JP2006216650A - 磁性素子および磁性素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性素子の諸特性の温度特性を安定させること。
【解決手段】導体を巻回することにより形成されるコイル２０と、磁性材料から構成されると共に、コイル２０で生じる磁束を通過させるＥＰコア１２ａ，１２ｂと、ＥＰコア１２ａ，１２ｂのうち、互いに対向するＥＰコア１２ａ，１２ｂの間に設けられると共に、セラミックス材料または樹脂材料を具備して構成される固体部１６とを具備し、固体部１６は、対向するＥＰコア１２ａ，１２ｂのそれぞれの対向面に接触していると共に、この固体部１６は、その厚み寸法が３μｍ以上から３０μｍ以下の範囲内に設けられている
【選択図】 図１

Description

本発明は、インダクタ、ノイズフィルタ、トランス等の電子部品に使用される磁性素子のおよび磁性素子の製造方法に関する。

近年、電子機器および電子部品には、高性能化、小型化、安全性の向上等に対する要求が強まっている。特に磁性素子は、信号の伝達、電源の整流等のような電子機器を動作させるにあたり重要な用途で用いられることが多い。このため、高性能化、小型化はもちろん、一層の安全性の確保も求められている。

磁性素子の性能および安全性を低下させたり、阻害される要因としては、使用環境下における温度変化（温度負荷ともいう。）が大きな要因の一つとしてあげられる。例えば、常温のように温度負荷が比較的軽微な状態において磁性素子を使用する場合、安全性が低下する虞れは低い。しかしながら、磁性素子が搭載された電子機器を、高い温度環境下にて使用する場合、あるいは磁性素子自身が比較的大電流を伴う電源回路等に実装される場合等においては、磁性素子の諸特性が不安定となることも多い。このような場合、磁性素子には、回路、機器において熱暴走や誤作動が発生する恐れが生じる。このため、磁性素子には温度負荷が加わる場合でも、温度特性が安定していることが求められている。

従来から、磁性素子には、コイルと、少なくとも２つ以上の磁性コアと、を有するタイプが存在する。かかるタイプの磁性素子は、上記磁性コア同士を突き合わせる配置を有しているため、直接、磁性コアの端面（磁路と直行する底面）同士が接触する状態となる。しかしながら、突き合わせている端面を微視的に観察した場合、研磨傷または磁性体の焼き肌等による無数の凹凸が存在している。それにより、突き合わされている端面は、当該端面の全体で接触しておらず、部分的に接触する状態となっている。このため、上記磁性素子が温度負荷を受ける場合、磁性コアの膨張および収縮等の理由により、微小な凹凸部分での接触の割合に変化が生じ、それによって諸特性の温度による変化（諸特性の温度特性）が悪化するという問題を有していた。

上記問題を解決するためには、磁性コアの端面をできる限り平坦にすることが有効である。一般的には、精密切削または研磨等に加え、化学研磨法等を用いることにより平坦な端面を得るという手段が挙げられ、端面の凹凸は最も小さい状態で３μｍ高低差まで抑えることが可能である。しかしながら、上記の手段は、切削機器および研磨機器に高精度が要求されると共に、一連の工程に要する時間も大幅に増大するために、コスト、工程時間等の面において製品の量産には容易に採用することができない。このため、上記のような問題を改善する技術として、例えば特許文献１のようなものが知られている。

特許文献１記載の磁性素子では、磁心において磁路が形成される箇所の少なくとも１箇所以上に、切削や研磨等の手段によりギャップを形成し、当該ギャップに希土類磁石、すなわち永久磁石粉末と樹脂との混合物とからなるボンド磁石を挿入している。それによって諸特性に係る温度特性の向上を図っている。

特開２００４−１０３６５８号公報（図５、図６）

しかしながら、特許文献１記載の磁性素子では、ボンド磁石を挿入できるギャップを設けるにあたり切削や研磨等の工程を必要としていて、さらにかかる工程を個々の部品において作業を行う必要がある。このため特許文献１記載の磁性素子では、生産性が極めて低いものとなる。また、特許文献１記載の磁性素子では、フェライト等の磁心に流れる磁束の向きに対し、反対方向に磁力を発生するよう永久磁石が配置されている。このため、インダクタンス部品を実装する際に方向性に注意を要するばかりか、仮に電流の入力方向が逆になった場合、磁束と磁力の向きが同一となり、温度特性に悪影響を及ぼすといった問題も生じる。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、温度変化が生じても諸特性の変化を抑えることができ、安定した温度特性を備える磁性素子および磁性素子の製造方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明の磁性素子は、導体を巻回することにより形成されるコイルと、磁性材料から構成されると共に、コイルで生じる磁束を通過させる複数のコア部材と、複数のコア部材のうち、互いに対向するコア部材の間に設けられると共に、非磁性かつ絶縁性の材質を具備して構成される温度特性調整手段と、を具備し、温度特性調整手段は、対向するコア部材のそれぞれの対向面に接触していると共に、この温度特性調整手段は、その厚み寸法が３μｍ以上から３０μｍ以下の範囲内に設けられているものである。

