CN111128506A - 磁性体芯和线圈部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁性体芯和线圈部件。磁性体芯包含金属磁性粉末。金属磁性粉末具有大径粉末、中径粉末以及小径粉末。大径粉末的粒径为10μm以上60μm以下。中径粉末的粒径为2.0μm以上且低于10μm。小径粉末的粒径为0.1μm以上且低于2.0μm。大径粉末含有纳米结晶。大径粉末相对于金属磁性粉末的存在比例以磁性体芯的切面的面积比率计为39％以上91％以下。由此，能够提供导磁率、磁芯损耗、直流叠加特性和耐电压优异的磁性体芯和线圈部件。

Description

磁性体芯和线圈部件

技术领域

本发明涉及磁性体芯和线圈部件。

背景技术

在电子设备领域中，作为电源用的电感器，大多使用表面安装型的线圈部件。表面安装型的线圈部件的具体结构之一，具有应用了印刷电路板技术的平面线圈结构。

专利文献1中提出了具有使用粒径相互不同的两种以上的金属磁性粉末来制作的磁性体芯的线圈部件。而且，揭示了通过使用粒径相互不同的两种以上的金属磁性粉末，能够起到提高导磁率且降低磁芯损耗的效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-103287号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

近年来，要求具有更良好的特性的磁性体芯。本发明是鉴于这种实际状况而完成的，其目的在于，提供一种导磁率、磁芯损耗、直流叠加特性和耐电压优异的磁性体芯和线圈部件。

用于解决问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明提供一种磁性体芯，其是包含金属磁性粉末的磁性体芯，其特征在于：所述金属磁性粉末具有大径粉末、中径粉末以及小径粉末，所述大径粉末的粒径为10μm以上60μm以下，所述中径粉末的粒径为2.0μm以上且低于10μm，所述小径粉末的粒径为0.1μm以上且低于2.0μm，所述大径粉末含有纳米结晶，所述大径粉末相对于所述金属磁性粉末的存在比例以所述磁性体芯的切面的面积比率计为39％以上91％以下。

本发明的磁性体芯通过具有所述的结构，而成为导磁率、磁芯损耗、直流叠加特性和耐电压优异的磁性体芯。

所述中径粉末也可以含有纳米结晶。

所述小径粉末也可以包含坡莫合金。

所述纳米结晶也可以是Fe基纳米结晶。

所述Fe基纳米结晶也可以含有Fe及M，

M也可以是选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W以及V的至少1种以上。

所述金属磁性粉末也可以进行绝缘覆膜。

所述绝缘覆膜的平均厚度也可以为5nm～45nm。

相对于所述小径粉末的存在比例的所述中径粉末的存在比例也可以以所述磁性体芯的切面的面积比率计为0.73以上5.7以下。

作为所述金属磁性粉末，也可以同时包含含有纳米结晶的金属磁性粉末和不含纳米结晶的金属磁性粉末，含有所述纳米结晶的金属磁性粉末相对于所述金属磁性粉末整体的比例也可以以重量比为40wt％～90wt％。

本发明提供一种线圈部件，其具有上述磁性体芯和线圈。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的线圈部件的立体图。

图2是图1所示的线圈部件的分解立体图。

图3是沿着图1所示的III-III线的剖视图。

图4A是沿着图1所示的IV-IV线的剖视图。

图4B是沿着图4A的端子电极附近的要部扩大剖视图。

图5是被绝缘覆膜覆盖的金属磁性粉末的示意图。

图6是试样No.10的磁性体芯的截面的SEM图像。

附图标记的说明

2…线圈部件

4…端子电极

4a…内层

4b…外层

10…磁性体芯

11…绝缘基片

12、13…内部导体通路

12a、13a…连接端

12b、13b…引线用触点

14…保护绝缘层

15…上部磁芯

15a…中腿部

15b…侧腿部

16…下部磁芯

18…通孔导体

20…被绝缘覆膜覆盖的金属磁性粉末

22…绝缘覆膜。

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式说明本发明。

作为本发明的线圈部件的一个实施方式，可举出图1～图4所示的线圈部件2。如图1所示，线圈部件2具有矩形平板形状的磁性体芯10和分别装配于磁性体芯10的X轴方向的两端的一对端子电极4、4。端子电极4、4覆盖磁性体芯10的X轴方向端面，并且在X轴方向端面的附近局部地覆盖磁性体芯10的Z轴方向的上表面10a和下表面10b。另外，端子电极4、4还局部地覆盖磁性体芯10的Y轴方向的一对侧面。

如图2所示，磁性体芯10由上部磁芯15和下部磁芯16构成，在该Z轴方向的中央部具有绝缘基片11。

绝缘基片11优选由使环氧树脂含浸于玻璃布中的一般的印刷基板材料构成，但没有特别限定。

另外，在本实施方式中，树脂基板11的形状为矩形，但也可以是其它的形状。树脂基板11的形成方法也没有特别限定，例如可以通过注塑成型、刮刀法、丝网印刷等形成。

另外，在绝缘基片11的Z轴方向的上表面(一个主面)形成有由圆形螺旋状的内部导体通路12构成的内部电极图案。内部导体通路12最终成为线圈。另外，内部导体通路12的材质没有特别限定。

