TWI383410B - 非晶質軟磁合金及使用它之電感構件 - Google Patents

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Yasunobu Yamada
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Description

非晶質軟磁合金及使用它之電感構件
本發明關於非晶質軟磁合金，再者跟使用此合金之長條(strip)、帶狀物(ribbon)、粉末、構材(member)和構件相關。
磁性非晶質合金從Fe－P－C開始，然後發展成Fe－Si－B的低損耗材料、Fe－B－C的高飽和磁通密度(Bs)材料等等。因為這些材料的低損耗性，預期可用為變壓器材料，但因為跟如矽鋼片的傳統材料相比，其高成本及低Bs，使之無法普遍。再者，因為這些非晶質合金需要105 K/sec或更高的冷卻速率，在實驗室程度生產出的帶狀物，其最大厚度只可達200μ m。所以，有必要將帶狀物捲繞成磁心或將帶狀物層疊成磁心，因此限制了該非晶質合金的應用。
從1980時期的後半部分，開始發展稱為金屬玻璃的合金系統，相對於當時的非晶質合金，該金屬玻璃在結晶溫度的低溫側可觀察到玻璃轉化及出現過冷液體區。過冷液體區被認為跟玻璃結構的穩定度相關。於是，該合金系統有從未出現過的出色非晶質形成能力。例如，發現了Ln－Al－TM、Zr－Al－Ni和Pd－Cu－Ni－P為主的合金，可能從這些金屬合金中製造出的金屬玻璃塊狀構材(metal glass bulk members)，每一構材有約數毫米的厚度。從1990中期起，發展出Fe為主的金屬玻璃，且其成分可使每一金屬玻璃塊狀構材的厚度為1mm或更大。例如，被揭露的Fe－(Al,Ga)－(P,C,B,Si)(非專利文件1：Mater.Trans.,JIM,36(1995),1180)、Fe－(Co,Ni)－(Zr,Hf,Nb)－B(非專利文件2：Mater.Trans.,JIM,38(1997),359；專利文件1：日本未審核專利公開申請案(JP－A)號2000－204452)、Fe－(Cr,Mo)－Ga－P－C－B(專利文件2：日本未審核專利公開申請案(JP－A)號2001－316782)、Fe－Co－RE－B(專利文件3：日本未審核專利公開申請案(JP－A)號2002－105607)等等。然而，當這些合金跟傳統合金比較時，各自改善了非晶質形成能力，但因為含有大量的非磁性成分等等，飽和磁通密度過低的問題仍然存在。很難同時滿足非晶質形成能力和磁性。
如Fe－Si－B和Fe－P－C已知傳統的非晶質合金，已知有高透過性和低損耗材料，因此適合用於變壓器鐵心、磁頭等等。然而，因為非晶質形成能力差，僅商品化厚度約為20μ m的帶狀物和厚度約為100μ m的線條，且進一步形成薄板或捲繞成磁心。因此，形狀上的自由度非常地小。另一方面，可藉由將有優異軟磁性的低損耗非晶質粉末形成鐵粉心，達到三維形成，因此被認為有希望成功。然而，因為依據任何這樣的成分，非晶質形成能力不足夠，較難藉由水霧化或類似的產生粉末。另外，如果使用包含雜質的低價鐵合金材料或類似的，可預期非晶質形成能力較低，以至於非晶質均勻性降低，因此導致軟磁性降低。此外，以鐵為主的金屬玻璃而言，雖然每種的非晶質形成能力皆出色，因其含有大量的類金屬而鐵族元素的含量低，較難同時滿足其磁性。再者，因為玻璃轉化溫度高，產生熱處理溫度增加等等的問題。
因此本發明的目標為提供一有非晶質軟磁合金，藉由選擇和最佳化合金的成分，該合金有過冷液體區、良好的非晶質形成能力和軟磁性。
本發明的另一目標為提供一帶狀物、一粉末、一高頻率磁心及一塊狀構材，其各自使用該非晶質軟磁合金。
由於勤勉地研究各種用於實現前述目標的合金成分，本發明發現藉由添加一或多種從Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W至一Fe－P－B為主的合金中選擇出之元素，以及具體指定這些成分，可改進非晶質形成能力，完成此發明。
此外，發明人發現藉由加入一或多種從Al、Cr、Mo和Nb中選擇的元素且更進一步加入元素Ti、C、Mn和Cu至Fe－P－B為主的合金中，並且具體指定這些成分，可改善非晶質形成能力及使過冷液體區出現，提供了進一步改善的合金成分，且完成此發明。
依據本發明的一態樣，提供一非晶質軟磁合金，其有一藉由分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y－z Pw Bx Ly Siz 表示的成分，包含不可避免的雜質，TM從Co和Ni中至少選擇一種，L從包含Al、V、Cr、Y、zr、Mo、Nb、Ta和W的族群中至少選出一種，0≦α≦0.98，2≦w≦16at%，2≦x≦16at%，0<y≦10at%且0≦z≦8at%。
依據本發明的另一態樣，提供一非晶質軟磁合金，其有一藉由分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y－z Pw Bx Ly Siz Tip Cq Mnr Cus 表示的成分，包含不可避免的雜質，TM從Co和Ni中至少選擇一種，L從包含Al、Cr、Zr、Mo和Nb的族群中至少選出一種，0≦α≦0.3，2≦w≦18at%，2≦x≦5at%，0<y≦10at%，0≦z≦4at%且p、q、r和s各自表示一附加比例，使Fe、TM、P、B、L和Si的總質量為100且定義為0≦p≦0.3，0≦q≦0.5，0≦r≦2，0≦s≦1。
依據本發明的另一態樣，提供一由上述非晶質軟磁合金製成的非晶質軟磁合金構材。該非晶質軟磁合金構材的厚度為0.5mm或更大，且截面積為0.15mm2 或更大。
依據本發明的另一態樣，提供一由上述非晶質軟磁合金製成的非晶質軟磁合金帶狀物。該非晶質軟磁合金帶狀物的厚度為1到200μ m。
依據本發明的更進一步態樣，提供一由上述非晶質軟磁合金製成的非晶質軟磁合金粉末。該非晶質軟磁合金粉末的粒徑為200μ m或更小(除了0之外)。
依據本發明的更進一步態樣，提供藉由機器製作非晶質軟磁合金構材，形成一磁心。
依據本發明的更進一步態樣，提供藉由環狀捲繞上述之非晶質軟磁合金帶狀物，形成一磁心。
依據本發明的另一態樣，提供一上述之磁心，其藉由環狀捲繞該非晶質軟磁合金帶狀物通過一絕緣體而形成。
依據本發明的另一態樣，提供一上述之磁心，其藉由將大致上相同形狀的上述非晶質軟磁合金帶狀物製成薄片而形成。
依據本發明的另一態樣，提供一上述之磁心，其藉由塑造含有上述非晶質軟磁合金粉末的材料粉末混合物且在其中加入10%質量百分比或更少的黏結劑。
依據本發明的更進一步態樣，提供一電感構件，其藉由用一至少旋繞一圈至上述磁心的線圈而形成。
仍舊依據本發明的更進一步態樣，提供一電感構件，其藉由整體鑄造上述磁心和一線圈而形成。在該電感構件中，藉由旋繞至少一圈的一線狀導體形成線圈，且該線圈配置於該磁心中。
依然依據本發明的更進一步態樣，提供一電感構件，其藉由用旋繞至少一圈於磁心的一線圈而形成，該磁心的形成藉由包含鑄造上述非晶質軟磁合金粉末之材料粉末混合物且於其中加入5%質量百分比或更少的黏結劑和50%或更多的該材料粉末之空間因子(space factor)於該磁心。在電感構件中，於10kHz或更大頻帶時，該電感構件Q(1/tanδ )的最高值為20或更大，於100kHz或更大頻帶時，該電感構件Q(1/tanδ )的最高值為25或更大，於500kHz或更大頻帶時，該電感構件Q(1/tanδ )的最高值為40或更大，或於1MHz或更大頻帶時，該電感構件Q(1/tanδ )的最高值為50或更大。
藉由選擇本發明Fe非晶質合金成份，可得到一有過冷液體區和優異非晶質形成能力及軟磁性的合金。
此外，依據本發明可提供一帶狀物、一粉末、一高頻率磁心及一塊狀構材，其各自使用有良好非晶質形成能力和軟磁性的非晶質軟磁合金。
將更進一步敘述本發明於下。
首先，敘述本發明之非晶性軟磁合晶的第一基本成分。
由於各種的研究，發明人發現可藉由選擇一定義如分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y－z Pw Bx Ly Siz 的合金成分，得到良好磁性和非晶質形成能力的經濟非晶質軟磁合金粉末，其合金成份包含不可避免的雜質成分，0≦α≦0.98，2≦w≦16at%，2≦x≦16at%，0<y≦10at%，0≦z≦8at%，Fe、P、B和Si分別代表鐵、磷、硼和矽，TM從Co(鈷)和Ni(鎳)中至少選擇一種，L從包含Al(鋁)、V(釩)、Cr(鉻)、Y(釔)、Zr(鋯)、Mo(鉬)、Nb(鈮)、Ta(鉭)和W(鎢)的族群中至少選出一種，其可得到高磁性和優異非晶質形成能力，且可藉由適當地加工合金，得到由有該成分的非晶質合金構成的塊狀構材、燼(ember)、薄帶狀物和粉末。
例如，有良好性能以表現出優異非晶質形成能力成份的非晶質軟磁合金，可得到厚度0.5mm或更厚且截面積為5mm2 或更小之尺寸的磁心，該尺寸非傳統之尺寸，其合金在寬頻帶或寬頻顯示高透過性和高飽和磁通密度。
例如，就有該成分之非晶質磁帶狀物而言，可藉由捲繞帶狀物得到有相同磁性的磁心，且藉由層疊或堆疊帶狀物通過絕緣體而形成磁心，用以更進一步改善其性質。
例如，就有該成分之非晶質磁粉末而言，可藉由適當地混合粉末和黏結劑，使用成型鑄模(molding die)鑄造，然後藉由提供氧化處理或絕緣塗布至粉末的表面，以得到有相同優異性質的鐵粉心。
即本發明藉由選擇一有定義如分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y－z Pw Bx Ly Siz 的合金成分，可得到在磁性方面、非晶質形成能力和粉末填充性優異的經濟非晶質軟磁合金粉末，其合金成份包含不可避免的雜質成分，0≦α≦0.98，2≦w≦16at%，2≦x≦16at%，0<y≦10at%，0≦z≦8at%，TM從Co和Ni中至少選擇一種，L從包含Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W的族群中至少選出一種，另外，因為鐵粉心用成型鑄模或類似的來製造，以形成所的到的粉末，該粉末被用於氧化處理或或絕緣塗布入一依據適當形成法的模製品，得到適合在寬頻展現優異高透過性之高透過性鐵粉心，跟一般傳統的不同，於是用低成本即可製造由高飽和磁通密度和高電阻率之軟磁材料所構成的高頻磁心。此外，藉由捲繞一圈或更多圈的線圈於該高頻磁心，可製造一低價且高性能的非傳統有的電感構件，因此對工業相當有益。
