(57)【要約】【課題】高周波で高いμ’と低いμ”を備え特性に優れた磁性材料の製造方法を提供する。【解決手段】実施の形態の複合磁性材料の製造方法は、磁性金属からなる第１の磁性金属相と、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれか及び非磁性金属を含む第２の相と、からなる混相材料を準備する第１の工程と、混相材料を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第２の工程と、熱処理後の混相材料に含まれる第１の磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきを低減することによって、第１の磁性金属相からなる磁性金属ナノ粒子と第２の相とからなるナノ粒子集合体を得る第３の工程と、ナノ粒子集合体を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第４の工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性金属からなる第１の磁性金属相と、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれか及び非磁性金属を含む第２の相と、からなる混相材料を準備する第１の工程と、
前記混相材料を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第２の工程と、
前記熱処理後の混相材料に含まれる前記第１の磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきを低減することによって、前記第１の磁性金属相からなる磁性金属ナノ粒子と前記第２の相とからなるナノ粒子集合体を得る第３の工程と、
前記ナノ粒子集合体を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第４の工程と、
を含むことを特徴とする複合磁性材料の製造方法。
【請求項２】
前記第４の工程の後に、前記第３の工程と前記第４の工程を少なくとも１回以上さらに含むことを特徴とする、請求項１記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項３】
前記混相材料において、前記第１の磁性金属相が複数の磁性金属粒子からなり、前記第２の相が複数の粒子からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項４】
前記混相材料において、前記第１の磁性金属相が複数の磁性金属粒子からなり、前記第２の相が前記磁性金属粒子を被覆する被覆層であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項５】
前記混相材料が粒子状の形状をした粒子集合体からなり、前記第１の磁性金属相が前記粒子集合体内に配置される複数の磁性金属粒子からなり、前記第２の相が前記粒子集合体内において前記複数の磁性金属粒子の周囲に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項６】
前記混相材料が粒子状の形状をした粒子集合体からなり、前記第２の相が前記粒子集合体内に配置される複数の粒子からなり、前記第１の磁性金属相が前記粒子集合体内において前記複数の粒子の周囲に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項７】
前記粒子集合体の平均粒径が１０ｎｍ以上１０μｍ以下、前記粒子集合体に含まれる前記第１の磁性金属相の前記磁性金属粒子の平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、
前記ナノ粒子集合体の平均短寸法が１０ｎｍ以上２μｍ以下、平均アスペクト比が５以上１０００以下、前記ナノ粒子集合体に含まれる前記第１の磁性金属相の前記磁性金属ナノ粒子の平均粒径が１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項８】
前記粒子集合体の平均短寸法が前記複合磁性材料の平均短寸法よりも大きく、前記粒子集合体の平均アスペクト比が１以上で５より小さくかつ前記ナノ粒子集合体の平均アスペクト比よりも小さく、前記粒子集合体に含まれる前記第１の磁性金属相の前記磁性金属粒子の平均粒径が前記ナノ粒子集合体に含まれる前記第１の磁性金属相の前記磁性金属ナノ粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とする請求項５または請求項７記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項９】
前記第１の磁性金属相が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、前記第２の相が、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれか及びＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項８いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の磁性金属相が、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項９いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の相が、前記第１の磁性金属相の構成成分の１つである前記磁性金属及び前記非磁性金属を少なくとも１つずつ含むことを特徴とする請求項１０記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１２】
前記非磁性金属が前記磁性金属に対して２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含まれ、酸素が前記ナノ粒子集合体全体に対して３ｗｔ％以上７ｗｔ％以下含まれることを特徴とする請求項１ないし請求項１１いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の磁性金属相が、前記非磁性金属と異なるＢ、Ｓｉ、Ｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ｐ、Ｎ、Ｇａから選ばれる少なくとも１つの添加金属を、前記磁性金属と前記非磁性金属と前記添加金属の合計量に対して０．００１原子％以上２５原子％以下含み、前記磁性金属、前記非磁性金属、または前記添加金属のうちの少なくとも２つは互いに固溶していることを特徴とする請求項１ないし請求項１２いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１４】
前記磁性金属ナノ粒子の体積充填率が、前記ナノ粒子集合体全体に対して４０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項１３いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の磁性金属相の結晶構造が六方晶構造であることを特徴とする請求項１ないし１４いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の工程において、前記準備された混相材料は、前記第１の磁性金属相の原料粉末と、前記第２の相の原料粉末と、に４０Ｇ以上１０００Ｇ以下の重力加速度を印加して準備されたことを特徴とする請求項１ないし請求項１５いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の工程において、前記準備された混相材料は、前記第１の磁性金属相の原料粉末と、前記第２の相の原料粉末と、に１０Ｇ以上４０Ｇ未満の重力加速度を印加して準備されたことを特徴とする請求項１ないし請求項１５いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の工程において、前記準備された混相材料は、前記第１の磁性金属相と、前記非磁性金属からなる合金薄帯と、に１０Ｇ以上１０００Ｇ以下の重力加速度を印加して準備されたことを特徴とする請求項１ないし請求項１５いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項１９】
前記ナノ粒子集合体の前記第１の磁性金属相の結晶歪みが０．００１％以上０．３％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項１８いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【請求項２０】
前記ナノ粒子集合体の前記第１の磁性金属相の粒径ばらつきの変動係数が０．１％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項１９いずれか一項記載の複合磁性材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、複合磁性材料の製造方法に関する。
【０００２】
現在、磁性材料は、インダクタタ素子、電磁波吸収体、磁性インク、アンテナ装置等の様々なデバイスの部品に適用されている。これらの部品は、磁性材料の有する透磁率実部（比透磁率実部）μ’または透磁率虚部（比透磁率虚部）μ”の特性を、目的に応じて利用する。例えばインダクタンス素子やアンテナ装置は高いμ’（かつ低いμ”）を利用し、電磁波吸収体は高いμ”を利用する。そのため、実際にデバイスとして使用する場合は、機器の利用周波数帯域に合わせてμ’およびμ”を制御することが好ましい。
【０００３】
近年、機器の利用周波数帯域の高周波数帯化が進んでおり、高周波で高いμ’と低いμ”を備え特性に優れた磁性材料の開発が急務となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６５８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、高周波で高いμ’と低いμ”を備え、特性に優れた複合磁性材料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施の形態の複合磁性材料の製造方法は、磁性金属からなる第１の磁性金属相と、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれか及び非磁性金属を含む第２の相と、からなる混相材料を準備する第１の工程と、混相材料を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第２の工程と、熱処理後の混相材料に含まれる第１の磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきを低減することによって、第１の磁性金属相からなる磁性金属ナノ粒子と第２の相とからなるナノ粒子集合体を得る第３の工程と、ナノ粒子集合体を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第４の工程と、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の複合磁性材料の模式図。
【図２】第１の実施形態の各工程における特性変化を示す模式図。
【図３】第２の実施形態の複合磁性材料の模式図。
【図４】第３の実施形態の複合磁性材料の模式図。
【図５】第４の実施形態のインダクタンス素子の模式図。
【図６】第４の実施形態のインダクタンス素子の模式図。
【図７】第４の実施形態のトランス構造の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
高いμ’と低いμ”を有する磁性材料は、インダクタンス素子やアンテナ装置などに用いられるが、その中でも特に、近年、パワー半導体に用いるパワーインダクタンス素子への応用に関して注目されている。近年、省エネルギー、環境保護の重要性が盛んに唱えられており、ＣＯ２排出量削減や化石燃料への依存度の低減が求められてきた。
【０００９】
この結果，ガソリン自動車に代わる電気自動車やハイブリッド自動車の開発が精力的に進められている。また、太陽光発電や風力発電といった自然エネルギーの利用技術が省エネ社会のキー・テクノロジーといわれており、先進各国は自然エネルギーの利用技術の開発を積極的に進めている。さらに、環境にやさしい省電力システムとして、太陽光発電、風力発電等で発電した電力をスマートグリッドで制御し、家庭内やオフィス、工場に高効率で需給するＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）構築の重要性が盛んに提唱されている。
【００１０】
このような省エネルギー化の流れの中で、大きな役割を担うのがパワー半導体である。パワー半導体は、高い電力やエネルギーを高効率で制御する半導体であり、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ、パワー・バイポーラ・トランジスタ、パワー・ダイオードなどのパワー個別半導体に加え、リニア・レギュレータ、スイッチング・レギュレータなどの電源回路、さらにはこれらを制御するためのパワー・マネジメント用ロジックＬＳＩなどが含まれる。
【００１１】
パワー半導体は，家電，コンピュータ，自動車，鉄道などあらゆる機器に幅広く使われており、これら応用機器の普及拡大，さらにこれらの機器へのパワー半導体の搭載比率拡大が期待できるため，今後のパワー半導体は大きな市場成長が予想されている。例えば、多くの家電に搭載されているインバータには、ほとんどといって良いほどパワー半導体が使われており、これによって大幅な省エネが可能になる。
【００１２】
パワー半導体は、現在、Ｓｉが主流であるが、更なる高効率化や機器の小型化のためには、ＳｉＣ、ＧａＮの利用が有効であると考えられている。ＳｉＣやＧａＮはＳｉよりも、バンドギャップや絶縁破壊電界が大きく、耐圧を高くできるため素子を薄くできる。そのため、半導体のオン抵抗を下げることができ、低損失化・高効率化に有効である。また、ＳｉＣやＧａＮはキャリア移動度が高いため、スイッチング周波数を高周波化することが可能となり、素子の小型化に有効となる。更には、特にＳｉＣではＳｉよりも熱伝導率が高いため放熱能力が高く高温動作が可能となり、冷却機構を簡素化ができ小型化に有効となる。
【００１３】
