JP5065960B2 - 高周波磁性材料およびその製造方法。 - Google Patents

Description

本発明は、高周波域での透磁率を制御した高周波磁性材料に関し、特に１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚの範囲での高周波域で用いる磁性部品等に有用な高周波磁性材料およびその製造方法に関する。

近年、磁性体の応用として電波吸収体としての用途が注目されている。例えば、携帯電話、コンピュータなどの電子機器類からのノイズの放射を低減するために、磁性体の磁気損失を利用する方法である。

磁性体の磁気損失を利用した電磁波吸収体はノイズ発生源となる部品の近くに配置することでノイズの放射が抑制される。このような場合、電波吸収特性は磁性体の複素透磁率μ＝μ’−ｊμ”の虚数成分μ”の大きさに依存し、虚数成分μ”が大きいほど優れた特性を有することが知られている。

このような磁性体を利用した電磁波吸収体としては、磁性体の粉末と樹脂の混合物を成型したものがある。例えば、特許文献１に開示されている電磁波吸収体においては、複素透磁率μの実数成分μ’と虚数成分μ”とを、１〜３ＧＨｚの高周波数領域内の、特定の周波数領域において、μ’＞μ”で、かつμ’≧５となるように調整した微小球が多数、鎖状に繋がった形状を有する磁性体粉末、および、微小球状の磁性体粉末のうちの少なくとも一方を、個別に電気絶縁材料によって絶縁した状態で多数、集合、一体化させて電波吸収体を作製している。

しかしながら、この方法では磁性体粉末間を電気的に絶縁しているため、数百ＭＨｚを超える高周波での優れた電波吸収特性を得ることは難しい。また、特許文献１では使用する磁性粒子の磁気異方性が小さい点から同様に高周波での電波吸収には限界がある。

また、特許文献２などに示される電波吸収の手法では、磁性粒子に磁気異方性を付与するために扁平状の磁性粒子を用いているため比較的高周波への対応が可能である。しかし、扁平粒子を作製するにはサイズに限界があり、数百ＭＨｚを超えるような高周波での電波吸収特性は低いものとなる。

そして、特許文献３には、磁性体粒子が連続したネットワーク構造をとることで、可塑性に優れた磁性体が開示されている。
特開２００４−１２８００１号公報 特開平１０−１０６８１４号公報 特開２００７−８７６２号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、高周波域において電波吸収特性に優れた高周波磁性材料およびその製造方法を提供することにある。

本発明の一態様の高周波磁性材料は、少なくとも金属ナノ粒子を含有する磁性体を備え、前記金属ナノ粒子がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも１種を含む磁性金属であり、前記金属ナノ粒子の平均粒径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記磁性体内に、前記金属ナノ粒子が連続したネットワーク状の構造を有する平均径１０μｍ以下の第１のクラスターが形成され、前記磁性体内に、前記第１のクラスターが連続したネットワーク状の構造を有する平均径１００μｍ以下の第２のクラスターが形成され、前記磁性体が、前記第２のクラスターが連続したネットワーク状の構造を有し、前記金属ナノ粒子間が誘電体で充填され、前記金属ナノ粒子の一部が酸化物で被覆され、前記金属ナノ粒子がＡｌまたはＳｉを含有し、前記酸化物が、ＡｌまたはＳｉのうち少なくとも１種の酸化物を含み、
前記金属ナノ粒子がＣ（カーボン）、Ｎ（窒素）の少なくとも１つを含有し、
前記磁性体の抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下であり、前記磁性体の複素透磁率の実数成分μ’が１ＧＨｚにおいて３以上であることを特徴とする。

ここで、前記金属ナノ粒子の結晶磁気異方性が２３．９×１０^３Ａ／ｍ以上であることが望ましい。

本発明によれば、高周波域において電波吸収特性に優れた高周波磁性材料およびその製造方法を提供することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