於此，依據本發明第一基本成份的第一例子，提供一藉由分子式Fe100－w－x－y Pw Bx Ly (其中Fe為主要成份，可包含不可避免的雜質，L從包含Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W的族群中選出至少一元素，2at%≦w≦16at%，2at%≦x≦16at%，0at%<y≦10at%表示成分的非晶質磁性合金，其有優良的玻璃形成能力和軟磁性以及有過冷液體區。
依據本發明的第二例子，提供一非晶質磁性合金，其有一藉由分子式Fe100－w－x－y Pw Bx Ly Siz 表示的成分，其中Fe為主要成份，可包含不可避免的雜質，L從包含Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W的族群中選出至少一元素，2at%≦w≦16at%，2at%≦x≦16at%，0at%<y≦10at%，且0at%<z≦8at%，其有優良的玻璃形成能力和軟磁性以及有過冷液體區。
依據本發明的第三例子，提供一非晶質磁性合金，其有一藉由分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y Pw Bx Ly 表示的成分，其中Fe為主要成份，可包含不可避免的雜質，TM從Co和Ni中選出至少一元素，L從包含Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W的族群中選出至少一元素，0<α≦0.98，2at%≦w≦16at%，2at%≦x≦16at%，且0at%<y≦10at%，其有優良的玻璃形成能力和軟磁性以及有過冷液體區。
依據本發明的第四例子，提供一非晶質磁性合金，其有一藉由分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y Pw Bx Ly Siz 表示的成分，其中Fe為主要成份，可包含不可避免的雜質，TM從Co和Ni中選出至少一元素，L從包含Al、Mo、Nb、Ta、W、V和Cr的族群中選出至少一元素，0<α≦0.98，2at%≦w≦16at%，2at%≦x≦16at%，0at%<y≦10at%，且0at%<z≦8at%，其有優良的玻璃形成能力和軟磁性以及有過冷液體區。
如上所述，本發明藉由限制成分和有過冷液體區以改善軟磁性及非晶質形成能力。在本發明中，當過冷液體區超過20℃時，可表現出較佳的軟磁性和非晶質形成能力。另外，在過冷液體區的黏度很快地下降，因此可使用利用黏性流動形變的機器製作。
依據本發明，任一上述的例子提供一非晶質軟構材，當溫度上升時，其有從溫度520℃或更低的玻璃轉化。
在本發明中，主要成份元素為Fe、P和B，且玻璃轉化溫度為450到500℃。該值比有過冷液體區的傳統成分(Fe0.75 Si0.10 B0.15 )96 Nb4 低約100℃，其揭露於非專利文件3(Mat.Trans.43(2002)pp.766－769)。於是可用熱處理加速，因為降低熱處理溫度和軟磁性可藉由長時間的熱處理廣泛地改善，即使其溫度低於玻璃轉化溫度，使如帶狀物或鐵粉心的非晶質磁性構材可跟銅線、線圈架(bobbin)和樹脂等等同時熱處理。
現在將敘述本發明非晶質軟磁合金的第二基本成分，其於上述第一基本成分中更進一步包含(Tip Cq Mnr Cus )。
發明人發現藉由選擇選擇有定義如分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y－z Pw Bx Ly Siz (Tip Cq Mnr Cus )的合金成分，可得到良好磁性和非晶質形成能力的非晶質軟磁合金粉末，其合金成份包含不可避免的雜質成分，0≦α≦0.3，2≦w≦18at%，2≦x≦18at%，15≦w＋x≦23at%，1≦y≦5at%，0≦z≦4at%，TM從Co和Ni中選出至少一元素，L從包含Al、Cr、Mo和Nb的族群中選出至少一元素，0≦p≦0.3，0≦q≦0.5，0≦r≦2，0≦s≦1，其中p、q、r和s各自表示一附加比例，使Fe、TM、P、B、L和Si的總質量為100，以便得到高磁性及良好非晶質形成能力，藉由適當地加工合金，可得到有該成分之非晶質合金所構成的塊材(bulky)、燼、薄帶狀物和粉末。
例如，有良好性能以表現出優異非晶質形成能力成份的非晶質軟磁合金，可得到厚度0.5mm或更厚且截面積為5mm2 或更小之尺寸的磁心，該尺寸非傳統之尺寸，且在寬頻帶顯示高透過性和高飽和磁通密度。
例如，就有該成分之非晶質磁帶狀物而言，可藉由捲繞帶狀物得到有相同磁性的磁心，且藉由層疊帶狀物通過絕緣體而形成磁心，用以更進一步改善其性質。
例如，就有該成分之非晶質磁粉末而言，可藉由適當地混合粉末和黏結劑，使用成型鑄模鑄造，然後藉由提供氧化處理或絕緣塗布至粉末的表面，以得到有相同優異性質的鐵粉心。
即本發明藉由選擇一有定義如分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y－z Pw Bx Ly Siz (Tip Cq Mnr Cus )的合金成分，可得到在磁性、非晶質形成能力和粉末填充性優異的改善的非晶質軟磁合金粉末，其合金成份包含不可避免的雜質成分，TM從Co和Ni中至少選擇一種，L從包含Al、Cr、Mo和Nb的族群中至少選出一種，0≦α≦0.3，2≦w≦18at%，2≦x≦18at%，15≦w＋x≦23at%，1≦y≦5at%，0≦z≦4at%，0≦p≦0.3，0≦q≦0.5，0≦r≦2，0≦s≦1，其中p、q、r和s各自表示一附加比例，使Fe、TM、P、B、L和Si的總質量為100。另外，因為鐵粉心用成型鑄模或類似的來製造，以形成所的到的粉末，該粉末被用於氧化處理或或絕緣塗布入一依據適當成型法的模製品，得到在寬頻帶適當展現優異高透過性之高透過性鐵粉心，跟一般傳統的不同，於是用低成本即可製造由高飽和磁通密度和高電阻率之軟磁材料所構成的高頻磁心。
於此，如同本發明基本成分2的例子，提供一藉由下列成分分子式表示的非晶質磁性合金，其有優異的非晶質形成能力和軟磁性以及有過冷液體區。
即，依據本發明基本成分2的例子，提供一藉由成分分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y Pw Bx Ly Siz (Tip Cq Mnr Cus )表示的非晶質軟磁合金，其中TM從Co和Ni中至少選擇一種，L從包含Al、Cr、Mo和Nb的族群中至少選出一種，0≦α≦0.3，2≦w≦18，2≦x≦18，15≦w＋x≦23，1≦y≦5，0≦z≦4，0≦p≦0.3，0≦q≦0.5，0≦r≦2且0≦s≦1，其中p、q、r和s各自表示一附加比例，使Fe、TM、P、B、L和Si的總質量為100，Tg(即玻璃轉化溫度)為520℃或更小，Tx(即結晶起始溫度)為550℃或更小，且由△Tx＝Tx－Tg表示的過冷液體區為20℃或更大。
非晶質軟詞合金的特性為有上述成分且Tg(即玻璃轉化溫度)為520℃或更小，Tx(即結晶起始溫度)為550℃或更小，及由△Tx＝Tx－Tg表示的過冷液體區為20℃或更大。因為Tg為520℃或更小，所期望的退火作用的溫度比傳統熱處理的溫度為低，故可在捲繞磁線之後實行熱處理。當過冷液體區超過20℃時，展現出良好的軟磁性和非晶質形成能力。此外，在過冷液體區的黏度很快地下降，因此可使用利用黏性流動形變的機器製作。
依據本發明，有第一或第二基本成分的非晶質軟磁合金之居禮溫度(Curie temperature；發生磁性變態之溫度)為240℃或更大。在非晶質軟磁合金中，如果居禮溫度低，磁性在高溫時會惡化。因此，居禮溫度限制在240℃或更大。
另外，發明人發現藉由捲繞線圈一圈或更多圈於有上述基本成分1或2的非晶質軟磁合金粉末所構成的高頻磁心，可製造傳統所沒有之低價且高性能的電感構件。
此外，發明人發現藉由限制由上述基本成分1或2之成分分子式表示的非晶質軟磁金屬粉末的粒徑，可得到在高頻率時在磁心損耗方面上更佳的鐵粉心。
另外，發明人發現藉由在一捲繞的線圈由一磁性體圍住的狀態下，壓力模製(pressure molding)整合該磁性體和該捲繞的線圈，可得到一在高頻率下適合大電流的電感構件。
於此，該合金粉末可在大氣中在鑄造成增加電阻的模製品之前被熱氧化，可被鑄造於等於或高於用於得到高密度模製品黏結劑之樹脂軟化點的溫度，或可被鑄造於用來更增加模製品密度的合金粉末的過冷液體區。
具體地說，藉由鑄造有上述基本成分1之非晶質軟磁合金粉末的混合物得到模製品，其基本成分1由成分分子式(Fe1－α TMα )100－w－x－y－z Pw Bx Ly Siz 表示，其中包含不可避免的雜質成分，0≦α≦0.98，2≦w≦16at%，2≦x≦16at%，0<y≦10at%，0≦z≦8at%，TM從Co和Ni中至少選擇一種，L從包含Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W的族群中至少選出一種，加入對該非晶質軟磁合金粉末預定質量比例的黏結劑。
關於有基本成份2的非晶質軟磁合金粉末，其成分分子式可藉由(Fe1－α TMα )100－w－x－y－z Pw Bx Ly Siz (Tip Cq Mnr Cus )表示，其中包含不可避免的雜質成分，0≦α≦0.3，2≦w≦18at%，2≦x≦18at%，15≦w＋x≦23at%，1≦y≦5at%，0≦z≦4at%，0≦p≦質量百分比0.3%，0≦q≦0.5質量百分比0.5%，0≦r≦質量百分比2%，0≦s≦質量百分比1%，TM從Co和Ni中至少選擇一種，L從包含Al、Cr、Mo和Nb的族群中至少選出一種。