以上の観点から、ＳｉＣ、ＧａＮパワー半導体の開発が精力的に行われている。その実現のために、パワー半導体とともに使用されるパワーインダクタ素子の開発、すなわち、高透磁率磁性材料（高いμ’と低いμ”）の開発がおこなわれている。この時、磁性材料に求められる特性としては、駆動周波数帯域での高い透磁率、低い磁気損失は勿論のこと、大電流に対応できる高い飽和磁化が好ましい。飽和磁化が高いと、高い磁場を印加しても磁気飽和を起こしにくく、実効的なインダクタンス値の低下が抑制できる。これによって、デバイスの直流重畳特性が向上し、システムの効率が向上する。
【００１４】
１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの数ｋＷ級システム用の磁性材料としては、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ）、ナノクリスタル系ファインメット（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｕ−Ｎｂ）、Ｆｅ基／Ｃｏ基アモルファス・ガラスのリボン・圧粉体、もしくはＭｎＺｎ系フェライト材料が挙げられる。しかしながら、いずれも高透磁率、低損失、高飽和磁化、高い熱的安定性、高い耐酸化性を満たしてはおらず不十分である。
【００１５】
また、システムの駆動周波数は、今後、ＳｉＣ、ＧａＮ半導体の普及に伴い、更に高周波化することが予想されており、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域で高透磁率、低損失であることが好ましい。そのため、高飽和磁化、高い熱的安定性、高い耐酸化性を満たしつつ、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域で高透磁率、低損失を満たすような磁性材料の開発が望まれている。
【００１６】
また、高周波で高いμ’と低いμ”を有する磁性材料は、アンテナ装置等の高周波通信機器のデバイスへの応用も期待される。アンテナの小型化、省電力化の方法として、高透磁率（高いμ’、低いμ”）の絶縁基板をアンテナ基板として、アンテナから通信機器内の電子部品や基板へ到達する電波を巻き込んで電子部品や基板へ電波を到達させずに送受信を行う方法がある。これによって、アンテナの小型化と省電力化が可能となるが、同時に、アンテナの共振周波数を広帯域化することも可能となり好ましい。
【００１７】
このような応用においても、上記のパワーインダクタ素子用磁性材料が開発された暁には、適用できる可能性があり好ましい。
【００１８】
さらには、電磁波吸収体では、高いμ”を利用して、電子機器から発生するノイズを吸収し、電子機器の誤動作等の不具合を低減させている。電子機器としては、ＩＣチップ等の半導体素子や各種通信機器などが挙げられる。このような電子機器は様々な周波数帯域で使用されており、所定の周波数帯域で高いμ”が求められる。一般に、磁性材料は、強磁性共鳴周波数付近において高いμ”を取る。しかし、もし、強磁性共鳴損失以外の各種磁気損失、例えば、渦電流損失や磁壁共鳴損失などを抑制することができるならば、強磁性共鳴周波数より十分に低い周波数帯域においては、μ”は小さくμ’を大きくすることができる。
【００１９】
すなわち、１つの材料でも使用周波数帯域を変えることによって、高透磁率部品としても、電磁波吸収体としても使用することができる。したがって、上記のパワーインダクタ用磁性材料が開発された暁には、μ”を利用する電波吸収体用としても、強磁性共鳴周波数を利用周波数帯に合せることによって適用できる可能性がある。
【００２０】
一方で、通常、電磁波吸収体として開発される材料は、強磁性共鳴損失、渦電流損失、磁壁共鳴損失等の各種磁気損失からなるあらゆる損失を足し合わせてμ”をできる限り大きくするように設計される。このため、電磁波吸収体として開発される材料はたとえどの周波数帯域においても、上記インダクタ素子やアンテナ装置用の高透磁率部品（高いμ’かつ低いμ”）としては使うことは好ましくない。
【００２１】
なお、電磁波吸収体は、従来、フェライト粒子、カルボニル鉄粒子、ＦｅＡｌＳｉフレーク、ＦｅＣｒＡｌフレークなどを樹脂と混合するバインダー成形法によって製造されている。しかしながら、これらの材料は高周波域においてμ’、 μ”が共に極端に低く、必ずしも満足する特性は得られていない。その他、メカニカルアロイング法等で合成される材料では、長時間の熱的安定性に欠け歩留まりが低い。
【００２２】
以上、パワーインダクタ素子、アンテナ、電波吸収体に用いる磁性材料としては、これまで様々な材料が提案されている。
【００２３】
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。なお、図面中、同一または類似の箇所には、同一または類似の符号を付している。
【００２４】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の複合磁性材料の製造方法は、磁性金属からなる第１の磁性金属相と、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれか及び非磁性金属を含む第２の相と、からなる混相材料を準備する第１の工程と、混相材料を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第２の工程と、熱処理後の混相材料に含まれる第１の磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきを低減することによって、第１の磁性金属相からなる磁性金属ナノ粒子と第２の相とからなるナノ粒子集合体を得る第３の工程と、ナノ粒子集合体を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第４の工程と、を含むことを特徴とする。
【００２５】
本実施の形態の製造方法を用いる事によって、磁性金属を含有する磁性金属ナノ粒子と、磁性金属ナノ粒子間に存在し、非磁性金属と酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれかを含む介在相（第２の相）を含有するナノ粒子集合体から成る複合磁性材料を歩留まり良く、また経時的な安定性が高い状態で製造する事が可能となる。また得られるナノ粒子集合体（複合磁性材料）においては、磁性金属ナノ粒子の平均粒径、粒度分布ばらつき、結晶歪みが低減できるため、特に高透磁率、低磁気損失の磁気特性が得られやすい。また、高飽和磁化、高透磁率、低磁気損失、等の優れた磁気特性を実現出来るだけでなく、高強度、高靱性といった優れた機械特性も実現する事が可能となる。
【００２６】
本実施の形態の製造方法は、特に、以下で説明する様な複合磁性材料を製造する場合に、効果的である。すなわち、平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、更に好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下でＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも1つの磁性金属を含有する磁性金属ナノ粒子と、磁性金属ナノ粒子間に存在し、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属と酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれかを含む介在相を含有し、平均短寸法が１０ｎｍ以上２μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、平均アスペクト比が５以上１０００以下、好ましくは１０以上１０００以下の形状の粒子集合体であり、磁性金属ナノ粒子の体積充填率が、粒子集合体全体に対して４０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下である磁性粒子を有する複合磁性材料を歩留まり良く、また経時的な安定性が高い状態で製造する事が可能となる。
【００２７】
そして、本製造方法は、磁性金属ナノ粒子の平均粒子間距離が０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下である複合磁性材料を合成する際に適した製造方法である。前記磁性金属ナノ粒子は、平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、更に好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。平均粒径を１ｎｍ未満にすると、超常磁性が生じて磁束量が低下するおそれがある。一方、平均粒径が１０ｎｍを超えてくると、磁気的な結合性が弱まってくるので好ましくない。十分な磁束量を保ちつつ粒子同士の磁気的結合を大きくするために最も好ましい粒径範囲が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００２８】
前記磁性金属ナノ粒子の平均粒径に関しては、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、透過型電子顕微鏡）によって多数の粒子を観察しその粒径を平均化する事によって求めることができるが、ＴＥＭで判別しにくい場合は、ＸＲＤ測定から求められる結晶粒径で代用することができる。即ち、ＸＲＤで磁性金属に起因するピークのうち最強ピークに関して、回折角度と半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式によって求めることができる。Ｓｈｅｒｒｅｒの式は、Ｄ＝０．９λ／（βｃｏｓθ）で表され、ここでＤは結晶粒径、λは測定Ｘ線波長、βは半値幅、θは回折ブラッグ角である。ただしＸＲＤでのＳｃｈｅｒｒｅｒの式による結晶粒径解析は、およそ５０ｎｍ以上の粒径の場合は正確な解析が困難であることに留意する。おおよそ５０ｎｍ以上の場合は、ＴＥＭによる観察で判断する事に留意する。
【００２９】
前記磁性金属ナノ粒子は、多結晶、単結晶のいずれの形態でもよいが、単結晶であることが好ましい。単結晶の磁性金属ナノ粒子の場合、磁化容易軸を揃えることが容易になって磁気異方性を制御することができる。このため、多結晶の磁性金属ナノ粒子の場合に比べて高周波特性を向上させることができる。
【００３０】
また、前記磁性金属ナノ粒子は、球状でもよいが、大きいアスペクト比を持つ扁平状、棒状であっても良い。特にアスペクト比の平均が２以上、更に好ましくは５以上、更に好ましくは１０以上であることが望ましい。アスペクト比が大きな磁性金属ナノ粒子の場合は、個々の磁性金属ナノ粒子の長辺方向（板状の場合は幅方向、扁平楕円体の場合は直径方向、棒状の場合は棒の長さ方向、回転楕円体の場合は長軸方向）を磁性粒子（粒子集合体）の長辺方向（板状の場合は幅方向、扁平楕円体の場合は直径方向、棒状の場合は棒の長さ方向、回転楕円体の場合は長軸方向）と一致させることがより好ましい。これによって、磁化容易軸の方向を一方向に揃えることが可能となり、透磁率と透磁率の高周波特性を向上させることが可能となる。
【００３１】
また、前記磁性金属ナノ粒子は、点もしくは面で接したナノ粒子集合組織を形成し、このナノ粒子集合組織が前記粒子集合体の中で主としてある一つの方向に配向していると好ましい。更に好ましくは、前記粒子集合体が扁平形状を有し、前記磁性金属ナノ粒子が複数接し棒状のナノ粒子集合組織を形成し、前記ナノ粒子集合組織が、前記粒子集合体の扁平面内において、主としてある一つの方向に配向している事が更に好ましい。尚、前記ナノ粒子集合組織のアスペクト比は、大きければ大きいほど好ましく、アスペクト比の平均が２以上が好ましく、更に好ましくは５以上、更に好ましくは１０以上である。
【００３２】
ここで、前記ナノ粒子集合組織のアスペクト比を算出するにあたり、ナノ粒子集合組織の形状を次の様に定義する。すなわち、複数の磁性金属ナノ粒子が点もしくは面で接して１つのナノ粒子集合組織を形成する場合、１つのナノ粒子集合組織に含まれる全ての磁性金属ナノ粒子を包み込む様にナノ粒子集合組織の外郭線を作成するが、１つの磁性金属ナノ粒子の外郭線から隣の磁性金属ナノ粒子の外郭線を引く場合は、両磁性金属ナノ粒子の接線として外郭線を引く。例えば、同じ粒径の球状の磁性金属ナノ粒子が複数個、直線状に点で接してナノ粒子集合組織を形成する場合は、直線状の棒状の形状を有するナノ粒子集合組織という事になる。以上の様にナノ粒子集合組織の形状を定義する場合、そのアスペクト比は、ナノ粒子集合組織の長さが最も長くなる方向の組織の寸法（長寸法）と、上記方向に対して垂直な方向でナノ粒子集合組織の長さが最も短くなる方向の粒子の寸法（短寸法）の比、すなわち、「長寸法／短寸法」を指す。したがって、常に、アスペクト比は１以上となる。完全な球状の場合は、長寸法も短寸法も球の直径と等しくなるためアスペクト比は１になる。扁平状のアスペクト比は直径（長寸法）／高さ（短寸法）である。棒状のアスペクト比は棒の長さ（長寸法）／棒の底面の直径（短寸法）である。但し、回転楕円体のアスペクト比は長軸（長寸法）／短軸（短寸法）となる。ナノ粒子集合組織が前記粒子集合体の中で主としてある一つの方向に配向しているかどうかは、ＴＥＭによる観察像に関して画像解析を行い判断できる。例えば、次の様な方法が挙げられる。まず、ナノ粒子集合組織の長寸法と短寸法を前述の方法で決め、更に、ある１つの基準線の方向を決めて、個々のナノ粒子集合組織が、前記基準線に対して何度の角度に配向しているのか（配向角度）を求める。これを多数のナノ粒子集合組織に対して行い、配向角度毎のナノ粒子集合組織の存在割合を求め、ランダム配向の場合（配向していない場合）と比べて、ある一つの方向に配向しているかどうかを判断する。以上の様な解析は、フーリエ変換を用いた画像解析によって行う事も出来る。以上の様な構成を取る事によって、磁化容易軸の方向を一方向に揃えることが可能となり、透磁率と透磁率の高周波特性を向上させることが可能となり好ましい。
【００３３】
また、磁性金属ナノ粒子間には、１ｍΩ・ｃｍ以上の抵抗率を有し、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属と酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれかを含む介在相を有することが好ましい。これら非磁性金属は、酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化し易い元素で、安定的な酸化物を形成し易い金属であり好ましい。このような非磁性金属を含んだ金属、半導体、酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物が、磁性金属ナノ粒子間に存在することによって、磁性金属ナノ粒子同士の電気的絶縁性をより向上させることができ、また、磁性金属ナノ粒子の熱的な安定性を向上させることができるため好ましい。
