JPH07118416B2 - 軟磁性薄膜 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高周波帯域で使用される
インダクター、トランス、などの磁心材料に用いられる
アモルファス軟磁性薄膜に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高性能化の観
点から高周波帯域使用のインダクター、トランスの要請
が高まり、当然ながらこれに伴って磁心材料としても高
周波帯域で優れた軟磁気特性を持つ材料が望まれてい
る。このような磁心用軟磁性材料としてはフェライト、
アモルファス合金などが用いられてきた。

【０００３】高い周波数帯域で用いられる場合には、渦
電流による損失を小さくするために材料の厚みが薄く、
比抵抗ρの大きいこと並びに自然共鳴周波数を向上する
ために飽和磁束密度Ｂｓの大きいことが特に要求され
る。これらの要求に対し、材料厚については薄膜化での
対応が考えられる。

【０００４】ρ、Ｂｓについては、上述したフェライト
ではρが抜群に優れる（１０³ 〜１０⁶ Ωcm）もののＢ
ｓがたかだか５K Ｇで低く、また薄膜ではかかる結晶構
造を持つフェライトが十分には得られていない。

【０００５】また、アモルファス金属は結晶質金属より
もρが大きい点が特徴で、通常は100 〜150 μΩcmを有
する。しかし、この比抵抗ρをさらに向上させると一般
にはＢｓが単純希釈的に低下する。

【０００６】アモルファス金属ではその上、飽和磁歪λ
ｓの低減化が軟磁気特性を得るために必要で、そのため
に強磁性金属元素のＦe 或いはＣo の適当な組み合わせ
が重要となる。Ｃo がリッチの場合、λｓには有利であ
るがＢｓが低下し、一方Ｆｅリッチ側ではＢｓは向上す
るもののλｓも大きく増加する。

【０００７】本発明者等の一部は特開昭62-24605号公報
にて開示した如く、 （Ｆe _1-a Ｃo _a ）_100-x-y Ｂ_x Ｆ_y （ここで、Ｆe ：鉄元素、Ｃo ：コバルト元素、Ｂ：ホ
ウ素元素：Ｆ：フッ素元素）成分組成系に於いて高Ｂｓ
のアモルファス磁性薄膜を得ており、さらには、Ｆなど
のハロゲン元素化合物が高ρを示すことが一般的に知ら
れていることから、この系について新たな検討を重ねた
結果、Ｆe 、Ｃo 、Ｂ、Ｆの適当な組み合わせ、とくに
は（Ｆe _0.5 Ｃo _0.5 ）とＢおよびＦの最適組み合わせ
で高ρ、高Ｂｓ特性を持つアモルファス膜を得ることを
確認した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
組み合わせ組成のアモルファス磁性膜はλｓが40〜50×
10^-6と大きく、十分な透磁率μが得られなかった。本発
明は上記の実情に鑑みてなされたもので、λｓが低減さ
れ、μの良好な高ρ、高Ｂｓ特性を持つアモルファス軟
磁性薄膜を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、Ｍは鉄元素Ｆe 、コバル
ト元素Ｃo のいずれか１種もしくは２種の遷移金属元
素、Ｂはホウ素元素、Ｆはフッ素元素、Ｐd はパラジウ
ム元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100at ％、10≦ｂ≦30
at％、2 ≦ｃ≦10at％、1 ≦ｄ≦5 at％、13≦ｂ＋ｃ＋
ｄ≦45at％であるＭ_a Ｂ_b Ｆ_c Ｐd _d よりなることを特
徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記手段により、Ｃo −Ｆe −Ｂ−Ｆ成分系
に、Ｐd を１〜５at％添加することで、λｓが低減さ
れ、μの良好な高ρ、高Ｂｓ特性を持つアモルファス軟
磁性薄膜を新規に得ることができる。

【００１１】

【実施例】本発明はＭ_a Ｂ_b Ｆ_c Ｐd _d よりなる高ρ、
高Ｂｓかつ低λｓを持つことを特徴とする高周波帯域用
アモルファス磁性薄膜である。ただし、Ｍは鉄元素Ｆe
、コバルト元素Ｃo のいずれか１種又は２種の遷移金
属元素、Ｂはホウ素元素、Ｆはフッ素元素、Ｐd はパラ
ジウム元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100at ％、10≦ｂ
≦30at％、2 ≦ｃ≦10at％、1 ≦ｄ≦5 at％、13≦ｂ＋
ｃ＋ｄ≦45at％である。以下に元素の添加理由について
説明する。

【００１２】Ｆの含有量は2at ％未満ではハロゲン元素
含有に伴う高ρ化の効果、及びアモルファス形成効果が
なく、10at％を越えるとハロゲン化合物の形成が始まり
軟磁気特性が劣化するので2 〜10at％に限定した。

