JP3291099B2 - 軟磁性合金および平面型磁気素子 - Google Patents

軟磁性合金および平面型磁気素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気ヘッド用コ
ア、薄膜インダクタ、薄膜トランス、スイッチング素子
などの磁気素子に適した軟磁性合金およびそれを用いた
平面型磁気素子に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気素子の小型化、高性能化に伴い、数
100MHz以上の周波数における透磁率の高い軟磁性
材料、特に5kG以上の高い飽和磁束密度と共に、高い
比抵抗を有し、かつ低い保磁力を有するものが希求され
ている。中でもトランスにおいては高い比抵抗を有する
ものが特に求められている。高い飽和磁束密度をもつ磁
性材料としてはFeあるいはFeを主成分とする合金が
多く知られているが、スパッタ法などの成膜技術により
これらの合金の磁性膜を作成すると、飽和磁束密度は高
いものの、保磁力が大きく、また比抵抗が小さくなって
しまい良好な軟磁気特性を得ることは困難であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】また、高周波数におけ
る透磁率低下の原因の一つに渦電流の発生による損失が
ある。この高周波透磁率の低下の一因である渦電流損失
を防ぐために、薄膜化および薄膜の高抵抗化を図ること
が望まれている。しかしながら、磁気特性を保ったまま
比抵抗を高めることは非常に難しく、センダスト等の合
金系の軟磁性薄膜の比抵抗は、数十〜百数十μΩ・cm程
度と小さく、少なくとも0.5T以上の飽和磁束密度を
確保しながら比抵抗を高めた軟磁性合金が求められてい
る。また、合金を薄膜として得る場合には、磁歪の発生
などの影響により良好な軟磁気特性を得ることはさらに
困難である。
【0004】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、高周波用などの磁性材料として高い比抵抗を
有する軟磁性合金を提供すること、およびそれを用いた
平面磁気素子を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の軟磁性合
金は、平均結晶粒径が10nm以下のbcc構造のFe
からなる微結晶相と希土類元素とOを含む非晶質相とが
混在されてなるとともに、全組織に占めるbcc構造の
Feの微結晶相の比率が50%以下であり、かつ比抵抗
が400〜1000μΩ・cmであり、更に組成式がFe
abcで示され、Mは希土類元素のうち少なくとも一
種の元素またはそれらの混合物を表し、組成比a,b,
cは原子%で、50≦a≦70、5≦b≦30、19.
2≦c≦30、a+b+c=100なる関係を満足する
ことを特徴とするものである。
【0006】請求項2記載の発明は、300℃〜600
℃で熱処理が施されていることを特徴とする請求項1記
載の軟磁性合金である。
【0007】請求項3記載の軟磁性合金は、平均結晶粒
径が10nm以下のbcc構造のFeからなる微結晶相
とZr,Hfから選ばれる少なくとも一種以上の元素と
Oを含む非晶質相とが混在されてなるとともに、全組織
に占めるbcc構造のFeの微結晶相の比率が50%以
下であり、かつ比抵抗が400〜1000μΩ・cmであ
り、更に組成式がFedM’efで示され、M’は、Z
r,Hfから選ばれた少なくとも一種の元素またはそれ
らの混合物を表し、組成比d,e,fは原子%で、45
≦d≦70、5≦e≦30、23.4≦f≦40、d+
e+f=100なる関係を満足することを特徴とするも
のである。
【0008】請求項4記載の発明は、300℃〜600
℃で熱処理が施されていることを特徴とする請求項3記
載の軟磁性合金である
【0009】請求項5記載の平面型磁気素子は、基板上
に少なくともスパイラル状の平面コイルと絶縁膜と軟磁
性合金膜とが積層され、前記軟磁性合金膜は、平均結晶
粒径が10nm以下のbcc構造のFeを主体とする微
結晶相と希土類元素とOを多量に含む非晶質相とが混在
されてなるとともに、全組織に占めるbcc構造のFe
の微結晶相の比率が50%以下であり、かつ比抵抗が4
00〜1000μΩ・cmであり、更に組成式Fe a b