在螺旋状的内部导体通路12的内周端形成有连接端12a。另外，在螺旋状的内部导体通路12的外周端，以沿着磁性体芯10的一个X轴方向端部露出的方式形成有引线用触点12b。

在绝缘基片11的Z轴方向的下表面(另一个主面)形成有由螺旋状的内部导体通路13构成的内部电极图案。内部导体通路13最终成为线圈。另外，内部导体通路13的材质没有特别限定。

在螺旋状的内部导体通路13的内周端形成有连接端13a。另外，在螺旋状的内部导体通路13的外周端，以沿着磁性体芯10的一个X轴方向端部露出的方式形成有引线用触点13b。

如图3所示，连接端12a和连接端13a以在Z轴方向上夹着绝缘基片11的方式形成于相反侧，在X轴方向、Y轴方向上形成于相同位置。而且，通过埋入绝缘基片11所形成的通孔11i中的通孔电极18进行电连接。即，螺旋状的内部导体通路12和相同的螺旋状的内部导体通路13通过通孔电极18串联地电连接。

从绝缘基片11的上表面11a侧观察的螺旋状的内部导体通路12构成从外周端的引线用触点12b向内周端的连接端12a逆时针旋转的螺旋。

与之相对，从绝缘基片11的上表面11a侧观察的螺旋状的内部导体通路13构成从作为内周端的连接端13a朝向作为外周端的引线用触点13b逆时针旋转的螺旋。

由此，通过向螺旋状的内部导体通路12、13流通电流而产生的磁通的方向一致，且螺旋状的内部导体通路12、13中产生的磁通重叠而相互加强，能够得到较大的电感。

上部磁芯15在矩形平板状的磁芯主体的中央部具有向Z轴方向的下方突出的圆柱状的中腿部15a。另外，上部磁芯15在矩形平板状的磁芯主体的Y轴方向的两端部具有向X轴方向的下方突出的板状的侧腿部15b。

下部磁芯16具有与上部磁芯15的磁芯主体同样的矩形平板状的形状，上部磁芯15的中腿部15a和侧腿部15b分别与下部磁芯16的中央部和Y轴方向的端部连结而形成为一体。

此外，图2中，以磁性体芯10分离为上部磁芯15和下部磁芯16的方式进行描述，但它们也可以利用含金属磁性粉末树脂来进行一体化而形成。另外，形成于上部磁芯15的中腿部15a和/或侧腿部15b也可以形成于下部磁芯16。不管怎样，磁性体芯10均构成完全的闭磁路，且在闭磁路内不存在间隙。

如图2所示，在上部磁芯15与内部导体通路12之间存在有保护绝缘层14，将它们绝缘。另外，在下部磁芯16与内部导体通路13之间存在有矩形片状的保护绝缘层14，将它们绝缘。在保护绝缘层14的中央部形成有圆形的贯通孔14a。另外，在绝缘基片11的中央部也形成有圆形的贯通孔11h。穿过这些贯通孔14a和11h，上部磁芯15的中腿部15a向下部磁芯16的方向延伸并与下部磁芯16的中央连结。

如图4A和图4B所示，在本实施方式中，端子电极4具有与磁性体芯10的X轴方向端面接触的内层4a和形成于内层4a的表面的外层4b。内层4a在磁性体芯10的X轴方向的端面附近，还覆盖磁性体芯10的上表面10a和下表面10b的一部分，在其外表面覆盖外层4b。

在此，在本实施方式中，磁性体芯10由含金属磁性粉末树脂构成。含金属磁性粉末树脂是金属磁性粉末混入树脂中而形成的磁性材料。

在此，在本实施方式中，在将磁性体芯10以任意的截面切断来观察切面的情况下，会观察到大径粉末、中径粉末和小径粉末的三种大小的金属磁性粉末。换言之，金属磁性粉末具有大径粉末、中径粉末和小径粉末。具体而言，使用SEM观察磁性体芯10的切面时，成为图6所示的方式。此外，图6是后述的实施例，为试样No.10。

大径粉末的粒径(圆当量直径)为10μm以上60μm以下，中粒径的粒径为2.0μm以上且低于10μm，小粒径的粒径为0.1μm以上且低于2.0μm。

而且，大径粉末含有纳米结晶。在此，纳米结晶是结晶粒径为纳米级的结晶，即1nm以上100nm以下的结晶。另外，所有的大径粉末也可以不含纳米结晶，但优选以单位基数计30％以上的大径粉末含有纳米结晶。