於此，將詳述本發明中非晶質軟磁金屬粉末合金構成物中的各自成分。
主要成分Fe為一負責磁性的成分，為得到高飽和磁通密度的要素。部分的Fe可被由TM表示的Co或Ni取代。就Co而言，如果需要高飽和磁通密度，該含量較佳為0.05或更多且為0.2或更少。另一方面，就Ni而言，該添加會增加過冷液體區但減少Bs，因此其含量較佳為0.1或更少。就抑制材料費用而言，較佳不要加入高價位的Co或Ni。
P為一本發明的成分要素，該含量為2at%或更多且18at%或更少，但當加入Ti、C、Mn和Cu時，該含量為16at%或更少。決定P含量為2at%或更多且18at%或更少或者為16at%或更少的原因為P的含量若小於2at%，過冷液體區和非晶質形成能力會降低，若當其超過18at%或16at%時，居禮溫度、過冷液體區和非晶質形成能力會降低。較佳設定P的含量為2at%或更多且為12at%或更少。
B為一本發明的成分要素，該含量為2at%或更多且18at%或更少，但當加入Ti、C、Mn和Cu時，該含量為16at%或更少。決定B含量為2at%或更多且為18at%或更少或者為16at%或更少的原因為B的含量若小於2at%，居禮溫度、過冷液體區和非晶質形成能力會降低，若當其超過18at%或16at%時，過冷液體區和非晶質形成能力會降低。較佳設定B的含量為6at%或更多且為16at%或更少。
當加入Ti、C、Mn和Cu時，P和B的總含量為15at%或更多且為23at%或更少。決定P和B的總含量為15at%或更多且為23at%或更少的原因為P和B的總含量若小於15at%或超過23at%時，過冷液體區和非晶質形成能力會降低。較佳設定P和B的總含量為16at%或更多且為22at%或更少。
L為一顯著改善Fe-P-B合金非晶質形成能力的成分，該含量為10%或更少，但當加入Ti、C、Mn和Cu時，該含量為5at%或更少。在本發明中決定L含量為10at%或更少或者為5at%或更少的原因為當其超過10at%或5at%時，飽和磁通密度和居禮溫度會大幅度地降低。決定L含量超過1%或0%的原因為當其為小於1%或0%時，無法形成非晶相。
Si為一可取代Fe-P-B合金中的P和B的成分，可改善非晶質形成能力，該含量為8at%或更少，但當加入Ti、C、Mn和Cu時，該含量為4at%或更少。決定Si含量為8at%或更少或者為4at%或更少的原因為當其超過8at%或4at%時，玻璃轉化溫度和結晶溫度增加且過冷液體區和非晶質形成能力降低。
Ti、Mn和Cu為可有效改善合金抗腐蝕性的成分。決定Ti含量為質量百分比0.3%或更少的原因為當其超過質量百分比0.3%時，大幅度地降低非晶質形成能力。決定Mn含量為質量百分比2%或更少的原因為當其超過質量百分比2%時，大幅度地降低飽和磁通密度和居禮溫度。決定Cu含量為質量百分比1%或更少的原因為當其超過質量百分比1%時，大幅度地降低非晶質形成能力。C為一有效改善合金居禮溫度的成分。決定C含量為質量百分比0.5%或更少的原因為當其超過質量百分比0.5%時，如同Ti的情況，會大幅度地降低非晶質形成能力。
藉由水霧化法(water atomizing method)或氣體霧化法(gas atomizing method)製造非晶質軟磁合金粉末，且較佳有至少50%的粒徑為10μ m或更大。特別是水霧化法為一大量低價製造合金粉末的方法，且因為可藉由此方法生產粉末，在工業上相當地有利。然而，對於傳統非晶質成分，粒徑10μ m或更大的合金粉末為結晶體，因此其磁性大幅地惡化，故產品產量大幅地降低，阻礙了其工業化。另一方面，因為本發明非晶質軟磁金屬粉末的合金成分在粒徑為150μ m或更小時容易被非晶質化，產品產量高，因此就成本而言非常有利。此外，因為藉由水霧化法製造的合金粉末已經在粉末表面形成一適合的氧化膜，可藉由混合一樹脂和合金粉末得到高電阻率磁心，形成模製品。有關由水霧化法製造的合金粉末或由於此敘述氣體霧化法製造的合金粉末，如果該粉末在溫度狀況等於或低於其結晶溫度的大氣中熱處理，結果為形成更好的氧化膜，因此增加了由此合金粉末製造之磁心的電阻率。這樣可降低磁心的損耗。另一方面，有關高頻電感構件，已知可藉由使用細微粒徑的金屬粉末來減低渦流損耗。然而，就傳統已知的合金成分，有一缺點，當中間粒徑(center particle size)即平均粒徑為30μ m或更小，在製程時粉末明顯地被氧化，因此較難藉由一般的水霧化設備製造得到預定性質的粉末。另一方面，因為非晶質軟磁金屬粉末有優異的合金抗腐蝕性，儘管在有微量氧氣的情況下，即使粉末的粒徑很細微，仍可相對容易地製造出有優異性質的粉末。
基本上，藉由混合質量百分比10%或更少如矽氧樹脂的黏結劑和非晶質軟磁金屬粉末生產高頻率磁心，使用成型鑄模或藉由鑄造得到模製品。
在鑄模中，加入非晶質軟磁金屬粉末和添加於其中質量百分比5%或更少之黏結劑的混合物，藉由壓縮成型可得到模製品。這樣的狀況下，模製品粉末填充比為70%或更大，當供應磁場1.6×104 A/m時磁通密度為0.4T或更大，且電阻率為1 Ω．cm或更大。當磁通密度為0.4T或更大且電阻率為1 Ω．cm或更大時，模製品比鐵磁心(ferrite magnetic core)有更佳的性質，因此增加了其用途。
另外，在一溫度條件等於或高於黏結劑軟化點的成型鑄模中，該非晶質軟磁金屬粉末和加入於其中質量百分比3%或更少之黏結劑的混合物，可藉由壓縮成型得到模製品。因此，該模製品的粉末填充為80%或更大，當提供磁場1.6×104 A/m時磁通密度為0.6T或更大，且電阻率為0.1 Ω．cm或更大。當磁通密度為0.6T或更大且電阻率為0.1 Ω．cm或更大時，模製品比目前市售之鐵粉心有更佳的性質，因此更增加了其用途。此外，在一溫度範圍為非晶質軟磁金屬粉末的過冷液體區，該非晶質軟磁金屬粉末和加入於其中質量百分比1%或更少之黏結劑的混合物，可藉由壓縮成型得到模製品。因此，該模製品的粉末填充為90%或更大，當提供磁場1.6×104 A/m時磁通密度為0.9T或更大，且電阻率為0.01 Ω．cm或更大。當磁通密度為0.9T或更大且電阻率為0.01 Ω．cm或更大時，模製品在實際使用的範圍，顯示出相當於非晶質和高矽鋼片的疊片鐵心的磁通密度。於此的模製品有較小的磁滯損耗和對應於其高電阻率，磁心損耗特性更佳的優異，及因此更增加了磁心的用途。
另外，如果對當作高頻磁心的每個上述模製品實施如應變移除熱處理(strain removal heat treatment)的熱處理，其條件在溫度等於或高於其鑄造後的居禮溫度，磁心損耗進一步降低且更增加了磁心的用途。
從本發明基本成分1或2之非晶質軟磁合金製造的粉末之Tg(即玻璃轉化溫度)為520℃或更少，Tx(即結晶起始溫度)為550℃或更少，且由△Tx＝Tx－Tg的過冷液體區為20℃或更大。因為Tg為520℃或更少，可預期退火作用的熱處理溫度較傳統的為低，故可能在捲繞磁線之後實行熱處理。當過冷液體區超過20℃，可顯示出良好的軟磁性和非晶質形成能力。此外，在過冷液體區黏度會急速地下降，因此可使用利用黏性流動形變的機器製作。
此外，本發明可為一在頻率為1kHz時，起始透過性為5000或更大的非晶質軟磁帶狀物。再者，本發明可形成一厚度為0.5mm或更大且截面積為0.15mm2 或更大的非晶質塊狀磁性構材。
在此，依據本發明，藉由選擇和最佳化上述的成分，經由金屬模鑄造法(metal mold casting method)，可製造非晶質塊狀磁性構材，其直徑為1.5mm，且跟傳統非晶質帶狀物相比，有較高的非晶質形成能力，因此使塊狀構材磁心的形成跟帶狀物層壓或粉末的緊壓鑄造(compaction molding)不同。
依據需求藉由在一部分的磁路形成一裂口，且藉由捲繞一圈或更多圈的線圈於該高頻率磁心，可製造一電感構件，其為一有優異性質可在高磁場展現出高磁導係數的產品。
現在將配合圖片更詳盡地敘述本發明。
參考第1圖，顯示依據本發明之高頻率磁心1基本結構的例子，其狀態為在高頻率磁心1使用上述非晶質軟磁合金粉末形成一環狀薄板狀。
參照第2圖，顯示藉由捲繞一線圈3於高頻率磁心1形成電感構件10，該線圈3捲繞預定數目的圈數於環狀薄板狀的高頻率磁心1上，因此形成該有拉長導線部(lead drawn－out portions)3a和3b的電感構件10。
參考第3圖，顯示另一依據本發明之高頻率磁心1基本結構的例子，其為在該高頻率磁心1使用上述非晶質軟磁合金粉末形成一環狀薄板狀，然後在其一部分的磁路上形成一裂口2。
參照第4圖，顯示藉由捲繞線圈3於有裂口2的高頻率磁心1上，形成一電感構件20，其為在該線圈3捲繞預定數目的圈數於有裂口2的環狀薄板狀高頻率磁心1上，因此形成有該有拉長導線部3a和3b的電感構件20。
非一般所習知的，有良好性能在高頻率時表現極低損耗特性的鐵粉心，可藉由鑄型有上述非晶質金屬成分且藉由篩目孔徑最大粒徑為45μ m或更少及中間粒徑為30μ m或更少的非晶質軟磁金屬粉末和加入其中份量為質量百分比10%或更少黏結劑的混合物而得到。藉由提供線圈至該鐵粉心，可得到一有優異Q特性的電感構件。此外，藉由壓力模製整合一磁性體和一壓力模製的捲繞線圈，使捲繞的線圈被包圍於該磁性體中，可得到一在高頻率適用於大電流的電感構件。
定義粉末粒徑的具體原因為如果藉由篩目孔徑最大粒徑超過45μ m，在高頻率的Q特性會劣化，而且除非中間粒徑為30μ m或更少，在500kHz或更大時的Q特性不超過40。此外，除非中間粒徑為20μ m或更少，在1MHz或更大時的Q值(1/tanδ )不會變成50或更大。因為非晶質軟磁合金粉末的合金本身電阻率約比傳統材料高2到10倍，對於同樣的粒徑，Q特性變得較高。如果Q特性是否相同不重要，可藉由增加可用的粒徑範圍，減少生產粉末的成本。
參照第5圖，顯示另一依據本發明之高頻率電感構件103基本結構的例子，其藉由整合一磁性體8和一由上述非晶質軟磁合金粉末構成的捲繞線圈成分7，形成該高頻率電感構件103，藉由壓力模製使捲繞的線圈6被圍繞在磁性體8中。號碼“5”代表從捲繞線圈6延伸的拉長線圈部。
