JP2003160847A - 複合磁性材料およびそれを用いた磁性素子とその製造方法 - Google Patents
複合磁性材料およびそれを用いた磁性素子とその製造方法Info
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- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トランスやチョークコイル等の小型化あるい
は高周波領域での使用に十分適応できる優れた磁気特性
を有し、かつ優れた耐食性を有する複合磁性材料を提供
することを目的とする。 【解決手段】 軟磁性合金粉末と絶縁性結着剤からな
り、熱処理を施した複合磁性材料において用いられる軟
磁性合金粉末の組成が、１ｗｔ％≦成分Ａ≦７ｗｔ％で
２ｗｔ％≦クロム（Ｃｒ）≦８ｗｔ％でかつ０．０５ｗ
ｔ％≦酸素（Ｏ）≦０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マ
ンガン（Ｍｎ）≦０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カ
ーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ％で残部が鉄（Ｆｅ）であ
り、成分Ａとしてシリコン（Ｓｉ）、アルミ（Ａｌ）、
チタン（Ｔｉ）、マグネシア（Ｍｇ）の内、少なくとも
一つ以上を含む複合磁性材料である。
は高周波領域での使用に十分適応できる優れた磁気特性
を有し、かつ優れた耐食性を有する複合磁性材料を提供
することを目的とする。 【解決手段】 軟磁性合金粉末と絶縁性結着剤からな
り、熱処理を施した複合磁性材料において用いられる軟
磁性合金粉末の組成が、１ｗｔ％≦成分Ａ≦７ｗｔ％で
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り、成分Ａとしてシリコン（Ｓｉ）、アルミ（Ａｌ）、
チタン（Ｔｉ）、マグネシア（Ｍｇ）の内、少なくとも
一つ以上を含む複合磁性材料である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は変圧器、電動機、チ
ョーク、ノイズフィルタ等に用いられる高性能な金属系
の複合磁性材料に関し、特に磁芯用の軟磁性材料として
用いられる複合磁性材料およびそれを用いた磁性素子と
その製造方法に関するものである。
ョーク、ノイズフィルタ等に用いられる高性能な金属系
の複合磁性材料に関し、特に磁芯用の軟磁性材料として
用いられる複合磁性材料およびそれを用いた磁性素子と
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気・電子機器の小型・高周波化
が進み、その中で重要な電子部品の一つであるインダク
タンス部品においては小型で高効率の磁性素子を実現で
きる高性能な磁性材料が要求されており、高周波で用い
られるチョークコイルなどにはフェライト磁芯や圧粉磁
芯が使用されている。これらのうち、比較的安価な金属
酸化物からなるフェライト磁芯は飽和磁束密度が小さい
という欠点を有しており、金属磁性粉を成形して作製さ
れる圧粉磁芯はフェライト磁芯に比べて著しく大きい飽
和磁束密度を有している。
が進み、その中で重要な電子部品の一つであるインダク
タンス部品においては小型で高効率の磁性素子を実現で
きる高性能な磁性材料が要求されており、高周波で用い
られるチョークコイルなどにはフェライト磁芯や圧粉磁
芯が使用されている。これらのうち、比較的安価な金属
酸化物からなるフェライト磁芯は飽和磁束密度が小さい
という欠点を有しており、金属磁性粉を成形して作製さ
れる圧粉磁芯はフェライト磁芯に比べて著しく大きい飽
和磁束密度を有している。
【０００３】しかしながら圧粉磁芯はコア損失が大きい
という欠点があり、このコア損失はヒステリシス損失と
渦電流損失からなり、渦電流損失は周波数の二乗と渦電
流が流れるサイズの二乗に比例して増大する。この渦電
流の発生を抑制するために、金属磁性粉表面に電気絶縁
性樹脂等を用いて絶縁被覆することが知られている。一
方、ヒステリシス損失は圧粉磁芯の成形が通常数ｔｏｎ
／ｃｍ2以上の成形圧力で行われることによって、磁性
体として歪みが増大するとともに透磁率も劣化するため
にヒステリシス損失が増大する。このヒステリシス損失
を回避するために歪みを解放することが行われ、例えば
特開平６−３４２７１４号公報に記載されているような
成形後の熱アニール処理が行われていた。これらの欠点
を改良した圧粉磁芯を用いた磁性素子は直流重畳特性に
優れ、小型化に有利である。
という欠点があり、このコア損失はヒステリシス損失と
渦電流損失からなり、渦電流損失は周波数の二乗と渦電
流が流れるサイズの二乗に比例して増大する。この渦電
流の発生を抑制するために、金属磁性粉表面に電気絶縁
性樹脂等を用いて絶縁被覆することが知られている。一
方、ヒステリシス損失は圧粉磁芯の成形が通常数ｔｏｎ
／ｃｍ2以上の成形圧力で行われることによって、磁性
体として歪みが増大するとともに透磁率も劣化するため
にヒステリシス損失が増大する。このヒステリシス損失
を回避するために歪みを解放することが行われ、例えば
特開平６−３４２７１４号公報に記載されているような
成形後の熱アニール処理が行われていた。これらの欠点
を改良した圧粉磁芯を用いた磁性素子は直流重畳特性に
優れ、小型化に有利である。
【０００４】また、小型化を図るためにコイル内蔵のコ