本発明の実施の形態の高周波磁性材料は、少なくとも金属ナノ粒子を含有する磁性体を備えている。そして、これらの金属ナノ粒子がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも１種を含む磁性金属である。また、これらの金属ナノ粒子の平均粒径が２００ｎｍ以下である。そして、この磁性体内には、これらの金属ナノ粒子が連続したネットワーク状の構造を有する平均径１０μｍ以下の第１のクラスターが形成されている。さらに、この磁性体内には、第１のクラスターが連続したネットワーク状の構造を有する平均径１００μｍ以下の第２のクラスターが形成されている。そして、この磁性体は、これらの第２のクラスターが連続したネットワーク状の構造を形成している。

ここでは、磁性体が金属ナノ粒子と、これらの金属ナノ粒子間を充填する誘電体とで構成される場合を例に説明する。

図１は、本実施の形態の高周波磁性材料の概念断面図である。図１（ａ）が全体の断面図、図１（ｂ）が第２のクラスターの断面図、図１（ｃ）が第１のクラスターの断面図である。図１に示すように、この高周波磁性材料は、例えば、基板（図示せず）上に金属ナノ粒子１２を含有する磁性体１４を備えている。

この金属ナノ粒子１２は、平均粒径が２００ｎｍ以下であり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも１種を含む磁性金属である。そして、これらの金属ナノ粒子１２が、集合して平均径１０μｍ以下の第１のクラスター１６を形成している。この第１のクラスター１６は、図１（ｃ）に示すように、このクラスターを構成する個々の金属ナノ粒子１２の一部同士が、互いに接触又は接合して連続したネットワーク状の構造を有している。

さらに、これらの第１のクラスター１６が、集合して平均径１００μｍ以下の第２のクラスター１８を形成している。この第２のクラスター１８は、図１（ｂ）に示すように、このクラスターを構成する個々の第１のクラスター１６の一部同士、より微視的には、第１のクラスター１６の外縁の金属ナノ粒子１２の一部同士が、互いに接触又は接合して連続したネットワーク状の構造を有している。

そして、これらの第２のクラスター１８の一部同士、より微視的には、第２のクラスター１６の外縁の金属ナノ粒子１２の一部同士が、互いに接触又は接合して、図１（ａ）に示すように、磁性体１４内でネットワーク状の構造を形成している。

高周波磁性材料１０は、第１のクラスター１６内のネットワーク構造、第２のクラスター１８内のネットワーク構造、さらに、第２のクラスター１８自身で形成される磁性体２０内のネットワーク構造で構成されている。このように、高周波磁性材料１０は、いわば、フラクタル（自己相似）な三次元ネットワーク構造を備えている。

図２は、本実施の形態の高周波磁性材料のＳＥＭ写真である。図２（ａ）が倍率２Ｋ倍、図２（ｂ）が倍率４０Ｋ倍であり、左右の写真は、右の写真にマーキングがあること以外は同一の写真である。図２（ｂ）に示すように、金属ナノ粒子１２がネットワーク状につながり、第１のクラスター１６を形成している。さらに、図２（ａ）に示すように、第１のクラスター１６がネットワーク状につながり、第２のクラスター１８を形成している。そして、第２のクラスター１８がネットワーク状につながり、磁性体１４を形成している。

本実施の形態の高周波磁性材料１０は、上記構造を有することで、高周波領域において、優れた電波吸収特性を実現することが可能となる。このように、金属ナノ粒子のフラクタル（自己相似）な三次元ネットワーク構造によって、高周波領域において、優れた電波吸収特性が実現されるのは、高周波領域での高いμ”による高い磁気損失と、ネットワーク構造による高い導電損失からである。

ここで、金属ナノ粒子に含有する磁性金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、の少なくとも１種類以上を含み、その中でも高い飽和磁化を実現できるＦｅ基合金、Ｃｏ基合金、ＦｅＣｏ基合金が特に好ましい。Ｆｅ基合金、Ｃｏ基合金としては、第２成分としてＮｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒなどを含有したＦｅＮｉ合金、ＦｅＭｎ合金、ＦｅＣｕ合金、ＦｅＭｏ合金、ＦｅＣｒ合金、ＣｏＮｉ合金、ＣｏＭｎ合金、ＣｏＣｕ合金、ＣｏＭｏ合金、ＣｏＣｒ合金が挙げられる。ＦｅＣｏ基合金としては、第２成分として、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒを含有させた合金などが挙げられる。これらの第２成分は透磁率を向上させるのに効果的な成分である。

