JP2750722B2 - High permeability material - Google Patents

High permeability material

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高透磁率材料に関する。更に詳細には、本発
明は良好な高周波特性を有し、飽和磁束密度の大きい高
透磁率材料に関する。
The present invention relates to a high magnetic permeability material. More specifically, the present invention relates to a high-permeability material having good high-frequency characteristics and a high saturation magnetic flux density.

[従来の技術] 近年、電子装置の小型化などにより高周波領域で使用
するものがふえ、そのため、より高周波領域で作動する
高透磁率材料が要求されている。高透磁率材料として
は、強磁性金属を用いたものと、酸化物磁性体を用いた
ものがある。
[Related Art] In recent years, there has been an increase in materials used in a high frequency region due to miniaturization of electronic devices and the like. Therefore, a high magnetic permeability material that operates in a higher frequency region has been demanded. As the high magnetic permeability material, there are a material using a ferromagnetic metal and a material using an oxide magnetic material.

[発明が解決しようとする課題] 強磁性金属高透磁率材料は電気抵抗が小さいため、高
周波領域では渦電流損失が大きくなり高周波特性が劣化
するという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the ferromagnetic metal high permeability material has a small electric resistance, there is a problem that an eddy current loss is increased in a high frequency region and high frequency characteristics are deteriorated.

また、高周波領域で渦電流損失の少ない磁性体として
はフェライトなどの酸化物があるが、これらは強磁性金
属に比べ飽和磁束密度が1/2〜2/3と小さいという欠点が
あった。
In addition, oxides such as ferrite are examples of magnetic materials having a small eddy current loss in a high frequency region, but they have a drawback that the saturation magnetic flux density is as small as 1/2 to 2/3 as compared with ferromagnetic metals.

この発明は、上記従来技術が持っていた高周波領域で
の渦電流損失の増大という欠点を解決し、以て高周波特
性が良く、飽和磁束密度の大きい高透磁率材料を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the drawback of increasing the eddy current loss in the high-frequency region, which the prior art has, and to provide a high-permeability material having good high-frequency characteristics and a high saturation magnetic flux density. .

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明では、強磁性金属
とポリマをベーパデポジション法により同時に蒸着させ
ることにより該強磁性金属粒子間にポリマが析出されて
おり、強磁性金属とポリマとの混合比率は、強磁性金属
が95vol%〜60vol%、ポリマが5vol%〜40vol%の範囲
内であり、これにより、飽和磁化が800G以上となり、か
つ、抵抗率が180μΩcm以上となることを特徴とする高
透磁率材料を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the present invention, a polymer is deposited between the ferromagnetic metal particles by simultaneously depositing a ferromagnetic metal and a polymer by a vapor deposition method. The mixing ratio of the ferromagnetic metal and the polymer is in the range of 95 vol% to 60 vol% for the ferromagnetic metal and 5 vol% to 40 vol% for the polymer, so that the saturation magnetization becomes 800 G or more and the resistivity becomes higher. To provide a high magnetic permeability material characterized by being 180 μΩcm or more.

[作用] 強磁性金属とポリマを同時ベーパデポジションするこ
とにより強磁性金属粒子間にポリマが析出し、電気抵抗
の大きい軟磁性膜が得られる。
[Function] By simultaneous vapor deposition of a ferromagnetic metal and a polymer, a polymer is deposited between ferromagnetic metal particles, and a soft magnetic film having a large electric resistance can be obtained.

同時真空蒸着すると、強磁性金属はコラム構造をとり
やすく、そのコラム間にポリマが析出する。コラム間に
絶縁体のポリマが析出しているため、元の強磁性金属単
体に比べ電気抵抗は高くなる。そのため、渦電流損失は
小さくなり、高周波領域での透磁率の劣化が抑えられ
る。その結果、飽和磁束密度が大きくなる。
When co-evaporated, the ferromagnetic metal tends to have a column structure, and a polymer is deposited between the columns. Since the insulating polymer is deposited between the columns, the electric resistance is higher than that of the original ferromagnetic metal alone. Therefore, eddy current loss is reduced, and deterioration of magnetic permeability in a high frequency region is suppressed. As a result, the saturation magnetic flux density increases.