アも提案されており（特開昭５４−１６３３５４号公報
参照）、この方法の磁性材料はフェライトに樹脂を分散
させたものを用いている。しかしながらこのフェライト
の充填率には限界があり、その結果として材料固有の材
料定数と合わせて更にコア部の飽和磁束密度が低くな
り、直流重畳特性が悪いといった問題点があった。
アも提案されており（特開昭５４−１６３３５４号公報
参照）、この方法の磁性材料はフェライトに樹脂を分散
させたものを用いている。しかしながらこのフェライト
の充填率には限界があり、その結果として材料固有の材
料定数と合わせて更にコア部の飽和磁束密度が低くな
り、直流重畳特性が悪いといった問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、軟磁性合金
粉末は鉄（Ｆｅ）成分が多いほど高飽和磁束密度を有し
ていることから直流重畳特性に有利であるものの、高温
多湿時に錆が発生したり、その錆が磁性素子として回路
基板上に実装された時に基板上へ落下することによる回
路動作不良の発生などの原因となっている。
粉末は鉄（Ｆｅ）成分が多いほど高飽和磁束密度を有し
ていることから直流重畳特性に有利であるものの、高温
多湿時に錆が発生したり、その錆が磁性素子として回路
基板上に実装された時に基板上へ落下することによる回
路動作不良の発生などの原因となっている。
【０００６】そのため、上記課題を防止するために金属
磁性粉の表面を電気絶縁性樹脂などで被覆しているが、
金型プレスによる磁性素子の形状に成形した後に金型か
ら離型するときに金型面と接触する成形体の側面の電気
絶縁性樹脂がはがれやすく、最終製品でもその箇所での
錆の発生が顕著である。
磁性粉の表面を電気絶縁性樹脂などで被覆しているが、
金型プレスによる磁性素子の形状に成形した後に金型か
ら離型するときに金型面と接触する成形体の側面の電気
絶縁性樹脂がはがれやすく、最終製品でもその箇所での
錆の発生が顕著である。
【０００７】また、磁性合金にクロム（Ｃｒ）の添加が
耐食性に効果があることはステンレス鋼をはじめよく知
られている。しかしながら、Ｃｒの添加量は１２ｗｔ％
以上でないと耐食性への効果はなく、逆に１２ｗｔ％以
上のＣｒの添加は透磁率の低下、ヒステリシス損失の増
大等を招き、磁性合金粉の軟磁気特性を劣化させること
になり、特に１００ｋＨｚ以上の高周波数領域で用いら
れる磁心材料としての使用は実用上問題があった。
耐食性に効果があることはステンレス鋼をはじめよく知
られている。しかしながら、Ｃｒの添加量は１２ｗｔ％
以上でないと耐食性への効果はなく、逆に１２ｗｔ％以
上のＣｒの添加は透磁率の低下、ヒステリシス損失の増
大等を招き、磁性合金粉の軟磁気特性を劣化させること
になり、特に１００ｋＨｚ以上の高周波数領域で用いら
れる磁心材料としての使用は実用上問題があった。
【０００８】そのために最終製品のコア部を樹脂等で保
護コーティングしたり、あるいは保護ケースに充填する
等の対策がとられているが小型化、コストの面で不利で
ある。
護コーティングしたり、あるいは保護ケースに充填する
等の対策がとられているが小型化、コストの面で不利で
ある。
【０００９】本発明は上記従来の技術における課題を解
決し、優れた磁気特性と耐食性を有する複合磁性材料お
よびそれを用いた磁性素子とその製造方法を提供するも
のである。
決し、優れた磁気特性と耐食性を有する複合磁性材料お
よびそれを用いた磁性素子とその製造方法を提供するも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、以下の構成を有するものである。
に本発明は、以下の構成を有するものである。
【００１１】本発明の請求項１に記載の発明は、軟磁性
合金粉末と絶縁性結着剤からなり熱処理を施した複合磁
性材料において、用いられる軟磁性合金粉末の組成が、
１ｗｔ％≦成分Ａ≦７ｗｔ％、２ｗｔ％≦クロム（Ｃ
ｒ）≦８ｗｔ％、０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦０．６
ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦０．２ｗ
ｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ
％、そして残部が鉄（Ｆｅ）であり、成分Ａとしてシリ
コン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔ
ｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）の内、少なくとも一つ以上
を含む複合磁性材料であり、Ｃｒを添加しても磁気特性
を損ねることなく、かつ耐食性に優れた複合磁性材料を
実現することができる。
合金粉末と絶縁性結着剤からなり熱処理を施した複合磁
性材料において、用いられる軟磁性合金粉末の組成が、
１ｗｔ％≦成分Ａ≦７ｗｔ％、２ｗｔ％≦クロム（Ｃ
ｒ）≦８ｗｔ％、０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦０．６
ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦０．２ｗ
ｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ
％、そして残部が鉄（Ｆｅ）であり、成分Ａとしてシリ
