专利名称：电感用粉体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电感用粉体(powder for inductor)，且特别是涉及一种可增加 耐电流、高频响应及表面抗蚀能力的电感用粉体。
背景技术：
具有低损失及高频响应的功率电感(power inductor)的实际应用面相当广泛，举 凡电源模块设计电路上皆使用数颗功率电感以提供储能及滤波功能。目前因应电子产品的 轻薄短小及多媒体化趋势，内部主动式元件的工作电压普遍降低，却使负载电流随之增加， 因此突显功率电感在高电流下储能或滤波功能的重要性。 功率电感特性与原粉体种类及前处理工艺息息相关，尤其是原粉体表面绝缘改质
技术。就磁性储能而言，以铁系材料优选，但电阻率过低亦产生高频涡流损并发热，导致特
性劣化，因此电感粉体须经表面绝缘处理来增加高频响应，且可调整原粉体的电感值，以因
应未来电源供应器的更高频切换动作，突显粉体表面改质及可靠性的必要性。
目前粉体前处理技术繁多，例如以非磁性相的晶界/管芯析出物及酸性皮膜(磷
酸或硫酸等)披覆可提高其绝缘度，例如美国专利US6348265或中国台湾专利TW442440、
TW459253及1294321。 但是，前述专利所得到的粉体在应用于电感时，容易于高温潮湿环境中使用一段 时间后，在其表面产生生锈现象，而使其特性劣化，导致储能不够或滤波共振频率偏移，降 低电源转换效率，甚至使元件失效，因此电感粉体表面保护层的防蚀功能需求已成为重要 研究课题。
发明内容
因此，本发明提供一种电感用粉体，可提升磁性金属粉体表面防蚀、耐电流及高频 响应特性表面抗蚀能力，即使在高温潮湿环境中仍能保持原电磁特性。 本发明提出一种电感用粉体，包括磁性金属粉体以及披覆在磁性金属粉体的表面 的金属磷酸盐保护层。 在本发明的实施例中，上述磁性金属粉体的材料是选自包括Fe、Co及Ni基及上述 元素任意组合所构成群组的其中之一。 在本发明的实施例中，上述磁性金属粉体的组成元素包括微量非磁性元素，如选 自由Cr、 Nd、 Al、 Si、 Ca、 Mg、 B及上述元素任意组合所构成群组的其中之一。
在本发明的实施例中，上述金属磷酸盐保护层中的金属组成元素是选自包括Zn、 Mn、Ca、Al、Cu、Fe、Ni及上述元素任意组合所构成群组的其中之一 ；优选是选自包括Zn、Mn、 Ca及前述元素任意组合所构成群组的其中之一。 在本发明的实施例中，上述金属磷酸盐保护层占每一电感用粉体的总重的重量百
分比为0. lwt% 10wt% ;优选是O. 3wt% 3. 5wt%。 在本发明的实施例中，上述电感用粉体的表面氧化程度低于5%。
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在本发明的实施例中，上述金属磷酸盐保护层的厚度约在O. 5iim 15iim之间。 基于上述，本发明可透过化学法配制金属磷酸盐溶液，在磁性金属粉体表面均匀
披覆金属磷酸盐保护层。这一层金属磷酸盐保护层的功能可当作磁通路障碍层，避免磁性
过度快速饱和及增加表面抗蚀性以稳定电感输出，达到效能与美观兼顾的需求。 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详
细说明如下。
图1为实施例1 3与比较例1 2的耐电流测试曲线图。 图2为实施例1 3与比较例1 2的导磁率对频率的变化趋势(lKHz lGHz) 曲线图。 图3为实施例1 3与比较例1 2的加速耐蚀测试结果曲线图。
具体实施例方式
