CN110199364A - 压粉磁芯、该压粉磁芯的制造方法、具有该压粉磁芯的电气/电子部件和安装有该电气/电子部件的电气/电子设备 - Google Patents
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Abstract
作为即使在高温环境下使用也不容易使磁特性变化且机械特性优异的压粉磁芯，提供压粉磁芯(1)，该压粉磁芯(1)具有包含软磁性粉末的成形体(1B)和成形体(1B)的外装涂层，其中，外装涂层含有聚醚砜。还提供该压粉磁芯(1)的制造方法、具有该压粉磁芯(1)的电气/电子部件和安装有该电气/电子部件的电气/电子设备。
Description
技术领域
本发明涉及压粉磁芯、该压粉磁芯的制造方法、具有该压粉磁芯的电气/电子部件和安装有该电气/电子部件的电气/电子设备。
背景技术
在数据中心的服务器内的电源电路、混合动力机动车等的升压电路、发电、变电设备等的电气/电子设备中使用电抗器、变压器、扼流线圈等电气/电子元件。有时在这种电气/电子部件中使用压粉磁芯作为磁性构件。该压粉磁芯具有对大量软磁性粉末进行压粉成形并对所得到的成形制造物进行热处理而得到的成形体。
如上所述，压粉磁芯是软磁性粉末的成形体，因此，从提高机械强度的观点来看，有时具有外装涂层。关于这点，在专利文献1中公开了一种复合磁性材料，其是通过非磁性材料结合软磁性金属粉末而得到的感应用复合磁性材料，其特征在于，所述非磁性材料具有添加混合在所述软磁性金属粉末中的成形助剂、以及在对所述软磁性金属粉末-成形助剂成形体进行热处理后作为结合材料浸渍在该软磁性金属粉末-成形助剂成形体中的浸渍树脂，所述浸渍树脂的大气压下的热固化温度为180℃以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国实用新型注册第3145832号公报
发明内容
发明要解决的课题
具备具有上述压粉磁芯的电气/电子部件的电气/电子设备的使用环境各种各样，由于外部气温较高、位于发热部件的附近等理由，有时在接近100℃的环境下使用压粉磁芯。当在这种高温环境下使用时，构成压粉磁芯的材料有时发生热改性。当材料的改性使压粉磁芯的磁特性、特别是使磁芯损耗变化时，来自压粉磁芯的发热量增加，有时会助长压粉磁芯的热改性。由于这种高温环境下使用而引起的压粉磁芯的磁特性的变化可能对具有压粉磁芯的电气/电子部件的动作稳定性造成影响。因此，要求即使在上述高温环境下使用也不容易使磁特性变化的压粉磁芯。另外，还要求在上述高温环境下使用的情况下，压粉磁芯的机械强度维持在适当范围内。
本发明的目的在于，提供即使在高温环境下使用也不容易使磁特性变化且机械特性优异的压粉磁芯、该压粉磁芯的制造方法、具有该压粉磁芯的电气/电子部件和安装有该电气/电子部件的电气/电子设备。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题而提供的本发明的一个方案是一种压粉磁芯，其具有包含软磁性粉末的成形体和所述成形体的外装涂层，其特征在于，所述外装涂层含有聚醚砜(Polyethersulfone)。
具有含有聚醚砜的外装涂层的本发明的压粉磁芯与以往使用的具有含有硅酮系树脂(特别是甲基苯基硅树脂)的外装涂层的压粉磁芯相比，即使在高温环境(具体而言为250℃的环境)下长时间(具体而言为100小时以上)放置的情况下，也不容易产生应力，因此，磁特性、特别是磁芯损耗不容易变化。而且，即使在高温环境下长时间放置的情况下，也能够维持实用的机械强度。
在上述本发明的压粉磁芯中，所述软磁性粉末也可以含有铁系材料和镍系材料中的至少一方的粉末。
在上述本发明的压粉磁芯中，所述软磁性粉末也可以含有结晶质磁性材料的粉末。在上述本发明的压粉磁芯中，所述软磁性粉末也可以含有非晶质磁性材料的粉末。在上述本发明的压粉磁芯中，所述软磁性粉末也可以含有纳米晶磁性材料的粉末。另外，所述软磁性粉末也可以是混合从所述结晶质磁性材料、所述非晶质磁性材料、所述纳米晶磁性材料中选出的2种以上而得到的。
在上述本发明的压粉磁芯中，所述成形体也可以具有所述软磁性粉末和粘结成分，所述粘结成分由包含树脂系材料的粘结剂成分的热分解残渣构成。具有本发明的压粉磁芯的成形体具有上述热分解残渣的情况下，容易在成形体内部产生空隙。本发明的压粉磁芯能够以填埋该空隙的方式设置聚醚砜树脂，因此，能够提高硬度。在使用一般的热固化性树脂的情况下，在外装涂层形成时或高温环境下，树脂固化，产生应力，由此，形成压粉磁芯的软磁性粉末受到应力，磁特性劣化。通过使用作为热塑性树脂的聚醚砜树脂，能够避免由于高温环境下的固化而引起的应力变化。另外，在一般的热塑性树脂中，产生高温环境下的强度降低，但是，通过使用耐热性较高的聚醚砜树脂，能够避免这种强度降低。