コン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔ
ｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）の内、少なくとも一つ以上
を含む複合磁性材料であり、Ｃｒを添加しても磁気特性
を損ねることなく、かつ耐食性に優れた複合磁性材料を
実現することができる。
【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、軟磁性
合金粉末と絶縁性結着剤からなり熱処理を施した複合磁
性材料において、用いられる軟磁性合金粉末の組成が、
２ｗｔ％≦ニッケル（Ｎｉ）≦１５ｗｔ％、２ｗｔ％≦
Ｃｒ≦８ｗｔ％、０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦０．６
ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦０．２ｗ
ｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ
％、そして残部が鉄（Ｆｅ）である複合磁性材料であ
り、請求項１と同じ作用効果を実現することができる。
合金粉末と絶縁性結着剤からなり熱処理を施した複合磁
性材料において、用いられる軟磁性合金粉末の組成が、
２ｗｔ％≦ニッケル（Ｎｉ）≦１５ｗｔ％、２ｗｔ％≦
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ｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ
％、そして残部が鉄（Ｆｅ）である複合磁性材料であ
り、請求項１と同じ作用効果を実現することができる。
【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、軟磁性
合金粉末を空気中で８０℃以上の温度で熱処理する請求
項１または２のいずれか一つに記載の複合磁性材料であ
り、軟磁性合金粉体表層の不導体膜をより強固にするこ
とにより耐食性に優れた複合磁性材料を実現することが
できる。
合金粉末を空気中で８０℃以上の温度で熱処理する請求
項１または２のいずれか一つに記載の複合磁性材料であ
り、軟磁性合金粉体表層の不導体膜をより強固にするこ
とにより耐食性に優れた複合磁性材料を実現することが
できる。
【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、軟磁性
合金粉末の平均粒径が１μｍ以上、１００μｍ以下で構
成されている請求項１または２のいずれか一つに記載の
複合磁性材料であり、渦電流の低減に効果的であり、１
００ｋＨｚ以上の高周波領域で優れた磁気特性を実現す
る複合磁性材料を実現することができる。
合金粉末の平均粒径が１μｍ以上、１００μｍ以下で構
成されている請求項１または２のいずれか一つに記載の
複合磁性材料であり、渦電流の低減に効果的であり、１
００ｋＨｚ以上の高周波領域で優れた磁気特性を実現す
る複合磁性材料を実現することができる。
【００１５】本発明の請求項５に記載の発明は、コイル
が請求項１または２のいずれか一つに記載の複合磁性体
の中に埋設されている磁性素子であり、コアとコイル間
の絶縁、絶縁耐圧を維持することができる。
が請求項１または２のいずれか一つに記載の複合磁性体
の中に埋設されている磁性素子であり、コアとコイル間
の絶縁、絶縁耐圧を維持することができる。
【００１６】本発明の請求項６に記載の発明は、熱処理
を施した軟磁性合金粉末の組成が、１ｗｔ％≦成分Ａ≦
７ｗｔ％、２ｗｔ％≦クロム（Ｃｒ）≦８ｗｔ％、０．
０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ
％≦マンガン（Ｍｎ）≦０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ
％≦カーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ％、そして残部が鉄
（Ｆｅ）であり、成分Ａとしてシリコン（Ｓｉ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍ
ｇ）の内少なくとも一つ以上を含む軟磁性合金粉末と未
硬化の熱硬化性樹脂を混合する工程と、その後顆粒状に
する工程と、前記顆粒を金型内にコイルと共に入れて加
圧成形する工程と、次に加熱によってこの熱硬化性樹脂
を硬化させる工程を含む磁性素子の製造方法であり、高
周波領域で優れた磁気特性を有する小型の磁性素子の製
造方法を実現することができる。
を施した軟磁性合金粉末の組成が、１ｗｔ％≦成分Ａ≦
７ｗｔ％、２ｗｔ％≦クロム（Ｃｒ）≦８ｗｔ％、０．
０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ
％≦マンガン（Ｍｎ）≦０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ
％≦カーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ％、そして残部が鉄
（Ｆｅ）であり、成分Ａとしてシリコン（Ｓｉ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍ
ｇ）の内少なくとも一つ以上を含む軟磁性合金粉末と未
硬化の熱硬化性樹脂を混合する工程と、その後顆粒状に