【００３４】
また、金属、半導体、酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物の介在相が、上述の磁性金属の少なくとも１つを含むことが好ましい。金属、半導体、酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物が、磁性金属ナノ粒子に含まれる磁性金属と同じ金属を少なくとも１つ含むことによって、熱的安定性および耐酸化性が向上する。また、磁性金属ナノ粒子間に強磁性成分が存在することによって、磁性金属ナノ粒子同士の磁気的な結合が強くなる。このため、磁性金属ナノ粒子と介在相が磁気的に集合体として振舞うことが可能となり、透磁率と透磁率の高周波特性を向上させることが可能となる。
【００３５】
また、同様に、金属、半導体、酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物の介在相が、磁性金属ナノ粒子に含まれる非磁性金属と同じ非磁性金属を少なくとも１つ含むことによって、熱的安定性および耐酸化性が向上するため好ましい。なお、介在相が、磁性金属ナノ粒子に含まれる磁性金属と非磁性金属とを少なくとも１つずつ含む場合、介在相中の非磁性金属／磁性金属の原子比が、磁性金属ナノ粒子中に含まれる非磁性金属／磁性金属の原子比よりも大きいことが望ましい。これは、磁性金属ナノ粒子を、耐酸化性、熱的安定性の高い「非磁性金属／磁性金属の多い介在相」でブロックする事ができ、磁性金属ナノ粒子の耐酸化性、熱的安定性を効果的に高めることが可能となるためである。
【００３６】
また、介在相中に含まれる酸素の含有量が、磁性金属ナノ粒子の酸素の含有量よりも大きいことが望ましい。これは、磁性金属ナノ粒子を、「酸素濃度が多く耐酸化性、熱的安定性の高い介在相」でブロックする事ができ、磁性金属ナノ粒子の耐酸化性、熱的安定性を効果的に高めることが可能となるためである。金属、半導体、酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物の中では、熱的安定性の観点から酸化物であることがより好ましい。金属、酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物の介在相は、粒子であってもかまわない。粒子の形態をとる介在相は、磁性金属ナノ粒子の粒径より小さい粒子であることが望ましい。この時、粒子は、酸化物粒子でも良いし窒化物粒子でも良いし炭化物粒子でも良いしフッ化物粒子でも良い。しかし、熱的安定性の観点から酸化物粒子であることがより好ましい。以下では全て介在相が酸化物粒子である場合を例に説明する。なお、酸化物粒子のより好ましい存在状態は、磁性金属ナノ粒子間に均一、かつ、均質に分散した状態である。これによって、より均一な磁気特性及び誘電特性が期待できる。この酸化物粒子は、磁性金属ナノ粒子の耐酸化性、凝集抑制力、すなわち磁性金属ナノ粒子の熱的安定性を向上させるのみならず、磁性金属ナノ粒子同士を電気的に離し、粒子集合体および磁性材料の電気抵抗を高めることができる。磁性材料の電気抵抗を高くすることによって、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ことが可能になる。このため、酸化物粒子は電気的に高抵抗であることが好ましく、例えば１ｍΩ・ｃｍ以上の抵抗値を有することが好ましい。
【００３７】
酸化物粒子は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素からなる群からから選ばれる少なくとも１つの非磁性金属を含む。これら非磁性金属は、酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化し易い元素で、安定的な酸化物を形成し易い。そして、磁性金属ナノ粒子が被覆層を備える場合、この酸化物粒子中の非磁性金属／磁性金属（原子比）が、磁性金属ナノ粒子を覆う被覆層中の非磁性金属／磁性金属（原子比）よりも大きくなっているのが好ましい。このように、非磁性金属の割合が高いことで、酸化物粒子は被覆層よりもさらに熱的に安定になる。このため、このような酸化物粒子が、磁性金属ナノ粒子間の少なくとも一部に存在することによって、磁性金属ナノ粒子同士の電気的絶縁性をより向上させることができ、また、磁性金属ナノ粒子の熱的な安定性を向上させることができる。なお、酸化物粒子は、磁性金属を含まなくても良いが、より好ましくは、磁性金属を含んでいた方が良い。含まれる磁性金属の好ましい量としては、磁性金属が非磁性金属に対して０．００１原子％以上、好ましくは０．０１原子％以上である。これは、磁性金属を全く含まないと、磁性金属ナノ粒子の表面を被覆する被覆層と酸化物粒子の構成成分が完全に異なり、密着性や強度の点からあまり好ましくなく、更には熱的安定性もかえって悪くなってしまう可能性があるためである。また、磁性金属ナノ粒子間に存在する酸化物粒子に磁性金属を全く含まないと、磁性金属ナノ粒子同時が磁気的に結合しにくくなり、透磁率と透磁率の高周波特性の観点から好ましくない。よって、酸化物粒子は、より好ましくは、磁性金属ナノ粒子の構成成分であり、かつ酸化物被覆層の構成成分である磁性金属の少なくとも１つを含有することが望ましく、更に好ましくは、酸化物粒子中の非磁性金属／磁性金属（原子比）が、酸化物被覆層中の非磁性金属／磁性金属（原子比）よりも大きくなっていることが望ましい。なお、酸化物粒子は、磁性金属ナノ粒子に含まれる非磁性金属と同種、また、酸化物被覆層に含まれる非磁性金属と同種、の非磁性金属を含む酸化物粒子であることがより好ましい。同種の非磁性金属を含む酸化物粒子であることによって、磁性金属ナノ粒子の熱的安定性および耐酸化性がより向上するからである。なお、以上の、酸化物粒子の熱的安定性向上効果、電気的絶縁性効果、密着性・強度向上効果は、特に磁性金属ナノ粒子の平均粒径が小さい時に効果を発揮し、磁性金属ナノ粒子の粒径より小さい粒径の場合、特に効果的である。また、磁性金属ナノ粒子の体積充填率は、粒子集合体である粒子集合体全体に対して３０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。より好ましくは、４０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下で、更に好ましくは５０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下である。
【００３８】
このような粒子集合体から成る複合磁性材料においては、磁性金属ナノ粒子同士は磁気的に結合しやすく、１つの集合体として磁気的に振舞う。このため、保磁力は低減しやすく、それによって透磁率は大きくなりやすく、またヒステリシス損失は低減しやすくなる。一方で磁性金属ナノ粒子の粒子間には電気抵抗の高い介在相、例えば酸化物が存在しているので、電気的には複合磁性材料の電気抵抗を大きくすることができる。そのため、高透磁率を維持したまま、渦電流損失を抑制することができ好ましい。
【００３９】
次に、本実施の形態による製造方法を詳細に説明していく。本実施の形態による製造方法は、まず、磁性金属からなる第１の磁性金属相と、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれか及び非磁性金属を含む第２の相からなる混相材料を準備する第１の工程、から始まる。尚、混相材料とは、金属相と酸化物相、金属相と窒化物相、金属相と炭化物相、といった少なくとも２つ以上の相を有する材料のことである。また、磁性金属に含まれる酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれかの元素は、いずれでも良いが、熱的安定性、耐酸化性の観点から酸素（Ｏ）がより好ましい。以下、主に酸素（Ｏ）の場合を例にとって説明していく。
【００４０】
図１は、第１の実施形態の複合磁性材料の模式図である。第１の工程において、前記混相材料１００においては、前記第１の磁性金属相が磁性金属粒子となる粒子である。この場合、図１（ａ）のように、第１の磁性金属相が複数の磁性金属粒子１０からなり、第２の相が複数の粒子２０からなる構成でも良いし、図１（ｂ）のように、第１の磁性金属相が複数の磁性金属粒子１０からなり、第２の相が磁性金属粒子を被覆する被覆層２２であるコアシェル型粒子の構成でも良い。図１（ａ）の構成においては、容易に準備しやすいため低コストプロセスを実現しやすく、また加工でナノ粒子集合体を合成する過程において磁性金属相が滑りやすく、低保磁力、高透磁率が実現しやすく好ましい。また、図１（ｂ）のコアシェル型磁性粒子の構成では、コア／シェル構造を取る事によって、第１の磁性金属相と第２の相が界面を形成するため、磁性金属ナノ粒子と第２の相からなるナノ粒子集合体の形成（複合化）が容易に進行しやすく、低保磁力、高透磁率だけでなく、高い強度、高い靱性、高い経時的安定性、高い熱的安定性、高い耐酸化性などを得られやすく好ましい。
【００４１】
ここでは、１つの例として、コアシェル型磁性粒子を準備する事を例にとって、以下説明していく。尚、コアシェル型磁性粒子は、前記第１の磁性金属相に相当するものをコア、前記第２の相に相当するものをシェル（被覆層）とする粒子である。尚、この場合、全ての粒子がこのようなコア／シェル構造を取らなくとも、コアに相当する個々の第１の磁性金属相の間に、シェルに相当する第２の相がどういう形態・組織であれ介在していれば問題ない。以下ではコアシェル型磁性粒子を例にとって説明する。
【００４２】
前記コアシェル型磁性粒子を用意する際、その製造方法は、特に限定されない。例えば、まず磁性金属粒子を合成し、その後被覆処理によって被覆層を形成させる事によって製造できる。ここで、磁性金属粒子は、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、熱プラズマ法、ＣＶＤ法、レーザーアブレーション法、液中分散法、液相合成法（ポリオール法、熱分解法、逆ミセル法、共沈法、メカノケミカル法、メカノフュージョン法等）などによって合成される。また、共沈法等によって合成された酸化物微粒子を還元する方法等によって合成されても良い。本方法は、簡便且つ安価な手法で大量に磁性金属粒子を合成できるため、量産プロセスを考えた場合好ましい。熱プラズマ法は、容易に大量合成が可能であり好ましい。熱プラズマ法を用いる場合は、まず、高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバー内に発生させたプラズマ内に、原料である平均粒径数μｍの磁性金属粉末と非磁性金属とをキャリアガスと共に噴射する。これによって磁性金属を含有する磁性金属粒子を容易に合成できる。液相合成法は、被覆処理が連続して液相中で行え、低コスト、高い歩留まりの点で好ましい。
【００４３】
次に、磁性金属粒子の表面の少なくとも一部に被覆層を形成する手段も特に限定されないが、液相コーティングによるものや、部分酸化法によるもの、蒸着やスパッタ等の気相法によるものなどが挙げられる。
【００４４】
液相コーティング法は、例えばゾルゲル法、ディップコート法、スピンコート法、共沈法、メッキ法等が挙げられる。これらの方法は簡便に緻密且つ均一なコーティング層を低温で形成できるため好ましい。その中でも特にゾルゲル法は、簡便に緻密な膜を作れる点から好ましい。尚、コーティング層を形成する際に適度な熱処理を施すと、緻密且つ均一に被覆が形成されるため好ましい。熱処理は、５０℃以上８００℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度で行うのが好ましく、雰囲気は真空雰囲気下やＨ２、ＣＯ、ＣＨ４等の還元雰囲気下が望ましい。これは、加熱成形中に、磁性粒子が酸化して劣化するのを抑制するためである。
【００４５】
部分酸化法は、磁性金属と非磁性金属を含有する磁性金属粒子を合成した後、適当な酸化条件で部分酸化処理を行うことによって、非磁性金属を含む酸化物を磁性金属粒子の表面に析出させ被覆層とする方法である。尚、本部分酸化法を、窒化物、炭化物またはフッ化物の被覆層の形成に適用する場合は、部分酸化処理でなく、部分窒化処理、もしくは、部分炭化処理、もしくは、部分フッ化処理に変えて行えば良い。
【００４６】
本手法は、拡散によって酸化物の析出を起こすもので、液相コーティング法と比べると、磁性金属粒子と酸化物被覆層との界面が強固に密着し、磁性金属粒子の熱的安定性や耐酸化性が高くなり好ましい。部分酸化の条件は特に拘らないが、Ｏ２やＣＯ２等の酸化性雰囲気下で、酸素濃度を調整し、室温〜１０００℃の範囲で酸化させるのが好ましい。
【００４７】
なお、被覆する工程は、磁性金属粒子を合成する工程中に行われても良い。すなわち、熱プラズマで磁性金属粒子を合成する最中にプロセス条件を制御し、磁性金属粒子の表面に非磁性金属を含有する酸化物被覆層を含有するコアシェル型磁性金属粒子を合成しても良い。
【００４８】
尚、被覆層は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属を含む酸化物、複合酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物であることがより好ましい。磁性金属粒子がＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素からなる群からから選ばれる少なくとも１つの非磁性金属を含む場合は、被覆層は、磁性金属粒子の構成成分の１つである非磁性金属と同じ非磁性金属を少なくとも１つ含む酸化物、複合酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物で構成されることがより好ましい。これによって、磁性金属粒子と被覆層の密着性を向上でき、ひいては磁性材料の熱的安定性および耐酸化性を向上させることが可能となる。
【００４９】
なお、以上の被覆層構成においては、酸化物、複合酸化物、窒化物、炭化物またはフッ化物の中でも、特に、酸化物、複合酸化物であることがより好ましい。これは、被覆層形成の容易性、耐酸化性、熱的安定性の観点からである。
【００５０】
また、酸化物もしくは複合酸化物被覆層は、磁性金属粒子の構成成分である磁性金属の少なくとも１つを含む酸化物、複合酸化物であり、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素からなる群からから選ばれる少なくとも１つの非磁性金属を含む酸化物、複合酸化物であることがより好ましい。
【００５１】
この非磁性金属は、酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化し易い元素で、安定的な酸化物を形成し易い。このような非磁性金属を少なくとも１つ以上含む酸化物もしくは複合酸化物からなる酸化物被覆層は、磁性金属粒子に対する密着性・接合性を向上でき、磁性金属粒子の熱的な安定性と耐酸化性も向上できる。