另外，中径粉末也可以含有纳米结晶，也可以以单位基数计30％以上的中径粉末含有纳米结晶。通过使中径粉末含有纳米结晶，能够进一步提高导磁率。

此外，在含有纳米结晶的粉末中，通常1粒粉末中含有多个纳米结晶。即，粉末的粒径与结晶粒径不同。

在本实施方式中，通过使大径粉末含有纳米结晶，能够提高磁性体芯的导磁率，且降低磁芯损耗。另外，直流叠加特性和耐电压也不会大幅降低而得到适当地维持。

以下，更详细地说明纳米结晶。并且，对于大径粉末和中径粉末的组成也进行说明。

本实施方式的纳米结晶优选为Fe基纳米结晶。Fe基纳米结晶是指，粒径为纳米级，且Fe的结晶结构为bcc(体心立方晶格结构)的结晶。

在本实施方式中，Fe基纳米结晶优选平均粒径为5～30nm。使这样的Fe基纳米结晶析出的软磁性合金的饱和磁通密度容易变高，矫顽力容易变低。

本实施方式的Fe基纳米结晶的组成是任意的。例如，除了Fe之外，也可以含有M。此外，M是选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V中的1种以上的元素。

含有Fe基纳米结晶的金属磁性粉末的组成是任意的。例如，也可以是由以下主成分构成的软磁性合金，其主成分由组成式(Fe_{(1－(α+β))}X1_αX2_β)_{(1－(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g构成，其中，

X1为选自由Co和Ni构成的组中的1种以上，

X2为选自由Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素构成的组中的1种以上，

M为选自由Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V构成的组中的1种以上，

0.020≤a≤0.14

0.020＜b≤0.20

0≤c≤0.15

0≤d≤0.14

0≤e≤0.030

0≤f≤0.010

0≤g≤0.0010

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50。

以下，详细地说明含有Fe基纳米结晶的金属磁性粉末的各成分。

M为选自由Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V构成的组中的1种以上。

M的含量(a)满足0.020≤a≤0.14。在a较小的情况下，在制造金属磁性粉末时，容易产生粒径比纳米结晶大的结晶。而且，金属磁性粉末的电阻率容易变低，矫顽力容易变高，导磁率容易变低。在a较大的情况下，金属磁性粉末的饱和磁通密度容易降低。

B的含量(b)满足0.020＜b≤0.20。在b较小的情况下，在制造金属磁性粉末时，容易产生粒径比纳米结晶大的结晶。而且，金属磁性粉末的电阻率容易变低，矫顽力容易变高，导磁率容易变低。在b较大的情况下，金属磁性粉末的饱和磁通密度容易降低。

P的含量(c)满足0≤c≤0.15。即，也可以不含有P。在c较大的情况下，金属磁性粉末的饱和磁通密度容易降低。

Si的含量(d)满足0≤d≤0.14。即，也可以不含有Si。在d较大的情况下，金属磁性粉末的矫顽力容易上升。

C的含量(e)满足0≤e≤0.030。即，也可以不含有C。在e较大的情况下，金属磁性粉末的电阻率降低，矫顽力容易上升。

S的含量(f)满足0≤f≤0.010。即，也可以不含有S。在f较大的情况下，矫顽力容易上升。

在Ti的含量(g)满足0≤f≤0.0010。即，也可以不含有Ti。在g较大的情况下，矫顽力容易上升。

Fe的含量(1－(a+b+c+d+e+f+g))优选0.73≤(1－(a+b+c+d+e+f+g))≤0.95。通过将(1－(a+b+c+d+e+f+g))设为上述范围内，容易得到Fe基纳米结晶。

另外，也可以利用X1和/或X2来置换Fe的一部分。

X1为选自由Co和Ni构成的组中的1种以上。关于X1的含量，也可以为α＝0。即，也可以不含有X1。另外，将组成整体的原子数设为100at％，X1的原子数优选40at％以下。即，优选满足0≤α{1－(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.40。

X2为选自由Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O和稀土元素构成的组中的1种以上。关于X2的含量，也可以为β＝0。即，也可以不含有X2。另外，将组成整体的原子数设为100at％，X2的原子数优选3.0at％以下。即，优选满足0≤β{1－(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.030。

作为将Fe置换成X1和/或X2的置换量的范围，也可以以原子数基数计设为Fe的一半以下。即，也可以设为0≤α+β≤0.50。在α+β＞0.50的情况下，难以得到Fe基纳米结晶。

另外，也可以在不对特性造成较大的影响的范围内含有上述以外的元素。例如，相对于金属磁性粉末100重量％，也可以含有0.1重量％以下。

在本实施方式中，在磁性体芯10的任意的切面中，大径粉末相对于金属磁性粉末的存在比例以面积比率计为39％以上91％以下。

通过将大径粉末的存在比例以面积比率计设为39％以上，能够提高磁性体芯的导磁率，降低磁芯损耗。另外，直流叠加特性和耐电压也不会大幅降低而得到适当地维持。

另外，通过将大径粉末的存在比例以面积比率计设为91％以下，能够提高磁性体芯的导磁率。另外，直流叠加特性、耐电压也不会大幅降低而得到适当地维持。另外，磁芯损耗也不会大幅上升而得到适当地维持。

大径粉末相对于金属磁性粉末的存在比例以面积比率计优选为59％以上86％以下，进一步优选为74％以上86％以下。特别是在大径粉末的存在比例为74％以上86％以下的情况下，中径粉末含有纳米结晶时的磁芯损耗进一步变小。