本発明の高透磁率材料は強磁性金属とポリマーをベー
パーデポジション法により同時に基板表面に蒸着させる
ことにより製造することができる。“ベーパー・デポジ
ション法”とは気体または真空空間中で、析出させよう
とする物質あるいは化合物等を蒸気またはイオン化蒸気
として気体上に析出させる方法を意味する。この方法に
は、真空蒸着法,イオン・プレーティング法,高周波イ
オン・プレーティング法,イオン・クラスタービーム
法,イオンビームデポジション法,スパッタリング法,C
VD法などがある。
The high magnetic permeability material of the present invention can be manufactured by simultaneously depositing a ferromagnetic metal and a polymer on a substrate surface by a vapor deposition method. The “vapor deposition method” means a method of depositing a substance or compound to be deposited on a gas as a vapor or an ionized vapor in a gas or a vacuum space. This method includes vacuum deposition, ion plating, high-frequency ion plating, ion cluster beam, ion beam deposition, sputtering, and C
VD method and the like.

本発明の高透磁率材料をベーパーデポジション法によ
り製造する場合、蒸着基板は80℃〜220℃の範囲内の温
度に維持することが好ましい。蒸着基板をこの範囲内の
温度に維持しながら強磁性金属とポリマーを同時にベー
パーデポジションすると、強磁性金属の結晶粒界にポリ
マーおよび金属との炭化物や、アモルファス状カーボン
またはシリコン含有ポリマーの場合にはシリコン化物や
アモルファス状シリコンなどが析出し、これらが電気的
絶縁層となり、抵抗率が高められる。
When the high magnetic permeability material of the present invention is manufactured by the vapor deposition method, it is preferable that the vapor deposition substrate is maintained at a temperature in the range of 80C to 220C. If the ferromagnetic metal and the polymer are simultaneously vapor-deposited while maintaining the deposition substrate at a temperature within this range, the polymer and metal carbide at the crystal grain boundaries of the ferromagnetic metal and the amorphous carbon or silicon-containing polymer may be formed. In this case, siliconized material, amorphous silicon, and the like are precipitated, these become an electrical insulating layer, and the resistivity is increased.

本発明の高透磁率材料で使用できる強磁性金属は例え
ば、Co,Fe,Niなどの単体およびこれらの合金類あるいは
これらと別の元素との合金類などである。このような強
磁性金属の合金類は当業者に周知である。
Ferromagnetic metals that can be used in the high magnetic permeability material of the present invention include, for example, simple substances such as Co, Fe, and Ni, alloys thereof, and alloys thereof with other elements. Such ferromagnetic metal alloys are well known to those skilled in the art.

本発明の高透磁率材料の形成に使用できるポリマーは
炭素原子数が10〜1000、好ましくは、30〜500、更に好
ましくは70〜200の範囲内の線状あるいは網状重合体で
ある。具体的には、ポリエチレン、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリスチレ
ン、ポリテトラフロロエチレン、ポリブタジエン、ポリ
カーボネイト、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、シリコン系ポリ
マーなどが挙げられる。
Polymers that can be used to form the high permeability material of the present invention are linear or network polymers having from 10 to 1000, preferably from 30 to 500, more preferably from 70 to 200 carbon atoms. Specific examples include polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, polybutene, polystyrene, polytetrafluoroethylene, polybutadiene, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyurethane, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, and silicon-based polymers.

強磁性金属とポリマーとの混合比率は一般的に、ポリ
マーが5vol%以上、望ましくは10vol%以上、更に望ま
しくは12vol%以上で、40vol%以下の量である。ポリマ
ーが5vol%未満では抵抗率が180μΩ−cm未満となる。
一方、40vol%を越える量のポリマーが存在すると、ポ
リマーによる強磁性金属粒子の分離が大きくなり飽和磁
化が800G未満となるばかりか、磁気特性も次第にハード
になり好ましくない。
The mixing ratio between the ferromagnetic metal and the polymer is generally at least 5 vol%, preferably at least 10 vol%, more preferably at least 12 vol% and at most 40 vol% of polymer. If the polymer is less than 5 vol%, the resistivity will be less than 180 μΩ-cm.
On the other hand, if the amount of the polymer exceeds 40 vol%, the separation of the ferromagnetic metal particles by the polymer becomes large, and not only the saturation magnetization becomes less than 800 G, but also the magnetic properties gradually become hard, which is not preferable.

