JP2010062484A - Core shell type magnetic material, device apparatus, and antenna assembly - Google Patents

Core shell type magnetic material, device apparatus, and antenna assembly Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a core shell type magnetic material which has superior characteristics in a high frequency band, especially, in a GHz band. <P>SOLUTION: The core shell type magnetic material includes amorphous magnetic metal particles containing at least one magnetic metal selected from a group of Fe, Co and Ni, and at least one nonmagnetic metal selected from a group of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, a rare earth element, Ba, and Sr, and core shell type magnetic particles including an oxide coating layer made to cover surfaces of at least some of the magnetic metal particles and made of oxide containing at least the one nonmagnetic metal as one of constituents of the magnetic metal particles. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波用のコアシェル型磁性材料、これを用いたデバイス装置、およびアンテナ装置に関する。   The present invention relates to a high-frequency core-shell magnetic material, a device apparatus using the same, and an antenna apparatus.

近年、磁性材料は電磁波吸収体、磁性インク、インダクタンス素子等のデバイス装置に適用され、その重要さが年々増大している。これらの部品は、磁性材料の有する透磁率実部(比透磁率実部)μ’または透磁率虚部(比透磁率虚部)μ’’の特性を目的に応じて利用する。例えばインダクタンス素子は高いμ’(且つ低いμ’’)を利用し、電磁波吸収体は高いμ’’を利用する。そのため、実際にデバイス装置として使用する場合は、機器の利用周波数帯域に合わせてμ’およびμ’’を制御しなければならない。近年では、機器の利用周波数帯域が高周波化しているため、高周波でμ’、μ’’を制御できる材料の製造技術が強く求められている。   In recent years, magnetic materials have been applied to device devices such as electromagnetic wave absorbers, magnetic inks, and inductance elements, and their importance is increasing year by year. These parts utilize the characteristics of the magnetic permeability real part (relative magnetic permeability real part) μ ′ or the magnetic permeability imaginary part (relative magnetic permeability imaginary part) μ ″ of the magnetic material according to the purpose. For example, the inductance element uses high μ ′ (and low μ ″), and the electromagnetic wave absorber uses high μ ″. For this reason, when actually used as a device, μ ′ and μ ″ must be controlled in accordance with the frequency band used by the device. In recent years, since the frequency band of equipment used has become higher, there is a strong demand for a technique for manufacturing a material that can control μ ′ and μ ″ at a high frequency.

1MHz以上の高周波域で使用するインダクタンス素子用磁性材料としては、主にフェライトやアモルファス合金が用いられている。これら磁性材料は、1MHz〜10MHz域においては損失がなく(低いμ’’)、高いμ’を有し、良好な磁気特性を示す。しかしながら、この磁性材料は10MHz以上のさらに高い周波域では透磁率実部μ’が低下し必ずしも満足する特性が得られていない。   As a magnetic material for an inductance element used in a high frequency range of 1 MHz or higher, ferrite or amorphous alloy is mainly used. These magnetic materials have no loss in the range of 1 MHz to 10 MHz (low μ ″), have high μ ′, and exhibit good magnetic properties. However, this magnetic material does not always have satisfactory characteristics because the magnetic permeability μ ′ decreases in a higher frequency range of 10 MHz or higher.

このようなことからスパッタ法、めっき法などの薄膜技術によるインダクタンス素子の開発も盛んに行われ、高周波域においても優れた特性を示すことが確認されている。しかしながら、スパッタ法などの薄膜技術には大型の設備が必要で、且つ膜厚等を精密に制御する必要から、コストや歩留りの点では必ずしも十分満足するものではない。また、薄膜技術によるインダクタンス素子は高温、高湿度における磁気特性の長時間の熱的安定性に欠ける問題があった。   For this reason, development of inductance elements by thin film technology such as sputtering and plating has been actively conducted, and it has been confirmed that excellent characteristics are exhibited even in a high frequency range. However, thin film technology such as sputtering requires large equipment and requires precise control of film thickness and the like, so that it is not always satisfactory in terms of cost and yield. In addition, the inductance element based on the thin film technology has a problem of lacking long-term thermal stability of magnetic characteristics at high temperature and high humidity.

また、高周波で高いμ’と低いμ’’を有する磁性材料は、アンテナ装置等の高周波通信機器のデバイス装置への応用が期待される。現在の携帯通信端末は、情報伝播の多くを電波の送受信にて行っている。現在用いられている電波の周波数帯域は、100MHz以上の高周波領域である。そこで、この高周波領域において有用な電子部品および基板に注目が集まっている。また、携帯移動体通信、衛星通信においては、GHz帯の高周波域の電波が使用されるようになっている。   In addition, a magnetic material having a high μ ′ and a low μ ″ at a high frequency is expected to be applied to a device device of a high frequency communication device such as an antenna device. Current mobile communication terminals perform most of information propagation by transmitting and receiving radio waves. The frequency band of radio waves currently used is a high frequency region of 100 MHz or more. Therefore, attention is focused on electronic components and substrates useful in this high frequency region. In portable mobile communication and satellite communication, radio waves in the high frequency range of the GHz band are used.

このような高周波域の電波に対応するためには、電子部品におけるエネルギー損失や伝送損失が小さいことが必要である。例えば、携帯通信端末に不可欠なアンテナ部材では、アンテナから発生される電波は伝送過程において伝送損失が生じる。この伝送損失は、熱エネルギーとして電子部品および基板内で消費されて電子部品における発熱の原因となるため好ましくない。そして、この結果、外部に送信すべき電波が打ち消されるために、必要以上の強力な電波を送信する必要があり、電力の有効利用という点で問題があった。これらの伝送損失の問題は、アンテナ部材を小型化すればするほど、顕著になる。   In order to cope with radio waves in such a high frequency range, it is necessary that energy loss and transmission loss in electronic components be small. For example, in an antenna member indispensable for a mobile communication terminal, a radio wave generated from the antenna causes a transmission loss in the transmission process. This transmission loss is not preferable because it is consumed as heat energy in the electronic component and the substrate and causes heat generation in the electronic component. As a result, since the radio wave to be transmitted to the outside is canceled, it is necessary to transmit a stronger radio wave than necessary, and there is a problem in terms of effective use of power. These problems of transmission loss become more prominent as the antenna member is made smaller.

近年、通信機器の小型化、軽量化への要望の高まりに伴って、各電子部品が小型になり省スペース化を図っているに拘わらず、アンテナ部材は上述した理由により伝送損失を抑えるために電子部品および基板からの距離を確保することが必要不可欠である。このため、不要な空間を有することを余儀なくされるため、省スペース化を図ることが難しいという問題がある。   In recent years, with increasing demands for smaller and lighter communication equipment, each electronic component has been reduced in size and saved space. It is essential to ensure the distance from the electronic components and the substrate. For this reason, since it is forced to have an unnecessary space, there exists a problem that it is difficult to attain space saving.

そこで、誘電体セラミックスを用いたアンテナが開発されており、アンテナの小型化を達成することにより省スペース化が可能となっている。しかしながら、誘電体は誘電損失を持つため、結果的に伝送損失が大きくなり、送受信感度が得られず、補助的なアンテナとして用いているのが現状であり限界がある。また、誘電体はアンテナの共振周波数を狭帯域化する傾向があり、広帯域アンテナとしては好ましくない。   Thus, antennas using dielectric ceramics have been developed, and space saving can be achieved by achieving miniaturization of the antenna. However, since the dielectric has a dielectric loss, the transmission loss increases as a result, transmission / reception sensitivity cannot be obtained, and the use of the dielectric as an auxiliary antenna is limited. In addition, the dielectric tends to narrow the resonance frequency of the antenna, which is not preferable as a broadband antenna.

アンテナの小型化、省電力化の方法として、高透磁率(高いμ’、低いμ’’)の絶縁基板に、アンテナから通信機器内の電子部品や基板へ到達する電波を巻き込んで電子部品や基板へ電波を到達させずに送受信を行う方法がある。これによって、アンテナの小型化と省電力化が可能となるが、同時に、アンテナの共振周波数を広帯域化することも可能となり、より好ましい。   As a method of reducing the size and power consumption of antennas, electronic components or electronic components that have a high magnetic permeability (high μ ', low μ' ') are engulfed by the electromagnetic waves that reach the electronic components in the communication device or the substrate from the antenna. There is a method for performing transmission and reception without causing radio waves to reach the substrate. As a result, it is possible to reduce the size and power consumption of the antenna, but at the same time, it is possible to widen the resonance frequency of the antenna, which is more preferable.

通常の高透磁率部材としては金属もしくは合金であるが、これらは金属であるため抵抗が低くアンテナ特性を劣化させるため、使用できない。高透磁率部材をアンテナ基板として用いる場合は、高透磁率部材が高い絶縁性を有することも必要である。   A normal high magnetic permeability member is a metal or an alloy, but since these are metals, the resistance is low and the antenna characteristics are deteriorated, so that they cannot be used. When using a high magnetic permeability member as an antenna substrate, it is also necessary for the high magnetic permeability member to have high insulation.

一方、フェライトに代表される絶縁性酸化物の高透磁率部材をアンテナ基板に用いる場合、低抵抗によるアンテナ特性劣化は抑制出来るが、数百Hzの高周波では共鳴周波数に近づき、共鳴による伝送損失が顕著になり使用できない。   On the other hand, when a high-permeability member of an insulating oxide typified by ferrite is used for an antenna substrate, deterioration of antenna characteristics due to low resistance can be suppressed, but at a high frequency of several hundred Hz, it approaches the resonance frequency and transmission loss due to resonance is reduced. It becomes noticeable and cannot be used.

なお、高透磁率部材をアンテナ基板として用いる場合、材料厚さとして、10μm以上、強いては100μm以上の厚さも必要である。現状において、高い周波数帯域、特にGHz帯域で高い透磁率を有する10μm以上、強いては100μm以上の厚膜の絶縁性高透磁率部材は存在しない。このため、アンテナ基板の材料として、高周波数の電波に対しても使用できる伝送損失を極力抑えた絶縁性で厚膜の高透磁率部材(高いμ’、低いμ’’)が求められている。   In addition, when using a high magnetic permeability member as an antenna board | substrate, thickness of 10 micrometers or more as a material thickness is required also as strong as 100 micrometers or more. At present, there is no thick insulating high magnetic permeability member having a high permeability in a high frequency band, particularly in the GHz band, and having a thickness of 10 μm or more, more specifically 100 μm or more. For this reason, as a material for the antenna substrate, there is a demand for an insulating, thick film high permeability member (high μ ′, low μ ″) that can suppress transmission loss as much as possible and can be used even for high-frequency radio waves. .

一方、電磁波吸収体では高いμ’’を利用して、電子機器の高周波化に伴い発生したノイズを吸収し、電子機器の誤動作等の不具合を低減させている。電子機器としては、ICチップ等の半導体素子や各種通信機器などが挙げられる。このような電子機器は1MHzから数GHz、さらには数10GHz以上の高周波域で使用されるものなど様々である。   On the other hand, the electromagnetic wave absorber uses high μ ″ to absorb noise generated with higher frequency of the electronic device and reduce malfunctions such as malfunction of the electronic device. Examples of the electronic device include a semiconductor element such as an IC chip and various communication devices. Such electronic devices are various such as those used in a high frequency range of 1 MHz to several GHz, and further several tens of GHz or more.

特に、近年は1GHz以上の高周波域で使用される電子機器が増加する傾向にある。高周波域で使用される電子機器の電磁波吸収体は、従来、フェライト粒子、カルボニル鉄粒子、FeAlSiフレーク、FeCrAlフレークなどを樹脂と混合するバインダー成形法によって製造されている。しかしながら、これらの材料は1GHz以上の高周波域においてμ’、μ’’が共に極端に低く、必ずしも満足する特性は得られていない。その他、メカニカルアロイング法等で合成される材料では、長時間の熱的安定性に欠け歩留まりが低い問題がある。   In particular, in recent years, electronic devices used in a high frequency range of 1 GHz or more tend to increase. Conventionally, an electromagnetic wave absorber of an electronic device used in a high frequency range is manufactured by a binder molding method in which ferrite particles, carbonyl iron particles, FeAlSi flakes, FeCrAl flakes and the like are mixed with a resin. However, these materials have extremely low μ ′ and μ ″ in a high frequency range of 1 GHz or more, and satisfactory characteristics are not necessarily obtained. In addition, a material synthesized by a mechanical alloying method or the like has a problem of low yield due to lack of long-term thermal stability.

特許文献1には、高周波用に用いる磁性材料として、金属微粒子を無機材料で多層に被覆されたコアシェル型磁性材料が開示されている。
特開2006−97123号公報
Patent Document 1 discloses a core-shell magnetic material in which metal fine particles are coated in multiple layers with an inorganic material as a magnetic material used for high frequency.
JP 2006-97123 A

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、高い周波数帯域、特にGHz帯域で優れた特性を有するコアシェル型磁性材料、これを用いたデバイス装置、およびアンテナ装置を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a core-shell magnetic material having excellent characteristics in a high frequency band, particularly in the GHz band, a device device using the same, and an antenna To provide an apparatus.

本発明の一態様のコアシェル型磁性材料は、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つの磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属とを含む非晶質の磁性金属粒子;および、前記磁性金属粒子の少なくとも一部の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物からなる酸化物被覆層;を含むコアシェル型磁性粒子を備えることを特徴とする。   The core-shell magnetic material of one embodiment of the present invention includes at least one magnetic metal selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, and a rare earth element. Amorphous magnetic metal particles containing at least one nonmagnetic metal selected from Ba, Sr; and at least a part of the surface of the magnetic metal particles, and one of the components of the magnetic metal particles And a core-shell magnetic particle including an oxide coating layer made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal.

本発明の一態様のデバイス装置は、前記態様のコアシェル型磁性材料を備えることを特徴とする。   A device apparatus according to an aspect of the present invention includes the core-shell magnetic material according to the aspect described above.

本発明の一態様のアンテナ装置は、前記態様のコアシェル型磁性材料を備えることを特徴とする。   An antenna device according to one aspect of the present invention includes the core-shell magnetic material according to the above aspect.

本発明によれば、高い周波数帯域、特にGHz帯域で優れた特性を有するコアシェル型磁性材料、これを用いたデバイス装置、およびアンテナ装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the core-shell type magnetic material which has the outstanding characteristic in a high frequency band, especially a GHz band, a device apparatus using this, and an antenna apparatus.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本実施の形態のコアシェル型磁性材料は、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つの磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属とを含む非晶質の磁性金属粒子;および、この磁性金属粒子の少なくとも一部の表面に被覆され、磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物からなる酸化物被覆層;を含むコアシェル型磁性粒子を備えている。
(First embodiment)
The core-shell magnetic material of the present embodiment includes at least one magnetic metal selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, An amorphous magnetic metal particle containing at least one nonmagnetic metal selected from Ba and Sr; and at least a part of the surface of the magnetic metal particle, and is one of the components of the magnetic metal particle Core-shell magnetic particles including an oxide coating layer made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal.