本发明的另一个方案是一种压粉磁芯的制造方法，其用于上述本发明的压粉磁芯，其特征在于，所述压粉磁芯的制造方法具有以下工序：成形工序，在所述成形工序中，通过包含混合物的加压成形的成形处理得到成形制造物，该混合物具有所述软磁性粉末和所述粘结剂成分；加热处理工序，在所述加热处理工序中，对通过所述成形工序得到的成形制造物进行加热，得到具有所述软磁性粉末和由所述粘结剂成分的热分解残渣构成的粘结成分的所述成形体；以及外装涂层形成工序，在所述外装涂层形成工序中，使包含聚醚砜和溶剂的液状组成物与所述成形体接触，在包含所述成形体的表面的区域形成所述液状组成物的涂膜，使所述涂膜干燥并使溶剂挥发，形成包含聚醚砜的外装涂层。根据上述方法，能够高效地制造含有由粘结剂成分的热分解残渣构成的粘结成分的压粉磁芯。
本发明的又一个方案是一种电气/电子部件，其具有上述本发明的压粉磁芯、线圈和与所述线圈的各个端部连接的连接端子，其特征在于，所述压粉磁芯的至少一部分配置成位于在经由所述连接端子在所述线圈中流过电流时由所述电流产生的感应磁场内。
本发明的再一个方案是一种电气/电子设备，其特征在于，所述电气/电子设备具有上述本发明的电气/电子部件。
发明效果
本发明的压粉磁芯即使在高温环境(具体而言为250℃的环境)下长时间(具体而言为100小时以上)放置的情况下，磁特性、特别是磁芯损耗也不容易变化。而且，即使在高温环境下长时间放置的情况下，也能够维持实用的机械强度。因此，本发明的压粉磁芯即使在高温环境下使用也不容易使磁特性变化，机械特性优异。另外，根据本发明，提供具有上述压粉磁芯的电气/电子部件和安装有该电气/电子部件的电气/电子设备。
附图说明
图1是概念地示出本发明的一个实施方式的压粉磁芯的形状的立体图。
图2中(a)是用于制造本发明的一个实施方式的压粉磁芯的成形工序后、热处理工序前的成形制造物的内部的示意图，(b)是用于制造本发明的一个实施方式的压粉磁芯的热处理工序后、外装涂层工序前的成形体的内部的示意图，以及(c)是用于制造本发明的一个实施方式的压粉磁芯的外装涂层工序后的压粉磁芯的内部的示意图。
图3是概念地示出制造造粒粉的方法的一例中使用的喷雾干燥机装置及其动作的图。
图4是概念地示出具有本发明的一个实施方式的压粉磁芯的电子部件即环形磁芯的形状的立体图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行详细说明。
1.压粉磁芯
图1所示的本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的外观为环状，具有包含软磁性粉末的成形体和成形体的外装涂层。本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的外装涂层含有聚醚砜。作为未被限定的一例，含有使软磁性粉末相对于压粉磁芯1中含有的其他材料(有时为相同种类的材料，有时为不同种类的材料。)粘结的粘结成分。需要说明的是，压粉磁芯1的外观不限于环状，例如存在EE型、EI型、EER型、PQ型、I型、或将线圈封入压粉磁芯的内部等。
(1)成形体
(1-1)软磁性粉末
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末也可以包含含有铁的铁系材料和含有镍的镍系材料中的至少一方的粉末。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末也可以含有结晶质磁性材料的粉末。在本说明书中，“结晶质磁性材料”是指，其组织由结晶质构成的强磁性体、特别是软磁性体的材料。本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末也可以由结晶质磁性材料的粉末构成。作为结晶质磁性材料的具体例，举出Fe-Si-Cr系合金、Fe-Ni系合金、Ni-Fe系合金、Fe-Co系合金、Fe-V系合金、Fe-Al系合金、Fe-Si系合金、Fe-Si-Al系合金、羰基铁和纯铁。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末也可以含有非晶质磁性材料的粉末。在本说明书中，“非晶质磁性材料”是指，组织中的非晶质的部分的体积超过整体的50％的强磁性体、特别是软磁性体的材料。本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末也可以由非晶质磁性材料的粉末构成。作为非晶质磁性材料的具体例，举出Fe-Si-B系合金、Fe-P-C系合金和Co-Fe-Si-B系合金。上述非晶质磁性材料可以由1种材料构成，也可以由多种材料构成。构成非晶质磁性材料的粉末的磁性材料优选是从由上述材料构成的组中选出的1种或2种以上的材料，其中，优选含有Fe-P-C系合金，更加优选由Fe-P-C系合金构成。但是，在Fe-P-C系合金的情况下，磁致伸缩较高，因此，当受到应力时，磁特性显著劣化。该情况下，作为后面说明的外装涂层，当使用本发明的聚醚砜树脂时，特别是在高温环境下不容易从外装涂层受到应力，是有效的。