また、金属ナノ粒子は、多結晶粒子、単結晶粒子のいずれでも良い。単結晶粒子の場合は、粒子を一体化させる際に磁化容易軸を揃える事ができるために、磁気異方性を制御することができ、より高周波でシャープな吸収特性を実現する事が出来る。一方で、多結晶粒子の場合は、合成上容易であるという利点と、磁気共鳴周波数帯域を幅広くする事が出来るため吸収帯域もブロードにする事が出来るという利点、がある。シャープな吸収特性を実現したいか、ブロードな吸収特性を実現したいか、によって利用する粒子を選ぶのが好ましい。

金属ナノ粒子は、平均粒径１ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、その中でも特に、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましい。粒径が１０ｎｍ未満では、超常磁性が生じたりして磁束量が足りなくなってしまうおそれがある。一方、粒径が大きくなると高周波領域で渦電流損が大きくなり、狙いとする高周波領域での磁気特性が低下してしまう。すなわち、共鳴周波数が低周波側にシフトするので高周波での虚数成分μ”が小さくなる。

また、粒径が大きくなると、単磁区構造よりも多磁区構造をとった方がエネルギー的に安定となる。この時、多磁区構造の透磁率の高周波特性は、単磁区構造の透磁率の高周波特性よりも悪くなってしまう。すなわち、共鳴周波数が低周波側にシフトするので高周波での虚数成分μ”が小さくなる。よって、高周波用磁性部材として使用する場合は、単磁区構造を有する粒子として存在させる方が好ましい。単磁区構造を保つ限界粒径は、５０ｎｍ程度以下であるため、粒径は５０ｎｍ以下にする方がより望ましい。以上から、金属ナノ粒子の平均粒径は１ｎｍ以上２００ｎｍ以下、その中でも特に１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲におさめることが好ましい。

また、金属ナノ粒子は、球状粒子でも良いが、アスペクト比が大きい扁平粒子、棒状粒子が好ましい。アスペクト比を大きくすると、形状による磁気異方性を付与する事ができ透磁率の高周波特性が向上するだけでなく、粒子を一体化して部材を作製する際に磁場によって配向させやすい。配向することによって透磁率の高周波特性は更に向上する。すなわち、共鳴周波数が更に高周波側にシフトするので高周波での虚数成分μ”が大きくなる。

また、アスペクト比を大きくすると、単磁区構造となる限界粒径を大きくする事ができて大きな粒子でも透磁率の高周波特性は劣化しない。球状だと単磁区構造となる限界粒径は５０ｎｍ程度だが、アスペクトの大きな扁平粒子だと限界粒径は大きくなる。一般に粒径の大きな粒子の方が合成しやすいため、製造上の観点からアスペクト比が大きい方が有利となる。更には、アスペクト比を大きくする事によって、粒子を一体化して部材を作製する際に磁性金属ナノ粒子の充填率を大きくする事ができ、それによって部材の体積あたり、重量あたりの飽和磁化を大きくする事ができるため好ましい。それによって透磁率も大きくする事が可能となる。すなわち、μ’が大きくなりそれに伴いμ”も大きくなる。

第１のクラスターの平均径を１０μｍ以下とし、第２のクラスターの平均径を１００μｍ以下とするのは、こうする事によって、磁性体の抵抗率を１ｍΩ・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下にする事ができ、それによって高周波領域において高い導電損失、即ち高い電波吸収特性を得る事が出来るためである。またこの時同時に、透磁率の虚数成分μ”も高周波領域で高くする事ができ、それによって高い磁気損失、即ち高い電波吸収特性を得る事が出来る。以上まとめると、第１のクラスターの平均径を１０μｍ以下とし、第２のクラスターの平均径を１００μｍ以下とする事によって、高周波領域において、高い導電損失と高い磁気損失を同時に実現する事ができ、それによって優れた電波吸収特性を実現する事が可能となる。

金属ナノ粒子の結晶磁気異方性が２３．９×１０^３Ａ／ｍ（≒３００Ｏｅ）以上であることが望ましい。なぜなら、共鳴周波数が高周波側に位置するので高周波での虚数成分μ”が大きくなり、高周波吸収特性が良くなるからである。

