JP2003347113A - 複合磁性材料及びその製造方法 - Google Patents
複合磁性材料及びその製造方法Info
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- JP2003347113A JP2003347113A JP2002150305A JP2002150305A JP2003347113A JP 2003347113 A JP2003347113 A JP 2003347113A JP 2002150305 A JP2002150305 A JP 2002150305A JP 2002150305 A JP2002150305 A JP 2002150305A JP 2003347113 A JP2003347113 A JP 2003347113A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チョークコイル等の磁性素子の小型化及び大
電流、高周波領域で使用可能な優れた磁気特性を有する
複合軟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材とガラス転移点
が０℃以下であるアクリル樹脂を結着剤として含み、加
圧成形する。
電流、高周波領域で使用可能な優れた磁気特性を有する
複合軟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材とガラス転移点
が０℃以下であるアクリル樹脂を結着剤として含み、加
圧成形する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子機器の主要な受
動部品であるインダクタ、チョークコイル、トランス及
びその他の磁性素子に用いられる高性能な複合磁性材料
及びその製造方法に関するものである。
動部品であるインダクタ、チョークコイル、トランス及
びその他の磁性素子に用いられる高性能な複合磁性材料
及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型／薄型化に伴い、これら
に用いられる受動部品や半導体デバイスも小型化、薄型
化することが強く求められている。一方、ＣＰＵなどの
ＬＳＩは高集積化してきており、特に高速なＣＰＵに供
給される電源回路には数Ａ〜数十Ａの電流が供給される
ことがある。
に用いられる受動部品や半導体デバイスも小型化、薄型
化することが強く求められている。一方、ＣＰＵなどの
ＬＳＩは高集積化してきており、特に高速なＣＰＵに供
給される電源回路には数Ａ〜数十Ａの電流が供給される
ことがある。
【０００３】従って、これらの電源供給回路に用いられ
るチョークコイル等の磁性素子においては小型／薄型化
要求とともに直流重畳によるインダクタンスの低下が少
ないことが必要とされている。さらに又、使用周波数領
域も高周波化しており、高周波領域においてコア損失の
低いことが求められている。すなわち大電流、高周波領
域で使用することが可能であり、かつ小型、薄型化した
磁性素子を供給することが求められている。
るチョークコイル等の磁性素子においては小型／薄型化
要求とともに直流重畳によるインダクタンスの低下が少
ないことが必要とされている。さらに又、使用周波数領
域も高周波化しており、高周波領域においてコア損失の
低いことが求められている。すなわち大電流、高周波領
域で使用することが可能であり、かつ小型、薄型化した
磁性素子を供給することが求められている。
【０００４】これらの要望に対して、チョークコイル、
トランス等の磁性素子に用いられる磁性材料としてはフ
ェライト軟磁性材料や金属磁性材料が挙げられる。しか
し、フェライト軟磁性材料は金属磁性材料に比べて飽和
磁束密度が低いために磁気飽和によるインダクタンスの
低下が大きく、直流重畳特性が劣るという課題を有して
いる。そのため、通常はコアの磁路を妨げる垂直方向に
ギャップを設けて、見掛けの透磁率を下げて使用するこ
とが行われている。しかしながら、このようなギャップ
の形成は振動によるノイズ音の発生源となったり、さら
に透磁率を下げても飽和磁束密度は低いままであるため
直流重畳特性は金属磁性材料より悪いといった問題点が
ある。
トランス等の磁性素子に用いられる磁性材料としてはフ
ェライト軟磁性材料や金属磁性材料が挙げられる。しか
し、フェライト軟磁性材料は金属磁性材料に比べて飽和
磁束密度が低いために磁気飽和によるインダクタンスの
低下が大きく、直流重畳特性が劣るという課題を有して
いる。そのため、通常はコアの磁路を妨げる垂直方向に
ギャップを設けて、見掛けの透磁率を下げて使用するこ
とが行われている。しかしながら、このようなギャップ
の形成は振動によるノイズ音の発生源となったり、さら
に透磁率を下げても飽和磁束密度は低いままであるため
直流重畳特性は金属磁性材料より悪いといった問題点が
ある。
【０００５】一方、金属磁性材料はフェライト材料に比
べて飽和磁束密度が著しく大きいという特性を有してい
るので直流重畳特性は優れている。しかしながら、構成
材料が金属であることから固有抵抗が低いために数百ｋ
Ｈｚ〜ＭＨｚの高周波領域では渦電流損失が大きくな
り、そのままでは使用することができないという欠点が
ある。
べて飽和磁束密度が著しく大きいという特性を有してい
るので直流重畳特性は優れている。しかしながら、構成
材料が金属であることから固有抵抗が低いために数百ｋ
