[发明专利]磁性材料以及装置

说明书

对相关申请的交叉参考

本申请基于2013年6月25日提交的日本专利申请2013-133106号主张优先权，在此以参考的形式援引其全部内容。

技术领域

本发明主要涉及磁性材料以及装置。

背景技术

现在，磁性材料适用于电感器、电磁波吸收体、磁性油墨、天线装置等各种各样的装置，是非常重要的材料。这些装置根据所需目的来利用磁性材料所具有的导磁率或磁损耗的特性。磁损耗包括：由强磁性共振产生的损耗，由磁畴壁共振产生的损耗，由外加磁场时的诱导电流产生的涡电流损耗，磁化过程中的热能损耗即磁滞损耗。电感器和天线装置利用高导磁率和低磁损耗，电磁波吸收体利用高磁损耗。由此，实际中作为装置使用时，必须根据设备的利用频带来控制导磁率和磁损耗。

具有高导磁率和低磁损耗的磁性材料在应用于功率半导体装置中使用的功率电感器方面受到关注。功率半导体是以MOSFET或功率二极管等为代表的以高效率控制高电力和能量的半导体，从节能的观点来看，在家电、计算机、汽车等所有的设备中广泛应用。

对于功率半导体来说，现在，Si为主流，但据认为，为了进一步进行高效率化和设备的小型化，利用SiC、GaN是有效的。SiC和GaN比Si的带隙和绝缘击穿电场大，能够提高耐电压，因此能够使元件薄型化。由此，能够降低半导体的导通电阻，对低损耗化和高功率化是有效的。此外，因为SiC和GaN的载流子迁移性高，所以能够使开关频率高频率化，能够使元件小型化。据预测，系统的驱动频率能够从Si的kHz带高频率化至MHz带。

考虑到上述观点，使用了SiC、GaN的功率半导体的开发正在活跃地进行。另外，为了将功率半导体装载到各种设备中，功率电感器的开发、即在MHz带具有高导磁率、低磁损耗磁性材料的开发是不可缺少的。还有，需要能够对应大电流的高饱和磁化。如果饱和磁化较高，则即使外加高磁场也难以引起磁饱和，能够抑制实际的电感值的降低。由此，提高装置的电流重叠特性，提高系统的效率。

现在，已作为电感器实用化的磁性材料有硅钢板或FINEMENT(日立金属公司制微结晶材料)等金属系材料、由铁氧体所代表的氧化物材料。金属系材料虽然是高饱和磁化和高导磁率的材料，但电阻小且在1MHz以上的高频带会增大涡电流损耗。另外，对于氧化物材料来说，因为材料本身的电阻大，所以即使在高频带也是低磁损耗，但因为饱和磁化低，所以容易引起磁饱和，电感值降低，不适合于功率电感器。

对于SiC和GaN等面向功率半导体的电感器来说，开发在1MHz以上的MHz频带满足高饱和磁化、高导磁率、低磁损耗的材料是不可缺少的。

此外，在高频带具有高导磁率和低磁损耗的磁性材料除了被期待应用于功率电感器以外，还被期待应用于天线装置等高频率通信设备的装置。作为天线的小型化、省电力化的方法，有下述方法：通过将高导磁率、低磁损耗的绝缘基板作为天线基板，卷入到达通信设备内的电子部件和基板的电波，使电波不到达电子部件地进行电波的收发。由此，使天线小型化和省电力化成为可能，同时，还使天线的共振频率宽频带化成为可能，因此是优选的。由此，如果开发出功率电感器用磁性材料，则也可能应用于天线装置。

此外，对于电磁波吸收体来说，利用高磁损耗，吸收从电子设备产生的噪音，使电子设备的误动作等故障减低。电子设备是在各种频带使用，在规定的频带下要求高磁损耗。一般来说，磁性材料在强磁性共振频率附近显示出高磁损耗。在MHz频带低损耗磁性材料的强磁性共振频率大约变为GHz频带。由此，MHz带功率电感器用磁性材料也可以应用于例如在GHz带使用的电波吸收体。

这样，如果能够开发在MHz频带具有高导磁率和低磁损耗的磁性材料，则也能够使用于MHz带以上的高频带的功率电感器、天线装置、电磁波吸收体等。但至今已提出的任何磁性材料都未必具备充分的特性。

附图说明

图1是第1实施方式的磁性材料的示意图。

图2是第2实施方式的磁性材料的示意图。

图3是第3实施方式的磁性材料的示意图。

图4A、图4B是第5实施方式的装置的概念图。

图5是第5实施方式的装置的概念图。

图6是第5实施方式的装置的概念图。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供在高频带具备优良的高导磁率和低磁损耗的特性的磁性材料以及装置。