c で示され、Mは希土類元素のうち少なくとも一種の元
素またはそれらの混合物を表し、組成比a,b,cは原
子%で、50≦a≦70、5≦b≦30、19.2≦c
≦30、a+b+c=100なる関係を満足するもので
あることを特徴とする。
【0010】請求項6記載の平面型磁気素子は、基板上
に少なくともスパイラル状の平面コイルと絶縁膜と軟磁
性合金膜とが積層され、前記軟磁性合金膜は、平均結晶
粒径が10nm以下のbcc構造のFeからなる微結晶
相とZr,Hfから選ばれる少なくとも一種以上の元素
Oを含む非晶質相とが混在されてなるとともに、全組
織に占めるbcc構造のFeの微結晶相の比率が50%
以下であり、かつ比抵抗が400〜1000μΩ・cmで
あり、更に組成式FedM’efで示され、M’は、Z
r,Hfから選ばれた少なくとも一種の元素またはそれ
らの混合物を表し、組成比d,e,fは原子%で、45
≦d≦70、5≦e≦30、23.4≦f≦40、d+
e+f=100なる関係を満足するものであることを特
徴とする。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【作用】本発明の軟磁性合金において、Feは主成分で
あり、磁性を担う元素である。高飽和磁束密度を得るた
めにFeは多いほど好ましいが、70原子%以上あると
比抵抗が小さくなってしまう。一方、Feが本発明の範
囲未満であると比抵抗を大きくすることはできるもの
の、飽和磁束密度が小さくなってしまう。希土類元素
(すなわち、周期表の3A族に属するSc,Y,あるい
は、La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,G
d,Td,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luなどの
ランタノイド)である元素M、および、Zr,Hfから
選ばれた少なくとも一種の元素M’は、軟磁気特性を得
るために必要なものである。これらは酸素と結合し易
く、結合することで酸化物を形成する。この酸化物の含
有量を調整することによって比抵抗を高めることができ
る。一方、本願発明の組成範囲とするならば、400〜
2.0×105μΩ・cmの範囲の高い比抵抗を得るこ
とができ、比抵抗を高めることで渦電流損失を低減する
ことができ、高周波透磁率の低下が抑制され、高周波特
性が改善される。特に、Hfには磁歪を抑制する作用が
あるものと考えられる。
【0016】300〜600℃での熱処理を施すことに
より軟磁性合金膜の内部応力が除去された状態で優れた
軟磁気特性を得ることができる。上記合金からなる軟磁
磁性膜を作成するには、軟磁性合金膜をスパッタ、蒸
着等の薄膜形成技術により作成する。スパッタ装置とし
てはRF2極スパッタ、DCスパッタ、マグネトロンス
パッタ、3極スパッタ、イオンビームスパッタ、対向タ
ーゲット式スパッタ等の既存のものを使用することがで
きる。軟磁性合金膜中にO(酸素)を添加する方法とし
ては、Ar等の不活性ガス中にO2ガスを混合した(A
r+O2)混合ガス雰囲気中でスパッタを行なう反応性
スパッタが有効である。また、Feのターゲット上に希
土類元素等の各種ペレットを配置した複合ターゲットを
用いてAr等の不活性ガス中で製作することもできる。
【0017】更に、軟磁性合金の組織において、全体が
非晶質相であっても、一部にbccのFeの微結晶相を
含んでいても良い。微結晶相の結晶粒径が大きく結晶相
の割合の高いものは、比較的比抵抗が低くなり、酸素を
多量に含む非晶質相が組織の大半を占めるものは、比抵
抗が大きくなる傾向がある。一方、前記の優れた磁気特
性と比抵抗を具備する軟磁性合金膜を用いて基板上にス
パイラル状の平面コイルを形成するならば、優れた磁気
特性を発揮する磁気素子が得られる。
【0018】
【実施例】(1)成膜 RFマグネトロンスパッタ装置を用いて、Feターゲッ
ト上に本発明のMまたはM’の各元素の各種ペレットを
配置した複合ターゲットを用い、Ar+0.1〜1.0%
Oの雰囲気中でスパッタを行ない、膜厚が約2μmにな
るようにスパッタ時間を調整した。主なスパッタ条件を
以下に示す。 予備排気:1×10-6Torr以下 高周波電力:400W Arガス圧:6〜8×10-3Torr 基板:結晶化ガラス基板(間接水冷) 電極間距離:72mm (2)熱処理 成膜後、膜の軟磁性を改善するため、真空加熱炉中で、