需要说明的是，作为上述非晶质磁性材料的Fe-P-C系合金的具体例，举出组成式由Fe100at％-a-b-c-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示，且0at％≤a≤10at％、0at％≤b≤3at％、0at％≤c≤6at％、6.8at％≤x≤13.0at％、2.2at％≤y≤13.0at％、0at％≤z≤9.0at％、0at％≤t≤7at％的Fe基非晶质合金。在上述组成式中，Ni、Sn、Cr、B和Si是任意添加元素。
Ni的添加量a优选为0at％以上且7at％以下，更加优选为4at％以上且6.5at％以下。Sn的添加量b优选为0at％以上且2at％以下，更加优选为0at％以上且1at％以下。Cr的添加量c优选为0at％以上且2.5at％以下，更加优选为1.5at％以上且2.5at％以下。P的添加量x有时优选为8.8at％以上。C的添加量y有时优选为2.2at％以上且9.8at％以下。B的添加量z优选为0at％以上且8.0at％以下，更加优选为0at％以上且2at％以下。Si的添加量t优选为0at％以上且6at％以下，更加优选为0at％以上且2at％以下。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末也可以含有纳米晶磁性材料的粉末。在本说明书中，“纳米晶磁性材料”是指，具有平均结晶粒径为几nm～几十nm的结晶粒在超过组织的至少50％的部分均匀地析出而形成的纳米晶组织的强磁性体、特别是软磁性体的材料。纳米晶磁性材料的纳米晶粒以外的组织可以是非晶质，也可以全部是纳米晶组织。本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末也可以由纳米晶磁性材料的粉末构成。作为纳米晶磁性材料的具体例，举出Fe-Cu-M(这里，M是从Nb、Zr、Ti、V、Mo、Hf、Ta、W中选出的1种或2种以上的金属元素)-Si-B系合金、Fe-M-B系合金、Fe-Cu-M-B系合金等。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末可以由1种粉末构成，也可以是多种粉末的混合体。作为该混合体的具体例，举出混合结晶质磁性材料、非晶质磁性材料、纳米晶磁性材料中的2种以上而得到的混合体。更具体而言，例如，本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体包含的软磁性粉末可以是结晶质磁性材料的粉末和非晶质磁性材料的粉末的混合体，也可以是非晶质磁性材料的粉末，且其一部分为纳米晶磁性材料的粉末。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的软磁性粉末的形状未被限定。软磁性粉末的形状可以是球状，也可以是非球状。在非球状的情况下，可以是鳞片状、椭圆球状、液滴状、针状这样的具有形状各向异性的形状，也可以是不具有特别的形状各向异性的不定形。作为不定形的软磁性粉末的例子，举出多个球状的软磁性粉末相互接触地结合、或者以一部分埋没于其他软磁性粉末中的方式进行结合的情况。在软磁性粉末为羰基铁的粉末的情况下，容易观察这种不定形的软磁性粉末。
软磁性粉末的形状可以是在制造软磁性粉末的阶段得到的形状，也可以是对制造出的软磁性粉末进行二次加工而得到的形状。作为前者的形状，例示球状、椭圆球状、液滴状、针状等，作为后者的形状，例示鳞片状。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1含有的软磁性粉末的粒径未被限定。如果通过中值粒径D50(通过激光衍射散射法测定出的软磁性粉末的粒径的体积分布中的体积累积值为50％时的粒径)来规定该粒径，则通常为1μm～45μm的范围。从提高处理性的观点、提高压粉磁芯1的成形体中的软磁性粉末的填充密度的观点等来看，软磁性粉末的中值粒径D50优选为2μm以上且30μm以下，更加优选为3μm以上且15μm以下，特别优选为4μm以上且13μm以下。
(1-2)粘结成分
粘结成分只要是有助于固定本发明的一个实施方式的压粉磁芯1中含有的软磁性粉末的材料即可，其组成未被限定。作为构成粘结成分的材料，例示树脂材料和树脂材料的热分解残渣(在本说明书中，将它们统称为“基于树脂材料的成分”。)等有机系材料、无机系材料等。该热分解残渣例如是在实施了压粉磁芯中的软磁性粉末的应变去除用的后述热处理后形成的。作为树脂材料，例示丙烯酸树脂、硅酮树脂、环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂等。由无机系材料构成的粘结成分例示水玻璃等玻璃系材料。粘结成分可以由一种材料构成，也可以由多种材料构成。粘结成分也可以是有机系材料和无机系材料的混合体。
作为粘结成分，通常使用绝缘性的材料。由此，能够提高作为压粉磁芯1的绝缘性。
