JP2003068513A - メタルコンポジットコア用軟磁性粉末 - Google Patents

メタルコンポジットコア用軟磁性粉末

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JP2003068513A
JP2003068513A JP2001261215A JP2001261215A JP2003068513A JP 2003068513 A JP2003068513 A JP 2003068513A JP 2001261215 A JP2001261215 A JP 2001261215A JP 2001261215 A JP2001261215 A JP 2001261215A JP 2003068513 A JP2003068513 A JP 2003068513A
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Yoshikazu Aikawa
芳和 相川
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041Printed circuit coils
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁心材の用いるコイル一体成形型コア用軟磁
性粉末材料を提供する。 【解決手段】 成形後のコアの保磁力が240A/m以
下となることを特徴とするメタルコンポジットコア用軟
磁性粉末。また、軟磁性粉末としてFe−Si−Al系
粉末を用いるメタルコンポジットコア用軟磁性粉末。さ
らに、保磁力が160A/m以下の磁性粉末と樹脂を1
00〜500MPaで成形することを特徴とする上記記
載のメタルコンポジットコア用軟磁性粉末。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁心材の用いるコ
イル一体成形型コア用軟磁性粉末材料に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、電子部品材料であるコイル部品の
磁心材料としては、安価であるという理由から、一般的
にフェライト焼結材が使われている。近年ではより小型
化、高性能化に対応するため、Bsの大きいパーマロ
イ、センダスト等の軟磁性金属粉末をバインダーととも
に加圧成形したコア(以下、圧粉コアという)が用いら
れているようになっている。圧粉コアは、図1に示すよ
うに、E型等に成形した後、銅線を巻いてコイル製品と
している。すなわち、図1はE型圧粉体へのコイル巻き
によるインダクタの製造工程を示す図である。このよう
にして製造された場合、必然的にコイル部分と成形体部
分に隙間(デッドスペース)が発生することになる。コ
イルのインダクタンスは磁性体の透磁率とその体積で決
定されるため、このデッドスペース部分は特性に関与し
ない部分であり、その分特性が低下するという問題があ
る。なお、図1に示す符号1はE型圧粉体、2は圧粉
体、3はコイルを示す。
【0003】このような中で最近では、図2に示すよう
に、成形時にコイルとコア材を一体成形するタイプの磁
心材が注目されている。すなわち、図2は成形時にコイ
ルと圧粉体材を一体に成形するタイプの磁心材の製造工
程を示す図である。この図2に示すように、E型圧粉体
1と圧粉体2を上下加圧成形型4、5により加圧成形
し、成形型6の中で一体加圧成形を行う。このような方
法として、例えば特開2001−185421号公報の
ように、金属磁性体粉末50〜70体積%および熱硬化
性樹脂50〜30体積%を含むコンポジット磁性部材
と、フェライト焼結体または金属磁性粉末の圧粉磁性体
である磁性部材と、コイルとを含み、このコイルの配置
によって決定される磁路が、コンポジット磁性部材と磁
性部材とを直列に経由し、かつコイルがコンポジット磁
性部材に埋没された素子とするものである。
【0004】また、特許第3108931号公報のよう
に、磁性体は磁性粉末を結合するための熱硬化性樹脂で
ある結合剤を含む結合剤入り磁性粉末を加圧予備成形し
た第1の圧粉体と第2の圧粉体とを有し、第2の圧粉体
は結合剤入り磁性粉末と同様な結合剤入り磁性粉末、も
しくは結合剤入り磁性粉末と同様な結合剤入り磁性粉末
を加圧予備成形したものであり、端子部は磁性体に挟み
込まれており、コイルは磁性体内に封じ込まれており、
磁性体は第1の圧粉体及び第2の圧粉体間の接続部分に
おける界面が除かれるまで加圧本成形が施されいる状態
で熱硬化されている結合剤によって一体化されているイ
ンダクタにある。これらは、デッドスペースがないた
め、その分圧粉コアと比較して製品サイズを小さくする
(薄型)ことが可能となる。また、巻線工程と成形工程
が一つになっているため工程が簡略化されるという利点
もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】通常圧粉コアの場合
は、973K程度での熱処理を行っている。これは加圧
成形時に磁性粉末の内部に歪がたまり、材料の保磁力
(Hc)が増大し、磁気損失が大きくなるため、熱処理
を施すことにより、磁性粉体の内部の歪を取り除くため
である。また、同時に加熱により樹脂を硬化させるとい
う目的もある。一方、コイル一体成形型コアの場合は、
成形後は内部にコイルが一体化されている。この一体化
されているコイルは通常被膜銅線からなっており、この
被膜銅線は473K程度以上に加熱すると被膜が破れる
という問題がある。そのために、コイル一体成形型コア
の場合は、成形時に粉末にたまる内部歪みを十分に除去
することができず、コアとしての磁気損失が大きくなる
という問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述したような問題を解
消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、成形