Ｈｚ〜ＭＨｚの高周波領域では渦電流損失が大きくな
り、そのままでは使用することができないという欠点が
ある。
【０００６】そのために金属磁性材料を粉末化したもの
を用い、粉末粒子間の絶縁処理を施し、加圧成形して圧
粉磁芯として使用されている。この圧粉磁芯として良好
な磁気特性を得るためには絶縁処理された金属磁性粉末
の充填率を高める必要があり、数トン／ｃｍ2〜２０ト
ン／ｃｍ2での高圧成形を行う必要がある。このとき、
高圧成形時に導入される加圧歪みにより磁気特性は著し
く低下する。この低下した磁気特性を改善する対策とし
て、焼鈍という熱処理を成形後にすることによって歪み
を開放する作業が行われている。
を用い、粉末粒子間の絶縁処理を施し、加圧成形して圧
粉磁芯として使用されている。この圧粉磁芯として良好
な磁気特性を得るためには絶縁処理された金属磁性粉末
の充填率を高める必要があり、数トン／ｃｍ2〜２０ト
ン／ｃｍ2での高圧成形を行う必要がある。このとき、
高圧成形時に導入される加圧歪みにより磁気特性は著し
く低下する。この低下した磁気特性を改善する対策とし
て、焼鈍という熱処理を成形後にすることによって歪み
を開放する作業が行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属磁性粉末と絶縁性結着剤から構成され加圧成形後熱
処理を施した複合磁性材料は、通常１０トン／ｃｍ2以
上の高圧成形した場合においても最終製品の成形密度は
理論密度に対しては未だに十分ではなく、高周波領域で
のコア損失、透磁率ともに小型、大電流に対応できる磁
性素子用の複合磁性材料としては充分満足できる特性を
得ることが困難であった。
金属磁性粉末と絶縁性結着剤から構成され加圧成形後熱
処理を施した複合磁性材料は、通常１０トン／ｃｍ2以
上の高圧成形した場合においても最終製品の成形密度は
理論密度に対しては未だに十分ではなく、高周波領域で
のコア損失、透磁率ともに小型、大電流に対応できる磁
性素子用の複合磁性材料としては充分満足できる特性を
得ることが困難であった。
【０００８】特にＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合金材料におい
て、Ｓｉの添加は磁気異方性、磁歪定数を小さくし、固
有抵抗を高めることから渦電流損失を低減させる効果が
あるので磁気特性の向上には有効である。この軟磁性合
金材料を軟磁性合金粉末として用いて加圧成形する時、
Ｓｉの添加は材料の硬度を高めてしまうことになり塑性
変形性を低下させる。
て、Ｓｉの添加は磁気異方性、磁歪定数を小さくし、固
有抵抗を高めることから渦電流損失を低減させる効果が
あるので磁気特性の向上には有効である。この軟磁性合
金材料を軟磁性合金粉末として用いて加圧成形する時、
Ｓｉの添加は材料の硬度を高めてしまうことになり塑性
変形性を低下させる。
【０００９】その結果として成形体の高密度化が困難と
なり、優れた磁気特性を有する圧粉磁芯を実現すること
が困難であった。
なり、優れた磁気特性を有する圧粉磁芯を実現すること
が困難であった。
【００１０】又、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系軟磁性合金材料に
おいてもＳｉ，Ａｌを添加することにより軟磁気特性を
改善するものであるが、前記Ｆｅ−Ｓｉ系軟磁性合金材
料より硬度がさらに高くなり、圧粉磁芯の高密度化がよ
り困難となっている。
おいてもＳｉ，Ａｌを添加することにより軟磁気特性を
改善するものであるが、前記Ｆｅ−Ｓｉ系軟磁性合金材
料より硬度がさらに高くなり、圧粉磁芯の高密度化がよ
り困難となっている。
【００１１】次にＦｅ−Ｎｉ系軟磁性合金材料において
はＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｓｉ系と比較して硬度は
低いものの、被成形物中における合金粉末の充填率とし
ては満足のいくものではなかった。
はＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｓｉ系と比較して硬度は
低いものの、被成形物中における合金粉末の充填率とし
ては満足のいくものではなかった。
【００１２】本発明は上記従来の技術における課題を解
決し、高周波領域においても低いコア損失で良好な直流
重畳特性を有する複合磁性材料を提供するものである。
決し、高周波領域においても低いコア損失で良好な直流
重畳特性を有する複合磁性材料を提供するものである。
【００１３】
【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。
【００１４】本発明の請求項１に記載の発明は、軟磁性
合金粉末と絶縁材とガラス転移点が０℃以下であるアク
リル樹脂を結着剤として含み、加圧成形した複合磁性材
料であり、これにより複合磁性材料において粉末粒子間
絶縁及び高密度化が可能となり、高周波領域においても
低いコア損失、優れた直流重畳特性を実現することがで
きる。
合金粉末と絶縁材とガラス転移点が０℃以下であるアク
リル樹脂を結着剤として含み、加圧成形した複合磁性材
料であり、これにより複合磁性材料において粉末粒子間
絶縁及び高密度化が可能となり、高周波領域においても
低いコア損失、優れた直流重畳特性を実現することがで
きる。
【００１５】本発明の請求項２に記載の発明は、軟磁性