在本發明中，“非晶質”表示藉由僅顯示寬峰的標準X射線繞射法量測一帶狀物或粉末表面之X射線繞射(XRD)圖的狀態。另一方面，當一因為晶相的尖峰出現時，可被判斷為“晶相”。
在本發明中，當一在非晶質狀態的帶狀物或粉末在如Ag氣體的惰性空氣中被升溫，當升溫時出現玻璃轉化現象之後發生結晶現象。該玻璃轉化現象的起始溫度定義為玻璃轉化溫度(Tg)，玻璃轉化溫度(Tg)和結晶溫度(Tx)之間的溫度範圍定義為過冷液體區(Tx－Tg)。在設定加熱速率為40K/min的情況下評估玻璃轉化溫度、結晶溫度和過冷液體區。
在下文中將詳細敘述個實施例。
(實施例1到15)
依據預定合金成分分別秤重純金屬材料Fe、P、B、Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Ta和W，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述金屬材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法(single－roll method)，藉由調整旋轉速度，分別製造厚度20μ m和200μ m的帶狀物。
為了比較，藉由高頻率加熱製造和市售產品METGLAS 2605－S2有同樣成分的母合金，然後藉由單輪法形成20μ m和200μ m的帶狀物。
使用X射線繞射法量測每個200μ m帶狀物的表面，該表面由最慢冷卻速率自由硬化且沒有跟銅軸接觸，由此方式得到X射線繞射圖，當所得到的X射線繞射圖顯示單一寬峰時，可判斷為“非晶相”，而當不同結果時則為“晶相”。此外，使用20μ m的帶狀物，藉由微差掃描熱量測定法(DSC)評估熱性能。依據該方法，量測玻璃轉化溫度和結晶溫度，即可由此計算出過冷液體區。關於磁性，將20μ m的帶狀物形成捲繞的磁心，分別藉由抗阻分析儀和dc B－H追蹤器量測最初透過性和矯頑磁力。在此項目中，樣品各自在Ar氣體中該玻璃轉化溫度熱處理5分鐘。沒有玻璃轉化溫度的樣品各自在比該結晶溫度低30℃的溫度熱處理5分鐘。
如表1所示，因為實施例1到15的合金成分在本發明的成分範圍內，其分別有過冷液體區和良好的玻璃形成能力及軟磁性。第6圖顯示不同厚度Fe7 P8 B10 Mo4 帶狀物的XRD結果。可從第6圖了解X射線繞射圖表示至200μ m的單一寬峰，因此顯示“非晶相”。此結果也可應用到其他實施例中。從實際的觀點來看，較難製造厚度1μ m或更小的帶狀物。另一方面，比較實施例2、4和5沒有過冷液體區且缺少玻璃形成能力及軟磁性。比較實施例1和3雖然各自有小的過冷液體區，但是玻璃形成能力低，且不可能製造厚度200μ m或更厚的帶狀物。
(實施例16到24)
依據預定合金成分分別秤重純金屬材料Fe、P、B、Al、V、Cr、Nb、Mo、Ta、W和Si，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述金屬材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法，藉由調整旋轉速度，分別製造厚度20μ m和200μ m的帶狀物。
使用X射線繞射法量測每個200μ m帶狀物的表面，該表面由最慢冷卻速率自由硬化且沒有跟銅軸接觸，由此方式得到X射線繞射圖，當所得到的X射線繞射圖顯示單一寬峰時，可判斷為“非晶相”，而當不同結果時則為“晶相”。此外，使用20μ m的帶狀物，藉由DSC評估熱性能。依據該方法，量測玻璃轉化溫度和結晶溫度，即可由此計算出過冷液體區。關於磁性，將20μ m的帶狀物形成捲繞的磁心，分別藉由抗阻分析儀和dc B－H追蹤器量測最初透過性和矯頑磁力。在此項目中，樣品各自在Ar氣體中該玻璃轉化溫度熱處理5分鐘。沒有玻璃轉化溫度的樣品各自在比該結晶溫度低30℃的溫度熱處理5分鐘。
如表2所示，因為實施例16到24的合金成分在本發明的成分範圍內，其分別有過冷液體區和良好的玻璃形成能力及軟磁性。另一方面，比較實施例6沒有過冷液體區且玻璃形成能力不足，因此不可能製造厚度200μ m或更厚的帶狀物，再者，比較實施例6的軟磁性不足。
(實施例25到29)
依據預定合金成分分別秤重純金屬材料Fe、Co、Ni、P、B和Mo，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述金屬材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法，藉由調整旋轉速度，分別製造厚度20μ m和200μ m的帶狀物。
使用X射線繞射法量測每個200μ m帶狀物的表面，該表面由最慢冷卻速率自由硬化且沒有跟銅軸接觸，由此方式得到X射線繞射圖，當所得到的X射線繞射圖顯示單一寬峰時，可判斷為“非晶相”，而當不同結果時則為“晶相”。此外，藉由使用20μ m的帶狀物，由DSC評估熱性能。依據該方法，量測玻璃轉化溫度和結晶溫度，即可由此計算出過冷液體區。關於磁性，將20μ m的帶狀物形成捲繞的磁心，分別藉由抗阻分析儀和dc B－H追蹤器量測最初透過性和矯頑磁力。在此項目中，樣品各自在Ar氣體中該玻璃轉化溫度熱處理5分鐘。沒有玻璃轉化溫度的樣品各自在比該結晶溫度低30℃的溫度熱處理5分鐘。
如表3所示，因為實施例25到29的合金成分在本發明的成分範圍內，其分別有過冷液體區和良好的玻璃形成能力及軟磁性。另一方面，雖然比較實施例7有過冷液體區且有良好的玻璃形成能力，但在室溫時無法展現磁力。
依據預定合金成分分別秤重純金屬材料Fe、Co、Ni、P、B、Mo和Si，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述金屬材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法，藉由調整旋轉速度，分別製造厚度20μ m和200μ m的帶狀物。
使用X射線繞射法量測每個200μ m帶狀物的表面，該表面由最慢冷卻速率自由硬化且沒有跟銅軸接觸，由此方式得到X射線繞射圖，當所得到的X射線繞射圖顯示單一寬峰時，可判斷為“非晶相”，而當不同結果時則為“晶相”。此外，藉由使用20μ m的帶狀物，由DSC評估熱性能。依據該方法，量測玻璃轉化溫度和結晶溫度，即可由此計算出過冷液體區。關於磁性，將20μ m的帶狀物形成捲繞的磁心，分別藉由抗阻分析儀和dc B－H追蹤器量測最初透過性和矯頑磁力。在此項目中，樣品各自在Ar氣體中該玻璃轉化溫度熱處理5分鐘。沒有玻璃轉化溫度的樣品各自在比該結晶溫度低30℃的溫度熱處理5分鐘。
如表4所示，因為實施例30到33的合金成分在本發明的成分範圍內，其分別有過冷液體區和良好的玻璃形成能力及軟磁性。另一方面，雖然比較實施例8有過冷液體區且有良好的玻璃形成能力，但在室溫時無法展現磁力。
(實施例34到36)
依據預定合金成分分別秤重純金屬材料Fe、P、B、Al、Nb和Mo，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述金屬材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，藉由水霧化法製造非晶質軟磁粉末。
為了比較，藉由高頻率加熱製造和市售產品METGLAS 2605－S2有同樣成分的母合金，然後由水霧化法形成非晶質軟磁粉末。
將所得到的非晶質軟磁粉末各自分類成粒徑為200 μ m或更小的，然後使用X射線繞射法量測，由此方式得到X射線繞射圖，當所得到的X射線繞射圖顯示單一寬峰時，可判斷為“非晶相”，而當不同結果時則為“晶相”。
如表5所示，因為實施例34到36的合金成分在本發明的成分範圍內，有可能藉由水霧化法製造非晶質軟磁粉末。第7圖顯示經分類後不同粒徑Fe78 P8 B10 Mo4 粉末的XRD結果。可從第7圖了解X射線繞射圖顯示至200μ m的單一寬峰，因此顯示“非晶相”。此結果也可應用到其他實施例中。另一方面，比較實施例9沒有玻璃形成能力，因此所得到的粉末為晶相，故不可能得到非晶質軟磁粉末。
(實施例37到60)
依據預定合金成分分別秤重材料Fe、Co、Ni、Fe－P、Fe－B、Al、Fe－V、Fe－Cr、Y、Zr、Fe－Nb、Fe－Mo、Ta、W、Ti、C、Mn和Cu，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法，藉由調整旋轉速度，分別製造厚度20μ m和200μ m的帶狀物。
為了比較，藉由高頻率加熱製造和市售產品METGLAS 2605－S2有同樣成分的母合金，然後藉由單輪法形成20μ m和200μ m的帶狀物。
使用X射線繞射法量測每個200μ m帶狀物的表面，該表面由最慢冷卻速率自由硬化且沒有跟銅軸接觸，由此方式得到X射線繞射圖，當所得到的X射線繞射圖顯示單一寬峰時，可判斷為“非晶相”，而當不同結果時則為“晶相”。此外，使用20μ m的帶狀物，藉由DSC評估熱性能。依據該方法，量測玻璃轉化溫度和結晶溫度，即可由此計算出過冷液體區。關於磁性，使用20μ m的帶狀物且利用振動樣品磁強計(VSM)量測其飽和磁通密度。
如表6－1和6－2所示，因為實施例37到60的合金成分在本發明的成分範圍內，其分別有過冷液體區和良好的非晶質形成能力及軟磁性。另一方面，比較實施例10、11、12、13、14、15、17和20有小的或沒有過冷液體區且非晶質形成能力不良。比較實施例16、18和19有良好的非晶質形成能力，但Tc和Bs低。在比較實施例15中，過冷液體區小，非晶質形成能力不足，且玻璃轉化溫度高。
(實施例61到70)
依據預定合金成分分別秤重材料Fe、Fe－P、Fe－B、Fe－Cr、Fe－Nb、Ti、C、Mn和Cu，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法製造厚度50μ m的帶狀物。
為了比較，藉由高頻率加熱製造和市售產品METGLAS 2605－S2有同樣成分的母合金，然後藉由單輪法形成50 μ m的帶狀物。
分別測試上述帶狀物的腐蝕速率。將50μ m帶狀物置入1當量NaCl溶液中，然後測試其重量的改變，從表面積和時間計算該腐蝕速率。其結果顯示於表7。
