JPH04345007A - 複合磁性膜およびその製法並びにそれを用いたコア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種電子機器・産業機器
に用いられる複合磁性膜磁性コアとその製法に関し、さ
らに詳しくは、トランス、チョークコイル磁芯、可飽和
インダクター、ノイズフィルター等に用いた場合優れた
特性を示す複合磁性膜、磁性コアとその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、社会は情報化という潮流の中にあ
り、この潮流の主役を演じているエレクトロニクスの技
術革新は目覚ましいものがある。中でも電子機器の小型
化・軽量化・高密度化は止まるところを知らず、各種素
子、部品、回路パターン等は、軽薄短小の一途をたどっ
ている。その中にあって、磁気を利用するインダクター
素子は、その性質上、小型化することに限界があるとさ
れ、磁気特性の優れた材料の開発が待たれている。

【０００３】一方、急速冷却法による非晶質合金の製法
が開発され、その非晶質合金の優れた軟磁性特性を生か
して、磁性コアが製造されている。非晶質合金を用い磁
性コアを作成する場合、非晶質合金の薄帯をトロイダル
状に巻回し、その巻回体に樹脂を含浸させ、または巻回
体をケーシング中に収納したのち切断して所望の形状の
コアとしている。このような磁性コアを用いて、トラン
ス、ノイズフィルター、スイッチング電源用可飽和コア
等に優れた性能を発揮している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、先に述べた
とおり、電子機器の小型化には、インダクター素子の改
善が一つの要素になっている。例えば、磁気増幅器を利
用したスイッチング電源は、スイッチング周波数の高周
波化によって飛躍的に電源を小型化できることが予想さ
れ、これまで以上の高周波特性の優れた磁性コアの開発
が必要とされてきている。

【０００５】磁性コアに要求される磁気特性に低損失、
即ち保磁力（Ｈｃ）が小さいことが挙げられる。図３に
非晶質合金板の保磁力の板厚依存性を示す。板厚の薄い
ものほど保磁力が小さく、高周波域ではこの影響がより
大きく現われている。このことから、膜厚の薄い磁性層
を磁性コアに用いることが必要である。しかしながら、
一般に、急速冷却法による非晶質合金の製法においては
、１０５　〜１０６ｄｅｇ／ｓｅｃ程度の速度で急冷す
る必要があり、そのために発生する表面の凹凸でその薄
膜化が難しく、約２０μｍ以下の薄膜の製造は困難とさ
れている。そこで、磁性コアに用いる非晶質合金を、さ
らに薄いものにすることが望まれる。

【０００６】ところで、保磁力を増大させるもう一つの
要因として、磁性コア内部に発生する渦電流損失がある
。高周波域では、この渦電流の発生が特に大きい。この
ため、磁性コアを製造する時、磁性層薄帯の層間に絶縁
層を設ける必要があり、製造工程上のネックともなって
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような状
況に鑑み、高周波域でも低い保磁力を示し、かつ製法上
も容易な複合磁性膜磁性コアおよびその製法を提供する
ことを目的とする。本発明の要旨とするところは、片面
あるいは両面に導電性薄膜をコーティングした高分子フ
ィルムの片面あるいは両面に非晶質合金磁性層を積層し
た複合磁性膜およびその製法並びに該磁性膜を用いたコ
アにある。

【０００８】磁性コアの単位磁性層は、薄いものほど磁
気特性に優れることは前述のごとくであるが、本発明の
磁性層は１０μｍ以下の厚みのものが好ましく、さらに
好ましくは５μｍ以下である。

【０００９】このように薄い磁性層の製造は、通常、磁
性合金を圧延加工等の金属箔を製造する方法による。し
かしながら、圧延加工にはその圧延率に限界があり、本
発明のような薄膜を得ることは難しい。また、結晶合金
には、微結晶間に粒界が存在し、それが磁区を形成して
磁壁を生じ、軟磁性的特性を著しく低下させる。低い保
磁力を有する磁性層を形成するためには、結晶粒界のな
い非晶質合金が優れており、本発明者らは、薄い非晶質
合金磁性層を形成するために、電気メッキ法による磁性
層を提案するものである。

【００１０】磁性層の非晶質合金はその元素が３ｄ軌道
の電子の磁気モーメントを有する遷移金属を含む軟磁性
を示すものであれば如何なるものでもよいが、特にＣｏ
を含有するものが好ましい。Ｃｏ元素を含む非晶質合金
の磁気特性は、低い保磁力と高い角型比を有することが
知られている。さらに高飽和磁束密度を得るためには、
ＣｏとＦｅとの合金が好ましい。この場合、Ｃｏ／Ｆｅ
＝９４／６では合金の磁歪が零となるので、ＣｏのＦｅ
に対する原子数比が９０％以上の組成がさらに好ましい
。