合金粉末がＦｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−
Ａｌ系の少なくとも１種から選ばれる請求項１に記載の
複合磁性材料であり、これにより良好な軟磁気特性を実
現することができる。
合金粉末がＦｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−
Ａｌ系の少なくとも１種から選ばれる請求項１に記載の
複合磁性材料であり、これにより良好な軟磁気特性を実
現することができる。
【００１６】本発明の請求項３に記載の発明は、被成形
物中における軟磁性合金粉末の充填率が体積換算で８５
％以上である請求項１に記載の複合磁性材料であり、こ
れにより低損失、良好な透磁率を実現することができ
る。
物中における軟磁性合金粉末の充填率が体積換算で８５
％以上である請求項１に記載の複合磁性材料であり、こ
れにより低損失、良好な透磁率を実現することができ
る。
【００１７】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１〜１００μｍである請求項１に
記載の複合磁性材料であり、これにより高周波数でも低
いコア損失、良好な透磁率を実現することができる。
合金粉末の平均粒径が１〜１００μｍである請求項１に
記載の複合磁性材料であり、これにより高周波数でも低
いコア損失、良好な透磁率を実現することができる。
【００１８】なお、本発明における平均粒径とは、粒径
が小さなものからカウントしていき、積算が全体の５０
％となったときの粒子径を意味する。
が小さなものからカウントしていき、積算が全体の５０
％となったときの粒子径を意味する。
【００１９】本発明の請求項５に記載の発明は、軟磁性
合金粉末の酸素含有量が４５００ｐｐｍ以下である請求
項１に記載の複合磁性材料であり、これにより優れた軟
磁気特性を実現することができる。
合金粉末の酸素含有量が４５００ｐｐｍ以下である請求
項１に記載の複合磁性材料であり、これにより優れた軟
磁気特性を実現することができる。
【００２０】本発明の請求項６に記載の発明は、絶縁材
が絶縁性の酸化物からなる請求項１に記載の複合磁性材
料であり、高周波領域でのコア損失が小さい磁性素子を
実現することができる。
が絶縁性の酸化物からなる請求項１に記載の複合磁性材
料であり、高周波領域でのコア損失が小さい磁性素子を
実現することができる。
【００２１】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１に記載の被成形物を非酸化性雰囲気中で７００〜１０
００℃の温度で熱処理する複合磁性材料の製造方法であ
り、軟磁気特性に優れた磁性素子の製造方法を実現する
ことができる。
１に記載の被成形物を非酸化性雰囲気中で７００〜１０
００℃の温度で熱処理する複合磁性材料の製造方法であ
り、軟磁気特性に優れた磁性素子の製造方法を実現する
ことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下本発明の複合磁性材料及びそ
の製造方法に関する実施の形態について説明する。
の製造方法に関する実施の形態について説明する。
【００２３】（実施の形態１）以下、実施の形態１を用
いて本発明の請求項１〜３、５、６の発明について説明
する。
いて本発明の請求項１〜３、５、６の発明について説明
する。
【００２４】本発明における複合磁性材料は軟磁性合金
粉末に絶縁材とガラス転移点が０℃以下であるアクリル
樹脂を結着剤として混合して加圧成形したものであり、
その被成形物を非酸化性雰囲気中にて７００〜１０００
℃で熱処理したものである。
粉末に絶縁材とガラス転移点が０℃以下であるアクリル
樹脂を結着剤として混合して加圧成形したものであり、
その被成形物を非酸化性雰囲気中にて７００〜１０００
℃で熱処理したものである。
【００２５】本発明における熱処理とは、加圧成形時に
軟磁性合金粉末に導入される加工歪みによる磁気特性の
低下を防ぐものであり、加工歪みの開放が目的である。
この加工歪みを開放するための熱処理温度としてはより
高温とする方が好ましい。しかしながらあまり温度を上
げすぎると軟磁性合金粉末の粒子間絶縁が不充分となり
渦電流損失が増大するという課題が大きくなる。そのた
めに軟磁性合金粉末の粒子間の焼結反応が起こらない温
度以下で熱処理することが重要である。
軟磁性合金粉末に導入される加工歪みによる磁気特性の
低下を防ぐものであり、加工歪みの開放が目的である。
この加工歪みを開放するための熱処理温度としてはより
高温とする方が好ましい。しかしながらあまり温度を上
げすぎると軟磁性合金粉末の粒子間絶縁が不充分となり
渦電流損失が増大するという課題が大きくなる。そのた
めに軟磁性合金粉末の粒子間の焼結反応が起こらない温
度以下で熱処理することが重要である。
【００２６】次に、軟磁性合金粉末を用いて圧粉磁芯を
作製する場合、セラミック材料などの製造プロセスとは
異なり、粉体成形物の焼成収縮等による緻密化の過程が
無く、成形体密度がほぼ最終製品の密度となるので圧粉
磁芯の高密度化には高圧成形により軟磁性合金粉末を十
分塑性変形させることが必要であった。
作製する場合、セラミック材料などの製造プロセスとは
異なり、粉体成形物の焼成収縮等による緻密化の過程が
無く、成形体密度がほぼ最終製品の密度となるので圧粉
磁芯の高密度化には高圧成形により軟磁性合金粉末を十
分塑性変形させることが必要であった。
【００２７】しかしながら本発明に用いられるＦｅ−Ｓ
