專利名稱：具有低透磁損失的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法及由此方法制造的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的制作方法
技術領域：
本發明涉及鐵素體制造方法及由此方法制造的鐵素體，尤其涉及具有低透磁損失 和低誘電損失的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法及由此方法制造的鎳錳鈷尖晶石鐵素體。
背景技術：
鐵素體(ferrite)是在900°C以下在穩定的體心立方結晶的鐵上溶化合金元素或 者雜質而成的固溶體。是鋼鐵金屬組織學上的用語，是以α鐵為基底的固溶體，因此雖然 外觀與純鐵一樣，但是引用所固溶的元素名稱稱為硅鐵素體或者硅鐵合金。在顯微鏡下看 是單相，且溶化有一部分碳的鐵素體的白色部分和黑色的珠層體部分混合表示。鐵素體在 高頻變壓器、彈藥筒、磁帶錄音機之類的磁頭等上使用。這種鐵素體中尖晶石鐵素體(spinel ferrite)通常作為在EMC鐵心(EMC core)， 低輸出高電感共鳴回路，寬頻帶變壓器等低頻領域上使用的材料，在MHz以上的高頻領域 上由于高透磁損失，主要作為吸收體來使用。具體的，尖晶石鐵素體在MHz頻率以下具有高透磁率，但由此也會具有高透磁損 失。由于這樣的特性，在RF電子配件材料上由于高損失存在適用困難，因此主要作為吸收 體來使用。這樣的尖晶石鐵素體制造方法有通過球磨(ball mill)的制造，通過沉淀(共 沈)、由、溶膠-凝膠(sol-gel)的制造，水熱合成法等。溶膠-凝膠是指包含從帶流動性的凝膠向體現半固體似的粘彈性特性的溶膠轉 移過程的一系列的過程，水熱合成法是指把金屬鹽、氧化物、氫氧化物或者金屬粉末在溶液 狀態或者懸浮液狀態下，利用物質的由溶解度、溫度、壓力及溶劑的濃度而依存的特性來合 成或者擴大結晶的方法。共同沉淀是指在化學性質相似的兩物質共存的溶液上任意一個物 質沉淀時，另一個物質也一起沉淀的現象。但是通過溶膠-凝膠或者水熱法制造的尖晶石鐵素體的合成條件是需要調整溫 度、壓力、PH等，從而再現性及制造方法苛刻，由此存在大量生產困難的問題。另外，利用共同沉淀制造尖晶石鐵素體的方法比起溶膠-凝膠，水熱合成法具備 單純的制造工序，因此具有能用于大量生產的優點，但是在洗滌過程中發生大量廢水和廢 棄物，且在作為制造原料的金屬鹽中金屬所占的質量比低，從而具有制造成本高的缺點。

發明內容
從而，本發明的目的是為了在高頻(MHz以上)上作為電子配件材料而適用，提供 確保低透磁損失及低誘電損失的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法及由此方法制造的鎳錳鈷 尖晶石鐵素體。另外，本發明的目的在于提供制造工序簡單且能夠充分確保再現性的鎳錳鈷尖晶 石鐵素體制造方法及由此方法制造的鎳錳鈷尖晶石鐵素體。
另外，本發明的另一目的在于提供可大量生產且制造成本不高的鎳錳鈷尖晶石鐵 素體制造方法及由此方法而制造的鎳錳鈷尖晶石鐵素體。根據本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法包括提供氧化鎳(NiO)、氧化鈷 (Co304)、氧化錳(MnO)及氧化鐵(狗20；3)的步驟；在甲醇上加濕混合上述氧化鎳，上述氧化 鈷，上述氧化錳及上述氧化鐵的步驟；在上述氧化鎳，上述氧化鈷，上述氧化錳及上述氧化 鐵混合物上取出粉體而干燥的步驟；粉碎上述干燥的粉體的步驟；及將上述粉碎的粉體熱 處理的步驟。上述提供氧化鎳，氧化鈷，氧化錳及氧化鐵的步驟以氧化鎳，氧化鈷，氧化錳及氧 化鐵分別以 0.6 0.8 0.005 0.007 0. 052 0. 054 1. 04 1. 06 的摩爾(mol) 比提供為特征，優選地，上述摩爾比能夠以0.7 0. 006 0. 053 1.05的摩爾比提供。上述提供氧化鎳，氧化鈷，氧化錳及氧化鐵步驟以氧化鎳，氧化鈷，氧化錳及氧化 鐵以 0.6 0.8 0.005 0.007 0. 057 0. 059 1. 13 1. 15 的摩爾(mol)比提供 為特征，優選地，上述摩爾比能夠以0.76 0. 006 0. 058 1.14的摩爾比提供。上述加濕混合的步驟用球磨(ball mill)進行45小時至50小時，優選地，進行約 48小時。上述干燥混合物粉體的步驟在110°C至130°C條件下進行11小時至者13小時，優 選地，在120°C條件下進行12小時。上述熱處理步驟中，第一次熱處理是在750°C至850°C上進行，優選地，在約800°C 上進行。上述第一次熱處理后第二次熱處理是在1150°C至1250°C上進行，優選地，在約 1200°C上進行。上述第一次熱處理后第二次熱處理是在1050°C至1150°C上進行，最佳是在約 1100°C上進行。上述第二次熱處理后第三次熱處理是在120(TC至130(TC上進行，優選地，在約 1250°C上進行。上述第二次熱處理后第三次熱處理是在110(TC至120(TC上進行，優選地，在約 1150°C上進行。另外，根據本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素體是根據上述制造方法而制造為特征。根據本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法及由此方法制造的鎳錳鈷尖晶石鐵 素體具有低透磁損失及低誘電損失，因此具有在高頻上也能夠作為電子配件材料來適用的 效果。另外，根據本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法及由此方法制造的鎳錳鈷尖晶 石鐵素體具有不僅制造工序簡單且充分確保再現性的效果。另外，根據本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法及由此方法制造的鎳錳鈷尖晶 石鐵素體具有不僅能夠大量生產且制造成本不高的效果。