このように構成した場合には、互いに対向するコア部材の間には温度特性調整手段が配置されているため、この温度特性調整手段の存在によりコア部材の端面は互いに温度特性調整手段に対して密着した状態となっている。このため、突き合わされるコア部材同士が、部分的にしか接触せず、非接触の部分が大部分となるといった事態が生じるのを防止することができる。このため、磁性素子の諸特性における温度特性の安定化を図ることが可能となる。また、磁性素子の諸特性における温度特性の安定化が確保されることにより、同仕様にて製造される製品の諸特性における温度特性のばらつきも改善され、当該製品の品質を向上させることができる。また、本発明における温度特性調整手段の厚み寸法を３μｍ以上から３０μｍ以下に限定することにより、高精度の温度特性調整手段を精密切削、研磨および化学研磨法等を用いることなく、容易にかつ低コストで得ることが可能である。また、透磁率の低下を抑えながら、磁気飽和が生じにくい状態にすることができる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、温度調整手段は、セラミック材料、樹脂材料またはセラミック材料と樹脂材料とを混合した混合材を成分としたものである。このように構成した場合には、温度調整手段を構成する薄膜または粉末を、１つの工程において大量に生産することが可能となる。そのため、切削、研磨等を行う場合と比較して、工数の増大やコストの増加を抑えることができると共に、高精度の寸法範囲にて温度調整手段を形成することが可能となる。そのため、磁性素子の製造コストが低減されると共に、温度調整手段の品質も向上させることができる。

さらに、本発明の磁性素子は、複数のコア部材の表面に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、導体を巻回することにより形成されるコイルをコア部材に設置させるコイル設置ステップと、薄膜形成ステップにより薄膜が形成されたコア部材を、該薄膜が露出する状態で、少なくとも２つ以上の磁性コア保持治具に保持させる保持ステップと、露出状態にある薄膜が対向する状態で、２つ以状の磁性コア保持治具を互いに接近させ、対向状態にある薄膜を押圧して互いに接近させる接触ステップと、接触ステップ後、磁性コア保持治具を介してコア部材に振動を与え、接触状態にある薄膜同士を互いに融着させる融着ステップと、からなる製造方法により製造されている。

このような製造方法を採用することにより、磁性素子は、コア部材を押圧した状態で、コア部材に振動を加えることによって、コア部材に形成された薄膜が熱融着されることとなる。したがって、融着完了後には、薄膜部同士がムラなく固着することとなり、磁性素子において個々の突き合わされたコア部材を固定するためにテープを巻きつける必要がなくなり、工数を削減することができる。また、磁性コア保持治具に、多数のコア部材を保持させることで、大量に融着を実行することができ磁性素子を大量に生産することが可能となる。そのため、製造工数、工数時間およびコストの大幅な削減が可能となる。

本発明によると、磁性素子の諸特性における温度特性を安定させることが可能となる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る磁性素子１０について、図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る磁性素子１０の構成を示す図であり、（ａ）は、その側面から見た透視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線で切断した正面方向から見た断面図である。また、図２は、図１（ａ）中の矢示Ｂで示した部分の拡大図である。また、図１（ａ）において、一端側とは右側を指し、他端側とは左側を指すものとする。

磁性素子１０は、図１（ａ）に示すように、左右対称の２つのＥＰコア１２ａ，１２ｂとから構成される磁性コア体１２と、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとの間に配置される、温度特性調整手段としての固体部１６と、磁性コア体１２に設けられる磁芯１８に巻回されるコイル２０とから主に構成されている。なお、それぞれのＥＰコア１２ａ，１２ｂは、コア部材に相当する。

磁性コア体１２は、左右対称のＥＰコア１２ａ，１２ｂを突き合わせることによって構成されている。ＥＰコア１２ａ，１２ｂにおけるＥＰコア１２ａの形状は、図１に示すように、下面１２ｃ側および図１（ａ）における一端側の端面１２ｅが開口となるように、略半円柱状にくり抜かれている（以下、このくり抜き部分を、凹部１２０とする。）。そして、凹部１２０のうち、他端側の壁面１２ｄから一端側の端面１２ｅに向かって円柱形状の磁芯１８ａが突出している。なお、ＥＰコア１２ｂの形状は、ＥＰコア１２ａと左右対称の形状をなしている。以下の説明では、ＥＰコア１２ｂのうち磁芯１８ａに相当する磁芯を磁芯１８ｂとする。

また、ＥＰコア１２ａの一端側の端面１２ｅとＥＰコア１２ｂの他端側の端面１２ｆとの間には、３μｍ以上〜３０μｍ以下の厚み寸法範囲の間隔を有する固体部１６が設けられている。

すなわち、ＥＰコア１２ａの端面１２ｅとＥＰコア１２ｂの端面１２ｆとには、固体部１６が突き合わされた状態となっている。固体部１６は、例えば、アルミナまたはシリカ等のセラミック材料の粉末若しくはエポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂等の薄膜から形成されている。また、固体部１６は、非磁性かつ絶縁性となる材質であれば、上述の材質以外の材質であっても良い。

また、薄膜からなる固体部は、ＰＶＤ技術を用いたイオンプレーティング、真空蒸着、イオンビーム蒸着等の蒸着、印刷塗膜法、静電塗装または静電塗膜法等によって形成される。それによって、固体部１６は、端面１２ｅ，１２ｆの凹凸を埋める状態で入り込んでいる（図２参照）。また、薄膜からなる固体部１６を形成するにおいて、他の手法を採用するようにしても良い。本実施の形態では、ＥＰコア１２ａの端面１２ｅに、上述の各手法によって薄膜からなる固体部１６が形成される。そして、固体部１６が形成されたＥＰコア１２ａと固体部１６が形成されていないＥＰコア１２ｂとが突き合わされる。図２に示すように、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとが突き合わされた状態では、固体部１６の他端側と一端側の両側の側面は、各端面１２ｅ，１２ｆと密着する状態で接触している。また、固体部１６をＥＰコア１２ｂの端面１２ｆのみに形成するようにしても良いし、固体部１６を半分の厚さとして、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの双方の端面１２ｅ，１２ｆに形成するようにしても良い。

