TW413823B - Core material for noise filter - Google Patents

Description

413823 五、發明說明（1) 發明之背景 1. 發明之頜拔 本發明是關於一種嗓聲濾波器（noise filter)用之磁心 材料’特別是適用於高於2 0 0 Μ Η z高頻率的一種磁心材料。 2. 相關技術之描沭 使用磁性材料為磁心的噪聲濾波器，所利用的噪聲控制 (noise controlling)效應，是由於磁心的磁性材料的磁 性損失引起的。使用這樣磁性材料的噪聲濾波器，因為阻 抗（impedance)(Z)和電阻（resistance)(R)必須要大，則 D喿聲濾波器用之磁心材料’應有大的相對導磁性 (magnetic permeability)和磁性損失。 依照慣例，使用磁性材料為磁心的噪聲濾波器，是使用 鐵鹽（ferrite)為磁心材料。 使用鐵鹽為磁心的嗓聲濾波器，能夠充份地功用為低頻 率的噪聲濾波器。然而，若被使用在高頻率的範圍時，必 須增加很多的線圈。此外，當線圈的數量被增加了，許多 線圈彼此靠近，浮動電容（capacitance)產生不便。再 者’在100MHz或更高的高頻率範圍，這樣的濾波器，不能 被使用。 未審查的日本專利公開案第1 0-1 2442號中，揭露一種噪 聲濾波器用之磁心材料’可用在寬的範圍，像1 〇 0MHz或更 高的高頻率。在此磁心材料中，二或多個厚度不同的磁性 層，被分層了，經由像是高導磁合金（permall〇y)的磁性 材料薄板表面的一絕緣層。

第4頁 413823 五、發明說明U) 然而，此磁心衫 和-磁性層形成的薄:缺：由::磁心材料是由-絕緣層 像是以高導磁合金= :錢(spatt〜)過程，在 因此，每一個過程允~„竹们淠败上，所製成的》 P矣 I很多時間’报多個過程，而且紝剩 花費昂貴。 你阳1材料的 發明之概述 本發明的目的，异接扯一猫nfe 、占丄 a a ^ , 足&供種噪聲渡波器用之磁心好袓 是具有高的性質，拖Θ每印，古U 兹、材枓， 換句連说鬲的阻尼因數（damn彳Π 〇 factor)，即使是扁古斗Sife .品Ping 丨伲疋在阿頻率，而且在製造上 根據本發明，噪聲濾波器用之磁 "s :的絕緣材料’以及均句的軟磁性材料粉 末，其組成是由鉻：0.5-20%，矽：〇 〇〇卜3 〇%，鋁： 〇二2〇二以及鐵和無法避免的雜質來平衡；胃粉末被分 散和隱埋在該絕緣材料中。 由 < 述所提的組成，本發明的共模噪聲（c〇mm〇n㈣心 se)濾波器用之磁心材料，具有優良的效應’在高頻 年下有高的阻尼效應，以及可以在經濟的花費下 。 1-或之簡_單說明 在下列的圖式中：

圖1，是一個橫剖面圖，概略地顯示噪聲濾波器用之磁 心材料的一薄層； B 圖2，是顯示由實施例和比較例所製的共模噪聲濾波器 中，頻率和阻尼因數的關係圖； 圖3，是顯示使用均勻的軟磁性材料粉末之實施例的噪

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413823 五、發明說明（3) 聲滤波器用之磁心材料’和作為比較例㈣聲濟波 磁心材料，頻率和阻抗的關係圖； 似 用之 罄Ϊ 4古哭^顯不使用均勻的軟磁性材料粉末之實施例的成 聲濾波用之磁心材料，和使两非均句的軟磁性材料’、 之實施例的噪聲濾波器用之磁心材料，和作為比較：J 聲濾波器用之磁心材才斗，頻率和阻抗的關係圖； '本 圖5，是顯示具有小的平均直徑，使用軟磁性材料 之實施例的噪聲濾波器用之磁心材料；和具有大的平均亩 徑，使用軟磁性材料粉末之實施例的噪聲濾波器用之磁心 材料；和作為比較例的噪聲濾波器用之磁心材料， : 阻抗的關係圖。 發明之詳細說aq 根據本發明的噪聲濾波器用之磁心材料，將會被詳細 釋。 、，肝