在本实施方式中，在磁性体芯10的任意的截面中，中径粉末的存在比例相对于小径粉末的存在比例，以面积比计优选为0.73以上5.7以下，进一步优选为0.73以上2.3以下。中径粉末的存在比例相对于小径粉末的存在比例越小，磁性体芯的导磁率越适当。另一方面，中径粉末的存在比例相对于小径粉末的存在比例越大，直流叠加特性越适当。

在本实施方式中，优选小径粉末含有坡莫合金，也可以以单位基数计30％以上的小径粉末含有坡莫合金。通过小径粉末含有坡莫合金，进一步提高导磁率。

此外，所有的金属磁性粉末也可以含有纳米结晶，但在所有的金属磁性粉末含有纳米结晶的情况下，磁性体芯10中的金属磁性粉末的含有率容易降低，导磁率容易降低。另外，纳米结晶为高成本。因此，优选同时包含含有纳米结晶的金属磁性粉末和不含纳米结晶的金属磁性粉末。具体而言，优选含有纳米结晶的金属磁性粉末的比例以重量比计设为40wt％～90wt％。

本实施方式的坡莫合金是Ni-Fe系合金，且Ni含有28重量％以上，且剩余部由Fe及其它的元素构成的合金。其它的元素的含量没有特别限定，在将Ni-Fe合金设为100重量％的情况下，为8重量％以下。

此外，坡莫合金的Ni的含有率优选为40～85重量％，特别优选为75～82重量％。通过将Ni的含有率设为上述的范围内，能够提高初始导磁率，且降低磁芯损耗。

另外，优选本实施方式的金属磁性粉末如图5所示那样被绝缘覆膜覆盖。进一步优选大径粉末、中径粉末、小径粉末均被绝缘覆膜覆盖。通过使金属磁性粉末被绝缘覆膜覆盖，特别能够提高耐电压。此外，“被绝缘覆膜覆盖”是指该粉末中的50％以上的粉末被绝缘覆膜覆盖的情况。

绝缘覆膜22的材质没有特别限定，能够使用本技术领域中一般使用的绝缘覆膜。优选为包含由SiO₂构成的玻璃的覆膜或包含磷酸盐的磷酸化覆膜。含有坡莫合金的金属磁性粉末特别优选使用包含由SiO₂构成的玻璃的覆膜。另外，绝缘覆膜的方法是任意的，能够使用本技术领域中通常使用的方法。

绝缘覆膜22的厚度是任意的。优选将金属磁性粉末的绝缘覆膜22的平均厚度设为5～45nm，特别优选为10～35nm。

被绝缘覆膜覆盖的金属磁性粉末中的金属磁性粉末的粒径为图5中的d1的长度。另外，图5中的d2的长度，即该金属磁性粉末中的绝缘覆膜的最大厚度成为该金属磁性粉末中的绝缘覆膜的厚度。另外，绝缘覆膜不必一定覆盖金属磁性粉末的整个表面。表面的50％以上被绝缘覆膜覆盖的金属磁性粉末可以看作为被绝缘覆膜覆盖的金属磁性粉末。

通过使本实施方式的金属磁性粉末具有上述的结构，能够得到初始导磁率、磁芯损耗、直流叠加特性和耐电压全部优异的磁性体芯10。

上述含金属磁性粉末树脂中的金属磁性粉末的含有率优选为90～99重量％，进一步优选为95～99重量％。如果减少金属磁性粉末相对于树脂的量，则会使饱和磁通密度和导磁率变小，相反如果增多金属磁性粉末的量，则会使饱和磁通密度和导磁率变大。因此，能够利用金属磁性粉末的量来调整饱和磁通密度和导磁率。

含金属磁性粉末树脂中包含的树脂作为绝缘粘接材料发挥作用。作为树脂的材料，优选使用液状环氧树脂或粉体环氧树脂。另外，树脂的含有率优选为1～10重量％，进一步优选为1～5重量％。另外，使金属磁性粉末与树脂混合时，优选使用树脂溶液来获得含金属磁性粉末树脂溶液。树脂溶液的溶剂没有特别限定。

以下，对线圈部件2的制造方法进行叙述。

首先，通过镀敷法在绝缘基片11形成螺旋状的内部导体通路12、13。镀敷条件没有特别限定。另外，也可以通过镀敷法以外的方法形成。

接着，在形成有内部导体通路12、13的绝缘基片11的两面形成保护绝缘层14。保护绝缘层14的形成方法没有特别限定。例如，通过将绝缘基片11浸渍于由高沸点溶剂稀释了的树脂溶解液中并干燥，能够形成保护绝缘层14。

接着，形成由图2所示的上部磁芯15和下部磁芯16的组合构成的磁性体芯10。为此，在形成有保护绝缘层14的绝缘基片11的表面上涂敷上述的含金属磁性粉末树脂溶液。涂敷方法没有特别限定，但一般通过印刷进行涂敷。

本实施方式的金属磁性粉末通过将粒度分布等相互不同的多个金属磁性粉末混合而制造。在此，通过控制多个金属磁性粉末的粒度分布和混合比例等，能够控制最终得到的磁性体芯10中的大径粉末、中径粉末和小径粉末的截面面积比率。