また、磁性コア体１２の磁芯１８には、エナメル等の絶縁皮膜で覆われた導体２０ａが巻回されている。それによって、磁芯１８ａの外周面には、磁性コア体１２に磁束を励起するコイル２０が配置されている。このコイル２０に電流を流すことによって、磁束が発生し、磁芯１８を当該磁束が通過することとなる。このコイル２０の磁性コア体１２への取り付けは、予め所望の巻数に空芯巻回されたコイル２０の空芯部を、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの磁芯１８ａ，１８ｂのいずれか一方に挿通し、その後、他方のＥＰコア１２ｂ，１２ａの磁芯１８ｂ，１８ａを、コイル２０の空芯部に挿通し、ＥＰコア１２ａ，１２ｂを互いに突き合わせる、あるいは、巻枠部の両端に鍔部を有し、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの磁芯１８ａ，１８ｂを挿通する挿通孔を有したボビン部材の巻枠部へコイル２０を巻回し、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの磁芯１８ａ，１８ｂに挿通して、ＥＰコア１２ａ，１２ｂを互いに突き合わせる等の手段によって行われる。また、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂを突き合わせた後、磁性素子１０の外周をテープで巻く。それによって、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとが互いに固定される。このようにして磁性素子１０は形成される。

以上のように構成された磁性素子１０では、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂの間には、固体部１６が設けられている。しかも、ＥＰコア１２ａおよびＥＰコア１２ｂは、互いに固体部１６に対して密着した状態となっている。このため、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとは、互いに接触することがなく、これらが互いに部分的にしか接触せずに、非接触の部分の割合が大きくなる、といった事態が生じるのを防ぐことができる。この固体部１６の存在により、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの接合状態が不確実な（温度変化により、端面１２ｅ，１２ｆの微視的な凹凸の接触状態が変化する）場合に比べ、磁性素子１０の諸特性における温度特性の安定化が図られることとなる。また、磁性素子１０の諸特性における温度特性の安定化が確保されることにより、同仕様にて製造された製品の諸特性における温度特性のばらつきも改善され、当該製品の品質を向上させることができる。さらに、固体部１６の寸法範囲を３μｍ以上〜３０μｍ以下に限定することにより、透磁率の低下を抑えながら、磁気飽和が生じにくい状態にすることができる共に、インダクタンス、インピーダンス等の値の低下も抑えられる。

また、磁性素子１０では、固体部１６は、セラミック材料または樹脂材料から構成されている。そのため、固体部１６を薄膜形成技術を用いて形成することができ、１つの工程において大量に同品質の固体部１６を生産することが可能となる。よって、切削、研磨等を行う場合と比較して工数の増大やコストの増加を抑えることができると共に、高精度の寸法範囲にて固体部１６を形成することが可能となる。そのため、磁性素子１０の製造コストを低減させることができ、固体部１６の品質も向上させることができる。

また、磁性素子１０では、固体部１６が、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの端面１２ｅ，１２ｆと直接接触している。このため、磁性素子１０が温度負荷を受ける（温度変化が生じる）ことによって、ＥＰコア１２ａ，１２ｂに熱膨張または熱収縮が生じた場合でも、固体部１６が当該熱膨張または熱収縮を緩和するように働くものと考えられる。そのため安定した諸特性における温度特性が得られることとなり、磁性素子１０の諸特性における温度特性にばらつきが発生するのを防止することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る磁性素子４０について、以下に説明する。なお、本実施の形態においては、磁性素子４０の概略構成は図１に示すものと同様であるため、その説明を省略する。また、第１の実施の形態と同一の部材、同一の部分には同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様な構成となっているため、第１の実施の形態との相違部分について述べることとする。

図３は、図１（ａ）中の矢示Ｂで示した部分の拡大図である。また、図４は、温度特性調整手段としての固体部４２を構成する粉末４２ａを最大粒子径約１５μｍのアルミナ粉末とした場合の磁性素子４０の温度とインダクタンスの温度特性との関係を示す図である。

なお、磁性素子４０は、第１の実施の形態の固体部とは微視的な構成の異なる固体部４２を有している。

磁性素子４０においても、第１の実施の形態と同様に、ＥＰコア１２ａの一端側の端面１２ｅとＥＰコア１２ｂの他端側の端面１２ｆとの間には、３μｍ以上〜３０μｍ以下の厚み寸法範囲の間隔を有する固体部４２が設けられている。ここで、第２の実施の形態では、固体部４２は、３μｍ以上〜３０μｍ以下の寸法範囲の粉末を、ＥＰコア１２ａの一端側の端面１２ｅおよびＥＰコア１２ｂの他端側の端面１２ｆに直接付着させることにより構成されている。すなわち、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを突き合わせた状態では、図３に示されるように、固体部４２は、端面１２ｅおよび端面１２ｆに直接付着させた多数の粉末４２ａを有する状態となっている。

