磁性部件、磁性部件的制造方法以及電感器元件的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是以日本專利申請2014-192176(申請日：2014年9月22日）為基礎，享 受該申請的優先權。本申請通過參照該申請而包含該申請的全部內容。
技術領域
[0002] 本發明的實施方式涉及磁性部件、磁性部件的制造方法以及電感器元件。
【背景技術】
[0003] 近年來，伴隨著通信信息的劇增，一直在謀求電子通信設備的小型化、輕量化。與 此相伴，期望電子零部件的小型化、輕量化。
[0004] 通常的高導磁率部件是以Fe、Co為成分的金屬、合金或氧化物。金屬或者合金在 高頻下由渦流導致的傳輸損耗變得顯著，因此并不優選使用金屬或者合金。另一方面，在使 用鐵氧體所代表的氧化物的情況下，因為其是高電阻的，所以由渦流導致的損耗得以抑制。 不過，共振頻率是數百MHz，因此在高頻下由共振導致的傳輸損耗變得顯著，并不優選使用 鐵氧體所代表的氧化物。因此，一直尋求高頻下的損耗已被抑制的絕緣性的高導磁率部件。
【發明內容】
[0005] 本發明想要解決的課題在于，提供一種通過縮小頑磁力而能夠在高頻下獲得損耗 小、導磁率高的磁性部件及其制造方法。
[0006] 實施方式的磁性部件的特征在于，該磁性部件包括：多個磁性金屬粒子，其晶格常 數相對于以1〇〇〇°C進行了熱處理時的晶格常數的變化率為±1%以下；多個絕緣包覆層， 其對多個磁性金屬粒子的至少一部分進行絕緣包覆并且彼此接觸；以及絕緣性樹脂，其配 置在多個磁性金屬粒子和多個絕緣包覆層的周圍。
[0007] 根據上述構成，可提供一種能夠在高頻下獲得損耗小、導磁率高的磁性部件。
【附圖說明】
[0008] 圖1是第1實施方式的磁性部件的示意剖視圖。
[0009] 圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E是第1實施方式的磁性部件的制造方法的示意圖。
[0010] 圖3是第2實施方式的磁性部件的示意剖視圖。
[0011] 圖4是第3實施方式的磁性部件的示意剖視圖。
[0012] 圖5是第4實施方式的片式電感器元件的示意圖。
[0013] 圖6A、圖6B是第4實施方式的變壓器用電感器元件的示意圖。
[0014] 符號說明
[0015] 10磁性金屬粒子
[0016] 12磁性金屬納米粒子
[0017] 14夾雜相
[0018] 20絕緣包覆層
[0019] 22絕緣包覆層彼此接觸的部分
[0020] 24突出部
[0021] 26粒子集合體
[0022] 30絕緣性樹脂
[0023] 40分散混合體
[0024] 50 成型體
[0025] 100磁性部件
[0026] 102 線圈
[0027] 104 第 1 線圈
[0028] 106 第 2 線圈
[0029] 108 電極
[0030] 200片式電感器元件
[0031] 300變壓器用電感器元件
【具體實施方式】
[0032](第1實施方式）
[0033] 本實施方式的磁性部件的特征在于，該磁性部件包括：多個磁性金屬粒子，其晶格 常數相對于以1000°c進行了熱處理時的晶格常數的變化率為±1%以下；多個絕緣包覆 層，其對多個磁性金屬粒子的至少一部分進行絕緣包覆并且彼此接觸；以及絕緣性樹脂，其 配置在多個磁性金屬粒子和多個絕緣包覆層的周圍。
[0034] 圖1是本實施方式的復合材料的示意剖視圖。
[0035] 磁性金屬粒子10包括：從由Fe、Co以及Ni構成的第1組中選擇的至少一種磁性 金屬；從由Mg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Ag、Ga、Sc、V、Y、Nb、Pb、Cu、In、 Sn以及稀土類元素構成的第2組中選擇的至少一種非磁性金屬；從由B、C、Ta、W、P、N、Ga 構成的第3組中選擇的至少一種添加金屬。
[0036] 磁性金屬是從由Fe(鐵）、Co(鈷）以及Ni(鎳）構成的第1組選擇的至少一種 金屬。作為磁性金屬，特別優選采用能夠實現較高的飽和磁化的Fe基合金、Co基合金以及 FeCo基合金。在此，作為Fe基合金以及Co基合金，可列舉出含有Ni、Μη(錳）、Cu(銅）、 Mo(鉬）、Cr(絡）等作為第2成分的FeNi合金、FeMn合金、FeCu合金、FeMo合金、FeCr合 金、CoNi合金、CoMn合金、CoCu合金、CoMo合金、CoCr合金。作為FeCo基合金，可列舉出含 有Ni、Mn、Cu、Mo、Cr作為第2成分的合金等。上述第2成分是對提高導磁率有效的成分。
