TWI620823B - 軟磁性金屬粉末、軟磁性金屬燒製體及線圈型電子零組件 - Google Patents

軟磁性金屬粉末、軟磁性金屬燒製體及線圈型電子零組件 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種具有由可兼具高比電阻與特定磁性特性的軟磁性金屬材料所構成的磁性體的電子零組件等。
提供一種軟磁性金屬粉末，其係含有複數個由Fe-Si系合金所構成的軟磁性金屬粒子的軟磁性金屬粉末，其中，相對於Fe的含量及Si的含量的合計100質量%，Fe-Si系合金含有110~650ppm的P。更提供一種軟磁性金屬燒製體，其係含有由Fe-Si系合金所構成的軟磁性金屬燒製粒子的軟磁性金屬燒製體，其中，相對於Fe的含量及Si的含量的合計100質量%，Fe-Si系合金含有110~650ppm的P。

Description

軟磁性金屬粉末、軟磁性金屬燒製體及線圈型電子零組件
本發明關於一種軟磁性金屬粉末、軟磁性金屬燒製體以及線圈型電子零組件。
作為行動裝置等各種電子裝置的電源迴路中所用的電子零組件，已知有變壓器、抗流線圈、電感器等線圈型電子零組件。
如此的線圈型電子零組件係具有在發揮特定磁性特性的磁性體的周圍，配置有作為導電體的線圈(螺旋圈)的構造。作為磁性體，對應期望的特性，可使用各種材料。特別是在積層型的線圈型電子零組件中，作為磁性體，可使用高磁導率且低功率耗損的鐵氧體(ferrite)材料。
近年來，為了對應線圈型電子零組件的更加小型化、低耗損化、高頻化，嘗試使用較鐵氧體材料飽和磁通量密度高，即使在高磁場下仍具有良好直流疊加特性的軟磁性金屬材料作為磁性體。
作為軟磁性金屬材料，可例示純鐵、Fe-Ni合金、Fe-Si合金、Fe-Si-Al合金等。以大電流能流通的電源線圈用途而言，作為金屬軟磁性材料，直流疊加特性良好的Fe-Si合金乃是合適的(例如，專利文獻1)。
作為線圈型電子零組件的磁性體，使用軟磁性金屬材料時，軟磁性金屬材料的絕緣性成為問題。特別是當積層線圈型電子零組件時，由於磁性體與作為導電體的線圈導體直接接觸，以絕緣性低的軟磁性金屬材料構成磁性體時，在施加電壓時導致發生短路(short)，無法實現作為電子零組件。因此，即使磁性特性良好，絕緣性低到使短路發生的軟磁性金屬材料有無法作為磁性體使用的問題。
又，作為電源用抗流線圈等的磁心，當使用絕緣性低的軟磁性金屬材料時，在各軟磁性金屬粒子發生渦電流，此渦電流造成耗損變大。因此，在軟磁性金屬粉末壓縮成形時，或是，在其前後，設置絕緣層於構成軟磁性金屬粉末的粒子，以抑制因渦電流而引起的耗損。
然而，即使施行在軟磁性金屬粒子設置絕緣層的處理，雖然可抑制因渦電流而引起的耗損，然而，磁心的比電阻仍低，若在磁心的表面未施行絕緣處理，則在形成於磁心的端電極之間有發生短路的問題。
【先前技術文獻】
專利文獻
專利文獻1：日本特開2006-114695號公報
本發明鑑於此類情況，其目的為提供一種具有由可兼具高比電阻與特定磁性特性的軟磁性金屬材料所構成的磁性體的電子零組件等。
本發明者等從以鐵作為主成分的軟磁性金屬材料 中所含的各種雜質當中，著眼於磷(P)，發現藉由將磷的含量控制在特定範圍，則軟磁性金屬材料顯示高比電阻，遂完成本發明。
亦即，本發明的第1態樣，
[1]一種軟磁性金屬粉末，其係包含複數個由Fe-Si系合金所構成的軟磁性金屬粒子的軟磁性金屬粉末，其中，相對於Fe的含量及Si的含量的合計100質量%，Fe-Si系合金含有110~650ppm的P。