圖1是表示根據本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的制造方法的框圖。圖2是表示根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的制造方法的框圖。
圖3是表示根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體在IOMHz至IGHz之間 帶域中的復合誘電率變化的圖表。圖4是表示根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體在IOMHz至IGHz之間 帶域中的復合透磁率變化的圖表。圖5是表示適用根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的天線和適用誘 電率40的材料的天線的性能的圖表。圖6是表示適用根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的天線和適用誘 電率40的材料的天線的性能的表格。圖7是表示根據本發明第二實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的制造方法的框圖。圖8是表示根據本發明第二實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體在IOOMHz至400MHz之 間的帶域中的復合(complex)透磁率的變化的圖表。
具體實施例方式下面參照附圖詳細說明本發明的最佳實施例，但本發明并不限制或者限定為實施 例。作為參照，在本發明中同一符號指示實質上同一的要素，且在上述規則下能夠引用其它 圖面上記載的內容來說明，在此對本發明所屬技術領域的從業人員來說不言而喻或者反復 的內容將會省略。圖1是表示根據本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法的框圖。參照圖1，本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法包括提供氧化鎳，氧化鈷，氧化 錳，氧化鐵的步驟(SllO)；對這些用球磨在甲醇中加濕混合的步驟(S120)；在混合物中取 出粉體而干燥的步驟(S130)；干燥后粉碎的步驟(S140)；及對粉碎的粉體進行熱處理的步 驟(S150)。對此的詳細實施例如下。圖2是表示根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法的框圖。為了提供根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體、氧化鎳、氧化鈷、氧化錳 及氧化鐵分別以約0.7 0. 006 0. 053 1.05的摩爾比(mol)稱量而提供(S210)。用球磨(ball mill)將這些提供的氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵在甲醇 (MeOH)中加濕混合約48小時(S220)。在這種氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵混合物中取出粉體(粉體)在約120°C中 干燥約12小時(S230)。對這種干燥的粉體進行粉碎，使其成為小粒子(SMO)。上述干燥粉碎的粉體將經過一次熱處理過程。第一次熱處理在約800°C的溫度下 進行(S250)。經過第一次熱處理，從而能夠進一步促進在以后進行的第二次熱處理及第三次熱 處理中尖晶石鐵素體合成的過程。經過第一次熱處理的粉體將會經過第二次熱處理過程，第二次熱處理在約1200°C 的溫度下進行(S^o)。經過第二次熱處理的粉體將會經過第三次熱處理過程，第三次熱處理在約1250°C 的溫度下進行(S270)。
經過上述過程時，氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵合成為尖晶石鐵素體。在此，圖2是本發明第一實施例，在實際適用本發明的情況下并不限于此，能夠 將氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵的摩爾比以0.6至0.8 0.005至0.007 0. 052至 0. 054 1. 04至1. 06提供，加濕混合時間能夠進行45小時至50小時，且粉體在110°C至 130°C條件下，能夠干燥約11小時至13小時。另外，第一次熱處理能夠在750°C至850°C下進行，第二次熱處理能夠在1150°C至 1250°C下進行，且第三次熱處理能夠在1200°C至1300°C下進行。圖3是表示根據本發明第一實施例制造的鎳錳鈷尖晶石鐵素體在IOMHz至IGHz 之間帶域中的復合誘電率變化的圖表。誘電率(permittivity)是指兩個孤立電荷之間存 在的物理性質的力(庫倫力)和由隨著向電磁場內插入誘電體而帶來的電磁場特性變化 (電位移)相關的數學公式中表示的普遍的電常數，是表示誘電體，即不導體的電特性的特 性值。如圖3所示，可知根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體在200MHz下具有 0.0004以下的誘電損失。并且，誘電率是在6至7之間。