如表7所示，因為實施例61到70的合金成分在本發明的成分範圍內，其有良好的抗腐蝕性，即腐蝕速率低。另一方面，比較實施例21的抗腐蝕性不足，即腐蝕速率高。
(實施例71到73)
依據預定合金成分分別秤重材料Fe、Fe－P、Fe－B、Fe－Cr、Fe－Nb、Ti、C、Mn和Cu，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法製造厚度20μ m的帶狀物。
為了比較，藉由高頻率加熱製造和市售產品METGLAS 2605－S2有同樣成分的母合金，然後藉由單輪法形成20μ m的帶狀物。
將20μ m帶狀物各自形成有重疊部的捲繞磁心，使其可被介於其中的矽氧樹脂黏結且隔離，然後藉由抗阻分析儀分析最初透過性。在此項目中，樣品各自在350℃的Ar氣體中熱處理60分鐘。另一方面，由METGLAS 2605－S2所製成的樣品在425℃中熱處理60分鐘。
如表8所示，因為實施例71到73的合金成分在本發明的成分範圍內，其有良好的軟磁性。另一方面，比較實施例22的軟磁性則不足。
(實施例74到78)
依據預定合金成分分別秤重材料Fe、Fe－P、Fe－B、Fe－Cr、Fe－Nb、Ti、C、Mn和Cu，然後藉由在腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法，藉由調整旋轉速度，分別製造厚度20到170μ m的帶狀物。
為了比較，藉由高頻率加熱製造和市售產品METGLAS 2605－S2有同樣成分的母合金，然後藉由單輪法形成20μ m的帶狀物。
將每片帶狀物形成薄片以製造寬度1mm、長度16mm且厚度1mm的疊片磁心。由介於其中的矽氧樹脂將每片帶狀物黏結在一起且跟彼此隔離。在提供1200圈的線圈至每一個疊片磁心，藉由抗阻分析儀量測Ls和Q。在此項目中，樣品各自在350℃的Ar氣體中熱處理60分鐘。另一方面，由METGLAS 2605－S2所製成的樣品在425℃中熱處理60分鐘。樣品的量測結果顯示於表9中。
如表9所示，因為實施例74到78的合金成分在本發明的成分範圍內，其在高頻率時有良好的軟磁性。另一方面，因為比較實施例23的厚度超過150μ m，由於渦流損耗，在高頻率時的性質不良。此外，比較實施例24的成分在本發明成分範圍之外，在高頻率時的軟磁性不佳。
(實施例79到82)
依據預定合金成分分別秤重材料Fe、Fe－P、Fe－B、Fe－Cr、Fe－Nb、Ti、C、Mn和Cu，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用水霧化法製造粉末。
為了比較，藉由高頻率加熱製造和市售產品METGLAS 2605－S2有同樣成分的母合金，然後藉由水霧化法形成粉末。
將所得到的粉末各自分類成粒徑為200μ m或更小的，然後使用X射線繞射法量測，由此方式得到X射線繞射圖，當所得到的X射線繞射圖顯示單一寬峰時，可判斷為“非晶相”，而當不同結果時則為“晶相”。
如表10所示，因為實施例79到82的合金成分在本發明的成分範圍內，可藉由水霧化法製造非晶質軟磁粉末。另一方面，比較實施例25和26沒有玻璃形成能力且因此得到晶相的粉末，不可能得到非晶相軟磁粉末。
(實施例83到86)
依據預定合金成分分別秤重材料Fe、Fe－P、Fe－B、Fe－Cr、Fe－Nb、Ti、C、Mn和Cu，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述材料，由此方式製造母合金。之後，使用所製造的母合金，藉由水霧化法製造非晶質軟磁粉末。該粉末各自跟溶在溶液中質量百分比5%的矽氧樹脂混合成粒狀，然後再各自於980MPa(10ton/cm2 )壓擠成外徑18mm、內徑12mm且厚度3mm的鐵粉心。
為了比較，由水霧化法製造Fe粉末、Fe-Si-Cr粉末和鐵鋁矽(Sendust)粉末，各自跟溶在溶液中質量百分比5%的矽氧樹脂混合成粒狀，然後再各自於980MPa(10ton/cm2 )壓擠成外徑18mm、內徑12mm且厚度3mm的鐵粉心。
關於所得到的鐵粉心，藉由抗阻分析儀量測最初透過性，藉由ac B-H分析儀量測Fe損耗和密度。在此項目中，樣品各自在Ar氣體中350℃熱處理60分鐘。另一方面，由Fe粉末和Fe-Si-C做成的樣品在500℃熱處理60分鐘而由Sendust粉末製成的樣品則在700℃熱處理60分鐘。最初透過性、損耗和密度的量測結果顯示在表11。
如表11所示，可了解因為由實施例83到86非晶質軟磁粉末製成的鐵粉心在本發明的範圍內，其損耗非常的低。另一方面，比較實施例27為Fe粉末製成的鐵粉心，而其密度高，最初透過性和高頻率的損耗非常地不良。此外，比較實施例28和29的損耗也非常差。
(實施例87到110)
首先，如同粉末製造過程，依據預定合金成分分別秤重純金屬元素材料Fe、Co、Ni、P、B、Si、Mo、Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Ta和W，由此製造母合金。之後，使用所製造的母合金，藉由水霧化法製造各種非晶質軟磁合金粉末。
然後，如同模製品製造過程，分類所得到的合金粉末成粒徑45μ m或更小，接著混合質量百分比4%用作黏結劑的矽氧樹脂，之後，使用有外徑27mm且內徑14mm溝槽的成型鑄模，各自在室溫下施加1.18GPa(約12t/cm2 )的壓力，以便使高度為5mm，藉此方式得到各自的模製品。
此外，在所得到的模製品之樹脂硬化後，量測該模製品的重量和尺寸，然後將有適當圈數的線圈捲繞在模製品，即磁心上，由此分別製造出電感構件(如第2圖所示)。
然後關於每個得到的樣品，即電感構件，使用LCR儀表，從電感值100kHz驅動該磁導係數，然後在提供1.6×104 A/m時，使用dc磁性量測儀器量測飽和磁通密度。此外，磨光磁心的上表面和下表面，然後執行XRD(X射線繞射)量測，以觀察晶相。結果顯示在表12－1和表12－2。
在表12中，顯示各自樣品的成分比例，且當在由XRD量測時得到之XRD圖偵測到為非晶相特有的單一寬峰時，判斷為“非晶相”，當觀察到寬峰之外，由於晶相的尖峰時，或當觀察到單一尖峰而無寬峰時，則判斷為“晶相”。關於那些有成分表現非晶相的樣品，藉由DSC執行熱分析，以量測玻璃轉化溫度(Tg)和結晶溫度(Tx)，確認所有樣品的△Tx為20℃或更大。藉由dc兩端法(two-terminal method)量測每個模製品(磁心)的電阻率，確認所有的樣品表現出1Ω．Cm或更大的有效值。
DSC中的加熱速率設定在40K/min。可從實施例87到89和比較實施例30到33了解當在P或B含量小於2%或大於16%時，無法形成高透過性的非晶相，且可在P含量和B含量皆在範圍2%或更多且16%或更小時形成非晶相。可從實施例90到92和比較實施例34到35了解當在Mo的含量為0%或大於10%時無法形成非晶相，而可在Mo的含量為大於0%且10%或更小時形成非晶相。可從實施例93和94及比較實施例36了解即使當Si加入的範圍為8%或更少，仍無法形成非晶相。可從實施例95到102了解即使當Mo被Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Ta或W取代，仍可形成非晶相。可從實施例103到110了解Fe可部分被Co和/或Ni取代，但可從比較實施例37和38了解，如果Fe完全地被取代，雖然可得到非晶相，但是磁通密度變成零，因此不適合於本發明的領域。
(實施例111到132)
首先，如同粉末製造過程，依據預定合金成分分別秤重純金屬元素材料Fe、Co、Ni、P、B、Si、Mo、Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Ta、W、Ti、C、Mn和Cu，由此製造母合金。之後，使用所製造的母合金，藉由水霧化法製造各種軟磁合金粉末。
然後，如同模製品製造過程，分類所得到的合金粉末成粒徑45μ m或更小，接著混合質量百分比4%用作黏結劑的矽氧樹脂，之後，使用有外徑27mm且內徑14mm溝槽的成型鑄模，各自在室溫下施加1.18GPa(約12t/cm2 )的壓力，以便使高度為5mm，藉此方式得到各自的模製品。
此外，在所得到的模製品之樹脂硬化後，量測該模製品的重量和尺寸，然後將有適當圈數的線圈捲繞在模製品，即磁心上，由此分別製造出電感構件(如第2圖所示)。
然後關於每個得到的樣品，即電感構件，使用LCR儀表，從電感值100kHz驅動該磁導係數，然後在提供1.6×104 A/m時，使用dc磁性量測儀器量測飽和磁通密度。此外，磨光磁心的上表面和下表面，然後執行XRD(X射線繞射)量測，以觀察晶相。結果顯示在表13－1和表13－2。
在表13－1和13－2中，顯示各自樣品的成分比例，且當在由XRD量測時得到之XRD圖中偵測到為非晶相特有的單一寬峰時，判斷為“非晶相”，當觀察到寬峰之外，由於晶相的尖峰時，或當觀察到單一尖峰而無寬峰時，則判斷為“晶相”。關於那些有成分表現非晶相的樣品，藉由DSC執行熱分析，以量測玻璃轉化溫度(Tg)和結晶溫度(Tx)，確認所有樣品的△Tx為20℃或更大。藉由dc兩端法量測每個模製品(磁心)的電阻率，確認所有的樣品表現出1 Ω．Cm或更大的有效值。
如表13－1和13－2所示，因為實施例111到132的合金成分在本發明成分範圍內，其各自有過冷液體區且有優異的非晶質形成能力和軟磁性。另一方面，可了解比較實施例39到53的非晶質形成能力不足，因此僅可得到晶相且無法得到良好的透過性。
(實施例133)
在實施例133中，藉由水霧化法制造成分為Fe77 P10 B10 Nb2 Cr1 Ti0.1 C0.1 Mn0.1 Cu0.1 的合金粉末，然後分類所得到的粉末成粒徑45μ m或更小，接著量測XRD，由此證實非晶相特有的寬峰。此外，藉由DSC實行熱分析，以量測玻璃轉化溫度(Tg)和結晶溫度(Tx)，由此確認△Tx(Tg－Tx)為36℃。然後將粉末持溫在低於玻璃轉化溫度的400℃，在大氣中熱處理0.5小時，藉此形成氧化物於粉末的表面。
