磁性材料及设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 交叉引用的文献
[0002] 本申请基于2014年9月18日提出的日本专利申请No. 2014-189814号并主张其 优先权，这里引用其内容。
技术领域
[0003] 本实施方式主要涉及磁性材料及设备。
【背景技术】
[0004] 例如，为了将功率半导体搭载在各种机器中，一直在进行功率电感器的开发，希望 开发出在kHz~MHz频带下具有高导磁率和低磁损耗的磁特性的磁性材料。进而，期待可 对应大电流的高饱和磁化。当饱和磁化高时，即便施加高磁场，也难以引起磁饱和，可抑制 有效电感值的降低。由此，设备的直流叠加特性提高，系统的效率提高。
[0005] 另外，对于电波吸收体，利用高的磁损耗来吸收由电子机器产生的噪音，降低电子 机器的误操作等不良。电子机器在各种频带中被使用，在规定的频带内需要高的磁损耗。一 般来说，磁性材料在铁磁谐振频率附近显示高的磁损耗。例如，在MHz频带下，低磁损耗的 磁性材料的铁磁谐振频率大致变为GHz频带。因此，MHz带功率电感器用磁性材料也可应 用于例如在GHz带中使用的电波吸收体。
[0006] 如此，如果能够开发在kHz~MHz频带下的高导磁率、低磁损耗的磁性材料，那么 也可用于kHz带以上的高频带的功率电感器、天线装置、电波吸收体等设备中。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的课题在于提供具备高导磁率和低磁损耗的特性的磁性材料以及 使用了该材料的设备。
[0008] 本发明的一个方案的磁性材料是具备含有磁性金属的多个扁平粒子、以及配置在 扁平粒子周围且电阻比扁平粒子高的基质相（也称为主相）的磁性材料，在磁性材料的截 面，扁平粒子的长宽比为10以上，当将扁平粒子的长径设定为L、将连接扁平粒子的2个端 点的直线长度设定为W时，将满足W< 0. 95XL的扁平粒子连续层叠的部分的外周包围的 面积的比例是截面面积的10%以上。
[0009] 根据上述构成，提供具备高导磁率和低磁损耗的特性的磁性材料以及使用了该材 料的设备。
【附图说明】
[0010] 图1为第1实施方式的磁性材料的示意图。
[0011] 图2为第1实施方式的扁平粒子的示意图。
[0012] 图3A~D为第1实施方式的扁平粒子的示意图。
[0013] 图4A~B为第1实施方式的磁性材料的示意图。
[0014] 图5为第1实施方式的扁平粒子的示意图。
[0015] 图6A~B为第2实施方式的设备的概念图。
[0016] 图7A~B为第2实施方式的设备的概念图。
[0017] 图8为第2实施方式的设备的概念图。
[0018] 图9为实施例12的磁性材料的截面观察图。
【具体实施方式】
[0019] 以下，使用附图来说明本发明的实施方式。
[0020] 发明人们发现：在磁性材料中通过使含有磁性金属的扁平粒子弯曲、并控制该粒 子的比例，可以有效地抑制粒子内涡流损耗的增加。其结果，可以容易地制造出在高频带内 具有高饱和磁化、高导磁率和低磁损耗的优良特性的磁性材料。本发明是基于发明人们发 现的上述见识而完成的。
[0021] (第1实施方式）
[0022] 本实施方式的磁性材料是具备含有磁性金属的多个扁平粒子、以及配置在扁平粒 子周围且电阻比扁平粒子高的基质相的磁性材料，在磁性材料的截面，扁平粒子的长宽比 为10以上，当将扁平粒子的长径设定为L、将连接扁平粒子的2个端点的直线长度设定为W 时，将满足W< 0. 95XL的扁平粒子连续层叠的部分的外周包围的面积的比例是截面面积 的10%以上。
[0023] 本实施方式的磁性材料通过具备上述构成，特别是在100kHz以上的高频带内实 现了高导磁率、低磁损耗。
[0024] 图1为本实施方式的磁性材料的截面示意图。本实施方式的磁性材料100由含有 磁性金属的多个扁平粒子10和基质相12构成。