上記構成を有することにより、高い周波数帯域、特にGHz帯域で優れた特性を有するコアシェル型磁性材料が実現される。具体的には、所望の高周波数帯域で高透磁率(高いμ’、低いμ’’)と絶縁性が実現でき、例えば、アンテナ装置に好適な伝送損失を極力抑えた磁性材料が提供される。また、所望の高周波数帯域での電波吸収体に好適な吸収特性に優れた磁性材料が提供される。さらに、長時間の磁気特性の熱的安定性に優れた磁性材料が提供される。   By having the said structure, the core-shell type magnetic material which has the outstanding characteristic in a high frequency band, especially a GHz band is implement | achieved. Specifically, high magnetic permeability (high μ ′, low μ ″) and insulation can be realized in a desired high frequency band, and for example, a magnetic material that suppresses transmission loss suitable for an antenna device is provided. . In addition, a magnetic material having excellent absorption characteristics suitable for a radio wave absorber in a desired high frequency band is provided. Furthermore, a magnetic material excellent in thermal stability of magnetic properties for a long time is provided.

磁性金属粒子に含有する磁性金属は、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含み、特にFe基合金、Co基合金、FeCo基合金が高い飽和磁化を実現できるために好ましい。Fe基合金は、第2成分としてNi,Mn,Cuなどを含有する、例えばFeNi合金、FeMn合金、FeCu合金を挙げることができる。Co基合金は、第2成分としてNi,Mn,Cuなどを含有する、例えばCoNi合金、CoMn合金、CoCu合金を挙げることができる。FeCo基合金は、第2成分としてNi,Mn,Cuなどを含有する合金を挙げることができる。これらの第2成分は、コアシェル型磁性粒子の高周波磁気特性を向上させるために効果的な成分である。   The magnetic metal contained in the magnetic metal particles contains at least one selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and is particularly preferable because an Fe-based alloy, a Co-based alloy, and an FeCo-based alloy can achieve high saturation magnetization. The Fe-based alloy contains Ni, Mn, Cu or the like as the second component, and examples thereof include FeNi alloy, FeMn alloy, and FeCu alloy. Examples of the Co-based alloy include Ni, Mn, Cu, and the like as the second component, such as a CoNi alloy, a CoMn alloy, and a CoCu alloy. Examples of the FeCo-based alloy include alloys containing Ni, Mn, Cu and the like as the second component. These second components are effective components for improving the high-frequency magnetic properties of the core-shell magnetic particles.

磁性金属の中でも、特にFeCo基合金を用いることが好ましい。FeCo中のCo量は、熱的安定性および耐酸化性と2テスラ以上の飽和磁化を満足さえる点から10原子%以上50原子%以下にすることが好ましい。更に好ましいFeCo中のCo量は、より飽和磁化を高める観点から20原子%以上40原子%以下の範囲である。   Among magnetic metals, it is particularly preferable to use an FeCo-based alloy. The amount of Co in FeCo is preferably 10 atomic% or more and 50 atomic% or less from the viewpoint of satisfying thermal stability and oxidation resistance and a saturation magnetization of 2 Tesla or more. A more preferable amount of Co in FeCo is in the range of 20 atomic% to 40 atomic% from the viewpoint of further increasing saturation magnetization.

磁性金属粒子に含有する非磁性金属は、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属である。これら非磁性金属は、酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化し易い元素で、且つ磁性金属粒子を被覆する酸化物被覆層の構成成分の1つとして含まれ、その絶縁性を安定的に付与できる。中でも、Al,Siは磁性金属粒子の主成分であるFe,Co,Niと固溶し易く、コアシェル型磁性粒子の熱的安定性の向上に寄与するために好ましい。特に、AlおよびSiから選ばれる少なくとも1つの元素を用いた場合は熱的安定性および耐酸化性が高くなるために好ましい。   The nonmagnetic metal contained in the magnetic metal particles is at least one metal selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr. These non-magnetic metals are elements that have low standard Gibbs energy of oxide formation and are easily oxidized, and are included as one of the constituent components of the oxide coating layer that coats magnetic metal particles, providing stable insulation. it can. Among these, Al and Si are preferable because they are easily dissolved in Fe, Co, and Ni, which are the main components of the magnetic metal particles, and contribute to the improvement of the thermal stability of the core-shell magnetic particles. In particular, it is preferable to use at least one element selected from Al and Si because thermal stability and oxidation resistance are increased.

非磁性金属の量は、高い熱的安定性、高い耐酸化性、高い飽和磁化を満足させる点から磁性金属に対して0.001原子%以上25原子%以下含むことが好ましい。その中でも、0.001原子%以上5原子%以下含むことがより好ましく、更に好ましくは0.01原子%以上5原子%以下である。特に、AlおよびSiから選ばれる少なくとも1つの元素(共存する場合はあわせたもの)を用いた場合は磁性金属に対して0.001原子%以上5原子%以下含まれることが望ましい。   The amount of the nonmagnetic metal is preferably 0.001 atomic% or more and 25 atomic% or less with respect to the magnetic metal from the viewpoint of satisfying high thermal stability, high oxidation resistance, and high saturation magnetization. Among these, it is more preferable to contain 0.001 atomic% or more and 5 atomic% or less, More preferably, it is 0.01 atomic% or more and 5 atomic% or less. In particular, when at least one element selected from Al and Si (when combined) is used, it is preferably contained in an amount of 0.001 atomic% to 5 atomic% with respect to the magnetic metal.

磁性金属粒子は非晶質である。非晶質であることにより、磁性金属粒子の電気抵抗を大きくすることができるため、渦電流損失による透磁率の低下を抑制することが挙げられる。また、結晶化したものと比べると、耐酸化性や耐食性に優れるという利点も挙げられる。また、非晶質であることは、結晶磁気異方性がないことを意味しており、高い透磁率を実現することが可能になる。更には、非晶質の場合、磁場によって容易に一方向に磁気異方性を誘導させることが可能となり、優れた高周波磁気特性を実現することが出来る。   Magnetic metal particles are amorphous. By being amorphous, the electric resistance of the magnetic metal particles can be increased, and therefore, a decrease in magnetic permeability due to eddy current loss can be suppressed. In addition, there is an advantage that it is excellent in oxidation resistance and corrosion resistance as compared with the crystallized one. Further, being amorphous means that there is no magnetocrystalline anisotropy, and high magnetic permeability can be realized. Furthermore, in the case of an amorphous material, magnetic anisotropy can be easily induced in one direction by a magnetic field, and excellent high-frequency magnetic characteristics can be realized.

磁性金属粒子は、非磁性金属と異なるB、Si、C、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Cr、Cu、Wから選ばれる少なくとも1つの添加金属が含まれることが好ましい。これらの添加金属は、磁性金属粒子の結晶相を非晶質(アモルファス)化させるのに有効な金属であり、その中でも特にB、Nb、Zr、Hfが有効であり、Bが最も効果的である。   The magnetic metal particles preferably contain at least one additive metal selected from B, Si, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, Cr, Cu, and W, which is different from the nonmagnetic metal. These additive metals are effective metals for making the crystalline phase of the magnetic metal particles amorphous. Among them, B, Nb, Zr, and Hf are particularly effective, and B is the most effective. is there.

添加金属は、高い熱的安定性、高い耐酸化性、高い飽和磁化、高い透磁率を満足させる点から磁性金属粒子全体に対して0.001原子%以上25原子%以下含むことが好ましい。特に、添加元素としてBを用いた場合のB量は、磁性金属粒子全体に対して、9原子%以上25原子%以下であることが好ましい。Bが9原子%より少ないと、磁性金属粒子の非晶質化が困難になり、25原子%より多いと、磁性金属粒子中に含まれる磁性相の割合が減り、透磁率が低くなってしまい好ましくない。   The additive metal is preferably contained in an amount of 0.001 atomic% to 25 atomic% with respect to the entire magnetic metal particle from the viewpoint of satisfying high thermal stability, high oxidation resistance, high saturation magnetization, and high magnetic permeability. In particular, the amount of B when B is used as the additive element is preferably 9 atomic% or more and 25 atomic% or less with respect to the entire magnetic metal particle. When B is less than 9 atomic%, it becomes difficult to make the magnetic metal particles amorphous, and when it is more than 25 atomic%, the ratio of the magnetic phase contained in the magnetic metal particles decreases and the magnetic permeability decreases. It is not preferable.

添加金属として、Bの一部をNbまたはZrまたはHfのうち少なくともいずれか1つと置き換えることも効果的である。Nb、Zr、Hfは磁性金属相の結晶化温度を上昇させる効果があり、磁性金属粒子の非晶質化を促進させることが可能となり好ましい。この場合、添加金属がNbまたはZrまたはHfのうち少なくともいずれか1つと、Bとを含み、磁性金属粒子全体に対してNbまたはZrまたはHfの合計の割合が、0.5原子%以上7原子%以下で、且つ、磁性金属粒子全体に対してBの割合が、4原子%以上20原子%以下であることが、高い熱的安定性、高い耐酸化性、高い飽和磁化を満足させる点から好ましい。   It is also effective to replace a part of B as at least one of Nb, Zr, or Hf as the additive metal. Nb, Zr, and Hf are preferable because they have the effect of increasing the crystallization temperature of the magnetic metal phase and can promote the amorphization of the magnetic metal particles. In this case, the additive metal contains at least one of Nb, Zr, or Hf and B, and the total ratio of Nb, Zr, or Hf with respect to the entire magnetic metal particle is 0.5 atom% or more and 7 atoms. %, And the ratio of B with respect to the entire magnetic metal particles is 4 atomic% or more and 20 atomic% or less from the viewpoint of satisfying high thermal stability, high oxidation resistance, and high saturation magnetization. preferable.

磁性金属粒子に含まれる磁性金属、非磁性金属および添加金属のうちの少なくとも2つは、互いに固溶していることが好ましい。固溶することによって、磁性金属粒子の非晶質化を促進させることができる上に、熱的安定性、耐酸化性を向上することが可能になるため、高周波磁気特性を向上することができる。また、コアシェル型磁性粒子の機械的特性を向上することができる。すなわち、固溶せずに磁性金属粒子の粒界や表面に偏析すると、機械特性を効果的に向上させることが困難になるおそれがある。   It is preferable that at least two of the magnetic metal, the nonmagnetic metal, and the additive metal contained in the magnetic metal particles are in solid solution with each other. The solid solution can promote the amorphization of the magnetic metal particles and improve the thermal stability and oxidation resistance, thereby improving the high-frequency magnetic characteristics. . In addition, the mechanical properties of the core-shell magnetic particles can be improved. That is, if segregated at the grain boundaries or surfaces of the magnetic metal particles without being dissolved, it may be difficult to effectively improve the mechanical properties.

磁性金属粒子は、非晶質であるが、部分的に結晶化していることを排除するものではない。磁性金属粒子が非晶質であることは、X線回折パターンや、電子線回折パターンから判断できる。X線回折パターンでは、結晶の場合のようなシャープな強いピークではなく、ブロードな弱いピークが現れる。電子線回折パターンでは、明瞭なスポットではなく、ハローリングが現れる。本明細中における非晶質とは、X線回折における磁性相の最強ピークの半値幅が、0.4°以上、より好ましくは、3.0°以上の状態である。   Although the magnetic metal particles are amorphous, it does not exclude that they are partially crystallized. It can be judged from the X-ray diffraction pattern and the electron beam diffraction pattern that the magnetic metal particles are amorphous. In the X-ray diffraction pattern, a broad weak peak appears instead of a sharp strong peak as in the case of crystals. In the electron diffraction pattern, halo ring appears instead of a clear spot. The term “amorphous” as used herein refers to a state in which the half-width of the strongest peak of the magnetic phase in X-ray diffraction is 0.4 ° or more, more preferably 3.0 ° or more.

磁性金属粒子の組成分析は、例えば以下の方法で行うことができる。例えばAlのような非磁性金属や、添加金属の分析は、ICP発光分析、TEM−EDX、XPS、SIMSなどの方法を挙げることができる。ICP発光分析によれば、弱酸などにより溶解した磁性金属粒子(コア)部分と、アルカリや強酸などにより溶解した残留物(酸化物シェル)、および粒子全体との分析結果を比較することにより、磁性金属粒子の組成を確認、すなわち磁性金属粒子中の非磁性金属や添加金属の量を測定できる。   The composition analysis of magnetic metal particles can be performed, for example, by the following method. For example, non-magnetic metals such as Al and added metals can be analyzed by ICP emission analysis, TEM-EDX, XPS, SIMS, or the like. According to the ICP emission analysis, the magnetic metal particle (core) portion dissolved by weak acid, the residue dissolved by alkali or strong acid (oxide shell), and the analysis result of the whole particle are compared. The composition of the metal particles can be confirmed, that is, the amount of nonmagnetic metal or additive metal in the magnetic metal particles can be measured.

また、TEM−EDXによれば磁性金属粒子(コア)とシェルにビームを絞ってEDXを照射し、半定量することにより、磁性金属粒子の大体の組成を確認できる。更に、XPSによれば磁性金属粒子を構成する各元素の結合状態を調べることもできる。   In addition, according to TEM-EDX, the general composition of magnetic metal particles can be confirmed by squeezing the beam onto magnetic metal particles (core) and shell, irradiating EDX, and semi-quantifying. Furthermore, according to XPS, the bonding state of each element constituting the magnetic metal particle can be examined.

磁性金属粒子は、平均粒径が1nm以上1000nm以下、好ましくは1nm以上100nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下であることが望ましい。平均粒径を10nm未満にすると、超常磁性が生じて磁束量が低下するおそれがある。一方、平均粒径が1000nmを超えると、高周波領域で渦電流損が大きくなり、目的とする高周波領域での磁気特性が低下するおそれがある。   The magnetic metal particles preferably have an average particle size of 1 nm to 1000 nm, preferably 1 nm to 100 nm, and more preferably 10 nm to 50 nm. If the average particle size is less than 10 nm, superparamagnetism may occur and the amount of magnetic flux may decrease. On the other hand, if the average particle size exceeds 1000 nm, eddy current loss increases in the high frequency region, and the magnetic characteristics in the intended high frequency region may be degraded.