當使用上述軟磁性金屬粉末，製作軟磁性金屬燒製體時，除了能夠使該燒製體的比電阻變高之外，也能夠使該燒製體發揮特定磁性特性。因此，該燒製體可兼具比電阻與特定磁性特性。
[2]如[1]所記載的軟磁性金屬粉末，其中，在Fe的含量及Si的含量的合計100質量%中，Si的含量為4.5~7.5質量%。
藉由使Fe-Si系合金中Si的含量的比例為上述範圍，可更加提升上述效果。
[3]如[1]或[2]所記載的軟磁性金屬粉末，其中，軟磁性金屬粉末的平均粒徑(D50)為2.0~20.0μm。
藉由使軟磁性金屬粉末的平均粒徑為上述範圍，可更加提升上述效果。
本發明的第2態樣，
[4]一種軟磁性金屬燒製體，其係包含由Fe-Si系合金所構成的軟磁性金屬燒製粒子的軟磁性金屬燒製體，其中， 相對於Fe的含量及Si的含量的合計100質量%，Fe-Si系合金含有110~650ppm的P。
上述軟磁性金屬燒製體比電阻高，除了在電子零組件不發生短路之外，也能夠發揮特定磁性特性。因此，該燒製體可兼具高比電阻與特定磁性特性。
[5]如[4]所記載的軟磁性金屬燒製體，其中，在Fe的含量及Si的含量的合計100質量%中，Si的含量為4.5~7.5質量%。
藉由使Fe-Si系合金中Si的含量的比例為上述範圍，可更加提升上述效果。
[6]如[4]或[5]所記載的軟磁性金屬燒製體，其中，軟磁性金屬燒製粒子的平均粒徑(D50)為2.0~20.0μm。
藉由使軟磁性金屬燒製粒子的平均粒徑為上述範圍，可更加提升上述效果。
本發明的第3態樣，
[7]一種積層線圈型電子零組件，其係具有線圈導體與磁性體所積層而成的元件的積層線圈型電子零組件，其中，磁性體由[4]至[6]任一項所記載的軟磁性金屬燒製體所構成。
在積層線圈型電子零組件中，作為導電體的線圈導體與磁性體直接接觸。因此，當磁性體的比電阻低時，發生短路，無法完全發揮作為電子零組件的性能。相對於此，上述積層線圈型電子零組件，磁性體由上述軟磁性金屬燒製體所構成。其結果，即使與線圈導體直接接觸，磁性體仍具有不發生短路程度的高比電阻。因此，磁性體由上述軟磁性金屬燒製體 所構成的積層線圈型電子零組件不會短路，兒能夠發揮特定磁性特性。
本發明的第4態樣，
[8]一種線圈型電子零組件，其係具有磁心的線圈型電子零組件，其中，磁心由[4]至[6]任一項所記載的軟磁性金屬燒製體所構成。
具有磁心的線圈型電子零組件，藉由磁心由上述軟磁性金屬燒製體所構成，磁心表面即使不施行絕緣處理亦不會短路。
1‧‧‧積層電感器
2‧‧‧元件
3‧‧‧端電極
4‧‧‧磁性體層
5‧‧‧線圈導體
5a、5b‧‧‧引線電極
10‧‧‧磁心
第1圖係本發明的一實施形態相關的積層電感器的剖面示意圖。
第2圖係本發明的一實施形態相關的線圈型電子零組件所具有的圓筒型磁心的剖面示意圖。
以下，以圖示所示的實施形態為基礎，依以下的順序詳細說明本發明。
1.軟磁性金屬粉末
2.軟磁性金屬燒製體
3.線圈型電子零組件
3.1積層電感器
3.1.1積層電感器的製造方法
3.2抗流線圈
3.2.1抗流線圈的製造方法。
4.本實施形態的效果
(1.軟磁性金屬粉末)
本實施形態相關的軟磁性金屬粉末係複數個軟磁性金屬粒子的集合體。軟磁性金屬粒子由Fe-Si系合金所構成。在本實施形態，在Fe-Si系合金中，當Fe的含量與Si的含量的合計為100質量%時，下述包含磷在內的其他元素的含量，氧(O)除外，最大以0.15質量%以下為佳。關於鉻(Cr)及鋁(Al)，各別的含量以0.03質量%以下為佳。亦即，在本實施形態中，Fe-Si系合金不包含Fe-Si-Al合金、Fe-Si-Cr合金等。
