KR20160119039A - Soft magnetic matal powder, and Inductor comprising the soft magnetic metal power and Method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연자성 금속분말, 그 연자성 금속 분말을 포함하는 인덕터 및 그 인덕터의 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a soft magnetic metal powder, an inductor including the soft magnetic metal powder and a method of manufacturing the inductor.
최근, 무선통신단말기(휴대폰)는 통화 기능뿐만 아니라, 인터넷, 동영상, 게임 등 여러 가지 기능이 동시에 구현되는 스마트폰으로 발전 되고 있다. 스마트폰은 다양한 기능이 실행되기 위해, 고성능의 CPU가 필요하며 이에 따라 고주파수 특성 및 고전류용 수동소자를 필요로 하게 된다. 이에 따라, 전원단에서 전류의 급격한 변화를 억제하는 기능을 가지는 파워인덕터는 스마트폰의 발전에 따라 점차 고주파수 및 고전류에서 사용할 수 있는 품질이 요구된다.2. Description of the Related Art In recent years, wireless communication terminals (cellular phones) are being developed as smart phones that simultaneously implement various functions such as the Internet, video, and games, as well as a call function. In order for a smartphone to perform various functions, a high-performance CPU is required, and accordingly, a high-frequency characteristic and a high-current passive device are required. Accordingly, a power inductor having a function of suppressing a sudden change in current at a power supply terminal is required to be capable of being used at a high frequency and a high current in accordance with the development of a smart phone.
이를 위하여, 파워인덕터를 제조시 사용되는 연자성 금속 분말은 고투자율 및 낮은 코어 로스를 가질 수 있어야 한다.To this end, the soft magnetic metal powder used in manufacturing the power inductor should have high permeability and low core loss.
본 발명은 포화전류, 인덕턴스, 투자율, 코어로스 값이 우수한 파워 인덕터를 제조하기 위한 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder for manufacturing a power inductor having excellent saturation current, inductance, magnetic permeability and core loss value.
본 발명의 다른 목적은, 포화전류, 인덕턴스, 투자율, 코어로스 값이 우수한 파워 인덕터를 제조하기 위한 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a FeSiBNbCu soft magnetic metal powder for manufacturing a power inductor excellent in saturation current, inductance, permeability, and core loss value.
본 발명의 상기 목적은, 나노 결정립이 형성되어 있는 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말이면서, 나노 결정립의 크기가 10~20nm이고, 와델의 구형도(Wardell's sphericity, ψ)는 0.8 이상, 1.0 이하이면서, 평균 입경은 10㎛ 이상, 50㎛ 이하인 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말이 제공됨에 의해서 달성된다.The object of the present invention is to provide a spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder having nanocrystalline grains formed therein, wherein the nanocrystalline grain size is 10 to 20 nm, Wardell's sphericity (ψ) is 0.8 or more and 1.0 or less And a spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder having an average particle diameter of 10 mu m or more and 50 mu m or less.
본 발명의 다른 목적은, 나노 결정립이 형성되어있는 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말이면서, 나노 결정립의 크기가 10~20nm이고, 와델의 구형도(Wardell's sphericity, ψ)는 0.8 이상, 1.0 이하이면서, 평균 입경은 10㎛ 이상, 50㎛ 이하인 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 포함하는 파워인덕터가 제공됨에 의해서 달성된다.Another object of the present invention is to provide a spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder having nanocrystalline grains formed therein, wherein the size of the nanocrystalline grains is 10 to 20 nm and the Wardell's sphericity (ψ) is 0.8 or more and 1.0 or less , And a spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder having an average particle diameter of 10 mu m or more and 50 mu m or less.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 FeSiBNbCu계 연자성 금속재료를 준비하는 단계, 상기 FeSiBNbCu계 연자성 금속재료를 용융하는 단계, 가스분무공정을 통하여 상기 FeSiBNbCu계 연자성 금속재료를 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말로 제조하는 단계 및 상기 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 열처리하여 나노 스케일의 결정립을 형성하는 단계를 포함하는 연자성 금속분말 제조방법이 제공됨에 의해서 달성된다.Another object of the present invention is to provide a FeSiBNbCu-based soft magnetic metal material, a step of melting the FeSiBNbCu soft magnetic metal material, and a gas atomization process to form the FeSiBNbCu soft magnetic metal material into spherical FeSiBNbCu- And a step of heat treating the soft FeSiBNbCu soft magnetic metal powder to form nano-scale crystal grains. The present invention also provides a method of manufacturing soft magnetic metal powder.