ｉ系合金は軟磁気特性の改善を目的としてＳｉを添加し
たものであるが、このＳｉが添加された軟磁性合金粉末
の硬度は高くなってしまうことから塑性変形性があまり
良くないという課題を有している。
ｉ系合金は軟磁気特性の改善を目的としてＳｉを添加し
たものであるが、このＳｉが添加された軟磁性合金粉末
の硬度は高くなってしまうことから塑性変形性があまり
良くないという課題を有している。
【００２８】このために圧粉磁芯の高密度化を図ること
が難しく、優れた磁気特性を実現することが困難であっ
た。またＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系軟磁性合金、Ｆｅ−Ｎｉ系
軟磁性合金においても塑性変形性、軟磁性合金粉末の充
填性としては満足のいくものではなかった。
が難しく、優れた磁気特性を実現することが困難であっ
た。またＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系軟磁性合金、Ｆｅ−Ｎｉ系
軟磁性合金においても塑性変形性、軟磁性合金粉末の充
填性としては満足のいくものではなかった。
【００２９】そこで磁気特性の改善を目的に鋭意検討を
行った結果、本発明では結着剤の可塑性を高めることに
より、硬く塑性変形しにくい軟磁性合金粉末においても
成型性を改善することによって高密度化が図れることを
見出した。すなわち、可塑性が良好なアクリル樹脂にお
いてさらにガラス転移点を０℃以下とすることにより最
も高密度化が図れることにより、被成形物に対する軟磁
性合金粉末の充填率を体積換算で８５％以上とすること
が可能となった。また結着剤と絶縁材を複合添加するこ
とにより加圧成形後の歪み開放を目的とした熱処理後も
合金粉末間絶縁を十分保つことが可能である。
行った結果、本発明では結着剤の可塑性を高めることに
より、硬く塑性変形しにくい軟磁性合金粉末においても
成型性を改善することによって高密度化が図れることを
見出した。すなわち、可塑性が良好なアクリル樹脂にお
いてさらにガラス転移点を０℃以下とすることにより最
も高密度化が図れることにより、被成形物に対する軟磁
性合金粉末の充填率を体積換算で８５％以上とすること
が可能となった。また結着剤と絶縁材を複合添加するこ
とにより加圧成形後の歪み開放を目的とした熱処理後も
合金粉末間絶縁を十分保つことが可能である。
【００３０】本発明に用いられる軟磁性合金粉末はＦｅ
−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系から選ば
れる少なくとも１種であるときに、コア損失の少ない直
流重畳特性に優れた複合磁性素子を実現することができ
る。
−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系から選ば
れる少なくとも１種であるときに、コア損失の少ない直
流重畳特性に優れた複合磁性素子を実現することができ
る。
【００３１】本発明に用いられるＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合
金粉末はＳｉの含有量が１ｗｔ％以上８ｗｔ％以下であ
り、残部がＦｅ及び不可避な不純物からなる軟磁性合金
粉末組成とするときに最も軟磁気特性の優れた圧粉磁芯
とすることができる。前記不可避な不純物としてはＭ
ｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｐ，Ｓ，Ｃなどが減量中に混入してい
る。そして本発明におけるＳｉの役割は軟磁気特性を向
上させるものであり、磁気異方性、磁歪定数を小さく
し、また電気抵抗を高めることにより渦電流損失を低減
させる効果がある。Ｓｉ添加量が１ｗｔ％より少ないと
軟磁気特性の改善効果に乏しく、８ｗｔ％より多いと飽
和磁束密度の低下が大きく直流重畳特性が低下する。
金粉末はＳｉの含有量が１ｗｔ％以上８ｗｔ％以下であ
り、残部がＦｅ及び不可避な不純物からなる軟磁性合金
粉末組成とするときに最も軟磁気特性の優れた圧粉磁芯
とすることができる。前記不可避な不純物としてはＭ
ｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｐ，Ｓ，Ｃなどが減量中に混入してい
る。そして本発明におけるＳｉの役割は軟磁気特性を向
上させるものであり、磁気異方性、磁歪定数を小さく
し、また電気抵抗を高めることにより渦電流損失を低減
させる効果がある。Ｓｉ添加量が１ｗｔ％より少ないと
軟磁気特性の改善効果に乏しく、８ｗｔ％より多いと飽
和磁束密度の低下が大きく直流重畳特性が低下する。
【００３２】又、本発明に用いられるＦｅ−Ｎｉ系軟磁
性合金粉末はＮｉの含有量が４０ｗｔ％以上９０ｗｔ％
以下であり、残部がＦｅ及び不可避な不純物からなるも
のである。本発明におけるＮｉの役割は軟磁気特性を向
上させるものであり、Ｎｉ添加量が４０ｗｔ％より少な
いと軟磁気特性の改善効果に乏しく、９０ｗｔ％より多
いと飽和磁束密度の低下が大きくなり直流重畳特性が低
下する。
性合金粉末はＮｉの含有量が４０ｗｔ％以上９０ｗｔ％
以下であり、残部がＦｅ及び不可避な不純物からなるも
のである。本発明におけるＮｉの役割は軟磁気特性を向
上させるものであり、Ｎｉ添加量が４０ｗｔ％より少な
いと軟磁気特性の改善効果に乏しく、９０ｗｔ％より多
いと飽和磁束密度の低下が大きくなり直流重畳特性が低
下する。