又，Fe-Si系合金具有磷(P)。本實施形態中，相對於Fe的含量與Si的含量的合計100質量%，磷(P)為110~650ppm，亦即，含有0.0110~0.0650質量%。藉由使用由如此的軟磁性金屬粒子所構成的軟磁性金屬粉末製作燒製體，可獲得兼具高比電阻與特定磁性特性的軟磁性金屬燒製體。
相對於Fe的含量與Si的含量的合計100質量%，磷(P)的含量係以120ppm以上為佳，以150ppm以上為較佳。又，相對於Fe的含量與Si的含量的合計100質量%，以600ppm以下為佳，以550ppm以下為較佳。
藉由使軟磁性金屬粒子中的磷(P)的含量為上述範圍內，易於維持高比電阻，同時提高磁導率。
且，Fe的含量及Si的含量的合計為100質量%時，Si的含有比例的上限，以10質量%以下為佳，以7.5質量%以 下為較佳。
Si的含有比例過多時，使用軟磁性金屬粉末成形時的成形性惡化，其結果，有燒製後的燒製體密度降低的傾向。再者，無法適當地維持熱處理後的合金燒製粒子的氧化狀態，特別是磁導率有降低的傾向。
又，Fe的含量及Si的含量的合計為100質量%時，矽的比例的下限，以Si換算，係以1.0質量%以上為佳，以2.0質量%以上為較佳，以4.5質量%以上為更佳。
Si的含有比例過少時，雖然成形性提升，然而，無法適當地維持熱處理後的合金燒製粒子的氧化狀態，而有比電阻降低的傾向。
本實施形態相關的軟磁性金屬粉末的平均粒徑(D50)，以2.0μm以上為佳，以2.5μm以上為較佳。又，該平均粒徑(D50)，以20.0μm以下為佳，以15.0μm以下為較佳。藉由使軟磁性金屬粉末的平均粒徑為上述範圍內，易於維持比電阻高，同時提高磁導率。作為平均粒徑的測定方法，以使用雷射繞射散射法為佳。且，構成軟磁性金屬粉末的軟磁性金屬粒子的形狀並無特別限制。
(2.軟磁性金屬燒製體)
本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體具有複數個軟磁性金屬燒製粒子相互連接的構造。具體而言，透過相互接觸的軟磁性金屬粒子中所含的元素與其他元素(例如，氧(O))的反應為起因的鍵結，使複數個軟磁性金屬燒製粒子彼此連接。在本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體中，雖然藉由熱處理使來自軟 磁性金屬粉末的軟磁性金屬粒子相互連接並成為軟磁性金屬燒製粒子，然而，各粒子幾乎沒有粒成長。
本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體係以將上述軟磁性金屬粉末成形、燒製而製造為佳。
軟磁性金屬燒製體中所含的軟磁性金屬燒製粒子由Fe-Si系合金所構成。本實施形態與上述軟磁性金屬粉末同樣地，在Fe-Si系合金中，Fe的含量與Si的含量的合計為100質量%時，包含下述磷在內的其他元素的含量，氧(O)除外，最大以0.15質量%以下為佳。關於鉻(Cr)及鋁(Al)，以各別的含量為0.03質量%以下為佳。亦即，在本實施形態中，Fe-Si系合金不包含Fe-Si-Al合金、Fe-Si-Cr合金等。
又，Fe-Si系合金包含磷(P)。相對於Fe的含量與Si的含量的合計100質量%，磷(P)為110~650ppm，亦即，含有0.0110~0.0650質量%。
本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體藉由含有上述範圍的磷，在電子零組件中能夠顯現不發生短路程度的高比電阻，例如，1.0×105Ω．cm以上的比電阻。再者，能夠發揮特定磁性特性。
