[发明专利]复合磁性材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在电子设备的感应器、扼流圈(choke coil)、变压器等中使用的复合磁性材料及其制造方法。

背景技术

随着近年来的电气设备、电子设备的小型化，对使用磁性材料的感应器部件也要求小型化且高效率化。作为感应器部件，例如在高频电路中使用的扼流圈中，可以利用使用了铁素体粉末的铁素体磁芯及作为金属磁性粉末的成形体的复合磁性材料(压粉磁芯)。

其中，铁素体磁芯具有饱和磁通密度小、直流叠加特性低这样的缺点。因此，在以往的铁素体磁芯中，为了确保直流叠加特性，在相对于磁路垂直的方向上设置数100μm左右的间隙，以防止直流叠加时的电感L值的降低。然而，这样的宽间隙成为蜂鸣音的产生源。此外，特别是在高频带域中从间隙产生的漏磁通会使铜线圈中产生显著的铜损。

与此相对，将金属磁性粉末进行成形而制作的复合磁性材料与铁素体磁芯相比，具有显著大的饱和磁通密度，对小型化是有利的。此外，与铁素体磁芯不同，可以无间隙地使用，因此，由蜂鸣音、漏磁通引起的铜损小。

然而，关于导磁率及铁芯损耗，复合磁性材料并不能说比铁素体磁芯更优异。特别是在扼流圈或感应器中使用的复合磁性材料中，铁芯损耗大的部分，铁芯的温度上升变大。因此，使用了复合磁性材料的感应器部件难以小型化。此外，为了提高其磁特性，需要提高复合磁性材料的成形密度。通常需要6ton/cm²以上的成形压力，根据产品需要10ton/cm²以上的成形压力。

复合磁性材料的铁芯损耗通常由涡流损耗和磁滞损耗构成。通常金属磁性粉末的固有电阻值低。因此，若磁场发生变化，则以抑制该变化的方式流过涡电流。因此，涡流损耗成为问题。涡流损耗与频率的平方及涡电流流过的面积的平方成比例地增大。若将构成金属磁性粉末的金属磁性粒子的表面用绝缘材料被覆，则能够将涡电流流过的面积从遍及金属磁性粒子间的铁芯整体抑制在仅金属磁性粒子内。其结果是能够降低涡流损耗。

另一方面，由于复合磁性材料以高的压力成形，所以大量的加工应变被导入成形体中，导磁率降低，磁滞损耗增大。为了避免该现象，在成形加工后，根据需要对成形体实施用于释放应变的热处理。通常被导入金属磁性粉末中的应变的释放是在熔点的1/2以上的热处理温度下发生的现象，在富铁组成的合金中，为了充分释放应变，至少需要在600℃以上、优选在700℃以上对成形体进行热处理。即，在使用复合磁性材料的情况下，在确保金属磁性粒子间的绝缘性的状态下，将成形体在高温下进行热处理是重要的。

作为复合磁性材料用的绝缘性粘合剂，可以使用环氧树脂、酚醛树脂、氯乙烯树脂等。由于这样的有机系树脂的耐热性低，所以若为了释放应变而将成形体在高温下进行热处理，则被热分解。因此不能使用这样的绝缘性粘合剂。

针对这样的课题，提出了例如使用聚硅氧烷树脂的方法(例如、专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-29114号公报

发明内容

本发明为能够进行高温热处理且实现优异的磁特性的复合磁性材料及其制造方法。本发明的复合磁性材料包含由多种金属磁性粒子构成的金属磁性粉末和介于该金属磁性粒子间的作为无机绝缘物的云母。云母中含有的Fe的含量在设云母的整体为100wt％时，以Fe₂O₃换算计为15wt％以下。此外，在本发明的复合磁性材料的制造方法中，首先将上述金属磁性粉末与云母混合，使其分散在彼此之间来制备混合粉末。之后，对该混合粉末进行加压成形而形成成形体。然后对成形体进行热处理。云母中含有的Fe的含量在设云母的整体为100wt％时，以Fe₂O₃换算计为15wt％以下。

在本发明的复合磁性材料中，在金属磁性粒子间夹着耐热性优异的无机绝缘物即云母。因此，能够抑制高温热处理时的金属磁性粒子间的反应。此外，通过将云母的Fe的含量设为以Fe₂O₃换算计为15wt％以下，能够制作充分确保金属磁性粒子间的绝缘性且具有优异的磁特性的复合磁性材料。

具体实施方式

通过使用聚硅氧烷树脂，与环氧树脂、酚醛树脂等有机系树脂相比，将金属磁性粒子间绝缘的绝缘材料的耐热性有一定程度提高。然而，即使使用聚硅氧烷树脂，耐热温度也为500～600℃左右，其以上的温度下的热处理也是困难的。