專利名稱：磁屏蔽材料、磁屏蔽部件和磁屏蔽室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造裝置和精密醫(yī)療設(shè)備的磁屏蔽室建材等，在低磁場(chǎng)區(qū)域的磁屏蔽按所使用的磁屏蔽材料、磁屏蔽部件和磁屏蔽室。

背景技術(shù)：
歷來(lái)，在磁屏蔽材料中，使用的是JIS PC坡莫合金(permalloy)所代表的高磁導(dǎo)率的Ni-Fe系合金，和在其中添加Mo和Cu以進(jìn)一步提高磁導(dǎo)率的軟磁性材料。
另外，以更高磁導(dǎo)率化為目的，還提出有一種高磁導(dǎo)率的軟磁民生材料，其不僅調(diào)整材料的主要成分，而且通過(guò)將B、N等雜質(zhì)量調(diào)整在規(guī)定范圍，此外還在規(guī)定范圍內(nèi)管理最終熱處理時(shí)的氣氛和冷卻速度，從而使JIS C2531中作為初始相對(duì)磁導(dǎo)率而規(guī)定的磁場(chǎng)0.4A/m下的相對(duì)磁導(dǎo)率超過(guò)250,000(參照專利文獻(xiàn)1)。該提案在提高對(duì)磁屏蔽性有重大影響的軟磁性材料的磁導(dǎo)率這一點(diǎn)上是優(yōu)異的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1特開平3-75327號(hào)公報(bào) 若根據(jù)本發(fā)明者們的研究則可知，上述專利文獻(xiàn)1所公開的這一高磁導(dǎo)率的軟磁性材料，雖然在JIS C2531中作為初始相對(duì)磁導(dǎo)率而規(guī)定的磁場(chǎng)0.4A/m下顯示出超過(guò)250,000這樣高的相對(duì)磁導(dǎo)率，但在更低的磁場(chǎng)的區(qū)域，相對(duì)磁導(dǎo)率降低。
因此可見，若在例如地磁這樣極低的磁場(chǎng)環(huán)境的磁屏蔽目的下使用這種軟磁性材料，則其屏蔽效果低。因此可知，在例如半導(dǎo)體裝置和精密醫(yī)療設(shè)備的屏蔽室建材這樣，對(duì)于低磁場(chǎng)區(qū)域下的磁屏蔽性有所要求的用途中使軟磁性材料實(shí)用化上還存在很大問(wèn)題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，解決上述的問(wèn)題，提供一種低磁場(chǎng)區(qū)域下的磁屏蔽性優(yōu)異的磁屏蔽材料和使用它的磁屏蔽部件和磁屏蔽室。
本發(fā)明者等，將化學(xué)成分調(diào)整到用于得到期望的直流磁特性所需要的化學(xué)成分范圍之后，進(jìn)一步就磁屏蔽材料的直流磁特性與該地磁等這樣極低的低磁場(chǎng)區(qū)域下的磁屏蔽性的關(guān)系進(jìn)行了研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將比起歷來(lái)以比較高的磁場(chǎng)區(qū)域下的磁屏蔽為目的時(shí)被考慮作為指標(biāo)0.4A/m的磁場(chǎng)(JIS C2531規(guī)定)更低的磁場(chǎng)區(qū)域下的相對(duì)磁導(dǎo)率調(diào)節(jié)到規(guī)定值以上，再將直流磁滯曲線的矩形比調(diào)節(jié)到規(guī)定值以下，能夠得到低磁場(chǎng)區(qū)域下的優(yōu)異的磁屏蔽性能，從而達(dá)成本發(fā)明。
即，本發(fā)明是一種磁屏蔽材料是以質(zhì)量％計(jì)Ni70.0～85.0％、Cu6.0％以下、Mo10.0％以下、Mn2.0％以下，余量實(shí)質(zhì)上由Fe構(gòu)成的磁屏蔽材料，其中，磁場(chǎng)0.05A/m下的相對(duì)磁導(dǎo)率μr為40,000以上，最大外加磁場(chǎng)0.8A/m的直流磁滯曲線中的殘留磁通密度Br和最大磁通密度B0.8的矩形比Br/B0.8為0.85以下。
優(yōu)選是以質(zhì)量％計(jì)Ni73.0～82.0％、Cu1.0～5.5％、Mo2.0～5.0％、Mn0.20～1.70％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的磁屏蔽材料。