以下示出较容易控制磁性磁芯10中的大径粉末、中径粉末和小径粉末的截面面积比率的方法的一例。该方法中，最终得到的磁性磁芯10中，分开准备主要成为大径粉末的金属磁性粉末、主要成为中径粉末的金属磁性粉末、主要成为小径粉末的金属磁性粉末。在该情况下，将主要成为大径粉末的金属磁性粉末的D50设为15～40μm，将主要成为中径粉末的金属磁性粉末的D50设为3.0～8.0μm，将主要成为小径粉末的金属磁性粉末的D50设为0.5～1.5μm，充分减小各金属磁性粉末的粒径的不均。

优选大径粉末、中径粉末和小径粉末为球状。本实施方式中为球状是指，具体而言，球形度为0.9以上的情况。另外，球形度能够利用图像式粒度分布计来测定。

另外，对含有纳米结晶(特别是Fe基纳米结晶)的金属磁性粉末的制造方法进行说明。含有纳米结晶(特别是Fe基纳米结晶)的金属磁性粉末的制造方法是任意的，但从容易将含有纳米结晶(特别是Fe基纳米结晶)的金属磁性粉末设为球状的观点来看，优选通过气体雾化法制造。

气体雾化法中，首先，准备最终得到的金属磁性粉末中包含的各金属元素的纯金属，以与最终得到的金属磁性粉末成为同组成的方式称重。接着，将各金属元素的纯金属溶解、混合，制作母合金。此外，上述纯金属的溶解方法没有特别限定，例如具有在腔室内进行抽真空后通过高频加热来溶解的方法。此外，母合金和最终得到的软磁性合金通常成为同组成。接着，将制作的母合金加热使其熔融，得到熔融金属(熔融金属)。熔融金属的温度没有特别限定，例如能够设为1200～1500℃。

然后，使上述熔融合金在腔室内喷射，制作金属磁性粉末。金属磁性粉末的粒度分布能够通过气体雾化法中通常使用的方法进行控制。此时，优选将气体喷射温度设为50～200℃，且将腔室内的蒸气压设为4hPa以下。这是由于，通过后述的热处理，容易得到含有Fe基纳米结晶的金属磁性粉末。在该时刻，如果也具有金属磁性粉末仅由非晶质构成的情况，则也具有金属磁性粉末具有纳米异质结构的情况。本实施方式中的纳米异质结构是粒径为30nm以下的纳米结晶存在于非晶质中的结构。

接着，优选对于制作的金属磁性粉末进行热处理。在金属磁性粉末仅由非晶质构成的情况下，必须进行热处理，但在金属磁性粉末具有纳米异质结构的情况下，也可以不必进行热处理。这是由于，金属磁性粉末已经含有纳米结晶。

例如，以400～600℃进行热处理0.5～10分钟，由此，能够防止各金属磁性粉末彼此烧结而粗大化，促进元素的扩散，并以短时间到达成热力学的平衡状态，能够消除应变和应力。其结果，容易得到含有Fe基纳米结晶的金属磁性粉末。此外，含有热处理后的Fe基纳米结晶的金属磁性粉末存在含有非晶质的情况，也存在不含有非晶质的情况。

另外，通过热处理得到的金属磁性粉末中包含的Fe基纳米结晶的平均粒径的计算方法没有特别限定。例如通过使用透射电子显微镜进行观察来计算。另外，确认结晶结构为bcc(体心立方晶格结构)的方法也没有特别限定。例如能够使用X线衍射测定来进行确认。

接着，使通过印刷而被涂敷了的含金属磁性粉末树脂溶液的溶剂部分挥发，而得到磁性体芯10。

接着，提高磁性体芯10的密度。提高磁性体芯10的密度的方法没有特别限定，例如可举出冲压处理的方法。

然后，磨削磁性体芯10的上表面11a和下表面11b，使磁性体芯10与预定的厚度一致。然后，进行热固化并使树脂交联。磨削方法没有特别限定，例如可举出固定磨石的方法。另外，热固化的温度和时间没有特别限定，只要根据树脂的种类等的不同来适当控制即可。

然后，将形成有磁性体芯10的绝缘基片11切割成单片状。切割方法没有特别限定，例如可举出切割的方法。

通过以上的方法，得到图1中表示的端子电极4形成之前的磁性体芯10。此外，在切割前的状态下，磁性体芯10在X轴方向和Y轴方向上连结成一体。

另外，切割后，对单片化的磁性体芯10进行蚀刻处理。作为蚀刻处理的条件，没有特别限定。

接着，准备形成内层4a的电极材料。电极材料的种类是任意的。例如可举出使与上述的含金属磁性粉末树脂中使用的环氧树脂同样的环氧树脂等的热固化性树脂中含有Ag粉等导体粉末的含导体粉末树脂。在使用含导体粉末树脂作为电极材料的情况下，在蚀刻处理的磁性体芯10的X轴方向的两端涂敷电极材料，通过加热使热固化性树脂固化，形成内层4a。