また、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを突き合わせて磁性コア体１２を形成するときは、ＥＰコア１２ａまたはＥＰコア１２ｂのどちらか一方若しくは双方に粉末４２ａを付着させ、その状態でＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを突き合わせている。粉末４２ａは、例えば、アルミナまたはシリカ等のセラミック材料の粉末若しくはエポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂等の粉末から構成されている。なお、粉末４２ａは、非磁性かつ絶縁性となる材質であれば他の材質であっても良い。また、粉末４２ａの形状は、粒子最大径が３μｍ以上〜３０μｍ以下の範囲であれば特に限定はされない。

また、粉末４２ａは、それ自体が有する付着力（例えば、摩擦力等）によって、またはＥＰコア１２ａおよびＥＰコア１２ｂに静電気を帯電させることによって、端面１２ｅおよび端面１２ｆに付着させられる。本実施の形態では、図３に示すように、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとが突き合わされた状態では、固体部４２は、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの端面１２ｅ，１２ｆと直接的に接している。なお、本実施の形態では、端面１２ｅ，１２ｆは、粉末４２ａに対して部分的に接触する状態となっている。しかしながら、本実施の形態においても、端面１２ｅと端面１２ｆとは、直接接触せず、互いに離れた状態となっている。

また、本実施の形態においてもＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂを突き合わせて固体部４２を端面１２ｅ，１２ｆに接触させた後、磁性素子４０の外周をテープで巻くことによって、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとが互いに固定される。

以上のように構成された、磁性素子４０では、磁性コア体１２には、粉末４２ａを直接付着させた固体部４２が設けられている。しかも、ＥＰコア１２ａおよびＥＰコア１２ｂは、固体部４２に対して接触する状態に設けられている。そのため、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとは互いに接触することなく、これらが互いに部分的にしか接触せず、非接触の部分の割合が大きくなる、といった事態が生じるのを防ぐことができる。そのため、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの接合状態が不確実な場合に比べて磁性素子４０の諸特性における温度特性の安定化が図られることとなる。また、磁性素子４０の諸特性における温度特性の安定化が確保されることにより、同仕様にて製造された製品の諸特性における温度特性のばらつきも改善され、当該製品の品質を向上させることができる。さらに、固体部４２の寸法範囲および粉末４２ａの最大径を３μｍ以上〜３０μｍ以下に限定することにより、透磁率の低下を抑えながら、磁気飽和が生じにくい状態にすることができる共に、インダクタンス、インピーダンス等の値の低下も抑えられる。

また、磁性素子４０では、固体部４２は、セラミックまたは樹脂を材料とする粉末４２ａから構成されている。そのため、付着力を利用して粉末４２ａからなる固体部４２を形成することにより、１つの工程において大量に同品質の固体部４２を形成することが可能となる。よって、切削、研磨等を行う場合と比較して、工数の増大やコストの増加を抑えることができると共に、高精度の寸法範囲にて固体部４２を形成することが可能となる。そのため、磁性素子４０の製造コストを低減されることができ、固体部４２の品質も向上させることができる。

また、磁性素子４０では、固体部４２が、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの端面１２ｅ，１２ｆと直接接触するようにしているため、磁性素子４０が温度負荷を受ける（温度変化が生じる）ことにより、ＥＰコア１２ａ，１２ｂが熱膨張または熱収縮した場合でも、固体部４２が当該熱膨張または熱収縮を緩和するように働くものと考えられる。そのため安定した諸特性における温度特性が得られることとなり、磁性素子４０の諸特性における温度特性にばらつきが発生するのを防止することができる。

なお、図４に、固体部４２を構成する粉末４２ａの最大粒子径を約１５μｍとすると共に、粉末４２ａをアルミナ粉末とした場合の磁性素子４０の温度とインダクタンスの温度特性との関係を示す。ここで、破線は従来品（磁性コア間に固体部４２を配置せず、直接突き合わせたもの）のサンプル５個の実験結果を表し、実線は上述のアルミナ粉末構成される固体部４２を備える磁性素子４０のサンプル５個の実験結果を表している。この結果として、従来品は、個々におけるインダクタンスの温度特性が大きく異なり、特に温度負荷が大きくなる２０℃以上の環境下では、特性は不安定なものとなっている。一方、磁性素子４０のサンプル５個については、特性を示す曲線はほぼ同じとなっており、品質が安定したものとなっている。

図４の結果より、固体部４２を有さず磁性コア同士を突き合わせた場合、その突き合わせの端面には、研磨傷または磁性体の焼き肌等による凹凸が残存している。磁性コア同士を直接的に突き合わせた場合は、接触する部位と離隔する部位とが混在した状態となっている。このため、熱により磁性コアが膨張または収縮すると、接触していた部分が離隔し、または離隔していた部分が接触するといった現象が起こり、しかも、接触/離隔部分は、各磁性体ごとにばらつく、と想定される。このため、インダクタンスの温度特性の変化にばらつきが生じたものと考えられる。