根據本發明的噪聲濾波器用之磁心材料中’軟磁性材料 的粉末’可以是已知的軟磁性材料的粉末，像是純鐵、高 導磁合金、鉬高導磁合金、鋁矽鐵粉合金，和軟磁性非晶 形合金的粉末。特別是一種由鉻：〇. 5_2〇%，矽： 曰 0.001-3.0%，鋁：〇,〇ι_2〇%，以及鐵和無法避免的雜質來 平衡未審查的曰本專利公開案第1〇_261516號），所組成的 合金為較佳；因為具有高導磁性，優良的耐蝕力 (corrosion resistance)，容易均勻，和小的保磁力 (coercive f〇rce)(Hc)。 這軟磁性材料粉末，是縱橫尺寸比（a s p e c t r a (丨〇)愈

第6頁 413823 五、發明說明' '~~~:----— 大，抗磁場係數愈小；縱橫尺寸比不比1〇小，最好是不比 25小，·平均直徑是100 _或更小，平均寬度是6(^m或更 小’和平均厚度是3 y m或更小。 此外，作為噪聲濾波器用之磁心材料的絕緣材料的橡膊 或塑膠，可以使用天然橡膠，以及合成橡膠，像是氯丁: 烯橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異戊二烯橡膠、乙烯丙烯橡一 膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、異丁烯-異戊二烯橡膠、苯乙烯 -丁二烯橡膠；軟的或硬的塑膠，像是苯酚樹脂、環氧樹 脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、聚苯乙 稀樹脂、聚丙埽樹脂、聚胺基甲酸乙醋樹脂、聚碳酸醋樹 脂，或聚氯乙二酯。 軟磁性材料粉末和絕緣材料的混合比例，並不受上述所 限制；但軟磁性材料粉末是體積百分率5〇%或更高，重量 百分率70%或更冑，例如重量百分率8〇% ;絕緣材料的體積 百分率50%或更低，重量百分率3〇%或更低，例如重 率20%或更低。

根據本發明的磁心材料，是以下列方法所製。即軟磁性 材料（例如，均勻的）的粉末，和絕緣材料，以像是混合滾 軸，被均句地混合。然後，經過像是滾動成型、擠壓成 型’和注入成型的塑模（ro〇lding);以剩餘應變（residual s tr a 1 η)不殘留於軟磁性材料的粉末中的塑模方式加以成 型’如此被成型的橫剖面，如圖1所示。如果需要的話， 可以被裁成所需要的大小。附帶一提，所謂的壓粉磁心， 疋以一種壓粉塑模方式所製造的’像是具有剩餘應變的沖

第7頁 413823 五、發明說明（5) ' 壓。所以’並不是本發明的較佳的製造方法。 實施例 進一步的參考資料將會作為本發明的實施例。 (實施例1) 一種由鉻：7 %，矽：1 %，鋁：8 %，以及由熔化的鐵來平 衡’所組成的合金；然後平均直徑;I 〇 # m的粉末，以水喷 霧器製得。該粉末被存於（磨粉機）attriter中，使得縱橫“ 尺寸比為20 ;那些薄片粉末，在鈍氣氛圍中，溫度8〇〇 下，被退火（annealing)處理120分鐘。那些粉末（平均直 位疋10/zm ’平均寬度是，平均厚度是1 Am，和縱橫 ] 尺寸比疋20)以體積百分率50%，被均勻地分散到體積百分 率5 0%的聚氯乙二酯中。然後，厚度〇. 25mm、寬度15〇mm， 和長度20Οππη的噪聲濾波器用之磁心材料的薄板，以滾動 成型被製造出來，如圖1所顯示。 - 由此薄板，厚度0. 25mm、寬度Imm，和長度I2mm的噪聲 濾波器之磁心被製得，而且被盤繞來得到共模噪聲濾波 - 器。此共模嗓聲濾波器在每個頻率的阻尼因數被測量。其 結果顯示在圖2。 在母個頻率的阻尼因數的測量方法，是經由網絡分析器 (network analyzer)，測量S21 所得。 一、 作為比較例1的噪聲濾波器用之磁心材料的薄板，是在 ^ 以重量百分率78%的鎳-鐵高導磁合金組成，厚5 的條狀。 ，性材料的一面上，經由厚5 V mS丨A的絕緣層，提供以重 罝百分率78%的鎳_鐵高導磁合金組成，厚5 Aim的磁性層薄