コアシェル型磁性粒子において、磁性金属粒子の粒径が大きくなると、磁気構造としては単磁区構造よりも多磁区構造の方がエネルギー的に安定になる。この時、多磁区構造のコアシェル型磁性粒子は単磁区構造のそれに比べて透磁率の高周波特性が低下する。このようなことから、コアシェル型磁性粒子を高周波用磁性部材として使用する場合は、単磁区構造を有する磁性金属粒子として存在させることが好ましい。   In the core-shell type magnetic particle, when the particle size of the magnetic metal particle is increased, the magnetic domain structure is more stable in terms of energy than the single-domain structure. At this time, the core-shell magnetic particles having a multi-domain structure have lower permeability high-frequency characteristics than that of the single-domain structure. For this reason, when the core-shell magnetic particles are used as a high-frequency magnetic member, it is preferable that the core-shell magnetic particles exist as magnetic metal particles having a single magnetic domain structure.

単磁区構造を保つ磁性金属粒子の限界粒径は、50nm程度以下であるため、その磁性金属粒子の平均粒径は50nm以下にすることが好ましい。以上の点から、磁性金属粒子は平均粒径が1nm以上1000nm以下、好ましくは1nm以上100nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下であることが望ましい。   Since the limit particle size of the magnetic metal particles that maintain the single magnetic domain structure is about 50 nm or less, the average particle size of the magnetic metal particles is preferably 50 nm or less. From the above points, it is desirable that the magnetic metal particles have an average particle diameter of 1 nm to 1000 nm, preferably 1 nm to 100 nm, and more preferably 10 nm to 50 nm.

磁性金属粒子は、球状でもよいが、大きいアスペクト比(例えば10以上)を持つ偏平状、棒状であることが好ましい。棒状には回転楕円体も含む。ここで、「アスペクト比」とは高さと直径の比(高さ/直径)を指す。球状の場合は、高さも直径と等しくなるためアスペクト比は1になる。偏平状粒子のアスペクト比は(直径/高さ)である。棒状のアスペクト比は(棒の長さ/棒の底面の直径)である。但し、回転楕円体のアスペクト比は(長軸/短軸)となる。   The magnetic metal particles may be spherical, but are preferably flat or rod-shaped having a large aspect ratio (for example, 10 or more). The rod shape includes a spheroid. Here, “aspect ratio” refers to the ratio of height to diameter (height / diameter). In the case of a spherical shape, the aspect ratio is 1 because the height is also equal to the diameter. The aspect ratio of the flat particles is (diameter / height). The aspect ratio of the bar is (bar length / bar bottom diameter). However, the aspect ratio of the spheroid is (major axis / minor axis).

アスペクト比を大きくすると、形状による磁気異方性を付与することができ、透磁率の高周波特性を向上させることができる。その上、コアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際に磁場によって容易に配向させることが可能になり、さらに透磁率の高周波特性を向上させることができる。また、アスペクト比を大きくすることによって、単磁区構造となる磁性金属粒子の限界粒径を大きくする、例えば50nmを超える粒径にする、ことができる。球状の磁性金属粒子の場合には単磁区構造になる限界粒径が50nm程度である。アスペクト比の大きな偏平状の磁性金属粒子では限界粒径を大きくでき、透磁率の高周波特性は劣化しない。   When the aspect ratio is increased, magnetic anisotropy depending on the shape can be imparted, and the high frequency characteristics of the magnetic permeability can be improved. In addition, when a desired member is produced by integrating the core-shell magnetic particles, it can be easily oriented by a magnetic field, and the high-frequency characteristics of magnetic permeability can be improved. Further, by increasing the aspect ratio, it is possible to increase the critical particle diameter of magnetic metal particles having a single magnetic domain structure, for example, a particle diameter exceeding 50 nm. In the case of a spherical magnetic metal particle, the critical particle size for forming a single domain structure is about 50 nm. The flat magnetic metal particles having a large aspect ratio can increase the critical particle size, and the high frequency characteristics of the magnetic permeability do not deteriorate.

一般に粒径の大きな粒子の方が合成し易いため、製造上の観点からアスペクト比が大きい方が有利になる。さらに、アスペクト比を大きくすることによって、磁性金属粒子を有するコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際、充填率を大きくすることができるため、部材の体積当たり、重量当たりの飽和磁化を大きくすることができ、結果として透磁率も大きくすることが可能となる。   In general, particles having a larger particle size are easier to synthesize, and therefore, a larger aspect ratio is advantageous from the viewpoint of production. Furthermore, by increasing the aspect ratio, the core-shell type magnetic particles having magnetic metal particles can be integrated to produce a desired member, so that the filling rate can be increased. The magnetization can be increased, and as a result, the magnetic permeability can be increased.

磁性金属粒子の少なくとも一部の表面を被覆する酸化物被覆層は、磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物もしくは複合酸化物からなる。この酸化物被覆層は、内部の磁性金属粒子の耐酸化性を向上させるのみならず、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際にそれらの磁性粒子同士を電気的に離し、部材の電気抵抗を高めることができる。   The oxide coating layer covering at least a part of the surface of the magnetic metal particles is made of an oxide or a composite oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the constituent components of the magnetic metal particles. This oxide coating layer not only improves the oxidation resistance of the internal magnetic metal particles, but also integrates the core-shell magnetic particles covered with the oxide coating layer to produce the desired magnetic material. The particles can be electrically separated to increase the electrical resistance of the member.

部材の電気抵抗を高くすることによって、高周波における渦電流損失を抑制し、透磁率の高周波特性を向上することが可能になる。このため、酸化物被覆層は電気的に高抵抗であることが好ましく、例えば1mΩ・cm以上の抵抗値を有することが好ましい。   By increasing the electrical resistance of the member, it is possible to suppress eddy current loss at high frequencies and improve the high-frequency characteristics of magnetic permeability. For this reason, it is preferable that an oxide coating layer is electrically high resistance, for example, it is preferable to have a resistance value of 1 mΩ · cm or more.

Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群からから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属は、前述したように酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化し易い元素で、安定的な酸化物を形成し易い。このような非磁性金属を少なくとも1つ以上含む酸化物もしくは複合酸化物からなる酸化物被覆層は、磁性金属粒子に対する密着性・接合性を向上でき、磁性金属粒子の熱的な安定性も向上できる。   As described above, at least one nonmagnetic metal selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr is the standard generated Gibbs energy of the oxide. Is an element that is small and easily oxidizable, and can easily form a stable oxide. Such an oxide coating layer made of an oxide or composite oxide containing at least one nonmagnetic metal can improve adhesion and bonding properties to magnetic metal particles, and also improve the thermal stability of magnetic metal particles. it can.

非磁性金属の中でAl,Siは、磁性金属粒子の主成分であるFe,Co,Niと固溶し易く、コアシェル型磁性粒子の熱的安定性の向上に寄与するために好ましい。複数種の非磁性金属を含む複合酸化物は固溶した形態も包含される。   Among nonmagnetic metals, Al and Si are preferable because they are easily dissolved in Fe, Co, and Ni, which are the main components of magnetic metal particles, and contribute to the improvement of the thermal stability of the core-shell magnetic particles. A complex oxide containing a plurality of types of nonmagnetic metals also includes a solid solution form.

酸化物被覆層は、0.1nm以上100nm以下、さらに好ましくは0.1nm以上20nm以下の厚さを有すること好ましい。酸化物被覆層の厚さを0.1nm未満にすると、耐酸化性が不十分になると共に、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際に部材の抵抗が低下して渦電流損失を発生し易く、透磁率の高周波特性を劣化するおそれがある。   The oxide coating layer preferably has a thickness of 0.1 nm to 100 nm, more preferably 0.1 nm to 20 nm. When the thickness of the oxide coating layer is less than 0.1 nm, the oxidation resistance becomes insufficient and the core-shell type magnetic particles covered with the oxide coating layer are integrated to produce a desired member. , The eddy current loss is likely to occur, and the high frequency characteristics of the magnetic permeability may be deteriorated.

一方、酸化物被覆層の厚さが100nmを超えると、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際、酸化物被覆層の厚さ分だけ部材中に含まれる磁性金属粒子の充填率が低下して、部材の飽和磁化の低下、それによる透磁率の低下を招くおそれがある。   On the other hand, when the thickness of the oxide coating layer exceeds 100 nm, the core-shell type magnetic particles covered with the oxide coating layer are integrated to produce a desired member. There is a possibility that the filling rate of the magnetic metal particles contained in the material will be reduced, resulting in a decrease in the saturation magnetization of the member and a decrease in the permeability.

本実施の形態のコアシェル型磁性材料は、例えば粉末、バルク(ペレット状、リング状、矩形状など)、シートを含む膜状等の形態が挙げられる。   Examples of the core-shell magnetic material of the present embodiment include powder, bulk (pellet shape, ring shape, rectangular shape, etc.), and a film shape including a sheet.

磁性シートは、コアシェル型磁性材料と、樹脂とを含有する。コアシェル型磁性材料は、シート全体に対して10%以上70%以下の体積率を占めることが望ましい。体積率が70%を超えると、シートの電気的抵抗が小さくなり渦電流損失が増加し高周波磁気特性が劣化するおそれがある。体積率を10%未満にすると、磁性金属の体積分率が低下することで磁性シートの飽和磁化が低下し、それにより透磁率が低下するおそれがある。また、樹脂もしくはセラミックスは5%以上80%以下の体積率を占めることが望ましい。5%未満にすると、粒子同士が結着できずシートとしての強度が低下するおそれがある。80%を超えると、磁性金属粒子がシートに占める体積率が低下し、透磁率が低下するおそれがある。   The magnetic sheet contains a core-shell magnetic material and a resin. The core-shell magnetic material preferably occupies a volume ratio of 10% to 70% with respect to the entire sheet. If the volume ratio exceeds 70%, the electrical resistance of the sheet decreases, eddy current loss increases, and high-frequency magnetic characteristics may deteriorate. When the volume ratio is less than 10%, the volume fraction of the magnetic metal is lowered, so that the saturation magnetization of the magnetic sheet is lowered, and thus the magnetic permeability may be lowered. Further, it is desirable that the resin or ceramic occupy a volume ratio of 5% or more and 80% or less. If it is less than 5%, the particles cannot be bound to each other and the strength as a sheet may be lowered. If it exceeds 80%, the volume ratio of the magnetic metal particles in the sheet decreases, and the magnetic permeability may decrease.

樹脂は、特に限定されないが、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、ABS樹脂、ニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、或いはそれらの共重合体が用いられる。   Resin is not particularly limited, but polyester resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl butyral resin, polyurethane resin, cellulose resin, ABS resin, nitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene system Rubber, epoxy resin, phenol resin, amide resin, imide resin, or a copolymer thereof is used.

また、樹脂の代わりに酸化物、窒化物、炭化物などの無機材料を用いてもよい。無機材料は、具体的にはMg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属を含む酸化物、AlN、Si、SiC等を挙げることができる。 Moreover, you may use inorganic materials, such as an oxide, nitride, and carbide, instead of resin. Specifically, the inorganic material is an oxide containing at least one metal selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr, AlN, Si. 3 N 4 , SiC and the like can be mentioned.

磁性シートの作製方法は、特に限定されないが、例えばコアシェル型磁性材料と、樹脂と、溶媒とを混合し、スラリーとし、塗布、乾燥することで作製することができる。また、コアシェル型磁性材料と樹脂との混合物をプレスしてシート状あるいはペレット状に成型してもよい。更に、コアシェル型磁性材料を溶媒中に分散させ、電気泳動などの方法により堆積してもよい。   The method for producing the magnetic sheet is not particularly limited. For example, the magnetic sheet can be produced by mixing a core-shell magnetic material, a resin, and a solvent, forming a slurry, coating, and drying. Alternatively, a mixture of a core-shell magnetic material and a resin may be pressed and molded into a sheet shape or a pellet shape. Further, the core-shell type magnetic material may be dispersed in a solvent and deposited by a method such as electrophoresis.

磁性シートは、積層構造にしてもよい。積層構造にすることによって容易に厚膜化することが可能になるのみならず、非磁性絶縁性層と交互に積層することによって高周波磁気特性を向上させることが可能となる。すなわち、コアシェル型磁性材料を含む磁性層を厚さ100μm以下のシート状に形成し、このシート状磁性層を厚さ100μm以下の非磁性絶縁性酸化物層とで交互に積層した積層構造を有することによって、高周波磁気特性が向上する。すなわち、磁性層単層の厚さを100μm以下にすることによって、面内方向に高周波磁場を印加した時に、反磁界の影響を小さくすることができ、透磁率を増大させることが可能になるのみならず透磁率の高周波特性が向上する。積層方法は特に限定されないが、磁性シートを複数枚重ねてプレスなどの方法で圧着したり、加熱、焼結させたりすることによって積層することができる。   The magnetic sheet may have a laminated structure. By making a laminated structure, it becomes possible not only to easily increase the film thickness, but also to improve the high-frequency magnetic characteristics by alternately laminating with nonmagnetic insulating layers. That is, a magnetic layer containing a core-shell type magnetic material is formed into a sheet shape having a thickness of 100 μm or less, and the sheet-like magnetic layer has a stacked structure in which nonmagnetic insulating oxide layers having a thickness of 100 μm or less are alternately stacked. As a result, the high-frequency magnetic characteristics are improved. That is, by setting the thickness of the magnetic layer single layer to 100 μm or less, when a high-frequency magnetic field is applied in the in-plane direction, the influence of the demagnetizing field can be reduced, and only the permeability can be increased. In other words, the high frequency characteristics of the magnetic permeability are improved. Although the lamination method is not particularly limited, the magnetic sheets can be laminated by stacking a plurality of magnetic sheets and press-bonding them by a method such as pressing, or by heating and sintering.

以上説明したコアシェル型磁性材料において、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つの磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属とを含む非晶質の磁性金属粒子は高い飽和磁化と高い透磁率、高い熱的安定性、高い耐酸化性を有する。また、この磁性金属粒子の少なくとも一部の表面に被覆された磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物からなる酸化物被覆層は高い絶縁性を有する。その結果、飽和磁化が高く、且つ、透磁率の高い磁性金属粒子の表面を絶縁性の高い酸化物被覆層で被覆することによって、高周波での損失の要因となる渦電流損失を抑制でき、さらに熱的安定性の高いコアシェル型磁性材料を得ることができる。   In the core-shell magnetic material described above, at least one magnetic metal selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth element, Ba, and Amorphous magnetic metal particles containing at least one nonmagnetic metal selected from Sr have high saturation magnetization, high magnetic permeability, high thermal stability, and high oxidation resistance. In addition, an oxide coating layer made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the constituent components of magnetic metal particles coated on at least a part of the surface of the magnetic metal particles has high insulation. As a result, by covering the surface of magnetic metal particles having high saturation magnetization and high magnetic permeability with an oxide coating layer having high insulating properties, eddy current loss that causes loss at high frequencies can be suppressed, A core-shell magnetic material with high thermal stability can be obtained.