圖4是表示根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體在IOMHz至IGHz之間 帶域中的復合透磁率變化的圖表。透磁率(permeability)是指，表示物質的磁性性質的量。更進一步說是指在受到 磁場影響而磁化(magnetization)時產生的磁通密度與在真空中磁場強度的比值。如圖4所知，根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體是在200MHz下具有 0. 04以下的透磁損失。并且，透磁率表示出9至10之間的特性。根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體表示透磁率/誘電率的比率為1. 3 至1.75之間的特性。這種根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體與一般的尖晶石鐵素體特性 進行比較時，具有透磁損失非常低的特性。此外，透磁率要高于誘電率。進而，根據本發明第一實施例制造方法制造的鎳錳鈷尖晶石鐵素體具有低透磁損 失和低誘電損失，因此能夠在高頻領域作為電子配件材料適用。具體的，根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體能夠適用于天線基材材 料。一般具有誘電率6 7的誘電體天線具有約2. 65的短縮比(天線的長度和λ/2的比 值)。與此相反，適用根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的天線由于其高誘電率 和透磁率的特性，具有約8. 37的短縮比。即，使用根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石 鐵素體用作天線基材材料時，天線短縮效果增大。圖5表示將根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體適用到作為電子配件 之一的天線上而進行模擬的適用事例。具體的，圖5是表示將適用根據本發明第一實施例 鎳錳鈷尖晶石鐵素體的天線基材材料與具有同一共振頻率的誘電率40的材料比較時，比 較共振頻率及dB的圖標。圖6用數值表示是這些性能特性的表格。如圖5所示在共振頻率領域中dB向下下降表示指效率增大，向側面展開表示指帶 寬(bandwidth)變寬。如圖5所知，根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體相比誘 電率40的材料在效率和帶寬上具有突出的性能。即，可知利用本發明的鎳錳鈷尖晶石鐵素 體制造的天線的帶寬變寬且效率也提高。與此相反，適用誘電率40的材料的天線由于其共振非常微弱，因此看起來像沒有發生。通過圖6還可以確認，適用根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的天線 的帶寬和性能相比適用誘電率40的材料的天線優秀，且能夠確認其增益(gain)也優秀的 特性。圖7是表示根據本發明第二實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法的框圖。為了提供根據本發明第二實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體，氧化鎳、氧化鈷、氧化錳 及氧化鐵分別以約0.76 0. 006 0. 058 1. 14的摩爾(mol)比稱量而提供(S710)。優 選地，在此，氧化鐵使用平均粒度不足1 μ m的氧化鐵。用球磨(ball mill)將上述提供的氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵在甲醇 (MeOH)中加濕混合約48小時(S720)。從這種氧化鎳，氧化鈷，氧化錳及氧化鐵混合物中取出粉體(粉體)，在約120°C 下，干燥約12小時(S730)。粉碎如此干燥的粉體，使其成為小粒子(S740)。上述經過干燥粉碎的粉體將經過第一次熱處理過程。第一次熱處理在約800°C溫 度下進行(S750)。經過第一次熱處理，從而能夠進一步促進在以后進行的第二次熱處理及第三次熱 處理中尖晶石鐵素體合成的過程。經過第一次熱處理的粉體將會經過第二次熱處理過程。第二次熱處理在約1100°C 溫度下進行(S760)。經過第二次熱處理的粉體將會經過第三次熱處理過程。第三次熱處理在約1150°C 溫度下進行(S770)。經過上述過程，氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵合成為尖晶石鐵素體。在此，圖7為本發明第二實施例，在實際適用本發明時并不限定于此，氧化鎳、 氧化鈷、氧化錳及氧化鐵的摩爾比分別以0.6至0.8 0.005至0.007 0. 057至 0. 059 1. 13至1. 15而提供，加濕混合的進行時間為45小時至50小時，且粉體在110°C 至130°C條件下，干燥11小時至13小時。另外，第一次熱處理能夠在750°C至850°C下進行，第二次熱處理也能夠在1050°C 至1150°C下進行，且第三次熱處理也能夠在1100°C至1200°C下進行。如上所述，根據本發明的第二實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體，即與本發明第一實 施例不同，采用摩爾比為1. 13至1. 15的氧化鐵，將第二次熱處理及第三次熱處理溫度減少 100°C而制造的鎳錳鈷尖晶石鐵素體，如圖8所示在230MHz上具有0. 02以下的透磁損失。