JPS6169103A - 高周波高透磁率磁性材料 - Google Patents

高周波高透磁率磁性材料

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JPS6169103A
JPS6169103A JP59190973A JP19097384A JPS6169103A JP S6169103 A JPS6169103 A JP S6169103A JP 59190973 A JP59190973 A JP 59190973A JP 19097384 A JP19097384 A JP 19097384A JP S6169103 A JPS6169103 A JP S6169103A
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秀樹 松田
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理 石川
Hiroshi Iwasaki
洋 岩崎
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高周波高透磁率磁性材料に関し、特に、数十
ＭＨｚ以上の超高周波信号に対しても高透磁率を確保で
きるものに関する。
〔従来の技術〕
一般に磁気ヘッド等のコア材料としては、従来よりフェ
ライト等が多用きれているが、近年にお一マロイ、アル
パーム等、あるい６１　Ｃ８−Ｎｂ−Ｚｒ系、Ｃｏ　−
Ｔａ−Ｚｒ系等の非晶質Ｃアモルファス）金属のような
金属材料が使用されつつある。さらに、磁気記録技術の
進歩に伴って、使用される信号周波数帯域が上昇してお
）、例え７ｆ１０ＭＨｚ以上、特に数十Ｍ　Ｈｚから１
００Ｍ１ｚ程度の超高周波での高透磁率磁性材料が望ま
れている。
ところで、上記非晶質金、寓やいわゆるセンダスト等の
金属磁性材料の比抵抗は、概略１００μΩｃｍ台穆度の
低い直でらシ、これらの金属磁性材料をそのままコア材
として用いると、高周波信号帯域での使用時にいわゆる
渦電流損失のブヒめ些磁率が低下してしまう。このよう
な渦電流を防止し、高周波帯での透磁率低下を防止する
ために、一般的にはいわゆる積層構造の磁気コアが用い
られている。これは、上記のような金属磁性材料を、上
記渦電流損失が無視できる程度の厚みに形成して一層と
し、この層と次の層との間に電気的結縁体を挾むように
してこれを順次繰シＪ叉しながら積層し、最終的に所定
の厚みのコア材に形成したものである。
しかしながら、このような積層構造の磁気コアヶ上述の
ような？、１．　Ｈｚ帯域以上の超高周波で使用した場
合には、高周波渦電流損が生じて、結果として、期待さ
几る程の高透磁率が・得られないことが知られている。
これは、少なくとも２層の金属磁性材料層と層間の上記
絶嶽体層とがコンデンサを形成していることより、この
出ンデンサのインピーダンスが周波数の上昇に能って低
下し、上記超高周波帯域、特に、数十Ｍ　Ｈｚから１０
０ＭＨ２程度あるいはこれ以上の周波数帯域において、
上記コンデンサを介して上記渦電流が流九てしまうこと
が原因であると考えられている。
〔究明がｉＩｉ￥決しようとする問題点３以上述べたよ
うに、高透磁率、高飽和磁束密度の点で貸れた特性を有
する非晶質（アモルファス）金属やいわゆるセンダスト
等の金属磁性材料てｆ　　　　　　社、渦電流損失によ
る透磁率の低下という大きな間聰弘がち９、これ全回避
するために電気的絶縁体を１間に配した多層構造として
も、例えば１０Ｍ　Ｈｙ、程度以上の超高周波帯域で使
用する場合には、上記多層構造がコンデンサとして作用
することにより高周波渦電流が流れて透磁率が低下して
しまう。
そこで、本発明は、磁気特性の優れた金属磁は材料によ
る多層構造（積層構造）で有しながら、高周波帯域、特
に、ｌＯＭＨｚ程度以上の超高周波帯域での渦電流損失
の増加を抑えることができ、透磁率の低下を防止できる
ような高周波高透磁率磁性材料の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
このような目的を達成するだめに、本発明に係る高周波
高透磁率材料は、複数層の金属磁性材料層を電気的絶縁
層を介して積層し、上記各金属磁性材料層間を局所的に
電気的に短７絡する手段を設けて成ることを特徴として
いる。この場合の上記金属磁性材料層、上記絶縁層お：