(第2の実施の形態)
本実施の形態のコアシェル型磁性材料は、磁性金属粒子間の少なくとも一部に存在し、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属を含み、粒子中の非磁性金属/磁性金属(原子比)が、酸化物被覆層中の非磁性金属/磁性金属(原子比)よりも大きい酸化物粒子を含むこと以外は第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Second Embodiment)
The core-shell magnetic material of the present embodiment is present at least in part between the magnetic metal particles, and is selected from Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr. Other than containing at least one nonmagnetic metal and oxide particles in which the nonmagnetic metal / magnetic metal (atomic ratio) in the particles is larger than the nonmagnetic metal / magnetic metal (atomic ratio) in the oxide coating layer Is the same as in the first embodiment. Accordingly, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

磁性金属粒子間の少なくとも一部に存在する酸化物粒子は、非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物もしくは複合酸化物からなる。ここで、磁性金属粒子(コア)間の少なくとも一部に存在するとは、酸化物粒子がコアに直接接してコア間に存在しても、シェルに接することによってコア間に存在しても構わない。   The oxide particles present at least in part between the magnetic metal particles are made of an oxide or composite oxide containing at least one nonmagnetic metal. Here, the presence of at least a part between the magnetic metal particles (cores) may be present between the cores by contacting the oxide particles directly between the cores or between the cores by contacting the shell. .

この酸化物粒子は、酸化物被覆層と同様に、磁性金属粒子の耐酸化性、凝集抑制力、即ち磁性金属粒子の熱的安定性を向上させるのみならず、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際にそれらの磁性粒子同士を電気的に離し、部材の電気抵抗を高めることができる。部材の電気抵抗を高くすることによって、高周波における渦電流損失を抑制し、透磁率の高周波特性を向上することが可能になる。このため、酸化物粒子は電気的に高抵抗であることが好ましく、例えば1mΩ・cm以上の抵抗値を有することが好ましい。   The oxide particles were covered with the oxide coating layer as well as improving the oxidation resistance and aggregation suppressing power of the magnetic metal particles, that is, the thermal stability of the magnetic metal particles, like the oxide coating layer. When producing a desired member by integrating the core-shell magnetic particles, the magnetic particles can be electrically separated from each other to increase the electrical resistance of the member. By increasing the electrical resistance of the member, it is possible to suppress eddy current loss at high frequencies and improve the high-frequency characteristics of magnetic permeability. For this reason, it is preferable that an oxide particle is electrically high resistance, for example, it is preferable to have a resistance value of 1 mΩ · cm or more.

酸化物粒子は、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群からから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属を含む。これら非磁性金属は、前述したように酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化し易い元素で、安定的な酸化物を形成し易い。そして、この酸化物粒子中の非磁性金属/磁性金属(原子比)が、酸化物被覆層中の非磁性金属/磁性金属(原子比)よりも大きくなっている。このように、非磁性金属の割合が高いため、酸化物粒子は酸化物被覆層よりもさらに熱的に安定である。このため、このような酸化物粒子が、磁性金属粒子間の少なくとも一部に存在することによって、磁性金属粒子同士の電気的絶縁性をより向上させることができ、また、磁性金属粒子の熱的な安定性を向上させることが出来る。   The oxide particles contain at least one nonmagnetic metal selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr. As described above, these nonmagnetic metals are elements that have a small standard Gibbs energy of oxide generation and are easily oxidized, and can easily form a stable oxide. The nonmagnetic metal / magnetic metal (atomic ratio) in the oxide particles is larger than the nonmagnetic metal / magnetic metal (atomic ratio) in the oxide coating layer. As described above, since the ratio of the nonmagnetic metal is high, the oxide particles are more thermally stable than the oxide coating layer. For this reason, the presence of such oxide particles in at least a part between the magnetic metal particles can further improve the electrical insulation between the magnetic metal particles, and the thermal conductivity of the magnetic metal particles. Stability can be improved.

なお、酸化物粒子は、磁性金属粒子に含まれる非磁性金属と同種、すなわち、酸化物被覆層に含まれる非磁性金属と同種の非磁性金属を含む酸化物粒子であることがより好ましい。同種の非磁性金属を含む酸化物粒子であることによって、磁性金属粒子の熱的安定性がより向上するからである。   The oxide particles are more preferably oxide particles containing the same kind of nonmagnetic metal contained in the magnetic metal particles, that is, the same kind of nonmagnetic metal as the nonmagnetic metal contained in the oxide coating layer. This is because the oxide particles containing the same kind of non-magnetic metal improve the thermal stability of the magnetic metal particles.

酸化物粒子は、平均粒径が1nm以上、100nm以下であることが好ましく、更には、酸化物粒子の粒径が磁性金属粒子の粒径よりも小さい事がより好ましい。平均粒径が1nm以下であると磁性金属粒子同士の電気的絶縁性及び磁性金属粒子の熱的な安定性が不十分であり好ましくない。また、平均粒径が100nm以上であるとコアシェル型磁性材料全体に含まれる酸化物粒子の割合が大きくなり、つまり、コアシェル型磁性材料全体に含まれる磁性金属粒子の割合が小さくなり、部材の飽和磁化の低下、それによる透磁率の低下を招くおそれがあり、好ましくない。酸化物粒子の粒径が磁性金属粒子の粒径が大きい場合も同様に部材の飽和磁化の低下、それによる透磁率の低下を招くおそれがあり好ましくない。以上の点から、酸化物粒子は平均粒径が1nm以上100nm以下であることが望ましく、且つ、酸化物粒子の粒径が磁性金属粒子の粒径よりも小さい事がより望ましい。   The oxide particles preferably have an average particle size of 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably the oxide particles have a particle size smaller than that of the magnetic metal particles. When the average particle size is 1 nm or less, the electrical insulation between the magnetic metal particles and the thermal stability of the magnetic metal particles are insufficient, which is not preferable. Further, when the average particle size is 100 nm or more, the ratio of the oxide particles contained in the entire core-shell type magnetic material is increased, that is, the ratio of the magnetic metal particles contained in the entire core-shell type magnetic material is reduced, and the member is saturated. This is not preferable because it may cause a decrease in magnetization and a decrease in magnetic permeability. Similarly, when the particle size of the oxide particles is large, the saturation magnetization of the member may be lowered and the permeability may be lowered. In view of the above, the oxide particles preferably have an average particle size of 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably the oxide particles have a particle size smaller than that of the magnetic metal particles.

酸化物粒子によるコアシェル型磁性材料の高周波特性向上効果を得るためには、コアシェル型磁性材料中の磁性金属粒子間に酸化物粒子が多数存在していることが必要である。酸化物粒子の数については、磁性金属粒子の粒径と酸化物粒子の粒径によって異なるが、目安としては、酸化物粒子数が、コアシェル型磁性粒子数の10%より大きいことが望ましい。ただし、酸化物粒子数が、コアシェル型磁性粒子数に対してあまりにも大きいと、磁性金属粒子の減少による飽和磁化の低下が起こりこれによって透磁率の低下が見られるようになるため、酸化物粒子数が、目安として、コアシェル型磁性粒子数の200%未満であることが望ましい。ただし、上記はあくまで目安であり、磁性金属粒子の粒径と酸化物粒子の粒径によって多少異なる。即ち、酸化物粒子の粒径は先述の様に磁性金属粒子の粒径よりも小さい事が好ましいが、2つの粒径の割合、つまり、(酸化物粒子の粒径)/(磁性金属粒子の粒径)が比較的大き目の場合、酸化物粒子数は少なくても良く、(酸化物粒子の粒径)/(磁性金属粒子の粒径)が比較的小さ目の場合、酸化物粒子は多い方が望ましい。   In order to obtain the effect of improving the high-frequency characteristics of the core-shell magnetic material by the oxide particles, it is necessary that a large number of oxide particles exist between the magnetic metal particles in the core-shell magnetic material. The number of oxide particles varies depending on the particle size of the magnetic metal particles and the particle size of the oxide particles, but as a guideline, the number of oxide particles is preferably larger than 10% of the number of core-shell magnetic particles. However, if the number of oxide particles is too large with respect to the number of core-shell magnetic particles, a decrease in saturation magnetization occurs due to a decrease in magnetic metal particles, which leads to a decrease in permeability. As a guide, the number is desirably less than 200% of the number of core-shell magnetic particles. However, the above is only a guideline and slightly differs depending on the particle size of the magnetic metal particles and the particle size of the oxide particles. That is, the particle diameter of the oxide particles is preferably smaller than the particle diameter of the magnetic metal particles as described above, but the ratio of the two particle diameters, that is, (particle diameter of oxide particles) / (magnetic metal particle When the particle size is relatively large, the number of oxide particles may be small. When (particle size of oxide particles) / (particle size of magnetic metal particles) is relatively small, the number of oxide particles is large. Is desirable.

なお、本実施の形態において、より優れた特性を実現するためには、酸化物被覆層の組成および膜厚、酸化物粒子の組成および粒径ができる限り均一に形成されていることが望ましい。   Note that in this embodiment, in order to realize more excellent characteristics, it is desirable that the composition and thickness of the oxide coating layer and the composition and particle size of the oxide particles be as uniform as possible.

本実施の形態のコアシェル型磁性材料によれば、酸化物粒子が存在することにより、より一層の透磁率の高周波特性を向上と、熱的安定性の向上の実現が可能となる。   According to the core-shell magnetic material of the present embodiment, the presence of the oxide particles makes it possible to further improve the high-frequency characteristics of the magnetic permeability and improve the thermal stability.

第1および第2の実施形態のコアシェル型磁性材料において、材料組織はSEM(Scanning Electron Microscopy)、TEM(Transmission Electron Microscopy)で、回折パターン(固溶の確認を含む)はTEM回折、XRD(X−ray Diffraction)で、構成元素の同定および定量分析はICP(Inductively coupled plasma)発光分析、蛍光X線分析、EPMA(Electron Probe Micro−Analysis)、EDX(Energy Dispersive X−ray Fluorescence Spectrometer)、SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)等で、それぞれ判別(分析)可能である。磁性金属粒子、酸化物粒子の平均粒径は、TEM観察、SEM観察により、個々の粒子の最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをその粒子径とし、多数の粒子径の平均から求めることが可能である。また、酸化膜被覆層の膜厚はTEM観察によって求めることが可能である。   In the core-shell magnetic material of the first and second embodiments, the material structure is SEM (Scanning Electron Microscopy), TEM (Transmission Electron Microscopy), and the diffraction pattern (including confirmation of solid solution) is TEM diffraction, XRD (X -Ray Diffraction), the identification and quantitative analysis of the constituent elements are ICP (Inductively coupled plasma) emission analysis, X-ray fluorescence analysis, EPMA (Electron Probe Micro-Analysis), EDX (Energy Dispersive X-ray MS). Secondary Ion Mass Spectrometry Etc., can be respectively discriminated (analysis). The average particle diameter of magnetic metal particles and oxide particles is determined from the average of a large number of particle diameters by averaging the longest diagonal line and the shortest diagonal line of each particle by TEM observation and SEM observation. Is possible. The film thickness of the oxide film coating layer can be obtained by TEM observation.

第1および第2の実施の形態のコアシェル型磁性材料の製造方法は、特に限定されない。例えば、磁性金属と非磁性金属と添加金属の複合粒子である磁性金属粒子を製造する工程と、複合粒子表面を炭素で被覆する工程と、炭素で被覆した複合粒子を還元雰囲気化において熱処理して炭素を除去する工程と、複合粒子を酸化し、磁性金属粒子表面に酸化物被覆層形成する工程とを経ることで製造が可能である。   The manufacturing method of the core-shell magnetic material of the first and second embodiments is not particularly limited. For example, a step of manufacturing magnetic metal particles that are composite particles of a magnetic metal, a nonmagnetic metal, and an additive metal, a step of coating the surface of the composite particles with carbon, and heat-treating the composite particles coated with carbon in a reducing atmosphere. Manufacture is possible through a step of removing carbon and a step of oxidizing the composite particles to form an oxide coating layer on the surfaces of the magnetic metal particles.

複合粒子を製造する工程は、特に限定されないが、熱プラズマ法等を利用するのが好ましい。例えば、高周波誘導熱プラズマ装置にプラズマ発生用のガスとしてアルゴン(Ar)を流入し、プラズマを発生させ、ここに磁性金属と非磁性金属と添加金属が固溶した粉末を、Arをキャリアガスとして噴霧することによって、複合粒子が合成される。   The process for producing the composite particles is not particularly limited, but it is preferable to use a thermal plasma method or the like. For example, argon (Ar) is introduced into a high frequency induction thermal plasma apparatus as a plasma generating gas to generate plasma, and a powder in which a magnetic metal, a nonmagnetic metal, and an additive metal are dissolved, and Ar is used as a carrier gas. The composite particles are synthesized by spraying.

複合粒子表面を炭素で被覆する工程は特に限定されないが、複合粒子を製造する工程において、炭素被覆の原料としてアセチレンガスやメタンガス等をキャリアガスに導入する等の方法が好ましい。これによって、磁性金属粒子に炭素被覆された粒子が得られる。   The step of coating the surface of the composite particle with carbon is not particularly limited, but in the step of manufacturing the composite particle, a method such as introducing acetylene gas or methane gas into the carrier gas as a carbon coating raw material is preferable. Thereby, particles coated with carbon on magnetic metal particles are obtained.

炭素で被覆した複合粒子を還元雰囲気下において熱処理して炭素を炭化水素化する工程は、特に限定されないが、還元雰囲気としては、例えば水素もしくは一酸化炭素、メタン等の還元性気体を含む窒素またはアルゴンの雰囲気、あるいは加熱対象物の周囲をカーボン材料で覆った状態での窒素またはアルゴンの雰囲気等で熱処理を施すことが好ましい。   The step of heat-treating the carbon-coated composite particles in a reducing atmosphere to carbonize the carbon is not particularly limited. Examples of the reducing atmosphere include hydrogen or nitrogen containing a reducing gas such as carbon monoxide and methane, or It is preferable to perform the heat treatment in an argon atmosphere or in an atmosphere of nitrogen or argon in a state where the periphery of the object to be heated is covered with a carbon material.