作为具体的一例，本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体是通过具有成形处理的制造方法制造的，该成形处理包含混合物的加压成形，该混合物包含软磁性粉末和粘结剂成分。在本说明书中，“粘结剂成分”是赋予粘结成分的成分，粘结剂成分有时由粘结成分构成，有时是与粘结成分不同的材料。
作为粘结剂成分与粘结成分不同的情况的具体例，举出本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的成形体所具有的粘结成分由包含树脂系材料的粘结剂成分的热分解残渣构成的情况。在生成该热分解残渣时，粘结剂成分的一部分分解/挥发。因此，在压粉磁芯1所具有的成形体具有上述热分解残渣的情况下，有时在成形体内、具体而言为成形体中的位于最近位置的软磁性粉末彼此之间产生空隙。
使用图2对这点进行说明。图2中(a)是用于制造本发明的一个实施方式的压粉磁芯的成形工序后、热处理工序前的成形制造物的内部的示意图，图2中(b)是用于制造本发明的一个实施方式的压粉磁芯的热处理工序后，图2中(c)是用于制造本发明的一个实施方式的压粉磁芯的外装涂层工序后的压粉磁芯的内部的示意图。如图2中(a)所示，在经过成形工序而得到的成形制造物1A中，软磁性粉末MM通过包含树脂系材料的粘结剂成分BM而粘结/固定。当对该成形制造物1A进行热处理工序时，如图2中(b)所示，通过粘结剂成分BM的分解/挥发而生成热分解残渣TDM，成形体1B的软磁性粉末MM通过热分解残渣TDM而粘结/固定。因此，在成形体1B中，与成形制造物1A相比，空隙PR的体积增加。需要说明的是，图2中(b)中的热处理工序例如是上述应变去除用的退火工序。
这种情况下，在通过对成形体1B进行包含外装涂层工序在内的工序而制造的本发明的压粉磁芯1中，如图2中(c)所示，能够以填埋该空隙PR的至少一部分的方式，设置构成含有聚醚砜的外装涂层的材料(外装涂层材料)CRM。因此，在压粉磁芯1中，空隙PR的体积减少，并且，软磁性粉末MM通过热分解残渣TDM和外装涂层材料CRM而粘结/固定，实现机械强度的加强。另外，外装涂层材料CRM使用涂布后不需要进行热固化的聚醚砜，因此，不会对压粉磁芯1赋予由于外装涂层后的热固化而引起的应力。因此，维持或提高通过外装涂层工序而得到的压粉磁芯1的磁特性。另外，外装涂层材料CRM使用热改性较少的聚醚砜，因此，即使压粉磁芯1放置在高温环境下，也能够抑制由于外装涂层材料CRM的热改性或软磁性粉末MM的氧化而引起的压粉磁芯1的磁特性的劣化。
(2)外装涂层
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1具有外装涂层。外装涂层是以提高成形体1B的机械强度等为目的而设置成覆盖成形体1B的至少一部分的层。成形体1B是包括对包含软磁性粉末MM的混合物进行加压成形在内而形成的成形体，因此，有时其表面具有由于软磁性粉末MM而引起的凹凸。另外，在混合物包含粘结剂成分BM的情况下，且成形体1B包含粘结剂成分BM的热分解残渣TDM的情况下，如上所述，有时成形体1B具有空隙PR。这种情况下，构成外装涂层的材料不仅存在于成形体1B的表面，还可以存在于从表面到以某种程度进入内部的区域。即，外装涂层也可以相对于成形体1B具有浸渍构造。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1所具有的外装涂层含有聚醚砜。该外装涂层的未被限定的制造方法的一例如下所述。首先，调制包含聚醚砜和溶剂的液状组成物。液状组成物中的聚醚砜的浓度未被限定，但是，当考虑使调制的容易度(聚醚砜的溶解容易度)、处理性(粘度)和成形体1B上形成的涂膜厚度成为适当范围时，液状组成物中的聚醚砜的浓度优选为1质量％以上且40质量％以下，更加优选为5质量％以上且20质量％以下。关于溶剂的种类，能够溶解聚醚砜即可，是任意的。有时优选N-甲基吡咯烷酮、甲基乙基酮、乙酸丁酯等非质子性极性溶剂和二甲苯、甲苯等芳香族溶剂的混合溶剂。液状组成物能够实现本发明的目的即可，也可以含有聚醚砜以外的树脂或填料。在以下的说明中，设液状组成物仅含有聚醚砜作为固态成分的情况为具体例。
接着，使调制后的液状组成物和上述成形体1B接触，在包含成形体1B的表面的区域形成液状组成物的涂膜。接触方法是任意的。最简易地，在液状组成物中以规定时间(例如5分钟～30分钟)浸渍成形体1B即可。或者，也可以将液状组成物喷到成形体1B上。也可以对使液状组成物和成形体1B接触时的氛围进行减压。液状组成物的涂布量和通过接触而形成的涂膜的厚度是任意的。如上所述，成形体1B具有空隙PR，因此，通过在减压氛围中进行接触、或者降低液状组成物的粘度，液状组成物变得容易向成形体1B的内部浸渍。