본 발명에 따른 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말은 나노 결정립이 형성되어 있는 구형의 형태를 가지기 때문에, 인덕턴스, 투자율, 코어로스 값이 우수한 파워 인덕터를 제조할 수 있다.Since the FeSiBNbCu soft magnetic metal powder according to the present invention has a spherical shape in which nanocrystalline grains are formed, a power inductor having excellent inductance, magnetic permeability and core loss can be manufactured.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 단면도.
도 2a는 종래의 비정질 연자성 금속분말의 TEM 사진.
도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 TEM 사진.
도 3은 본 발명의 실시예의 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 제조 방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예의 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 제조 방법에서 사용되는 가스분무공정(gas atomization)의 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예들의 인덕턴스 그래프.
도 6는 본 발명의 실시예와 비교예들의 투자율 그래프.
도 7는 본 발명의 실시예와 비교예들의 코어로스 그래프.1 is a sectional view of a spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention.
2A is a TEM photograph of a conventional amorphous soft magnetic metal powder.
FIG. 2B is a TEM photograph of a spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a flowchart showing a method of manufacturing a spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a gas atomization used in a method of manufacturing a spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder in an embodiment of the present invention. FIG.
5 is an inductance graph of an embodiment of the present invention and comparative examples.
FIG. 6 is a graph of permeability in Examples and Comparative Examples of the present invention. FIG.
7 is a core loss graph of an embodiment of the present invention and comparative examples.
본 명세서에 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only, and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as excluding the presence or addition of the mentioned forms, numbers, steps, operations, elements, elements and / It is not.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages, and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements have the same numerical numbers as much as possible even if they are displayed on different drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. In this specification, the terms first, second, etc. are used to distinguish one element from another, and the element is not limited by the terms.
이하, 첨부된 도면을 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 단면도이고, 도 2a는 종래의 비정질 연자성 금속분말의 TEM 사진이며, 도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 TEM 사진이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a TEM photograph of a conventional amorphous soft magnetic metal powder, FIG. 2B is a graph showing a spherical FeSiBNbCu TEM photograph of a soft magnetic metal powder.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말은 나노 스케일의 결정립이 형성되어 있으며 구형의 형상이다.Referring to FIGS. 1 and 2, the FeSiBNbCu soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention has a nanocrystal grain shape and a spherical shape.
인버터, 변압기 및 인덕터 등에 사용되는 연자성 재료는 퍼멀로이(permalloy, Fe-Ni alloy), 센더스트(Sendust, Fe-Si-Al) 또는 FINEMET(Fe-Si-B-Nb-Cu) 등이 있으며, 연자성 재료에 연자기적 성질을 부여하기 위하여 강자성 재료를 합금 형태로 포함하고 있다.The soft magnetic materials used in inverters, transformers and inductors are permalloy (Fe-Ni alloy), Sendust (Fe-Si-Al) or FINEMET (Fe-Si-B-Nb- In order to impart soft magnetic properties to soft magnetic materials, ferromagnetic materials are included in the form of alloys.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말은 10nm ~ 20nm 크기의 나노 스케일의 결정립이 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 나노 스케일의 결정립이 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말에 형성되어 있으면, 금속분말의 최종 조직이 이미 나노 스케일로 결정화된 상태이기 때문에, 후속 열처리 공정에서 조직의 결정화가 억제되어 열에 대한 안정성이 뛰어나며, 비정질의 연자성 금속분말에 비하여 높은 투자율을 보일 수 있다.Referring to FIG. 1, a spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention has a nanocrystal grain size of 10 nm to 20 nm. If the nano-scale crystal grains are formed on the FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder, since the final structure of the metal powder has already been crystallized in the nanoscale, the crystallization of the structure is suppressed in the subsequent heat treatment step, The magnetic permeability can be higher than that of the soft magnetic metal powder.