另外，在本發(fā)明中，除上述組成以外，也可以以質(zhì)量％計(jì)還含有Mg2～200ppm。
更優(yōu)選上述的磁屏蔽材料，其不可避免的雜質(zhì)由C0.10％以下、Si1.0％以下、P0.02％以下、S0.02％以下、N0.01％以下、O0.01％以下構(gòu)成。
另外，本發(fā)明是使用了上述磁屏蔽材料的磁部件。
另外，本發(fā)明是使用了上述磁屏蔽材料的磁屏蔽室。
本發(fā)明的磁屏蔽材料，在低磁場(chǎng)區(qū)域的相對(duì)磁導(dǎo)率高，并且矩形比低，因此在低磁場(chǎng)區(qū)域的氣屏蔽性能優(yōu)異。因此，能夠得到適合于屏蔽地磁這樣的低磁場(chǎng)的用途的磁屏蔽材料。
另外，使用本發(fā)明的磁屏蔽材料的磁屏蔽部件和磁屏蔽室，適合于屏蔽地磁這樣的低磁場(chǎng)。



圖1是表示磁屏蔽材的矩形比與增量磁導(dǎo)率的關(guān)系的模式圖。
圖2是本發(fā)明的磁屏蔽材與比較例的磁屏蔽材的直流磁滯曲線。
圖3是表示本發(fā)明的磁屏蔽材與比較例的磁屏蔽材的相對(duì)磁導(dǎo)率的磁場(chǎng)依賴性的圖。

具體實(shí)施例方式 如上述，本發(fā)明的重要的特征在于，驗(yàn)證磁屏蔽材料的磁特性與磁屏蔽性的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，比起歷來(lái)考慮作為指標(biāo)0.4A/m的磁場(chǎng)，其在地磁等這樣極低的低磁場(chǎng)區(qū)域顯示出優(yōu)異的磁屏蔽性的磁特性的范圍，此外還規(guī)定了用于得到期望的磁特性的化學(xué)成分范圍。
以下，闡述對(duì)于本發(fā)明的磁屏蔽材料中規(guī)定各化學(xué)成分的理由。還有，除非有特別記述，否則均記為質(zhì)量％。
Ni70.0～85.0％ 在本發(fā)明中，Ni是提高低磁場(chǎng)區(qū)域中的磁導(dǎo)率所必須的元素。Ni在低于70.0％或超過(guò)85.0％的范圍時(shí)，磁導(dǎo)率降低，因此規(guī)定在上述范圍中。Ni更優(yōu)選的下限為73.0％，進(jìn)一步優(yōu)選為75.0％。另外，Ni的優(yōu)選上限為82.0％，更優(yōu)選為80.0％。
Cu6.0％以下 Cu與Ni一樣，是對(duì)于低磁場(chǎng)區(qū)域中的磁導(dǎo)率的提高有效的元素，因此必須添加。但是，若其含量超過(guò)6.0％，則磁導(dǎo)率降低，因此規(guī)定在6.0％以下的范圍。Cu的優(yōu)選下限為1.0％，優(yōu)選上限為5.5％。
Mo10.0％以下 Mo也與Ni和Cu一樣，是對(duì)于低磁場(chǎng)區(qū)域中的磁導(dǎo)率的提高有效的元素，因此必須添加。但是，若其含量超過(guò)10.0％，則發(fā)生高硬度化，加工性劣化，因此規(guī)定在10.0％以下。Mo更優(yōu)選在下限為2.0％，優(yōu)選上限為5.0％。
Mn2.0％以下 Mn是通過(guò)少量的添加便具有提高低磁場(chǎng)區(qū)域下的磁導(dǎo)率效果的元素，因此也必須添加。但是，若其含量超過(guò)2.0％，則矩形比變高，因此規(guī)定在2.0％以下。Mn的更優(yōu)選的下限為0.20％，優(yōu)選上限為1.70％。
Mg2～200ppm Mg在本發(fā)明中是選擇元素，根據(jù)需要在2～200ppm的范圍添加。Mg會(huì)將阻礙熱加工性的雜質(zhì)元素S固定而使熱加工性提高，因此根據(jù)添加添加。但是，Mg超過(guò)200ppm的范圍并不能期望更進(jìn)一步的Mg的熱加工性改善效果。因此，Mg的上限為200ppm。為了更確實(shí)地得到該熱加工性改善效果，優(yōu)選2～150ppm的范圍，更優(yōu)選20～120ppm的范圍。
余量實(shí)質(zhì)上是Fe 余量雖然實(shí)質(zhì)上為Fe，但Fe在本發(fā)明中是必須含有的元素，必須添加Fe，其是調(diào)整上述的含量的元素。而且，除構(gòu)成余量的Fe以外，還含有C、Si、P、S、N、O等不可避免的雜質(zhì)。