無磁場あるいは磁場中で300〜600℃の温度範囲で
60〜360分間保持し徐冷するアニール処理を行なっ
た。 (3)測定 得られた軟磁性合金膜の組成を不活性ガス融解赤外線吸
収法により求めた。
【0019】(試験1) まず、上記熱処理(2)を施す前の軟磁性合金膜の飽和
磁束密度(Bs)と保磁力(Hc)をVSMにより測定
した。また、比抵抗(ρ)を4端子法により測定した。
続いて、熱処理(2)後の軟磁性合金膜の飽和磁束密度
と保磁力をVSMにより測定した。また、比抵抗を4端
子法により測定した。組成がFe69.8Sm11.019.2
軟磁性合金膜の飽和磁束密度、保磁力、比抵抗測定結果
を図1に示す。尚、図1中、飽和磁束密度は(−○−○
−)で示し、保磁力は(−●−●−)で示し、比抵抗は
(−△−△−)で示した。同様に、組成がFe69.5Ho
11.520.0軟磁性合金膜の飽和磁束密度(Bs)、保
磁力(Hc)、比抵抗(ρ)の測定結果を図2に示す。
尚、図2中、飽和磁束密度は(−○−○−)で示し、保
磁力は(−●−●−)で示し、比抵抗は(−△−△−)
で示した。
【0020】図1から、組成が、Fe69.8Sm11.0
19.2で示される本発明の軟磁性合金膜では、飽和磁束密
度は12.1kGと大きく、保磁力は15Oeと小さ
く、比抵抗が610μΩ・cmと大きく、優れた軟磁気特
性を示している。また、図2から組成がFe69.5Ho
11.520.0で示される本発明の軟磁性合金膜では、飽和
磁束密度は8.9kGであるものの、保磁力は6.5Oe
と小さく、比抵抗にいたっては1800μΩ・cmと非常
に大きい値を示している。さらに、両合金とも熱処理を
施すことにより、飽和磁束密度(Bs)が増加すること
がわかる。特に、Fe69.5Ho11.520.0軟磁性合金
においては熱処理を施すことで、飽和磁束密度を十分
に高めることができている。さらにまた、図1から、F
69.8Sm11.019.2軟磁性合金膜の飽和磁束密度に
関しては熱処理温度は500℃が最適であることがわか
る。
【0021】さらにまた、保磁力(Hc)に関してはF
69.8Sm11.019.2軟磁性合金膜およびFe69.5
11.520.0軟磁性合金膜ともに、400℃の熱処理
を施すことで保磁力を最小にすることができている。し
たがって、300℃〜600℃の熱処理が施された本発
明の軟磁性合金膜は、高い飽和磁束密度と低い保磁力、
かつ高い比抵抗が高次元でバランスされた軟磁性合金膜
といえる。中でも熱処理温度を400℃とすることで、
Fe69.8Sm11.019.2においては、飽和磁束密度は1
2.5kGと高く、保磁力は1.5Oeと小さく、比抵抗
は450μΩ・cmと大きく、またFe69.5Ho11.5
20.0においては、飽和磁束密度は11.4kGと大き
く、保磁力は1.2Oeと小さく、比抵抗は772μΩ
・cmと大きくバランスのとれた優れた高抵抗軟磁気特
性を実現している。
【0022】(試験2) Fe−Sm−O系の軟磁性合金膜とFe−Ho−O系の
軟磁性合金膜において、比抵抗のFe含有量依存性を試
験した。それぞれ、400℃の熱処理を施した軟磁性合
金膜について比抵抗を測定した。測定結果を図3に示
す。尚、図3中、Fe−Sm−O系の軟磁性合金膜
(−○−○−)で示し、Fe−Ho−O系の軟磁性合金
は(−●−●−)で示した。図3から、両軟磁性合金
ともFeの含有量が減少するにつれて比抵抗が急激に
増加することがわかり、少なくともFeの含有量を70
%以下とすれば、400μΩcm以上の高い抵抗値を示
すことがわかる。
【0023】(試験3) FedHfefで示される軟磁性合金膜において、40
0℃、回転磁場中で熱処理を6時間施したものの飽和磁
束密度および比抵抗のHf含有量依存性を調べた。 試
験に供したFedHfef 軟磁性合金膜において、Fe
の原子%は45.6以上56.6以下、Oの原子%は3
3.5以上36.9以下としてHfの含有量を変化させ
た。測定結果を図4,5に示す。図4から、Hfの含有
量が高まると、飽和磁束密度が低下してしまうことがわ
かる。また、図5から、Hfの含有量を高めることで、
比抵抗が増加することがわかる。さらに、このFed
efで示される軟磁性合金膜において、各組成比の合