び上記短絡手段の各比抵抗ρ９．ρ工お工びρ　の間に
はρ　〉ρ　≧ρ ＭＣ の関係が成立している。
〔作用〕
以上のような構成の高周波高透磁率材料によれば、複：
数層の金属磁性材料層の全体にわたって流れようとする
渦電流が、上記短絡手段によって局所的に短、絡された
形態で流れるため、大ループの（内部面積の大きな）渦
電流の発生が阻止され、特に１０１〜ｌ　Ｈｚ程度以上
の超高周波帯域における・ｊＩａ率の大幅な減少を有効
に防止できる。
〔実施例〕
ここで、本発明の具体的実施例の説明に先立ち、本発明
の基本：ｙｙ、、念について図面全参照しながら説明す
る。
先ず、第１図は、本発明の基本梠成例を模式的に示す端
面図であり、複数層、例えば３層の金属磁性材料層１ａ
、１ｂ、ｌｃは、各層間に６気的絶縄層２ａ、２ｂをそ
れぞれ介して積層さ几るとともに、各金属磁性材料層１
ａ、ｉｂ、ｉｃ間を局所的に′１冗気的に短絡す、も之
５．５の４４材、科層：トフ；積層体の一８１１１面に
被着形成されている。このような構成において、渦電流
は例えば第１図の矢印を付した閉１１１］、ｔｓｐ　Ｅ
に沼って流れるものと考えられる。
この工うな閉ｌ線Ｅの内部領域中の各金属磁性材料層ｉ
ａ、１ｂ、１ｃと重なる部分（第１図中の斜線部分）は
、上記渦電流によって磁束変化が妨げられ、透磁率の点
から見て磁性材料が欠除した部分とみなされる。
すなわち、第２図は上記金属磁性材料層の一層となる板
状の金属磁性体１の端面１図ヲ示しており、この第２図
において、図中垂直方向の磁束密度が変化するとき、こ
の磁束変化を妨げる向きに（尚電流が生じ、この渦電流
の主要な流れを嬉２図中の矢印を付した閉曲線Ｅにて表
すとき、この閉曲勝Ｅ内部（第２図中斜線部分）の磁束
密度は、外部からの磁束と渦電流による磁束とが互いに
逆向きとなって打ち消し合うことより啄めて少なくなる
。
したがって、金属磁性体１の断面積が路上記閉曲線Ｅ内
部の分だけ減ることになって、透磁率がその分低下する
ことになる。
ところで、第３図に示すように、複数層、例えば３層の
金属磁性材料層１ａ、１ｂ、１ｃｉそれぞれ電気的絶縁
層２ａ　、２ｂを介して積層して成る’ＩＡ　ｔｖ体に
おいて、取り扱う周波数が比較的低いとさには、第３図
中の破線に示すように、各金属（・強性材料層１ａ＋　
１　ｂｙ　１　ｃ内部（（そ九ぞれ小ループの渦′胤流
が生じ、透磁率の低下が比、較的少量に抑えられる。こ
れに対して、高周波帯域、特に、１０　ｈ、Ｉ　Ｌ−１
ｚ程度以上の超高周波帯域においては、上記積層体によ
って形成されているコンデンサのインピーダンスが極め
て小さくなることから、第３図中の矢印を付した閉曲線
Ｅのように、全ての層にわたる大ループの渦電流が流れ
てしまい、この閉曲、腺Ｅ内部〔図中斜線部分）が透磁
率の点から見て略無効部分となることにより、結果的に
透磁率は著しく劣化してしまう。
これに対して、第１図の構成のように、金属磁性材料層
ｉａ、１ｂ、１ｃと絶縁層２ａ、２ｂとの積層体の例え
ば−側面に導電材料層３を設けて、〆゛　　　　　各金
属磁性層間を局所的に短絡させた場合において、高周波
渦電流は主に導電材料層３を通るように流れるため、透
磁率の点から見て略無効領域となる部分（纂１図中斜線
部分）が第３図の従来例に比べて激減することになり、
結果的に超高周波帯域における透磁率低下を有効に防止
できる。
次に、本発明に係る高周波高透磁率ａ性材料の好ましい
実施例について、従来構造との比較の下に説明する。
ここで、以下の実施例に用いられる金属磁性材料層とし
ては、Ｃｏ　−Ｔａ−Ｚｒ系材料を高周波マグネトロン
・スパッタ装置を用いてスライド・ガラス等の基板上に
所定厚み被着形成しており、電気的絶縁層としては５ｉ
１０２Ｃ二酸化シリコン）を上記金属磁性材料層上に所
定厚み被着形成している。これらの金属磁性材料層およ
び電気的絶縁層を交互に繰り返し被着形成することによ
って、第４図に示すように、複数層（例えば５層）の金
属磁性材料層１間にそれぞれ絶縁層２が介在されたコア
材等となる積層体５を、スライド・ガラス等の基板６上
に所望の厚みに形成することができる。次に、この工う
な積層体５の上記基板面を除く全面（５つの面）上に、
導電材料、例えばＣｕ（銅）を、真空中（例えば１０　
　Ｔｏｒｒ）で蒸着し、数千へ程度あるいはそれ以上の
膜厚の導電材料層全被着形成した後、積層体５の一側面
５Ａや他側面５Ｂに被着形成された上記導電材料層を部