【００５２】
非磁性金属の中でＡｌ、Ｓｉは、磁性金属粒子の主成分であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉと固溶し易く、磁性金属粒子の熱的安定性の向上に寄与するために好ましい。複数種の非磁性金属を含む複合酸化物は固溶した形態も包含される。磁性金属粒子の少なくとも一部の表面を被覆する被覆層は、内部の磁性金属粒子の耐酸化性を向上させるのみならず、その後の加工後の粒子集合体の電気抵抗を向上させることができる。電気抵抗を高くすることによって、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ことが可能になる。このため、被覆層は電気的に高抵抗であることが好ましく、例えば１ｍΩ・ｃｍ以上の抵抗値を有することが好ましい。
【００５３】
被覆層は厚いほど粒子集合体の電気抵抗は大きくなり、磁性金属粒子の熱的安定性と耐酸化性も高くなる。しかしながら、被覆層を厚くしすぎると、飽和磁化が小さくなるため透磁率も小さくなり好ましくない。ある程度大きな電気抵抗を有しかつ飽和磁化を大きくするために、被覆層は、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の平均厚さを有することがより好ましい。
【００５４】
本実施の形態において、混相材料を準備する方法は特に限定されないが、例えば、前記コアシェル型磁性粒子を４０Ｇ以上１０００Ｇ以下の重力加速度を印加する加工によって扁平複合化する工程によって準備された事を特徴とする工程が好ましい。これによって、磁性金属相と第２の相が比較的強い結合状態で分散した集合組織を得る事が出来る。尚、コアシェル型磁性粒子の代わりに、前記第１の磁性金属の原料粉末と、前記第２の相の原料粉末と、に４０Ｇ以上１０００Ｇ以下の重力加速度を印加する加工によって扁平複合化する工程によって準備しても良い。これによって、磁性金属相と第２の相が強い結合状態で分散した集合組織を得る事ができ、高い強度、高い靱性の観点から好ましい。重力加速度がこれより小さいとうまく混相材料が形成されない。また、重力加速度がこれより大きいと、加速度が高すぎるため混相材料に多くの歪みが入ってしまうため好ましくない。
【００５５】
また、本工程は、例えば、前記コアシェル型磁性粒子を１０Ｇ以上４０Ｇ未満の重力加速度を印加する加工によって複合化する工程によって準備しても良い。これによって、磁性金属相と第２の相が比較的弱い結合状態で分散した集合組織を得る事ができ、低い結晶歪みの観点から好ましい。尚、コアシェル型磁性粒子の代わりに、前記第１の磁性金属相の原料粉末と、前記第２の相の原料粉末を用いても良い。重力加速度がこれより小さいとうまく混相材料が形成されない。また、重力加速度がこれより大きいと、加速度が高すぎるため混相材料に多くの歪みが入ってしまうため好ましくない。
【００５６】
また、本工程は、例えば、前記第１の磁性金属相と、前記非磁性金属からなる合金薄帯を、１０Ｇ以上１０００Ｇ以下の重力加速度を印加する加工によって複合化する工程によって準備しても良い。これによって、加工時に特に非磁性金属磁性が酸化、窒化、炭化し第２の相からなる粒子を形成し、最終的に第１の磁性金属相と、第２の相の粒子との集合組織を得る事が出来る。重力加速度がこれより小さいとうまく混相材料が形成されない。また、重力加速度がこれより大きいと、加速度が高すぎるため混相材料に多くの歪みが入ってしまうため好ましくない。
【００５７】
混相材料を合成する方法について、次に詳細に説明する。本加工処理工程は、特に限定されるものではないが、例えば、ハイパワーミル装置によって比較的容易に複合一体化処理を行う事ができる。または、粉砕（もしくは溶解、蒸発）しながら電気泳動法や電析法などの電気化学的な方法などで再凝集させる処理でも行う事ができる。または、メカノフュージョン法、エアロゾルデポジション法、超音速フリージェットＰＶＤ法、超音速フレーム溶射法、超音波スプレーコーティング法、噴霧法、などの方法やそれに準じた方法でも行う事ができる。
【００５８】
ハイパワーミル装置は、強い重力加速度の印加できる装置が好ましいが、特に種類を選ばない（遊星ミル、ビーズミル、回転ボールミル、振動ボールミル、撹拌ボールミル（アトライター）、ジェットミル、遠心分離機、またはミルと遠心分離を組み合わせた手法などが挙げられる）が、例えば数十Ｇの重力加速度が印加できるハイパワー遊星ミル装置等が好ましい。ハイパワー遊星ミル装置の場合は、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上の方向ではなく角度を持った方向になる、傾斜型遊星ミル装置がより好ましい。通常の遊星ミル装置では、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上の方向であるが、傾斜型遊星ミル装置では容器が傾斜した状態で回転運動を行うため、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上ではなく角度を持った方向になる。これによって、試料にパワーが効率よく伝達し、複合化・扁平化が効率良く進行するため好ましい。また重力加速度は、できれば４０Ｇ以上１０００Ｇ以下、更に好ましくは１００Ｇ以上１０００Ｇ以下の重力加速度を印加するのが好ましい。
【００５９】
また、量産性を考慮すると、大量処理が容易なビーズミル装置が好ましい。即ち、量産性を考慮したプロセスの場合、まず、ポリオール法、熱分解法、逆ミセル法、共沈法、メカノケミカル法、メカノフュージョン法等の液相合成法で磁性金属粒子を合成し、次にゾルゲル法、ディップコート法、スピンコート法、共沈法、メッキ法等の液相コーティング法によって、磁性金属粒子の表面の少なくとも一部に酸化物の介在相（被覆層）を形成し、その後、ビーズミル装置を用いて磁性金属粒子と介在相を一体化させる事が望ましい。この組み合わせは、各プロセスが液相プロセスで共通しているため連続処理が容易であり、また１度に大量の処理を施す事が可能であり、製造コストを安価にでき好ましい。また、液相プロセスは洗練された構造を有する均質材料を合成できるため、優れた磁気特性（高透磁率、低損失、高飽和磁化など）を実現する事ができ好ましい。
【００６０】
ハイパワーミル装置による複合一体化処理においては、前記介在相を含む前記磁性金属粒子を、径０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下のボールと溶媒とともに湿式ミルで加工を施す事が好ましい。溶媒は粒子が分散しやすい溶媒が好ましく、ケトン系溶媒、特にアセトンが好ましい。またボールの径は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。ボールの径が小さすぎると、粉末の回収が困難になり収率が上がらず好ましくない。一方でボールの径が大きすぎると、粉末が接触する確率が低くなり、複合化・扁平化が進行しにくく好ましくない。効率性を考えると、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。また、ボールの試料粉末に対する重量比は、ボール径にもよるが１０以上８０以下がより好ましい。また、ハイパワーミル装置による複合一体化処理においては、条件によっては材料に歪みが入りやすい場合もあり、これは保磁力の増加に繋がり（保磁力が増加するとヒステリシス損失が増大し、磁気損失が増大する）、好ましくない。材料に不要な歪みを付与させず効率よく複合一体化処理を行えるような条件を選択する事が望ましい。
【００６１】
また、ハイパワーミル装置を使う際は、磁性ナノ粒子の酸化を極力抑制させるために、不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。また、粉末を乾式で複合一体化処理を行うと、複合一体化処理が進行しやすいが、組織が粗大化しやすく回収が困難になる。また得られる粒子の形状も球状のものが多い。
【００６２】
一方で、液体溶媒を用いた湿式で複合一体化処理を行うと、組織の粗大化が抑制され、また形状も扁平化になりやすいため好ましい。更に好ましくは、乾式と湿式と両方行うことによって、複合一体化を促進させつつ、組織の粗大化を抑制させる処理を行うことである。
【００６３】
この様な手法を用いることによって、粒子集合体を容易に合成できるが、合成条件によっては、粒子集合体の形状をアスペクト比の大きい扁平状にすることも用意に実現可能であり、好ましい。アスペクト比の大きい複合粒子にすることによって、形状による磁気異方性を付与することができ、磁化容易軸の方向を一方向に揃えることによって、透磁率と透磁率の高周波特性を向上させることが可能となり好ましい。
【００６４】
尚、本複合一体化処理工程において、処理条件を制御することによって、具体的には雰囲気の酸素分圧や、湿式混合時の液体溶媒の種類を制御することによって、酸化物を形成しつつ複合一体化処理を進行させることも可能である。この様に、酸化物を形成する工程は、磁性金属粒子を合成した後に行う他、磁性金属粒子を合成する工程内で行っても良いし、複合一体化処理工程内で行っても良い。
【００６５】
次に、前記粒子集合体を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第２の工程について説明する。本工程は、粒子集合体を合成する際に生じた歪みを開放するために有効な工程である。温度は、５０℃以上８００℃以下が好ましく、更に好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度である。この温度範囲に設定する事によって、粒子集合体に印加された歪みを効果的に開放、緩和できる。これによって、歪みによって増加していた保磁力を低減させる事が可能となり、ヒステリシス損失を低減させる事が可能となる（磁気損失を低減できる）。また保磁力が低減できるので透磁率は向上できる。尚、本工程の熱処理は、低酸素濃度の雰囲気下、真空雰囲気下で行うのが好ましいが、更に好ましくは、Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４等の還元雰囲気下が好ましい。これは、粒子集合体が酸化していても還元雰囲気で熱処理を施す事によって、酸化してしまった金属を還元して、金属に戻す事が可能となる。これによって、酸化し飽和磁化が減少した粒子集合体を還元して、飽和磁化を回復させる事も出来る（透磁率も向上できる）。尚、熱処理は、磁性粒子の凝集・ネッキングがなるべく起こりにくい条件を選定することが好ましい。
【００６６】
次に、前記熱処理後の混相材料において、前記第１の磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきを低減する事によって、前記第１の磁性金属相である磁性金属ナノ粒子と前記第２の相とからなるナノ粒子集合体を得る第３の工程について説明する。本工程においては、前記第２の工程後において、磁性金属相が歪み（結晶歪みなど）が多い状態で、磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきが多い凝集した組織となっているため、磁気特性も不十分である。すなわち、この状態ではまだ十分には保磁力が下がりきっておらず、そのためヒステリシス損失は比較的大きく、透磁率は比較的小さくなっている。そこで、本工程によって、磁性金属相を分断・再配列させ、凝集の少ない、均一に分散させた組織、且つ平均粒径及び粒度分布ばらつきが低減した組織にすることによって、優れた磁気特性、優れた熱的安定性、高耐酸化性、高強度、高靱性を実現する事が可能となる。即ち、保磁力が下がり、そのためヒステリシス損失も下がり、透磁率は向上する。また、磁性金属相の分断・再配列によって、個々の磁性金属ナノ粒子が第２の相に囲まれた構造になりやすいため、磁性金属粒子の熱的安定性と耐酸化性が飛躍的に向上する。更には、磁性金属相と第２の相の分散構造によって、高強度、高靱性が可能となり好ましい。特に異なる２つの相（磁性金属相と介在相）が高分散した粒子集合体の複合構造においては、単純な１つの相の場合、もしくは２つの相であっても分散性の悪い状態の場合と比較すると、ピニング等の効果によって、高強度、高靱性が実現しやすく好ましい。
【００６７】
第３の工程においては、たとえば、第１の工程で用いたような、複合一体化処理、すなわち第１の工程で用いたような、熱処理後の混相材料に重力加速度を印加する処理を用いても良い。例えば、４０Ｇ以上１０００Ｇ以下の重力加速度を印加する加工によって処理を行っても良い。特に、第１の工程において印加された重力加速度よりも大きい重力加速度を第３の工程において印加する事によって処理する事が好ましい。これによって、磁性金属相の分断・再配列が更に進行し、磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきが低減されるため好ましい。また、個々の磁性金属ナノ粒子が第２の相に囲まれた構造になりやすいため、磁性金属粒子の熱的安定性と耐酸化性が更に向上する。更には、磁性金属相と第２の相の分散構造によって、強度、靱性が更に向上する。
【００６８】
また、特に、第１の工程において印加された重力加速度よりも小さい重力加速度を第３の工程において印加する事によって処理する事が好ましい。これによって、低い結晶歪みを維持しながら、磁性金属相の分断・再配列が進行し、磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきが低減されるため好ましい。また。個々の磁性金属ナノ粒子が第２の相に囲まれた構造になりやすいため、磁性金属粒子の熱的安定性と耐酸化性が更に向上する。更には、磁性金属相と第２の相の分散構造によって、強度、靱性が更に向上する。
【００６９】
本加工処理工程は、特に限定されるものではないが、例えば、ハイパワーミル装置が挙げられる。または、粉砕（もしくは溶解、蒸発）しながら電気泳動法や電析法などの電気化学的な方法などで再凝集させる処理でも行う事ができる。または、メカノフュージョン法、エアロゾルデポジション法、超音速フリージェットＰＶＤ法、超音速フレーム溶射法、超音波スプレーコーティング法、噴霧法、などの方法やそれに準じた方法でも行う事ができる。ハイパワーミル装置は、強い重力加速度の印加できる装置が好ましいが、特に種類を選ばない（遊星ミル、ビーズミル、回転ボールミル、振動ボールミル、撹拌ボールミル（アトライター）、ジェットミル、遠心分離機、またはミルと遠心分離を組み合わせた手法などが挙げられる）が、例えば数十Ｇの重力加速度が印加できるハイパワー遊星ミル装置等が好ましい。ハイパワー遊星ミル装置の場合は、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上の方向ではなく角度を持った方向になる、傾斜型遊星ミル装置がより好ましい。通常の遊星ミル装置では、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上の方向であるが、傾斜型遊星ミル装置では容器が傾斜した状態で回転運動を行うため、自転重力加速度の方向と公転重力加速度の方向が同一直線上ではなく角度を持った方向になる。これによって、試料にパワーが効率よく伝達し、複合化・扁平化が効率良く進行するため好ましい。尚、ハイパワーミル装置についての詳細は、第１の工程での記載と重複する点においては、記載を省略する。