【００３３】更に、本発明に用いられるＦｅ−Ｓｉ−Ａ
ｌ系軟磁性合金粉末はＳｉの含有量が８ｗｔ％以上１２
ｗｔ％以下、Ａｌの含有量が４ｗｔ％以上６ｗｔ％以下
であり、残部がＦｅ及び不可避な不純物からなるもので
ある。本発明におけるＳｉ，Ａｌの役割は軟磁気特性を
向上させるものであり、上記組成範囲とすることが好ま
しい。Ｓｉ，Ａｌの添加量が上記組成範囲より少ないと
軟磁気特性の改善効果に乏しく、上記組成範囲より多い
と飽和磁束密度の低下が大きく直流重畳特性が低下す
る。
ｌ系軟磁性合金粉末はＳｉの含有量が８ｗｔ％以上１２
ｗｔ％以下、Ａｌの含有量が４ｗｔ％以上６ｗｔ％以下
であり、残部がＦｅ及び不可避な不純物からなるもので
ある。本発明におけるＳｉ，Ａｌの役割は軟磁気特性を
向上させるものであり、上記組成範囲とすることが好ま
しい。Ｓｉ，Ａｌの添加量が上記組成範囲より少ないと
軟磁気特性の改善効果に乏しく、上記組成範囲より多い
と飽和磁束密度の低下が大きく直流重畳特性が低下す
る。
【００３４】次に、本発明における絶縁材としては絶縁
性の酸化物を形成するものが好ましく、シラン系、チタ
ン系、クロム系等カップリング剤、シリコーン樹脂、又
ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3等金属酸化物粉末などが挙
げられるが、より好ましくは安価で分散性の良い、シラ
ン系、チタン系、クロム系等カップリング剤、シリコー
ン樹脂である。
性の酸化物を形成するものが好ましく、シラン系、チタ
ン系、クロム系等カップリング剤、シリコーン樹脂、又
ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3等金属酸化物粉末などが挙
げられるが、より好ましくは安価で分散性の良い、シラ
ン系、チタン系、クロム系等カップリング剤、シリコー
ン樹脂である。
【００３５】本発明における複合磁性材料は被成形物中
の軟磁性合金粉末の充填率が体積換算で８５％以上であ
り、より好ましくは８７％以上である。
の軟磁性合金粉末の充填率が体積換算で８５％以上であ
り、より好ましくは８７％以上である。
【００３６】この充填率が８５％より低いと磁気特性が
低く、コア損失が大きくなり、直流重畳特性が悪くな
る。
低く、コア損失が大きくなり、直流重畳特性が悪くな
る。
【００３７】又、本発明に用いられる軟磁性合金粉末の
酸素含有量としては４５００ｐｐｍ以下が好ましい。酸
素含有量が４５００ｐｐｍより多いと磁気特性の低下が
著しく、より好ましい酸素含有量は４０００ｐｐｍ以下
である。
酸素含有量としては４５００ｐｐｍ以下が好ましい。酸
素含有量が４５００ｐｐｍより多いと磁気特性の低下が
著しく、より好ましい酸素含有量は４０００ｐｐｍ以下
である。
【００３８】以下に、本発明の内容を詳細に説明する。
【００３９】平均粒径が２１μｍで、（表１）に示す組
成を有するＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用意した。こ
のＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末には通常２０００〜４０
００ｐｐｍの酸素が含まれている。そしてこの軟磁性合
金粉末に対して０．３重量部のシリコーン樹脂を絶縁材
として添加混合した後、（表１）に示すガラス転移点を
有するアクリル樹脂１．２重量部を結着剤として添加混
合したコンパウンドを作製した。
成を有するＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用意した。こ
のＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末には通常２０００〜４０
００ｐｐｍの酸素が含まれている。そしてこの軟磁性合
金粉末に対して０．３重量部のシリコーン樹脂を絶縁材
として添加混合した後、（表１）に示すガラス転移点を
有するアクリル樹脂１．２重量部を結着剤として添加混
合したコンパウンドを作製した。
【００４０】又、比較例としてシリコーン樹脂を無添加
のコンパウンドも作製した。このようにして得られたコ
ンパウンドを用い、室温にて成形圧力：１２ｔｏｎ／ｃ
ｍ2で加圧成形を行うことによってトロイダルコアを作
製し、その後窒素雰囲気中にて８２０℃で１ｈの熱処理
を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯につい
て直流重畳特性、コア損失特性について測定評価を行っ
た。直流重畳特性については印加磁場：５０Ｏｅ、周波
数：１００ｋＨｚにおける透磁率をＬＣＲメータにて測
定して評価した。コア損失特性は交流Ｂ−Ｈカーブ測定
機を用いて測定周波数：１００ｋＨｚ、測定磁束密度：
０．１Ｔで測定を行った。その評価結果を（表１）に示
す。
のコンパウンドも作製した。このようにして得られたコ
ンパウンドを用い、室温にて成形圧力：１２ｔｏｎ／ｃ
ｍ2で加圧成形を行うことによってトロイダルコアを作
製し、その後窒素雰囲気中にて８２０℃で１ｈの熱処理
を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯につい
て直流重畳特性、コア損失特性について測定評価を行っ
た。直流重畳特性については印加磁場：５０Ｏｅ、周波
数：１００ｋＨｚにおける透磁率をＬＣＲメータにて測
定して評価した。コア損失特性は交流Ｂ−Ｈカーブ測定