此外，分別加入有氧化物形成的粉末至5%、2.5%、1%和0.5%作為黏結劑的矽氧樹脂中，以得到個別的粉末。藉由使用有外徑27mm且內徑14mm溝槽的成型鑄模，各自在室溫下對所得到的粉末施加1.18GPa(約12t/cm2 )的壓力，其溫度較樹脂軟化溫度高150℃，或在非晶質軟磁金屬粉末過冷液體區的480℃，使高度為5mm，藉此方式得到個別的模製品。
在所得到的模製品之樹脂硬化後，量測該模製品的重量和尺寸，然後將有適當圈數的線圈捲繞在模製品，即磁心上，由此分別製造出電感構件(如第2圖所示)。
然後關於每個得到的電感構件，樣品編號1到12，量測粉末填充比率(%)、由dc磁性導致的磁通密度(於1.6×104 A/m)和dc電阻率(Ω．cm)。結果顯示於表14中。
從表14，可了解當加入黏結劑的量(樹脂的量)超過5%，得到可跟鐵磁心相比≧10E4(＝105 )的高電阻率，且這樣的效果無法藉由升高鑄造溫度而觀察到，像室溫的鑄造條件即足夠。可了解當樹脂量為5%時可得到1 Ω．cm或更大的高電阻率，但是同樣地，在室溫鑄造即足夠。此外，可了解在樹脂量為2.5%的狀況下，當鑄造執行在150℃時，顯著地改善粉末填充比例而增加了磁通密度，進一步得到0.1 Ω．cm或更大的電阻率。此外可了解在樹脂量為1%或0.5%的狀況下，當鑄造執行在480℃時，顯著地改善粉末填充比例而增加了磁通密度，進一步得到0.01 Ω．cm或更大的電阻率。
(實施例134)
在實施例134中，製造跟實施例133中樣品編號10同樣的電感構件，藉由使用同樣合金粉末生產的高頻率磁心及同樣的生產製程製造一電感構件，然後在450℃的氮氣中熱處理0.5小時。此外，為了比較，使用Sendust、6.5%的矽鋼和作為磁心材料的鐵基非晶質材料製造電感構件。每個電感構件如第2圖所示，但也可能為如第4圖所示，在一部分的磁路形成缺口。關於每個電感構件，量測藉由dc磁性導致的磁通密度(於1.6×104 A/m)、dc電阻率(Ω．cm)、電感值歸一化的透過性及磁心損耗(20kHz 0.1T)。其結果顯示於表15。
從表15，可了解此發明的電感構件跟使用鐵基非晶質磁心的電感構件有大致相等的磁通密度，而表現出比較使用Sendust磁心的電感構件較低的磁心損耗，因此具有非常優異的性質。此外，可了解有熱處理過磁心的電感構件可改善其磁導係數和磁心損耗，因此具有更優良的性質。
(實施例135)
在實施例135中，分別加入含有顯示在表16合金成分且各自經由標準篩子篩選出粒徑為20μ m或更小的水霧化粉末至跟實施例133同樣製造的粉末中，其比例顯示在表16中，由此方式得到每種粉末。
此外，在所得到的粉末中分別加入質量百分比1.5%用作黏結劑的矽氧樹脂，之後，使用有外徑27mm且內徑14mm溝槽的成型鑄模，各自在室溫下施加1.18GPa(約12t/cm2 )的壓力，以便使高度為5mm，藉此方式得到各自的模製品。在鑄造之後，將模製品在450℃的氮氣中熱處理。
然後，在所得到的模製品之樹脂硬化後，量測該模製品的重量和尺寸，然後將有適當圈數的線圈捲繞在模製品，即磁心上，由此分別製造出電感構件(如第2圖所示)。
然後關於每各得到的樣品，即電感構件，量測其粉末填充比例(%)、磁導係數和磁心損耗(20kHz 0.1T)，結果顯示在表16。
從表16，可了解本發明的電感構件藉由添加較小粒徑的軟磁粉末至非晶質金屬粉末中，改善粉末填充比例，於是也改善了磁導係數。另一方面，可了解當添加量超過50%減弱了改善的效果且極度惡化磁心損耗特性，故添加量較佳為50%或更少。
(實施例136)
在實施例136中，製造成分為Fe77 P10 B10 Nb2 Cr1 Ti0.1 C0.1 Mn0.1 Cu0.1 的合金粉末，藉由改變水霧化法的生產條件，使縱橫比如表17所示，然後分類所得到的粉末成尺寸為45μ m或更小，接著執行XRD量測，由此方式確認非晶相特有的寬峰。此外，藉由DSC對每種粉末執行熱分析，以量測玻璃轉化溫度和結晶溫度，由此確認過冷溫度範圍△Tx為20℃。
此外，在所得到的粉末中分別加入質量百分比3.0%用作黏結劑的矽氧樹脂，之後，使用有外徑27mm且內徑14mm溝槽的成型鑄模，各自在室溫下施加1.47GPa(約15t/cm2 )的壓力，以便使高度為5mm，藉此方式得到各自的模製品。在鑄造之後，將模製品在450℃的氮氣中熱處理。
然後，在所得到的模製品之樹脂硬化後，量測該模製品的重量和尺寸，然後將有適當圈數的線圈捲繞在模製品，即磁心上，由此分別製造出電感構件(如第2圖所示)。
然後關於每各得到的樣品，即電感構件，量測其粉末填充比例(%)和磁導係數，結果顯示在表17。
從表17，可了解本發明的電感構件藉由增加非晶質金屬粉末的縱橫比而改善磁導係數。另一方面，可了解因為最初透過性高但是當縱橫比超過2.0時，dc重疊下磁導係數會惡化，故粉末的縱橫比較加為2或更少。
(實施例137)
最初，如同粉末製造過程，秤重材料以得到Fe77 P10 B10 Nb2 Cr1 Ti0.1 C0.1 Mn0.1 Cu0.1 的成分，由此藉高壓水霧化法製造不同中心粒徑之細微軟磁合金粉末。
然後，如同模製品製造過程，將所得到的合金粉末過篩數種標準篩網，製造出如表18所示的粉末，接著分別混合質量百分比3%用作黏結劑的矽氧樹脂，之後分別置於10mm×10mm之成型鑄模及有外徑8mm、內徑4mm及高度2mm之3.5圈線圈，且在成型之後配置在模製品之中間，然後各自於室溫施加490MPa(5ton/cm2 )的壓力，使高度為4mm，藉此方式得到各自的模製品。接著在150℃進行該得到模製品的樹脂硬化。有關樣品No.5的條件，藉由在450℃之氮氣中熱處理0.5小時以製造樣品。
然後有關每個得到的樣品，即電感構件，使用LCR儀表，從各自的頻率所量測出之電感和電阻，推算出在1MHz的電感值、Q的峰頻和高峰值，其結果顯示在表18。
然後關於每個電感構件樣品，使用一般dc－dc變流評估工具組(general dc－dc converter evaluation kit)量測電源轉換效率，其量測條件為輸入12 V、輸出5V、驅動頻率300kHz及輸出電流1A，結果顯示在表18中。
如表18所示，本發明的電感構件藉由設定篩網粒徑為45μ m或更小且中間粒徑為30μ m或更小，達到Q的峰頻為500kHz或更大且Q的高峰值為40或更大，且同時達到80%或更大的優異電源轉換效率。此外，藉由設定篩網粒徑為45μ m或更小且中間粒徑為20μ m或更小，可得到Q的峰頻為1MHz或更大且Q的高峰值為50或更大，在此情況下，可得到85%或更大的更優異電源轉換效率。可了解藉由熱處理電感構件可更進一步地改進該轉換效率。
(實施例138)
最初，如同粉末製造過程，秤重材料以得到Fe77 P10 B10 Nb2 Cr1 Ti0.1 Mn0.1 Cu0.1 的成分，由此藉高壓水霧化法製造細微軟磁合金粉末。
然後，如同模製品製造過程，將所得到的合金粉末過篩數種標準篩網，製造出如表19所示的粉末，接著分別混合質量百分比3%用作黏結劑的矽氧樹脂，之後各自施加490Mpa(5ton/cm2 )的壓力，以便形成外徑32mm、內徑20mm且高度5mm的超環面狀，藉此方式得到各自的模製品。在150℃硬化該得到模製品的樹脂。為了比較，用同樣方法製造使用Fe－質量百分比6.5%Si粉末的樣品。
然後藉由捲繞於每個製造的樣品上10圈有醯胺－醯亞胺外層且直徑為0.1mm的銅電線，得到電感構件。
然後有關每個得到的電感構件，使用LCR儀表，從各自的頻率所量測出之電感和電阻，推算出在10kHz的電感值、Q的峰頻和高峰值，其結果顯示在表19。
然後關於每個電感構件，使用一般dc－dc變流評估工具組量測電源轉換效率，其量測條件為輸入12 V、輸出5V、驅動頻率10kHz及輸出電流1A，結果顯示在表19中。
(實施例139到140)
依據預定合金成分分別秤重材料Fe、Fe－P、Fe－B、Fe－Cr、Fe－Nb、Ti、C、Mn和Cu，然後藉由在一腔室真空化之後，於低壓Ar氣體中高頻率加熱熔化上述材料，由此方式製造母合金。之後，藉由使用所製造的母合金，使用單輪法製造厚度20μ m的帶狀物。
將20μ m帶狀物各自形成有重疊部的捲繞磁心，使其可被介於其中的矽氧樹脂黏結且隔離，然後藉由抗阻分析儀量測在1kHz的最初透過性。在此項目中，每個樣品分別在室溫、250℃、300℃、400℃、450℃、500℃和550℃的Ar氣體中熱處理5分鐘。
如表20所示，本發明實施例139和140的合金成分，在居禮溫度或更高且結晶溫度或更小的溫度範圍內熱處理時，分別顯示出優異的軟磁性。尤其是軟磁性在結晶溫度或更高時會急速地惡化。
產業利用性：
如上所述，可於低成本使用有高飽和磁通密度和高電阻率的非晶質軟磁金屬材料，得到本發明的高頻率磁心。此外，藉由提供一線圈至此高頻率磁心所形成的電感構件，在高頻帶有良好的磁性，此特性為傳統所沒有的。因此，可低成本製造出一高性能、高透過性磁心，跟傳統不同。本發明之高頻率磁心適合應用於電子裝置的電源供應零件，如抗流線圈和變壓器。
此外，由細微粒徑粉末構成的本發明的高頻率磁心能生產一較高頻率的高性能電感構件。由細微粒徑粉末構成的高頻率磁心更能夠藉由整合該磁心和一由壓力模製的捲繞線圈，在該捲繞線圈被該磁性體圍住的狀態，生產一小尺寸但適應大電流的電感構件。因此本發明的高頻率磁心可應用在抗流線圈和變壓器等等的電感構件。
1．．．高頻率磁心
2．．．裂口
3．．．線圈
3a．．．拉長導線部
5．．．拉長線圈部
6．．．線圈
7．．．捲繞線圈
8．．．磁性體
10．．．電感構件
20．．．電感構件
103．．．高頻率電感構件
第1圖為外透視圖，展示一依據本發明高頻率磁心基本結構的例子。
第2圖為外透視圖，展示藉由捲繞一線圈於顯示於圖1的高頻率磁心上形成的電感構件。
第3圖為外透視圖，展示另一依據本發明高頻率磁心基本結構的例子。
第4圖為外透視圖，展示藉由捲繞一線圈於顯示於圖3的高頻率磁心上形成的電感構件。
第5圖為外透視圖，展示再一依據本發明高頻率磁心基本結構的例子。
第6圖為一圖表，顯示依據X射線繞射(XRD)法，不同厚度Fe78 P8 B10 Mo4 帶狀物的XRD結果；和第7圖為一圖表，顯示依據X射線繞射(XRD)法，不同粒徑Fe78 P8 B10 Mo4 粉末的結果。