[0025]扁平粒子10含有磁性金属。这里，作为磁性金属，例如可以举Fe(铁）、Co(钴）、 Ni(镍）等过渡金属、Ce(铈）、Pr(镨）、Nd(钕）、Pm(钷）、Sm(钐）、Eu(铕）、Gd(钆）、 Tb(铽）、Dy(镝）、Ho(钬）、Er(铒）、Tm(铥）和Yb(镱）等稀土类金属。
[0026] 在磁性材料100的截面，扁平粒子10的长宽比为10以上。长宽比大，则与球状的 情况相比，能够实现利用因形状产生的磁各向异性（在粒子面内方向表现磁化容易轴、在 粒子的垂直方向表现磁化困难轴）的谐振频率的高频率化和因退磁系数的降低所导致的 导磁率的增大。另外，通过使用长宽比大的粒子，可以增大磁性金属的填充率，磁性材料100 的每单位体积或者每单位质量的饱和磁化增大，变成高饱和磁化和高导磁率材料。另一方 面，当长宽比变得过高时，由于磁性材料100的机械强度降低，因此优选长宽比为500以下。
[0027] 在计算长宽比时，例如使用扫描型电子显微镜（ScanningElectronMicroscope: SEM)进行观察。以1个图像中含有50个扁平粒子10的最大倍率对磁性材料100的截面图 像进行观察。在1个图像中观察到的全部扁平粒子10的粒子中，从长径大者中选择5个粒 子。各扁平粒子10的长径L如图2所示，定义为通过扁平粒子10的中心、沿着扁平粒子10 的弯曲的外周的线的长度。将所选择的5个扁平粒子10的长径的平均值设定为Q。另外， 在所选择的5个各扁平粒子10中，将垂直于长径L的直径中最大的长度设定为短径R、将5 个扁平粒子10的短径的平均值设定为&。如此，在5个不同的视野中观察磁性材料100的 截面图像，测定Q、L2、L3、L4、L5、&、R2、R3、R4、R5。进而，将LfL5的平均值设定为La，R广 尺5的平均值设定为Ra，长宽比定义为La/Ra。
[0028]基质相12配置在扁平粒子10的周围，其电阻比扁平粒子10的电阻高。这是因为 会抑制由流过磁性材料100整体的涡电流所导致的涡流损耗。作为基质相12中使用的材 料，例如可以列举出空气、玻璃、有机物树脂、氧化物、氮化物、碳化物等。作为有机物树脂， 可以列举出环氧树脂、酰亚胺树脂、乙烯基树脂、硅树脂等。作为环氧树脂，例如可以列举出 双酚A型环氧树脂、联苯型环氧树脂等树脂。酰亚胺树脂例如可以列举出聚酰胺酰亚胺树 月旨、聚酰胺酸型聚酰亚胺树脂等树脂。乙烯基树脂例如可以列举出聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇 缩丁醛树脂等树脂。硅树脂例如可以列举出甲基硅树脂、醇酸改性硅树脂等树脂。基质相 12的材料的电阻值例如优选为Ιι?Ω·cm以上。
[0029]基质相12的电阻高于扁平粒子10的电阻可通过由端子间的电流及电压值求出电 阻的四端子法或二端子法电阻测定来进行判定。例如有下述方法：一边通过扫描型电子显 微镜对扁平粒子10和基质相12混合而成的试样的电子图像进行观察，一边使端子（探针） 与扁平粒子10和基质相12分别相接触，从而测定电阻。另外，通过该方法，可以对基质相 12的材料的电阻值进行评价。
[0030]在磁性材料100的截面，当将扁平粒子10的长径设定为L、将连接扁平粒子10的 2个端点的直线的长度设定为W时，将满足W< 0. 95XL的扁平粒子10连续层叠的部分的 外周包围的面积的比例是截面面积的10%以上。端点如图2所示定义为弯曲的扁平粒子 内侧的弧的端部。连接2个端点16的直线的长度W例如使用SEM进行观察。按照图像的 一边的长度达到如上计算的长径La的8倍~12倍的方式，对磁性材料100的截面图像进 行观察。计算在1个图像内将满足W< 0. 95XL的扁平粒子连续层叠2个以上的部分的外 周包围的部分的面积。满足W< 0. 95XL的扁平粒子10在介由基质相12或基质相12以 外的非磁性相层叠2个以上时，看作是满足W< 0. 95XL的扁平粒子10连续层叠的部分。 另外，只要满足0. 95XL的扁平粒子之间在层