本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體具有上述特性的理由，雖然並未完全瞭解，然而，例如，以下所述的推測則是合理的。亦即，推測藉由Fe-Si合金以含有特定量的磷的狀態而被熱處理，熱處理後的構成軟磁性金屬燒製體的軟磁性金屬燒製粒子的氧化狀態可適當地受到控制。其結果，熱處理後的軟磁性金屬燒製體顯示高比電阻，而且能夠發揮特定磁性 特性。因此，本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體適合作為與線圈導體直接接觸的磁性體。
相對於Fe的含量與Si的含量的合計100質量%，磷(P)的含量係以120ppm以上為佳，以150ppm以上為較佳。又，相對於Fe的含量與Si的含量的合計100質量%，以600ppm以下為佳，以550ppm以下為較佳。
藉由使軟磁性金屬燒製體中的磷(P)的含量為上述範圍內，易於維持高比電阻，且可提升磁性特性。
且，Fe的含量及Si的含量的合計為100質量%時，Si的含有比例的上限，以10質量%以下為佳，以7.5質量%以下為較佳。
當Si的含有比例過多時，由於燒製體中合金燒製粒子的氧化狀態變得不適當，特別是有磁導率降低的傾向。
又，Fe的含量及Si的含量的合計為100質量%時，矽的比例的下限，以Si換算，係以1.0質量%以上為佳，以2.0質量%以上為較佳，以4.5質量%以上為更佳。
當Si的含有比例過少時，由於燒製體中合金燒製粒子的氧化狀態變得不適當，而有比電阻降低的傾向。
在本實施形態，軟磁性金屬燒製粒子的平均粒徑(D50)以2.0μm以上為佳，以2.5μm以上為較佳。又，該平均粒徑(D50)以20.0μm以下為佳，以15.0μm以下為較佳。亦即，軟磁性金屬粉末的平均粒徑(D50)與軟磁性金屬燒製粒子的平均粒徑(D50)幾乎一致。如上述，即使進行熱處理，軟磁性金屬粒子幾乎沒有粒成長。
藉由使軟磁性金屬燒製粒子的平均粒徑為上述範圍內，易於維持高比電阻，且可提高磁導率。平均粒徑的測定方法，以如下述的方式測定為佳。
首先，對燒製體的剖面進行SEM觀測，藉由影像解析計算出燒製粒子的面積，計算出相當於其面積的圓的直徑(圓相當直徑)的值作為粒徑。然後，針對100個以上的燒製粒子計算出此粒徑，將成為D50的粒徑作為平均粒徑。且，軟磁性金屬燒製粒子的形狀並無特別限制。
(3.線圈型電子零組件)
作為本實施形態相關的線圈型電子零組件，作為磁性體，只要具有上述軟磁性金屬燒製體，則無特別限制。舉例而言，含有以磁性體所構成的電感器部等的複合電子零組件亦可。在本實施形態，作為積層線圈型電子零組件，係例示如第1圖所示的積層電感器。
(3.1積層電感器)
如第1圖所示，本實施形態相關的積層電感器1具有元件2與端電極3。元件2具有在磁性體層4的內部埋設有三維且螺旋狀的線圈導體5的構造。磁性體層4以上述軟磁性金屬燒製體所構成。於元件2的兩端形成端電極3，此端電極3透過引線電極5a、5b而與線圈導體5連接。
元件2的形狀並無特別限制，然而，通常為長方體狀。又，其尺寸亦無特別限制，對應用途而成為適當的尺寸即可。
線圈導體5及引線電極5a、5b的材質，只要是導 電體，則無特別限制，可使用Ag、Cu、Au、Al、Pd、Pd-Ag合金等。
如此的積層電感器，藉由通過端電極3施加電壓，存在於線圈導體5內側的磁性體揮發特定性能，而可獲得特定磁性特性。
本實施形態相關的積層電感器，如上所述，雖然磁性體與線圈導體5直接接觸，然而，由於構成磁性體的軟磁性材料(本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體)的比電阻高，即使施加電壓也不會短路。因此，可實現作為電子零組件，故能夠發揮特定性能。