【００１１】一方、このような合金を電解メッキ法で非
晶質化するためは、半金属元素を併用することが不可欠
であるが、半金属元素としては、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、Ｃ、Ｇ
ｅ等を用いることができ、非晶質合金の結晶化温度を高
温に保つためには、これら半金属元素を１〜２０％含有
せしめることが好ましい。さらに４ｄ金属、５ｄ金属で
あるＭｏ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｗなどを含有せしめることによ
り、その結晶化温度を高めることができる。インダクタ
ー素子としての磁性コアは、軟磁性特性に優れた薄膜を
絶縁層を介して巻回するが、従来は絶縁層として絶縁性
接着剤を用いたり、絶縁性の高分子フィルムと磁性材料
をラミネートしたりしていたが、本発明のごとく１０μ
ｍ以下という磁性薄膜を取扱うため、シワの発生に伴う
特性の低下をさけることはできなかった。

【００１２】そこで本発明者等はこの欠点を解決するた
め絶縁性の高分子フィルムの片面あるいは両面を導電性
薄膜でコーティングした高分子フィルム（以下、表面導
電性高分子フィルムという）を用い、このフィルムを陰
極としてメッキ浴中で非晶質合金を電析させることによ
り、一度に磁性材料と絶縁材料を複合化した複合磁性膜
を製膜するという方法によりこれらの難点を解決し、こ
れを巻回して磁性コアを作成した。この場合、片面が導
電性薄膜でコーティングされている表面導電性高分子フ
ィルムの場合、この上にのみ非晶質合金膜がメッキされ
る。従って、この複合磁性膜は巻回するだけで目的とす
る磁性コアが得られる。一方、両面が導電性薄膜でコー
ティングされている表面導電性高分子フィルムの場合、
高分子フィルムの両面に非晶質合金がメッキされるので
、この複合膜の場合は、巻回する場合に複合膜間に従来
と同様に絶縁性接着剤等を用いる必要がある。

【００１３】本発明に用いられる導電性高分子フィルム
は公知の技術で製造される。例えば、アルミや金の薄膜
を数十〜数百オングストロームの厚みでポリエステルフ
ィルム上に蒸着したものなどを用いることができる。導
電層の厚みは電気メッキが可能な範囲で薄いものが好ま
しい。また高分子フィルムは磁性コアとしての磁性材料
の体積率を考えると、取扱える範囲で薄いものが好まし
く、２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下である。

【００１４】本発明で用いる有機高分子フィルムとして
は、用途に応じてその素材を種々選択することができる
。例えば、汎用性高分子として、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１等のポリオレ
フィン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ
アクリロニトリル等のポリビニル、ポリオキシメチレン
、ポリエチレンオキシド等のポリエーテル、その他、ポ
リエステル、ポリアミド、セルロース等何れの有機高分
子素材も用いることができる。特に、高温での使用には
、ポリエチレンテレフタレートのような芳香族ポリエス
テル、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドのような
芳香族ポリアミド、その他ポリイミド、ポリスルホン、
ポリオキサジアゾール、ポリエーテルケトン、ポリパラ
バン酸、ポリフェニレンスルフィド等が用いられる。

【００１５】また、磁性コアの高周波特性を改良するた
めに、低誘電率高分子として、ポリフッ化ビニル、ポリ
４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンのようなフッ
素系高分子も用いることができる。更に、このような有
機高分子中にガラス繊維、炭素繊維、無機鉱物、セラミ
ックス等のフィラーを含有せしめたものも含まれる。

【００１６】電気メッキ法による非晶質合金薄膜の製造
方法に関しては、例えば、特願平１−３３８７２６号、
特願平１−１１８５９１号、特願平１−３３８７２５号
等に示した方法を用いるのがよい。本方法によれば１０
μｍ以下の薄膜が容易に得ることができる。

【００１７】本発明の磁性コアにおける非晶質合金磁性
層と絶縁層（導電性高分子フィルム）からなる複合磁性
膜の厚みは２０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１
０μｍ以下である。これによって磁性層の保磁力を小さ
くし、磁性コアの損失を低減することができる。単位磁
性層の厚みは薄いほど低損失になるので好ましいが、実
用上はあまり薄くすると磁性層の占積率が小さくなり、
磁性コアの飽和磁束の低下をまねくので、０．１〜１０
μｍの範囲内が好ましい。

【００１８】また、磁性コアにおける非晶質合金磁性層
と絶縁層とからなる複合磁性膜の積層数は、特に限定さ
れず、磁性コアの使用目的によって要求される磁束の大
きさが異なる。例えば、トランスなどでは電力供給目的
であり、大きい磁束が望まれるが、ノイズフィルターな
どでは小さい磁束でもよい場合がある。従って、一般的
にいうと、積層数は例えば１層から数１００　層まで任
意に選択されよう。

【００１９】非晶質合金磁性層と絶縁層を積層または巻
回してなる磁性コア、その後、通常、接着剤でかため、
そのまま、あるいは所望の形状に切断して使用される。

【００２０】

【発明の効果】本発明では表面導電性高分子フィルムを
用いることにより、メッキ法にて非晶質合金薄膜が絶縁
体と一体となった複合磁性膜の形で得られるため、非晶
質合金薄膜の取扱い性が容易になった。また本複合磁性
膜を用いることにより、磁性層の厚みを薄くし積層が可
能なため、高周波領域においても低損失な磁性コアの作
成が可能となった。