金の熱処理前の飽和磁束密度と比抵抗を調べた。測定結
果を図6に示す。尚、図6において、組成比を示す各ポ
イント(・)の上部に付してある値が比抵抗(μΩ・c
m)であり、下部に付してある値が飽和磁束密度(T)
である。また、表1に、磁場中で熱処理を施した軟磁性
合金の飽和磁束密度と比抵抗に加えて、保磁力と透磁率
を示した。
【0024】
【表1】
【0025】図6および表1から、Feは少ない方が比
抵抗は増加することがわかる。したがって、本発明では
比抵抗を高めつつ少なくとも0.5T以上の飽和磁束密
度を保つために、Feの含有量の下限値を45原子%と
した。また、Feが多くとも、Hfが5原子%未満のも
の又はOが10原子%未満のものも比抵抗が小さくなっ
てしまうことがわかる。なお、表1に示したFe46.2
18.235.6の試料の比抵抗の値は、熱処理前において
は194000μΩ・cmであり、組成、熱処理温度を
変化させることにより2.0×105μΩ・cm程度の比
抵抗が得られることは十分期待できる
【0026】(試験4)外部磁界の周波数を変化させて
透磁率(μeff)を測定した。試験に供したサンプル
は、Fe54.9Hf1134.1、センダスト膜、Co系アモ
ルファスリボンを使用し、回転磁場中で400℃で6時
間の熱処理を施した。測定結果を図7に示す。尚、図7
中、Fe54.9Hf1134.1は実線、センダスト膜は点
線、Co系アモルファスリボンは一点鎖線で示した。図
7から、センダスト膜やCo系アモルファスリボンは高
周波帯域になるにつれて透磁率が低下してしまってい
る。しかしながら、本実施例のFe54.9Hf1134.1
る組成の軟磁性合金であれば、高周波帯域であっても高
い透磁率を維持していることが明白であり、高周波用磁
性材料として非常に優れていることがわかる。
【0027】図8は、Fe54.9Hf1134.1なる組成の
軟磁性合金の成膜後における金属組織写真の模式図であ
る。この図において丸印で囲んだ領域にbcc構造のF
eの微結晶相が析出し、他の非晶質組織と異なった組織
になっている。図8に示すように丸印で囲んだ部分の面
積を計算したところ、総面積の約50%となり、この例
の軟磁性合金においては、Feの微結晶相の割合が約5
0%、非晶質相の割合が約50%になっていることが明
らかになった。また、図8に示した5nmの大きさの目
盛りから判断すると、いずれの結晶粒子も充分に小さな
結晶粒径を示していることが判明し、平均結晶粒径を計
算したところその値は7nmとなった。
【0028】図9は、Fe46.2Hf18.235.6なる組成
の軟磁性合金の成膜後における金属組織写真の模式図で
ある。この図において丸印で囲んだ領域にbcc構造の
Feの微結晶相が析出し、他の非晶質組織と異なった組
織になっている。図9に示すように丸印で囲んだ部分の
面積を計算したところ、総面積の約10%となり、この
例の軟磁性合金においては、Feの微結晶相の割合が約
10%になっていることが明らかになった。また、図9
に示した5nmの大きさの目盛りから判断すると、いず
れの結晶粒子も更に小さな結晶粒径を示していることが
判明し、平均結晶粒径を計算したところその値は4nm
となった。次に、図10に、図9の模式図に示した軟磁
性合金膜と同一組成の試料の結晶相の部分をエネルギー
分散型X線分光器(ESD)により測定した分析結果を
示し、図11に同じ試料の非晶質相の部分の分析結果を
示す。これらの結果から、結晶相の部分は主にbccF
eが多く含まれていて、非晶質相の部分はHfとOを高
濃度に含んでいることがわかる。なお、図中において、
Cuのピークが出ているのは、ESDの試料ホルダによ
るものであり、軟磁性合金膜に含まれている元素ではな
い。
【0029】図8と図9から得られた結果を対照してみ
ると、図8に示す金属組織の試料よりも図9に示す金属
組織の試料の方が非晶質相の割合が大きいことが判明し
た。
【0030】次に図12(a)、(b)に、前記組成の
軟磁性合金膜を用いて作成されたインダクタ(平面型磁
気素子)の第1の構造例を示す。この例のインダクタB
においては、基板1の両面にスパイラル状の平面コイル
2、2が形成され、各コイル2、2と基板面を覆って絶
縁膜3が設けられ、各絶縁膜3の上に軟磁性合金膜4が
被覆され、基板1の中央部分に形成したスルーホール5