本发明的电感用粉体的结构为在磁性金属粉体表面披覆一层金属磷酸盐保护层。 如此，前述金属磷酸盐保护层可提升磁性金属粉体的表面防蚀、耐电流及高频响应特性。
在本发明的电感用粉体中，磁性金属粉体的材料可选自包括Fe、Co及Ni基及上述 元素任意组合所构成群组的其中之一。另外，在磁性金属粉体的组成元素中还包括微量非 磁性元素，例如选自由Cr、 Nd、 Al、 Si、 Ca、 Mg、 B及上述元素任意组合所构成群组的其中之 在本发明的电感用粉体中，金属磷酸盐保护层中的金属组成元素可选自包括Zn、 Mn、Ca、Al、Cu、Fe、Ni及上述元素任意组合所构成群组的其中之一。此外，可利用混成技术制 备本发明的电感用粉体，例如先制作含金属磷酸盐的磷酸混合溶液，再将磁性金属粉体与 所述磷酸混合溶液混合，其中前述磷酸混合液中，金属磷酸盐的混合浓度范围约为2wt% 20wt% ;优选为5wt% 15wt^之间。由于前述金属磷酸盐保护层的厚度比先前技术中的 纯磷酸皮膜薄，约在0. 5 ii m 15 ii m之间，所以维持同样耐电流时电感较高，而且纯磷酸皮 膜在使用一段时间后有电感下降的问题，本发明的金属磷酸盐保护层则无此问题。
最后得到的本发明的电感用粉体中，金属磷酸盐保护层占每个电感用粉体的总重 的重量百分比约为0. lwt% 10wt%。 而当上述金属磷酸盐保护层中的金属组成元素优选是选自包括Zn、Mn、Ca及上述 元素任意组合所构成群组的其中之一，则金属磷酸盐保护层占每一电感用粉体的总重的重 量百分比优选是O. 3wt% 3. 5wt%。 以下列举几个实施例来更详细地描述本发明，但本发明不限于此。
实施例1 :Ca (H2P04) 2粉溶于磷酸 将2g Ca (H2P04) 2溶于10g磷酸中，得到一个混合溶液。经过加热后取上述混合溶 液1. 75g依序加至重量100g的铁粉中，以混合机进行机械搅拌，所得粉体即为本发明的电 感用粉体。 之后，将上述粉体于烘箱16(TC加热1小时，再加入粘结剂造粒，取0. 7g并以5吨 (ton)压锭进行后续量测，试片编号为Fe#CaP。
实施例2 :Mn3 (P04) 2粉溶于磷酸 将2g Mn3(P0》2溶于10g磷酸中，得到一个混合溶液。经过加热后取上述混合溶液1. 75g依序加至重量100g的铁粉中，以混合机进行机械搅拌，所得粉体即为本发明的电感用粉体。 之后，将上述粉体于烘箱16(TC加热1小时，再加入粘结剂造粒，取0. 7g并以5吨压锭进行后续量测，试片编号为Fe#MnP。
实施例3 :Zn3 (P04) 2粉溶于磷酸 将2g Zn"P0》2溶于10g磷酸中，得到一个混合溶液。经过加热后取上述混合溶液1. 75g依序加至重量100g的铁粉中，以混合机进行机械搅拌，所得粉体即为本发明的电感用粉体。 之后，将上述粉体于烘箱16(TC加热1小时，再加入粘结剂造粒，取0. 7g并以5吨压锭进行后续量测，试片编号为Fe#ZnP。 比较例1 :取纯铁粉0. 7g/5吨压锭进行后续量测，试片编号为Fe。
比较例2 : 将1. 75g磷酸依序加至重量100g的铁粉中，以混合机进行机械搅拌，然后将所得
粉体于烘箱16(TC加热1小时，再加入粘结剂造粒，取0. 7g并以5吨压锭进行后续量测，试
片编号为FeSP。 「耐电流特性」 取实施例1 3与比较例1 2的试片进行耐电流测试，所得结果如图1所示，唯有金属磷酸盐保护层可提供磁性回路障碍层以提升耐电流特性，其额定电流(ratedcurrent)明显比纯铁系粉(试片Fe)高两倍以上。