本発明の高透磁率材料は基板上に膜として形成させる
こともできるが、この基板から掻き落として粉末状に
し、適当なビヒクル,バインダー等の液体または固体材
料と混合して使用することもできる。このようにすれ
ば、所望の時と所で、塗布,噴霧または成型等の任意の
手段により様々な形状の成形物を製造することが可能と
なる。
The high-permeability material of the present invention can be formed as a film on a substrate, but can also be scraped off from the substrate to form a powder and mixed with a liquid or solid material such as a suitable vehicle or binder. . In this way, it is possible to produce molded articles of various shapes at desired times and places by any means such as coating, spraying or molding.

従って、本発明の新規な高透磁率材料はベーパーデポ
ジション法により微細な基板上にも形成できるためマイ
クロトランスのコア材料や高周波インダクタの高透磁率
材料として使用でき、また、磁気テープ,フロッピーデ
ィスク,磁気ディスクなどのような磁気記録媒体の下地
層の他に、磁気ヘッドのコア材の形成材料として使用す
ることもできる。
Accordingly, the novel high magnetic permeability material of the present invention can be formed on a fine substrate by a vapor deposition method, so that it can be used as a core material of a micro transformer or a high magnetic permeability material of a high-frequency inductor. In addition to a base layer of a magnetic recording medium such as a magnetic disk or the like, it can be used as a material for forming a core material of a magnetic head.

[実施例] 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

実施例1〜2 第1図に示されるような真空蒸着装置を用い、以下の
条件で高透磁率材料を製造した。
Examples 1 and 2 Using a vacuum deposition apparatus as shown in FIG. 1, a high magnetic permeability material was manufactured under the following conditions.

1.強磁性金属:鉄 2.ポリマ :ポリブテン(実施例1) :ポリスチレン(実施例2) 3.基板 :ガラス 4.基板温度 :150℃ 5.蒸着レート:強磁性金属 50Å/sec :ポリマ 10Å/sec 膜厚5μmの膜を基板上に形成した。1. Ferromagnetic metal: iron 2. Polymer: polybutene (Example 1): polystyrene (Example 2) 3. Substrate: glass 4. Substrate temperature: 150 ° C. 5. Deposition rate: ferromagnetic metal 50Å / sec: polymer 10Å / sec A film having a thickness of 5 μm was formed on the substrate.

実施例3〜4 第2図に示されるような高周波スパッタ装置を用い、
以下の条件で高透磁率材料を作製した。
Examples 3 and 4 Using a high frequency sputtering apparatus as shown in FIG.
A high magnetic permeability material was produced under the following conditions.

1.強磁性金属:鉄 2.ポリマ :ポリブテン(実施例3) :ポリスチレン(実施例4) 3.基板 :ガラス 4.基板温度 :150℃ 5.Ar圧 :10mTorr 6.投入電力 :1.5kW(13.56MHz) 膜厚5μmの膜を基板上に形成した。1. Ferromagnetic metal: iron 2. Polymer: polybutene (Example 3): polystyrene (Example 4) 3. Substrate: glass 4. Substrate temperature: 150 ° C. 5. Ar pressure: 10 mTorr 6. Input power: 1.5 kW ( 13.56 MHz) A film having a thickness of 5 μm was formed on the substrate.

比較例1 方向性3%SiFeを10μmまで圧延し、真空中で750℃
で1時間焼鈍することにより対照物を得た。
Comparative Example 1 Directional 3% SiFe is rolled to 10 μm and 750 ° C. in vacuum
For 1 hour to obtain a control.

比較例2 第1図に示されるような真空蒸着装置を用い、FeAlSi
(センダスト)膜を以下の条件で作製した。
Comparative Example 2 Using a vacuum deposition apparatus as shown in FIG.
(Sendust) film was prepared under the following conditions.