본 발명의 실시예에 의한 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말은 조성식 FeaSibBcNbdCue로 나타낼 수 있으며, 73 원자% ≤ a ≤ 77 원자%, 10 원자% ≤ b ≤ 14 원자% , 9 원자% ≤ c ≤ 11 원자%, 2 원자% ≤ d ≤ 3 원자%, 0.5 원자% ≤ e ≤ 1 원자% 및 a+b+c+d+e=100을 만족시킬 수 있다. 이때, 각 원소의 조성비에 따라 투자율을 변화시킬 수 있으며, 투자율의 변화에 따라 인덕터의 인덕턴스를 조절할 수 있다. The FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder according to the embodiment of the present invention may be represented by the composition formula Fe a Si b B c Nb d Cu e , where 73 atom% ≤ a ≤ 77 atom%, 10 atom% ≤ b ≤ 14 atom% 9 atomic%? C? 11 atomic%, 2 atomic%? D? 3 atomic%, 0.5 atomic%? E? 1 atomic% and a + b + c + d + e = 100. At this time, the permeability can be changed according to the composition ratio of each element, and the inductance of the inductor can be adjusted according to the change of the permeability.
본 발명의 실시예에 의한 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말은 구형으로 형성될 수 있다.The FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder according to the embodiment of the present invention may be formed into a spherical shape.
본 발명의 실시예에 의한 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말은 20 ~ 30㎛의 평균 입경으로 형성될 수 있으며, 구형의 형태로 인하여 파워 인덕터 등 전자부품의 제조 시 충진율을 높일 수 있다. 이렇게 높아진 충진율로 인하여 높은 투자율이 구현될 수 있다.The spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder according to the embodiment of the present invention can be formed with an average particle diameter of 20 to 30 mu m, and the filling rate can be increased in manufacturing electronic components such as power inductors due to its spherical shape. High permeability can be realized due to such a high packing rate.
입자의 형상이 구형에 가까운지 여부를 판단하는 지표로서 와델의 구형도(Wardell's sphericity, ψ)가 알려져 있는데, 와델의 구형도(ψ)는 실제 입자의 표면적과 실제 입자와 같은 체적을 갖는 구의 표면적의 비율로, 다음 수학식에 의해 정의된다.Wardell's sphericity (ψ) is known as an index to determine whether the particle shape is close to a sphere. Wadell's sphericity (ψ) is the surface area of the actual particle and the surface area of the sphere And is defined by the following equation.
본 실시예에 의한 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말은 와델의 구형도(Wardell's sphericity, ψ)가 0.8 이상이고, 1.0 이하의 범위를 가질 수 있다. The spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder according to this embodiment has Wardell's sphericity (ψ) of 0.8 or more and 1.0 or less.
본 발명의 실시예에 의한 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말이 와델의 구형도(ψ)를 기준으로 0.8 미만일 경우에는 금속분말의 충진율 향상 효과가 미미할 수 있으며, 와델의 구형도(ψ)의 정의에 비춰볼 때, 1.0 을 초과하는 구형도를 가지는 구형 분말은 존재할 수 없다. If the spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder according to the embodiment of the present invention is less than 0.8 based on Wadell's sphericity (ψ), the effect of improving the filling factor of the metal powder may be insignificant, and the definition of Wadell's sphericity There is no spherical powder having a sphericity exceeding 1.0.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 제조 방법을 나타내는 순서도 이고, 도 4는 본 발명의 실시예의 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 제조 방법에서 사용되는 가스분무공정(gas atomization)의 개략도이다.FIG. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing a spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross- This is a schematic of gas atomization.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말의 제조 방법은 FeSiBNbCu계 연자성 금속재료를 준비하는 단계, 상기 연자성 금속재료를 용융하는 단계, 상기 용융된 연자성 금속재료를 가스분무공정(gas atomization)을 통하여 구형의 연자성 금속분말을 제조하는 단계 및 상기 연자성 금속 분말을 열처리하여 나노 스케일의 결정립을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, a method for manufacturing a FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a FeSiBNbCu soft magnetic metal material, melting the soft magnetic metal material, Forming a spherical soft magnetic metal powder through a gas atomization process of the metal material, and heat treating the soft magnetic metal powder to form nanoscale crystal grains.