【００２１】

【実施例】以下、実施例によりさらに本発明を詳細に説
明する。

【００２２】

【実施例１】複合磁性膜の作成 厚み３μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの片
表面にスパッタリング処理により金を厚さ１５０オング
ストローム付着させた表面導電性フィルム（１０）を用
いて図１の装置により複合磁性膜を作成した。図１は本
発明の複合磁性膜を作る装置の概略図であり、同図中（
１）は表面導電性フィルム（１０）を巻いたボビンであ
り、（２）は複合磁性膜の巻取りボビンである。 （３）、（４）、（５）はステンレス製の回転ドラムで
、（３）、（４）はフィルムを介して（５）と接触し、
周速を同じくして回転する。フィルムの導電性面は回転
ドラム（３）の表面と接触し、電圧が印加され、回転ド
ラム（５）に巻取られ、メッキ槽（７）のメッキ浴（１
１）に浸漬する。（６）は白金電極で端子（９）より負
の電圧が印加される。メッキ浴（１１）中で導電性フィ
ルム上に所定の厚みに非晶質合金がメッキされ、回転ド
ラム（４）に引き取られた複合磁性膜（１２）は、巻取
りボビン（２）に巻取られる。（８）は負の電圧印加端
子で、ドラム（３）、（４）、（５）に電圧が印加され
る。

【００２３】以下のメッキ条件を採用し、メッキ浴中の
導電性フィルム（巾：２０ｍｍ）の滞在時間を変えるこ
とにより種々の厚みの複合磁性膜を得た。結果を表１に
示す。なお、本磁性膜はＸ線回折法により、非晶質合金
であることが確かめられ、その組成はＩＣＰ発光分析法
によりＦｅ：Ｃｏ：Ｐ＝５：７５：２０、ａｔｍ％であ
った。

【００２４】メッキ条件 （１）　　メッキ浴組成 ・塩化第１鉄　　　　　　　　　　　　　　１１．９　
ｇ／ｌ・硫酸コバルト　　　　　　　　　　　２６４．
３　ｇ／ｌ・亜リン酸ナトリウム　　　　　１６４．０
　ｇ／ｌ・ホウ酸　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　６．２　ｇ／ｌ・ヒドロキノン　　　　　　　　　
　　　　０．２　ｇ／ｌ上記組成水溶液をＨＣｌ　でｐ
Ｈ＝１．３　調整。 （２）　　メッキ条件 ・温度　　　　　　　　５０℃ ・電流密度　　　　０．０５Ａ／ｃｍ２

【００２５】

【実施例２】磁性コアの作成と磁気特性実験番号３で調
整した複合磁性膜を巾５ｍｍに切断して、別に用意した
外径１０ｍｍ、巾５ｍｍの円筒状石英ガラス管に巻回し
て外径２０ｍｍの磁性コアを作成した。この磁性コアに
、０．２φのエナメル線を４０ターン巻きつけ、直流電
源を接続して２Ａの電流を流しながらＮ２　ガス雰囲気
で３００　℃で熱処理を５分間行った。このようにして
得られた磁性コアの軟磁性特性である保磁力（Ｈｃ）を
図２に示した回路を用いて測定した。図２中、（２１）
は磁性コア、（２２）は一次コイル、（２３）は二次コ
イル、（２４）は発振器、（２５）は電圧計、（２６）
は積分・増幅器、（２７）はオッシロスコープである。 この測定において周波数を１０ＫＨｚ　から１０ＭＨｚ
　まで変更した。表２に保磁力（Ｈｃ）の値を示す。ま
た、コアの角型比は９８％であった。本発明の磁性コア
は、保磁力が小さく、しかも角型比も良好で、磁性コア
として極めて優れていることがわかる。

【００２６】本発明によれば、薄い非晶質合金磁性層を
絶縁層に介して積層または巻回してなる磁性コアが提供
され、これは高周波域でも低い保磁力を示し、従って、
鉄損の小さいコア材であり、かつ、容易に製造できる。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合磁性膜を製造する装置の模式図で
ある。

【図２】磁気特性評価回路の模式図である。

【図３】磁性層の保磁力の膜厚依存性を示す図である。

【表１】

【表２】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　片面あるいは両面が導電性薄膜でコー
   ティングされた高分子フィルムの片面あるいは両面に非
   晶質合金磁性層が積層されてなる複合磁性膜。
2. 【請求項２】　　非晶質合金磁性層の厚みが１０μｍ以
   下であることを特徴とする請求項１記載の複合磁性膜。
3. 【請求項３】　　片面あるいは両面が導電性薄膜でコー
   ティングされた高分子フィルムを電極としてメッキ法に
   より、該高分子フィルム上に非晶質合金磁性層を電解析
   出させることを特徴とする複合磁性膜の製造法。
4. 【請求項４】　　片面あるいは両面が導電性薄膜でコー
   ティングされた高分子フィルムの片面あるいは両面に非
   晶質合金磁性層が積層されてなる複合磁性膜を巻回して
   形成したことを特徴とする磁性コア。
5. 【請求項５】　　非晶質合金磁性層の厚みが１０μｍ以
   下であることを特徴とする請求項４記載の磁性コア。