接着，使成形体1B上形成的涂膜干燥并使溶剂挥发。干燥温度和时间根据溶剂的种类而适当设定。如果进行未被限定的例示，则为60℃～170℃、20分钟～5小时左右。有时优选进行阶段性加热。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1所具有的外装涂层包含聚醚砜，在优选的一个方式中由聚醚砜构成，因此，即使在压粉磁芯1放置在250℃的环境下的情况下，也不容易产生磁特性的变化。具体而言，能够使在上述环境下放置200小时的情况下的磁芯损耗的上升率成为5％以下。另外，能够使在上述环境下放置200小时的情况下的相对磁导率的降低率成为5％以下(变化率成为-5％以上)。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1所具有的外装涂层包含聚醚砜，在优选的一个方式中由聚醚砜构成，因此，即使在压粉磁芯1放置在250℃的环境下的情况下，也不容易产生机械强度的降低。具体而言，能够使初始的压环强度成为20MPa以上，并且，即使在上述环境下放置200小时的情况下，也能够使压环强度成为20MPa以上。
(3)压粉磁芯的制造方法
上述本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的制造方法未被特别限定，但是，如果采用以下说明的制造方法，则能够更加高效地制造压粉磁芯1。
本发明的一个实施方式的压粉磁芯1的制造方法具有以下说明的成形工序和外装涂层工序，也可以还具有热处理工序。
(3-1)成形工序
首先，准备包含软磁性粉末MM和粘结剂成分BM的混合物。能够通过包含该混合物的加压成形的成形处理得到成形制造物。加压条件未被限定，根据粘结剂成分BM的组成等适当决定。例如，在粘结剂成分BM由热固化性的树脂构成的情况下，优选与加压一起进行加热，在模具内进行树脂的固化反应。另一方面，在压缩成形的情况下，加压力较高，但是，加热不是必要条件，成为短时间的加压。
下面，稍微详细地说明混合物为造粒粉且进行压缩成形的情况。造粒粉的处理性优异，因此，能够提高成形时间短且生产性优异的压缩成形工序的作业性。
(3-1-1)造粒粉
造粒粉含有软磁性粉末MM和粘结剂成分BM。造粒粉中的粘结剂成分BM的含有量未被特别限定。在该含有量过低的情况下，粘结剂成分BM不容易保持软磁性粉末MM。另外，在粘结剂成分BM的含有量过低的情况下，在经过热处理工序得到的压粉磁芯1中，由粘结剂成分BM的热分解残渣TDM构成的粘结成分不容易使多个软磁性粉末MM相互彼此绝缘。另一方面，在上述粘结剂成分BM的含有量过高的情况下，经过热处理工序得到的压粉磁芯1中含有的粘结成分的含有量容易变高。当压粉磁芯1中的粘结成分的含有量变高时，由于软磁性粉末MM从粘结成分受到的应力的影响，压粉磁芯1的磁特性容易降低。因此，造粒粉中的粘结剂成分BM的含有量优选相对于造粒粉整体成为0.5质量％以上且5.0质量％以下的量。从更加稳定地减少压粉磁芯1的磁特性降低的可能性的观点来看，造粒粉中的粘结剂成分BM的含有量优选相对于造粒粉整体成为0.5质量％以上且3.5质量％以下的量，更加优选为0.6质量％以上且3.0质量％以下的量。
造粒粉也可以含有上述软磁性粉末MM和粘结剂成分BM以外的材料。作为这种材料，例示润滑剂、硅烷偶联剂、绝缘性的填料等。在含有润滑剂的情况下，其种类未被特别限定。可以是有机系的润滑剂，也可以是无机系的润滑剂。作为有机系的润滑剂的具体例，举出硬脂酸锌、硬脂酸铝等金属皂。认为这种有机系的润滑剂在热处理工序中气化，几乎不会残留在压粉磁芯1中。
造粒粉的制造方法未被特别限定。可以直接混匀赋予上述造粒粉的成分，通过公知的方法粉碎所得到的混匀物等，得到造粒粉，也可以调制在上述成分中添加溶剂(举出溶媒/分散媒、水作为一例。)而得到的浆料，使该浆料干燥并进行粉碎，由此得到造粒粉。也可以在粉碎后进行筛选和分级，控制造粒粉的粒度分布。
作为从上述浆料得到造粒粉的方法的一例，举出使用喷雾干燥机的方法。如图3所示，在喷雾干燥机装置200内设置有转子201，从装置上部朝向转子201注入浆料S。转子201以规定的转速进行旋转，在喷雾干燥机装置200内部的腔室中，通过离心力将浆料S喷雾成小滴状。进而，向喷雾干燥机装置200内部的腔室导入热风，由此，使小滴状的浆料S中含有的分散媒(水)在维持小滴形状的状态下挥发。其结果，从浆料S形成造粒粉P。从装置200的下部回收该造粒粉P。
转子201的转速、导入喷雾干燥机装置200内的热风温度、腔室下部的温度等各参数适当设定即可。作为这些参数的设定范围的具体例，作为转子201的转速，举出4000～6000rpm，作为导入喷雾干燥机装置200内的热风温度，举出130～170℃，作为腔室下部的温度，举出80～90℃。另外，腔室内的氛围及其压力也适当设定即可。作为一例，举出腔室内成为气体(空气)氛围、其压力与大气压的差压成为2mmH2O(大约0.02kPa)。也可以通过筛选等进一步控制所得到的造粒粉P的粒度分布。
(3-1-2)加压条件