分的に除去することによって、各金属磁性材料層間が局
所的に短絡（電気的に導通）される工うな構造にする。
これは、例えばビンセント等にニジ上記−側面５Ａや他
＠、１１面５Ｂの銅薄膜に多数の傷を付けることにより
実現でき、この他、銅等の導電材料層を蒸着形成する際
に、側面に所望形状の蒸着マスクを設けることにニジ、
上記局所的な短絡が生ずる２うなパターンの導電材料層
を形成してもよい。
なお、上記積層体５の金属磁性材料層１については、Ｘ
線回折によシ非晶質（アモルファス）構造となっている
ことを確認しておシ、また、積層体５の中心部を基板６
とともに切、断して、切断端面を顕微鏡観察することに
より、各金属磁性材料層１間が５ＬＯｚ等の絶縁層２に
て完全に分離されていることを確認している。さらに、
上記金属磁性材料層１に対しては、一般に非晶質全屈の
透磁率向上のために行われる回転磁場中熱処理を、３５
０℃で３０分分離ている。
このような積層体５を用いた第１の実施例となる高周波
高透磁率磁性材料について以下説明する。
上記Ｃ８−Ｔａ−Ｚｒ系非晶質〔アモルファス）金属と
しては、原子比率（いわゆるａｔｍ％）が、Ｃｏ　：Ｔ
ａ　：Ｚｒ＝８５　：８ニアのもノヲ用い、この非晶質
金属磁性材料層１の一層の膜厚を１．９μｍとして５層
積層する。各磁性層１間には膜厚０．２μｍの上記Ｓ　
Ｌ　Ｏ２絶縁層２をそれぞれ介在させている。この積層
体５に対して、上記回転磁場中熱処理を施し、次に上記
銅全数千λ程度以上の厚みに被着形成し、次に一側面５
人の銅薄膜に傷を付けること等に工り銅を部分的に除去
し、さらに他側面５Ｂの銅薄膜についても同様に部分的
に除去して、本発明の第１の実施例となる高周波高透磁
率磁性材料を得ている。
ここで第５図は、上記実施例が得られるまでの沓段階に
おける透磁率μの周波数特性を示すグラフである。すな
わち、第５図の曲線Ａは上記磁場中熱処、Ｉｌ後（従来
例）、曲線Ｂは上記銅薄膜全被７音形成した後、曲１腺
Ｃは上記−側面５Ａの銅薄膜を部分的に除去した後、曲
１腺りはさらに上記油側面５Ｂの銅薄膜を部分的に除去
した後（第１実施例）、の各段階におけるμｍｆ’４性
曲線をそれぞれ示している。
この“ら合の透磁率μは、例えば８の字コイルタイプの
パーミアンス拳メータを用いて、外部励磁用磁界ｔ　１
０　ｍＯｅで周波数−ｅ　Ｏ−５Ｍ〜１００ＭＨ２に変
化させて測定したものである。
この第５図から明らかなように、外部磁界の周波数が１
０ＭＨｚ程度までの範囲においては、本実施例（曲線Ｄ
）と従来レリ（曲線Ａ）とは略同程度の透磁率μの値と
なっているが、ｌＯＭＩ（ｚ以上から１００　Ｍｌ−Ｉ
　ｚ程度になると、従来例（曲線Ｎ）に比べて本実施例
（曲線Ｄ）の方が透磁率像ｆ　　　　　　下が少なく、
超高周波帯域においても高透磁率の磁性材料を得ること
が可能となる。なお、積層体５の一方の一１１面５人の
み銅薄膜を部分的に除去した場合（曲線Ｃ）も、超高周
波帯域における透磁率の低下が比較的少くなく抑えられ
、比較的高い透磁率を得ることができる。
次に、本発明に係る高周波高透磁率磁性材料の第２の実
７１Ｉ！ｉ例について説明する。この第２の実施例の上
記金属磁性材料層には、Ｃｏ　：Ｔａ　：Ｚｒ”８４：
８：８（原子比率、ａｔｍ％）のＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ系非
晶質金属を一層の厚みが２．２μｍとなるように被着形
成したものを用いており、各金属磁性材料層の間に膜厚
が０．２μｍの５ＬＯｚ絶縁膜を介在させながら上記磁
性材料層全４層積層している。この積層体に対して、上
記第１の実施例と同様に、回転磁場中熱処理、銅被着、
側面の銅薄膜の部分的除去の各工程を経る毎にμ−ｆ特
性１ｎｌｌ定を行った結果を第６図に示す。すなわち、
この第６図の各特性曲線へ〜Ｄは、上記第１の実施例の
各曲線Ａ−Ｄとそれぞれ対応するものである。
この第２の実施例（第６図曲線り参照）の場合も、上記
第１の実施例と同様に、約１０ＭＨｚ以上の超高周波帯
域における透磁率が従来例（曲線Ａ）に比べて改善され
ていることが明らかである。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、一般的には、室温での直流比抵抗ρ９が１ｍΩＣｒ
ｎ以下の金属又は合金の磁性体を、室温での直流比抵抗
ρ１が上記ρ□よシ充分大きな（ρ９くρ□）絶縁体を
