ膜は、小島ら（東北大学科学研究所報告 第３３巻 第１号p1〜13、 1984)による方法と同じである。硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ）を所定量混合し、ロッシェル塩（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６・４Ｈ２Ｏ）、次亜燐酸ナトリウム（ＮａＰＨ２Ｏ２・Ｈ２Ｏ）を加え、ｐＨを８〜１０に調整しためっき液を入れためっき浴槽を準備した。めっき浴槽の中央部に被めっき基板となるフェライト膜を形成したパーマロイ箔を取り付け、温度を８０〜９０℃で制御しながら、フェライト膜表面上にパーマロイ膜を形成した。この方法で、基板となる箔の両面のフェライト膜上に５μｍ厚さパーマロイめっき膜を形成した。 Next, a permalloy film was formed by electroless plating. The permalloy film by this electroless plating method is the same as the method by Kojima et al. (Tohoku University Scientific Research Institute, Vol. 33, No. 1, p1-13, 1984). A predetermined amount of ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O) and nickel sulfate (NiSO 4 · 6H 2 O) are mixed, and Rochelle salt (KNaC 4 H 4 O 6 · 4H 2 O), sodium hypophosphite (NaPH) 2 O 2 · H 2 O) was added to prepare a plating bath containing a plating solution whose pH was adjusted to 8-10. A permalloy foil on which a ferrite film serving as a substrate to be plated was attached at the center of the plating bath, and a permalloy film was formed on the ferrite film surface while controlling the temperature at 80 to 90 ° C. By this method, a 5 μm-thick permalloy plating film was formed on the ferrite films on both sides of the foil serving as the substrate.
更に、フェライトめっき法によるフェライト箔の形成と、無電解めっき法によるパーマロイ膜の形成を交互に繰り返し、パーマロイ６１層，フェライト６２層を積層した。こうして、厚さ約３５０μｍの積層型磁性材料を作製した。 Furthermore, the formation of the ferrite foil by the ferrite plating method and the formation of the permalloy film by the electroless plating method were alternately repeated to laminate the permalloy 61 layer and the ferrite 62 layer. Thus, a laminated magnetic material having a thickness of about 350 μm was produced.
なお、本実施例では、めっきにより金属磁性材料の層を形成したが、他にスパッタリング、真空蒸着により膜形成することでも適用可能である。また、本実施例では、めっきによりフェライトの層を形成したが、他にエアロゾル式ジェットプリンティングにより膜形成することも可能である。 In this embodiment, the metal magnetic material layer is formed by plating. However, the present invention can also be applied by forming a film by sputtering or vacuum deposition. In this embodiment, the ferrite layer is formed by plating. However, it is also possible to form a film by aerosol jet printing.
（比較例１）
従来の方法と同様に、５０μｍ厚さのパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）箔を準備した。両面にエポキシ樹脂を塗工し、１５０℃６０分で熱硬化した。こうして、５０μｍ厚さのパーマロイ箔の両面に厚さ１０μｍの層間絶縁層を形成した。さらに、エポキシ樹脂を塗工しながら層間絶縁層を形成したパーマロイ箔を積層し、ホットプレスした。こうして、パーマロイ箔を５層積層した約３５０μｍ厚さの積層型磁性材料を作製した。
(Comparative Example 1)
Similarly to the conventional method, a 50 μm thick permalloy (Ni—Fe) foil was prepared. Epoxy resin was applied to both sides and heat cured at 150 ° C. for 60 minutes. Thus, an interlayer insulating layer having a thickness of 10 μm was formed on both surfaces of the 50 μm-thick permalloy foil. Further, a permalloy foil on which an interlayer insulating layer was formed was laminated while applying an epoxy resin, and hot pressed. Thus, a laminated magnetic material having a thickness of about 350 μm in which five layers of permalloy foil were laminated was produced.