機を用いて測定周波数：１００ｋＨｚ、測定磁束密度：
０．１Ｔで測定を行った。その評価結果を（表１）に示
す。
【００４１】（表１）より、Ｓｉの含有量が１ｗｔ％以
上８ｗｔ％以下であり残部がＦｅ及び不可避な不純物か
らなり、且つ酸素濃度が４５００ｐｐｍ以下であるＦｅ
−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用い、結着剤としてガラス転
移点が０℃以下のアクリル樹脂を絶縁材と複合添加する
ことにより、被成形物中のＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末
の充填率を８５％以上とすることが可能であり、かつ熱
処理後においても軟磁性合金粉末間絶縁が十分であり、
優れた直流重畳特性、低いコア損失を示すことが分か
る。
上８ｗｔ％以下であり残部がＦｅ及び不可避な不純物か
らなり、且つ酸素濃度が４５００ｐｐｍ以下であるＦｅ
−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用い、結着剤としてガラス転
移点が０℃以下のアクリル樹脂を絶縁材と複合添加する
ことにより、被成形物中のＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末
の充填率を８５％以上とすることが可能であり、かつ熱
処理後においても軟磁性合金粉末間絶縁が十分であり、
優れた直流重畳特性、低いコア損失を示すことが分か
る。
【００４２】このＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用いて
圧粉磁芯を作製することにより安価で量産性に優れた複
合磁性材料を実現することができる。
圧粉磁芯を作製することにより安価で量産性に優れた複
合磁性材料を実現することができる。
【００４３】
【表１】
【００４４】次に、平均粒径が１４μｍで、合金組成が
重量％で５４．３５Ｆｅ−４５．５０Ｎｉ−０．１５Ｏ
のＦｅ−Ｎｉ系軟磁性合金粉末を用意した。用意した軟
磁性合金粉末に対して、０．４重量部のシリコーン樹脂
を絶縁材として添加混合した後、（表２）に示すガラス
転移点を有するアクリル樹脂１．０重量部を結着剤とし
て添加混合し、コンパウンドを作製した。得られたコン
パウンドを用い成形圧力：８ｔｏｎ／ｃｍ2で加圧成形
を行うことによってトロイダルコアを作製し、その後窒
素雰囲気中にて７８０℃で１ｈの熱処理を行い、圧粉磁
芯を作製した。得られた圧粉磁芯について直流重畳特
性、コア損失特性について評価を行った。測定の条件は
上記Ｆｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末の時と同じ条件にて測
定評価した。
重量％で５４．３５Ｆｅ−４５．５０Ｎｉ−０．１５Ｏ
のＦｅ−Ｎｉ系軟磁性合金粉末を用意した。用意した軟
磁性合金粉末に対して、０．４重量部のシリコーン樹脂
を絶縁材として添加混合した後、（表２）に示すガラス
転移点を有するアクリル樹脂１．０重量部を結着剤とし
て添加混合し、コンパウンドを作製した。得られたコン
パウンドを用い成形圧力：８ｔｏｎ／ｃｍ2で加圧成形
を行うことによってトロイダルコアを作製し、その後窒
素雰囲気中にて７８０℃で１ｈの熱処理を行い、圧粉磁
芯を作製した。得られた圧粉磁芯について直流重畳特
性、コア損失特性について評価を行った。測定の条件は
上記Ｆｅ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末の時と同じ条件にて測
定評価した。
【００４５】その結果を（表２）に示す。（表２）よ
り、Ｆｅ−Ｎｉ系軟磁性合金粉末を用いた場合において
も良好な直流重畳特性、低いコア損失を示すことが分か
る。
り、Ｆｅ−Ｎｉ系軟磁性合金粉末を用いた場合において
も良好な直流重畳特性、低いコア損失を示すことが分か
る。
【００４６】
【表２】
【００４７】更に、平均粒径が３７μｍで、合金組成が
重量％で８５．５７Ｆｅ−９．５０Ｓｉ−４．８０Ａｌ
−０．１３ＯのＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系軟磁性合金粉末を用
意した。用意した軟磁性合金粉末に対して、０．２重量
部のシリコーン樹脂を絶縁材として添加混合した後、
（表２）に示すガラス転移点を有するアクリル樹脂１．
３重量部を結着剤として添加混合し、コンパウンドを作
製した。得られたコンパウンドを用いて成形圧力：１５
ｔｏｎ／ｃｍ2で加圧成形を行うことによってトロイダ
ルコアを作製し、窒素雰囲気中にて７５０℃で１ｈの熱
処理を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯に
ついて直流重畳特性、コア損失特性について上記と同じ
条件にて測定、評価を行った。その評価結果を（表３）
に示す。
重量％で８５．５７Ｆｅ−９．５０Ｓｉ−４．８０Ａｌ
−０．１３ＯのＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系軟磁性合金粉末を用
意した。用意した軟磁性合金粉末に対して、０．２重量
部のシリコーン樹脂を絶縁材として添加混合した後、
（表２）に示すガラス転移点を有するアクリル樹脂１．
３重量部を結着剤として添加混合し、コンパウンドを作
製した。得られたコンパウンドを用いて成形圧力：１５
ｔｏｎ／ｃｍ2で加圧成形を行うことによってトロイダ