(3.1.1積層電感器的製造方法)
接著，針對上述積層電感器的製造方法的一例進行說明。首先，針對製作成為構成磁性體層的軟磁性金屬燒製體的原料的軟磁性金屬粉末的方法進行說明。在本實施形態，軟磁性金屬粉末可使用與習知軟磁性金屬粉末作製方法相同的方法而得到。具體而言，可使用氣體霧化法、水霧化法、旋轉圓盤法等製作。此等當中，從易於獲得具有期望的磁性特性的軟磁性金屬粉末的觀點來看，以使用水霧化法為佳。
水霧化法係將熔融的原料(熔融金屬)通過設置於熔爐底部的注口，以作為線狀的連續的流體之方式供給，對供給的熔融金屬吹附高壓的水，使熔融金屬液滴化的同時急速冷卻，而獲得微細的粉末。
在本實施形態，將鐵(Fe)的原料及矽(Si)的原料熔融，將於此熔融物中添加磷(P)而形成者藉由水霧化法進行微 粉化，藉此可製造本實施形態相關的軟磁性金屬粉末。又，在原料中，例如，在鐵(Fe)的原料中含有作為無法避免的雜質的磷(P)時，亦可以使作為無法避免的雜質的磷的含量與添加的磷量的合計成為上述範圍內的方式而調整的熔融物，藉由水霧化法進行微粉化。或是，亦可使用磷的含量不同之複數的鐵(Fe)的原料，以使軟磁性金屬粉末中磷的含量成為上述範圍內的方式而調整的熔融物，藉由水霧化法進行微粉化。
接著，使用如此所得到的軟磁性金屬粉末，製造積層電感器。關於製造積層電感器的方法並無限制，可採用習知的方法。以下針對使用薄片法製造積層電感器的方法進行說明。
將所得到的軟磁性金屬粉末，與溶或黏合劑等添加劑一同成漿化，製作糊料。然後，使用此糊料，形成燒製後成為磁性體的生胚片。接著，於形成的生胚片上，將成為線圈導體的銀(Ag)等形成特定圖案。接著，形成有線圈導體圖案的生胚片複數片積層後，透過通孔接合各線圈導體圖案，藉此能夠獲得使線圈導體形成三維且螺旋狀的生材積層體。
藉由對於所得到的積層體，進行熱處理(脫黏合劑步驟及燒製步驟)，去除黏合劑，軟磁性金屬粉末中所含的軟磁性金屬粒子成為軟磁性金屬燒製粒子，使其相互連接，而可獲得作為固定的(經一體化的)燒製體的積層體。脫黏合劑步驟中的維持溫度(脫黏合劑溫度)，只要是能將黏合劑分解成為氣體形態而去除的溫度，則無特別限制，然而，在本實施形態，以300~450℃為佳。又，脫黏合劑步驟中的維持時間(脫黏合劑 時間)亦無特別限制，然而，在本實施形態，以0.5~2.0小時為佳。
燒製步驟中的維持溫度(燒製溫度)，只要是能使構成軟磁性金屬粉末的軟磁性金屬粒子相互連接的溫度，則無特別限制，然而，在本實施形態，以550~850℃為佳。又，燒製步驟中的維持時間(燒製時間)亦無特別限制，然而，在本實施形態，以0.5~3.0小時為佳。
熱處理後的軟磁性金屬燒製粒子中所含有的磷(P)量，與熱處理前的軟磁性金屬粒子中所含有的磷(P)量一致。
接著，藉由在作為燒製體的積層體(元件2)形成端電極3，可獲得第1圖所示的積層電感器1。此積層電感器1所具有的磁性體4，是由本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體所構成，所以即使與線圈導體5直接接觸，亦不發生短路(short)。而且，能夠發揮特定磁性特性。
且，在本實施形態，以調整脫黏合劑步驟及燒製步驟中的環境氣體為佳。具體而言，雖然脫黏合劑步驟及燒製步驟亦可在如大氣中的氧化環境氣體進行，然而，以在較大氣環境氣體氧化力更弱的環境氣體下進行脫黏合劑步驟及燒製步驟為佳。藉此，可維持軟磁性金屬燒製體的高比電阻，同時相較於在大氣環境氣體下進行脫黏合劑步驟及燒製步驟所得到的軟磁性金屬燒製體，能夠獲得燒製體密度、磁導率(μ)等受到提升的軟磁性金屬燒製體。