一方、磁性素子４０の場合、図３より、双方のＥＰコア１２ａ，１２ｂの間に固体部４２を有している。そのため、ＥＰコア１２ａ，１２ｂ同士が直接接触することにより、ＥＰコア１２ａ，１２ｂ同士が部分的にしか接触していない、という状態が生じるのを防ぐことができる。また、固体部４２は、熱によってＥＰコア１２ａ，１２ｂが膨張または収縮するのを緩和するように作用し、かつ規定の寸法にてＥＰコア１２ａ，１２ｂ同士を離隔するようにも作用すると考えられる。また、図４には、磁性素子４０のインダクタンスの温度特性のみしか現されていないが、例えば、直流重畳特性、コアロスまたは品質係数等の温度特性の安定化も得られるものと考えられる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る磁性素子６０について、以下説明する。なお、本実施の形態においては、磁性素子６０の概略構成は図１に示すものと同様であるため、その説明を省略する。また、第１の実施の形態と同一の部材、同一の部分には同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様な構成となっているため、第１の実施の形態との相違部分について述べることとする。また、図５は、図１（ａ）中の矢示Ｂで示した部分の拡大図であり、（ａ）は、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの双方にコーティング部６２ａを形成し、一方のコーティング部６２ａへ粉末６２ｃを付着させて固体部６２を形成した場合を示す図であり、（ｂ）は、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの一方に粉末６２ｃを付着させ、他方にコーティング部６２ａを形成させて固体部６２を形成した場合を示す図である。（ｃ）は、コーティング材料６２ａと粉末６２ｃを混錬させて固体部６２を形成した場合を示す図である。また、第１の実施の形態と同一の部材、同一の部分には同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様な構成となっているため、第１の実施の形態との相違部分について述べることとする。また、図６（ａ）において、一端側とは右側を指し、他端側とは左側を指すものとする。

磁性素子６０は、第１の実施の形態の固体部１６および第２の実施の形態の固体部４２とは微視的な構成の異なる、温度特性調整手段としての固体部６２を有している。

この磁性素子６０においても、第１の実施の形態と同様に、ＥＰコア１２ａの一端側の端面１２ｅとＥＰコア１２ｂの他端側の端面１２ｆとの間には、３μｍ以上〜３０μｍ以下の厚み寸法範囲の間隔を有する固体部６２が設けられている。ここで、本実施の形態では、固体部６２は、コーティング部６２ａと、３μｍ以上〜３０μｍ以下の寸法範囲の粉末部６２ｂとから形成されており、次の３つの態様に分類される。

第１の態様は、図５（ａ）に示すように、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの双方にコーティング部６２ａ，６２ａを形成し、そのうち一方のコーティング部６２ａへ粉末６２ｃを付着させ、その状態で双方のＥＰコア１２ａ、ＥＰコア１２ｂを突き合わせて固体部６２を形成した場合である。第２の態様は、図５（ｂ）に示すように、ＥＰコア１２ａに粉末６２ｃを付着させ、ＥＰコア１２ｂにコーティング部６２ａを形成し、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを互いに突き合わせて固体部６２を形成した場合である。第３の態様は、図５（ｃ）に示すように、コーティング部６２ａを構成する材料と粉末６２ｃを混錬させて固体部６２を形成した場合である。

第１の態様では、端面１２ｅおよび端面１２ｆの双方に、薄膜状のコーティング部６２ａ，６２ａを形成し、その後、コーティング部６２ａ，６２ａのどちらか一方に粉末６２ｃを付着させて粉末部６２ｂを形成する。その後、コーティング部６２ａのみが形成されたＥＰコア１２ａ，ＥＰコア１２ｂと、コーティング部６２ａおよび粉末部６２ｂの双方が形成されたＥＰコア１２ｂ，ＥＰコア１２ａとを突き合わせて固体部６２を形成している。第１の態様において、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを突き合わせた状態では、図５（ａ）に示されるように、ＥＰコア１２ａの端面１２ｅおよびＥＰコア１２ｂの端面１２ｆに、コーティング部６２ａ，６２ａが直接接触する状態となっている。さらに、コーティング部６２ａ，６２ａの端面には、多数の粉末６２ｃが付着した状態となっている。したがって、端面１２ｅおよび端面１２ｆは、固体部６２を形成するコーティング部６２ａ，６２ａに密着した状態で接触している。

第２の態様では、端面１２ｅに粉末６２ｃを付着させて粉末部６２ｂを形成し、端面１２ｆに薄膜となるコーティング部６２ａを形成した後、粉末部６２ｂが形成されたＥＰコア１２ａとコーティング部６２ａが形成されたＥＰコア１２ｂとを突き合わせ、固体部６２を形成している。図５（ｂ）に示すように、第２の態様において、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを突き合わせた状態では、端面１２ｅには粉末部６２ｂが直接接触し、端面１２ｆにはコーティング部６２ａが直接接触している。また、コーティング部６２ａのうち、ＥＰコア１２ａと対向する側の端面には多数の粉末６２ｃが接触した状態となっている。

第３の態様では、流動性を有すると共に硬化後にコーティング部６２ａを構成するコーティング材料と、粉末６２ｃを混錬して混錬材を形成した後、印刷塗膜法を用いて、当該混錬材の塗膜を端面１２ｅまたは端面１２ｆのどちらか一方に形成させる。その後、当該塗膜が形成されたＥＰコア１２ａまたはＥＰコア１２ｂと、当該塗膜が形成されていないＥＰコア１２ｂまたはＥＰコア１２ａとを突き合わせることにより固体部６２を形成している。図５（ｃ）に示すように、第３の態様において、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを突き合わせた状態では、端面１２ｅおよび端面１２ｆには、固体部６２が直接接触しているが、この固体部６２は、コーティング部６２ａに粉末６２ｃが混在する状態となっている。なお、混錬材の塗膜の厚さが半分となるように、端面１２ｅおよび端面１２ｆの双方に混錬材の塗膜を形成し、その後、当該塗膜が形成されたＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを突き合わせて固体部６２を形成するようにしても良い。