する工程と、前記顆粒を金型内にコイルと共に入れて加
圧成形する工程と、次に加熱によってこの熱硬化性樹脂
を硬化させる工程を含む磁性素子の製造方法であり、高
周波領域で優れた磁気特性を有する小型の磁性素子の製
造方法を実現することができる。
【００１７】本発明の請求項７に記載の発明は、熱処理
を施した軟磁性合金粉末の組成が、２ｗｔ％≦ニッケル
（Ｎｉ）≦１５ｗｔ％、２ｗｔ％≦Ｃｒ≦８ｗｔ％、
０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦０．６ｗｔ％、０．０１
ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦０．２ｗｔ％、０．００５
ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ％、そして残部が
鉄（Ｆｅ）である軟磁性合金粉末と未硬化の熱硬化性樹
脂を混合する工程と、その後顆粒状にする工程と、前記
顆粒を金型内にコイルと共に入れて加圧成形する工程
と、次に加熱によってこの熱硬化性樹脂を硬化させる工
程を含む磁性素子の製造方法であり、請求項６と同じ作
用を有する磁性素子を実現することができる。
を施した軟磁性合金粉末の組成が、２ｗｔ％≦ニッケル
（Ｎｉ）≦１５ｗｔ％、２ｗｔ％≦Ｃｒ≦８ｗｔ％、
０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦０．６ｗｔ％、０．０１
ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦０．２ｗｔ％、０．００５
ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦０．２ｗｔ％、そして残部が
鉄（Ｆｅ）である軟磁性合金粉末と未硬化の熱硬化性樹
脂を混合する工程と、その後顆粒状にする工程と、前記
顆粒を金型内にコイルと共に入れて加圧成形する工程
と、次に加熱によってこの熱硬化性樹脂を硬化させる工
程を含む磁性素子の製造方法であり、請求項６と同じ作
用を有する磁性素子を実現することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の複合磁性材料およ
びそれを用いた磁性素子とその製造方法について実施の
形態を用いて説明する。
びそれを用いた磁性素子とその製造方法について実施の
形態を用いて説明する。
【００１９】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
より請求項１、５、６に記載の発明を説明する。
より請求項１、５、６に記載の発明を説明する。
【００２０】始めに、（表１）に示す組成を有する軟磁
性合金粉末を水アトマイズ法で作成した。作成した軟磁
性合金粉末の粒径（平均粒径）はアトマイズ条件を制御
することによって、すべて５〜２５μｍの範囲であっ
た。この軟磁性合金粉末を作製する手法はどのような方
法であってもよく、粒子の形状、粒度を目的によって制
御できる方法であれば良い。その後得られた軟磁性合金
粉末に、絶縁性結着剤として作用するビスフェノールＡ
型樹脂を３．５重量部加えてよく混合・混練することに
よって造粒し、その後ふるいを通して整粒した。
性合金粉末を水アトマイズ法で作成した。作成した軟磁
性合金粉末の粒径（平均粒径）はアトマイズ条件を制御
することによって、すべて５〜２５μｍの範囲であっ
た。この軟磁性合金粉末を作製する手法はどのような方
法であってもよく、粒子の形状、粒度を目的によって制
御できる方法であれば良い。その後得られた軟磁性合金
粉末に、絶縁性結着剤として作用するビスフェノールＡ
型樹脂を３．５重量部加えてよく混合・混練することに
よって造粒し、その後ふるいを通して整粒した。
【００２１】次に、０．８ｍｍ径の被覆銅線を用いて、
内径４ｍｍの２段積みにて３．５ターン巻きのコイルを
準備し、製粒粉末を金型の中へコイルと共に入れて圧
力；４トン／ｃｍ2で磁性素子の形状に加圧成形し、そ
の後金型より取り出した後１２０℃にて１時間加熱処理
して軟磁性合金粉末の表面に酸化皮膜を形成する熱処理
と、添加したビスフェノールＡ型樹脂の熱硬化を実施し
た。
内径４ｍｍの２段積みにて３．５ターン巻きのコイルを
準備し、製粒粉末を金型の中へコイルと共に入れて圧
力；４トン／ｃｍ2で磁性素子の形状に加圧成形し、そ
の後金型より取り出した後１２０℃にて１時間加熱処理
して軟磁性合金粉末の表面に酸化皮膜を形成する熱処理
と、添加したビスフェノールＡ型樹脂の熱硬化を実施し
た。
【００２２】このように、前記の工程を経てサイズ：１
０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み：３．４〜３．６ｍｍのコイル
内蔵の磁性素子を得た。このコイル内蔵の磁性素子のイ
ンダクタンス（Ｌ）値を測定周波数；３００ｋＨｚ、測
定電流値；３０Ａの条件にて測定した。その結果を（表
１）に示す。用途によって若干異なるが、１００ｋＨｚ
以上の周波数領域で用いるためには、インダクタンス
値：Ｌ≧０．８μＨ、好ましくはＬ≧１．０μＨが必要
となる。また、耐食性試験を温度：８５℃、湿度：８５
％の高温高湿条件下で試験時間：１０００時間で実施し
た。結果の評価は光学顕微鏡の外観検査で行い、光学顕
微鏡では錆が認められなかったものを○、肉眼では確認
できなかったものは△、肉眼で錆が認められたものを×
とした。