後の保磁力Hcが240A/m以下となるような軟磁性
粉末を用いることにより、磁気損失を最低限に抑えられ
ることを見出した。また、それを満足する組成として、
軟磁性材料の中でも、特に保磁力Hcの低いFe−Si
−Al系粉末をガスアトマイズにより作製した後、冷却
歪みを除去するため熱処理する。さらには、この粉末を
100〜500MPaで成形するメタルコンポジットコ
ア用軟磁性粉末を提供することにある。
【0007】その発明の要旨とするところは、 (1)成形後の軟磁性粉末の保磁力が240A/m以下
となることを特徴とするメタルコンポジットコア用軟磁
性粉末。 (2)Fe−Si−Al系粉末を用いることを特徴とす
る前記(1)記載のメタルコンポジットコア用軟磁性粉
末。 (3)保磁力が160A/m以下の磁性粉末と樹脂を1
00〜500MPaで成形することを特徴とする前記
(1)または(2)記載のメタルコンポジットコア用軟
磁性粉末である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明は、成形後の軟磁性粉末の保磁力が240
A/m以下となる軟磁性粉末を用いることにある。さら
に、望ましくは粉末の飽和磁束密度Bsが0.5T以
上、より望ましくは0.9T以上の軟磁性粉末を用いる
ことである。この成形後の軟磁性粉末の保磁力Hcが2
40A/m以下となる軟磁性粉末としては、軟磁性材料
の中でも、特に保磁力Hcの低く、かつBsもある程度
大きいFe−Si−Al系粉末を用いると効果的であ
る。また、ガスアトマイズ法により作製した粉末は、酸
素濃度が低いためHcを低く抑えることが可能である。
【0009】このようにして作製した粉末は、例えば7
73Kから1073Kで熱することにより、粉末の保磁
力Hcが160A/m以下となり、さらに、この粉末を
樹脂と共に100〜500MPaで成形することによ
り、成形後の保磁力Hcは240A/m以下となる。こ
の場合、100MPa未満では十分に成形ができない。
また、500MPaを超えると保磁力Hcが大きくなり
すぎてしまう。さらに、熱処理温度は773K未満で
は、熱処理効果が十分ではなく、粉末の保磁力Hcが十
分に低下しない。また1073Kを超える温度では粉末
がブロッキング(粉末同士が仮焼結して凝集してしま
う)して健全にハンドリングできない。樹脂としては、
熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂な
どを使用する。
【0010】
【実施例】以下、本発明について実施例によって具体的
に説明する。表1に示すFe−9.6Si−5.4Al
粉末および比較材をガスアトマイザー並びに水アトマイ
ズにより作製し、773K〜1073K、保持時間3.
6hrの熱処理を行い、その後、金属粉末に対して15
vol%のエポキシ系樹脂を混合して成形圧力500M
Pa以上にてコイルと共にE字形(10mm×10m
m、高さ2mm)に成形し、樹脂硬化のため150℃−
1hrで熱処理を施した。なお、粉末の保磁力Hcおよ
び成形後の保磁力HcはHcメーターにて、また、成形
後の磁気損失はBHアナライザーにてコア特性を調査し
た。その結果を表1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】表1に示すように、No.1〜5は本発明
例であり、No.6〜14は比較例である。No.6は
成形前熱処理温度が低く、粉末の保磁力Hcが160A
/mを超えるために、磁気損失が高い。また、No.7
は成形前熱処理温度が高いために、粉末のブロッキング
により成形不能となった。No.8〜11は、粉末の保
磁力Hcが160A/mを超えるために、いずれも磁気
損失が高い。なお、No.8は水アトマイズで粉末を作
成するときに粉末が酸化したため保磁力Hcが高くなっ
たものである。また、No.12は粉末の保磁力Hcが
160A/mおよびコアの保磁力Hcが240A/mを
超えるために、磁気損失が高い。また、No.13は成
形圧が100MPa未満であるために、成形不能となっ
た。さらに、No.14は成形圧が500MPaを超
え、かつ、コアの保磁力Hcが240A/mを超えるた
めに磁気損失が高いことが判る。
【0013】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による成形後
の軟磁性粉末の保磁力を240A/m以下、そのための
組成としてFe−Si−Al粉末を用いること、並びに
保磁力を160A/m以下の磁性粉末と樹脂を100〜
500MPaで成形することにより低損失のコア材の成
形が可能となり、工業的に極めて優れた効果を奏するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】E型圧粉体へのコイル巻きによるインダクタの
製造工程を示す図である。
【図2】成形後にコイルと圧粉体材を一体に成形するタ
イプの磁心材の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
1 E型圧粉体 2 圧粉体 3 コイル 4 上加圧成形型 5 下加圧成形型 6 成形型

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形後のコアの保磁力が240A/m以
    下となることを特徴とするメタルコンポジットコア用軟
    磁性粉末。
  2. 【請求項2】 Fe−Si−Al系粉末を用いることを
    特徴とする請求項1記載のメタルコンポジットコア用軟
    磁性粉末。
  3. 【請求項3】 保磁力が160A/m以下の磁性粉末と
    樹脂を100〜500MPaで成形することを特徴とす
    る請求項1または2記載のメタルコンポジットコア用軟
    磁性粉末。
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