ここで、金属ナノ粒子の一部が酸化物で被覆されていることが望ましい。すなわち、金属ナノ粒子をコアとし、酸化物をシェルとするコアシェル型粒子とすることが望ましい。金属ナノ粒子の表面の一部を被覆する酸化物被覆層は、金属ナノ粒子の構成成分である金属を１つ以上含む酸化物もしくは複合酸化物であることがより望ましい。なぜなら、酸化物被覆層が、金属ナノ粒子の構成成分の１つである金属を１つ以上含む酸化物もしくは複合酸化物である事によって、金属ナノ粒子と酸化物被覆層との密着性・接合性がよくなり、熱的にも安定な材料となるからである。

この酸化物被覆層は、内部の金属ナノ粒子の耐酸化性を向上させるだけでなく、粒子を一体化して部材を作製する際に金属ナノ粒子同士を電気的に離し、部材の電気抵抗を上げる事が出来る。部材の電気抵抗を上げる事によって、高周波における渦電流損失を抑制し、透磁率の高周波特性を向上する事ができる。すなわち、虚数成分μ”のピークが高周波側にシフトするので高周波での虚数成分μ”が大きくなる。このため、酸化物被覆層は電気的に高抵抗である必要があり、１ｍΩ・ｃｍ以上である事が好ましい。また、金属ナノ粒子が絶縁性の被覆層を表面全域ではなく、一部分に有していることで、互いに接触、結合をしていても適度な抵抗を保ったネットワークが安定に形成される。

酸化物被覆層を有する金属ナノ粒子が非磁性金属を含有し、酸化物被覆層がこの非磁性金属のうち、少なくとも１種の酸化物を含有することが望ましい。この非磁性金属は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、希土類元素、Ｂａ、Ｓｒから選ばれる少なくとも１つ以上の金属であることが望ましい。これらの非磁性金属はその酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化しやすい元素であり、金属ナノ粒子を被覆する酸化物被覆層の絶縁性の安定性の観点から、好ましい元素である。いいかえれば、標準生成ギブスエネルギーが大きい金属は酸化物になりにくく好ましくない。また、酸化物被覆層が、金属ナノ粒子の構成成分の１つである非磁性金属を１つ以上含む酸化物もしくは複合酸化物である事によって、金属ナノ粒子と酸化物被覆層との密着性・接合性がよくなり、熱的にも安定な材料となる。

この時、Ａｌ、Ｓｉは、金属ナノ粒子の主成分であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉと固溶しやすいため、金属ナノ粒子の熱的安定性の観点から、特に好ましい。すなわち、酸化物被覆層はＡｌ、Ｓｉを含む酸化物がより好ましい事になる。酸化物被覆層は、１種類の酸化物でも良いし、複数種が混合した（固溶も含む）複合酸化物でも良い。

酸化物被覆層の厚さは、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さであることが望ましい。０．１ｎｍ未満であると、耐酸化性が不十分であるとともに、粒子を一体化して部材を作製する際に部材の抵抗を下げて渦電流損失を発生しやすく、それによって透磁率の高周波での虚数成分μ”が小さくなるため、好ましくない。また、１００ｎｍ以上であると、粒子を一体化して部材を作製する際に部材中に含まれる磁性金属ナノ粒子の充填率を下げ、部材の飽和磁化を下げてしまい、それによって、虚数成分μ”が小さくなるため好ましくない。渦電流損失を抑制して高周波の虚数成分μ”を小さくせず、且つ、飽和磁化を大きく下げないことで虚数成分μ”を低下させないために効果的な酸化物被覆層の厚さは、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さである。

金属ナノ粒子がＣ（カーボン）、Ｎ（窒素）の少なくとも１つを含有していることが望ましい。カーボン単独、窒素単独でも良いし、カーボンと窒素両方でも良い。カーボン及び窒素は、磁性金属と固溶する事によって、磁気異方性を大きくする事ができる有効な元素である。大きな磁気異方性を有する材料は、強磁性共鳴周波数（材料のμ’は強磁性共鳴周波数付近で大きく低下し、μ”は大きく増加）を大きくする事ができ、高周波帯域で使用する事の出来る材料となる。