【００７０】
次に、前記粒子集合体を５０℃以上８００℃以下の温度で熱処理する第４の工程について説明する。本工程は、前記第２の工程と同じで、ナノ粒子集合体を合成する際に生じた歪みを開放するために有効な工程である。温度は、５０℃以上８００℃以下が好ましく、更に好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度である。この温度範囲に設定する事によって、ナノ粒子集合体に印加された歪みを効果的に開放、緩和できる。これによって、歪みによって増加していた保磁力を低減させる事が可能となり、ヒステリシス損失を低減させる事が可能となる（磁気損失を低減できる）。また保磁力が低減できるので透磁率は向上できる。尚、本工程の熱処理は、低酸素濃度の雰囲気下、真空雰囲気下で行うのが好ましいが、更に好ましくは、Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４等の還元雰囲気下が好ましい。これは、ナノ粒子集合体が酸化していても還元雰囲気で熱処理を施す事によって、酸化してしまった金属を還元して、金属に戻す事が可能となる。これによって、酸化し飽和磁化が減少したナノ粒子集合体を還元して、飽和磁化を回復させる事も出来る（透磁率も向上できる）。尚、熱処理は、磁性金属ナノ粒子の凝集・ネッキングがなるべく起こりにくい条件を選定することが好ましい。
【００７１】
尚、第４の工程の後に、第３の工程と第４の工程を少なくとも１回以上さらに含むことが好ましい。これによって、第１の磁性金属相を分断・再配列させ、均一に分散させた組織にすることによって磁気特性を向上する事が可能となる。即ち、保磁力が下がり、そのためヒステリシス損失も下がり、透磁率は向上する。ここで工程をおこなう順番は、特に限定はされないが、順に第１の工程、第２の工程、第３の工程、第４の工程をおこない、その後第３の工程をおこない、その後さらに第４の工程を行うことが好ましい。なお、順に第１の工程、第２の工程、第３の工程、第４の工程をおこなった後の、第３の工程および第４の工程の回数は、第３の工程と第４の工程のいずれも１回以上４回以下であることが、効率良く第１の磁性金属相を均一に分散させた組織を形成する上で特に好ましい。
【００７２】
また、第１の工程、第３の工程、２回目の第３の工程、それ以降の第３の工程において印加される重力加速度はそれぞれ、徐々に（段階的に）大きくなっていく事が好ましい。これによって、磁性金属相の分断・再配列が更に進行し、磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきが低減されるため好ましい。また。個々の磁性金属ナノ粒子が第２の相に囲まれた構造になりやすいため、磁性金属粒子の熱的安定性と耐酸化性が更に向上する。更には、磁性金属相と第２の相の分散構造によって、強度、靱性が更に向上する。
【００７３】
また、第１の工程、第３の工程、２回目の第３の工程、それ以降の第３の工程において印加される重力加速度はそれぞれ、徐々に（段階的に）小さくなっていく事が好ましい。これによって、低い結晶歪みを維持しながら、磁性金属相の分断・再配列が進行し、磁性金属相の平均粒径及び粒度分布ばらつきが低減されるため好ましい。また。個々の磁性金属ナノ粒子が第２の相に囲まれた構造になりやすいため、磁性金属粒子の熱的安定性と耐酸化性が更に向上する。更には、磁性金属相と第２の相の分散構造によって、強度、靱性が更に向上する。
【００７４】
以上の工程を行う事によって、複合磁性材料の特性を大きく向上する事が可能となる。即ち、結晶歪みが下がり、保磁力が下がり、そのためヒステリシス損失も下がり、透磁率は向上する。また、第１の磁性金属相の再配列によって、個々の磁性金属ナノ粒子が第２の相に囲まれた構造になりやすいため、磁性金属ナノ粒子の熱的安定性と耐酸化性が飛躍的に向上する。更には、第１の磁性金属相と第２の相の分散構造によって、高強度、高靱性が可能となり好ましい。特に異なる２つの相（第１の磁性金属相と第２の相）が高分散した複合構造においては、単純な１つの相の場合、もしくは２つの相であっても分散性の悪い状態の場合に比べて、ピニング等の効果によって、高強度、高靱性が実現しやすく好ましい。
【００７５】
尚、粒度分布ばらつきは、変動係数（ＣＶ値）で定義できる。すなわち、ＣＶ値（％）＝［粒度分布の標準偏差（μｍ）／平均粒径（μｍ）］×１００である。ＣＶ値が小さいほど、粒度分布ばらつきが小さくシャープな粒度分布になるといえる。上記定義のＣＶ値が０．１％以上４０％以下であると、低保磁力、低ヒステリシス損失、高透磁率、高熱的安定性、高耐酸化性を実現でき好ましい。また、ばらつきが少ないため、高い歩留りも実現しやすい。
【００７６】
尚、結晶歪みは、ＸＲＤの線幅を詳細に解析する事によって算出できる。即ち、Ｈａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒプロット、Ｈａｌｌ−Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎプロットを行う事によって、線幅の広がりの寄与分を、結晶粒径と結晶歪みに分離する事ができる。これによって結晶歪みを算出する事ができる。下記Ｈａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒプロットによる結晶歪み（結晶歪み（二乗平均平方根））が０．００１％以上０．３％以下であると、低保磁力、低ヒステリシス損失、高透磁率、高熱的安定性、高耐酸化性となり好ましい。ここで、Ｈａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒプロットは、以下の式で表される。
【００７７】
【数１】
2016060959.tif 000003
【００７８】
図２に、第１の工程、第２の工程、第３の工程、第４の工程、の各工程において、第１の磁性金属相の平均粒径、粒度分布の変動係数、結晶歪み、といった特性のそれぞれがどの様に変化していくかを一例として模式的に示す。すなわち、図２は、本実施形態の各工程における特性変化を示す模式図である。平均粒径（図２（ａ））、および粒度分布の変動係数（図２（ｂ））は、第１の工程から第２の工程によって熱処理で増加するが、第３の工程によって大きく低減し、第４の工程でわずかに増加する。一方で、結晶歪み（図２（ｃ））は、第１の工程から第２の工程によって熱処理で低減するが、第３の工程によってわずかに増加し、第４の工程で低減する。
【００７９】
次に、ナノ粒子集合体２００（複合磁性材料）における組成について説明する。
【００８０】
ナノ粒子集合体に含まれる磁性金属ナノ粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも1つの磁性金属を含有する。また前記磁性金属ナノ粒子は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属を含むと、より好ましい。これら非磁性金属は、磁性金属ナノ粒子の抵抗を向上させ、かつ、熱的な安定性および耐酸化性を向上させることができ好ましい。中でも、Ａｌ、Ｓｉは磁性金属ナノ粒子の主成分であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉと固溶し易く、磁性金属ナノ粒子の熱的安定性の向上に寄与するために好ましい。
【００８１】
前記磁性金属ナノ粒子は、例えば、Ｆｅ、ＣｏおよびＡｌを含む合金、または、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉを含む合金である。
【００８２】
前記磁性金属ナノ粒子に含有する磁性金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１つを含み、特にＦｅ基合金、Ｃｏ基合金、ＦｅＣｏ基合金、ＦｅＮｉ基合金が高い飽和磁化を実現できるために好ましい。Ｆｅ基合金は、第２成分としてＮｉ、Ｍｎ、Ｃｕなどを含有する、例えばＦｅＮｉ合金、ＦｅＭｎ合金、ＦｅＣｕ合金を挙げることができる。Ｃｏ基合金は、第２成分としてＮｉ、Ｍｎ、Ｃｕなどを含有する、例えばＣｏＮｉ合金、ＣｏＭｎ合金、ＣｏＣｕ合金を挙げることができる。ＦｅＣｏ基合金は、第２成分としてＮｉ、Ｍｎ、Ｃｕなどを含有する合金を挙げることができる。これらの第２成分は、最終的に得られる複合磁性材料の高周波磁気特性を向上させるために効果的な成分である。
【００８３】
ＦｅＮｉ基合金は、磁気異方性が小さいため、高い透磁率を得るには有利な材料である。特にＦｅが４０原子％以上６０原子％となるＦｅＮｉ合金は飽和磁化が高くかつ異方性が小さいため好ましい。Ｆｅが１０原子％以上４０％以下、特に１０原子%以上３０原子％以下のＦｅＮｉ合金は飽和磁化はそれほど大きくはないが、磁気異方性がかなり小さくなるため高透磁率に特化する組成としては好ましい。
【００８４】
ＦｅＣｏ基合金は、飽和磁化が高いため、高い透磁率を得るには好ましい。ＦｅＣｏ中のＣｏ量は、優れた熱的安定性および高耐酸化性と２テスラ以上の飽和磁化を満足させる点から１０原子％以上５０原子％以下にすることが好ましい。更に好ましいＦｅＣｏ中のＣｏ量は、より飽和磁化を高める観点から２０原子％以上４０原子％以下の範囲である。
【００８５】
前記磁性金属ナノ粒子に含まれる非磁性金属の量としては、磁性金属に対して０．００１原子％以上２０原子％以下の量で含有することが好ましい。非磁性金属の含有量がそれぞれ２０原子％を超えると、磁性金属粒子の飽和磁化を低下させるおそれがある。高い飽和磁化と固溶性の観点からより好ましい量としては、０．００１原子％以上１０原子％以下、更に好ましくは０．０１原子％以上５原子％以下、更に好ましくは２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲で配合されることが望ましい。
【００８６】
磁性金属ナノ粒子の結晶構造としては、体心立方格子構造（ｂｃｃ）、面心立方格子構造（ｆｃｃ）、六方最密充填構造（ｈｃｐ）が考えられ、それぞれ特徴がある。ｂｃｃ構造はＦｅ基合金の多くの組成でｂｃｃ構造を有するため、幅広く合成しやすい利点がある。ｆｃｃ構造は、ｂｃｃ構造より磁性金属の拡散係数を小さくすることができるため、熱的安定性や耐酸化性を比較的大きくすることができる利点がある。また、磁性金属ナノ粒子と介在相を一体化しナノ粒子集合体を合成する場合、ｆｃｃ構造が、ｂｃｃ構造等と比較して、一体化や扁平化が進行しやすく好ましい。一体化や扁平化が進行しやすいと、ナノ粒子集合体がより洗練された組織を有する事になり、低保磁力化（低ヒステリシス損失に繋がる）、高抵抗化（低渦電流損失に繋がる）、高透磁率化、が促進し好ましい。ｈｃｐ構造（六方晶構造）は、複合磁性材料の磁気特性を面内一軸異方性にすることができる利点がある。ｈｃｐ構造を有する磁性金属は、一般に大きな磁気異方性を有するため、配向させることが容易になり、透磁率を大きくすることができる。特に、Ｃｏ基合金はｈｃｐ構造を有しやすく好ましい。Ｃｏ基合金の場合、ＣｒやＡｌを含有することによってｈｃｐ構造を安定化させることができるため好ましい。
【００８７】
なお、複合磁性材料（ナノ粒子集合体）に面内一軸異方性を誘起させるためには、上記ｈｃｐ構造の磁性金属ナノ粒子を配向させる方法だけでなく、磁性金属ナノ粒子の結晶性をできるだけ非晶質化させ、磁場や歪みによって面内一方向に磁気異方性を誘起させる方法もある。このためには、磁性金属ナノ粒子をできる限り非晶質化させやすい組成にすることが望ましい。このような観点においては、磁性金属ナノ粒子に含まれる磁性金属が、非磁性金属と異なるＢ、Ｓｉ、Ｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ｐ、Ｎ、Ｇａから選ばれる少なくとも１つの添加金属を、磁性金属と非磁性金属と添加金属の合計量に対していずれも０．００１原子％以上２５原子％以下含まれ、磁性金属、非磁性金属、または添加金属のうちの少なくとも２つは互いに固溶していることが好ましい。
【００８８】
なお、面内一軸異方性する磁性材料においては、磁化容易面内の異方性磁界が１Ｏｅ以上で５００Ｏｅ以下が好ましく、さらに好ましくは１０Ｏｅ以上５００Ｏｅ以下である。これは、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域で低損失と高い透磁率を維持するために望ましい範囲である。異方性が低すぎると強磁性共鳴周波数が低周波で起こり、ＭＨｚ帯域で損失が大きくなり好ましくない。
【００８９】
一方で異方性が大きいと強磁性共鳴周波数が高く低損失を実現できるが、透磁率も小さくなってしまい好ましくない。高透磁率と低損失を両立できる異方性磁界の範囲が、１Ｏｅ以上で５００Ｏｅ以下、さらに好ましくは１０Ｏｅ以上５００Ｏｅ以下である。
【００９０】
前記磁性金属ナノ粒子は、優れた熱的安定性、高耐酸化性の観点から、酸素が前記ナノ粒子集合体全体に対して、 ０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、好ましくは１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下、更に好ましくは３ｗｔ％以上７ｗｔ％以下含まれることが好ましい。
【００９１】
また、前記磁性金属ナノ粒子は、前記ナノ粒子集合体全体に対して０．００１原子％以上２０原子％以下、好ましくは０．００１原子％以上５原子％以下、更に好ましくは０．０１原子％以上５原子％以下の炭素または窒素が単独または共存して含まれることが好ましい。炭素および窒素の少なくとも一方は、磁性金属と固溶することによって、磁性粒子の磁気異方性を大きくし強磁性共鳴周波数を大きくすることができるため、高周波磁気特性を向上させることができ、好ましい。炭素および窒素から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量が２０原子％を超えると、固溶性が低下し、また磁性粒子の飽和磁化を低下させるおそれがある。高い飽和磁化と固溶性の観点からより好ましい量としては、０．００１原子％以上５原子％以下、更に好ましくは０．０１原子％以上５原子％以下の範囲で配合されることが望ましい。