第8頁 413823 五、發明說明（6) 膜，再提供1 0層，經由厚5 # m二氧化矽的絕緣層，由重量 百分率78%的鎳-鐵高導磁合金組成，厚5 Am的^性材料。 由此薄板’寬度1 mm和長度1 2mm的共模噪聲濾波器之磁心 被製得，而且被盤繞（i 4圈）來得到共模噪聲濾波器。此我 模噪聲遽波器在每個頻率的阻尼因數被測量，而且被描述 在圖2。 以鐵鹽所製，具有厚度〇. 25mm、寬度lmni，和長度 1 2mm ’作為比較例2的噪聲濾波器之磁心被製得。此磁心 被盤繞（1 4圈）來得到共模n喿聲；ί慮波器。此共模噪聲減波器 在每個頻率的阻尼因數被測量。其結果顯示在圖2。“ (實施例2) 一種由絡.7% ’砂：1% ’結：8% ’以及由熔化的鐵來平 衡，所組成的合金；.然後平均直徑1 〇 V m的粉末，以水喷 霧器製得。該粉末被存於磨粉機中，使得縱橫尺寸比為 20 ;那些薄片粉末，在鈍氣氛圍中，溫度8〇〇〇c下，被退 火處理120分鐘。那些粉末（平均直徑是1〇 ，平均寬度 是l//m，平均厚度是1/zm，和縱橫尺寸比是2〇)以體積百 分率50% ’被均句地分散到體積百分率50%的聚氯乙二酯 中。然後，厚度〇.25mm、寬度150mm，和長度2〇〇mni的噪聲 濾波器用之磁心材料的薄板，以滾動成型被製造出來，如 圖1所顯示a 由此薄板，厚度0.25mm、寬度lmm，和長度12mm的噪聲 濾波器之磁心被製得，在每個頻率的阻抗被測量。其結果 顯示在圖3 «

413823 五、發明說明（7) 附帶一提，為了在每個頻率測量阻抗，阻抗分析器 HP4291B被使用’和具有0.5mm直徑的銅電纜被使用。圈數 是1。 作為比較例3 ’在比較例2中描述的，以鐵鹽所製，具有 厚度0, 2 5mm、寬度1 mm，和長度1 2mm的噪聲渡波器之磁心 被製得。然後，在每個頻率的阻抗被測量，其結果顯示在 圖3，4和5。 作為比較例4 ’以銅線所製’具有直徑〇. 5mm的非磁心線 圈被使用。和實施例2相似的方法，在每個頻率的阻抗被 測量。其結果顯示在圖3，4和5。 (實施例3) 一種由絡· 7% ’銘：9% ’以及由溶化的鐵來平衡，所組 成的合金；然後平均直徑1 8 // m的粉末，以水喷霧器製 得。一化合物，以混合此粉末’尼龍1 2，和；5夕烧偶合試劑 A11 0 0，而製得；使得粉末的總量為重量百分率8 9 %。此化 合物被注入成型來製造具有外徑12mm，内徑8. 5mm，和長 度1 6 m m的噪聲濾波器用之磁心材料。 在每個頻率的阻抗被 使用這噪聲濾波器用之磁心材料 測量。其結果顯示在圖3，4和5。 (實施例4 ) ，使得縱橫尺寸比為 溫度800 °C下，被退 在實施例3的粉末被存於磨粉機中 20 ;那些薄片粉末，在鈍氣氛圍中 火處理120分鐘《那些粉末（平均直徑是10 μπι，平均寬度 是1 βιη，平均厚度是1 /zm，和縱横尺寸比是20)，尼龍