また、還元性気体を含む窒素またはアルゴンの雰囲気は、気流により形成することが好ましく、その気流の流速は10mL/分以上にすることが好ましい。還元雰囲気中での加熱は、100℃〜800℃の温度で行うことが好ましい。加熱温度を100℃未満にすると還元反応の進行が遅くなるおそれがある。一方、800℃を超えると、析出した金属微粒子の凝集・粒成長が短時間で進行するおそれがある。還元温度と時間は、少なくとも炭素被覆層を還元できる条件であれば、特に限定されるものではない。また、還元時間は還元温度との兼ね合いで決まり、例えば10分間以上、10時間以下の範囲とすることが好ましい。   The atmosphere of nitrogen or argon containing a reducing gas is preferably formed by an air flow, and the air flow rate is preferably 10 mL / min or more. Heating in a reducing atmosphere is preferably performed at a temperature of 100 ° C to 800 ° C. If the heating temperature is less than 100 ° C., the reduction reaction may progress slowly. On the other hand, when the temperature exceeds 800 ° C., the agglomeration and grain growth of the deposited metal fine particles may proceed in a short time. The reduction temperature and time are not particularly limited as long as the conditions allow at least the reduction of the carbon coating layer. The reduction time is determined in consideration of the reduction temperature, and is preferably in the range of 10 minutes to 10 hours, for example.

複合粒子を酸化する工程は、酸素やCO等の酸化性雰囲気であれば良く、特に限定されない。酸素を用いる場合は、酸素濃度が高いと酸化が瞬時に進行し発熱などにより凝集の恐れがあるため不活性ガス中に酸素が5%以下であることが望ましく、より望ましくは10ppm〜3%の範囲が望ましいが特にこれに限定されるものでは無い。加熱温度は、室温〜800℃の温度で行うことが好ましい。800℃を超えると、磁性金属粒子の凝集・粒成長が短時間で進行し、磁気特性を劣化させるおそれがあり好ましくない。 The step of oxidizing the composite particles is not particularly limited as long as it is an oxidizing atmosphere such as oxygen or CO 2 . In the case of using oxygen, if the oxygen concentration is high, the oxidation proceeds instantaneously and there is a risk of aggregation due to heat generation, etc., so oxygen is preferably 5% or less in the inert gas, more preferably 10 ppm to 3%. The range is desirable, but not particularly limited thereto. The heating temperature is preferably from room temperature to 800 ° C. If it exceeds 800 ° C., the aggregation / growth of magnetic metal particles proceeds in a short time, which may deteriorate the magnetic properties.

以上のような、製造方法によって、実施の形態のコアシェル型磁性材料を製造することが可能となる。   With the manufacturing method as described above, the core-shell magnetic material of the embodiment can be manufactured.

(第3の実施の形態)
本実施の形態のデバイス装置は、第1または第2の実施の形態のコアシェル型磁性材料を有する高周波用デバイス装置である。したがって、第1または第2の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。このデバイス装置は、例えば、インダクタ、チョークコイル、フィルター、トランス等の高周波磁性部品や電波吸収体である。
(Third embodiment)
The device apparatus of this embodiment is a high-frequency device apparatus having the core-shell magnetic material of the first or second embodiment. Therefore, the description overlapping with the first or second embodiment is omitted. This device device is, for example, a high-frequency magnetic component such as an inductor, a choke coil, a filter, a transformer, or a radio wave absorber.

このデバイス装置に適用するために、コアシェル型磁性材料は、種々の加工を施すことを許容する。例えば焼結体の場合は、研磨や切削等の機械加工が施され、粉末の場合はエポキシ樹脂、ポリブタジエンのような樹脂との混合が施される。必要に応じてさらに表面処理が施される。高周波磁性部品がインダクタ、チョークコイル、フィルター、トランスである場合には巻線処理がなされる。   In order to apply to this device apparatus, the core-shell magnetic material allows various processing. For example, in the case of a sintered body, machining such as polishing or cutting is performed, and in the case of powder, mixing with an epoxy resin or a resin such as polybutadiene is performed. Further surface treatment is performed if necessary. When the high-frequency magnetic component is an inductor, choke coil, filter, or transformer, winding processing is performed.

本実施の形態のデバイス装置によれば、特にGHz帯域で優れた特性を有するデバイス装置が実現可能となる。   According to the device apparatus of the present embodiment, a device apparatus having excellent characteristics particularly in the GHz band can be realized.

(第4の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、第1または第2の実施の形態のコアシェル型磁性材料を有するアンテナ装置である。したがって、第1または第2の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。本実施の形態のアンテナ装置は、給電端子と、一端に給電端子が接続されるアンテナエレメントと、このアンテナエレメントから放射される電磁波の伝送損失を抑制するためのコアシェル型磁性材料を備えている。
(Fourth embodiment)
The antenna device of the present embodiment is an antenna device having the core-shell magnetic material of the first or second embodiment. Therefore, the description overlapping with the first or second embodiment is omitted. The antenna device according to the present embodiment includes a power supply terminal, an antenna element to which the power supply terminal is connected at one end, and a core-shell magnetic material for suppressing transmission loss of electromagnetic waves radiated from the antenna element.

図1は、本実施の形態のアンテナ装置の構成図である。図1(a)は斜視図、図1(b)は図1(a)におけるA−A矢視断面図である。コアシェル型磁性材料2が、給電端子4が一端に接続されるアンテナエレメント6と、配線基板8との間に設けられている。この配線基板8は、例えば、携帯機器の配線基板であり、例えば、金属の筐体で囲まれている。   FIG. 1 is a configuration diagram of the antenna device of the present embodiment. 1A is a perspective view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along arrow AA in FIG. The core-shell magnetic material 2 is provided between the antenna element 6 to which the power supply terminal 4 is connected at one end and the wiring board 8. The wiring board 8 is, for example, a wiring board of a portable device, and is surrounded by, for example, a metal casing.

例えば、携帯機器のアンテナが電磁波を放射する際、アンテナと、携帯機器の筐体などの金属とが、一定以上に近接すると、金属内に生じる誘導電流により電磁波の放射が妨げられてしまう。しかしアンテナ近傍にコアシェル型磁性材料を配置することで、アンテナと、筐体などの金属とを近接させても、誘導電流が発生せず、電波通信を安定化でき、携帯機器を小型化しうる。   For example, when an antenna of a mobile device emits electromagnetic waves, if the antenna and a metal such as a casing of the mobile device are close to each other more than a certain distance, the induction current generated in the metal prevents the electromagnetic waves from being emitted. However, by arranging the core-shell magnetic material in the vicinity of the antenna, even if the antenna and a metal such as a casing are brought close to each other, no induced current is generated, radio wave communication can be stabilized, and the portable device can be downsized.

本実施の形態のように、コアシェル型磁性材料2を、給電端子4を挟む2本のアンテナエレメント6と、配線基板8との間に挿入することで、アンテナエレメント6が電磁波を放射する際、配線基板8に生じる誘導電流を抑制し、アンテナ装置の放射効率を上げることができる。   When the antenna element 6 radiates electromagnetic waves by inserting the core-shell magnetic material 2 between the two antenna elements 6 sandwiching the feeding terminal 4 and the wiring board 8 as in the present embodiment, The induction current generated in the wiring board 8 can be suppressed, and the radiation efficiency of the antenna device can be increased.

(第5の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、アンテナ装置が有限地板と、有限地板上方に設けられ、一辺が有限地板に接続され、この一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板と、有限地板上方に有限地板と略平行に配置され、先の一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が矩形導体板の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、有限地板とアンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体とを有する。そして、この磁性体が第1または第2の実施の形態に記載したコアシェル型磁性材料である。したがって、第1または第2の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Fifth embodiment)
In the antenna device of the present embodiment, the antenna device is provided above the finite ground plane, the rectangular conductor plate provided on the finite ground plane, one side connected to the finite ground plane, and a bent portion substantially parallel to the one side. Between the finite ground plane and the antenna, which is disposed substantially parallel to the finite ground plane, extends in a direction substantially perpendicular to the first side, and the feed point is located near the other side of the rectangular conductor plate facing the other side. And a magnetic body provided in at least a part of the space. This magnetic body is the core-shell magnetic material described in the first or second embodiment. Therefore, the description overlapping with the first or second embodiment is omitted.

なお、ここで上方とは、あくまで有限地板が下方にある場合を基準にした位置関係を示すための表現であり、必ずしも、常に鉛直方向に対して、上方にあることを示す表現ではない。また、上方とは2つの要素が接している場合も包含する概念とする。   Here, “upper” is an expression for indicating a positional relationship based on the case where the finite ground plane is below, and is not necessarily an expression indicating that it is always above the vertical direction. Further, the term “above” includes a case where two elements are in contact with each other.

図2は、本実施の形態のアンテナ装置の構成図である。図2(a)は斜視図、図2(b)は断面図、図2(c)は変形例の断面図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of the antenna device of the present embodiment. 2A is a perspective view, FIG. 2B is a sectional view, and FIG. 2C is a sectional view of a modification.

このアンテナ装置は、有限地板10と、有限地板10上方に設けられる矩形導体板12と、有限地板10上方に有限地板10と略平行に配置されるアンテナ14と、有限地板10とアンテナ14との間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体16とを有している。図2では、有限地板10と矩形導体板12との間に磁性体16が挿入される構成となっている。なお、図2(a)では、磁性体16については、アンテナ装置の構成を分かりやすくするために、アンテナ装置と分離して図示している。   The antenna device includes a finite ground plane 10, a rectangular conductor plate 12 provided above the finite ground plane 10, an antenna 14 disposed substantially parallel to the finite ground plane 10 above the finite ground plane 10, and the finite ground plane 10 and the antenna 14. And a magnetic body 16 provided in at least a part of the space. In FIG. 2, the magnetic body 16 is inserted between the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12. In FIG. 2A, the magnetic body 16 is illustrated separately from the antenna device for easy understanding of the configuration of the antenna device.

また、図2(b)では、磁性体16と、有限地板10、矩形導体板12との間に空間を設けるよう図示している。しかしながら、磁性体16挿入の効果を高めるためには、これらの空間を排除し、磁性体16と有限地板10、矩形導体板12とを接触させることがより望ましい。更に、図2(b)では、磁性体16は矩形導体板12と有限地板の間にだけ挿入されているが、図2(c)の変形例の様に、矩形導体板12の外をはみ出してアンテナ14の部分にまで挿入されていても良いし、また、アンテナ14と矩形導体板12の間にも挿入されていても良い。   In FIG. 2B, a space is provided between the magnetic body 16, the finite ground plane 10, and the rectangular conductor plate 12. However, in order to enhance the effect of inserting the magnetic body 16, it is more desirable to eliminate these spaces and bring the magnetic body 16 into contact with the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12. Further, in FIG. 2B, the magnetic body 16 is inserted only between the rectangular conductor plate 12 and the finite ground plane. However, as in the modification of FIG. The antenna 14 may be inserted into the antenna 14, or may be inserted between the antenna 14 and the rectangular conductor plate 12.

もっとも、磁性体16と、有限地板10、矩形導体板12、アンテナ14との密着性の観点などから、それぞれの間の空間に他の材料を介在させる必要が生ずる場合も考えられる。このような場合には、有限地板10とアンテナ14の間の空間のうち、磁性体が占める空間以外の空間を誘電体が占め、この誘電体と磁性体の屈折率が同じ値である誘電体と磁性体の組み合わせを選ぶのがより好ましい。   However, from the viewpoint of adhesion between the magnetic body 16 and the finite ground plane 10, the rectangular conductor plate 12, and the antenna 14, it may be necessary to intervene other materials in the space between them. In such a case, the dielectric occupies the space between the finite ground plane 10 and the antenna 14 other than the space occupied by the magnetic material, and the dielectric and the magnetic material have the same refractive index. It is more preferable to select a combination of magnetic material.

これは、磁性体単独、もしくは屈折率の違う磁性体と誘電体の組み合わせの場合は、磁性体と空気の界面、もしくは磁性体と誘電体の界面において電波の反射が起こり、磁性体または誘電体に損失がある場合にはアンテナ装置の放射効率の劣化を招き、損失が無い場合にも狭帯域化の原因となってしまうからである。空間の屈折率を一定にすることによって、不要な電波反射を抑制でき、放射効率の劣化を抑制することが可能となる。   In the case of a magnetic material alone or a combination of a magnetic material and a dielectric material having different refractive indexes, reflection of radio waves occurs at the interface between the magnetic material and air, or the interface between the magnetic material and the dielectric material. This is because if there is a loss, the radiation efficiency of the antenna device is deteriorated, and if there is no loss, the band is narrowed. By making the refractive index of the space constant, unnecessary radio wave reflection can be suppressed, and deterioration of radiation efficiency can be suppressed.

有限地板10と矩形導体板12は、ともに導電性の材料で形成されている。矩形導体板12は、その一辺が有限地板10に接続され、電気的に短絡した状態となっている。そして、この一辺と略平行な屈曲部18を備えている。また、アンテナ14は矩形導体板12上方に設けられ、アンテナ14は、矩形導体板12が有限地板10に接する一辺に略垂直方向に延伸している。そしてアンテナ14の給電点22が矩形導体板12の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置している。図2では、アンテナ14はダイポールアンテナである。   Both the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12 are made of a conductive material. One side of the rectangular conductor plate 12 is connected to the finite ground plane 10 and is electrically short-circuited. And the bending part 18 substantially parallel to this one side is provided. The antenna 14 is provided above the rectangular conductor plate 12, and the antenna 14 extends in a substantially vertical direction on one side where the rectangular conductor plate 12 is in contact with the finite ground plane 10. The feeding point 22 of the antenna 14 is located in the vicinity of the other side facing the one side of the rectangular conductor plate 12. In FIG. 2, the antenna 14 is a dipole antenna.

なお、矩形導体板12の屈曲部18は、矩形の導体板を折り曲げることによって形成しても、あるいは、電気的に等価であれば、折り曲げる代わりに2枚の矩形導体板を用意して、両者を半田付け等の方法で物理的、電気的に接続しても良い。また、図2のアンテナ装置では矩形導体板12の屈曲部18は直角になっており、有限地板10に平行な部分と垂直な部分から構成されている。しかし、この構造は本質ではなく、矩形導体板10の下の電磁波伝搬が得られれば、特に、この構造を有しなくともよい。すなわち、矩形導体板12を、必ずしも直角に曲げる必要も有限地板10に平行または垂直な部分を設けることも必須でない。   The bent portion 18 of the rectangular conductor plate 12 may be formed by bending a rectangular conductor plate, or if electrically equivalent, two rectangular conductor plates may be prepared instead of being bent. May be physically and electrically connected by a method such as soldering. In the antenna device of FIG. 2, the bent portion 18 of the rectangular conductor plate 12 is a right angle, and is composed of a portion parallel to the finite ground plane 10 and a portion perpendicular to the finite ground plane 10. However, this structure is not essential, and it is not particularly necessary to have this structure as long as electromagnetic wave propagation under the rectangular conductor plate 10 can be obtained. That is, it is not always necessary to bend the rectangular conductor plate 12 at a right angle or to provide a portion parallel or perpendicular to the finite ground plane 10.

