[发明专利]氧化物磁性材料、使用该材料的线圈元件和生产氧化物磁性材料和线圈元件的方法

说明书

本发明涉及用于高频领域的氧化物磁性材料和生产该磁性材料的方法，以及用氧化物磁性材料生产整体型(bulk type)线圈元件的方法，含有内导体的层合线圈元件及其生产方法。

作为用于高频领域的氧化物磁性材料例如线圈元件，一般采用Ni-Cu-Zn基铁氧体，因此其生产方法通常是粉末冶金法。

该方法是按预定百分含量称量氧化物如Fe₂O₃、NiO、CuO或ZnO，湿混或干混并研磨，预烧结该混合和研磨的粉末。然后，将预烧结材料进行粗磨并进一步细磨。在湿磨的情况下，需要干燥过程。

铁氧体的特性在很大程度上取决于其组成，并且从生产管理的角度出发，最终产品的组成应该与目标组成差别尽量小。

层合线圈的材料必须在低于Ag熔点的温度下进行烧结，并且要求组成的管理使最终产品中达到Fe₂O₃、NiO、CuO和ZnO的百分比水平为0.1摩尔％。特别是对于Fe₂O₃来说，当接近铁氧体的化学计量组成时，其活性升高，但如果超过所说水平，活性迅速下降，因此，在铁氧体的主成分中需要最精心的组成管理。

顺便提一下，对于普通Ni-Cu-Zn铁氧体，在其生产过程中使用不锈钢球、氧化铝球或氧化锆球作为介质球，并且材料在经过混合、研磨和预烧结后要进行粗磨和细磨。在用于整体型线圈的材料中，一般将预烧结材料研磨至比表面积达到1.0至7.0m²/g，由于层合型材料必须在低于Ag熔点的温度下进行烧结，研磨的时间要很长，比表面积被提高到3.0至15.0m²/g，从而改善研磨粉末在低温下的活性。

Fe是不锈钢球的主成分，并为Ni-Cu-Zn铁氧体的主成分的Fe₂O₃的一部分，由于研磨时的机械化学反应而含量增加。Fe₂O₃含量的这种增加改变了Ni-Cu-Zn铁氧体的组成，从而使稳定组成的管理很困难，以致靠称量值不能做到这种管理。其它介质球也涉及耐磨性的难题，问题是这些球的磨损粉末可能作为杂质而混入。

在一般介质球中，内部韧性，即耐磨性低于外部的韧性，从而由于连续生产过程中混入量的差别产生了组成的偏离，因此，很可能得不到稳定的组成而且研磨效率很低。此外，长时间研磨使混入量增加，从而使烧结材料的特性变坏。作为杂质混入的研磨粉使Ni-Cu-Zn铁氧体的烧结性能变坏，而且为了得到接近理论值的烧结体密度和导磁率，烧结温度要更高，从而使生产成本提高，产品稳定性降低，难以在Ag熔点以下的温度进行烧结。

日本专利No.2708160提出，为了减少研磨期间研磨粉的混入，使用由高度耐磨、充分稳定的氧化锆(此后叫做“FSZ”)或部分稳定的氧化锆(此后叫做“PSZ”)制成的球作为介质球来研磨Mn-Zn基铁氧体。

日本专利No.2708160中公开的方法使用0.5至3.0mm的氧化锆球作为精磨过程中的介质球，从而使混入的杂质最多不超过主成分的0.02重量％。此外，通过这种方法，如果在比1200℃或更高的普通预烧结温度低大约100-200℃的温度下进行烧结，可以得到接近理论密度的高密度烧结体，因而使工业上的烧结温度降低，因而生产成本下降。

日本专利No.2599887给出一个例子，为了得到高机械强度的磁性材料，相对于Ni-Cu-Zn铁氧体材料的主成分混入0.01至3重量％的ZrO₂，并烧结1.5h。

审后日本专利公开JP-B-6-80613公开了一个例子，为了得到高密度Ni-Zn铁氧体，加入相对于Ni-Zn基铁氧体为4＜Bi₂O₃≤20重量％的Bi₂O₃以便得到高密度磁材料。

但是日本专利No.2708160中描述的1000℃左右的烧结温度很高，不能实现烧结成本的降低。此外，当用Ag作导体时，和熔点在960℃左右的Ag同时烧结是不可能的。如果是JP-A-7-133150中的1100℃，和Ag同时烧结更加不可能。

在上面提到的日本专利No.2708160描述的方法中，使用小直径介质球以便将因介质球磨损混入的杂质含量控制在低水平，但预烧结材料的研磨需要很长时间，例如192h(8天)，这就产生了一个问题，那就是球效率(材料处理量/球重)，即研磨效率太低。