【００１３】又、Ｐd はλｓの改善に効果があるが、1a
t ％以下では添加効果がなく5at ％以上では保磁力が大
きくなり軟磁性でなくなるので1 〜5at ％に限定した。
Ｂはアモルファス形成元素であり軟磁気特性の向上に必
要なものであるが、10at％以下では上記の効果が少な
く、30at％以上では軟磁気特性を失ってしまうので10〜
30at％に限定した。又、Ｆe 、Ｃo いずれか一種又は二
種以上の組み合わせは磁性材料の高Ｂｓを得るための基
本元素である。

【００１４】ＢとＦとＰd は同時に添加することでその
効果が大きく、それぞれ単独では高ρ、高Ｂｓ、高μの
軟磁気特性を得ることは難しい。ＦとＢとＰd の複合添
加によりそれぞれの役割を効果的に生じさせるためには
ｂ＋ｃ＋ｄが10at％以下ではアモルファス形成が不十分
で軟磁気特性の確保が難しく、50at％以上でも同じ傾向
がある。良好な特性を得るための最適組成はｂ＋ｃ＋ｄ
＝15〜35at％付近である。

【００１５】次に、ＦとＢとＰd の添加効果について説
明する。一般に、アモルファス材料及び微結晶材料など
の軟磁気特性を改善するには組織の微細化、λｓの低
減、Ｂｓの増加、ρの増加が効果的である。Ｂｓの増
加、及び比抵抗ρの上昇のためには、高Ｂｓを有する材
料にρを増加させることのできる絶縁性元素、つまり、
ガス元素を含有することが高Ｂｓでかつ高ρ材料を得る
ことができる。しかしながら、高Ｂｓを示す軟磁性材料
は主にＣo 、Ｆe を主成分としており、λｓが正の10⁵
台と大きく、μは余り改善されない傾向がある。そこ
で、本発明では添加元素としてＰd 、Ｂ、Ｆを選択する
ことで、λｓの低減と組織の微細化を計ることができ、
複合添加により高Ｂｓ、高ρ、高μを得ることができ
る。以下に本発明の具体的実施例を説明する。具体的実
施例

【００１６】対向ＤＣスパッタリングには（Ｃo _0.5 Ｆ
e _0.5 ）_80-xＢ₂₀Ｐd _x （但し、Ｘ＝0 〜10）合金ター
ゲットを、ＲＦスパッタリングにはＦe Ｆ₃ 化合物ター
ゲットを用いたマルチ・ターゲットの同時スパッタリン
グ装置で槽内にＡｒガスを導入し、Ｆ含有量はＲＦ出力
を調整して変化させ、厚さ１μｍのＣo −Ｆe −Ｂ−Ｆ
−Ｐd 膜を作製した。成膜後に230 ℃×1hｒの回転磁場
中処理を施した。得られた膜のＰ_d と物理並びに磁気特
性との関係を図１に示した。

【００１７】図１から明らかな通り（Ｃo −Ｆe −Ｂ−
Ｆ−Ｐd）膜は高Ｂｓ、高ρを示しこれにＰd を少量添
加することによって、Ｂｓを大きく低下させることなく
高ρで低λｓの軟磁性薄膜が得られることが分かった。
図３には代表的組成薄膜の諸特性を示した。また、図２
には図３に示した本発明例Ｄ試料のμｉの周波数特性を
示すが周波数特性が100 ＭＨｚ域まで極めて安定なこと
が明白である。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、Ｃo
−Ｆe −Ｂ−Ｆ成分系にＰd を少量添加することによっ
て、高Ｂｓ、高ρで低λｓかつ良好なμとその周波数特
性の優れたＣo −Ｆe −Ｂ−Ｆ−Ｐd薄膜が得られるこ
とが分かり、この工業的意義、産業界に及ぼす効果は大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＣo −Ｆe −Ｂ−Ｆ−Ｐd 膜のＰ
d添加量と物理、磁気特性との関係の一例を示す特性図
である。

【図２】本発明に係るＣo −Ｆe −Ｂ−Ｆ−Ｐd 膜のμ
と周波数との関係の一例を示す特性図である。

【図３】本発明例試料及び比較例試料の諸特性を示す説
明図である。

【符号の説明】

ρ…比抵抗、Ｂｓ…飽和磁束密度、λｓ…飽和磁歪。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 41/18 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉３−８−22 (72)発明者 藤森 啓安 宮城県仙台市青葉区吉成２−20−３ (56)参考文献 特開 昭62−24605（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−223611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−95503（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍは鉄元素Ｆe 、コバルト元素Ｃo のい
   ずれか１種もしくは２種の遷移金属元素、Ｂはホウ素元
   素、Ｆはフッ素元素、Ｐd はパラジウム元素であり、ａ
   ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝100at ％、10≦ｂ≦30at％、2 ≦ｃ≦10
   at％、1 ≦ｄ≦5 at％、13≦ｂ＋ｃ＋ｄ≦45at％である
   Ｍ_a Ｂ_b Ｆ_c Ｐd _d よりなることを特徴とする軟磁性薄
   膜。