ルコアを作製し、窒素雰囲気中にて７５０℃で１ｈの熱
処理を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯に
ついて直流重畳特性、コア損失特性について上記と同じ
条件にて測定、評価を行った。その評価結果を（表３）
に示す。
【００４８】（表３）より、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系軟磁性
合金粉末を用いた本発明においても良好な直流重畳特
性、低いコア損失を示すことが分かる。
合金粉末を用いた本発明においても良好な直流重畳特
性、低いコア損失を示すことが分かる。
【００４９】
【表３】
【００５０】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
より本発明の請求項４に記載の発明について説明する。
より本発明の請求項４に記載の発明について説明する。
【００５１】本発明に用いられるＦｅ−Ｓｉ系軟磁性合
金粉末の組成が重量％で９５．１６Ｆｅ−４．２０Ｓｉ
−０．３２Ｏであり、（表４）に示す平均粒径のＦｅ−
Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用い、粉末に対しシリコーン樹
脂を０．２重量部、ガラス転移点が−１０℃のアクリル
樹脂を１．４重量部添加混合しコンパウンドを作製し
た。得られたコンパウンドを用いて１２ｔｏｎ／ｃｍ2
の成形条件にて加圧成形を行ってトロイダルコアを作製
し、窒素ガス中にて７５０℃で１ｈ熱処理し圧粉磁芯を
作製した。得られた圧粉磁芯の直流重畳特性、コア損失
特性について実施の形態１と同じ測定方法で評価を行っ
た。評価結果を（表４）に示す。
金粉末の組成が重量％で９５．１６Ｆｅ−４．２０Ｓｉ
−０．３２Ｏであり、（表４）に示す平均粒径のＦｅ−
Ｓｉ系軟磁性合金粉末を用い、粉末に対しシリコーン樹
脂を０．２重量部、ガラス転移点が−１０℃のアクリル
樹脂を１．４重量部添加混合しコンパウンドを作製し
た。得られたコンパウンドを用いて１２ｔｏｎ／ｃｍ2
の成形条件にて加圧成形を行ってトロイダルコアを作製
し、窒素ガス中にて７５０℃で１ｈ熱処理し圧粉磁芯を
作製した。得られた圧粉磁芯の直流重畳特性、コア損失
特性について実施の形態１と同じ測定方法で評価を行っ
た。評価結果を（表４）に示す。
【００５２】
【表４】
【００５３】（表４）より、平均粒径が１〜１００μｍ
において、低損失な軟磁気特性を示すことがわかる。
において、低損失な軟磁気特性を示すことがわかる。
【００５４】すなわち、平均粒径としては１．０μｍ以
上１００μｍ以下が好ましい。それは平均粒径が１．０
μｍより小さいと高い成形密度が得られないために透磁
率が低下することになり好ましくない。また平均粒径が
１００μｍより大きくなると高周波域において渦電流損
失が大きくなるので好ましくない。より好ましくは１〜
５０μｍにおいて優れた軟磁気特性の複合磁性材料を得
ることができる。
上１００μｍ以下が好ましい。それは平均粒径が１．０
μｍより小さいと高い成形密度が得られないために透磁
率が低下することになり好ましくない。また平均粒径が
１００μｍより大きくなると高周波域において渦電流損
失が大きくなるので好ましくない。より好ましくは１〜
５０μｍにおいて優れた軟磁気特性の複合磁性材料を得
ることができる。
【００５５】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
より本発明の請求項７に記載の発明について説明する。
より本発明の請求項７に記載の発明について説明する。
【００５６】本発明の熱処理は加圧成形後に発生する加
工歪みの開放を目的に行うものであり、非酸化性雰囲気
中にて７００〜１０００℃の温度範囲で行うことが好ま
しい。これは７００℃より低いと歪みの開放が不充分と
なり良好な軟磁気特性が得られず、１０００℃より高い
と軟磁性合金粉末間の絶縁を十分に保つことができず渦
電流損失の増大を引き起こすことになるからである。
工歪みの開放を目的に行うものであり、非酸化性雰囲気
中にて７００〜１０００℃の温度範囲で行うことが好ま
しい。これは７００℃より低いと歪みの開放が不充分と
なり良好な軟磁気特性が得られず、１０００℃より高い
と軟磁性合金粉末間の絶縁を十分に保つことができず渦
電流損失の増大を引き起こすことになるからである。
【００５７】合金組成が重量％で９４．６Ｆｅ−５．２
Ｓｉ−０．２Ｏの軟磁性合金粉末を用い、この軟磁性合
金粉末に対してシランカップリング剤０．４重量部を絶
縁材として添加し、ガラス転移点が−２０℃のアクリル
樹脂１．０重量部を結着剤として添加混合してコンパウ
ンドを作製した。
Ｓｉ−０．２Ｏの軟磁性合金粉末を用い、この軟磁性合
金粉末に対してシランカップリング剤０．４重量部を絶
縁材として添加し、ガラス転移点が−２０℃のアクリル
樹脂１．０重量部を結着剤として添加混合してコンパウ
ンドを作製した。
【００５８】得られたコンパウンドを用いて成形圧力：
１２ｔｏｎ／ｃｍ2の成形条件にて加圧成形を行ってト
ロイダルコアを作製し、窒素中にて（表５）に示す温度
にて４５分間の熱処理を行った。得られた圧粉磁芯の直
流重畳特性、コア損失特性について、実施の形態１と同
じ方法を用いて測定評価を行った。その評価結果を（表
５）に示す。
１２ｔｏｎ／ｃｍ2の成形条件にて加圧成形を行ってト