第10頁 413823 五、發明説明（8) 1 2，和矽烷偶合試劑A11 0 0被混合，而製得一化合物，其 中粉末的總量為重量百分率8 5 %。此化合物被注入成型來 製造具有外徑12mm，内徑8. 5mm，和長度16匪的噪聲濾波 器用之磁心材料。 使用這噪聲濾波器用之磁心材料，在每個頻率的阻抗被 測量。其結果顯示在圖4。 (實施例5 ) 一種由鉻：7 %，鋁：9 %，以及由熔化的鐵來平衡，所組 成的合金；然後平均直徑7 0 // Hi的粉末，以水喷霧器製 得。一化合物，以混合此粉末，尼龍]2，和矽烷偶合試劑 A1100 ’而製得；使得粉末的總量為重量百分率gg% ^此化 合物被注入成型來製造具有外徑l2mm，内徑8. 5mm，和長 度1 6匪的噪聲濾、波器用之磁心材料。 使用這噪聲濾波器用之磁心材料，和實施例2相 每個頻率的阻抗被測量。其結果顯示在圖5 由這些結果可看出，根據本發明的共模嗓聲濾波器，相 較於使用N i - F e高導磁合金的共模噪聲濾波器之比較例工， 一直到1GHz頻率時’顯示高的阻尼因數。相反的，使用鐵 f的共模嗓聲滤波器之比較例2 ’顯示在高於2〇〇MHz的 率時，阻尼因數被降低了。 再者圖3所示，根據本發明的噪聲濾波器用之磁心 二料的阻在任何頻率’較高於比較例4的阻抗 J發明的噪聲it波器用之磁心材料的阻抗，在高於25咖 的頻率時’較南於使用鐵鹽的比較例3的阻抗。

五、發明說明（9) 如圖4所示，使用岣勻的龄磁极私士 ^ ..丄& & &、』的軟磁性杈末之貫施例4的噪聲濾 波裔用之磁心材枓的添加總量，是4%低於使用非均勻的軟 =性粉f之實施例I的噪聲流波器用之磁心材料的添加總 里。換言之’有可能’以使用均勻的軟磁性粉末，來降低 軟磁性粉末的添加總量。 如圖5所示，具有小的平均直徑’使用軟磁性粉末之實 施例3的噪聲渡波器用之磁心材料的阻抗，較高於具有大 的平均直徑，使用軟磁性粉末之實施例5的噪聲濾波器用 之磁心材料的阻抗。 泛所發明的共模噪聲濾波器的花費’大約是共模噪聲濾波 器之比較例1的花費的1 / 1 0 0 0，而大約是比較例2的花費的 1 / 2 〇

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Claims (1)

1. -4AU^- 六、申請專利範圍 1. 一種噪聲濾波器用之磁心材料，包括有：軟磁性材料 的粉末，和一絕緣材料，該粉末被分散和隱埋在該絕緣材 料中。 2. 如申請專利範圍第1項之噪聲濾波器用之磁心材料， 其中軟磁性材料的粉末，是該軟磁性材料的均勻的粉末。 3. 如申請專利範圍第1項之噪聲濾波器用之磁心材料， 其中該軟磁性材料的粉末，是由鉻：重量百分率 0. 5-2 0%，矽：重量百分率0. 00卜3. 0%，鋁：重量百分率 0. 0卜2 0%，以及鐵和無法避免的雜質來平衡，所組成的。 4. 如申請專利範圍第1項之噪聲濾波器用之磁心材料， 其中該絕緣材料是橡膠或塑膠。 5. 如申請專利範圍第4項之噪聲濾波器用之磁心材料,， 其中該軟磁性材料的粉末，具有不比1 0小的縱橫尺寸比。 6. 如申請專利範圍第5項之噪聲濾波器用之磁心材料， 其中該軟磁性材料的粉末，具有不比2 5小的縱橫尺寸比。 7. 如申請專利範圍第3項之噪聲濾波器用之磁心材料， 其中該軟磁性材料的粉末，具有平均直徑是1 0 0 A m或更 小，平均寬度是60 /zm或更小，和平均厚度是3〆m或更 小0

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