JP2017103287A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】初透磁率、コアロスおよび耐電圧に優れるコイル部品並びに初透磁率、コアロスおよび耐電圧に優れたコイル部品を作ることができる金属磁性粉含有樹脂を提供する。【解決手段】コイルと、コイルを覆っている金属磁性粉含有樹脂と、からなるコイル部品２である。金属磁性粉はＤ５０の異なる少なくとも２種類の金属磁性粉を含む。２種類の金属磁性粉のうち、Ｄ５０が大きい金属磁性粉を大径粉、Ｄ５０が小さい金属磁性粉を小径粉とする。大径粉は鉄または鉄基合金からなる。小径粉はＮｉ−Ｆｅ合金からなる。小径粉のＤ５０は０．５〜１．５μｍである。大径粉および小径粉は絶縁コーティングされている。【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、コイル部品に関し、特に、電子機器中の電源平滑回路向けチョークコイルなどのように、電源用インダクタなどとして好ましく用いられるコイル部品に関する。

民生用又は産業用の電子機器分野では、電源用のインダクタとして表面実装型のコイル部品を用いることが多くなっている。表面実装型のコイル部品は、小型・薄型で電気的絶縁性に優れ、しかも低コストで製造できるためである。表面実装型のコイル部品の具体的構造のひとつに、プリント回路基板技術を応用した平面コイル構造がある。

コイルのインダクタンスを向上させる方法の一つに磁路の透磁率を高める方法がある。上記のコイル部品において磁路の透磁率を高めるためには、金属磁性粉含有樹脂層中の金属粉の充填率を高める必要がある。金属粉の充填率を高めるためには、大きい粒径の金属粉の隙間を小さい粒径の金属粉で埋めることが効果的である。しかし、細密充填が進んで金属粉どうしの接触が多くなりすぎると、コアロスが増加して直流重畳特性が悪化するという問題がある。

そこで、特許文献１に示すコイル部品が提案されている。このコイル部品によれば、コアロスの増加を抑えながらインダクタンスの向上を図ることが可能である。

しかしながら、近年では、さらに透磁率、コアロスに加えて耐電圧等の各種性能を向上させたコイル部品が要求されている。

特開２０１４−６０２８４号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、初透磁率、コアロスおよび耐電圧に優れるコイル部品、および、初透磁率、コアロスおよび耐電圧に優れたコイル部品を作ることができる金属磁性粉含有樹脂を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル部品は、
コイルと、
前記コイルを覆っている金属磁性粉含有樹脂と、からなり、
前記金属磁性粉はＤ５０の異なる少なくとも２種類の金属磁性粉を有し、
前記２種類の金属磁性粉のうち、Ｄ５０が大きい金属磁性粉を大径粉、Ｄ５０が小さい金属磁性粉を小径粉とする場合に、
前記大径粉は鉄または鉄基合金からなり、
前記小径粉はＮｉ−Ｆｅ合金からなり、
前記小径粉のＤ５０は０．５〜１．５μｍであり、
前記大径粉および前記小径粉は絶縁コーティングされているコイル部品である。

本発明に係るコイル部品は、特に上記の特徴を有する金属磁性粉を用いることで、初透磁率、コアロスおよび耐電圧に優れる。

本発明に係る金属磁性粉含有樹脂は上記のコイル部品に用いられる金属磁性粉含有樹脂である。本発明に係る金属磁性粉含有樹脂を用いることで、初透磁率、コアロスおよび耐電圧に優れたコイル部品を作ることができる。