ロイダルコアを作製し、窒素中にて（表５）に示す温度
にて４５分間の熱処理を行った。得られた圧粉磁芯の直
流重畳特性、コア損失特性について、実施の形態１と同
じ方法を用いて測定評価を行った。その評価結果を（表
５）に示す。
【００５９】
【表５】
【００６０】（表５）より、加圧成形後７００〜１００
０℃の温度範囲域にて熱処理することにより良好な直流
重畳特性、低いコア損失を有する複合磁性材料の製造方
法を実現することができる。
０℃の温度範囲域にて熱処理することにより良好な直流
重畳特性、低いコア損失を有する複合磁性材料の製造方
法を実現することができる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば直
流重畳特性、コア損失などの軟磁気特性に優れた複合磁
性材料及びその製造方法を提供することが可能となり、
小型で大電流及び高周波領域で使用可能な磁性素子を実
現することができる。
流重畳特性、コア損失などの軟磁気特性に優れた複合磁
性材料及びその製造方法を提供することが可能となり、
小型で大電流及び高周波領域で使用可能な磁性素子を実
現することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K018 AA26 AA30 BA14 CA09 FA09
KA43
5E041 AA02 AA04 AA07 AC05 BC05
BC08 CA01 HB14 HB17 NN06
NN18
Claims (7)
- 【請求項１】 軟磁性合金粉末と絶縁材とガラス転移点
が０℃以下であるアクリル樹脂を結着剤として含み、加
圧成形した複合磁性材料。 - 【請求項２】 軟磁性合金粉末がＦｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−
Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系の少なくとも１種から選ば
れる請求項１に記載の複合磁性材料。 - 【請求項３】 被成形物中における軟磁性合金粉末の充
填率が体積換算で８５％以上である請求項１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１〜１００
μｍである請求項１に記載の複合磁性材料。 - 【請求項５】 軟磁性合金粉末の酸素含有量が４５００
ｐｐｍ以下である請求項１に記載の複合磁性材料。 - 【請求項６】 絶縁材が絶縁性の酸化物からなる請求項
１に記載の複合磁性材料。 - 【請求項７】 請求項１に記載の被成形物を非酸化性雰
囲気中で７００〜１０００℃の温度で熱処理する複合磁
性材料の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150305A JP4106966B2 (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 複合磁性材料及びその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150305A JP4106966B2 (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 複合磁性材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003347113A true JP2003347113A (ja) | 2003-12-05 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006339525A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Alps Electric Co Ltd | コイル封入圧粉磁心 |
| JP2008198790A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Kanto Denka Kogyo Co Ltd | 複合磁性粉 |
| KR20190083828A (ko) * | 2018-01-05 | 2019-07-15 | 엘지이노텍 주식회사 | 연자성 합금, 연자성 코어 및 이를 포함하는 코일 부품 |
| JP2021050367A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-04-01 | 株式会社タムラ製作所 | 圧粉成形体及び圧粉成形体の製造方法 |
| JP2021091924A (ja) * | 2019-12-06 | 2021-06-17 | 株式会社タムラ製作所 | 圧粉成形体及び圧粉磁心の製造方法、圧粉成形体 |
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 2002-05-24 JP JP2002150305A patent/JP4106966B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2021050367A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-04-01 | 株式会社タムラ製作所 | 圧粉成形体及び圧粉成形体の製造方法 |
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