０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み：３．４〜３．６ｍｍのコイル
内蔵の磁性素子を得た。このコイル内蔵の磁性素子のイ
ンダクタンス（Ｌ）値を測定周波数；３００ｋＨｚ、測
定電流値；３０Ａの条件にて測定した。その結果を（表
１）に示す。用途によって若干異なるが、１００ｋＨｚ
以上の周波数領域で用いるためには、インダクタンス
値：Ｌ≧０．８μＨ、好ましくはＬ≧１．０μＨが必要
となる。また、耐食性試験を温度：８５℃、湿度：８５
％の高温高湿条件下で試験時間：１０００時間で実施し
た。結果の評価は光学顕微鏡の外観検査で行い、光学顕
微鏡では錆が認められなかったものを○、肉眼では確認
できなかったものは△、肉眼で錆が認められたものを×
とした。
【００２３】
【表１】
【００２４】また、回路基板上に実装した状態での耐食
性試験において、肉眼で錆が観測されなかったものにつ
いては基板上への錆の脱落等はなく、実用上問題がない
レベルであった。
性試験において、肉眼で錆が観測されなかったものにつ
いては基板上への錆の脱落等はなく、実用上問題がない
レベルであった。
【００２５】（表１）の結果より明らかなように、軟磁
性合金粉末と絶縁性結着剤からなり、熱処理を施した複
合製材料において用いられる軟磁性合金粉末の組成が、
１ｗｔ％≦成分Ａ≦７ｗｔ％で２ｗｔ％≦クロム（Ｃ
ｒ）≦８ｗｔ％でかつ０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦
０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦
０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦
０．２ｗｔ％で残部が鉄（Ｆｅ）であり、成分Ａとして
シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔ
ｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）のとき、優れた磁気特性と
耐食性を示すことが分かる。
性合金粉末と絶縁性結着剤からなり、熱処理を施した複
合製材料において用いられる軟磁性合金粉末の組成が、
１ｗｔ％≦成分Ａ≦７ｗｔ％で２ｗｔ％≦クロム（Ｃ
ｒ）≦８ｗｔ％でかつ０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦
０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦
０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦
０．２ｗｔ％で残部が鉄（Ｆｅ）であり、成分Ａとして
シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔ
ｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）のとき、優れた磁気特性と
耐食性を示すことが分かる。
【００２６】さらに、成分Ａの二つ以上の組み合わせで
あっても、全体として１ｗｔ％から７ｗｔ％の範囲内で
あれば、同様な効果が得られることも確認できている。
あっても、全体として１ｗｔ％から７ｗｔ％の範囲内で
あれば、同様な効果が得られることも確認できている。
【００２７】また、絶縁性結着剤は熱硬化型樹脂材料で
あれば使用することができるが、特にシリコン樹脂、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂などが最適であり、前記樹
脂材料を単独あるいは混合樹脂として用いることもでき
る。
あれば使用することができるが、特にシリコン樹脂、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂などが最適であり、前記樹
脂材料を単独あるいは混合樹脂として用いることもでき
る。
【００２８】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
より請求項２、７に記載の発明を説明する。
より請求項２、７に記載の発明を説明する。
【００２９】（表２）に示す組成を有する軟磁性合金粉
末を、実施の形態１と同様な方法で作成した。粒径（平
均粒径）はすべて２０〜５０μｍであった。得られた軟
磁性合金粉末にシリコン樹脂を３重量部加えてよく混合
した後、ふるいを通して製粒した。
末を、実施の形態１と同様な方法で作成した。粒径（平
均粒径）はすべて２０〜５０μｍであった。得られた軟
磁性合金粉末にシリコン樹脂を３重量部加えてよく混合
した後、ふるいを通して製粒した。
【００３０】次に、０．８ｍｍ径の被覆銅線を用いて内
径４ｍｍの２段積み３．５ターンコイルを準備し、製粒
粉末の一部を金型にコイル共に入れて、成形圧力；４ト
ン／ｃｍ2で加圧成形し、金型より取り出した後、１５
０℃にて１時間加熱処理して軟磁性合金粉末の表面に酸
化皮膜を形成する熱処理と添加したシリコン樹脂を熱硬
化させた。このようにして、サイズ：１０ｍｍ×１０ｍ
ｍ×厚み：３．４〜３．６ｍｍのコイル内蔵の磁性素子
を得た。このコイル内蔵素子のインダクタンス（Ｌ）値
を周波数；３００ｋＨｚ、電流値；３０Ａで測定した。
用途によって若干異なるが、インダクタンス値：Ｌ≧
０．８μＨ、好ましくはＬ≧１．０μＨが必要となる。