第１から第３の態様において、固体部６２を形成するコーティング部６２ａは、流動性を有するエポキシ樹脂、アクリル樹脂等、種々の樹脂系材料を用いることが可能である。粉末部６２ｂを形成する粉末６２ｃは、第１および第２の実施の形態の場合と同様に、例えば、アルミナまたはシリカ等のセラミック材料の粉末若しくはエポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂等の粉末を用いることが可能である。なお、固体部６２を構成するコーティング部６２ａおよび粉末部６２ｂの材質は、非磁性かつ絶縁性となる材質であれば上述の材質には限られず、他の材質であっても良い。また、コーティング部６２ａと粉末部６２ｂの位置関係および配置構成は、第１から第３の態様に記載したものであり、かつ固体部６２の寸法範囲が３μｍ以上〜３０μｍ以下の範囲であれば特に限定はされない。

また、コーティング部６２ａとなる薄膜は、印刷塗膜法に限らずに、その他ＰＶＤやイオンプレーティング等の蒸着、静電塗装または静電塗膜法等によって形成してもよい。また、薄膜が形成されれば、上述の手段に限らずに、他の手段を採用しても良い。また、粉末６２ｃは、それ自体が有する付着力（例えば摩擦力）によって、またはＥＰコア１２ａおよびＥＰコア１２ｂに静電気を帯電させることによって端面１２ｅ、端面１２ｆまたはコーティング部６２ａの端面に付着させている。

また、本実施の形態においても、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂを突き合わせた後、磁性素子６０の外周をテープで巻くことによって、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとが互いに固定される。

以上のように構成された磁性素子６０では、磁性コア体１２には固体部６２が設けられている。また、上述の３つの態様では、固体部６２の側面は、コーティング部６２ａ、粉末部６２ｂまたはコーティング部材と粉末６２ｃの混錬材のいずれかとなっていて、端面１２ｅ，１２ｆは上述のうちのいずれかの固体部６２の側面と接触している。したがって、突き合わされたＥＰコア１２ａ，１２ｂが、固体部６２の側面と直接的に接していることとなり、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとは互いに接触することがなく、従来のようにＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとが部分的にしか接触しない、といった事態が生じるのを防ぐことができる。そのため、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの接合状態が不確実な場合に比べて磁性素子６０の諸特性における温度特性の安定化が図られる。

また、磁性素子６０の諸特性における温度特性の安定化が確保されることにより、同仕様にて製造された製品の諸特性における温度特性のばらつきも改善され、当該製品の品質を向上させることができる。さらに、固体部６２の寸法範囲および粉末６２ｃの最大径を３μｍ以上〜３０μｍ以下に限定することにより、透磁率の低下を抑えながら、磁気飽和が生じにくい状態にすることができると共に、インダクタンス、インピーダンス等の値の低下も抑えられる。

また、磁性素子６０では、固体部６２が、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの端面１２ｅ，１２ｆと直接接触しているため、磁性素子６０が温度負荷を受ける（温度変化が生じる）ことにより、ＥＰコア１２ａ，１２ｂが熱膨張または熱収縮した場合でも、固体部６２が当該熱膨張または熱収縮を緩和するように働くものと考えられる。そのため安定した諸特性における温度特性が得られることとなり、磁性素子６０の諸特性における温度特性にばらつきが発生するのを防止できることとなる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る磁性素子８０について、図６から図８に基づいて説明する。図６は、本発明の第４の実施の形態に係る磁性素子８０の構成を示す図であり、（ａ）は、その側面から見た透視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＫ−Ｋ線で切断した正面方向から見た断面図である。また、図７は、図６（ａ）中の矢示Ｍで示した部分の拡大図であり、図８は、超音波融着装置９０を用いて磁性素子８０を製造する様子を示す模式図である。また、第１の実施の形態と同一の部材、同一の部分には同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。なお、第４の実施の形態では、第１の実施の形態と同様な構成となっているため、第１の実施の形態との相違部分について述べることとする。また、図６（ａ）および図８において、一端側とは右側を指し、他端側とは左側を指すものとする。

磁性素子８０は、第１の実施の形態の固体部１６とは微視的な構成の異なる、温度特性調整手段としての固体部８２を有する。

また、磁性素子８０においても、第１の実施の形態と同様に、ＥＰコア１２ａの一端側の端面１２ｅとＥＰコア１２ｂの他端側の端面１２ｆとの間には、３μｍ以上〜３０μｍ以下の厚み寸法範囲の間隔を有する固体部８２が設けられている。本実施の形態では、固体部８２は、３μｍ以上〜３０μｍ以下の寸法範囲の半分の厚さの薄膜部８４ａ，８４ｂから形成されている。薄膜部８４ａ，８４ｂは、端面１２ｅおよび端面１２ｆのそれぞれに、蒸着等の手法により形成されている。

本実施の形態では、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂの接合は、薄膜部８４ａと、薄膜部８４ｂの双方を突き合わせ、図７に示すように、その突き合わせ状態（接触状態）で、超音波融着を用いることにより行われている。本実施で採用する超音波融着の方法は、超音波振動を用いた摩擦融着であり、具体的には、図７に示すように、当該薄膜部８４ａと薄膜部８４ｂとを接触させた状態で、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂに超音波振動を加えている。この超音波振動により、薄膜部８４ａ，８４ｂの境界面８４ｃに摩擦熱を発生させ、この摩擦熱により薄膜部８４ａと薄膜部８４ｂとを融着させている。それにより、薄膜部８４ａと薄膜部８４ｂとは、ムラのない状態で互いに強固に接着される。