若這些不可避免的雜質(zhì)過(guò)剩地含有，則使熱加工性劣化，對(duì)低磁場(chǎng)區(qū)域的磁特性和磁屏蔽性造成不利影響，因此優(yōu)選調(diào)整到以下的范圍。
C≤0.10％、Si≤1.0％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.01％、O≤0.01％ 更優(yōu)選的范圍是C≤0.03％、Si≤0.3％、P≤0.015％、S≤0.01％、N≤0.005％、O≤0.005％。
另外，除了前述的C、Si、P、S、N、O等不可避免的雜質(zhì)以外，也有不可避免地混入Al、Ti、Cr、Co等的情況。這些Al、Ti、Cr、Co雜質(zhì)元素也優(yōu)選在不會(huì)對(duì)磁特性和磁屏蔽性造成不良影響的范圍內(nèi)，例如為以下的范圍即可。
Al≤0.02％、Ti≤0.1％、Cr≤0.2％、Co≤0.2％ 接下來(lái)，說(shuō)明規(guī)定磁屏蔽材料的磁特性的理由。
之所以使磁場(chǎng)0.05A/m的相對(duì)磁導(dǎo)率μr為40,000以上，是由于這一范圍是用于在例如地磁這樣的極低的磁場(chǎng)環(huán)境下發(fā)揮優(yōu)異的磁屏蔽性所需要的特性。更優(yōu)選磁場(chǎng)0.05A/m的相對(duì)磁導(dǎo)率μr為50,000以上。還有，為了測(cè)定在地磁這樣的極低的磁場(chǎng)區(qū)域中的相對(duì)磁導(dǎo)率，作為最適合的磁場(chǎng)的值為0.05A/m。
另外，之所以將直流磁滯曲線的矩形比Br/B0.8規(guī)定在低達(dá)0.85以下的范圍，是由于為了使低磁場(chǎng)區(qū)域的相對(duì)磁導(dǎo)率為40,000以上，這是最佳的直流磁滯曲線的矩形比，這是因?yàn)榭紤]到通過(guò)使磁屏蔽材料的磁特性為低矩形比的直流磁滯曲線，能夠提高在微弱的變動(dòng)磁場(chǎng)中使用時(shí)的增量磁導(dǎo)率。
例如，在進(jìn)行如地磁這樣與時(shí)間一起變動(dòng)的微弱的交變場(chǎng)的屏蔽時(shí)，在磁屏蔽材料中，如圖1模式化的顯示，推測(cè)到在局部磁滯回線(minorloop)域有微小的磁場(chǎng)變動(dòng)反復(fù)進(jìn)行。
此時(shí)，矩形比高的材料如圖1a所示，因?yàn)榫植看艤鼐€的傾斜變小，所以認(rèn)為增量磁導(dǎo)率變低。
另一方面，如圖1b所示的矩形比低的材料，因?yàn)榫植看艤鼐€的傾斜變大，所以認(rèn)為增量磁導(dǎo)率變高。圖1a與圖1b所示的直流磁滯曲線的不同，其發(fā)生被認(rèn)為是由兩者的磁化過(guò)程中的磁疇旋轉(zhuǎn)與磁疇壁移動(dòng)的行動(dòng)差異以及磁各向異性的差異引起的。
從現(xiàn)象上看，通過(guò)使Br/B0.8為0.85以下，能夠得到在低磁場(chǎng)區(qū)域優(yōu)異的磁屏蔽性能，矩形比Br/B0.8超過(guò)0.85的矩形比，受到在磁化過(guò)程中的磁疇旋轉(zhuǎn)與磁疇壁移動(dòng)的行動(dòng)差異及磁各向異性的影響，提高低磁場(chǎng)區(qū)域的相對(duì)磁導(dǎo)率變得困難。更優(yōu)選Br/B0.8為0.80以下 為了使磁屏蔽材料的磁特性處于本發(fā)明的規(guī)定范圍，只要使用調(diào)整為上述的化學(xué)成分的磁屏蔽材料原材，在熱軋后至少進(jìn)行1次以上的冷軋和退火即可。這種情況下，為了提高低磁場(chǎng)區(qū)域的磁導(dǎo)率，并且將矩形比調(diào)節(jié)得很低，認(rèn)為有效的是降低1次冷軋的軋制率，或者再在露點(diǎn)高的氫氣氛中進(jìn)行最終熱處理。
具體來(lái)說(shuō)，使用經(jīng)熱軋工序而獲得的熱軋板，進(jìn)行軋制率60％以上的冷軋。若冷軋率低于60％，則提高低磁場(chǎng)區(qū)域的磁導(dǎo)率，并且將矩形比調(diào)節(jié)得低有困難。這種情況下，1次冷軋的各軋道中的軋制率為5～20％左右這樣低的軋制率有效。