(3.2抗流線圈)
作為本實施形態相關的線圈型電子零組件，除了上述積層 線圈型電子零組件之外，可例示在預定形狀的磁心(磁性體)將螺旋圈捲繞預定捲數的線圈型電子零組件，例如，抗流線圈。
作為如此的抗流線圈中可使用磁心的形狀，除了如第2圖所示的圓筒型的磁心10之外，尚可例示FT型、ET型、EI型、UU型、EE型、EER型、UI型、環型、罐型、杯型等。
藉由以上述軟磁性金屬燒製體而構成如此的磁心，可獲得比電阻高、能夠發揮特定磁性特性的磁心。其結果，可獲得即使在磁心表面未施行絕緣處理亦不會短路的線圈型電子零組件。
(3.2.1抗流線圈的製造方法)
接著，針對上述抗流線圈的製造方法進行說明。作為抗流線圈所具備的磁心的製造方法，並無特別限制，然而，可採用習知方法。首先，準備成為構成作為磁性體的磁心的軟磁性金屬燒製體的原料的軟磁性金屬粉末。所準備的軟磁性金屬粉末可使用藉由與(3.1.1)同樣方法所製作的粉末。
接著，將軟磁性金屬粉末與作為結合劑的黏合劑混合，而獲得混合物。又，必要時，亦可將混合物作為造粒粉。然後，視需要而將混合物或造粒粉成形為預定製作的磁性體(磁心)的形狀，以獲得成形體。藉由對所得到的成形體進行熱處理(脫黏合劑步驟及燒製步驟)，以獲得磁心。藉由在所得到的磁心，將螺旋圈捲繞特定次數，以獲得抗流線圈。此抗流線圈中，由於磁心係以本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體所構成，即使在磁心表面未施行絕緣處理亦不發生短路(short)。而 且，能夠發揮特定磁性特性。
且，關於脫黏合劑步驟及燒製步驟中的維持溫度及環境氣體，與(3.1.1)相同即可。
(4.本實施形態的效果)
上述(1)至(3)中所說明的本實施形態，構成軟磁性金屬粉末中所含的軟磁性金屬粒子的Fe-Si系合金中含有特定量的磷(P)。藉由將使用如此的粉末成形所得到的成形體進行熱處理(燒製)，可獲得軟磁性金屬燒製粒子彼此連接的構造(軟磁性金屬燒製體)。此軟磁性金屬燒製體的比電阻，例如，高達1.0×105Ω．cm以上，而且能夠發揮特定磁性特性。
藉由熱處理前在軟磁性金屬粒子含有上述範圍的磷(P)，在成形體的熱處理時，可適當地控制因軟磁性金屬粒子氧化所致的絕緣性的提升，與伴隨著粒子氧化所致的具有磁性特性的範圍的減少。
由於具有如此的高比電阻，即使是具有於元件內部埋設線圈導體、且磁性體與線圈導體直接接觸之構造的積層線圈型電子零組件，藉由磁性體以本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體所構成，亦不發生短路。因此，本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體非常適合作為積層線圈型電子零組件的磁性體。
又，具有將作為線圈導體的螺旋圈經捲繞的磁心的線圈型電子零組件中，藉由磁心以本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體所構成，即使在磁心表面未施行絕緣處理亦不發生短路。
而且，本實施形態相關的軟磁性金屬燒製體及使用此等的線圈型電子零組件，能夠保持高比電阻，同時可發揮特定磁性特性，例如，磁導率、電感值、Q值、直流疊加特性等。