また、アンテナ14の給電点22が矩形導体板12の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置するとは、給電点22の位置が上記他辺から、アンテナ14の動作周波数の電磁波の6分の1波長以下の範囲を意味するものとする。後述のように、アンテナ整合を取るための給電点22の位置調整範囲がこの範囲にあることがその理由である。   Further, the fact that the feeding point 22 of the antenna 14 is located in the vicinity of the other side facing the one side of the rectangular conductor plate 12 means that the position of the feeding point 22 is 6 minutes from the other side of the electromagnetic wave having the operating frequency of the antenna 14. It means the range of 1 wavelength or less. The reason is that the position adjustment range of the feeding point 22 for antenna matching is within this range as described later.

図2では、アンテナ14がダイポールアンテナである場合を例示した。図2のダイポールアンテナは、2本の線状導体を1直線状に並べてその間を給電する。   FIG. 2 illustrates the case where the antenna 14 is a dipole antenna. The dipole antenna of FIG. 2 arranges two linear conductors in a straight line and feeds power therebetween.

図3は、本実施の形態のアンテナ装置の第1の変形例の構成図である。この変形例においては、アンテナ14として、板状ダイポールアンテナを適用している。板状ダイポールアンテナは、2枚の導体板を並べた中央を給電し、給電点22に近い側の辺を給電点から離れるに従って2枚の導体板の間隔が広がるように斜めに加工した、ダイポールアンテナの変種の1つである。板状ダイポールアンテナは、線状導体を用いるダイポールアンテナよりも広帯域な特性を実現できるという利点がある。   FIG. 3 is a configuration diagram of a first modification of the antenna device according to the present embodiment. In this modification, a plate-shaped dipole antenna is applied as the antenna 14. The plate-shaped dipole antenna feeds the center where two conductor plates are lined up, and the dipole is processed obliquely so that the distance between the two conductor plates increases as the side closer to the feed point 22 moves away from the feed point One of the antenna variants. The plate-shaped dipole antenna has an advantage that a wider band characteristic can be realized than a dipole antenna using a linear conductor.

図4は、本実施の形態のアンテナ装置の第2の変形例の構成図である。図4(a)は斜視図、図4(b)は断面図、図4(c)は第2の変形例の更なる変形例である。この変形例においては、アンテナ14として、モノポールアンテナを適用している。モノポールアンテナは、図2のダイポールアンテナに対し、矩形導体板12から遠い側の線状導体を無くし、給電点22が有限地板10上になるよう給電点22側を折り曲げたアンテナである。アンテナ装置の一層の小型化を実現するためには、ダイポールアンテナよりもモノポールアンテナの方が好ましい。   FIG. 4 is a configuration diagram of a second modification of the antenna device according to the present embodiment. 4A is a perspective view, FIG. 4B is a cross-sectional view, and FIG. 4C is a further modification of the second modification. In this modification, a monopole antenna is applied as the antenna 14. The monopole antenna is an antenna in which the linear conductor far from the rectangular conductor plate 12 is eliminated from the dipole antenna shown in FIG. In order to realize further miniaturization of the antenna device, the monopole antenna is preferable to the dipole antenna.

図2(a)、(b)、図3、図4(a)、(b)に示されるように、磁性体16は、アンテナ14と矩形導体板12の間の少なくとも一部、例えば、矩形導体板12と有限地板10の間に挿入される。   As shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), 3, 4 (a), and (b), the magnetic body 16 is at least partly between the antenna 14 and the rectangular conductor plate 12, for example, rectangular. It is inserted between the conductor plate 12 and the finite ground plane 10.

以上の構成により、本実施の形態のアンテナ装置は、低姿勢化を含む小型化した場合でもインピーダンス整合を取ることができ、且つ、広帯域な特性を得ることができる。   With the above configuration, the antenna device according to the present embodiment can achieve impedance matching even when the antenna device is downsized including a low profile, and can obtain wideband characteristics.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、コアシェル型磁性材料、これを用いたデバイス装置、およびアンテナ装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるコアシェル型磁性材料、これを用いたデバイス装置、およびアンテナ装置等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. The above embodiment is merely given as an example and does not limit the present invention. In the description of the embodiment, the description of the core-shell type magnetic material, the device device using the same, the antenna device, etc., which is not directly necessary for the description of the present invention is omitted. The elements related to the core-shell magnetic material, the device device using the same, the antenna device, and the like can be appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのコアシェル型磁性材料、これを用いたデバイス装置、およびアンテナ装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。   In addition, all core-shell magnetic materials that include elements of the present invention and whose design can be changed as appropriate by those skilled in the art, device devices using the same, and antenna devices are included in the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.

以下に、本発明の実施例を比較例と対比しながらより詳細に説明する。なお、以下の実施例および比較例での磁性金属粒子および酸化物粒子の平均粒径の測定はTEM観察に基づいて行う。具体的には、TEM観察(写真)で写し出された個々の粒子の最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをその粒子径とし、その平均から求める。写真は、単位面積10μm×10μmを3ヶ所以上とり平均値を求める。また、酸化物被覆層の厚さはTEM観察によって求める。具体的には、TEM観察による写真を単位面積10μm×10μmの範囲で3ヶ所以上とり、その範囲に含まれる個々の粒子の酸化物被覆層を求め、その平均値を求める。また、この範囲に存在するコアシェル型磁性粒子と、酸化物粒子の数をカウントすることで、粒子数の量比を算出する。   Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail in comparison with comparative examples. In addition, the measurement of the average particle diameter of the magnetic metal particles and oxide particles in the following examples and comparative examples is performed based on TEM observation. Specifically, the average of the longest diagonal line and the shortest diagonal line of each particle projected by TEM observation (photograph) is used as the particle diameter, and the average is obtained. For the photograph, take an average value of three or more unit areas of 10 μm × 10 μm. The thickness of the oxide coating layer is determined by TEM observation. Specifically, three or more photographs are taken by TEM observation in a unit area of 10 μm × 10 μm, and oxide coating layers of individual particles included in the range are obtained, and an average value thereof is obtained. Further, the quantity ratio of the number of particles is calculated by counting the number of core-shell magnetic particles and oxide particles existing in this range.

また、微構造の組成分析はEDX分析に基づいて行う。この分析により、酸化物粒子中の非磁性金属/磁性金属(原子比)と、酸化物被覆層中の非磁性金属/磁性金属(原子比)の大小関係を求める。   The composition analysis of the microstructure is performed based on the EDX analysis. By this analysis, the magnitude relationship between the nonmagnetic metal / magnetic metal (atomic ratio) in the oxide particles and the nonmagnetic metal / magnetic metal (atomic ratio) in the oxide coating layer is determined.

(実施例1)
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバ内にプラズマ発生用ガスとしてアルゴンを40L/分で導入し、プラズマを発生させる。このチャンバ内のプラズマに原料である平均粒径10μmでFe:Co:Al:Bが原子比で70:30:2.5:25であるFeCoAlB固溶粉末と、平均粒径3μmのAl粉末を固溶粉末中のFeCo100に対して2.5at%になるようにアルゴン(キャリアガス)と共に3L/分で噴射する(即ち、FeCoに対する全Al量は5at%で、その内2.5at%はFeCoAlB固溶粉末として、残りの2.5at%はAl粉末として投入する)。
Example 1
Argon is introduced as a plasma generating gas at a rate of 40 L / min into the chamber of the high frequency induction thermal plasma apparatus to generate plasma. The plasma in this chamber contains FeCoAlB solid solution powder having an average particle diameter of 10 μm and Fe: Co: Al: B of 70: 30: 2.5: 25 as an ingredient, and Al powder having an average particle diameter of 3 μm. It is injected at 3 L / min with argon (carrier gas) so as to be 2.5 at% with respect to FeCo 100 in the solid solution powder (that is, the total amount of Al with respect to FeCo is 5 at%, of which 2.5 at% is FeCoAlB The remaining 2.5 at% is added as an Al powder as a solid solution powder).

また噴射と同時に、チャンバ内に炭素被覆の原料としてアセチレンガスをキャリアガスと共に導入し、合金粒子を炭素で被覆された粒子を得る。この炭素被覆合金粒子を500mL/分、濃度99%の水素フロー下、600℃にて還元処理し、室温まで冷却した後、酸素含有雰囲気中にて取り出して酸化することにより、コアシェル型磁性材料を製造する。   Simultaneously with the injection, acetylene gas as a carbon coating material is introduced into the chamber together with a carrier gas to obtain particles in which alloy particles are coated with carbon. The carbon-coated alloy particles were reduced at 600 ° C. under a hydrogen flow of 500 mL / min and a concentration of 99%, cooled to room temperature, then taken out in an oxygen-containing atmosphere and oxidized to obtain a core-shell type magnetic material. To manufacture.

得られたコアシェル型磁性材料は、コアシェル型磁性金属粒子と酸化物粒子から成り、コアシェル型磁性金属粒子に含まれる磁性金属粒子の平均粒径が10nm、酸化物被覆層の厚さが2.1nmである。コアの磁性金属粒子はFe−Co−Al−Bで構成され、酸化物被覆層はFe−Co−Al−B−−Oで構成されている。また、コアシェル型磁性粒子間と磁性金属粒子間に、Al−Oで構成された(一部FeCoB固溶)酸化物粒子が多数存在している。酸化物粒子中のAl/(Fe+Co)は、酸化物被覆層中のAl/(Fe+Co)よりも大きくなっている。酸化物粒子数は、コアシェル型磁性粒子数の50%程度である。   The obtained core-shell type magnetic material is composed of core-shell type magnetic metal particles and oxide particles. The average particle diameter of the magnetic metal particles contained in the core-shell type magnetic metal particles is 10 nm, and the thickness of the oxide coating layer is 2.1 nm. It is. The magnetic metal particle of the core is composed of Fe—Co—Al—B, and the oxide coating layer is composed of Fe—Co—Al—B—O. In addition, there are a large number of oxide particles composed of Al—O (partially FeCoB solid solution) between the core-shell magnetic particles and between the magnetic metal particles. Al / (Fe + Co) in the oxide particles is larger than Al / (Fe + Co) in the oxide coating layer. The number of oxide particles is about 50% of the number of core-shell magnetic particles.

このようなコアシェル型磁性材料と樹脂とを100:10の割合で混合し、厚膜化して評価用材料とする。   Such a core-shell magnetic material and a resin are mixed at a ratio of 100: 10, and the film is thickened to obtain an evaluation material.

(実施例2)
原料粉末を平均粒径10μmでFe:Co:Al:Nb:Bが原子比で70:30:2.5:4:20であるFeCoAlNbB固溶粉末、固溶粉末中のFeCo100に対して2.5at%に調整した平均粒径3μmのAl粉末とにすること以外は、実施例1と同様である(即ち、FeCoに対する全Al量は5at%で、その内2.5at%はFeCoAlNbB固溶粉末として、残りの2.5at%はAl粉末として投入する)。
(Example 2)
The raw material powder is an FeCoAlNbB solid solution powder having an average particle size of 10 μm and Fe: Co: Al: Nb: B in an atomic ratio of 70: 30: 2.5: 4: 20, compared to FeCo100 in the solid solution powder. Except for using Al powder with an average particle size of 3 μm adjusted to 5 at%, it is the same as Example 1 (that is, the total amount of Al with respect to FeCo is 5 at%, of which 2.5 at% is FeCoAlNbB solid solution powder) The remaining 2.5 at% is charged as Al powder).

得られたコアシェル型磁性材料は、コアシェル型磁性金属粒子と酸化物粒子から成り、コアシェル型磁性金属粒子に含まれる磁性金属粒子の平均粒径が11nm、酸化物被覆層の厚さが1.9nmである。コアの磁性金属粒子はFe−Co−Al−Nb−Bで構成され、酸化物被覆層はFe−Co−Al−Nb−B−Oで構成されている。また、コアシェル型磁性粒子間と磁性金属粒子間に、Al−Oで構成された(一部FeCoNbB固溶)酸化物粒子が多数存在している。酸化物粒子中のAl/(Fe+Co)は、酸化物被覆層中のAl/(Fe+Co)よりも大きくなっている。酸化物粒子数は、コアシェル型磁性粒子数の50%程度である。   The obtained core-shell magnetic material is composed of core-shell magnetic metal particles and oxide particles. The magnetic metal particles contained in the core-shell magnetic metal particles have an average particle diameter of 11 nm and the oxide coating layer has a thickness of 1.9 nm. It is. The magnetic metal particles of the core are composed of Fe—Co—Al—Nb—B, and the oxide coating layer is composed of Fe—Co—Al—Nb—B—O. In addition, a large number of oxide particles composed of Al—O (partially FeCoNbB solid solution) exist between the core-shell magnetic particles and between the magnetic metal particles. Al / (Fe + Co) in the oxide particles is larger than Al / (Fe + Co) in the oxide coating layer. The number of oxide particles is about 50% of the number of core-shell magnetic particles.

このようなコアシェル型磁性材料と樹脂とを100:10の割合で混合し、厚膜化して評価用材料とする。   Such a core-shell magnetic material and a resin are mixed at a ratio of 100: 10, and the film is thickened to obtain an evaluation material.

(実施例3)
原料粉末を平均粒径10μmでFe:Co:Al:Zr:Bが原子比で70:30:2.5:4:20であるFeCoAlZrB固溶粉末と、固溶粉末中のFeCo100に対して2.5at%に調整した平均粒径3μmのAl粉末とにすること以外は、実施例1と同様である(即ち、FeCoに対する全Al量は5at%で、その内2.5at%はFeCoAlZrB固溶粉末として、残りの2.5at%はAl粉末として投入する)。
(Example 3)
The raw material powder is an FeCoAlZrB solid solution powder having an average particle size of 10 μm and an Fe: Co: Al: Zr: B atomic ratio of 70: 30: 2.5: 4: 20, and 2 for FeCo100 in the solid solution powder. Except for using Al powder with an average particle diameter of 3 μm adjusted to 5 at%, the same as in Example 1 (that is, the total amount of Al with respect to FeCo is 5 at%, of which 2.5 at% is FeCoAlZrB solid solution) As the powder, the remaining 2.5 at% is charged as Al powder).