FeSiBNbCu계 연자성 금속재료를 준비하는 단계에서는 잉곳(ingot) 형태로 FeSiBNbCu계 연자성 금속재료를 준비할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 분말 등 다른 어떤 형태로도 FeSiBNbCu계 연자성 금속재료를 준비할 수 있다.In preparing the FeSiBNbCu-based soft magnetic metal material, an FeSiBNbCu-based soft magnetic metal material may be prepared in the form of an ingot, but the present invention is not limited thereto, and the FeSiBNbCu-based soft magnetic metal material may be prepared in any other form such as powder .
상기 연자성 금속재료를 용융하는 단계에서는 FeSiBNbCu계 연자성 금속재료의 융점(melting point)이상의 온도인 1,250℃ 이상의 온도에서 가열하여 상기 연자성 금속재료를 용융시키게 되는데, 필요에 따라서는 1,600℃까지 온도를 가할 수 있다.In the step of melting the soft magnetic metal material, the soft magnetic metal material is melted by heating at a temperature of 1,250 ° C. or higher, which is a temperature higher than the melting point of the FeSiBNbCu soft magnetic metal material. The soft magnetic metal material is melted at 1,600 ° C. Can be added.
상기 용융된 연자성 금속재료를 가스분무공정(gas atomization)을 통하여 구형의 연자성 금속분말을 제조하는 단계에서는 상기 용융된 연자성 금속재료를 액적 상태로 흐르는 물속으로 낙하시켜 급냉시켜 구형의 연자성 금속분말을 형성하게 된다.In the step of manufacturing the spherical soft magnetic metal powder through the gas atomization of the molten soft magnetic metal material, the molten soft magnetic metal material is dropped into water flowing in a droplet state to quench the spherical soft magnetic metal powder, Thereby forming a metal powder.
가스분무공정(gas atomization) 장치(400)는 용융된 FeSiBNbCu계 연자성 금속재료(411)를 담고 있는 저장탱크(410), 상기 저장탱크에서 낙하하는 연자성 금속 용융 액적(412)을 받아내는 수조(430), 상기 수조내의 물(431), 상기 용융 액적의 낙하 시 불활성 가스(421)를 불어주는 노즐(420) 및 상기 수조 내에서 구형으로 형성된 연자성 분말을 회수하는 회수장치(440)를 포함할 수 있다.The
상기 연자성 금속 분말을 열처리하여 나노 스케일의 결정립을 형성하는 단계에서는 구형으로 형성된 연자성 금속분말을 520℃ 내지 560℃의 온도로 30 ~ 90분간 열처리하여 구형의 연자성 금속분말에 나노 스케일의 결정립을 형성시킬 수 있다.In the step of forming the nanocrystalline grains by heat-treating the soft magnetic metal powder, the soft magnetic metal powder formed in a spherical shape is heat-treated at a temperature of 520 ° C to 560 ° C for 30 to 90 minutes to form nanocrystalline grains Can be formed.
이때, 상기 열처리 온도와 열처리 시간은 연자성 금속분말의 입자크기 등에 의해 조절할 수 있다.At this time, the heat treatment temperature and the heat treatment time can be controlled by the particle size of the soft magnetic metal powder.
실시예 (결정립-구형)Example (grain-spherical shape)
Fe73 . 5Si13 . 5B9Nb3Cu1조성의 연자성 금속재료를 용융하고, 가스분무공정(gas atomization)을 통하여 구형의 연자성 금속분말을 제조한 뒤, 525℃의 온도로 30분간 열처리하여 구형의 연자성 금속분말에 나노 스케일의 결정립을 형성한다.Fe 73 . 5 Si 13 . 5 B 9 Nb 3 Cu 1 was melted and soft magnetic metal powder was produced through gas atomization and then heat treated at 525 ° C. for 30 minutes to obtain spherical soft magnetic powder Thereby forming nanoscale crystal grains in the metal powder.