前記大径粉のＤ５０は１５〜４０μｍであることが好ましい。

前記小径粉のＤ５０は０．５〜１．０μｍ（１．０μｍを含まない）であることが好ましい。

前記小径粉のＤ９０は４．０μｍ以下であることが好ましい。

少なくとも、前記小径粉は球状であることが好ましい。

前記Ｎｉ−Ｆｅ合金におけるＮｉの含有率は７５〜８２％であることが好ましい。

前記金属磁性粉全体に占める前記小径粉の配合比率は５〜２５％であることが好ましい。

前記絶縁コーティングの厚みは５〜４５ｎｍであることが好ましい。

前記絶縁コーティングはＳｉＯ_２からなるガラスを含むことが好ましい。

前記絶縁コーティングはリン酸塩を含むことが好ましい。

また、前記金属磁性粉は、Ｄ５０が前記大径粉より小さく、前記小径粉より大きい中径粉をさらに有していてもよい。

前記中径粉は絶縁コーティングされていることが好ましい。

前記中径粉のＤ５０は３．０〜１０μｍであることが好ましい。

前記中径粉は鉄または鉄基合金からなることが好ましい。

前記金属磁性粉全体に占める前記大径粉の配合比率は７０〜８０％、前記中径粉の配合比率は１０〜１５％、前記小径粉の配合比率は１０〜１５％であることが好ましい。

本発明の一実施形態に係るコイル部品の斜視図である。 図２は図１に示すコイル部品の分解斜視図である。 図３は図１に示すIII−III線に沿う断面図である。 図４Ａは図１に示すIV−IV線に沿う断面図である。 図４Ｂは図４Ａの端子電極付近の要部拡大断面図である。 図５は絶縁コーティングされた金属磁性粉の模式図である。 図６は小径粉の配合比と初透磁率との関係を表すグラフである。 図７は小径粉の配合比とＰｃｖとの関係を表すグラフである。 図８は小径粉のＮｉ含有比率と初透磁率との関係を表すグラフである。 図９は小径粉のＮｉ含有比率とＰｃｖとの関係を表すグラフである。 図１０は小径粉の粒径と初透磁率との関係を表すグラフである。 図１１は小径粉の粒径とＰｃｖとの関係を表すグラフである。 図１２は小径粉の絶縁膜厚と初透磁率との関係を表すグラフである。 図１３は小径粉の絶縁膜厚と耐電圧との関係を表すグラフである。 図１４は大径粉、小径粉の種類と初透磁率との関係を表すグラフである。 図１５は大径粉、小径粉の種類と直流重畳特性との関係を表すグラフである。 図１６は小径粉のＤ９０と初透磁率との関係を表すグラフである。 図１７は小径粉のＤ９０とＰｃｖとの関係を表すグラフである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

本発明に係るコイル部品の一実施形態として、図１〜図４に示すコイル部品２が挙げられる。図１に示すように、コイル部品２は、矩形平板形状のコア素体１０と、コア素体１０のＸ軸方向の両端にそれぞれ装着してある一対の端子電極４，４とを有する。端子電極４，４は、コア素体１０のＸ軸方向端面を覆うと共に、Ｘ軸方向端面の近くで、コア素体１０のＺ軸方向の上面１０ａと下面１０ｂとを一部覆っている。さらに、端子電極４，４は、コア素体１０のＹ軸方向の一対の側面をも一部覆っている。

図２に示すように、コア素体１０は、上部コア１５と下部コア１６とからなり、そのＺ軸方向の中央部に、絶縁基板１１を有する。

絶縁基板１１は、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた一般的なプリント基板材料からなることが好ましいが特に限定はない。

また、本実施形態では樹脂基板１１の形状が矩形であるが、その他の形状であってもよい。樹脂基板１１の形成方法にも特に制限はなく、たとえば射出成形、ドクターブレード法、スクリーン印刷などにより形成される。

また、絶縁基板１１のＺ軸方向の上面（一方の主面）に、円形スパイラル状の内部導体通路１２から成る内部電極パターンが形成してある。内部導体通路１２は最終的にコイルとなる。また、内部導体通路１２の材質に特に制限はない。

スパイラル状の内部導体通路１２の内周端には、接続端１２ａが形成してある。また、スパイラル状の内部導体通路１２の外周端には、コア素体１０の一方のＸ軸方向端部に沿って露出するようにリード用コンタクト１２ｂが形成してある。

絶縁基板１１のＺ軸方向の下面（他方の主面）には、スパイラル状の内部導体通路１３から成る内部電極パターンが形成してある。内部導体通路１３は最終的にコイルとなる。また、内部導体通路１３の材質に特に制限はない。