压缩成形中的加压条件未被特别限定。考虑造粒粉的组成、成形品的形状等适当设定即可。在对造粒粉进行压缩成形时的加压力过低的情况下，成形品的机械强度降低。因此，容易产生成形品的处理性降低、从成形品得到的压粉磁芯1的机械强度降低这样的问题。另外，有时压粉磁芯1的磁特性降低或者绝缘性降低。另一方面，在对造粒粉进行压缩成形时的加压力过高的情况下，很难制作能够耐受该压力的成形模具。
从更加稳定地减少压缩加压工序对压粉磁芯1的机械特性或磁特性造成不良影响的可能性、在工业上容易进行大量生产的观点来看，对造粒粉进行压缩成形时的加压力有时优选为0.3GPa以上且2GPa以下，有时更加优选为0.5GPa以上且2GPa以下，有时特别优选为0.5GPa以上且1.8GPa以下。
在压缩成形中，可以一边进行加热一边进行加压，也可以在常温下进行加压。
(3-2)热处理工序
通过成形工序得到的成形制造物可以是本实施方式的压粉磁芯1所具有的成形体1B，也可以如以下说明的那样对成形制造物实施热处理工序而得到成形体1B。这种热处理工序也被称为退火工序。
在热处理工序中，对通过上述成形工序得到的成形制造物进行加热，由此，通过修正软磁性粉末MM之间的距离来进行磁特性的调整，并且，缓和成形工序中对软磁性粉末MM赋予的应变来进行磁特性的调整，得到成形体1B。
如上所述，热处理工序以成形体1B的磁特性的调整为目的，因此，以使成形体1B的磁特性最良好的方式设定热处理温度等热处理条件。作为设定热处理条件的方法的一例，举出使成形制造物的加热温度变化，且使升温速度和加热温度下的保持时间等其他条件恒定。
设定热处理条件时的成形体1B的磁特性的评价基准未被特别限定。作为评价项目的具体例，能够举出成形体1B的磁芯损耗。该情况下，以使成形体1B的磁芯损耗最低的方式设定成形制造物的加热温度即可。磁芯损耗的测定条件适当设定，作为一例，举出频率100kHz、最大磁通密度100mT的条件。
热处理时的氛围未被特别限定。在氧化性氛围的情况下，过度进行粘结剂成分BM的热分解的可能性、进行软磁性粉末MM的氧化的可能性较高，因此，优选在氮、氩等惰性氛围、氢等还原性氛围下进行热处理。
(3-3)外装涂层工序
对由通过上述成形工序得到的成形制造物构成的成形体1B、或针对成形制造物通过上述热处理工序得到的成形体1B实施包含聚醚砜的外装涂层。其制造方法的一例如上所述，因此这里省略记载。
2.电气/电子部件
本发明的一个实施方式的电气/电子部件具有上述本发明的一个实施方式的压粉磁芯。具体而言，本发明的一个实施方式的电气/电子部件具有压粉磁芯、线圈和与该线圈的各个端部连接的连接端子。这里，压粉磁芯的至少一部分配置成位于在经由连接端子在线圈中流过电流时由该电流产生的感应磁场内。
作为这种电气/电子部件的一例，举出图4所示的环形线圈10。环形线圈10具有在环状的压粉磁芯1上卷绕包覆导电线2而形成的线圈2a。能够在位于由被卷绕的包覆导电线2构成的线圈2a与包覆导电线2的端部2b、2c之间的导电线的部分定义线圈2a的端部2d、2e。这样，在本实施方式的电气/电子部件中，构成线圈的构件和构成连接端子的构件可以由相同构件构成。另外，不限于上述这种环状的压粉磁芯1，例如举出对EE型、EI型、EER型、PQ型、I型的压粉磁芯实施线圈卷绕而得到的部件、或将线圈封入压粉磁芯的内部而得到的部件等。
本发明的一个实施方式的电气/电子部件具有上述本发明的一个实施方式的压粉磁芯，因此，即使在电气/电子部件在高温环境(具体而言为250℃的环境)下长时间(具体而言为100小时以上)放置的情况下，也不容易产生由于压粉磁芯的磁特性的变化而引起的电气/电子部件的特性的劣化。另外，即使在上述环境下长时间放置，压粉磁芯也能够维持实用的机械强度，因此，在使用压粉磁芯的电气/电子部件的制造过程中、将该电气/电子部件作为电气/电子设备的一部分进行安装或组装的过程中、所得到的电气/电子设备的使用时，即使产生与其他部件的碰撞等来自外部的机械负载、由于急剧的温度变化而引起的热应力等，也不容易产生电气/电子部件破损的不良情况。
作为本发明的一个实施方式的电气/电子部件，除了上述环形线圈10以外，还例示电抗器、变压器、扼流线圈等。
3.电气/电子设备
本发明的一个实施方式的电气/电子设备具备具有上述本发明的一个实施方式的压粉磁芯的电气/电子部件。具体而言，例示安装有上述电气/电子部件的设备、组装有上述电气/电子部件的设备。作为这种电气/电子设备的进一步的具体例，举出具有电压升降压电路、平滑电路、DC-DC转换器、AC-DC转换器等的开关电源装置、太阳光发电等中使用的功率控制单元等。
这种本发明的一个实施方式的电气/电子部件具备具有上述本发明的一个实施方式的压粉磁芯的电气/电子部件，因此，即使在高温环境(具体而言为250℃的环境)下长时间(具体而言为100小时以上)放置的情况下，也不容易产生由于压粉磁芯的磁特性的降低或破损而引起的动作不良。因此，本发明的一个实施方式的电气/电子部件的可靠性优异。
以上说明的实施方式是为了容易理解本发明而记载的，不是为了限定本发明而记载的。因此，上述实施方式所公开的各要素是包含属于本发明的技术范围的全部的设计变更、等同物的意思。