を介してコイル2、2の中心部分が電気的に接続されて
いる。また、基板1の両面のコイル2、2からそれぞれ
端子6が基板1の外方に出されている。この構成のイン
ダクタBにおいては、平面コイル2、2をそれぞれ絶縁
膜3を介して磁性膜4、4で挟むことにより、端子6、
6間にインダクタが構成されるようになっている。
【0031】前記基板1は、セラミック材料からなる基
板、Siウェハの基板あるいは樹脂基板などからなる。
セラミック材料で基板1を構成する場合は、アルミナ、
ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、
ステアタイト、ムライト、コージライト、フォルステラ
イト、スピネルなどの各種のものを適宜選択して用いる
ことができるが、熱膨張率をSiの熱膨張率に近づける
ために、熱電導率が大きく、曲げ強度も大きい窒化アル
ミニウムなどを用いることが好ましい。
【0032】平面コイル2は、銅、銀、金、アルミニウ
ムあるいはこれらの合金などの良導電性金属材料からな
り、インダクタンス、直流重畳特性、サイズ等に応じ
て、電気的に直列に、縦にあるいは横に絶縁膜を介して
適宜配置することができる。また、平面コイル2を並列
的に複数設けることでトランスを構成することができ
る。更に、平面コイル2は、導電層を基板上に形成後、
フォトエッチングすることにより各種の形状に作成でき
る。導電層の製膜方法としては、プレス圧着、メッキ、
金属溶射、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーテ
ィング、スクリーン印刷焼成法等の適宜の方法を用いれ
ば良い。
【0033】絶縁膜3は、平面コイル2への通電時にお
いて、磁性膜4と導通してショートすることを防止する
ために設けられている。絶縁膜3は、ポリイミド等の高
分子フィルム、SiO2、ガラス、硬質炭素膜等の無機
質膜からなるものを用いることが好ましい。この絶縁膜
3は、ペースト印刷後に焼成する方法、溶融メッキ法、
溶射、気相メッキ、真空蒸着、スパッタリング、イオン
プレーティングなどの方法により形成される。
【0034】軟磁性合金膜4は、先に説明した組成の軟
磁性合金膜から構成されている。具体的には、組成式が
Feabcで示され、Mは希土類元素(周期表の3A
族に属するSc,Y,あるいは、La,Ce,Pr,N
d,Pm,Sm,Eu,Gd,Td,Dy,Ho,E
r,Tm,Yb,Luなどのランタノイド)のうち少な
くとも一種の元素またはそれらの混合物を表し、組成比
a,b,cは原子%で、50≦a≦70、5≦b≦3
0、19.2≦c≦30、a+b+c=100なる関係
を満足するものを用いる。また、軟磁性合金膜4を構成
するものとして、組成式がFedM’efで示され、
M’は、Zr,Hfから選ばれた少なくとも一種の元素
またはそれらの混合物を表し、組成比d,e,fは原子
%で、45≦d≦70、5≦e≦30、23.4≦f≦
40、d+e+f=100なる関係を満足する軟磁性合
金膜を用いても良い。
【0035】前記の如く構成されたインダクタBに周波
数数百kHz、振幅数mAの正弦波交流を加えることで
インダクタンスを測定することができ、数百μHの測定
値が得られる。また、前記構成のインダクタBは、小型
かつ薄型で軽量であり、優れた磁気特性を有する磁性膜
4を有しているので、平面型磁気素子の小型軽量化に寄
与するとともに、優れたインダクタンスを示す。
【0036】次に図13は、前記組成の軟磁性合金膜
用いて構成されたインダクタの第2構造例を示す。この
例のインダクタCにおいては、基板10の上に酸化膜1
1と軟磁性合金膜12と絶縁膜13とが順次積層され、
絶縁膜13上に平面コイル14が形成され、平面コイル
14と絶縁膜13を覆って絶縁膜15が形成され、絶縁
膜15上に軟磁性合金膜16が形成されている。
【0037】前記基板10は先の例の基板1と同等の材
料からなり、軟磁性合金膜12は先の例の軟磁性合金膜
4と同等の材料からなり、絶縁膜13は先の例の絶縁膜
3と同等の材料からなる。中でも軟磁性合金膜12は、
組成式がFeabcで示され、Mは希土類元素(周期
表の3A族に属するSc,Y,あるいは、La,Ce,
Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Td,Dy,H