スパイラル状の内部導体通路１３の内周端には、接続端１３ａが形成してある。また、スパイラル状の内部導体通路１３の外周端には、コア素体１０の一方のＸ軸方向端部に沿って露出するようにリード用コンタクト１３ｂが形成してある。

図３に示すように、接続端１２ａと接続端１３ａとは、Ｚ軸方向には絶縁基板１１を挟んで反対側に形成してあり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向には同じ位置に形成してある。そして、絶縁基板１１に形成してあるスルーホール１１ｉに埋め込まれているスルーホール電極１８を通して電気的に接続してある。すなわち、スパイラル状の内部導体通路１２と、同じくスパイラル状の内部導体通路１３とは、スルーホール電極１８を通して電気的に直列に接続してある。

絶縁基板１１の上面１１ａ側から見たスパイラル状の内部導体通路１２は、外周端のリード用コンタクト１２ｂから内周端の接続端１２ａに向かって反時計回りのスパイラルを構成している。

これに対して、絶縁基板１１の上面１１ａ側から見たスパイラル状の内部導体通路１３は、内周端である接続端１３ａから外周端であるリード用コンタクト１３ｂに向かって反時計回りのスパイラルを構成している。

これにより、スパイラル状の内部導体通路１２，１３に電流が流れることによって生じる磁束の方向が一致し、スパイラル状の内部導体通路１２，１３で発生する磁束は重畳して強め合い、大きなインダクタンスを得ることができる。

上部コア１５は、矩形平板状のコア本体の中央部に、Ｚ軸方向の下方に向けて突出する円柱状の中脚部１５ａを有する。また、上部コア１５は、矩形平板状のコア本体のＹ軸方向の両端部に、Ｘ軸方向の下方に向けて突出する板状の側脚部１５ｂを有する。

下部コア１６は、上部コア１５のコア本体と同様な矩形平板状の形状を有し、上部コア１５の中脚部１５ａと側脚部１５ｂとが、それぞれ下部コア１６の中央部およびＹ軸方向の端部に連結されて一体化される。

なお、図２では、コア素体１０が、上部コア１５と下部コア１６とに分離されて描かれているが、これらは、金属磁性粉含有樹脂により一体化されて形成されても良い。また、上部コア１５に形成してある中脚部１５ａおよび／または側脚部１５ｂは、下部コア１６に形成されていても良い。いずれにしても、コア素体１０は、完全な閉磁路を構成してあり、閉磁路内にギャップは存在しない。

図２に示すように、上部コア１５と内部導体通路１２との間には、保護絶縁層１４が介在してあり、これらは絶縁されている。また、下部コア１６と内部導体通路１３との間には、矩形シート状の保護絶縁層１４が介在してあり、これらは絶縁されている。保護絶縁層１４の中央部には、円形の貫通孔１４ａが形成してある。また、絶縁基板１１の中央部にも、円形の貫通孔１１ｈが形成してある。これらの貫通孔１４ａおよび１１ｈを通して、上部コア１５の中脚部１５ａが下部コア１６の方向に延びて下部コア１６の中央と連結してある。

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本実施形態では、端子電極４が、コア素体１０のＸ軸方向端面に接触する内層４ａと、内層４ａの表面に形成される外層４ｂとを有する。内層４ａは、コア素体１０のＸ軸方向の端面近くで、コア素体１０の上面１０ａおよび下面１０ｂの一部も覆っており、その外表面を外層４ｂが覆っている。

ここで、本実施形態では、コア素体１０は、金属磁性粉含有樹脂で構成してある。金属磁性粉含有樹脂とは、樹脂に金属磁性粉が混入されてなる磁性材料である。

以下、本実施形態における金属磁性粉について説明する。

本実施形態における金属磁性粉はＤ５０の異なる少なくとも２種類の金属磁性粉を含む。ここで、Ｄ５０とは、積算値が５０％である粒度の直径を指す。

そして、前記２種類の金属磁性粉のうち、Ｄ５０が大きい金属磁性粉を大径粉、大径粉よりＤ５０が小さい金属磁性粉を小径粉とする。本実施形態に係る金属磁性粉は、大径粉が鉄または鉄基合金からなり、小径粉がＮｉ−Ｆｅ合金からなる。