另外，不一定需要冷軋工序中的軟化退火，若將軟化退火在冷軋工序中應(yīng)用，則反而使低磁場(chǎng)區(qū)域的磁導(dǎo)率劣化。因此，優(yōu)選省略冷軋工序中的軟化退火即可。
而且，在最終冷軋后進(jìn)行的磁性退火，例如以1000～1300℃，時(shí)間0.5h～3h，冷卻速度100℃/h以下，在露點(diǎn)-30℃以下的還原性氣氛中實(shí)施即可。取出溫度可以為350℃以下。
本發(fā)明的磁屏蔽，通過(guò)成為上述的構(gòu)成，低磁場(chǎng)區(qū)域的磁屏蔽性優(yōu)異，由此，其適合例如像半導(dǎo)體裝置和精密醫(yī)療設(shè)備的屏蔽室建材這樣對(duì)低磁場(chǎng)區(qū)域的磁屏蔽性有所要求的用途。
實(shí)施例 通過(guò)以下的實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
(實(shí)施例1) 通過(guò)真空熔解，熔煉表1所示的3種化學(xué)成分的鑄錠(重量各6ton)。3個(gè)鑄錠的化學(xué)成分均在本發(fā)明的規(guī)定范圍內(nèi)。
[表1](質(zhì)量％) 注1)不可避免的雜質(zhì)量 C≤0.10％、Si≤1.0％、P≤0.02％、S≤0.02％、N≤0.01％、O≤0.01％ 注2)Mg含量為ppm 對(duì)各鑄錠進(jìn)行熱鍛后，進(jìn)行熱軋，No.1得到厚5.5mm，No2和No.3得到厚2.5mm的熱軋材。以些熱軋材為原材料，通過(guò)表2所示的各冷軋工序，制作共計(jì)10種冷軋材。1次冷軋的各軋道的軋制率為10％。
[表2]

從各冷軋材上切出外徑45mm，內(nèi)徑33mm的環(huán)形試料。
再對(duì)于No.3a、No.1b、No.1c的各冷軋材進(jìn)行加工，成為圓筒形狀后進(jìn)行焊接，制作外徑90mm、高640mm的圓筒試料。在氫氣氛爐中，經(jīng)1150℃×3小時(shí)保持→100℃/h→700℃→80℃/h→300℃的過(guò)程，對(duì)于這些環(huán)形試料和圓筒試料進(jìn)行熱處理后，在300℃從爐中取出并冷卻至室溫。將熱處理后的環(huán)形試料和圓筒試料分別供磁特性和磁屏蔽性的評(píng)價(jià)。
對(duì)各環(huán)形試料實(shí)施1次50圈、2次100圈的卷線后，使用直流磁通計(jì)，以最大外加磁場(chǎng)0.8A/m的條件測(cè)定直流磁滯曲線。由該直流磁滯曲線中的初始磁化曲線決定磁場(chǎng)0.05A/m和磁場(chǎng)0.4A/m的相對(duì)磁導(dǎo)率。磁場(chǎng)0.4A/m的磁導(dǎo)率是由JIS C2531規(guī)定的比初始磁導(dǎo)率。此外，由得到的直流磁滯曲線決定最大磁通密度B0.8(T)和殘留磁通密度Br(T)，決定矩形比Br/B0.8。
另外，使用高斯計(jì)(gaussmeter)，以頻率2Hz，最大外加磁場(chǎng)5μT的條件測(cè)定交變的低磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)Ho后，以圓筒試料包圍高斯計(jì)的周圍，測(cè)定在圓筒試料內(nèi)泄漏的磁場(chǎng)Hi。由該Ho和Hi的值決定各圓筒試料的磁屏蔽率S(＝Ho/Hi)。S的值高的程度稱為磁屏蔽性優(yōu)異。但是，磁屏蔽性也會(huì)影響試料的板厚(壁厚)，因此如表2所示，比較板厚不同的試料時(shí)，不能只以S的值比較磁屏蔽性的優(yōu)劣。
因此，使用下式(1)使板厚規(guī)格化，決定等介相對(duì)磁導(dǎo)率μeq。在(1)式中，D是圓筒試料的外徑(90mm)，t為各試料的板厚。
μeq＝(S-1)×D/t…(1) 對(duì)各環(huán)形試料和圓筒試料的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行概括并顯示在表3中。其中，作為環(huán)形試料的評(píng)價(jià)例，No.3a(本發(fā)明)和No.1b(比較例)的直流磁滯曲線顯示在圖2中。另外，由這些直流磁滯曲線的初始化曲線得到的相對(duì)磁導(dǎo)率的磁場(chǎng)依賴性顯示圖3中。
[表3]