상기 나노 스케일의 결정립이 형성된 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 에폭시(epoxy)계 바인더를 혼합한 뒤, 토로이달 형태의 코어를 복수로 제조한다.The spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder having the nanoscale crystal grains is mixed with an epoxy binder, and a plurality of toroidal cores are prepared.
상기 코어 중 하나에 구리선으로 10회 권선 후, Impedance Analyzer로 인덕턴스와 투자율을 측정한다. One of the cores is wound 10 times with a copper wire, and the inductance and permeability are measured with an impedance analyzer.
또한, 상기 코어 중 다른 하나에 구리선으로 1차로 60회 권선 후, 상기 1차 권선 위에 2차로 구리선을 10회 권선 후 B-H Analyzer로 코어로스를 측정한다.Further, the other one of the cores is first wound 60 times with a copper wire, the copper wire is wound 10 times with a second copper wire on the primary winding, and the core loss is measured with a B-H analyzer.
비교예 1 (비정질-구형)Comparative Example 1 (amorphous-spherical)
Fe73 . 5Si13 . 5B9Nb3Cu1조성의 연자성 금속재료를 용융하고, 가스분무공정(gas atomization)을 통하여 구형의 연자성 금속분말을 제조한다.Fe 73 . 5 Si 13 . 5 B 9 Nb 3 Cu 1 , and a spherical soft magnetic metal powder is produced through gas atomization.
상기 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 에폭시(epoxy)계 바인더를 혼합한 뒤, 토로이달 형태의 코어를 복수로 제조한다.After mixing the spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder with an epoxy binder, a plurality of toroidal shaped cores are prepared.
상기 코어 중 하나에 구리선으로 10회 권선 후, Impedance Analyzer로 인덕턴스와 투자율을 측정한다. One of the cores is wound 10 times with a copper wire, and the inductance and permeability are measured with an impedance analyzer.
또한, 상기 코어 중 다른 하나에 구리선으로 1차로 60회 권선 후, 상기 1차 권선 위에 2차로 구리선을 10회 권선 후 B-H Analyzer로 코어로스를 측정한다.Further, the other one of the cores is first wound 60 times with a copper wire, the copper wire is wound 10 times with a second copper wire on the primary winding, and the core loss is measured with a B-H analyzer.
비교예Comparative Example 2 (결정립- 2 (crystal grain- 비구형Non-spherical ))
Fe73 . 5Si13 . 5B9Nb3Cu1조성의 연자성 금속재료를 볼밀을 통하여 밀링하여 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 형성한다.Fe 73 . 5 Si 13 . 5 B 9 Nb 3 Cu 1 is milled through a ball mill to form a FeSiBNbCu soft magnetic metal powder.
상기 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 525℃의 온도로 30분간 열처리하여 연자성 금속분말에 나노 스케일의 결정립을 형성한다.The FeSiBNbCu soft magnetic metal powder is heat-treated at a temperature of 525 DEG C for 30 minutes to form nano-scale crystal grains in the soft magnetic metal powder.
상기 나노 스케일의 결정립이 형성된 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 에폭시(epoxy)계 바인더를 혼합한 뒤, 토로이달 형태의 코어를 복수로 제조한다.The FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder having the nanoscale grains formed therein is mixed with an epoxy-based binder, and then a plurality of toroidal-shaped cores are prepared.
상기 코어 중 하나에 구리선으로 10회 권선 후, Impedance Analyzer로 인덕턴스와 투자율을 측정한다. One of the cores is wound 10 times with a copper wire, and the inductance and permeability are measured with an impedance analyzer.
또한, 상기 코어 중 다른 하나에 구리선으로 1차로 60회 권선 후, 상기 1차 권선 위에 2차로 구리선을 10회 권선 후 B-H Analyzer로 코어로스를 측정한다.Further, the other one of the cores is first wound 60 times with a copper wire, the copper wire is wound 10 times with a second copper wire on the primary winding, and the core loss is measured with a B-H analyzer.