本実施形態の鉄基合金とは、鉄が９０重量％以上含まれる合金を指す。また、鉄が９０重量％以上含まれていれば大径粉の種類に特に制限はなく、Ｆｅ基アモルファス粉、カルボニル鉄粉（純鉄粉）の他、各種Ｆｅ系合金を用いることができる。

本実施形態のＮｉ−Ｆｅ合金とは、Ｎｉが２８重量％以上含まれ、残部がＦｅおよびその他の元素からなる合金を指す。その他の元素の含有量に特に制限はないが、Ｎｉ−Ｆｅ合金全体を１００重量％とする場合に８重量％以下とすることができる。

さらに、本実施形態に係る金属磁性粉は図５に示すように絶縁コーティングされている。なお、「絶縁コーティングされている」とは、当該粉末における全粉末粒子のうち、５０％以上の粉末粒子が絶縁コーティングされている場合を指す。

絶縁コーティングされた金属磁性粉における金属磁性粉の粒径は図５のｄ１の長さである。また、図５のｄ２の長さ、すなわち、当該金属磁性粉における絶縁コーティングの最大厚みが当該金属磁性粉における絶縁コーティングの厚みとなる。また、絶縁コーティングは必ずしも金属磁性粉の表面の全てを覆っている必要はない。表面の５０％以上が絶縁コーティングに覆われている金属磁性粉は絶縁コーティングされている金属磁性粉であるとみなす。

本実施形態における金属磁性粉が上記の構成を有することで、初透磁率、コアロス、耐電圧、絶縁抵抗および直流重畳特性が全て優れたコア素体１０を得ることができる。

以下、本実施形態における金属磁性粉についてさらに詳細に説明する。

大径粉のＤ５０には特に制限はないが、１５〜４０μｍであることが好ましく、１５〜３０μｍであることが更に好ましい。大径粉のＤ５０が上記の範囲内であることで飽和磁束密度および透磁率が向上する。

小径粉のＤ５０には特に制限はないが、０．５〜１．５μｍであることが好ましく、０．５〜１．０μｍ（１．０μｍを含まない）であることがより好ましく、０．７〜０．９μｍであることがさらに好ましい。小径粉のＤ５０が上記の範囲内であることで初透磁率が向上し、コアロスが低下する。

小径粉の粒径のばらつきは小さい方が好ましい。具体的には、小径粉のＤ９０（積算値が９０％である粒度の直径）が４．０μｍ以下であることが好ましい。Ｄ９０が４．０μｍ以下であることで初透磁率が向上し、コアロスが低下する。

大径粉および小径粉は球状であることが好ましい。本実施形態において球状であるとは、具体的には、球形度が０．９以上である場合をいう。また、球形度は画像式粒度分布計で測定することができる。

Ｎｉ−Ｆｅ合金におけるＮｉの含有率は４０〜８５％であることが好ましく、７５〜８２％であることが特に好ましい。Ｎｉの含有率を上記の範囲内とすることで初透磁率が向上し、コアロスが低下する。なお、上記の含有率は重量比率である。

金属磁性粉全体に占める小径粉の配合比率は５〜２５％であることが好ましく、６．５〜２０％であることが更に好ましい。小径粉の配合比率を上記の範囲内とすることで、初透磁率が向上し、コアロスが低下する。なお上記の配合比率は重量比率である。

絶縁コーティング２２の厚みには特に制限はないが、小径粉の絶縁コーティング２２の平均厚みを５〜４５ｎｍとすることが好ましく、特に好ましくは１０〜３５ｎｍである。また、小径粉と大径粉とで絶縁コーティング２２の厚みを同一としてもよく、大径粉の絶縁コーティング２２の厚みを小径粉の絶縁コーティング２２の厚みよりも厚くしてもよい。

絶縁コーティング２２の材質には特に制限はなく、本技術分野において一般的に用いられている絶縁コーティングを用いることができる。ＳｉＯ_２からなるガラスを含む被膜またはリン酸塩を含むリン酸塩化成皮膜が好ましく、ＳｉＯ_２からなるガラスを含む被膜が特に好ましい。また、絶縁コーティングの方法にも特に制限はなく、本技術分野で通常用いられる方法を用いることができる。