つぎに、上記の実施例１および比較例１でそれぞれ作製した積層型磁性材料を、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて飽和磁化を測定した。その結果、比較例１の積層型磁性材料では飽和磁化０．７Ｔに対して、実施例１の積層型磁性材料では飽和磁化０．９Ｔを得ることができた。 Next, saturation magnetization of the laminated magnetic materials produced in Example 1 and Comparative Example 1 was measured using a vibrating sample magnetometer (VSM). As a result, it was possible to obtain a saturation magnetization of 0.9 T in the laminated magnetic material of Example 1 while the laminated magnetic material of Example 1 had a saturation magnetization of 0.7 T.
次に、それぞれの積層型磁性材料に回路を形成し、インダクタを作製した。このインダクタについて交流のＢ−Ｈアナライザを用いて、複素透磁率（μｒ＝μｒ’−ｊμｒ”）を測定した。一般に複素透磁率の虚数部μｒ”は、渦電流損失による損失と考えることができる。 Next, a circuit was formed in each laminated magnetic material to produce an inductor. This inductor was measured for complex permeability (μ r = μ r ′ −jμ r ″) using an AC BH analyzer. In general, the imaginary part μ r ″ of complex permeability is a loss caused by eddy current loss. Can think.
図３は、その測定結果を示す。図３から明らかなように、比較例１で作製した積層型磁性材料では、比透磁率の実部μｒ’が低く、複素透磁率の虚数部μｒ”が５ＭＨｚ付近で立ち上がり始めているのに対して、実施例１で作製した積層型磁性材料では、比透磁率の実部μｒ’が高く、複素透磁率の虚数部μｒ”が１０ＭＨｚまで立ち上がりがなかった。 FIG. 3 shows the measurement results. As is clear from FIG. 3, in the laminated magnetic material manufactured in Comparative Example 1, the real part μ r ′ of relative permeability is low and the imaginary part μ r ″ of complex permeability starts to rise around 5 MHz. On the other hand, in the laminated magnetic material produced in Example 1, the real part μ r ′ of the relative permeability was high and the imaginary part μ r ″ of the complex permeability did not rise up to 10 MHz.
特に、各層のパーマロイの厚さが厚くなると高周波域では表皮電流が流れ、単層の箔内で渦電流が発生し、結果的に、高周波域で渦電流損失が発生してしまうという問題がある。しかし、本実施例では、パーマロイ箔層を直接形成していくことで、圧延などで形成した薄膜などではハンドリングなどから難しかった厚さである１０μｍ厚さでパーマロイ箔層を形成することができ、従来の方法より簡便に薄いものを得ることができた。そして、フェライト皮膜の絶縁性能によって、フェライト箔層を横切って発生する渦電流の発生を抑え、数ＭＨｚ以上の高周波域で生じる渦電流損失の発生を抑えることができた。 In particular, when the thickness of permalloy in each layer is increased, a skin current flows in the high frequency range, and eddy currents are generated in the single layer foil, resulting in eddy current loss in the high frequency range. . However, in this example, by directly forming the permalloy foil layer, it is possible to form a permalloy foil layer with a thickness of 10 μm, which is difficult to handle with a thin film formed by rolling or the like, A thinner product could be obtained more easily than the conventional method. The insulation performance of the ferrite film can suppress the generation of eddy currents that occur across the ferrite foil layer, and can suppress the generation of eddy current loss that occurs in a high frequency range of several MHz or more.
本発明により作製した積層型磁性材料をリアクトルに用いる場合、従来の積層型磁性材料と比較して、同じインダクタンス値を得る際に、体積が小さくて済み、小型化・薄型化が可能になる。これにより、従来にない小型・薄型のスイッチング電源をつくることが可能となる。 When the laminated magnetic material produced according to the present invention is used for a reactor, the volume can be reduced and the size and thickness can be reduced when obtaining the same inductance value as compared with the conventional laminated magnetic material. As a result, it is possible to produce a small and thin switching power supply that has not been conventionally available.