实施例
下面，通过实施例等更加具体地说明本发明，但是，本发明的范围不限于这些实施例等。
(实施例1)
(1)Fe基非晶质合金粉末的制作
使用水雾化法，制作以成为Fe74.3at％Cr1.56at％P8.78at％C2.62at％B7.57at％Si4.19at％的组成的方式进行称量而得到的非晶质磁性材料的粉末作为软磁性粉末MM。使用微轨迹粒度分布测定装置(日机装公司制“MT3300EX”)，以体积分布的方式来测定所得到的软磁性粉末MM的粒度分布。其结果，体积分布中的体积累积值为50％时的粒径体积分布成为50％的粒度即中值粒径(D50)为11μm。
(2)造粒粉的制作
准备适当调整96.0～99.3质量份的上述软磁性粉末MM、0.5～2.0质量份的由丙烯系树脂构成的绝缘性粘结材料、0.1～1.0质量％的硅烷偶联剂和0.1～1.0质量份的由硬脂酸锌构成的润滑剂并进行混合，且将水作为溶剂的浆料。
利用喷雾干燥机装置(PRIS公司制“D350AT-24HOP”)对所得到的浆料进行喷雾干燥，得到造粒粉。使用激光衍射散射法粒度分布测定装置(Beckman coulter公司制“LS 13320”)，通过体积分布来测定所得到的造粒粉的粒度分布。其结果，所测定的造粒粉的粒径的体积分布中的体积累积值在50％时的粒径体积分布中成为50％的粒度即中值粒径(D50)为85μm。
(3)压缩成形
将所得到的造粒粉填充到模具中，在面压0.5～2GPa下进行加压成形，得到具有外径20mm×内径12.8mm×厚度6.8mm的环形状的成形制造物。
(4)热处理
进行如下的热处理：将所得到的成形体1B载置在氮气流氛围的炉内，将炉内温度从室温(23℃)起以升温速度10℃/分加热到最佳磁芯热处理温度即300～500℃，在该温度下保持1小时，然后，在炉内冷却到室温，得到成形体1B。
(5)外装涂层
利用N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲苯的混合溶剂(容量比为NMP：二甲苯＝2：1)溶解聚醚砜(住友化学公司制“5003PS”)，调制聚醚砜的浓度为10质量％的液状组成物。
使上述成形体1B在所得到的液状组成物中浸渍15分钟。然后，从液状组成物中取出成形体1B，以80℃干燥30分钟，然后以150℃干燥1小时，以250℃干燥1小时，在成形体1B的表面形成液状组成物的涂膜，得到在成形体1B上具有外装涂层的压粉磁芯。
(实施例2)
在调制液状组成物时，利用NMP和二甲苯的混合溶剂(容量比为NMP∶二甲苯＝2∶1)溶解种类不同的聚醚砜(住友化学公司制“4100P”)，调制聚醚砜的浓度为10质量％的液状组成物，除此以外与实施例1相同，得到压粉磁芯。
(实施例3)
与实施例1同样得到成形体1B。将热固化性聚酰亚胺(宇部兴业公司制“UPIA-AT”)作为NMP溶剂进行稀释，调制热固化聚酰亚胺的浓度为10质量％的液状组成物。使上述成形体1B在所得到的液状组成物中浸渍15分钟。然后，从液状组成物中取出成形体1B，以80℃干燥30分钟，然后以150℃干燥1小时，在成形体1B的表面形成液状组成物的涂膜。以350℃对具有该涂膜的成形体1B加热1小时，得到在成形体1B上具有外装涂层的压粉磁芯。
(实施例4)
与实施例1同样得到成形体1B。将环己酮作为溶剂对适量混合聚酰胺酰亚胺(DIC公司制“V-8000BM”)和双酚A型环氧树脂(DIC公司制“850-S”)而得到的材料进行稀释，调制固态成分浓度为12质量％的液状组成物。使上述成形体1B在所得到的液状组成物中浸渍15分钟。然后，从液状组成物中取出成形体1B，以100℃干燥1小时，在成形体1B的表面形成液状组成物的涂膜。以200℃对具有该涂膜的成形体1B加热1小时，得到在成形体1B上具有外装涂层的压粉磁芯。
(实施例5)
在调制液状组成物时，代替聚醚砜，将二甲苯作为溶剂对甲基苯基硅酮(信越化学公司制“KR-271”)进行稀释，调制甲基苯基硅酮的浓度为20质量％的液状组成物，除此以外与实施例4相同，得到压粉磁芯。
(参考例1)
得到由与实施例1同样得到的成形体1B构成的压粉磁芯。即，参考例1的压粉磁芯不具有外装涂层。
(试验例1)
相对磁导率及其变化率的测定
对通过实施例和参考例制作出的压粉磁芯实施铜线的卷绕，得到环形磁芯。针对该环形磁芯，使用阻抗分析器(HP公司制“4192A”)测定频率100kHz时的相对磁导率。将该相对磁导率称为“初始相对磁导率μ0”。
将通过实施例和比较例制作出的压粉磁芯在250℃的环境下静置200小时，针对静置后的压粉磁芯，按照上述要领测定相对磁导率。将该相对磁导率称为“加热后相对磁导率μ1”。
通过下述式求出相对磁导率的变化率Rμ(单位：％)。
Rμ＝(μ1-μ0)/μ0×100
表1示出初始相对磁导率μ0和加热后相对磁导率μ1以及相对磁导率的变化率Rμ。需要说明的是，在表1中示出实施例中使用的液状组成物的树脂种类和浓度(单位：质量％)。
[表1]
(试验例2)
