[发明专利]氧化物磁性材料及利用该材料制成的线圈元件

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于扼流圈和感应圈芯体的氧化物磁性材料以及一种利用这种氧化物磁性材料作芯体的线圈元件。

背景技术

近年来，各种电子设备在缩小尺寸和降低重量方面的要求呈指数增长。与此相应，对这类电子设备的电气回路中电子元件的小尺寸和高性能的要求亦快速增加。

作为这类电子元件之一的电源扼流圈的磁性材料出于下列原因常常采用Ni-Zn基铁素体。即Ni-Zn基铁素体具有如此高的电阻率，以致它可以直接绕组的形式应用。因此，电源扼流圈可做成小尺寸并且费用低。此外，Ni-Zn基铁素体的居里温度如此之高，以致饱合磁通量密度Bs的温度特性优异。

但是，Ni-Zn基铁素体的饱合磁通量密度Bs通常低于Mn-Zn基铁素体的Bs。因此，作为电源扼流圈的磁性材料要求Ni-Zn基铁素体要具有更高的Bs。除这个要求之外，同时还要求改进和附加为制造用于电源扼流圈元件芯体所要求的其它性质。

具体而言，提出了下列要求：

(1)增加饱合磁通量密度Bs，其程度不致对施加高电流产生的高磁场饱合，即是说，能改善DC叠加性能；

(2)增加初始磁导率μi，以便得到预期的感应系数，甚至在线圈数量减小，从而DC电阻值减小，以便达到节约能耗的目的的情况下亦是如此；

(3)改进初始磁导率μi的温度性能，以保持优异的DC叠加性能，甚至在高的操作温度范围内亦要如此；和

(4)防止感应系数在电子元件是表面-固定时由于树脂模压件所引起的变化，即保持优异的抗应力性能。

此外，对电源感应圈的磁性材料的性质的要求与对电源扼流圈的要求相似。

为了达到这些要求，日本专利公开件No.平6-295811公开了一种氧化物软磁材料，该材料通过向基本组合物添加不高于3000ppm的形式为MoO₃的Mo的氧化物，该基本组合物含48-50摩尔％的Fe₂O₃、15-25摩尔％的ZnO、2.5摩尔％或更低的CuO、22-37摩尔％的NiO，其余为不可避免的杂质。同一专利报导，高的Bs和高的μi可通过将氧化物软磁材料的组成设定在上述范围内来达到。但是，该专利未提到施加外应力的情况下感应系数的变化。

此外，日本专利公开件No昭63-275104公开了一种氧化物磁性材料，其特征在于，将0.1-3.0重量％的Sb₂O₃添加到Ni-Zn基铁素体中，该铁素体的组成为40-55摩尔％的Fe₂O₃、5-50摩尔％的NiO、0-20摩尔％的CuO和0-30摩尔％的ZnO。按照该专利，一种满足磁导率、温度性能和抗压性能要求的氧化物磁性材料可以通过将氧化物磁性材料的组成设定在上面提及的范围内而得到。该专利确实涉及到抗压性能，但未公布抗压性能的具体数据。

日本专利公开件No平5-3112公开了一种氧化物磁性材料，其特征在于，以Ni-Cu-Zn基铁素体作为主要成分，向主要成分添加0.2-0.8重量％的Nb₂O₅、0.3-1.2重量％的Ta₂O₅和0.15-1.35重量％的MoO₃中之任一种作为次要成分。根据该专利，具有高初始磁导率和初始磁导率的低温度系数的一种氧化物磁性材料可通过使氧化物磁性材料有上述组成而得到。但是，该专利未公开饱合磁通量密度Bs和抗压性能。不能说，具有这种组成的氧化物磁性材料能满足用作电源扼流圈和电源感应圈所要求的全部性质。

再次，日本专利公开件No平1-103053公开了一种铁素体材料，其特征在于，在Ni-Cu、Zn基铁素体中含0.05-2.0重量％的Bi₂O₃，该铁素体的组成为40-50摩尔％的Fe₂O₃、20-35摩尔％的ZnO、3-10摩尔％的CuO，其余为NiO，而且其中在多数情况下1/2的NiO被MgO和/或(1/4)(Li₂O+Fe₂O₃)和/或Mn的氧化物所取代。根据该专利，具有高初始磁导率μi、高的饱合磁通量密度Bs和高强度和优良的抗热冲击性能的铁素体材料可使该铁素体材料有上述组成而得到。该专利确实提到了铁素体的机械强度，但未提到初始磁导率的抗压性能，即抗应力性能。