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예인 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 사용한 파워 인덕터의 경우가 인덕턴스와 투자율이 가장 높고, 코어 로스가 가장 낮은 것을 알 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that in the case of the power inductor using the spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder of the present invention, the inductance and the magnetic permeability are the highest and the core loss is the lowest.
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 나노 결정립이 형성되어있는 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말은 그 우수한 특성으로 인하여, 바인더와 결합하여 적층형 인덕터의 자성 본체로 사용되거나 권선형 인덕터의 코일이 감기는 자심으로 사용될 수 있으며, 수지와 결합하여 자성분말-수지 복합재를 구성하여 박막형 인덕터의 본체로 사용될 수도 있다.Therefore, the spherical FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder having nanocrystalline grains formed according to the embodiment of the present invention can be used as a magnetic body of a multilayer inductor in combination with a binder due to its excellent properties, And may be used as a body of a thin film type inductor by composing a magnetic powder-resin composite in combination with a resin.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명을 실시함에 있어서 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing detailed description is illustrative of the present invention. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation only as the same may be varied in scope or effect. Changes or modifications are possible within the scope. The foregoing embodiments are intended to illustrate the best mode of carrying out the invention and are not to be construed to limit the scope of the present invention to the practice of other situations known in the art for using other inventions such as the present invention, Various changes are possible. Accordingly, the foregoing description of the invention is not intended to limit the invention to the precise embodiments disclosed. It is also to be understood that the appended claims are intended to cover such other embodiments.
100 : 연자성 금속분말
110 : 나노 스케일 결정립
400 : 가스분무공정 장치
410 : 저장탱크
411 : 연자성 금속재료
412 : 용융 액적
420 : 노즐
421 : 불활성 가스
430 : 수조
431 : 물
440 : 회수장치100: soft magnetic metal powder
110: nanoscale grain
400: Gas Spray Processor
410: Storage tank
411: soft magnetic metal material
412:
420: nozzle
421: Inert gas
430: aquarium
431: Water
440: Collecting device
Claims (6)
상기 연자성 금속분말은 조성식 FeaSibBcNbdCue로 나타내며, 73 원자% ≤ a ≤ 77 원자%, 10 원자% ≤ b ≤ 14 원자% , 9 원자% ≤ c ≤ 11 원자%, 2 원자% ≤ d ≤ 3 원자%, 0.5 원자% ≤ e ≤ 1 원자% 및 a+b+c+d+e=100을 만족시키고,
상기 연자성 금속분말의 와델의 구형도(Wardell's sphericity, ψ)는 0.8 이상이고, 1.0 이하이고,
구형의 상기 연자성 금속 분말 내에는 나노 결정립이 분산되는 구조를 가지는, FeSiBNbCu계 연자성 금속분말.
As the FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder,
Wherein the soft magnetic metal powder is represented by the composition formula Fe a Si b B c Nb d Cu e and includes 73 atom% ≤ a ≤ 77 atom%, 10 atom% ≤b ≤ 14 atom%, 9 atom% ≤ c ≤ 11 atom% 2 atom% ≤ d ≤ 3 atom%, 0.5 atom% ≤ e ≤ 1 atom% and a + b + c + d + e = 100,
Wardell's sphericity (ψ) of the soft magnetic metal powder is 0.8 or more, 1.0 or less,
A FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder having a structure in which nanocrystalline grains are dispersed in a spherical soft magnetic metal powder.
상기 나노 결정립의 크기는 10~20nm 인, FeSiBNbCu계 연자성 금속분말.
The method according to claim 1,
The FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder has a size of the nanocrystalline grains of 10 to 20 nm.
상기 연자성 금속분말의 평균 입경은 10㎛ 이상이고, 50㎛ 이하인, FeSiBNbCu계 연자성 금속분말.
The method according to claim 1,
Wherein the soft magnetic metal powder has an average particle diameter of 10 占 퐉 or more and 50 占 퐉 or less.