接着，相对于形成有内层4a的产品，通过滚镀实施端子镀敷，形成外层4b。外层4b也可以是2层以上的多层结构。外层4b的形成方法及材质没有特别限定，通过例如在内层4a上实施镀Ni，进一步在镀Ni上实施镀Sn而能够形成。通过以上的方法能够制造线圈部件2。

在本实施方式中，由含金属磁性粉末树脂来构成磁性体芯10，因此，通过使树脂存在于金属磁性粉末与金属磁性粉末之间，成为形成有微小的间隙的状态，来提高饱和磁通密度。因此，不在上部磁芯15与下部磁芯16之间形成气隙就能够防止磁饱和。因此，不必为了形成气隙而以较高的精度机械加工磁性磁芯。

另外，本实施方式的线圈部件2中，通过将基板面作为集合体形成，线圈的位置精度非常高，可进行小型化、薄型化。另外，在本实施方式中，磁性体使用金属磁性材料，直流叠加特性比铁氧体良好，因此，能够省略磁隙的形成。

此外，本发明不限定于上述的实施方式，能够在本发明的范围内进行各种改变。例如，即使是图1～图4所示的线圈部件以外的方式，线圈部件只要具有由上述的含金属磁性粉末树脂覆盖的线圈，则也全部为本发明的线圈部件。

实施例

以下，基于实施例说明本发明。

为了评价本发明的线圈部件的含金属磁性粉末树脂的特性，制作环磁芯。以下，对环磁芯的制作方法进行说明。

首先，为了制作环磁芯中包含的金属磁性粉末，准备金属磁性粉末中包含的大径粉末1、中径粉末1和小径粉末1。

首先，作为大径粉末1和中径粉末1，准备表1所示的组成(原子数比)即纳米结晶合金粉末1～3。此外，表1的组成将小数点第二位四舍五入，因此存在合计时没有成为100.0％的情况。

【表1】

	Fe(at％)	Cu(at％)	Nb(at％)	B(at％)	P(at％)	Si(at％)	C(at％)	S(at％)	Ti(at％)
										纳米结晶合金粉末1	79.9	0.1	7.0	10.0	3.0	0.0	0.0	0.1	0.0
纳米结晶合金粉末2	81.0	0.0	7.0	9.0	3.0	0.0	0.0	0.0	0.0
										纳米结晶合金粉末3	72.9	1.0	3.1	9.1	0.0	14.0	0.0	0.0	0.0

对大径粉末1和中径粉末1中使用的纳米结晶合金粉末的制作方法进行说明。

首先，以成为表1所示的合金组成的方式称重原料金属，通过高频加热溶解，制作母合金。

然后，将制作的母合金加热而使其熔融，得到1250℃的熔融状态的金属。接着，通过气体雾化法喷射上述金属，制作粉体。气体喷射温度设为150℃，腔室内的蒸气压设为3.8hPa。另外，蒸气压调整通过使用进行露点调整的Ar气体来进行。另外，以成为表2～表5所示的D50的方式控制粒度分布。

接着，对于各粉体，以500℃进行热处理5分钟，得到纳米结晶合金粉末。

在使用非晶粉末作为大径粉末1的情况下，准备D50为24μm的Fe基非晶粉末(EpsonAtmix株式会社制造)。在使用非晶粉末作为中径粉末的情况下，准备D50为3.0μm的Fe基非晶粉末(Epson Atmix株式会社制造)。以下所示的表2～表9中，将D50为24μm的Fe基非晶粉末记载为非晶粉末1，将D50为3.0μm的Fe基非晶粉末记载为非晶粉末2。

作为小径粉末1，准备纯铁粉末和坡莫合金粉末(Ni含有率78.5wt％)。

接着，对上述的大径粉末1、中径粉末1和小径粉末1(除纯铁粉末之外)进行涂敷。

对大径粉末1和中径粉末1进行的涂敷通过形成包含磷酸盐的磷酸化覆膜(以下，有时简称为磷酸化覆膜)而进行。磷酸化覆膜的形成通过将包含磷酸盐的溶液喷雾于大径粉末1和中径粉末1而进行。此外，磷酸化覆膜的平均厚度成为30nm。

对小径粉末1(除纯铁粉末之外)进行的涂敷通过形成由含有SiO₂的玻璃构成的绝缘覆膜(以下，有时简称为玻璃覆膜)而进行。玻璃覆膜的形成通过将含有SiO₂的溶液喷雾于上述金属磁性粉末而进行。此外，玻璃覆膜的平均厚度成为30nm。

接着，以大径粉末1、中径粉末1和小径粉末1的配合比率成为表2～表5的重量比率的方式混合，制作金属磁性粉末。

【表2】

【表3】

【表4】

【表5】

*表示比较例

然后，将金属磁性粉末与环氧树脂混炼，制作含金属磁性粉末树脂。上述含金属磁性粉末树脂中的形成绝缘覆膜的金属磁性粉末的重量比率设为97.5重量％。此外，作为环氧树脂，使用了酚醛清漆型环氧树脂。