金属ナノ粒子に含有する非磁性金属、カーボン、窒素の含有量は、磁性金属に対していずれも、２０ａｔ％以下であることが望ましい。含有量がそれ以上になると金属ナノ粒子の飽和磁化を下げてしまい、（虚数成分μ”が小さくなるため好ましくない。また、金属ナノ粒子に含有する磁性金属と、非磁性金属と、カーボン及び窒素の少なくとも１つとは、固溶している方が好ましい。固溶する事によって、磁気異方性を効果的に向上する事ができ、それによって高周波磁気特性を向上する、すなわち虚数成分μ”が大きくする事が出来る。また、材料の機械的特性を向上する事が出来る。固溶しない場合は、磁性金属ナノ粒子の粒界や表面に偏析してしまい、磁気異方性や機械特性を効果的に向上させる事が出来ない。

誘電体は特に限定されないが一般的には樹脂が用いられる。具体的にはポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、或いはそれらの共重合体が用いられる。

また、酸化物、窒化物、炭化物などの無機材料で構成されていても良い。具体的にはＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣなどが例としてあげられる。本実施の形態の誘電体は、電波吸収特性を向上させるために、必要とされる電波吸収領域での複素誘電率の虚数成分が大きいことが好ましい。また、本実施の形態の誘電体は上述した様な樹脂と無機材料の混合体でも良く、例えばエポキシ樹脂にＡｌ_２Ｏ_３を分散させた形態をとっても良い。

なお、金属ナノ粒子間が誘電体で充填されていることが誘電損失を利用する事が出来るため望ましいが、必ずしも誘電体は必須の要素ではなく、金属ナノ粒子間が空孔であっても構わない。金属ナノ粒子間が誘電体で充填されていると、金属粒子と誘電体の界面の歪みによる誘電損失や、金属ナノ粒子が電極としての役割を果たして容量成分が発生する（即ち誘電率が大きくなり、結果として誘電損失も大きくなる）影響を、空孔の場合よりも大きくする事ができ、それによって電波吸収特性を更に向上させる事が可能となり好ましい。

そして、磁性体の抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ以上１００ｋΩ・ｃｍ以下、その中でも特に１０ｍΩ・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下であり、前記磁性体の複素透磁率の実数成分μ’が１ＧＨｚにおいて３以上であることが特に望ましい。このような、条件をすべて充足することで、高周波域において、極めて高い電波吸収特性を実現することが可能となるからである。

なお、本実施形態に係る高周波磁性材料において、材料組織はＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で、回折パターン（固溶の確認を含む）は、ＴＥＭ−Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）で、構成元素の同定及び定量分析はＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）発光分析、蛍光Ｘ線分析、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｉｓ）、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）等で、それぞれ判別（分析）可能である。

また、金属ナノ粒子の平均粒径は、ＴＥＭ観察、ＳＥＭ観察により、個々の粒子の最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをその粒子径とし、多数の粒子径の平均から求める。そして、第１のクラスターおよび第２のクラスターの平均径は、ＴＥＭ観察、ＳＥＭ観察により、個々のクラスターの最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをそのクラスター径とし、多数のクラスター径の平均から求める。

次に、本実施の形態の高周波磁性材料の製造方法について説明する。本実施の形態の高周波磁性材料の製造方法は、金属ナノ粒子を形成する金属ナノ粒子形成工程と、金属ナノ粒子と樹脂とを混合する混合工程と、金属ナノ粒子を圧縮成型する圧縮成型工程を有することを特徴とする。

まず、例えば、高周波誘導熱プラズマ装置にプラズマ発生用のアルゴンガスを流入し、プラズマを発生させる。装置内に、例えば、Ｆｅ粉末およびＡｌ粉末を原料とし、アルゴンガスをキャリアガスとして噴霧することで、ＦｅＡｌ合金の金属ナノ粒子を形成する。なお、金属ナノ粒子の形成は、必ずしもこの方法に限らず、化学反応を利用して溶液中にて目的のナノ粒子を析出させるような方法あるいは不揮発性の溶液にて蒸発させた目的の金属をナノ粒子として捕らえ回収するような方法でも構わない。