本実施の形態において、固体部８２を形成する薄膜部８４ａ，８４ｂの材質は共にエポキシ系樹脂であり、薄膜部８４ａ，８４ｂは共に、蒸着法によってＥＰコア１２ａ，１２ｂの端面１２ｅ，１２ｆに形成されている。また、薄膜部８４ａ，８４ｂの形成方法は、上述の手法に限られるものではなく、例えば、所定の最大粒子径を有するアルミナまたはシリカ等のセラミック粉末と、エポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂等の樹脂材とを混合したものを、印刷塗膜法または静電塗膜法等を用いて形成するようにしても良く、あるいは上記の材料構成からなるシート状の固体部８２を、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの端面１２ｅ，１２ｆの中間部位に挟み込むように配置しても良い。この場合、押圧状態の下、超音波振動による摩擦熱を生じさせることにより、固体部８２の厚み寸法を小さくする寸法変化が樹脂材に生じる場合でも、セラミック粉末は厚み寸法の変化が比較的生じ難い。そのため、固体部８２の規定寸法を維持することができる。

次に、磁性素子８０を超音波融着を用いて製造する工程について説明する。

磁性素子８０は、図８に示される、超音波融着装置９０を用いて製造される。超音波融着装置９０は、ＥＰコア１２ａ，１２ｂを保持するための磁性コア保持治具９２ａ，９２ｂと、磁性コア保持治具９２ａに取り付けられると共に、磁性コア保持治具９２ａを矢示Ｐ−Ｐ方向に振動させる超音波振動子９３とから構成されている。また、磁性コア保持治具９２ａ，９２ｂのそれぞれには、ＥＰコア１２ａまたはＥＰコア１２ｂを保持するための磁性コア保持凹部９５ａ，９５ｂが設けられている。磁性コア保持凹部９５ａ，９５ｂは、図８においては、磁性コア保持治具９２ａ，９２ｂのうち互いに対向する対向面に水平な方向に向かって、それぞれ３つずつ設けられている。なお、磁性コア保持凹部９５ａと磁性コア保持凹部９５ｂとは、互いに対向するように設けられている。なお、磁性コア保持凹部９５ａ，９５ｂの個数は、磁性コア保持治具９２ａ，９２ｂのそれぞれに３つずつ設けられる場合には限らず、３つ以下または、３つ以上設けるようにしても良い。

上述の磁性素子８０を製造する場合、予め、ＥＰコア１２ａの端面１２ｅ，１２ｆにそれぞれ薄膜部８４ａ，８４ｂを、蒸着等の手法により、形成する（薄膜形成ステップに相当）。さらに、巻回されたコイル２０をＥＰコア１２ａ，１２ｂのいずれか一方に設置する（コイル設置ステップに相当）。その後、磁性コア保持凹部９５ａにＥＰコア１２ａまたはＥＰコア１２ｂの一方を、磁性コア保持凹部９５ｂにＥＰコア１２ａまたはＥＰコア１２ｂの残りの他方を保持させる（保持ステップに相当）。そして、ＥＰコア１２ａとＥＰコア１２ｂとを対向させ、その後、薄膜部８４ａ，８４ｂ同士を矢示Ｑ方向に圧力を加えた状態で接触させる（接触ステップに相当）。この状態で、超音波振動子９３により矢示Ｐ−Ｐ方向に超音波振動を加える。それにより、薄膜部８４ａ，８４ｂが互いに接触する部位には摩擦熱が生じ、薄膜部８４ａ，８４ｂが互いに融着する（融着ステップに相当）。なお、本実施の形態における、矢示Ｐ−Ｐ方向の超音波周波数の一例としては、１９．１５ｋＨｚ、超音波融着の処理時間は０．２〜０．３秒とするものがある。また、矢示Ｑ方向の加圧力を０．１〜０．２ＭＰａとし、矢示Ｐ−Ｐ方向の超音波振動の振幅を、２０μｍとするものがある。

以上のように構成された、磁性素子８０は、超音波振動を加えることにより薄膜部８４ａ，８４ｂを熱融着させているため、融着完了後には、薄膜部８４ａと薄膜部８４ｂとをムラなく完全に固着されることが可能となる。このため、磁性素子８０においては、個々のＥＰコア１２ａ，１２ｂを固定するためにテープを巻きつける必要がなくなり工数を削減することができる。すなわち、超音波融着装置９０の磁性コア保持治具９２ａ，９２ｂに、多数のＥＰコア１２ａ，１２ｂを保持させることで、超音波融着を実行することができ、磁性素子８０を大量に生産することが可能となる。また、超音波融着の処理時間も短いため、製造工程数、工程時間およびコストの大幅な削減が可能となる。

このように、薄膜部８４ａ，８４ｂが互いにムラなく密着するため、当該薄膜部８４ａ，８４ｂの融着状態が安定し、且つ、同品質の磁性素子８０を短時間に大量に生産することが可能となる。

また、磁性素子８０では、蒸着および融着を用いることで、ＥＰコア１２ａ，１２ｂと固体部８２との接着状態が安定している。このため、温度負荷が加わった際に、固体部８２の寸法が変化しにくく、従来のテープによって磁性素子８０を固定していた場合と比較して、諸特性における温度特性を向上させることが可能となる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