磁芯损耗及其变化率的测定
对通过实施例和参考例制作出的压粉磁芯实施铜线的卷绕，得到环形磁芯。针对该环形磁芯，使用BH分析器(岩崎通信机公司制“SY-8218”)，在频率100kHz、最大磁通密度100mT的条件下测定磁芯损耗(PCV)。将该磁芯损耗称为“初始磁芯损耗W0”(单位：kW/m3)。将通过实施例和比较例制作出的压粉磁芯在250℃的环境下静置200小时，针对静置后的压粉磁芯，按照上述要领测定磁芯损耗。将该磁芯损耗称为“加热后磁芯损耗W1”(单位：kW/m3)。
通过下述式求出磁芯损耗的变化率RW(单位：％)。
RW＝(W1-W0)/W0×100
表1示出初始磁芯损耗W0和加热后磁芯损耗W1以及磁芯损耗的变化率RW。
(试验例3)
压环强度及其变化率的测定
通过以JIS Z2507：2000为基准的试验方法，测定通过实施例和参考例制作出的压粉磁芯，求出初始压环强度S0(单位：MPa)。
将通过实施例和比较例额外制作出的压粉磁芯在250℃的环境下静置200小时，针对静置后的压粉磁芯，通过以JIS Z2507：2000为基准的试验方法进行测定，求出加热后压环强度S1(单位：MPa)。
通过下述式求出压环强度的变化率RS(单位：％)。
RS＝(S1-S0)/S0×100
表1示出初始压环强度S0和加热后压环强度S1以及压环强度的变化率RS。
如表1所示，本发明例的压粉磁芯即使在250℃的环境下放置200小时后，相对磁导率的变化率也为-5％以上(降低率为5％以下)，磁芯损耗的变化率为±1％以内，并且压环强度在加热后也为20MPa以上。
与此相对，比较例(实施例3～实施例5)的压粉磁芯无法满足相对磁导率的降低率为5％以下、磁芯损耗的增加率为5％以下、以及初始压环强度和加热后压环强度中的至少一方为20MPa以上的任意一方，磁特性和机械强度双方无法具有特别优异的特性。
工业实用性
使用本发明的压粉磁芯的电子部件能够优选用作混合动力机动车等的升压电路、发电、变电设备中使用的电抗器、变压器、扼流线圈等。
符号说明
1…压粉磁芯
1A…成形制造物
1B…成形体
MM…软磁性粉末
BM…粘结剂成分
TDM…热分解残渣
PR…空隙
CRM…外装涂层材
10…环形线圈
2…包覆导电线
2a…线圈
2b、2c…包覆导电线2的端部
2d、2e…线圈2a的端部
200…喷雾干燥机装置
201…转子
S…浆料
P…造粒粉。
Claims (10)
1.一种压粉磁芯，其具有包含软磁性粉末的成形体和所述成形体的外装涂层，其特征在于，
所述外装涂层含有聚醚砜。
2.根据权利要求1所述的压粉磁芯，其中，
所述软磁性粉末含有铁系材料和镍系材料中的至少一方的粉末。
3.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯，其中，
所述软磁性粉末含有结晶质磁性材料的粉末。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压粉磁芯，其中，
所述软磁性粉末含有非晶质磁性材料的粉末。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压粉磁芯，其中，
所述软磁性粉末含有纳米晶磁性材料的粉末。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的压粉磁芯，其中，
所述软磁性粉末是混合所述结晶质磁性材料、所述非晶质磁性材料、所述纳米晶磁性材料中的2种以上而得到的。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的压粉磁芯，其中，
所述成形体具有所述软磁性粉末和粘结成分，所述粘结成分由包含树脂系材料的粘结剂成分的热分解残渣构成。
8.一种压粉磁芯的制造方法，其用于权利要求7所述的压粉磁芯，其特征在于，
所述压粉磁芯的制造方法具有以下工序：
成形工序，在所述成形工序中，通过包含混合物的加压成形的成形处理得到成形制造物，该混合物具有所述软磁性粉末和所述粘结剂成分；
加热处理工序，在所述加热处理工序中，对通过所述成形工序得到的成形制造物进行加热，得到具有所述软磁性粉末和由所述粘结剂成分的热分解残渣构成的粘结成分的所述成形体；以及
外装涂层形成工序，在所述外装涂层形成工序中，使包含聚醚砜和溶剂的液状组成物与所述成形体接触，在包含所述成形体的表面的区域形成所述液状组成物的涂膜，使所述涂膜干燥并使溶剂挥发，形成包含聚醚砜的外装涂层。
9.一种电气/电子部件，其具有权利要求1～7中任一项所述的压粉磁芯、线圈和与所述线圈的各个端部连接的连接端子，其特征在于，
所述压粉磁芯的至少一部分配置成位于在经由所述连接端子在所述线圈中流过电流时由所述电流产生的感应磁场内。
10.一种电气/电子设备，其特征在于，所述电气/电子设备具有权利要求9所述的电气/电子部件。
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