さらに、本実施形態に係る金属磁性粉は、Ｄ５０が前記大径粉のＤ５０より小さく、前記小径粉のＤ５０より大きい中径粉をさらに有していてもよい。

中径粉も大径粉、小径粉と同様に絶縁コーティングされていることが好ましい。

中径粉のＤ５０が３．０〜１０μｍであることが好ましい。中径粉のＤ５０が上記の範囲内であることで透磁率が向上する。

中径粉の材質には特に制限はないが、大径粉と同様に鉄または鉄基合金からなることが好ましい。

さらに、金属磁性粉全体に占める各粉末の配合比率としては、大径粉の配合比率が７０〜８０％、前記中径粉の配合比率が１０〜１５％、前記小径粉の配合比率が１０〜１５％であることが好ましい。上記の配合比率であることで特にコアロスが低下し、透磁率が向上する。

本実施形態における大径粉、中径粉、小径粉の粒径、絶縁コーティングの厚み等は透過型電子顕微鏡により測定される。なお、通常は、本実施形態における大径粉、中径粉、小径粉の粒径や材質等は、コア素体１０の製造工程では実質的に変化しない。

本実施形態に係る金属磁性粉として、絶縁コーティングされた上記の金属磁性粉を用いることで、低加圧又は非加圧成形下において高密度なコア素体１０を成形することができ、高透磁率且つ低損失なコア素体１０を実現することができる。

なお、高密度なコア素体１０を得ることができるのは、大径粉のみを用いる場合に生じる隙間を中径粉および／または小径粉が埋めるためであると考えられる。また、コア素体１０の密度をさらに高くするために、中径粉を用いず小径粉のみを用いることが考えられる。中径粉を用いないことで、中径粉を用いる場合よりも透磁率が高いコア素体１０が得られる場合がある。

これに対し、中径粉と小径粉の両方を用いる場合には、小径粉のＮｉ含有量の変化などの各種条件が変化しても、各種条件の変化に応じた特性の変化が小さいコア素体１０を得ることができる。したがって、中径粉と小径粉の両方を用いる場合には、小径粉のみを用いる場合よりもコア素体１０の製造安定性が高くなる。

前記金属磁性粉含有樹脂における金属磁性粉の含有率は９０〜９９重量％であることが好ましく、９５〜９９重量％であることがさらに好ましい。樹脂に対する金属磁性粉の量を少なくすれば飽和磁束密度および透磁率は小さくなり、逆に金属磁性粉の量を多めにすれば飽和磁束密度および透磁率は大きくなるので、金属磁性粉の量で飽和磁束密度および透磁率を調整することができる。

金属磁性粉含有樹脂に含まれる樹脂は絶縁結着材として機能する。樹脂の材料としては液状エポキシ樹脂又は粉体エポキシ樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂の含有率は１〜１０重量％であることが好ましく、１〜５重量％であることがさらに好ましい。また、金属磁性粉と樹脂とを混合させるときには、樹脂溶液を用いて金属磁性粉含有樹脂溶液を得ることが好ましい。樹脂溶液の溶媒には特に限定はない。

以下、コイル部品２の製造方法について述べる。

まず、絶縁基板１１に、スパイラル状の内部導体通路１２，１３をめっき法により形成する。めっき条件に特に限定はない。また、めっき法以外の方法により形成してもよい。

次に、内部導体通路１２，１３が形成された絶縁基板１１の両面に、保護絶縁層１４を形成する。保護絶縁層１４の形成方法に特に限定はない。例えば、絶縁基板１１を高沸点溶剤にて希釈した樹脂溶解液に浸漬させ乾燥させることで保護絶縁層１４を形成することができる。

次に、図２に示す上部コア１５および下部コア１６の組合せからなるコア素体１０を形成する。そのために、保護絶縁層１４が形成してある絶縁基板１１の表面に、上述した金属磁性粉含有樹脂溶液を塗布する。塗布方法には特に限定はないが、印刷により塗布することが一般的である。