由表3和圖2～3可知，在磁場(chǎng)0.05A/m的相對(duì)磁導(dǎo)率μr高達(dá)70800，并且將矩形比Br/B0.8抑制得低至0.66的本發(fā)明的No.3a中，圓筒試料的等介相對(duì)磁導(dǎo)率μeq也高達(dá)63000，能夠得到優(yōu)異的磁屏蔽性。
另一方面，在磁場(chǎng)0.05A/m的相對(duì)磁導(dǎo)率μr低至30900，并且矩形比Br/B0.8高達(dá)0.90的比較例的No.1b中，雖然磁場(chǎng)0.4A/m中的相對(duì)磁導(dǎo)率比No.2a高，但圓筒試料的等價(jià)相對(duì)磁導(dǎo)率μr低至26000，磁屏蔽性差。如此，可知通過(guò)使磁屏蔽材的化學(xué)成分和磁特性在本發(fā)明的規(guī)定范圍內(nèi)，在低磁場(chǎng)區(qū)域能夠得到優(yōu)異的磁屏蔽性。
由以上可知，使用本發(fā)明的磁屏蔽材料的磁屏蔽部件和磁屏蔽室，適合于屏蔽地磁這樣的低的磁場(chǎng)。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性 本發(fā)明的磁屏蔽材，由于在低磁場(chǎng)區(qū)域中的磁屏蔽性優(yōu)異，因此能夠適用于例如半導(dǎo)體裝置和精密醫(yī)療設(shè)備的屏蔽室建材這樣，對(duì)于低磁場(chǎng)區(qū)域下的磁屏蔽性有所要求的用途。
權(quán)利要求
1.一種磁屏蔽材料，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)含有Ni70.0～85.0％、Cu6.0％以下、Mo10.0％以下、Mn2.0％以下，余量實(shí)質(zhì)上是Fe，其中，磁場(chǎng)0.05A/m下的相對(duì)磁導(dǎo)率μr為40000以上，最大外加磁場(chǎng)0.8A/m的直流磁滯曲線中的殘留磁通密度Br和最大磁通密度B0.8的矩形比Br/B0.8為0.85以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁屏蔽材料，其中，以質(zhì)量％計(jì)含有Ni73.0～82.0％、Cu1.0～5.5％、Mo2.0～5.0％、Mn0.20～1.70％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁屏蔽材料，其中，以質(zhì)量％計(jì)還含有Mg2～200ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的磁屏蔽材料，其中，不可避免的雜質(zhì)包括C0.10％以下、Si1.0％以下、P0.02％以下、S0.02％以下、N0.01％以下、O0.01％以下。
5.一種磁屏蔽部件，其特征在于，使用權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的磁屏蔽材料。
6.一種磁屏蔽室，其特征在于，使用權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的磁屏蔽材料。
全文摘要
提供一種低磁場(chǎng)區(qū)域下的磁屏蔽性優(yōu)異的磁屏蔽材料和使用它的磁屏蔽部件和磁屏蔽室。一種以質(zhì)量％計(jì)，Ni70.0～85.0％、Cu6.0％以下、Mo10.0％以下、Mn2.0％以下，余量實(shí)質(zhì)上由Fe構(gòu)成的磁屏蔽材料，是磁場(chǎng)0.05A/m下的相對(duì)磁導(dǎo)率μr為40,000以上，最大外加磁場(chǎng)0.8A/m的直流磁滯曲線中的殘留磁通密度Br和最大磁通密度B0.8的矩形比Br/B0.8為0.85以下的磁屏蔽材料。
文檔編號(hào)C22C19/03GK101611160SQ200880004970
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者橫山紳一郎, 飯?zhí)锕е? 佐佐木計(jì), 石倉(cāng)洋二, 板橋弘光, 三田正裕, 藤原義行 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社