得られたコアシェル型磁性材料は、コアシェル型磁性金属粒子と酸化物粒子から成り、コアシェル型磁性金属粒子に含まれる磁性金属粒子の平均粒径が10nm、酸化物被覆層の厚さが2.0nmである。コアの磁性金属粒子はFe−Co−Al−Zr−Bで構成され、酸化物被覆層はFe−Co−Al−Zr−B−Oで構成されている。また、コアシェル型磁性粒子間と磁性金属粒子間に、Al−Oで構成された(一部FeCoZrB固溶)酸化物粒子が多数存在している。酸化物粒子中のAl/(Fe+Co)は、酸化物被覆層中のAl/(Fe+Co)よりも大きくなっている。酸化物粒子数は、コアシェル型磁性粒子数の50%程度である。   The obtained core-shell magnetic material is composed of core-shell magnetic metal particles and oxide particles. The average particle diameter of the magnetic metal particles contained in the core-shell magnetic metal particles is 10 nm, and the thickness of the oxide coating layer is 2.0 nm. It is. The magnetic metal particles of the core are composed of Fe—Co—Al—Zr—B, and the oxide coating layer is composed of Fe—Co—Al—Zr—B—O. In addition, there are a large number of oxide particles composed of Al—O (partially FeCoZrB solid solution) between the core-shell magnetic particles and between the magnetic metal particles. Al / (Fe + Co) in the oxide particles is larger than Al / (Fe + Co) in the oxide coating layer. The number of oxide particles is about 50% of the number of core-shell magnetic particles.

このようなコアシェル型磁性材料と樹脂とを100:10の割合で混合し、厚膜化して評価用材料とする。   Such a core-shell magnetic material and a resin are mixed at a ratio of 100: 10, and the film is thickened to obtain an evaluation material.

(実施例4)
原料粉末を平均粒径10μmでFe:Co:Al:Hf:Bが原子比で70:30:2.5:4:20であるFeCoAlHfB固溶粉末と、固溶粉末中のFeCo100に対して2.5at%に調整した平均粒径3μmのAl粉末とにすること以外は、実施例1と同様である(即ち、FeCoに対する全Al量は5at%で、その内2.5at%はFeCoAlHfB固溶粉末として、残りの2.5at%はAl粉末として投入する)。
Example 4
The raw material powder has an average particle size of 10 μm and Fe: Co: Al: Hf: B in an atomic ratio of 70: 30: 2.5: 4: 20, and FeCoAlHfB solid solution powder, and 2 for FeCo100 in the solid solution powder. Except for using Al powder with an average particle diameter of 3 μm adjusted to 5 at%, the same as Example 1 (that is, the total Al content with respect to FeCo is 5 at%, of which 2.5 at% is FeCoAlHfB solid solution) As the powder, the remaining 2.5 at% is charged as Al powder).

得られたコアシェル型磁性材料は、コアシェル型磁性金属粒子と酸化物粒子から成り、コアシェル型磁性金属粒子に含まれる磁性金属粒子の平均粒径が12nm、酸化物被覆層の厚さが2.2nmである。コアの磁性金属粒子はFe−Co−Al−Hf−Bで構成され、酸化物被覆層はFe−Co−Al−Hf−B−Oで構成されている。また、コアシェル型磁性粒子間と磁性金属粒子間に、Al−Oで構成された(一部FeCoHfB固溶)酸化物粒子が多数存在している。酸化物粒子中のAl/(Fe+Co)は、酸化物被覆層中のAl/(Fe+Co)よりも大きくなっている。酸化物粒子数は、コアシェル型磁性粒子数の50%程度である。   The obtained core-shell type magnetic material is composed of core-shell type magnetic metal particles and oxide particles. The average particle size of the magnetic metal particles contained in the core-shell type magnetic metal particles is 12 nm, and the thickness of the oxide coating layer is 2.2 nm. It is. The magnetic metal particle of the core is composed of Fe—Co—Al—Hf—B, and the oxide coating layer is composed of Fe—Co—Al—Hf—B—O. In addition, there are many oxide particles composed of Al—O (partially FeCoHfB solid solution) between the core-shell magnetic particles and between the magnetic metal particles. Al / (Fe + Co) in the oxide particles is larger than Al / (Fe + Co) in the oxide coating layer. The number of oxide particles is about 50% of the number of core-shell magnetic particles.

このようなコアシェル型磁性材料と樹脂とを100:10の割合で混合し、厚膜化して評価用材料とする。   Such a core-shell magnetic material and a resin are mixed at a ratio of 100: 10, and the film is thickened to obtain an evaluation material.

(実施例5)
原料粉末を、平均粒径10μmでFe:Co:Si:Bが原子比で70:30:1.3:25であるFeCoSiB固溶粉末と、固溶粉末中のFeCo100に対して0.65at%に調整した平均粒径3μmのSi粉末とにすること以外は、実施例1と同様である(即ち、FeCoに対する全Si量は1.3at%で、その内0.65at%はFeCoSiB固溶粉末として、残りの0.65at%はSi粉末として投入する)。
(Example 5)
The raw material powder is 0.65 at% with respect to FeCoSiB solid solution powder having an average particle size of 10 μm and Fe: Co: Si: B in an atomic ratio of 70: 30: 1.3: 25, and FeCo100 in the solid solution powder. Except for making the Si powder having an average particle diameter of 3 μm adjusted to the same as Example 1, the total amount of Si with respect to FeCo is 1.3 at%, of which 0.65 at% is FeCoSiB solid solution powder. The remaining 0.65 at% is added as Si powder).

得られたコアシェル型磁性材料は、コアシェル型磁性金属粒子と酸化物粒子から成り、コアシェル型磁性金属粒子に含まれる磁性金属粒子の平均粒径が10nm、酸化物被覆層の厚さが2.1nmである。コアの磁性金属粒子はFe−Co−Si−Bで構成され、酸化物被覆層はFe−Co−Si−B−Oで構成されている。また、コアシェル型磁性粒子間と磁性金属粒子間に、Si−Oで構成された(一部FeCoB固溶)酸化物粒子が多数存在している。酸化物粒子中のSi/(Fe+Co)は、酸化物被覆層中のSi/(Fe+Co)よりも大きくなっている。酸化物粒子数は、コアシェル型磁性粒子数の50%程度である。   The obtained core-shell magnetic material is composed of core-shell magnetic metal particles and oxide particles. The average particle diameter of the magnetic metal particles contained in the core-shell magnetic metal particles is 10 nm, and the thickness of the oxide coating layer is 2.1 nm. It is. The core magnetic metal particles are composed of Fe—Co—Si—B, and the oxide coating layer is composed of Fe—Co—Si—B—O. In addition, a large number of oxide particles composed of Si—O (partially FeCoB solid solution) exist between the core-shell magnetic particles and between the magnetic metal particles. Si / (Fe + Co) in the oxide particles is larger than Si / (Fe + Co) in the oxide coating layer. The number of oxide particles is about 50% of the number of core-shell magnetic particles.

このようなコアシェル型磁性材料と樹脂とを100:10の割合で混合し、厚膜化して評価用材料とする。   Such a core-shell magnetic material and a resin are mixed at a ratio of 100: 10, and the film is thickened to obtain an evaluation material.

(実施例6)
原料粉末を、平均粒径10μmでFe:Co:Al:Bが原子比で70:30:5:25であるFeCoAlB固溶粉末のみにすること以外は、実施例1と同様である。
(Example 6)
Example 1 is the same as Example 1 except that the raw material powder is only FeCoAlB solid solution powder having an average particle size of 10 μm and Fe: Co: Al: B of 70: 30: 5: 25 in atomic ratio.

得られたコアシェル型磁性材料は、コアシェル型磁性金属粒子と酸化物粒子から成り、コアシェル型磁性金属粒子に含まれる磁性金属粒子の平均粒径が13nm、酸化物被覆層の厚さが2.5nmである。コアの磁性金属粒子はFe−Co−Al−Bで構成され、酸化物被覆層はFe−Co−Al−B−Oで構成されている。また、コアシェル型磁性粒子間と磁性金属粒子間に、酸化物粒子はほとんど存在していない。すなわち、酸化物粒子数は、コアシェル型磁性粒子数の10%以下である。   The obtained core-shell magnetic material is composed of core-shell magnetic metal particles and oxide particles. The average particle diameter of the magnetic metal particles contained in the core-shell magnetic metal particles is 13 nm, and the thickness of the oxide coating layer is 2.5 nm. It is. The magnetic metal particle of the core is composed of Fe—Co—Al—B, and the oxide coating layer is composed of Fe—Co—Al—B—O. Further, there are almost no oxide particles between the core-shell magnetic particles and between the magnetic metal particles. That is, the number of oxide particles is 10% or less of the number of core-shell magnetic particles.

このようなコアシェル型磁性材料と樹脂とを100:10の割合で混合し、厚膜化して評価用材料とする。   Such a core-shell magnetic material and a resin are mixed at a ratio of 100: 10, and the film is thickened to obtain an evaluation material.

(比較例1)
原料粉末を平均粒径10μmでFe:Co:Alが原子比で70:30:2.5であるFeCoAl固溶粉末と、固溶粉末中のFeCo100に対して2.5at%に調整した平均粒径3μmのAl粉末とにすること以外は、実施例1と同様である(即ち、FeCoに対する全Al量は5at%で、その内2.5at%はFeCoAl固溶粉末として、残りの2.5at%はAl粉末として投入する)にすること以外は、実施例1と同様である。
(Comparative Example 1)
The raw material powder has an average particle size of 10 μm and Fe: Co: Al in an atomic ratio of 70: 30: 2.5, and an average particle adjusted to 2.5 at% with respect to FeCo100 in the solid solution powder. Except for using Al powder with a diameter of 3 μm, the same as Example 1 (that is, the total Al content with respect to FeCo is 5 at%, of which 2.5 at% is FeCoAl solid solution powder and the remaining 2.5 at%. % Is input as Al powder), and is the same as Example 1.

得られたコアシェル型磁性材料は、コアシェル型磁性金属粒子と酸化物粒子から成り、コアシェル型磁性金属粒子に含まれる磁性金属粒子の平均粒径が22nm、酸化物被覆層の厚さが2.7nmである。コアの磁性金属粒子はFe−Co−Alで構成され、酸化物被覆層はFe−Co−Al−Oで構成されている。また、コアシェル型磁性粒子間と磁性金属粒子間に、Al−Oで構成された(一部FeCo固溶)酸化物粒子が多数存在している。酸化物粒子中のAl/(Fe+Co)は、酸化物被覆層中のAl/(Fe+Co)よりも大きくなっている。酸化物粒子数は、コアシェル型磁性粒子数の50%程度である。   The obtained core-shell magnetic material is composed of core-shell magnetic metal particles and oxide particles. The average particle diameter of the magnetic metal particles contained in the core-shell magnetic metal particles is 22 nm, and the thickness of the oxide coating layer is 2.7 nm. It is. The core magnetic metal particles are composed of Fe—Co—Al, and the oxide coating layer is composed of Fe—Co—Al—O. In addition, there are a large number of oxide particles composed of Al—O (partially FeCo solid solution) between the core-shell magnetic particles and between the magnetic metal particles. Al / (Fe + Co) in the oxide particles is larger than Al / (Fe + Co) in the oxide coating layer. The number of oxide particles is about 50% of the number of core-shell magnetic particles.

このようなコアシェル型磁性材料と樹脂とを100:10の割合で混合し、厚膜化して評価用材料とする。   Such a core-shell magnetic material and a resin are mixed at a ratio of 100: 10, and the film is thickened to obtain an evaluation material.

得られた実施例1〜実施例4および比較例1で用いたコアシェル型磁性粒子の磁性金属粒子および酸化物被覆層の概要を表1に示す。   Table 1 shows an outline of the magnetic metal particles and the oxide coating layer of the core-shell magnetic particles used in the obtained Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.

また、実施例1〜実施例4および比較例1、2の評価用材料に関して、以下の方法で透磁率実部(μ′)、100時間後の透磁率実部(μ′)の経時変化および電磁波吸収特性を調べる。その結果を下記表2に示す。   Further, with respect to the evaluation materials of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, the permeability real part (μ ′), the change with time of the magnetic permeability real part (μ ′) after 100 hours, and Examine electromagnetic wave absorption characteristics. The results are shown in Table 2 below.

1)透磁率実部μ′
凌和電子(株)製PMM−9G1のシステムを用いて1GHz下において空気をバックグラウンドとした時と試料を配置した時との誘起電圧値およびインピーダンス値をそれぞれ測定し、これらの誘起電圧値とインピーダンス値とから透磁率実部μ′を導出する。なお、試料は4×4×0.5mmの寸法に加工したものを用いる。
1) Permeability real part μ '
Using the PMM-9G1 system made by Lyowa Denshi Co., Ltd., the induced voltage value and the impedance value were measured when air was set as the background and when the sample was placed at 1 GHz, respectively. The magnetic permeability real part μ ′ is derived from the impedance value. A sample processed to a size of 4 × 4 × 0.5 mm is used.

2)100時間後の透磁率実部μ′の経時変化
評価用試料を温度60℃、湿度90%の高温恒湿槽内に100時間放置した後、再度、透磁率実部μ′を測定し、経時変化(100H放置後の透磁率実部μ′/放置前の透磁率実部μ′)を求める。
2) Temporal change of permeability real part μ ′ after 100 hours After leaving the sample for evaluation in a high temperature and humidity chamber at 60 ° C. and 90% humidity for 100 hours, the permeability real part μ ′ is measured again. , Change with time (permeability real part μ ′ after being left for 100H / permeability real part μ ′ before being left) is obtained.

3)電磁波吸収特性
評価用試料の電磁波照射面とその反対の面に厚さ1mmで同面積の金属薄板を接着し、2GHzの電磁波下にて試料ネットワークアナライザーのS11モードを用いて、自由空間において反射電力法で測定する。反射電力法は、試料を接着していない金属薄板(完全反射体)の反射レベルと比較して試料からの反射レベルが何dB減少したかを測定する方法である。この測定に基づいて電磁波の吸収量を反射減衰量で定義し、比較例1の吸収量を1とした時の相対値で求める。
3) Electromagnetic wave absorption characteristics A metal thin plate with a thickness of 1 mm and the same area is bonded to the electromagnetic wave irradiation surface of the sample for evaluation and the opposite surface, and in the free space using the S11 mode of the sample network analyzer under the electromagnetic wave of 2 GHz. Measured by the reflected power method. The reflected power method is a method of measuring how much dB the reflection level from a sample is reduced compared to the reflection level of a thin metal plate (complete reflector) to which the sample is not bonded. Based on this measurement, the amount of electromagnetic wave absorption is defined as the amount of return loss, and the relative amount when the amount of absorption in Comparative Example 1 is taken as 1.