再者，本實施形態中發現將包含含有磷(P)的軟磁性金屬粉末、黏合劑的成形體進行熱處理時，以在脫黏合劑步驟及燒製步驟中環境氣體為較大氣環境氣體氧化力更弱的環境氣體為佳。其結果，除了上述效果以外，相較於在大氣環境氣體中進行脫黏合劑步驟及燒製步驟所得到的燒製體，可獲得維持高比電阻，且能夠提升磁導率的效果。特別是當磷(P)的含量範圍為上述範圍內時，此效果顯著地變大。
再者，藉由控制軟磁性金屬粉末的平均粒徑、Fe-Si系合金中Si的比例，能夠得到維持高比電阻、且實現兼具比電阻與磁性特性的磁性體。
以上，針對本發明的實施形態進行說明，然而，本發明不限於上述實施形態的任一者，在本發明的範圍內可以各種態樣改變。
[實施例]
以下，利用實施例更詳細說明本發明，然而，本發明並非僅限定於此等實施例。
(實驗例1)
首先，作為原料，準備Fe單體及Si單體的錠、塊(chunk)或細粒(shot)。接著，將其混合，收納在水霧化裝置內所配置的熔爐中。接著，在惰性環境氣體下，使用設置於熔爐外部的 工作線圈(work coil)，將熔爐藉由高頻感應加熱至1600℃以上，以將熔爐中的錠、塊或細粒熔融、混合，而獲得熔融金屬。且，磷的含量的調整，可在軟磁性金屬粉末的原料熔融、混合時，藉由調整Fe單體的原料中所含磷的量而進行。
接著，使高壓(50MPa)的水流衝擊從熔爐中所設置的注口以形成線狀的連續的流體之方式供給的熔融金屬，在液滴化的同時急速冷卻、脫水、乾燥、分級，藉此製作由Fe-Si系合金粒子而成軟磁性金屬粉末(平均粒徑(D50)：5.0μm)。
所得到的軟磁性金屬粉末，藉由ICP分析法組成分析後的結果，可確認成為如表1所示的組成及磷含量。
在所得到的軟磁性金屬粉末中添加作為黏合劑的丙烯酸樹脂，製作造粒粉。使用此造粒粉，以成為外徑13mm×內徑6mm×高度2.7~3.3mm的圓筒形狀的方式，在成形壓6ton/cm2成形。接著，在大氣環境氣體下，將成形體維持在400℃脫黏合劑後，在大氣環境氣體下，將脫黏合劑後的成形體在600℃-1小時的條件燒製，獲得環形狀的軟磁性金屬燒製體。針對所得到的燒製體，藉由以下的方法，測定燒製體密度、磁導率(μ)及比電阻(ρ)。
燒製體密度從所得到的燒製體的尺寸及重量計算出。以燒製體密度高者為佳。磁導率使用RF Impedance/Material Analyzer(Agilent Technologies公司製：4991A)，藉由同軸法在f=2MHz測定。以磁導率高者為佳。比電阻在雙面塗佈In-Ga電極，以Ultra Hi-Resistance Meter(ADVANTEST 公司製：R8340)測定直流電阻，從體積計算出比電阻ρ。將比電阻為1.0×105Ω‧cm以上者視為良好。結果如表1所示。且，將所得到的燒製體破碎進行ICP分析的結果，任一燒製體的組成及磷含量與軟磁性金屬粉末的組成及磷含量幾乎一致。又，藉由上述方法，計算燒製體中軟磁性金屬燒製粒子的平均粒徑(D50)的結果，該平均粒徑(D50)與軟磁性金屬粉末的平均粒徑(D50)幾乎一致。
由表1，關於全部的試樣，可確認雖然比電阻呈良好，然而，當磷(P)的含量為上述範圍外時，磁導率降低，無法兼具比電阻與磁性特性。
另一方面，可確認相較於磷(P)的含量為上述範圍外的情況，當磷(P)的含量為上述範圍內時，磁導率提升，可兼具比電阻與特定磁性特性。
(實驗例2)
除了脫黏合劑步驟中環境氣體為惰性環境氣體(N2氣體)，燒製步驟中環境氣體為惰性環境氣體或還原性環境氣體(N2=99.5%與H2=0.5%的混合氣體)以外，藉由與實驗例1相同 方法製作試樣，藉由與實驗例1相同方法評估燒製體特性。結果如表2所示。
由表2，可確認藉由使脫黏合劑步驟及燒製步驟中環境氣體為較大氣環境氣體氧化力更弱的環境氣體，能夠維持高比電阻，且磁導率大幅提升。