「高频响应特性」 分别量测实施例1 3与比较例1 2的试片的导磁率对频率的变化趋势(lKHz lGHz)，所得结果如图2所示。从图2可知，纯铁系粉因电阻过低于高频段所产生的涡流损致使导磁率下降，当频率高于10KHz时，电感量随即降低。但当电感粉体(纯铁系粉)经各种磷酸金属盐保护层处理后，电感值虽略微降低，但高频响应可维持至750KHz以上，甚至达lMHz以上，故而提升高频响应特性。
「表面氧化程度」 在测试条件为85°C /85RH/3天下，将实施例1 3与比较例1 2的试片先以双氧水浸泡数分钟之久，再转移到恒温恒湿环境中作加速测试，最后测量锈斑占整个粉体的面积比例，所得结果如图3所示。图3显示未作任何表面保护层的铁粉(试片Fe)，其表面生锈程度已达到70%以上，纯磷酸保护层磷酸皮膜(试片FeftP)的生锈程度约至40%，但其他磷酸金属盐保护层(试片Fe#CaP、Fe#MnP及Fe#ZnP)的表面氧化程度均低于5%以下，由此可见，本发明的金属盐类保护层的确可增加电感用粉体的电磁及抗蚀能力。
综上所述，本发明经由特殊表面绝缘处理，在功率电感用的磁性金属粉体表面披覆非磁性且绝缘的金属磷酸盐保护层，形成磁回路障碍层，以提升电磁特性。另外，因为本发明的金属磷酸盐保护层与磁性金属粉体的表面紧密结合，使磁性金属粉体与外界空气隔绝，故能提升表面抗蚀能力，可避免在高温或潮湿环境中因生锈而产生电磁衰减。因此本发明的电感用粉体，可大幅提升原磁性粉体的耐电流及高频响应特性。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
权利要求
一种电感用粉体，包括磁性金属粉体；以及金属磷酸盐保护层，披覆在所述磁性金属粉体的表面。
2. 如权利要求1所述的电感用粉体，其中所述磁性金属粉体的材料是选自包括Fe、 Co 及Ni基及上述元素任意组合所构成群组的其中之一。
3. 如权利要求1所述的电感用粉体，其中所述磁性金属粉体的组成元素包括微量非磁 性元素。
4. 如权利要求3所述的电感用粉体，其中该非磁性元素是选自由Cr、 Nd、 Al、 Si、 Ca、 Mg、 B及上述元素任意组合所构成群组的其中之一。
5. 如权利要求1所述的电感用粉体，其中该金属磷酸盐保护层中的金属组成元素是选 自包括Zn、Mn、Ca、Al、Cu、Fe、Ni及上述元素任意组合所构成群组的其中之一。
6. 如权利要求1所述的电感用粉体，其中该金属磷酸盐保护层中的金属组成元素是选 自包括Zn、Mn、 Ca及上述元素任意组合所构成群组的其中之一。
7. 如权利要求1所述的电感用粉体，其中该金属磷酸盐保护层占每一电感用粉体的总 重的重量百分比为0. lwt% 10wt%。
8. 如权利要求1所述的电感用粉体，其中该金属磷酸盐保护层占每一电感用粉体的总 重的重量百分比为0. 3wt% 3. 5wt%。
9. 如权利要求1所述的电感用粉体，其表面氧化程度低于5%。
10. 如权利要求l所述的电感用粉体，其中该金属磷酸盐保护层的厚度在0.5ym 15um之间。
全文摘要
一种电感用粉体，是由磁性金属粉体及披覆在其表面的非磁性且绝缘的金属磷酸盐保护层构成，可提升耐电流及高频响应特性。而且，由于金属磷酸盐保护层及磁性金属粉体表面紧密结合，使磁性金属粉体与外界空气隔绝，因此能提升电感用粉体的表面抗蚀能力。
文档编号H01F1/047GK101783218SQ20091000358
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者唐敏注, 柯文淞, 汤士源 申请人:财团法人工业技术研究院