Figure 2010062484
Figure 2010062484
Figure 2010062484
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表1から明らかなように実施例1〜6に係るコアシェル型磁性材料において、磁性金属であるFeCoと非磁性金属であるAlおよびSiから選ばれる少なくとも1つの元素と、添加金属BもしくはB−Nb、B−Zr、B−Hfとを含む平均粒径10〜13nm程度の磁性金属粒子が、磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属AlおよびSiから選ばれる少なくとも1つの元素を含む1.9〜2.5nmの厚さの酸化物被覆層で被覆されているコアシェル型磁性粒子で構成されていることが分かる。また、磁性金属粒子の結晶性は非晶質であることが分かる。これに対し、比較例1に係る磁性材料はコアシェル構造を有しているものの磁性金属の粒径が22nmとやや大きく、結晶質であることが分かる。また、実施例1〜実施例5、及び比較例1においては、磁性金属粒子間に多数の酸化物粒子が存在し、実施例6においては、磁性金属粒子間に酸化物粒子はほとんど存在しないことが分かる。   As is apparent from Table 1, in the core-shell magnetic materials according to Examples 1 to 6, at least one element selected from FeCo that is a magnetic metal and Al and Si that are nonmagnetic metals, and an additive metal B or B-Nb , B-Zr, B-Hf, and a magnetic metal particle having an average particle size of about 10 to 13 nm contains at least one element selected from nonmagnetic metal Al and Si, which is one of the components of the magnetic metal particle It turns out that it is comprised with the core-shell type magnetic particle coat | covered with the oxide coating layer of the thickness of 1.9-2.5 nm. It can also be seen that the crystallinity of the magnetic metal particles is amorphous. In contrast, although the magnetic material according to Comparative Example 1 has a core-shell structure, it can be seen that the magnetic metal has a slightly large particle size of 22 nm and is crystalline. In Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, a large number of oxide particles are present between the magnetic metal particles, and in Example 6, there are almost no oxide particles between the magnetic metal particles. I understand.

表2から明らかなように実施例1〜6に係るコアシェル型磁性材料は、比較例1の材料に比べて優れた磁気特性を有することがわかる。これは、実施例1〜6に係るコアシェル型磁性材料は「絶縁性のコアシェル型構造を取っていること」、「添加金属によって磁性金属の粒径が小さいこと」、「磁性金属粒子が非晶質であること」によって、高抵抗で、高周波での高い透磁率を実現できるのであると考えられる。また、実施例6に比べて実施例1〜実施例5は特に優れているが、これは、磁性金属粒子間に多数の絶縁性酸化物粒子が存在することによって、磁性金属粒子がより安定なものになり、高い透磁率を実現できるのであると考えられる。なお、透磁率実部(μ′)は1GHzのみであるが、平坦な周波数特性を示しており、100MHzでもほぼ同じ値となっている。   As can be seen from Table 2, the core-shell magnetic materials according to Examples 1 to 6 have superior magnetic properties as compared with the material of Comparative Example 1. This is because the core-shell magnetic material according to Examples 1 to 6 has an “insulating core-shell structure”, “the magnetic metal has a small particle size due to the additive metal”, and “the magnetic metal particles are amorphous. It is considered that the high quality and high magnetic permeability at high frequency can be realized by “being quality”. In addition, Examples 1 to 5 are particularly superior to Example 6, but this is because the magnetic metal particles are more stable due to the presence of a large number of insulating oxide particles between the magnetic metal particles. Therefore, it is considered that high permeability can be realized. The magnetic permeability real part (μ ′) is only 1 GHz, but shows a flat frequency characteristic, which is almost the same value even at 100 MHz.

また、実施例1〜6のコアシェル型磁性材料は100時間後の透磁率実部(μ′)の経時変化が少なく、極めて高い熱的安定性を有することがわかる。これは、磁性金属粒子がその構成成分の1つである非磁性金属を含む酸化物被覆層によって被覆された均質なコアシェル構造を取り、且つ、磁性金属粒子が非晶質であるために、磁性金属粒子がより安定なものになり、高い熱的安定性を実現できたことによると考えられる。これに対し、比較例1に係る材料は、磁性金属粒子が結晶質であるために、実施例1〜6の材料と比較すると若干熱的安定性に劣ることが分かる。なお、実施例6に比べて実施例1〜実施例5は特に熱的安定性に優れているが、これは、磁性金属粒子間に多数の絶縁性酸化物粒子が存在することによって、磁性金属粒子がより安定なものになり、高い熱的安定性を実現できるのであると考えられる。   Further, it can be seen that the core-shell magnetic materials of Examples 1 to 6 have very high thermal stability with little change over time in the real permeability (μ ′) after 100 hours. This is because the magnetic metal particles have a homogeneous core-shell structure covered with an oxide coating layer containing a non-magnetic metal, which is one of the constituent components, and the magnetic metal particles are amorphous. This is probably because the metal particles became more stable and high thermal stability was realized. On the other hand, it can be seen that the material according to Comparative Example 1 is slightly inferior in thermal stability as compared with the materials of Examples 1 to 6 because the magnetic metal particles are crystalline. In addition, compared with Example 6, Examples 1 to 5 are particularly excellent in thermal stability. This is because the presence of a large number of insulating oxide particles between the magnetic metal particles causes the magnetic metal It is believed that the particles become more stable and can achieve high thermal stability.

以上、実施例1のコアシェル型磁性材料では1GHzでの透磁率実部(μ′)が高く熱的安定性にも優れ、1GHz帯域で例えばインダクタ、フィルター、トランス、チョークコイル、携帯電話や無線LAN等用のアンテナ基板の様な高透磁率部品(高いμ’と低いμ’’を利用)として利用できる可能性を有する。また、2GHzでの電磁波吸収特性も優れているため、2GHz帯域で電磁波吸収体(高いμ’’を利用)としても利用できる可能性を有する。すなわち、1つの材料でも使用周波数帯域を変えることによって、高透磁率部品としても、電磁波吸収体としても使用することができ、幅広い汎用性を示すことが分かる。   As described above, the core-shell magnetic material of Example 1 has a high magnetic permeability (μ ′) at 1 GHz and excellent thermal stability. For example, an inductor, a filter, a transformer, a choke coil, a cellular phone, and a wireless LAN in the 1 GHz band. There is a possibility that it can be used as a high magnetic permeability component (using high μ ′ and low μ ″) such as an antenna substrate for equal use. Further, since the electromagnetic wave absorption characteristics at 2 GHz are also excellent, there is a possibility that it can be used as an electromagnetic wave absorber (using high μ ″) in the 2 GHz band. That is, it can be seen that even a single material can be used as a high magnetic permeability component or an electromagnetic wave absorber by changing the operating frequency band, and exhibits a wide range of versatility.

第4の実施の形態のアンテナ装置の構成図である。It is a block diagram of the antenna apparatus of 4th Embodiment. 第5の実施の形態のアンテナ装置の構成図である。It is a block diagram of the antenna apparatus of 5th Embodiment. 第5の実施形態のアンテナ装置の第1の変形例の構成図である。It is a block diagram of the 1st modification of the antenna device of 5th Embodiment. 第5の実施形態のアンテナ装置の第2の変形例の構成図である。It is a block diagram of the 2nd modification of the antenna device of 5th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

2 コアシェル型磁性材料
4 給電端子
6 アンテナエレメント
8 配線基板
10 有限地板
12 矩形導体板、櫛型線状導体
14 アンテナ
16 磁性体
16a 第1の磁性体層
16b 第2の磁性体層
18 屈曲部
20 同軸線路
22 給電点


2 Core shell type magnetic material 4 Feed terminal 6 Antenna element 8 Wiring board 10 Finite ground plane 12 Rectangular conductor plate, comb-shaped linear conductor 14 Antenna 16 Magnetic body 16a First magnetic body layer 16b Second magnetic body layer 18 Bending portion 20 Coaxial line 22 Feed point


Claims (13)

Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つの磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属とを含む非晶質の磁性金属粒子;および
前記磁性金属粒子の少なくとも一部の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物からなる酸化物被覆層;
を含むコアシェル型磁性粒子を備えるコアシェル型磁性材料。
At least one magnetic metal selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, and at least one nonmagnetic material selected from Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr An amorphous magnetic metal particle containing a metal; and an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is coated on at least a part of the surface of the magnetic metal particle and is one of the components of the magnetic metal particle An oxide coating layer comprising:
A core-shell magnetic material comprising core-shell magnetic particles.
前記磁性金属粒子が、前記非磁性金属と異なるB、Si、C、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Cr、Cu、Wから選ばれる少なくとも1つの添加金属を含むことを特徴とする請求項1記載のコアシェル型磁性材料。   The magnetic metal particles include at least one additive metal selected from B, Si, C, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, Cr, Cu, and W, which is different from the nonmagnetic metal. The core-shell magnetic material according to claim 1. 前記磁性金属粒子間の少なくとも一部に存在し、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrから選ばれる少なくとも1つの非磁性金属を含み、粒子中の非磁性金属/磁性金属(原子比)が、前記酸化物被覆層中の非磁性金属/磁性金属(原子比)よりも大きい酸化物粒子を含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載のコアシェル型磁性材料。   A particle containing at least one nonmagnetic metal present in at least part of the magnetic metal particles and selected from Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr 2. The oxide particles according to claim 1, wherein the non-magnetic metal / magnetic metal (atomic ratio) in the oxide coating layer includes oxide particles larger than the non-magnetic metal / magnetic metal (atomic ratio) in the oxide coating layer. 2. The core-shell magnetic material according to 2. 前記磁性金属粒子が1nm以上、1000nm以下の平均粒径を有し、
前記酸化物被覆層が、0.1nm以上、100nm以下の厚さを有し、
前記酸化物粒子が1nm以上、100nm以下の平均粒径を有することを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項に記載のコアシェル型磁性材料。
The magnetic metal particles have an average particle diameter of 1 nm or more and 1000 nm or less;
The oxide coating layer has a thickness of 0.1 nm or more and 100 nm or less;
The core-shell magnetic material according to any one of claims 1 to 3, wherein the oxide particles have an average particle diameter of 1 nm or more and 100 nm or less.
前記非磁性金属および前記添加金属が前記磁性金属粒子全体に対していずれも0.001原子%以上25原子%以下含まれ、
前記磁性金属、前記非磁性金属、または前記添加金属のうちの少なくとも2つは互いに固溶していることを特徴とする請求項2記載のコアシェル型磁性材料。
The nonmagnetic metal and the additive metal are both contained in an amount of 0.001 atomic% to 25 atomic% with respect to the entire magnetic metal particle,
3. The core-shell magnetic material according to claim 2, wherein at least two of the magnetic metal, the nonmagnetic metal, and the additive metal are in solid solution with each other.
前記磁性金属粒子がFeCoを含み、CoがFeCo中に10原子%以上50原子%以下含まれることを特徴とする請求項1ないし請求項5いずれか一項に記載のコアシェル型磁性材料。   The core-shell magnetic material according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetic metal particles contain FeCo, and Co is contained in FeCo in an amount of 10 atomic percent to 50 atomic percent. 前記非磁性金属がAlおよびSiから選ばれる少なくとも1つの元素であり、AlおよびSiから選ばれる少なくとも1つの元素が前記磁性金属に対して0.001原子%以上5原子%以下含まれることを特徴とする請求項1ないし請求項6いずれか一項に記載のコアシェル型磁性材料。   The nonmagnetic metal is at least one element selected from Al and Si, and at least one element selected from Al and Si is contained in an amount of 0.001 atomic% to 5 atomic% with respect to the magnetic metal. The core-shell magnetic material according to any one of claims 1 to 6. 前記添加金属がBであり、Bが前記磁性金属粒子全体に対して9原子%以上25原子%以下含まれることを特徴とする請求項2記載のコアシェル型磁性材料。   3. The core-shell magnetic material according to claim 2, wherein the additive metal is B, and B is contained in an amount of 9 atomic% to 25 atomic% with respect to the entire magnetic metal particle. 前記添加金属がNb,ZrまたはHfのうち少なくともいずれか1つと、Bとを含み、前記磁性金属粒子全体に対してNb,ZrまたはHfの合計の割合が、0.5原子%以上7原子%以下で、且つ、前記磁性金属粒子全体に対してBの割合が、4原子%以上20原子%以下であることを特徴とする請求項2記載のコアシェル型磁性材料。   The additive metal includes at least one of Nb, Zr, or Hf and B, and the total ratio of Nb, Zr, or Hf with respect to the entire magnetic metal particle is 0.5 atomic% or more and 7 atomic%. 3. The core-shell magnetic material according to claim 2, wherein the ratio of B is 4 atom% or more and 20 atom% or less with respect to the entire magnetic metal particle. 前記磁性金属粒子は、10以上のアスペクト比を有することを特徴とする請求項1ないし請求項9いずれか一項に記載のコアシェル型磁性材料。   The core-shell magnetic material according to any one of claims 1 to 9, wherein the magnetic metal particles have an aspect ratio of 10 or more. 請求項1ないし請求項10いずれか一項に記載のコアシェル型磁性材料を備えることを特徴とするデバイス装置。   A device apparatus comprising the core-shell magnetic material according to any one of claims 1 to 10. 請求項1ないし請求項10いずれか一項に記載のコアシェル型磁性材料を備えることを特徴とするアンテナ装置。   An antenna device comprising the core-shell magnetic material according to any one of claims 1 to 10. 有限地板と、
前記有限地板上方に設けられ、一辺が前記有限地板に接続され、前記一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板と、
前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、
前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、
を有し、
前記磁性体が前記コアシェル型磁性材料であることを特徴とする請求項12記載のアンテナ装置。

With a finite ground plane,
A rectangular conductor plate provided above the finite ground plane, having one side connected to the finite ground plane and having a bent portion substantially parallel to the one side;
An antenna which is disposed substantially parallel to the finite ground plane above the finite ground plane, extends in a direction substantially perpendicular to the one side, and a feeding point is located in the vicinity of the other side facing the one side of the rectangular conductor plate;
A magnetic body provided in at least a part of the space between the finite ground plane and the antenna;
Have
The antenna device according to claim 12, wherein the magnetic body is the core-shell magnetic material.

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