得られた金属ナノ粒子を例えば、樹脂と混合する。さらに、この混合物を圧縮成型することで、高周波磁性材料を形成する。具体的には、圧縮成型は一軸プレス法やCIP法、HIP法等で行う。より具体的には、例えば、一軸プレス法で、アセトンとPVBと金属ナノ粒子を混合後、乾燥した後に造粒してこれを金型に充填後、油圧プレスにて成型、これを取り出すという方法で行う。

このようにして、本実施の形態の高周波磁性材料を製造することが可能である。

なお、金属ナノ粒子と樹脂とを混合する混合工程は必ずしも、必須ではない。金属ナノ粒子の間が空孔で構成される高周波磁性材料を形成する際には、この工程は省略することが可能である。

また、金属ナノ粒子をコア、酸化物をシェルとするコアシェル型のナノ粒子で磁性体を形成する場合には、金属ナノ粒子形成工程の後、圧縮成型工程の前に金属ナノ粒子の一部を酸化物で被覆する工程を加えることになる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、高周波磁性材料およびその製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる高周波磁性材料およびその製造方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての高周波磁性材料およびその製造方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。

以下、本発明の具体例である実施例を比較例と対比しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例１、１´〜３での金属ナノ粒子の平均結晶粒径の測定方法は、ＴＥＭ観察に基づいて行った。具体的には観察（写真）で示された個々の粒子の最も長い径と最も短い径を平均したものをその粒子径とし、その平均から求めた。写真は、単位面積１０μｍ×１０μｍを３ヶ所以上とり平均値を求めた。微構造の組成分析は、ＥＤＸ分析を中心に評価した。また、第１のクラスターおよび第２のクラスターの平均径は、ＳＥＭ観察により、個々のクラスターの最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをそのクラスター径とし、その平均から求めた。第１のクラスター、第２のクラスター共に２視野のＳＥＭ像において５個づつ合計１０個を測定、平均値を求めた。

（実施例１）
高周波誘導熱プラズマ装置にプラズマ発生用のガスとしてアルゴンを４０Ｌ／ｍｉｎ流入し、プラズマを発生させる。ここにＦｅ粉末およびＡｌ粉末を原料として、アルゴンをキャリアガスとして３Ｌ／ｍｉｎで噴霧することで平均粒径４０ｎｍの、ＦｅＡｌ合金ナノ粒子が得られた。この粒子はＰＶＢと１００：１０の割合で混合して、一軸圧縮成型し、実施例１の高周波磁性材料とした。

（実施例１´）
高周波誘導熱プラズマ装置にプラズマ発生用のガスとしてアルゴンを４０Ｌ／ｍｉｎ流入し、プラズマを発生させる。ここにＦｅ粉末およびＡｌ粉末を原料として、アルゴンをキャリアガスとして３Ｌ／ｍｉｎで噴霧する。この際、炭素被覆の原料としてメタンをキャリアガスに導入し、ＦｅＡｌ合金に炭素被覆されたナノ粒子が得られた。この炭素被覆Ｆｅ系ナノ粒子を水素５００ｃｃ／ｍｉｎフロー下で６５０℃にて還元処理後、室温まで冷却してから酸素０．１ｖｏｌ％のアルゴン中にて取り出して、コアシェル型粒子を作製した。作製されたコアシェル型粒子は、コアの磁性金属ナノ粒子の平均粒径３２ｎｍ、酸化物被覆層厚さ４ｎｍの構造を有していた。コアの磁性金属ナノ粒子はＦｅ−Ａｌ−Ｃで構成され、酸化物被覆層はＦｅ−Ａｌ−Ｏで構成されていた。コアシェル型粒子はエポキシ樹脂と１００：１０の割合で混合して一軸圧縮成型を施すことで一体化し、実施例１´の高周波磁性材料とした。

（実施例２）
実施例１の炭素化処理の代わりに、窒素化処理を行い、コアシェル型粒子を作製した。作製されたコアシェル粒子は、コアの磁性金属ナノ粒子の平均粒径４１ｎｍ、酸化物被覆層厚さ４ｎｍの構造を有していた。コアの磁性金属ナノ粒子はＦｅ−Ａｌ−Ｎで構成され、酸化物被覆層はＦｅ−Ａｌ−Ｏで構成されていた。このコアシェル型粒子はエポキシ樹脂と１００：１０の割合で混合・一軸圧縮成型し、実施例２の高周波磁性材料とした。