o,Er,Tm,Yb,Luなどのランタノイド)のう
ち少なくとも一種の元素またはそれらの混合物を表し、
組成比a,b,cは原子%で、50≦a≦70、5≦b
≦30、19.2≦c≦30、a+b+c=100なる
関係を満足する軟磁性合金膜が用いられる。また、軟磁
性合金膜12を構成する軟磁性合金として、組成式がF
dM’efで示され、M’は、Zr,Hfから選ばれ
た少なくとも一種の元素またはそれらの混合物を表し、
組成比d,e,fは原子%で45≦d≦70、5≦e≦
30、23.4≦f≦40、d+e+f=100なる関
係を満足する軟磁性合金膜を用いても良い。
【0038】前記酸化膜11は、基板10に例えばSi
ウェハの基板を用いた場合に、Siウェハを加熱して熱
酸化することにより形成できる。ただし、この酸化膜1
1は必須のものではなく、省略しても差し支えない。
【0039】この例の構成のインダクタCにおいても先
に説明した例のインダクタBと同様に、優れたインダク
タンスを示し、小型かつ軽量であり、平面型磁気素子の
小型軽量化に寄与する。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明の軟磁性合金
は、特定の組成と特定の組成比からなるFe系合金であ
り、高い飽和磁束密度と低い保磁力、そして高い比抵抗
を実現した軟磁性合金であるので、薄膜トランス、磁気
ヘッド用のコア、薄膜インダクタ、スイッチング素子な
どの磁気素子の小型軽量化、高性能化に大きく寄与する
ものである。
【0041】また、300〜600℃の所定の温度で前
記組成の軟磁性合金を熱処理するならば、飽和磁束密度
を高い値に向上させるか、高い値に維持しながら、保磁
力と比抵抗の値を調整することができる。よって、熱処
理温度を適宜設定することにより、高い飽和磁束密度を
備え、用途に応じた保磁力と比抵抗値を有する軟磁性合
金を得ることができる。更に、本発明に係る軟磁性合金
の熱処理条件を適宜選択するならば、400〜2×10
5 μΩ・cmの高い比抵抗を得ることができるので、本
発明に係る軟磁性合金を用いて磁気素子を構成した場
合、高周波領域における渦電流損失を抑えることがで
き、渦電流損失の少ない磁気素子を提供できる。
【0042】更に、基板に平面コイルを形成し、前記平
面コイルを絶縁膜で覆い、前記組成の軟磁性合金膜を平
面コイルと絶縁膜を覆わせて設け、インダクタなどの平
面型磁気素子を構成するならば、低保磁力かつ高飽和磁
束密度で高い比抵抗を有する優れた軟磁性合金膜を磁気
素子に適用できるので、小型軽量かつ高性能の平面型磁
気素子を提供することができる。よって、小型軽量化し
た平面型磁気素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Fe69.8Sm11.019.2で示される合金膜にお
いて、熱処理温度と、飽和磁束密度(Bs)及び保磁力
(Hc)と比抵抗(ρ)の関係を示すグラフである。
【図2】Fe69.5Ho11.520.0で示される合金膜にお
いて、熱処理温度と、飽和磁束密度及び保磁力と比抵抗
の関係を示すグラフである。
【図3】本発明の実施例の合金膜において、Feの含有
量と比抵抗の関係を示すグラフである。
【図4】本発明に係るFe−Hf−O系の合金膜におい
て、Hfの含有量と飽和磁束密度の関係を示すグラフで
ある。
【図5】本発明に係るFe−Hf−O系の合金膜におい
て、Hfの含有量と比抵抗の関係を示すグラフである。
【図6】本発明に係るFe−Hf−O系の合金膜におい
て、各組成比の飽和磁束密度および/または比抵抗を示
す三角組成図である。
【図7】Fe54.9Hf1134.1なる組成の軟磁性合金と
センダスト膜とCo系アモルファスリボンにおいて、外
部磁界の周波数と透磁率の関係を示すグラフである。
【図8】Fe54.9Hf1134.1なる組成の軟磁性合金の
成膜後における金属組織写真の模式図である。
【図9】Fe46.2Hf18.235.6なる組成の軟磁性合金
の成膜後における金属組織写真の模式図である。
【図10】Fe46.2Hf18.235.6なる組成の軟磁性合
金膜の結晶相におけるエネルギー分散型X線分光器(E
SD)による測定結果を示すグラフである。
【図11】Fe46.2Hf18.235.6なる組成の軟磁性合
金膜の非結晶相におけるエネルギー分散型X線分光器