(實驗例3)
將軟磁性金屬粉末的平均粒徑依表3所示而改變，除此之外，藉由與實驗例1相同方法製作試樣，藉由與實驗例1相同方法評估燒製體特性。結果如表3所示。又，將軟磁性金屬粒子中Si的比例依表4所示而改變，除此之外，藉由與實驗例1相同方法製作試樣，藉由與實驗例1相同方法評估燒製體特性。結果如表4所示。
由表3及表4，可確認藉由控制軟磁性金屬粉末的平均粒徑及軟磁性金屬粒子中Si的比例，能夠維持高比電阻，且磁導率能夠大幅提升。
(實驗例4)
將實驗例1中所製作的軟磁性金屬粉末與溶劑、黏合劑等添加物一起成漿化，製作糊料，而形成生胚片。藉由在此生胚片上形成、積層特定圖案的Ag導體(線圈導體)，以製作2.0mm×1.6mm×1.0mm形狀的生材的積層電感器。
接著，在大氣環境氣體下或惰性環境氣體下，將生材的積層電感器在400℃脫黏合劑後，在大氣環境氣體下、惰性環境氣體下、或是還原性環境氣體下，將脫黏合劑後的積 層電感器在600℃-1小時的條件燒製，獲得具有軟磁性金屬燒製體作為磁性體層的積層電感器。於所得到的積層電感器形成端電極，藉由以下的方法，測定L及Q特性。L及Q使用LCR量測儀(HEWLETT PACKARD社製：4285A)，在f=2MHz測定。以L及Q高者為佳。結果如表5所示。
由表5，可確認在軟磁性金屬燒製體適用於積層電感器的磁性體層時，與表1相同，當磷(P)的含量為上述範圍內時，不發生短路，且能夠確保特定磁性特性(L及Q)。又，藉由在脫黏合劑步驟及燒製步驟中環境氣體為較大氣環境氣 體氧化力更弱的環境氣體，能夠維持高比電阻，且能夠提升磁性特性(L及Q)。

Claims (8)

  1. 一種軟磁性金屬粉末，其係包含複數個由Fe-Si系合金所構成的軟磁性金屬粒子的軟磁性金屬粉末，其中，相對於Fe的含量及Si的含量的合計100質量%，上述Fe-Si系合金含有110~650ppm的P。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之軟磁性金屬粉末，其中，在Fe的含量及Si的含量的合計100質量%中，Si的含量為4.5~7.5質量%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之軟磁性金屬粉末，其中，上述軟磁性金屬粉末的平均粒徑(D50)為2.0~20.0μm。
  4. 一種軟磁性金屬燒製體，其係包含由Fe-Si系合金所構成的軟磁性金屬燒製粒子的軟磁性金屬燒製體，其中，相對於Fe的含量及Si的含量的合計100質量%，上述Fe-Si系合金含有110~650ppm的P。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之軟磁性金屬燒製體，其中，在Fe的含量及Si的含量的合計100質量%中，Si的含量為4.5~7.5質量%。
  6. 如申請專利範圍第4或5項所述之軟磁性金屬燒製體，其中，上述軟磁性金屬燒製粒子的平均粒徑(D50)為2.0~20.0μm。
  7. 一種積層線圈型電子零組件，其係具有線圈導體與磁性體所積層而成的元件的積層線圈型電子零組件，其中，上述磁性體係由申請專利範圍第4至6項中任一項所述之軟磁性金屬燒製體所構成。
  8. 一種線圈型電子零組件，其係具有磁心的線圈型電子零組件，其中，上述磁心係由申請專利範圍第4至6項中任一項所述之軟磁性金屬燒製體所構成。
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