（実施例３）
実施例１において、Ｆｅ粉末およびＳｉ粉末を原料として、プラズマ中に噴霧した。作製されたコアシェル粒子は、コアの磁性金属ナノ粒子の平均粒径３８ｎｍ、酸化物被覆層厚さ３ｎｍの構造を有していた。コアの磁性金属ナノ粒子はＦｅ−Ｓｉ−Ｃで構成され、酸化物被覆層はＦｅ−Ｓｉ−Ｏで構成されていた。このコアシェル型粒子は樹脂と１００：１０の割合で混合・圧縮成型し、実施例３の高周波磁性材料とした。

実施例１、１´〜３の成型体をＳＥＭ観察したところ金属ナノ１次粒子が集合して第１のクラスターとなり、更に第１のクラスターが集合して第２のクラスターを形成して成型体を構成していた。金属ナノ粒子は互いに部分的に接触しネットワークを形成し、更に第１のクラスター同士、第２のクラスターも互いにネットワークを形成していた。

（比較例１）
実施例１において、圧縮成型の変わりにドクターブレード法を用いて磁性粒子とＰＶＢを実施例１と同様の組成で成型して比較例１の高周波磁性材料とした。比較例１の成型体をＳＥＭ観察したところ実施例１−３で見られるような２次粒子同士のネットワークは観察されなかった。

得られた実施例１、１´〜３および比較例１で用いた高周波磁性材料の概要を下記表１に示す。また、実施例１、１´〜３および比較例１の評価用試料について、以下の方法で電磁波吸収特性を調べた。その結果を下記表１に示す。

（電磁波吸収特性の評価）
評価用試料の電磁波照射面とその反対の面に厚さ１ｍｍで同面積の金属薄板を接着し、２ＧＨｚの電磁波下にて試料ネットワークアナライザーのＳ１１モードを用いて、自由空間において反射電力法で測定した。反射電力法は、試料を接着していない金属薄板（完全反射体）の反射レベルと比較して試料からの反射レベルが何ｄＢ減少したかを測定する方法である。この測定に基づいて電磁波の吸収量を反射減衰量で定義し、比較例１の吸収量を１とした時の相対値で求めた。

表１から明らかなように、実施例１、１´〜３に係る高周波磁性材料においては、高周波領域において、高い電波吸収特性を示すことが分かる。

このように、本実施例により本発明の効果が確認された。

実施の形態の高周波磁性材料の断面概念図。 実施の形態の高周波磁性材料のＳＥＭ写真。

符号の説明

１０ 高周波磁性材料
１２ 金属ナノ粒子
１４ 磁性体
１６ 第１のクラスター
１８ 第２のクラスター
２０ 誘電体

Claims (2)

1. 少なくとも金属ナノ粒子を含有する磁性体を備え、
   前記金属ナノ粒子がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも１種を含む磁性金属であり、
   前記金属ナノ粒子の平均粒径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
   前記磁性体内に、前記金属ナノ粒子が連続したネットワーク状の構造を有する平均径１０μｍ以下の第１のクラスターが形成され、
   前記磁性体内に、前記第１のクラスターが連続したネットワーク状の構造を有する平均径１００μｍ以下の第２のクラスターが形成され、
   前記磁性体が、前記第２のクラスターが連続したネットワーク状の構造を有し、
   前記金属ナノ粒子間が誘電体で充填され、
   前記金属ナノ粒子の一部が酸化物で被覆され、
   前記金属ナノ粒子がＡｌまたはＳｉを含有し、前記酸化物が、ＡｌまたはＳｉのうち少なくとも１種の酸化物を含み、
   前記金属ナノ粒子がＣ（カーボン）、Ｎ（窒素）の少なくとも１つを含有し、
   前記磁性体の抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下であり、前記磁性体の複素透磁率の実数成分μ’が１ＧＨｚにおいて３以上であることを特徴とする高周波磁性材料。
2. 前記金属ナノ粒子の結晶磁気異方性が２３．９×１０^３Ａ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の高周波磁性材料。