１ 金属磁性材料
２ 酸化物磁性材料
３ 金属系磁性薄板
４ 層間絶縁層
５ 接着層
1 Metal Magnetic Material 2 Oxide Magnetic Material 3 Metallic Magnetic Thin Plate 4 Interlayer Insulating Layer 5 Adhesive Layer
Claims (12)
前記金属磁性材料は、Ｆｅ，Ｎｉ−Ｆｅ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ、またはＦｅ−Ｃｏを主成分とすることを特徴とする積層型磁性材料。 The laminated magnetic material according to claim 1,
A laminated magnetic material characterized in that the metal magnetic material contains Fe, Ni-Fe, Fe-Al-Si, or Fe-Co as a main component.
前記金属磁性材料は、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とするアモルファス金属であることを特徴とする積層型磁性材料。 The laminated magnetic material according to claim 1,
The metal magnetic material is Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-B-Si-Cr, Fe-Co-B-Si, Fe-Ni-Mo-B, or Co-Fe-Ni. A laminated magnetic material, which is an amorphous metal mainly composed of Mo—B—Si.
前記金属磁性材料は、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とする微結晶金属であることを特徴とする積層型磁性材料。 The laminated magnetic material according to claim 1,
The metal magnetic material is Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-B-Si-Cr, Fe-Co-B-Si, Fe-Ni-Mo-B, or Co-Fe-Ni. -A laminated magnetic material, characterized in that it is a microcrystalline metal containing Mo-B-Si as a main component.
前記酸化物磁性材料は、（Ｎｉ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４、または（Ｍｎ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４のフェライトを主成分とすることを特徴とする積層型磁性材料。 In the laminated magnetic material according to any one of claims 1 to 4,
The oxide magnetic material comprises (Ni, Zn) Fe 2 O 4 or (Mn, Zn) Fe 2 O 4 ferrite as a main component.
前記金属磁性材料については、めっき、スパッタリング、または真空蒸着により膜形成することを特徴とする、積層型磁性材料の製造方法。 The manufacturing method according to claim 6,
The metal magnetic material is formed by plating, sputtering, or vacuum deposition.
前記酸化物磁性材料については、めっき、エアロゾル式ジェットプリンティング処理により膜形成することを特徴とする積層型磁性材料の製造方法。 In the manufacturing method according to claim 6 or 7,
A method for producing a laminated magnetic material, wherein the oxide magnetic material is formed by plating or aerosol jet printing.
前記金属磁性材料は、Ｆｅ，Ｎｉ−Ｆｅ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ、またはＦｅ−Ｃｏを主成分とすることを特徴とする積層型磁性材料の製造方法。 In the manufacturing method in any one of Claim 6 thru | or 8,
The method of manufacturing a laminated magnetic material, wherein the metal magnetic material contains Fe, Ni-Fe, Fe-Al-Si, or Fe-Co as a main component.
前記金属磁性材料は、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とするアモルファス金属であることを特徴とする積層型磁性材料の製造方法。 In the manufacturing method in any one of Claim 6 thru | or 8,
The metal magnetic material is Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-B-Si-Cr, Fe-Co-B-Si, Fe-Ni-Mo-B, or Co-Fe-Ni. A method for producing a laminated magnetic material, which is an amorphous metal mainly composed of Mo—B—Si.
前記金属磁性材料は、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ、またはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉを主成分とする微結晶金属であることを特徴とする積層型磁性材料の製造方法。 In the manufacturing method in any one of Claim 6 thru | or 8,
The metal magnetic material is Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-B-Si-Cr, Fe-Co-B-Si, Fe-Ni-Mo-B, or Co-Fe-Ni. A method for producing a laminated magnetic material, which is a microcrystalline metal mainly composed of Mo-B-Si.
前記酸化物磁性材料は、（Ｎｉ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４、または（Ｍｎ，Ｚｎ）Ｆｅ２Ｏ４のフェライトを主成分とすることを特徴とする積層型磁性材料の製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 6 thru | or 11,
The method for producing a laminated magnetic material, wherein the oxide magnetic material contains (Ni, Zn) Fe 2 O 4 or (Mn, Zn) Fe 2 O 4 ferrite as a main component.
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