また、耐食性試験およびその硬化方法に付いては実施の
形態１と同じ条件、内容で実施をした。評価結果を（表
２）に示す。
径４ｍｍの２段積み３．５ターンコイルを準備し、製粒
粉末の一部を金型にコイル共に入れて、成形圧力；４ト
ン／ｃｍ2で加圧成形し、金型より取り出した後、１５
０℃にて１時間加熱処理して軟磁性合金粉末の表面に酸
化皮膜を形成する熱処理と添加したシリコン樹脂を熱硬
化させた。このようにして、サイズ：１０ｍｍ×１０ｍ
ｍ×厚み：３．４〜３．６ｍｍのコイル内蔵の磁性素子
を得た。このコイル内蔵素子のインダクタンス（Ｌ）値
を周波数；３００ｋＨｚ、電流値；３０Ａで測定した。
用途によって若干異なるが、インダクタンス値：Ｌ≧
０．８μＨ、好ましくはＬ≧１．０μＨが必要となる。
また、耐食性試験およびその硬化方法に付いては実施の
形態１と同じ条件、内容で実施をした。評価結果を（表
２）に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】（表２）の結果より明らかなように軟磁性
合金粉末と絶縁性結着剤からなり、熱処理を施した複合
磁性材料において用いられる軟磁性合金粉末の組成が、
２ｗｔ％≦ニッケル（Ｎｉ）≦１５ｗｔ％でかつ２ｗｔ
％≦Ｃｒ≦８ｗｔ％でかつ０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）
≦０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦
０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦
０．２ｗｔ％で残部が鉄（Ｆｅ）であるとき、優れた磁
気特性と耐食性を有することが分かる。
合金粉末と絶縁性結着剤からなり、熱処理を施した複合
磁性材料において用いられる軟磁性合金粉末の組成が、
２ｗｔ％≦ニッケル（Ｎｉ）≦１５ｗｔ％でかつ２ｗｔ
％≦Ｃｒ≦８ｗｔ％でかつ０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）
≦０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦
０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦
０．２ｗｔ％で残部が鉄（Ｆｅ）であるとき、優れた磁
気特性と耐食性を有することが分かる。
【００３３】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
より請求項３に記載の発明を説明する。
より請求項３に記載の発明を説明する。
【００３４】組成が、Ｃｒ＝２．０ｗｔ％、Ｓｉ＝３．
０ｗｔ％、Ｏ＝０．２ｗｔ％、Ｍｎ＝０．２ｗｔ％、Ｃ
＝０．１５ｗｔ％で残部がＦｅである軟磁性合金粉末を
実施の形態１と同じ方法により作成した。得られた軟磁
性合金粉末の粒径（平均粒径）はすべて２０〜５０μｍ
であった。前記軟磁性合金粉末にシリコン樹脂を１．２
重量部加えてよく混合し、ふるいを通して製粒した。こ
の製粒粉末を金型中にて、成形圧力；８トン／ｃｍ2の
条件で加圧成形し、型より取り出した後（表３）に示す
熱処理温度で１時間処理した。また、その後７８０℃に
てＮ2中、２時間の加熱条件にて熱処理してトロイダル
コア形状の圧粉磁芯を得た。このようにして得られた圧
粉磁芯のサンプルについて透磁率、コア損失を測定し
た。透磁率はＬＣＲメーターを用いて、周波数；２００
ｋＨｚで測定し、コア損失は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を
用いて測定周波数；２００ｋＨｚ、測定磁束密度；０．
１Ｔの測定条件にて測定を行った。
０ｗｔ％、Ｏ＝０．２ｗｔ％、Ｍｎ＝０．２ｗｔ％、Ｃ
＝０．１５ｗｔ％で残部がＦｅである軟磁性合金粉末を
実施の形態１と同じ方法により作成した。得られた軟磁
性合金粉末の粒径（平均粒径）はすべて２０〜５０μｍ
であった。前記軟磁性合金粉末にシリコン樹脂を１．２
重量部加えてよく混合し、ふるいを通して製粒した。こ
の製粒粉末を金型中にて、成形圧力；８トン／ｃｍ2の
条件で加圧成形し、型より取り出した後（表３）に示す
熱処理温度で１時間処理した。また、その後７８０℃に
てＮ2中、２時間の加熱条件にて熱処理してトロイダル
コア形状の圧粉磁芯を得た。このようにして得られた圧
粉磁芯のサンプルについて透磁率、コア損失を測定し
た。透磁率はＬＣＲメーターを用いて、周波数；２００
ｋＨｚで測定し、コア損失は交流Ｂ−Ｈカーブ測定機を
用いて測定周波数；２００ｋＨｚ、測定磁束密度；０．
１Ｔの測定条件にて測定を行った。
【００３５】用途によって若干異なるがチョークコイル
では、測定周波数；２００ｋＨｚ、測定磁束密度；０．
１Ｔでコア損失；６０００ｋＷ／ｍ3以下、初透磁率は
６０以上必要とされるが、より好ましくはコア損失４０
００ｋＷ／ｍ3以下である。また、耐食性試験および評
価を実施の形態１と同じ方法にて行った。評価結果を
（表３）に示す。
では、測定周波数；２００ｋＨｚ、測定磁束密度；０．
１Ｔでコア損失；６０００ｋＷ／ｍ3以下、初透磁率は
６０以上必要とされるが、より好ましくはコア損失４０
００ｋＷ／ｍ3以下である。また、耐食性試験および評
価を実施の形態１と同じ方法にて行った。評価結果を
（表３）に示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】（表３）の結果より明らかなように、軟磁