상기 자성 본체는 FeSiBNbCu계 연자성 금속분말을 포함하고,
상기 연자성 금속 분말은 조성식 FeaSibBcNbdCue로 나타내며, 73 원자% ≤ a ≤ 77 원자%, 10 원자% ≤ b ≤ 14 원자% , 9 원자% ≤ c ≤ 11 원자%, 2 원자% ≤ d ≤ 3 원자%, 0.5 원자% ≤ e ≤ 1 원자% 및 a+b+c+d+e=100을 만족시키고,
상기 연자성 금속분말의 와델의 구형도(Wardell's sphericity, ψ)는 0.8 이상이고, 1.0 이하이고,
구형의 상기 연자성 금속 분말 내에는 나노 결정립이 분산되는 구조를 가지는, 인덕터.
An inductor comprising a coil and a magnetic body,
Wherein the magnetic body comprises an FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder,
Wherein the soft magnetic metal powder is represented by the composition formula Fe a Si b B c Nb d Cu e and includes 73 atom% ≤ a ≤ 77 atom%, 10 atom% ≤b ≤ 14 atom%, 9 atom% ≤ c ≤ 11 atom% 2 atom% ≤ d ≤ 3 atom%, 0.5 atom% ≤ e ≤ 1 atom% and a + b + c + d + e = 100,
Wardell's sphericity (ψ) of the soft magnetic metal powder is 0.8 or more, 1.0 or less,
Wherein the spherical soft magnetic metal powder has a structure in which nanocrystalline grains are dispersed.
조성식 FeaSibBcNbdCue로 나타내며, 73 원자% ≤ a ≤ 77 원자%, 10 원자% ≤ b ≤ 14 원자% , 9 원자% ≤ c ≤ 11 원자%, 2 원자% ≤ d ≤ 3 원자%, 0.5 원자% ≤ e ≤ 1 원자% 및 a+b+c+d+e=100을 만족하는 FeSiBNbCu계 연자성 금속 재료를 준비하는 단계;
상기 FeSiBNbCu계 연자성 금속 재료를 용융하는 단계;
가스분무공정을 통하여 상기 FeSiBNbCu계 연자성 금속 재료를 와델의 구형도(Wardell's sphericity, ψ)는 0.8 이상이고, 1.0 이하의 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속 분말로 제조하는 단계;
상기 구형의 FeSiBNbCu계 연자성 금속 분말을 520℃ 이상 560℃ 이하로 열처리하여 나노 스케일의 결정립이 상기 연자성 금속 분말 내에 형성되도록 하는 단계;
상기 연자성 금속 분말에 수지를 혼합하는 단계; 및
자성 분말-수지 복합재를 구성할 수 있도록, 혼합된 상기 연자성 금속 분말과 수지에 열처리를 하여 본체를 형성하는 단계; 를 포함하는 제조방법.
A manufacturing method for manufacturing an inductor including a FeSiBNbCu-based soft magnetic metal powder,
A composition expressed by a composition formula Fe a Si b B c Nb d Cu e , wherein 73 atom% ≤ a ≤ 77 atom%, 10 atom% ≤b ≤ 14 atom%, 9 atom% ≤ c ≤ 11 atom%, 2 atom% Preparing a FeSiBNbCu-based soft magnetic metal material satisfying 3 atomic%, 0.5 atomic%? E? 1 atomic% and a + b + c + d + e = 100;
Melting the FeSiBNbCu-based soft magnetic metal material;
Preparing a FeSiBNbCu soft magnetic metal powder having a Wardell's sphericity (ψ) of not less than 0.8 and not more than 1.0 as a spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder through gas spraying;
Heat treating the spherical FeSiBNbCu soft magnetic metal powder at a temperature of 520 ° C or more and 560 ° C or less to form a nanoscale crystal grains in the soft magnetic metal powder;
Mixing the soft magnetic metal powder with a resin; And
Heat-treating the mixed soft magnetic metal powder and the resin so as to form a magnetic powder-resin composite, thereby forming a body; ≪ / RTI >
용융하는 단계의 온도는 1,250℃ 이상이고 1,600℃ 이하인 연자성 금속분말 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the temperature of the melting step is 1,250 DEG C or more and 1,600 DEG C or less.
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