【００９２】
前記磁性金属ナノ粒子の組成として好ましい例としては、次の様なものである。例えば、前記磁性金属粒子がＦｅとＮｉを含み、ＡｌおよびＳｉから選ばれる少なくとも１つの元素を含み、ＦｅがＦｅとＮｉの合計に対して４０原子％以上６０原子％以下含まれ、ＡｌおよびＳｉから選ばれる少なくとも１つの元素がＦｅとＮｉの合計に対して０．００１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、更に好ましくは２ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含まれ、酸素が前記ナノ粒子集合体全体に対して、 ０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、好ましくは１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下、更に好ましくは３ｗｔ％以上７ｗｔ％以下含まれることが好ましい。またより好ましくは、前記磁性金属ナノ粒子が、前記ナノ粒子集合体全体に対して０．００１原子％以上２０原子％以下、好ましくは０．００１原子％以上５原子％以下、更に好ましくは０．０１原子％以上５原子％以下、の炭素を含む事が好ましい。以上の例において、ＦｅとＮｉの代わりに、ＦｅとＣｏに変えて、Ｃｏ量がＦｅとＣｏの合計量に対して１０原子％以上５０原子％以下、更に好ましくは２０原子％以上４０原子％以下の範囲にしても、高飽和磁化の観点から好ましい。
【００９３】
以上、本実施の形態の構成を取る事によって、平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、更に好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下でＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも1つの磁性金属を含有する磁性金属ナノ粒子と、磁性金属ナノ粒子間に存在し、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属と酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）または炭素（Ｃ）のいずれかを含む介在相を含有し、平均短寸法が１０ｎｍ以上２μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、平均アスペクト比が５以上１０００以下、好ましくは１０以上１０００以下の形状のナノ粒子集合体であり、磁性金属ナノ粒子の体積充填率が、ナノ粒子集合体全体に対して４０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下である磁性金属ナノ粒子を有する複合磁性材料を歩留まり良く、また経時的な安定性が高い状態で製造することが可能となる。
【００９４】
ナノ粒子集合体を形成する工程の後においては、以下の工程を行う事が好ましい。即ち、前記ナノ粒子集合体とバインダー相とを混合し混合粉末を得る工程と、混合粉末を０．１ｋｇｆ／ｃｍ２以上のプレス圧で成形する工程と、成型後に５０℃以上８００℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度で熱処理する工程とを備える事が望ましい。更に望ましくは、前記粒子集合体とバインダー相とを混合し混合粉末を得る工程の前に、前記ナノ粒子集合体の表面をコーティング層で被覆する工程を加える事が好ましい。
【００９５】
前記ナノ粒子集合体の表面をコーティング層で被覆する場合、コーティング層は有機系、無機系いずれでも良いが、耐熱性を考慮すると無機系が好ましい。有機系では、シランカップリング剤、シリコーン樹脂、ポリシラザン、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール系、エポキシ系、ポリブタジエン系、テフロン（登録商標）系、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、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、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などが挙げられる。無機系では、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｙ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素からなる群から選ばれる少なくとも１つの非磁性金属を含む酸化物が好ましい。特に好ましくは、ＡｌもしくはＳｉを含む酸化物である。また、酸化物は共晶系の酸化物やガラスも好ましく、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３−ＭｏＯ３、Ｂ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３−ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３−ＧｅＯ２、Ｂ２Ｏ３−ＷＯ３、Ｂ２Ｏ３−Ｃｓ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３−Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ−Ｎｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ−ＷＯ３、Ｎａ２Ｏ−ＭｏＯ３、Ｎａ２Ｏ−ＧｅＯ２、Ｎａ２Ｏ−ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ−Ａｓ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ−ＴｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−ＭｏＯ３、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−ＧｅＯ２、Ｌｉ２Ｏ−ＷＯ３、Ｌｉ２Ｏ−Ｖ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ−ＧｅＯ２、Ｋ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ−ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ−Ａｓ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ−ＷＯ３、Ｋ２Ｏ−ＭｏＯ３、Ｋ２Ｏ−Ｖ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ−Ｎｂ２Ｏ５、Ｋ２Ｏ−ＧｅＯ２、Ｋ２Ｏ−Ｔａ２Ｏ５、Ｃｓ２Ｏ−ＭｏＯ３、Ｃｓ２Ｏ−Ｖ２Ｏ５、Ｃｓ２Ｏ−Ｎｂ２Ｏ５、Ｃｓ２Ｏ−ＳｉＯ２、ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５、ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ−Ｖ２Ｏ５、ＺｎＯ−Ｖ２Ｏ５、ＢａＯ−Ｖ２Ｏ５、ＢａＯ−ＷＯ３、Ｃｒ２Ｏ３−Ｖ２Ｏ５、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３、ＰｂＯ−ＳｉＯ２、ＭｏＯ３−ＷＯ３等が好ましい。中でも、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３−ＭｏＯ３、Ｂ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３−ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３−ＧｅＯ２、Ｂ２Ｏ３−ＷＯ３、Ｎａ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ−Ｎｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ−ＷＯ３、Ｎａ２Ｏ−ＭｏＯ３、Ｎａ２Ｏ−ＧｅＯ２、Ｎａ２Ｏ−ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ−Ａｓ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ−ＴｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−ＭｏＯ３、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−ＧｅＯ２、Ｌｉ２Ｏ−ＷＯ３、Ｌｉ２Ｏ−Ｖ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ−ＧｅＯ２、ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５、ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ−Ｖ２Ｏ５、ＺｎＯ−Ｖ２Ｏ５、ＢａＯ−Ｖ２Ｏ５、ＢａＯ−ＷＯ３、Ｃｒ２Ｏ３−Ｖ２Ｏ５、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３、ＭｏＯ３−ＷＯ３が好ましい。このような組み合わせの酸化物は、比較的低い共晶点を有し比較的容易に共晶を生成するため好ましい。特に１０００℃以下の共晶点を有する組み合わせが好ましい。また酸化物の組み合わせとしては、２つ以上の組み合わせでも良く、例えば、Ｎａ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２などでも良い。また、例えば、Ｌａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｙ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｎａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｎａ−Ｌａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｌｉ−Ｋ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等でも良い。前記ナノ粒子集合体の表面をコーティング層で被覆する事によって、前記ナノ粒子集合体の絶縁性が格段に向上するため、好ましい。
【００９６】
コーティング層を形成するための手法は、均一且つ緻密に被覆できる方法であれば特に拘らない。無機系のコーティング層の場合は、例えばゾルゲル法、ディップコート法、スピンコート法、共沈法、メッキ法等は、簡便に緻密且つ均一なコーティング層を低温で形成できるため好ましい。尚、コーティング層を形成する際の熱処理温度は、緻密且つ均一に被覆が行える最低の温度で行うのが好ましく、出来れば４００℃以下の熱処理温度で行える事が望ましい。
【００９７】
前記ナノ粒子集合体とバインダー相とを混合し混合粉末を得る工程においては、均一に混合できる方法であれば手段は選ばない。好ましくは、混合時にナノ粒子集合体に印加される重力加速度の方向が、前記ハイパワーミル装置で加工を施しナノ粒子集合体を合成する際にナノ粒子集合体に印加される重力加速度の方向に概ね一致する事が好ましい。また、混合時にナノ粒子集合体に印加される重力加速度の大きさは、前記ハイパワーミル装置で加工を施しナノ粒子集合体を合成する際にナノ粒子集合体に印加される重力加速度の大きさよりも小さくする事が好ましい。これによって試料に不要な歪みが付与されるのを極力抑制する事ができる。また、試料の不要な破砕を抑制する事が出来好ましい。この様な観点から、本工程においては、ボールミル、スターラー撹拌などの混合方法が好ましい。バインダー相としては、前記コーティング層の場合と同様に、有機系、無機系いずれでも良いが、耐熱性を考慮すると無機系が好ましい。有機系、無機系ともに、好ましい材料組成は、前記コーティング層の場合と同様であるのでここでは省略する。コーティング層−バインダー相との組み合わせは特に拘らず、無機系−無機系、無機系−有機系、有機系−無機系、有機系−有機系、のいずれでも良いが、耐熱性の観点からは無機系−無機系の組み合わせが特に好ましい。
【００９８】
混合粉末を０．１ｋｇｆ／ｃｍ２以上のプレス圧で成形する工程では、一軸プレス成型法、ホットプレス成型法、ＣＩＰ（等方圧成形）法、ＨＩＰ（熱間等方圧加圧法）法、ＳＰＳ（放電プラズマ焼結法）法、等の手法が挙げられる。高抵抗を満足しつつ高密度、高飽和磁化を満たすための条件を選定することが好ましい。特に好ましいプレス圧は、１ｋｇｆ／ｃｍ２以上６ｋｇｆ／ｃｍ２以下である。特に、ホットプレス、ＨＩＰ、ＳＰＳ等、加熱しながら成形する場合は、低酸素濃度の雰囲気下で行うのが好ましい。真空雰囲気下やＨ２、ＣＯ、ＣＨ４等の還元雰囲気下が望ましい。これは、加熱成形中に、磁性粒子が酸化して劣化するのを抑制するためである。
【００９９】
成型後に５０℃以上８００℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度で熱処理する工程は、混合工程時や成型工程時に粒子集合体に印加された歪みを開放するために好ましい工程である。これによって、歪みによって増加した保磁力を低減させる事が可能となり、これによってヒステリシス損失を低減させる事が可能となる（磁気損失を低減できる）。尚、本工程の熱処理は、低酸素濃度の雰囲気下で行うのが好ましい。真空雰囲気下やＨ２、ＣＯ、ＣＨ４等の還元雰囲気下が望ましい。これは、加熱成形中に、磁性粒子が酸化して劣化するのを抑制するためである。尚、成型後の熱処理の工程は、成型工程時に同時に行っても良い。つまり、成型後の熱処理工程時の熱処理条件と同じ条件で熱処理を行いながら成型処理を行っても良い。
【０１００】
なお、各工程の後において、磁性粒子が酸化し飽和磁化が減少しない様に、各工程条件を制御することが望ましい。場合によっては、各工程の後において、酸化し飽和磁化が減少した磁性粒子を還元して、飽和磁化を回復させても良い。還元する条件は、Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４等の還元雰囲気下において、１００℃〜１０００℃の範囲で熱処理を施すのが好ましい。この際、磁性粒子の凝集・ネッキングがなるべく起こりにくい条件を選定することが好ましい。
【０１０１】