介して順次積層した溝道ヲ有する積層体に対して、例え
ば直流比抵抗ρ。が上記ρ９以下〔ρ。≦ρＭ）の導電
材料により、上記金属磁性層に生じた渦電流をバイパス
するための局所的な短絡路を形成すればよい。この場合
の上記導電材料は、上記金属磁性材料と同じものでも異
なるものでもよく、また、金、萬磁性材料層のすべての
層間を類７洛する必要はなく、少なくとも２層以上を短
絡すればよい。
さらに、上記短絡手段については、必ずしも積層体の側
面等に導電材料層を被着形成する必要は無く、例えば、
各磁性層間の絶縁層を被着形成する際に、マスキングや
フォトエツチング等により部分的に開口部を形成してお
き、この開口部の穿設された絶縁層を介して次の金属磁
性材料層を被羞杉「反することで、上記開口部を介して
磁性材料層間の局所的な導通を図るようにしてもよい。
また、上記絶縁層全スパッタや真空蒸着等によシ被着形
成する際に、その膜厚を十分薄くして、膜構造を島状構
造としてもよい。これらの場合には、上記金属磁性材料
自体が上記短絡手段となっている。
〔発明の効果〕
本発明に係る高周波高透磁率磁性材料によれば、複数層
の金属磁性材料層間が局所的に短絡されることにエリ、
積層体の断面全体にわたって流れようとする渦電流が局
所的にノくイノ（スされ、主要渦電流路で囲まれる部分
すなわち透磁率上の無効部分の面積が従来に比べて減少
するため、例えば１０　Ｍ　Ｈｚ程度以上の超高周波帯
域における透磁率の減少を防止できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の基本構成例を模式的に示す端面図、第
２図は金属磁性材料層の一層となる板状磁性体の概略端
面図、第３図は従来例を示す概略端面図、第４図は本発
明の第１の実施例に用いられる；Ｅ＋’ｊ　Ｊ：ご体゛
を示す概略斜睨図、第５図は上記第１の実施例および従
来例のμ−ｆ特性を示すグラフ、２５６図は本発明の第
２の実施例および鎚来り１１０μｍｆ特性を示すグラフ
である。 １１　ｉ　ａ　、　ｉ　ｂ　、　１　ｃ・・・金属磁性
材料層２．２ａ　ｔ　２　ｂ・・・電気的絶謙層３・・
・導電材料層 ５・・・積層体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数層の金属磁性材料層を電気的絶縁層を介して積層し
    、上記各金属磁性材料層間を局所的に電気的に短絡する
    手段を設けて成ることを特徴とする高周波高透磁率磁性
    材料。
JP59190973A 1984-09-12 1984-09-12 高周波高透磁率磁性材料 Expired - Lifetime JPH0722044B2 (ja)

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CA000490058A CA1263435A (en) 1984-09-12 1985-09-05 Magnetic material having high permeability in the high frequency range
US06/773,019 US4640871A (en) 1984-09-12 1985-09-06 Magnetic material having high permeability in the high frequency range
EP85111401A EP0177780B1 (en) 1984-09-12 1985-09-09 Magnetic material having high permeability in the high frequency range
DE8585111401T DE3574519D1 (de) 1984-09-12 1985-09-09 Magnetischer werkstoff hoher permeabilitaet im hochfrequenzbereich.

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JPH0722044B2 JPH0722044B2 (ja) 1995-03-08

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EP (1) EP0177780B1 (ja)
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