性合金粉末が空気中で８０℃以上の温度で熱処理される
ことにより金属表面に強固な不導体の酸化皮膜が形成さ
れ、その後高温で加熱処理されても酸化皮膜が劣化する
ことがなくなるために耐食性が向上していると思われ
る。また、空気中で８０℃以上の温度で熱処理されてお
れば、後工程において高温での熱処理がなくとも同様な
効果があることはいうまでもない。
性合金粉末が空気中で８０℃以上の温度で熱処理される
ことにより金属表面に強固な不導体の酸化皮膜が形成さ
れ、その後高温で加熱処理されても酸化皮膜が劣化する
ことがなくなるために耐食性が向上していると思われ
る。また、空気中で８０℃以上の温度で熱処理されてお
れば、後工程において高温での熱処理がなくとも同様な
効果があることはいうまでもない。
【００３８】（実施の形態４）本発明の実施の形態４に
より請求項４に記載の発明を説明する。
より請求項４に記載の発明を説明する。
【００３９】組成が、Ｃｒ＝４．０ｗｔ％、Ａｌ＝３．
５ｗｔ％、Ｏ＝０．２ｗｔ％、Ｍｎ＝０．２ｗｔ％、Ｃ
＝０．１５ｗｔ％で、残部がＦｅである軟磁性合金粉末
を表４に示す粒径（平均粒径）になるようにアトマイズ
法で作成した。これらの軟磁性合金粉末にフェノール樹
脂を１．５重量部を加えてよく混合した後、ふるいを通
して製粒した。
５ｗｔ％、Ｏ＝０．２ｗｔ％、Ｍｎ＝０．２ｗｔ％、Ｃ
＝０．１５ｗｔ％で、残部がＦｅである軟磁性合金粉末
を表４に示す粒径（平均粒径）になるようにアトマイズ
法で作成した。これらの軟磁性合金粉末にフェノール樹
脂を１．５重量部を加えてよく混合した後、ふるいを通
して製粒した。
【００４０】その後、この製粒軟磁性合金粉末を成形金
型中にて圧力；９トン／ｃｍ2の条件で加圧成形した
後、金型より取り出し、次に温度；８００℃、窒素雰囲
気中にて１時間加熱処理してトロイダルコア形状の圧粉
磁芯を得た。このようにして得られたサンプルについて
透磁率、コア損失を測定した。透磁率は、ＬＣＲメータ
ーで周波数；２００ｋＨｚで測定し、コア損失は交流Ｂ
−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数；２００ｋＨｚ、
測定磁束密度；０．１Ｔで測定を行った。その結果を
（表４）に示す。
型中にて圧力；９トン／ｃｍ2の条件で加圧成形した
後、金型より取り出し、次に温度；８００℃、窒素雰囲
気中にて１時間加熱処理してトロイダルコア形状の圧粉
磁芯を得た。このようにして得られたサンプルについて
透磁率、コア損失を測定した。透磁率は、ＬＣＲメータ
ーで周波数；２００ｋＨｚで測定し、コア損失は交流Ｂ
−Ｈカーブ測定機を用いて測定周波数；２００ｋＨｚ、
測定磁束密度；０．１Ｔで測定を行った。その結果を
（表４）に示す。
【００４１】望まれている特性は用途によって若干異な
るが、チョークコイルでは測定周波数；２００ｋＨｚ、
測定磁束密度；０．１Ｔにおいて、コア損失；６０００
ｋＷ／ｍ3以下、初透磁率；６０以上が必要とされる。
さらに高性能な特性を要求される磁性素子においてはコ
ア損失；４０００ｋＷ／ｍ3以下である。
るが、チョークコイルでは測定周波数；２００ｋＨｚ、
測定磁束密度；０．１Ｔにおいて、コア損失；６０００
ｋＷ／ｍ3以下、初透磁率；６０以上が必要とされる。
さらに高性能な特性を要求される磁性素子においてはコ
ア損失；４０００ｋＷ／ｍ3以下である。
【００４２】
【表４】
【００４３】（表４）の結果より明らかなように、粒径
が小さいと透磁率が低くなり、粒径が大きくなるとコア
損失が大きくなる。その結果、平均粒径が１μｍ以上、
１００μｍ以下の条件において、透磁率を損なわず、低
損失な圧粉磁芯を得ることができる。
が小さいと透磁率が低くなり、粒径が大きくなるとコア
損失が大きくなる。その結果、平均粒径が１μｍ以上、
１００μｍ以下の条件において、透磁率を損なわず、低
損失な圧粉磁芯を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、優
れた磁気特性を有し、かつ優れた耐食性を有する複合磁
性材料を提供することができる。この複合磁性材料は、
トランスやチョークコイル等の小型化あるいは高周波領
域での使用に十部適応できる磁性素子を実現することが
できるとともに、生産性に優れた磁性素子の製造方法を
提供することができる。
れた磁気特性を有し、かつ優れた耐食性を有する複合磁
性材料を提供することができる。この複合磁性材料は、
トランスやチョークコイル等の小型化あるいは高周波領
域での使用に十部適応できる磁性素子を実現することが
できるとともに、生産性に優れた磁性素子の製造方法を
提供することができる。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２１Ｄ 6/00 Ｃ２１Ｄ 6/00 Ｃ
Ｃ２２Ｃ 38/34 Ｃ２２Ｃ 38/34
38/40 38/40
Ｈ０１Ｆ 1/22 Ｈ０１Ｆ 1/22
41/02 41/02 Ｄ
Ｆターム(参考） 4K018 AA26 AA30 AA32 BA16 BC01
BC11 BC33 GA04 KA44
5E041 AA11 AA19 AC05 BB05 CA02
CA04 HB11 HB17 NN06 NN18
Claims (7)
- 【請求項１】 軟磁性合金粉末と絶縁性結着剤からなり
熱処理を施した複合磁性材料において、用いられる軟磁
性合金粉末の組成が、１ｗｔ％≦成分Ａ≦７ｗｔ％、２
ｗｔ％≦クロム（Ｃｒ）≦８ｗｔ％、０．０５ｗｔ％≦