複合磁性材料の形態は、前述のバルク形態（ペレット状、リング状、矩形状など）だけでなく、シートを含む膜状、粉末等の形態でも良い。また、シートを作製する手法は、特に限定されないが、例えば合成した磁性粒子と酸化物粒子の混合粒子と、樹脂と、溶媒とを混合し、スラリーとし、塗布、乾燥することで作製することができる。また、上記混合粒子と樹脂との混合物をプレスしてシート状あるいはペレット状に成型してもよい。更に、混合粒子を溶媒中に分散させ、電気泳動などの方法により堆積してもよい。シート化する際は、上記混合粒子を一方向、すなわち、個々の磁性粒子の容易軸が揃う方向に配向させることが望ましい。これによって、上記磁性粒子が集まった磁性材料シートの透磁率と透磁率の高周波特性が向上するために好ましい。配向させる手段としては、磁場中での塗布、乾燥等が挙げられるが、特に限定されるものではない。磁性シートは、積層構造にしてもよい。積層構造にすることによって容易に厚膜化することが可能になるのみならず、非磁性絶縁性層と交互に積層することによって高周波磁気特性を向上させることが可能となる。すなわち、磁性粒子を含む磁性層を厚さ１００μｍ以下のシート状に形成し、このシート状磁性層を厚さ１００μｍ以下の非磁性絶縁性酸化物層とで交互に積層した積層構造を有することによって、高周波磁気特性が向上する。すなわち、磁性層単層の厚さを１００μｍ以下にすることによって、面内方向に高周波磁場を印加した時に、反磁界の影響を小さくすることができ、透磁率を増大させることが可能になるのみならず透磁率の高周波特性が向上する。積層方法は特に限定されないが、磁性シートを複数枚重ねてプレスなどの方法で圧着したり、加熱、焼結させたりすることによって積層することができる。
【０１０２】
本実施の形態によって製造される複合磁性材料は、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域で高透磁率、低保磁力、低損失、高飽和磁化、高い強度、高い靱性を実現する。また、高い歩留まり、また経時的な安定性が高い状態、高い熱的安定性、高い耐酸化性をも実現することが可能となる。
【０１０３】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、第１の工程の混相材料において、第１の磁性金属相が磁性金属粒子となる粒子集合体である。ここで、第１の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【０１０４】
図３は、本実施形態の複合磁性材料の模式図である。本実施の形態においては、混相材料１１０が粒子状の形状をした粒子集合体からなり、第１の磁性金属相が粒子集合体内に配置される複数の磁性金属粒子１０からなり、第２の相２４が粒子集合体内において複数の磁性金属粒子の周囲に配置されている。図３（ａ）では、第１の工程で準備される混相材料は、球形の粒子集合体である。また、図３（ｂ）では、第１の工程で準備される混相材料は、扁平型の粒子集合体である。どちらも好ましく用いられる。
【０１０５】
そして、粒子集合体の平均粒径が１０ｎｍ以上１０μｍ以下、粒子集合体に含まれる第１の磁性金属相の磁性金属粒子の平均粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、ナノ粒子集合体の平均短寸法が１０ｎｍ以上２μｍ以下、平均アスペクト比が５以上、好ましくは１０以上１０００以下、ナノ粒子集合体に含まれる第１の磁性金属相の前記磁性金属ナノ粒子の平均粒径が１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１０６】
また、粒子集合体の平均短寸法が複合磁性材料の平均短寸法よりも大きく、粒子集合体の平均アスペクト比が１以上で５より小さくかつナノ粒子集合体の平均アスペクト比よりも小さく、粒子集合体に含まれる第１の磁性金属相の磁性金属粒子の平均粒径がナノ粒子集合体に含まれる第１の磁性金属相の磁性金属ナノ粒子の平均粒径よりも大きいことが好ましい。
【０１０７】
本実施形態によって製造される複合磁性材料は、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域で高透磁率、低保磁力、低損失、高飽和磁化、高い強度、高い靱性を実現する。また、高い歩留まり、また経時的な安定性が高い状態、高い熱的安定性、高い耐酸化性をも実現することが可能となる。
【０１０８】
（第３の実施形態）
【０１０９】
本実施形態においては、第１の工程の混相材料において、第２の相が粒子となる粒子集合体である。ここで、第１の実施の形態および第２の実施の形態と重複する点においては、記載を省略する。
【０１１０】
図４は、本実施の形態の複合磁性材料の模式図である。本実施の形態においては、混相材料が粒子状の形状をした粒子集合体からなり、第１の磁性金属相が粒子集合体内に配置される複数の磁性金属粒子からなり、第２の相が粒子集合体内において複数の磁性金属粒子の周囲に配置される。図３（ａ）では、第１の工程で準備される混相材料は、球形の粒子集合体である。また、図３（ｂ）では、第１の工程で準備される混相材料は、扁平型の粒子集合体である。どちらも好ましく用いられる。
【０１１１】
本実施の形態によって製造される複合磁性材料は、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域で高透磁率、低保磁力、低損失、高飽和磁化、高い強度、高い靱性を実現する。また、高い歩留まり、また経時的な安定性が高い状態、高い熱的安定性、高い耐酸化性をも実現することが可能となる。
【０１１２】
（第４の実施の形態）
本実施の形態は、第１、第２および第３の実施の形態によって製造される複合材料を用いたデバイスである。
【０１１３】
第１、第２および第３の実施の形態によって製造される複合磁性材料は、例えば、インダクタ、チョークコイル、フィルター、トランス等の高周波磁性部品、アンテナ基板・部品、や電波吸収体などのデバイスで用いる事ができる。上述の実施の形態の磁性材料の特徴を最も活かしやすい用途は、パワーインダクタ用のインダクタ素子である。特に、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域、例えば１０ＭＨｚ帯域などにおいて、高い電流が印加されるパワーインダクタに、適用されると、効果を発揮しやすい。パワーインダクタ用の磁性材料に要求されるスペックとしては、高透磁率の他に、低磁気損失（主に低渦電流損失と低ヒステリシス損失）、良好な直流重畳特性が要求される。１００ｋＨｚより低い周波数帯域でのパワーインダクタには、珪素鋼板やセンダスト、アモルファスリボン、ナノクリスタル系リボン、ＭｎＺｎ系フェライトなどの既存材料が使用されているが、１００ｋＨｚ以上の周波数帯域でパワーインダクタ用に要求されるスペックを十分に満たす磁性材料は存在しない。例えば、上述の金属系材料は１００ｋＨｚ以上の周波数では渦電流損失が大きくなるため使用が困難である。またＭｎＺｎフェライトや高周波帯域対応のＮｉＺｎフェライトは飽和磁化が低いため直流重畳特性が悪く好ましくない。つまり、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域、例えば１０ＭＨｚ帯域などにおいては、高透磁率、低磁気損失、良好な直流重畳特性の全てを満たす磁性材料はこれまでのところ例がなく、その開発が強く求められている。
【０１１４】
その様な観点から、実施の形態の複合磁性材料は、特に、高透磁率、低磁気損失、良好な直流重畳特性に優れた材料と言える。まず、渦電流損失は高い電気抵抗によって低減できるが、特に上記磁性材料においては、磁性粒子または磁性金属ナノ粒子間に電気抵抗の高い酸化物、半導体、炭化物、窒化物、フッ化物が含まれている。このため、電気抵抗を高くすることができ、好ましい。
【０１１５】
また、ヒステリシス損失は、磁性材料の保磁力（もしくは磁気異方性）を低くすることによって、低減できるが、実施の形態の複合磁性材料においては、個々の磁性粒子の磁気異方性が低い上に、個々の磁性金属粒子が磁気的に結合することによって、トータルの磁気異方性を更に低減することが可能となる。本効果は、本実施の形態によって、個々の磁性ナノ粒子の粒径及び粒度分布ばらつきを大きく低減できる事によって実現できる。また、結晶歪みを低減できる事によっても本効果を高める事ができる。すなわち、上記磁性材料においては、渦電流損失もヒステリシス損失も十分に低減することが可能となる。
【０１１６】
また、良好な直流重畳特性を実現するためには、磁気飽和を抑制することが重要であり、そのためには高い飽和磁化を有する材料が好ましい。その点においても、上記実施の形態の磁性材料は、内部に飽和磁化の高い磁性金属粒子を選択することによって、トータルの飽和磁化を大きくすることができるため好ましい。なお、一般に透磁率は飽和磁化が大きいほど、また磁気異方性が小さいほど、大きくなる。このため、上記実施の形態の磁性材料は、透磁率も大きくすることが可能となる。
【０１１７】
また、上記実施の形態の複合磁性材料は、個々の磁性金属ナノ粒子が第２の相に囲まれた構造になりやすいため（高分散）、磁性金属粒子の熱的安定性と耐酸化性が飛躍的に向上する。更には、磁性金属相と第２の相の分散構造によって、高強度、高靱性が可能となり、優れた機械特性の観点からも好ましい。特に異なる２つの相（磁性金属相と第２の相）が高分散した複合構造においては、単純な１つの相の場合、もしくは２つの相であっても分散性の悪い状態の場合に比べて、ピニング等の効果によって、高強度、高靱性が実現しやすく好ましい。
【０１１８】
上記実施の形態の複合磁性材料の製造方法は、以上の様な優れた磁気特性、機械特性を有する磁性材料を、歩留まり良く提供する事を可能とする。
【０１１９】
以上の観点から、上記の実施の形態の複合磁性材料は、特に、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域、例えば１０ＭＨｚ帯域などにおいて、高い電流が印加されるパワーインダクタにインダクタ素子として適用した場合、その効果を特に発揮しやすい。
【０１２０】
なお、上記実施の形態の磁性材料は、使用周波数帯域を変えることによって、インダクタ素子等の高透磁率部品としてだけでなく、電磁波吸収体としても使用することができる。一般に、磁性材料は、強磁性共鳴周波数付近において高いμ”を取るが、上記実施の形態の磁性材料では、強磁性共鳴損失以外の各種磁気損失、例えば、渦電流損失や磁壁共鳴損失などを極力抑制することができるため、強磁性共鳴周波数より十分に低い周波数帯域においては、μ”は小さくμ’を大きくすることができる。すなわち、１つの材料で、使用周波数帯域を変えることによって、高透磁率部品としても、電磁波吸収体としても使用することができるため好ましい。
【０１２１】
一方で、通常、電磁波吸収体として開発される材料は、強磁性共鳴損失、各種磁気損失（渦電流損失、磁壁共鳴損失等）からなるあらゆる損失を足し合わせてμ”をできる限り大きくする様に設計されるため、電磁波吸収体として開発される材料はたとえどの周波数帯域においてもインダクタ素子やアンテナ装置用の高透磁率部品（高いμ’かつ低いμ”）としては使うことは困難である。
【０１２２】
以上の様なデバイスに適用するために、磁性材料は、種々の加工を施すことを許容する。例えば焼結体の場合は、研磨や切削等の機械加工が施され、粉末の場合はエポキシ樹脂、ポリブタジエンのような樹脂との混合が施される。さらに好ましく表面処理が施される。高周波磁性部品がインダクタ、チョークコイル、フィルター、トランスである場合には巻線処理がなされる。最も基本的な構造としては、リング状の磁性材料にコイル巻き線が施されたインダクタ素子、棒状の磁性材料にコイル巻き線が施されたインダクタ素子、等が挙げられる。更には、に示すコイルと磁性材料が一体となったチップインダクタ素子や、平面型インダクタ素子等にしたりすることもできる。積層型にしても良い。また、トランス構造のインダクタ素子も考えられる。これら素子は、実際は、用途と要求されるインダクタ素子特性に応じて、構造や寸法を変えると良い。図５と図６に代表的なインダクタンス素子の模式図を、図７に代表的なトランス構造の模式図を示す。
【０１２３】
本実施の形態によれば、特性に優れたデバイスが実現可能となる。
【０１２４】
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、各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
【０１２５】
そして、実施の形態の説明においては、複合磁性材料、複合磁性材料の製造方法、インダクタ素子等で、本発明の説明に直接関連しない部分等については記載を省略したが、好ましい複合磁性材料、複合磁性材料の製造方法、インダクタ素子に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【０１２６】
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複合磁性材料、複合磁性材料の製造方法、インダクタ素子は、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。
【０１２７】
（実施例）
以下に、本発明の実施例１〜１６を、比較例１〜８と対比しながらより詳細に説明する。以下に示す実施例及び比較例によって得られる複合磁性材料について、磁性粒子の形状・平均高さ・平均アスペクト比・抵抗率、磁性金属ナノ粒子の形状・組成・粒径・充填率・平均粒子間距離、介在相の組成を表１に示す。なお、磁性粒子の平均高さの測定はＴＥＭ観察・ＳＥＭ観察に基づいて多数の粒子の平均値で算出する。なお、実施例の磁性粒子は、磁性金属ナノ粒子が高密度に分散したナノ粒子集合体であり、磁性粒子内部の磁性金属ナノ粒子の平均粒径、粒度分布ばらつきは、ＴＥＭ観察、ＸＲＤによる結晶粒径（Ｓｈｅｒｒｅｒの式利用）によって総合的に判断する。また、微構造の組成分析はＥＤＸ分析に基づいて行う。
【０１２８】
（実施例１）
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバー内にプラズマ発生用ガスとしてアルゴンを４０Ｌ／分で導入し、プラズマを発生させる。このチャンバー内のプラズマに原料である平均粒径５μｍのＦｅ粉末と平均粒径３μｍのＮｉ粉末と、平均粒径５μｍのＳｉ粉末をアルゴン（キャリアガス）と共に３Ｌ／分で噴射する。急冷して得られるＦｅＮｉＳｉ磁性粒子に部分酸化処理を施すことによって、Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏで被覆されたＦｅＮｉＳｉコアシェル型磁性粒子を得る。その後、本コアシェル型磁性粒子を、Ａｒ雰囲気下において、重力加速度約６０Ｇに相当する回転数で複合化処理を行い、混相材料を準備する（第１の工程）。その後、本粒子集合体を４００℃の温度でＨ２中における熱処理を行う（第２の工程）。その後、本粒子集合体を、Ａｒ雰囲気下において、重力加速度約６０Ｇに相当する回転数で加工を行い、ＦｅＮｉＳｉ相（第１の磁性金属相）の平均粒径及び粒度分布ばらつきを低減する事によって、ＦｅＮｉＳｉ相の磁性金属ナノ粒子とＳｉ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏの第２の相とからなるナノ粒子集合体を得る（第３の工程）。その後、４００℃の温度でＨ２中における熱処理を行う（第４の工程）。得られた粒子を成形することによって、評価用の複合磁性材料を作製した。