1.インゴット:FeAlSi合金インゴット 2.基板 :ガラス 3.基板温度 :300℃ 4.蒸着レート:50Å/sec 膜厚5μmのものを作製した。1. Ingot: FeAlSi alloy ingot 2. Substrate: glass 3. Substrate temperature: 300 ° C. 4. Evaporation rate: 50 ° / sec.

前記の実施例1〜4で得られた本発明の高透磁率材料
および前記の比較例1と2で得られた材料の各々の磁気
特性(飽和磁束密度および保磁力)、電気抵抗率及び複
素透磁率の実数部μ′の0.1MHz及び25MHzの値を下記の
表1に示す。磁気特性は試料振動型磁束計で測定し、電
気抵抗率は4端子法により測定し、透磁率はコイルを巻
いたフェライトコアを各試料に押し当てて磁気回路を作
り、ベクトルインピーダンスメータを用いて測定した。
The magnetic properties (saturation magnetic flux density and coercive force), electrical resistivity and complex of each of the high magnetic permeability material of the present invention obtained in Examples 1 to 4 and the materials obtained in Comparative Examples 1 and 2 described above. The values of the real part μ ′ of the magnetic permeability at 0.1 MHz and 25 MHz are shown in Table 1 below. Magnetic properties are measured with a sample vibrating magnetometer, electrical resistivity is measured by a four-terminal method, and magnetic permeability is measured by pressing a ferrite core wound with a coil against each sample to create a magnetic circuit, using a vector impedance meter. It was measured.

表1に示された結果から明らかなように、本発明の高
透磁率材料は電気抵抗率が高く、そのため高周波領域で
の透磁率の減少が小さく、高周波領域での特性に優れた
高透磁率材料であることが理解される。
As is evident from the results shown in Table 1, the high magnetic permeability material of the present invention has a high electric resistivity, so that the decrease in magnetic permeability in a high frequency region is small, and the high magnetic permeability is excellent in characteristics in a high frequency region. It is understood to be a material.

また、フェライトなどの酸化物磁性体を用いた高透磁
率材料は飽和磁束密度が0.4〜0.6Tであることから、本
発明の高透磁率材料は、酸化物磁性体を用いた高透磁率
材料に比べ、飽和磁束密度が大きい。
Further, since a high magnetic permeability material using an oxide magnetic material such as ferrite has a saturation magnetic flux density of 0.4 to 0.6 T, the high magnetic permeability material of the present invention is a high magnetic permeability material using an oxide magnetic material. The saturation magnetic flux density is larger than that of.

[発明の効果] 以上説明したように、強磁性金属粒子間にポリマが析
出した電気抵抗率の大きい磁性材料を用いることによ
り、高周波領域での劣化の小さい、かつ、飽和磁束密度
の大きい高透磁率材料が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, by using a magnetic material having a large electric resistivity in which a polymer is deposited between ferromagnetic metal particles, deterioration in a high frequency region and high permeability having a large saturation magnetic flux density are achieved. A magnetic susceptibility material is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の高透磁率材料の製造に使用される真空
蒸着装置の一例の概要模式図であり、第2図は本発明の
高透磁率材料の製造に使用されるスパッタリング装置の
一例の概要模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a vacuum evaporation apparatus used for producing the high magnetic permeability material of the present invention, and FIG. 2 is an example of a sputtering apparatus used for producing the high magnetic permeability material of the present invention. FIG.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】強磁性金属とポリマをベーパデポジション
法により同時に蒸着させることにより該強磁性金属粒子
間にポリマが析出されており、強磁性金属とポリマとの
混合比率は、強磁性金属が95vol%〜60vol%、ポリマが
5vol%〜40vol%の範囲内であり、これにより、飽和磁
化が800G以上となり、かつ、抵抗率が180μΩcm以上と
なることを特徴とする高透磁率材料。
A ferromagnetic metal and a polymer are simultaneously deposited by a vapor deposition method to deposit a polymer between the ferromagnetic metal particles. 95vol% ~ 60vol%, polymer is
A material having a high magnetic permeability, wherein the material has a saturation magnetization of at least 800 G and a resistivity of at least 180 μΩcm.
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