更進一步的說，根據本發明第二實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體比起根據本發明第 一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體具有減少0. 02以上的透磁損失，適用到天線上時，能夠增 加天線的效率。在此，根據本發明第二實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的誘電率及透磁率是 分別是6至7及9至10，從而與根據本發明第一實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體的誘電率及 透磁率相同。如上所述，根據本發明的第一實施例及第二實施例的鎳錳鈷尖晶石鐵素體是具有 低透磁損失和低誘電損失，因此在高頻領域能夠適用于電子配件材料，具體的適用于天線 基材材料等。
綜上，參照本發明的優選實施例進行了說明，但是對相應領域的從業者應當能夠 理解，在沒有超出如下權利范圍內記載的本發明思想及領域范圍內對本發明能夠進行多樣 的修改及變更。
權利要求
1.一種具有低透磁損失和低誘電損失的尖晶石鐵素體制造方法中的鎳錳鈷尖晶石鐵 素體制造方法，其特征在于，包括，提供氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵的步驟；在甲醇中加濕混合所述氧化鎳、所述氧化鈷、所述氧化錳及所述氧化鐵的步驟；從所述氧化鎳、所述氧化鈷、所述氧化錳及所述氧化鐵混合物中取出粉體進行干燥的 步驟；粉碎所述干燥的粉體的步驟；及對所述粉體進行熱處理的步驟。
2.根據權利要求1所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于，在對所述粉體 熱進行處理步驟中所述熱處理進行多次。
3.根據權利要求2所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于，所述氧化鎳、 所述氧化鈷、所述氧化錳及所述氧化鐵是分別以0.6至0.8 0.005至0.007 0. 052至 0.054 1. 04至1. 06的摩爾比提供。
4.根據權利要求2所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于，所述氧化鎳、 所述氧化鈷、所述氧化錳及所述氧化鐵是分別以0.6至0.8 0.005至0.007 0. 057至 0.059 1. 13至1. 15的摩爾比提供。
5.根據權利要求4所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于，所述氧化鐵的 平均粒度是不足ι μ m。
6.根據權利要求1至5項中任一項所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于， 所述加濕混合步驟是用球磨(ball mill)進行45小時至50小時。
7.根據權利要求1至5項中任一項所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于， 干燥所述混合物粉體的步驟是在110°C至130°C條件下，干燥11小時至13小時。
8.根據權利要求1至5項中任一項所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于， 所述熱處理步驟中第一次熱處理是在750°C至850°C條件下進行。
9.根據權利要求8所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于，所述第一次熱 處理后，在1150°C至1250°C條件下進行第二次熱處理。
10.根據權利要求8所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于，所述第一次熱 處理后，在1050°C至1150°C條件下進行第二次熱處理。
11.根據權利要求9所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于，所述第二次熱 處理后，在120(TC至130(TC條件下進行第三次熱處理。
12.根據權利要求10所述的鎳錳鈷尖晶石鐵素體制造方法，其特征在于，所述第二次 熱處理后，在1100°C至120(TC條件下進行第三次熱處理。
13.—種鎳錳鈷尖晶石鐵素體，其特征在于，根據權利要求1至5項中任一項所述的方 法制造。
全文摘要
本發明提供一種具有低透磁損失和低誘電損失而能夠在高頻(MHz)中作為電子配件材料多樣地利用的尖晶石鐵素體制造方法及由此方法制造的尖晶石鐵素體。包括提供氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵的步驟；在甲醇中加濕混合氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵的步驟；從氧化鎳、氧化鈷、氧化錳及氧化鐵混合物中取出粉體而進行干燥的步驟；粉碎干燥的粉體的步驟；及對粉體進行熱處理的步驟而制造具有低透磁損失和低誘電損失的鎳錳鈷尖晶石鐵素體。根據本發明制造的鎳錳鈷尖晶石鐵素體能夠作為RF用電子配件材料來多樣地利用，且如果將這個材料適用到天線上時具有天線的短軸效果增大，天線的帶寬(bandwidth)和效率性能提高的效果。
文檔編號C04B35/28GK102105417SQ200980129444
公開日2011年6月22日 申請日期2009年8月10日 優先權日2008年8月12日
發明者安元基, 成元模, 柳秉勛 申請人:株式會社Emw