(ESD)による測定結果を示すグラフである。
【図12】(a)は本発明に係る平面型磁気素子の第1
の例を示す平面図、(b)は図1(a)のAーA線に沿
う断面図である。
【図13】本発明に係る平面型磁気素子の第2の例を示
す断面図である。
【符号の説明】
1、10 基板 2、14 平面コイル 3、13、15 絶縁層 4、12、16 軟磁性合金膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−47552(JP,A) 特開 平4−48707(JP,A) 特開 平3−280509(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 6/00 H01F 1/14 H01F 17/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均結晶粒径が10nm以下のbcc構
    造のFeからなる微結晶相と希土類元素とOを含む非晶
    質相とが混在されてなるとともに、全組織に占めるbc
    c構造のFeの微結晶相の比率が50%以下であり、か
    つ比抵抗が400〜1000μΩ・cmであり、更に組成
    式がFeabcで示され、Mは希土類元素のうち少な
    くとも一種の元素またはそれらの混合物を表し、組成比
    a,b,cは原子%で、 50≦a≦70 5≦b≦30 19.2≦c≦30 a+b+c=100 なる関係を満足することを特徴とする軟磁性合金。
  2. 【請求項2】 300℃〜600℃で熱処理が施されて
    いることを特徴とする請求項1記載の軟磁性合金。
  3. 【請求項3】 平均結晶粒径が10nm以下のbcc構
    造のFeからなる微結晶相とZr,Hfから選ばれる少
    なくとも一種以上の元素とOを含む非晶質相とが混在さ
    れてなるとともに、全組織に占めるbcc構造のFeの
    微結晶相の比率が50%以下であり、かつ比抵抗が40
    0〜1000μΩ・cmであり、更に組成式がFedM’e
    fで示され、M’は、Zr,Hfから選ばれた少なく
    とも一種の元素またはそれらの混合物を表し、組成比
    d,e,fは原子%で、 45≦d≦70 5≦e≦30 23.4≦f≦40 d+e+f=100 なる関係を満足することを特徴とする軟磁性合金。
  4. 【請求項4】 300℃〜600℃で熱処理が施されて
    いることを特徴とする請求項3記載の軟磁性合金。
  5. 【請求項5】 基板上に少なくともスパイラル状の平面
    コイルと絶縁膜と軟磁性合金膜とが積層され、 前記軟磁性合金膜は、平均結晶粒径が10nm以下のb
    cc構造のFeからなる微結晶相と希土類元素とOを含
    非晶質相とが混在されてなるとともに、全組織に占め
    るbcc構造のFeの微結晶相の比率が50%以下であ
    り、かつ比抵抗が400〜1000μΩ・cmであり、更
    に組成式Feabcで示され、Mは希土類元素のうち
    少なくとも一種の元素またはそれらの混合物を表し、組
    成比a, b,cは原子%で、 50≦a≦70 5≦b≦30 19.2≦c≦30 a+b+c=100 なる関係を満足するものであることを特徴とする平面型
    磁気素子。
  6. 【請求項6】 基板上に少なくともスパイラル状の平面
    コイルと絶縁膜と軟磁性合金膜とが積層され、 前記軟磁性合金膜は、平均結晶粒径が10nm以下のb
    cc構造のFeからなる微結晶相とZr,Hfから選ば
    れる少なくとも一種以上の元素とOを含む非晶質相とが
    混在されてなるとともに、全組織に占めるbcc構造の
    Feの微結晶相の比率が50%以下であり、かつ比抵抗
    が400〜1000μΩ・cmであり、更に組成式Fed
    M’efで示され、M’は、Zr,Hfから選ばれた少
    なくとも一種の元素またはそれらの混合物を表し、組成
    比d,e,fは原子%で、 45≦d≦70 5≦e≦30 23.4≦f≦40 d+e+f=100 なる関係を満足するものであることを特徴とする平面型
    磁気素子。
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