【０１２９】
（実施例２）
実施例１のＳｉ粉末を、平均粒径３μｍのＡｌ粉末に変える以外は実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１３０】
（実施例３）
実施例１のＮｉ粉末を平均粒径５μｍのＣｏ粉末に、Ｓｉ粉末を平均粒径３μｍのＡｌ粉末に変える以外は実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１３１】
（実施例４）
実施例１のＮｉ粉末を平均粒径５μｍのＣｏ粉末に変える以外は実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１３２】
（実施例５）
実施例１の第１の工程での複合化処理を、Ａｒ雰囲気下において、重力加速度約２０Ｇに相当する回転数で複合化処理を行う事に変える以外は実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１３３】
（実施例６）
実施例１において、第３の工程と第４の工程を２回繰り返す事に変える以外は実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１３４】
（実施例７）
実施例１の第１の工程を、ロール急冷装置を用いて、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉの合金薄帯を合成し、その後この合金薄帯を重力加速度が約７０Ｇ相当の加工によって複合化する工程に変えること以外は実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１３５】
（実施例８）
実施例１の第１の工程を、得られるコアシェル型磁性粒子を混相材料として準備する工程に変える事以外は実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１３６】
（比較例１）
実施例１において、第３の工程と第４の工程を行わない事以外は実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。得られる磁性材料は、実施例１よりも、内部の球状の磁性金属ナノ粒子が凝集した組織（分散性の低い組織）になっている。
【０１３７】
（比較例２）
実施例２において、第３の工程と第４の工程を行わない事以外は実施例２と同様にして複合磁性材料を作製した。得られる磁性材料は、実施例２よりも、内部の球状の磁性金属ナノ粒子が凝集した組織（分散性の低い組織）になっている。
【０１３８】
（比較例３）
実施例３において、第３の工程と第４の工程を行わない事以外は実施例３と同様にして複合磁性材料を作製した。得られる磁性材料は、実施例３よりも、内部の球状の磁性金属ナノ粒子が凝集した組織（分散性の低い組織）になっている。
【０１３９】
（比較例４）
実施例４において、第３の工程と第４の工程を行わない事以外は実施例４と同様にして複合磁性材料を作製した。得られる磁性材料は、実施例４よりも、内部の球状の磁性金属ナノ粒子が凝集した組織（分散性の低い組織）になっている。
【０１４０】
実施例１〜８において、得られる複合磁性材料は、全て、球状の磁性金属ナノ粒子が酸化物マトリックス（介在相）中に高密度に充填されたナノ粒子集合体である。尚、本ナノ粒子集合体中の磁性金属ナノ粒子（第１の磁性金属相に相当）の結晶歪みを、前述のＨａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒプロットによって評価すると、全て０．００１％以上０．３％以下である事を確認できる。また、本複合磁性材料中の個々の磁性金属ナノ粒子（第１の磁性金属相に相当）は、凝集の少ない均一に分散させた組織になり、また、粒度分布としては、単一の粒度分布になり且つバラツキの少ないシャープな粒度分布になる。粒度分布の変動係数ＣＶ値としても、０．１％以上４０％以下であり、シャープな粒度分布を実現している。
【０１４１】
一方で、比較例１〜４においては、ナノ粒子集合体中の磁性金属ナノ粒子（第１の磁性金属相に相当）の結晶歪みが、前述のＨａｌｄｅｒ−Ｗａｇｎｅｒプロットによって評価すると、全て０．３％より大きくなる事を確認できる。また、ナノ粒子集合体中の個々の磁性金属ナノ粒子（第１の磁性金属相に相当）は、分散性の悪い凝集した組織が目立ち、また、粒度分布としては、マルチモーダルの粒度分布や、単一の粒度分布であっても対応する実施例よりもブロードな粒度分布になる（粒度分布の変動係数ＣＶ値として５０％以上）。
【０１４２】
次に、実施例１〜８および比較例１〜４の評価用材料に関して、以下の方法で透磁率実部（μ’）、透磁率損失（μ−ｔａｎδ＝μ”／μ’×１００（％））、１００時間後の透磁率実部（μ’）の経時変化、歩留り（％）、強度比を評価する。評価結果を表２に示す。
【０１４３】
１）透磁率実部μ’、透磁率損失（μ−ｔａｎδ＝μ”／μ’×１００（％））。インピーダンスアナライザーを用いて、リング状の試料の透磁率を測定する。１０ＭＨｚの周波数での実部μ’、虚部μ”を測定する。また、透磁率損失μ−ｔａｎδは、μ”／μ’×１００（％）で算出する。
【０１４４】
２）１００時間後の透磁率実部μ’の経時変化。評価用試料を温度６０℃、大気中で１００時間加熱した後、再度、透磁率実部μ’を測定し、経時変化（１００Ｈ放置後の透磁率実部μ’／放置前の透磁率実部μ’）を求める。
【０１４５】
３）歩留り。評価用試料を１００回作製し、透磁率実部μ’、１００時間後の透磁率実部μ’の経時変化割合、のそれぞれに関して、バラツキ＝（測定値―平均値）／平均値×１００（％）の値を計算し、そのバラツキ計算値が±１０％以内の範囲に入っている数を測定し、歩留り（％）＝（バラツキ計算値が±１０％以内の範囲に入っている数／評価試料のトータル数（１００回））×１００（％）で示した。
【０１４６】
４）強度比。評価用試料の抗折強度を測定し、比較試料の抗折強度との比（＝評価用試料の抗折強度／比較試料の抗折強度）で示した。尚、実施例１は比較例１との比で、実施例２は比較例２との比で、実施例３は比較例３との比で、実施例４は比較例４との比で、示した。
【０１４７】
【表１】
2016060959.tif 000004
【０１４８】
【表２】
2016060959.tif 000005
【０１４９】
表１から明らかなように、実施例１〜８に係る複合磁性材料は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の平均粒径を有する磁性金属ナノ粒子が、４０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の充填率で充填された、扁平状の粒子集合体を磁性粒子とする。また、この磁性粒子の平均高さは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、平均アスペクト比が１０以上の形状を有している。磁性粒子の抵抗率は、１００μΩ・ｃｍ以上１００ｍΩ・ｃｍ以下である。一方で、比較例１〜４は、実施例１〜４と比較すると、磁性粒子の平均高さが１００ｎｍよりも大きく、アスペクト比も小さい事が分かる。これは、実施例１〜４の方が、比較例１〜４よりも、扁平ナノ複合化が進行しやすい事を表している。比較例１〜４は、抵抗率が１００μΩ・ｃｍより小さい事が分かる。更には、比較例１〜４は、磁性金属ナノ粒子の平均粒径が１０ｎｍよりも大きく、実施例よりも微細な組織が実現できていない。また、ＣＶ値を比べると、実施例１〜８はＣＶ値が０．１％以上４０％以下であるのに対して、比較例１〜４はＣＶ値が５０％以上である事が分かる。これらは、実施例の方が、比較例よりも、出来上がりのナノ粒子集合体において内部の磁性金属ナノ粒子の分散性が良い事を表している。また、実施例５、６、７、８においても、実施例１と同様の組織及び特性を得る事が出来ていることが分かる。また、実施例１〜８において、得られる複合磁性材料中の磁性金属ナノ粒子（第１の磁性金属相に相当）の結晶歪みは全て０．００１％以上０．３％以下であり、低保磁力、低ヒステリシス損失、高透磁率、高熱的安定性、高耐酸化性の観点から好ましい。
【０１５０】
表２には、透磁率実部（μ’）、透磁率損失（μ−ｔａｎδ＝μ”）／μ’×１００（％））、６０℃・１００時間後の透磁率実部（μ’）の経時変化、μ’歩留り（％）、経時変化歩留り（％）、強度比が示されている。表２から明らかなように実施例１〜８に係る複合磁性材料は、比較例の材料と比べて、透磁率実部、透磁率損失、経時変化割合、μ’歩留り（％）、経時変化歩留り（％）、強度比、の全てにおいて優れている事が分かる。
【０１５１】
実施例１〜８の材料は、前記第１〜前記第４の工程を行う事によって、効率よく扁平複合化が進行し、歪みの少ない状態で且つより低粒径（第１の磁性金属相の磁性金属ナノ粒子）、より均一・均質な組織が実現し、優れた磁気特性（透磁率実部、透磁率損失、経時変化割合、歩留り）及び機械特性（強度、靱性）を実現する事が出来ると思われる。またいずれの材料においても飽和磁化は０．７Ｔ以上の高い飽和磁化を実現していた。
【０１５２】
以上、実施例１〜８に係る複合磁性材料は、１００ｋＨｚ以上のＭＨｚ帯域で高い透磁率実部（μ’）と低い透磁率虚部（μ”）を有し、かつ、高い飽和磁化、高い熱的安定性、高い耐酸化性、高い歩留り、高い強度を有することが分かる。
【０１５３】
（実施例９）
実施例１の第２の工程におけるＨ２中での熱処理温度を５０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１５４】
（実施例１０）
実施例１の第２の工程におけるＨ２中での熱処理温度を３００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１５５】
（実施例１１）
実施例１の第２の工程におけるＨ２中での熱処理温度を５００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１５６】
（実施例１２）
実施例１の第２の工程におけるＨ２中での熱処理温度を８００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１５７】
（比較例５）
実施例１の第２の工程におけるＨ２中での熱処理温度を３０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１５８】
（比較例６）
実施例１の第２の工程におけるＨ２中での熱処理温度を９００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１５９】
（実施例１３）
実施例１の第４の工程におけるＨ２中での熱処理温度を５０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１６０】
（実施例１４）
実施例１の第４の工程におけるＨ２中での熱処理温度を３００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１６１】
（実施例１５）
実施例１の第４の工程におけるＨ２中での熱処理温度を５００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１６２】
（実施例１６）
実施例１の第４の工程におけるＨ２中での熱処理温度を８００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１６３】
（比較例７）
実施例１の第４の工程におけるＨ２中での熱処理温度を３０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１６４】
（比較例８）
実施例１の第４の工程におけるＨ２中での熱処理温度を９００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして複合磁性材料を作製した。
【０１６５】
以上の評価結果を、表３、表４にまとめた。
【０１６６】
【表３】
2016060959.tif 000006
【０１６７】
【表４】
2016060959.tif 000007
【０１６８】
実施例９〜１６の材料は、効率よく扁平複合化が進行し、歪みの少ない状態で且つより低粒径（第１の磁性金属相の磁性金属ナノ粒子）、より均一・均質な組織が実現し、優れた磁気特性（透磁率実部、透磁率損失、経時変化割合、歩留り）及び機械特性（強度、靱性）を実現する事が出来ると思われる。また、実施例９〜１６から、第２の工程における熱処理温度および第４の工程における熱処理温度を、５０℃以上８００℃以下に設定する事によって優れた磁気特性及び機械特性が得られるが、更に好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度に設定する事によって特性はより向上する事が分かる。またいずれの材料においても飽和磁化は０．７Ｔ以上の高い飽和磁化を実現していた。
【０１６９】
実際に、表４から明らかなように実施例９〜１６に係る複合磁性材料は、比較例５〜８の材料と比べて、透磁率実部、透磁率損失、経時変化割合、μ’歩留り（％）、経時変化歩留り（％）、強度比、の全てにおいて優れている事が分かる。
【０１７０】
本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態および実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１７１】
１０        第１の磁性金属相
１２        第１の磁性金属相
１４        第１の磁性金属相
２０        第２の相
２２        第２の相
２４        第２の相
２６        第２の相
２８        第２の相
１００      混相材料
１１０      混相材料
１２０      混相材料
２００      複合磁性材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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