酸素（Ｏ）≦０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン
（Ｍｎ）≦０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン
（Ｃ）≦０．２ｗｔ％、そして残部が鉄（Ｆｅ）であ
り、成分Ａとしてシリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）の内少な
くとも一つ以上を含む複合磁性材料。 - 【請求項２】 軟磁性合金粉末と絶縁性結着剤からなり
熱処理を施した複合磁性材料において、用いられる軟磁
性合金粉末の組成が、２ｗｔ％≦ニッケル（Ｎｉ）≦１
５ｗｔ％、２ｗｔ％≦Ｃｒ≦８ｗｔ％、０．０５ｗｔ％
≦酸素（Ｏ）≦０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガ
ン（Ｍｎ）≦０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボ
ン（Ｃ）≦０．２ｗｔ％、そして残部が鉄（Ｆｅ）であ
る複合磁性材料。 - 【請求項３】 軟磁性合金粉末を空気中で８０℃以上の
温度で熱処理した請求項１または２のいずれか一つに記
載の複合磁性材料。 - 【請求項４】 軟磁性合金粉末の平均粒径が１μｍ以上
１００μｍ以下で構成されている請求項１または２のい
ずれか一つに記載の複合磁性材料。 - 【請求項５】 コイルが請求項１または２のいずれか一
つに記載の複合磁性材料の中に埋設されている磁性素
子。 - 【請求項６】 熱処理を施した軟磁性合金粉末の組成
が、１ｗｔ％≦成分Ａ≦７ｗｔ％、２ｗｔ％≦クロム
（Ｃｒ）≦８ｗｔ％、０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦
０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦
０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦
０．２ｗｔ％、そして残部が鉄（Ｆｅ）であり、成分Ａ
としてシリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタ
ン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）の内少なくとも一つ
以上を含む軟磁性合金粉末と未硬化の熱硬化性樹脂を混
合する工程と、その後顆粒状にする工程と、前記顆粒を
金型内にコイルと共に入れて加圧成形する工程と、次に
加熱によってこの熱硬化性樹脂を硬化させる工程を含む
磁性素子の製造方法。 - 【請求項７】 熱処理を施した軟磁性合金粉末の組成
が、２ｗｔ％≦ニッケル（Ｎｉ）≦１５ｗｔ％、２ｗｔ
％≦Ｃｒ≦８ｗｔ％、０．０５ｗｔ％≦酸素（Ｏ）≦
０．６ｗｔ％、０．０１ｗｔ％≦マンガン（Ｍｎ）≦
０．２ｗｔ％、０．００５ｗｔ％≦カーボン（Ｃ）≦
０．２ｗｔ％、そして残部が鉄（Ｆｅ）である軟磁性合
金粉末と未硬化の熱硬化性樹脂を混合する工程と、その
後顆粒状にする工程と、前記顆粒を金型内にコイルと共
に入れて加圧成形する工程と、次に加熱によってこの熱
硬化性樹脂を硬化させる工程を含む磁性素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001358785A JP4166460B2 (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 複合磁性材料およびそれを用いた磁性素子とその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001358785A JP4166460B2 (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 複合磁性材料およびそれを用いた磁性素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003160847A true JP2003160847A (ja) | 2003-06-06 |
| JP4166460B2 JP4166460B2 (ja) | 2008-10-15 |
Family
ID=19169904
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001358785A Expired - Lifetime JP4166460B2 (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 複合磁性材料およびそれを用いた磁性素子とその製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008195970A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-28 | Nec Tokin Corp | 複合磁性材料、圧粉磁心および磁性素子 |
| WO2010113681A1 (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | スミダコーポレーション株式会社 | 複合磁性材料及び磁性素子 |
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