[0037] 非磁性金屬是從由Mg(鎂）、A1 (鋁）、Si(硅）、Ca(鈣）、Zr(鋯）、Ti(鈦）、Hf(鉿）、 Zn(鋅）、Μη(錳）、Ba(鋇）、Sr(鍶）、Cr(鉻）、Mo(鉬）、Ag(銀）、Ga(鎵）、Sc(鈧）、V(釩）、 Y(釔）、Nb(鈮）、Pb(鉛）、Cu(銅）、In(銦）、Sn(錫）以及稀土類元素構成的第2組中選 擇的至少一種金屬。這些非磁性金屬的氧化物的標準生成吉布斯能小且易于氧化，因此從 對磁性金屬粒子10進行包覆的絕緣包覆層20的絕緣性的穩定性的觀點考慮是優選的。其 中，Al、Si因為易于與作為磁性金屬粒子10的主成分的Fe、Co、Ni固溶，因此從熱的穩定 性的觀點考慮是優選的。另外，優選上述絕緣包覆層20是含有1種以上作為磁性金屬粒子 10的構成成分之一的非磁性金屬的氧化物或者復合氧化物。在此，復合氧化物是指含有兩 種2以上的金屬離子的氧化物。
[0038] 添加金屬是從由B(硼）、C(碳）、Ta(鉭）、W(鎢）、P(磷）、N(氮）以及Ga(鎵） 構成的第3組中選擇的至少一種金屬。添加金屬能夠通過與磁性金屬固溶而增大磁各向異 性。在具有大的磁各向異性的材料中，強磁性共振頻率變高。在此，在強磁性共振頻率附 近，磁性部件100的μ'（導磁率實數部）降低，μ"（導磁率虛數部）增加。因此，通過提 高強磁性共振頻率，能夠制作可在高頻頻帶使用的材料。C和Ν因為易于與磁性金屬固溶， 因此是特別優選的。此外，添加金屬優選是以相對于磁性金屬、非磁性金屬和添加金屬的合 計量為〇. 001原子％以上且25原子％以下的量含有。在小于0. 001原子％時，無法獲得效 果，而若超過25原子％，則磁性金屬粒子10的飽和磁化變得過小。
[0039] 優選磁性金屬、非磁性金屬和添加金屬之中的至少2種彼此固溶。通過固溶，能夠 有效地提尚磁各向異性，由此能夠使尚頻磁特性和機械特性提尚。在不固溶的情況下，非磁 性金屬、添加金屬就向磁性金屬粒子10的晶界、表面偏析，無法有效地使磁各向異性、機械 特性提尚。
[0040] 磁性金屬粒子10也可以是多晶粒子、單晶粒子中的任一種粒子，但優選是單晶粒 子。通過設為單晶粒子，能夠在使粒子一體化時使易磁化軸一致，因此能夠控制磁各向異 性，能夠使尚頻特性提尚。
[0041] 磁性金屬粒子10的平均粒徑并沒有特別限定，但其最佳值由所使用的頻率決定。 粒徑越大，由渦流導致的損耗越大，此外，頑磁力也具有粒徑依賴性。優選選擇已考慮了渦 流以及頑磁力而得到的最佳粒徑。例如，頑磁力也取決于材料，但其在大約20nm附近達到 最大值，優選進行在比最大值小的數值處或者比最大值大的數值處的設計，但在比最大值 大的情況下，渦流損耗變大，因此并不優選在高頻下使用。優選的磁性金屬粒子10的平均 粒徑例如為l〇nm以上且20nm以下。
[0042] 磁性金屬粒子10也可以是球狀粒子，但優選縱橫比大的扁平粒子或棒狀粒子。若 增大縱橫比，則不僅能夠賦予由形狀導致的磁各向異性、使導磁率的高頻特性提高，而且在 使粒子一體化來制作部件時易于利用磁場進行取向。其原因在于，通過取向能夠進一步提 高導磁率的高頻特性。此外，若縱橫比變大，則能夠使成為單磁疇結構的極限粒徑增大，即 使是大的粒子，導磁率的高頻特性也不劣化。例如，若磁性金屬粒子10為球狀，則成為單磁 疇結構的極限粒徑為50nm左右，但若為縱橫比大的扁平粒子，則極限粒徑變大。通常粒徑 較大的粒子易于合成，因此從制造方面的觀點考慮，縱橫比大是有利的。并且，通過增大縱 橫比，在使粒子一體化而制作部件時能夠增大磁性金屬粒子10的填充率，由此，能夠增大 部件的單位體積、單位重量的飽和磁化，也能夠增大導磁率。優選的磁性金屬粒子10的縱 橫比例如為5以上且500以下。
[0043] 磁性金屬粒子10也可以是非晶形的。無論是金屬單質還是合金，都還可以是與氧 化物、氮化物、碳化物等絕緣體混合的非晶形。
[0044] 多個磁性金屬粒子10的晶格常數相對于以1000°C進行了熱處理時的晶格常數的 變化率為±1%以