1．．．高頻率磁心

Claims (78)

  1. 一種非晶質軟磁合金，含有如下式所表示之組成物，(Fe1-α TMα )100-w-x-y-z Pw Bx Ly Siz 其亦包含不可避免之雜質，而TM係選自Co和Ni中之至少一者，L係選自Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W所構成群組中之至少一者，且0≦α≦0.98，2≦w≦16at%，2≦x≦16at%，0<y≦10at%以及0≦z≦8at%。
  2. 如申請專利範圍第1項之非晶質軟磁合金，其中結晶起始溫度(Tx)為550℃或更小，玻璃轉化溫度(Tg)為520℃或更小，以△Tx=Tx-Tg表示之過冷液體區間為20℃或更多。
  3. 如申請專利範圍第1項之非晶質軟磁合金，其中飽和磁通密度為1.2T或更多。
  4. 如申請專利範圍第1項之非晶質軟磁合金，其中居禮溫度為240℃或更多。
  5. 一種以申請專利範圍第1項之非晶質軟磁合金製成之非晶質軟磁合金構材，其中該非晶質軟磁合金構材具有0.5mm或更大之厚度以及具有0.15mm2 或更大之截面積。
  6. 一種以申請專利範圍第1項之非晶質軟磁合金製成之非晶質軟磁合金帶狀物，其中該非晶質軟磁合金帶狀物具有1至200μm之厚度。
  7. 如申請專利範圍第6項之非晶質軟磁合金帶狀物，其中該非晶質軟磁合金帶狀物於1KHz頻率下具有5000或更大之 磁導係數。
  8. 一種以申請專利範圍第1項之非晶質軟磁合金製成之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末具有200μm或更小(除0以外)之粒徑。
  9. 如申請專利範圍第8項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末中之至少一者，且50%或更多之粉末粒子具有大於3μm之粒徑。
  10. 如申請專利範圍第8項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末中之至少一者，該非晶質軟磁合金粉末適合通過篩目孔徑250μm之篩網並具有中心直徑為200μm或更小之粒徑。
  11. 如申請專利範圍第8項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末中之至少一者，該非晶質軟磁合金粉末適合通過篩目孔徑150μm之篩網並具有中心直徑為100μm或更小之粒徑。
  12. 如申請專利範圍第8項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金 粉末中之至少一者，該非晶質軟磁合金粉末適合通過篩目孔徑45μm之篩網並具有中心直徑為30μm或更小之粒徑。
  13. 如申請專利範圍第8項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末中之至少一者，該非晶質軟磁合金粉末適合通過篩目孔徑45μm之篩網並具有中心直徑為20μm或更小之粒徑。
  14. 如申請專利範圍第8項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末具有1至2之縱橫比(aspect ratio)。
  15. 一種磁心，其係藉由將如申請專利範圍第5項之非晶質軟磁合金構材以機器成形所形成。
  16. 一種磁心，其係藉由將如申請專利範圍第6項之非晶質軟磁合金帶狀物以環狀捲繞所形成。
  17. 如申請專利範圍第16項之磁心，其由環狀捲繞該非晶質軟磁合金帶狀物穿過一絕緣體所形成。
  18. 一種磁心，其係藉將由如申請專利範圍第6項之非晶質軟磁合金帶狀物積層為實質上形狀相同之部件而形成。
  19. 如申請專利範圍第18項之磁心，其係將非晶質軟磁合金帶狀物積層為實質上形狀相同之部件穿過絕緣體而形成，且絕緣體穿插於該部件之間。
  20. 一種磁心，其係藉由模製材料粉末混合物而形成，而該材料粉末混合物係包含如申請專利範圍第8項之非晶質軟磁合金以及添加於其中之黏著劑，該黏著劑的量為10質量%或更少。
  21. 如申請專利範圍第20項之磁心，其中該黏著劑在該混合物中之混合比例為5質量%或更少，而在該磁心中之材料粉末的空間因子係為70%或更多，於施加1.6x104 A/m之磁場下具有0.4T或更大之磁通密度，以及1Ω．cm或更大之電阻。
  22. 如申請專利範圍第20項之磁心，其中該黏著劑在該混合物中之混合比例為3質量%或更少，而模製溫度係等於或高於該黏著劑之軟化點，且該磁心中之材料粉末的空間因子係為80%或更多，於施加1.6x104 A/m之磁場下具有0.6T或更大之磁通密度，以及0.1Ω．cm或更大之電阻。
  23. 如申請專利範圍第20項之磁心，其中該黏著劑在該混合物中之混合比例為1質量%或更少，而模製溫度於該非晶質軟磁合金粉末之過冷液體區內，該磁心中之該材料粉末的空間因子係為90%或更多，於施加1.6x104 A/m之磁場下具有0.9T或更大的磁通密度，以及0.01Ω．cm或更大的電阻。
  24. 如申請專利範圍第20項之磁心，其中該材料粉末包括5至50體積%之軟磁合金粉末，該軟磁合金粉末具有比該非晶質軟磁合金粉末較小之中央粒徑和較低之硬度。
  25. 如申請專利範圍第15項之磁心，其中該磁心係藉由熱處理所形成，該熱處理之溫度等於或高於該非晶質軟磁合金之居禮溫度，以及等於或低於該非晶質軟磁合金之結晶起始溫度。
  26. 一種電感元件，其係藉由將具有至少一圈之線圈施加於如 申請專利範圍第15項之磁心而形成。
  27. 一種電感元件，其係藉由將如申請專利範圍20項之磁心和線圈整合成型所形成，其中該線圈捲繞一線型導體至少一圈且該線圈係配置於該磁心中。
  28. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第10項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於10KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為20或更大。
  29. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第11項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於100KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為25或更大。
  30. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第12項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於500KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ) 為40或更大。
  31. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第13項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於1MHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為50或更大。
  32. 如申請專利範圍第28項之電感元件，其中該線圈係捲繞一線型導體至少一圈所得，且該線圈係配置於該磁心上，且該磁心和該線圈為整合成型。
  33. 如申請專利範圍第26項之電感元件，其中該磁心形成有缺口(gap)。
  34. 如申請專利範圍第26項之電感元件，其中該磁心於一溫度區間內以熱處理程序下形成，該溫度區間等於或高於該非晶質軟磁合金之居禮溫度且等於或低於該非晶質軟磁合金之結晶起始溫度。
  35. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第14項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於10KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為20或更大。
  36. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第14項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於100KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為25或更大。
  37. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第14項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於500KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為40或更大。
  38. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第14項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中之該材料粉末之空間因子為50%或更多，其中，於1MHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為50或更大。
  39. 如申請專利範圍第35項之電感元件，其中該線圈係捲繞一線型導體至少一圈所得，且該線圈係配置於該磁心上，且該磁心和該線圈為整合成型。