上述の各実施の形態では、磁性素子１０，４０，６０，８０において磁性コアとしてＥＰコア１２ａ，１２ｂを組み合わせているが、これに限ることなく、Ｕ型コアとＩ型コア、Ｅ型コア同士等を組み合わせるようにしても良い。また、各実施の形態では、磁性素子１０，４０，６０，８０は、２つの磁性コアであるＥＰコア１２ａ，１２ｂを突き合わせることで構成されているが、２つに限らず、３つ以上の他の種類の磁性コアを突き合わせて構成するようにしても良い。

また、第１の実施の形態では、固体部１６を３μｍ以上〜３０μｍ以下の寸法範囲の半分の厚みとしてＥＰコア１２ａ，１２ｂに形成する変形例が示されており、また、第４の実施の形態では、固体部８２を形成する薄膜部８４ａ，８４ｂをそれぞれ３μｍ以上〜３０μｍ以下の寸法範囲の半分の厚みとして、ＥＰコア１２ａ，１２ｂの双方の端面１２ｅ，１２ｆに形成している。しかしながら、これらを半分の厚みとすることに限らず、固体部１６および薄膜部８４ａ，８４ｂの厚みの割合を３：２または２：１等、異なったの割合とするようにしても良い。

また、第１の実施の形態、第３の実施の形態および第４の実施の形態では、ＥＰコア１２ａ，１２ｂへの固体部１６、薄膜部６２ａ，８４ａ，８４ｂの形成には、蒸着、印刷塗膜、静電塗装または静電塗膜による手法を採用しているが、これらの手法に限ることなく、化学気相成長法、焼付け法またはスパッタリング等の他の手法を用いて薄膜を形成するようにしても良い。

また、第４の実施の形態では、超音波周波数、超音波融着の処理時間および加圧力の値は、それぞれ１９．１５ｋＨｚ、０．２〜０．３秒、０．１〜０．２ＭＰａとされていが、これらに限ることなく、超音波周波数の範囲を１７〜２１Ｈｚ、超音波融着の処理時間を０．１〜０．５秒、加圧力の範囲を０．０５〜０．４ＭＰａ等の範囲としてそれぞれの値を組み合わせるようにしても良い。

本発明の磁性素子および磁性素子の製造方法は、インダクタンス、トランス，フィルタ等の各種電子部品において利用することができる。

本発明の第１から第３の実施の形態に係る磁性素子の構成を示す図であり、（ａ）は、その側面から見た透視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線で切断した場合の正面方向から見た断面図である。 図１（ａ）中の磁性素子において矢示Ｂで示した部分の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態において、図１（ａ）中の磁性素子において矢示Ａで示した部分の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態において、固体部を構成する粉末を最大粒子径約１５μｍのアルミナ粉末とした場合の磁性素子の温度とインダクタンスの温度特性との関係を示す図である。 本発明の第３の実施の形態において、図１（ａ）中の磁性素子において矢示Ａで示した部分の拡大図である。 本発明の第４の実施の形態に係る磁性素子の構成を示す図であり、（ａ）は、その側面から見た透視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＫ−Ｋ線で切断した場合の正面から見た断面図である。 図６（ａ）中の磁性素子において矢示Ｍで示した部分の拡大図である。 超音波融着による磁性素子の製造工程を示す模式図である。

符号の説明

１０、４０，６０，８０…磁性素子
１２…磁性コア体
１２ａ，１２ｂ…ＥＰコア
１２ｅ，１２ｆ…端面
１６，４２，６２，８２…固体部（温度特性調整手段に対応）
４２ａ，６２ｃ…粉末
６２ａ…コーティング部
８４ａ、８４ｂ…薄膜部
６２ｂ…粉末部

Claims (3)

1. 導体を巻回することにより形成されるコイルと、
   磁性材料から構成されると共に、上記コイルで生じる磁束を通過させる複数のコア部材と、
   上記複数のコア部材のうち、互いに対向するコア部材の間に設けられると共に、非磁性かつ絶縁性の材質を具備して構成される温度特性調整手段と、
   を具備し、
   上記温度特性調整手段は、対向するコア部材のそれぞれの対向面に接触していると共に、この温度特性調整手段は、その厚み寸法が３μｍ以上から３０μｍ以下の範囲内に設けられている、
   ことを特徴とする磁性素子。
2. 前記温度調整手段は、セラミック材料、樹脂材料またはセラミック材料と樹脂材料とを混合した混合材を成分としていることを特徴とする請求項１記載の磁性素子。
3. 複数のコア部材の表面に薄膜を形成する薄膜形成ステップと、
   導体を巻回することにより形成されるコイルを上記コア部材に設置させるコイル設置ステップと、
   上記薄膜形成ステップにより薄膜が形成された上記コア部材を、該薄膜が露出する状態で、少なくとも２つ以上の磁性コア保持治具に保持させる保持ステップと、
   露出状態にある上記薄膜が対向する状態で、２つ以上の上記磁性コア保持治具を互いに接近させ、対向状態にある上記薄膜を押圧して互いに接近させる接触ステップと、
   上記接触ステップ後、上記磁性コア保持治具を介して上記コア部材に振動を与え、接触状態にある上記薄膜同士を互いに融着させる融着ステップと、
   を備えることを特徴とする磁性素子の製造方法。

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