然后，使得到的含金属磁性粉末树脂充填至预定的环形状的模具中，以100℃加热5小时使溶剂部分挥发。接着，以3t/cm²的压力进行冲压处理后，利用固定磨石进行磨削，使厚度成为0.7mm且均匀。然后，以170℃热固化90分钟，使环氧树脂交联，得到环磁芯(外径15mm，内径9mm，厚度0.7mm)。

另外，使得到的含金属磁性粉末树脂充填至预定的长方体形状的模具中。通过与环磁芯同样的方法，得到长方体磁性材料(4mm×4mm×1mm)。另外，在上述长方体磁性材料的一个4mm×4mm的面的两端设置宽度1.3mm的端子电极。端子电极间的距离成为1.4mm。

接着，测定得到的环磁芯中的大径粉末2、中径粉末2和小径粉末2的存在比例。

将得到的环磁芯以任意的截面切断，使用SEM以倍率1000倍、观察范围0.128mm×0.96mm来观察切面。接着，将截面中的粒径(圆当量直径)为10μm以上60μm以下的粉末设为大径粉末2，将粒径为2.0μm以上且低于10μm的粉末设为中径粉末2，将粒径为0.1μm以上且低于2.0μm的粉末设为小径粉末2。然后，确认大径粉末2、中径粉末2和小径粉末2的切面的面积比率(截面面积比率)。此外，该面积比率的计算中，设定相互不同的5个部位以上的观察范围，算出各观察范围中的各粉末的面积比率，并进行平均。将结果表示于表6～表9中。

另外，对于表6～表9所记载的所有的试样，使用SEM/EDS确认到以单位基数计大径粉末2的至少30％以上源自大径粉末1。另外，还确认到中径粉末2的至少30％以上源自中径粉末1，小径粉末2的至少30％以上源自小径粉末1。

向上述环磁芯卷绕线圈，评价各种特性(初始导磁率μi，磁芯损耗Pcv)。将结果表示于表6～表9中。

以圈数30卷绕线圈，初始导磁率μi使用LCR表，以频率1MHz测定电感(L0)后根据电感(L0)计算得到。本实施例中，将μi为30以上的情况设为良好，将35以上的情况设为更良好，将40以上的情况下设为进一步良好，将45以上的情况下设为特别良好，将50以上的情况设为最良好。

以1次侧的圈数30、2次侧的圈数30来卷绕线圈，磁芯损耗Pcv使用交流BH分析仪，以磁通密度10mT、频率3MHz来测量得到。本实施例中，将为650kW/m³以下的情况设为良好，将为600kW/m³以下的情况设为更良好，将为550kW/m³以下的情况设为进一步良好，将500kW/m³以下的情况设为最良好。

另外，进行直流叠加特性的测定。首先，测定不施加直流电流的状态下的电感(L0)。接着，测定实施了直流电流的状态下的电感(L1)。将100×(L0－L1)/L0(％)为90％时的直流电流的大小设为Idc1(A)。本实施例中，在Idc1为3.5A以上的情况下，直流叠加特性良好，将4.5A以上的情况设为进一步良好，将5.5A以上的情况设为最良好。

另外，通过在上述长方体磁性材料的端子电极间施加电压，测定流通2mA的电流时的电压，从而测定绝缘破坏强度。本实施例中，就耐电压而言，将200V以上设为良好，将700V以上设为更良好，将750V以上设为进一步良好，将800V以上设为进一步良好，将900V以上设为最良好。

【表6】

【表7】

【表8】

【表9】

*表示比较例

表6的试样No.3～6、6a是在大径粉末2主要为纳米结晶合金粉末1，中径粉末2主要为非晶粉末2，小径粉末2主要为纯铁粉末的情况下改变各粉末的配合比率的实施例。

大径粉末2相对于金属磁性粉末的截面面积比率(L2)为39％以上91％以下的试样No.3～6、6a的初始导磁率μi、磁芯损耗Pcv、直流叠加特性和耐电压均良好。

表6的试样No.8～11是在大径粉末2主要为纳米结晶合金粉末1，中径粉末2主要为非晶粉末2，小径粉末2主要为坡莫合金粉末的情况下改变各粉末的配合比率的实施例。表6的试样No.13～16是在大径粉末2主要为纳米结晶合金粉末1，中径粉末2主要为纳米结晶合金粉末1，小径粉末2主要为坡莫合金粉末的情况下改变各粉末的配合比率的实施例。

大径粉末2相对于金属磁性粉末的截面面积比率(L2)为39％以上91％以下且小径粉末2含有坡莫合金的试样No.8～11及13～16的初始导磁率μi、磁芯损耗Pcv、直流叠加特性和耐电压均良好。特别是，与小径粉末2为准铁粉末的情况相比，耐电压良好。

表7的试样No.18～21是在大径粉末2主要为纳米结晶合金粉末2，中径粉末2主要为非晶粉末2，小径粉末2主要为坡莫合金粉末的情况下改变各粉末的配合比率的实施例。表7的试样No.23～26是在大径粉末2主要为纳米结晶合金粉末2，中径粉末2主要为纳米结晶合金粉末2，小径粉末2主要为坡莫合金粉末的情况下改变各粉末的配合比率的实施例。