  40. 一種非晶質軟磁合金，含有如下式所表示之組成物(Fe1-α TMα )100-w-x-y-z Pw Bx Ly Siz Tip Cq Mnr Cus ，其亦包含不可避免之雜質，而TM係選自Co和Ni中之至少一者，L係選自Al、Cr、Zr、Mo和Nb所構成群組中之至少一者，且0≦α≦0.3，2≦w≦18at%，2≦x≦18at%，15≦w+x≦23at%，1≦y≦5at%，以及0≦z≦4at%，p、q、r和s各自表示一附加比例，使Fe、TM、P、B、L和Si的總質量為100且0≦p≦0.3，0≦q≦0.5，0≦r≦2及0≦s≦1。
  41. 如申請專利範圍第40項之非晶質軟磁合金，其中結晶起始溫度(Tx)為550℃或更小，玻璃轉化溫度(Tg)為520℃或更小，以△Tx=Tx-Tg表示之過冷液體區間為20℃或更多。
  42. 如申請專利範圍第40項之非晶質軟磁合金，其中飽和磁通密度為1.2T或更多。
  43. 如申請專利範圍第40項之非晶質軟磁合金，其中居禮溫度為240℃或更多。
  44. 一種由申請專利範圍第40項之非晶質軟磁合金所製成之非晶質軟磁合金構材，其中該非晶質軟磁合金構材具有0.5mm或更大之厚度及具有0.15mm2 或更大之截面積。
  45. 一種由申請專利範圍第40項之非晶質軟磁合金所製成之非晶質軟磁合金帶狀物，其中該非晶質軟磁合金帶狀物具有1至200μm之厚度。
  46. 如申請專利範圍第45項之非晶質軟磁合金帶狀物，其中該非晶質軟磁合金帶狀物於1KHz頻率下具有5000或更大 之磁導係數。
  47. 一種由申請專利範圍第40項之非晶質軟磁合金所製成之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末具有200μm或更小(除0以外)之粒徑。
  48. 如申請專利範圍第47項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末中之至少一者，且50%或更多之粉末粒子具有大於3μm之粒徑。
  49. 如申請專利範圍第47項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末中之至少一者，該非晶質軟磁合金粉末適合通過篩目孔徑250μm之篩網並具有中心直徑為200μm或更小之粒徑。
  50. 如申請專利範圍第47項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末中之至少一者，該非晶質軟磁合金粉末適合通過篩目孔徑150μm之篩網並具有中心直徑為100μm或更小之粒徑。
  51. 如申請專利範圍第47項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合 金粉末中之至少一者，該非晶質軟磁合金粉末適合通過篩目孔徑45μm之篩網並具有中心直徑為30μm或更小之粒徑。
  52. 如申請專利範圍第47項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末包含一由水霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末和一由氣體霧化法所製得之非晶質軟磁合金粉末中之至少一者，該非晶質軟磁合金粉末適合通過篩目孔徑45μm之篩網並具有中心直徑為20μm或更小之粒徑。
  53. 如申請專利範圍第47項之非晶質軟磁合金粉末，其中該非晶質軟磁合金粉末具有1至2之縱橫比。
  54. 一種磁心，其係藉由將如申請專利範圍第44項之非晶質軟磁合金構材以機器成形所形成。
  55. 一種磁心，其係藉由將申請專利範圍第45項之非晶質軟磁合金帶狀物以環狀捲繞所形成。
  56. 如申請專利範圍第55項之磁心，其由環狀捲繞該非晶質軟磁合金帶狀物穿過一絕緣體所形成。
  57. 一種磁心，其係藉將由如申請專利範圍第45項之非晶質軟磁合金帶狀物積層為實質上形狀相同之部件而形成。
  58. 如申請專利範圍第57項之磁心，其係將該非晶質軟磁合金帶狀物積層為實質上形狀相同之部件穿過絕緣體而形成，且所形成絕緣體穿插於該部件之間。
  59. 一種磁心，其係藉由模製材料粉末混合物而形成，而該材料粉末混合物係由包含如申請專利範圍第47項之非晶質 軟磁合金以及添加於其中之黏著劑，該黏著劑的量為10質量%或更少。
  60. 如申請專利範圍第59項之磁心，其中該黏著劑在該混合物中之混合比例為5質量%或更少，於該磁心中之該材料粉末的空間因子係為70%或更多，於施加1.6x104 A/m之磁場下具有0.4T或更大之磁通密度和1Ω．cm或更大之電阻。
  61. 如申請專利範圍第59項之磁心，其中該黏著劑在該混合物中之混合比例為3質量%或更少，而模製溫度為等於或高於該黏著劑之軟化點，該磁心中之該材料粉末的空間因子係為80%或更多，於施加1.6x104 A/m之磁場下具有為0.6T或更大之磁通密度和0.1Ω．cm或更大之電阻。
  62. 如申請專利範圍第59項之磁心，其中該黏著劑在該混合物中之混合比例為1質量%或更少，而模製溫度於該非晶質軟磁合金粉末之過冷液體區內，該磁心中之該材料粉末的空間因子佔90%或更多，於施加1.6x104 A/m之磁場下具有0.9T或更大之磁通密度和0.01Ω．cm或更大之電阻。
  63. 如申請專利範圍第59項之磁心，其中該材料粉末包括5至50體積%之軟磁合金粉末，該軟磁合金粉末具有比該非晶質軟磁合金粉末較小之中央粒徑和較低之硬度。
  64. 如申請專利範圍第54項之磁心，其中該磁心係藉由熱處理所形成，該熱處理之溫度等於或高於該非晶質軟磁合金之居禮溫度且等於或低於該非晶質軟磁合金之結晶起始溫度。
  65. 一種電感元件，其係藉由將具有至少一圈之線圈施加於如 申請專利範圍第54項之磁心而形成。
  66. 一種電感元件，其係藉由將如申請專利範圍59項之磁心和線圈整合成型所形成，其中該線圈捲繞一線型導體至少一圈且該線圈係配置於該磁心中。
  67. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第49項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於10KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為20或更大。
  68. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第50項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於100KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為25或更大。
  69. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第51項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於500KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ) 為40或更大。
  70. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第52項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於1MHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為50或更大。
  71. 如申請專利範圍第67項之電感元件，其中該線圈係捲繞一線型導體至少一圈所得，且該線圈係配置於該磁心上，且該磁心和該線圈為整合成型。
  72. 如申請專利範圍第65項之電感元件，其中該磁心形成有一缺口(gap)。
  73. 如申請專利範圍第65項之電感元件，其中該磁心於一溫度區間內以熱處理程序下形成，該溫度區間等於或高於該非晶質軟磁合金之居禮溫度且等於或低於該非晶質軟磁合金之結晶起始溫度。
  74. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第53項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於10KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為20或更大。
  75. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第53項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於100KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為25或更大。
  76. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第53項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於500KHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為40或更大。
  77. 一種電感元件，其係藉由施加具有至少一圈之線圈於磁心所形成，而該磁心係由模製材料粉末混合物所形成，該材料粉末混合物包括如申請專利範圍第53項之非晶質軟磁合金粉末以及添加於其中佔5質量%或更小之黏著劑，於該磁心中該材料粉末中之空間因子為50%或更多，其中，於1MHz或更大之頻帶中，該電感元件的尖峰值Q(1/tanδ)為50或更大。
  78. 如申請專利範圍第74項之電感元件，其中該線圈係捲繞一線型導體至少一圈所得，且該線圈係配置於該磁心上，且該磁心和該線圈為整合成型。
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