大径粉末2相对于金属磁性粉末的截面面积比率(L2)为39％以上91％以下且小径粉末2含有坡莫合金的试样No.18～21及23～26的初始导磁率μi、磁芯损耗Pcv、直流叠加特性和耐电压均良好。

表8的试样No.48～51是在大径粉末2主要为纳米结晶合金粉末3、中径粉末2主要为非晶粉末2、小径粉末2主要为坡莫合金粉末的情况下改变各粉末的配合比率的实施例。

大径粉末2相对于金属磁性粉末的截面面积比率(L2)为39％以上91％以下且小径粉末2含有坡莫合金的试样No.48～51的初始导磁率μi、磁芯损耗Pcv、直流叠加特性和耐电压均良好。

表8的试样No.52～55是从试样No.50仅改变中径粉末与小径粉末的配合比率的实施例。

在该情况下，大径粉末2相对于金属磁性粉末的截面面积比率(L2)为39％以上91％以下且小径粉末2含有坡莫合金的试样No.52～55的初始导磁率μi、磁芯损耗Pcv、直流叠加特性和耐电压均良好。另外，中径粉末2的截面面积比率越大，直流叠加特性越提高，但看到初始导磁率μi降低的倾向。

表9是对表6～表8所记载的试样中、大径粉末2的截面面积比率大致为80％且中径粉末2和小径粉末2的截面面积比率大致分别为10％的试样记载了试验结果的表。另外，记载了大径粉末1主要为非晶粉末1的试样No.1、7、12。此外，特别是，对于试样No.12确认到使用STEM在大径粉末2中未观察到纳米结晶。

大径粉末2相对于金属磁性粉末的截面面积比率(L2)为39％以上91％以下且大径粉末2含有纳米结晶的各试样的初始导磁率μi、磁芯损耗Pcv、直流叠加特性和耐电压均良好。

与之相对，大径粉末2不含纳米结晶的试样No.1、7、12的磁芯损耗Pcv显著变大。

另外，在大径粉末2主要为纳米结晶合金粉末1和/或纳米结晶合金粉末2的情况下，与大径粉末2主要为纳米结晶合金粉末3的情况相比，导磁率μi、磁芯损耗Pcv和直流叠加特性特别良好。

另外，比较中径粉末2主要为非晶粉末的情况和主要为纳米结晶合金粉末的情况。中径粉末2主要为非晶粉末的情况下，直流叠加特性变得更加良好。与之相对，中径粉末2主要为纳米结晶合金粉末的情况下，导磁率μi和磁芯损耗Pcv变得更加良好。

＜实验例2＞

使用上述的各实施例中所使用的含金属磁性粉末树脂，来制作图1～图4A、图4B所记载的磁性体芯，并制作图1～图4A、图4B所记载的线圈部件。使用了各实施例中所使用的含金属磁性粉末树脂的线圈部件成为初始导磁率、磁芯损耗和直流叠加特性良好的线圈部件。另外，在小径粉末2主要为坡莫合金粉末的情况下，成为耐电压也良好的线圈部件。

Claims (10)

1.一种包含金属磁性粉末的磁性体芯，其特征在于：

所述金属磁性粉末具有大径粉末、中径粉末和小径粉末，

所述大径粉末的粒径为10μm以上60μm以下，

所述中径粉末的粒径为2.0μm以上且低于10μm，

所述小径粉末的粒径为0.1μm以上且低于2.0μm，

所述大径粉末含有纳米结晶，

所述大径粉末相对于所述金属磁性粉末的存在比例以所述磁性体芯的切面中的面积比率计为39％以上91％以下。

2.根据权利要求1所述的磁性体芯，其特征在于：

所述中径粉末含有纳米结晶。

3.根据权利要求1或2所述的磁性体芯，其特征在于：

所述小径粉末含有坡莫合金。

4.根据权利要求1或2所述的磁性体芯，其特征在于：

所述纳米结晶为Fe基纳米结晶。

5.根据权利要求4所述的磁性体芯，其特征在于：

所述Fe基纳米结晶含有Fe和M，

M是选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W和V中的至少1种以上。

6.根据权利要求1或2所述的磁性体芯，其特征在于：

所述金属磁性粉末被绝缘覆膜覆盖。

7.根据权利要求6所述的磁性体芯，其特征在于：

所述绝缘覆膜的平均厚度为5～45nm。

8.根据权利要求1或2所述的磁性体芯，其特征在于：

所述中径粉末的存在比例相对于所述小径粉末的存在比例以所述磁性体芯的切面中的面积比率计为0.73以上5.7以下。

9.根据权利要求1或2所述的磁性体芯，其特征在于：

所述金属磁性粉末同时包含含有纳米结晶的金属磁性粉末和不含纳米结晶的金属磁性粉末，所述含有纳米结晶的金属磁性粉末相对于所述金属磁性粉末整体的比例以重量比计为40wt％～90wt％。

10.一种线圈部件，其特征在于：

具有权利要求1～9中任一项所述的磁性体芯和线圈。

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