次に、印刷により塗布された金属磁性粉含有樹脂溶液の溶剤分を揮発させてコア素体１０とする。

さらに、コア素体１０の密度を向上させる。コア素体１０の密度を向上させる方法には特に限定はないが、例えばプレス処理による方法が挙げられる。

そして、コア素体１０の上面１１ａおよび下面１１ｂを研削し、コア素体１０を所定の厚みにそろえる。その後、熱硬化させて樹脂を架橋させる。研削方法には特に限定はないが、例えば、固定砥石による方法が挙げられる。また、熱硬化の温度および時間には特に制限はなく、樹脂の種類等により適宜制御すればよい。

その後に、コア素体１０が形成された絶縁基板１１を個片状に切断する。切断方法に特に限定はないが、たとえばダイシングによる方法が挙げられる。

以上の方法で、図１で示される端子電極４が形成される前のコア素体１０が得られる。なお、切断前の状態では、コア素体１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に一体的に連結されている。

また、切断後、個片化されたコア素体１０にエッチング処理を行う。エッチング処理の条件としては、特に限定されない。

次に、エッチング処理されたコア素体１０のＸ軸方向の両端に電極材を塗布して内層４ａを形成する。電極材としては、上述した金属磁性粉含有樹脂に用いられるエポキシ樹脂と同様のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂にＡｇ粉などの導体粉を含有させた導体粉含有樹脂が用いられる。

次に、内層４ａとなる電極ペーストが塗布された製品に対してバレルめっきにて端子めっきを施し、外層４ｂを形成する。外層４ｂは２層以上の多層構造であってもよい。外層４ｂの形成方法および材質に特に制限はないが、例えば内層４ａ上にＮｉめっきを施し、さらにＮｉめっき上にＳｎめっきを施すことで形成できる。以上の方法でコイル部品２を製造することができる。

本実施形態では、コア素体１０を金属磁性粉含有樹脂で構成しているため、金属磁性粉と金属磁性粉との間に樹脂が存在し、微小なギャップが形成された状態となることによって飽和磁束密度が高められる。このため、上部コア１５と下部コア１６との間にエアギャップを形成することなく磁気飽和を防止することができる。したがって、ギャップを形成するために磁性コアを高い精度で機械加工する必要はない。

さらに本実施形態によるコイル部品２では、基板面に集合体として形成することでコイルの位置精度が非常に高く、小型化、薄型化が可能である。さらに本実施形態では、磁性体には金属磁性材料を用いており、フェライトよりも直流重畳特性がよいので、磁気ギャップの形成を省略することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば、図１〜図４に示されたコイル部品以外の形態であっても、上述した金属磁性粉含有樹脂により覆われているコイルを有するコイル部品は全て本発明のコイル部品である。

以下、本発明を、実施例に基づき説明する。

＜実験例１＞
本発明に係るコイル部品における金属磁性粉含有樹脂の特性を評価するためにトロイダルコアを作製した。以下、トロイダルコアの作製方法について説明する。

まず、トロイダルコアに含まれる金属磁性粉作製のために金属磁性粉に含まれる大径粉、中径粉および小径粉を準備した。大径粉としてはＤ５０が２６μｍのＦｅ基アモルファス粉（エプソンアトミックス株式会社製）を準備した。中径粉としてはＤ５０が４．０μｍのカルボニル鉄粉（純鉄粉）（エプソンアトミックス株式会社製）を準備した。そして、小径粉としてＮｉ含有率が７８重量％、Ｄ５０が０．９μｍ、Ｄ９０が１．２μｍであるＮｉ−Ｆｅ合金粉（昭栄化学工業株式会社製）を準備した。

そして、大径粉、中径粉および小径粉の配合比が以下に示す表１の配合比となるように混合し、金属磁性粉を作成した。

そして、前記金属磁性粉に対し、ＳｉＯ_２を含むガラスからなる絶縁被膜（以下、単にガラスコートと呼ぶ場合がある）を、小径粉の絶縁被膜が平均膜厚２０ｎｍになるように形成した。大径粉、および中径粉の絶縁被膜の平均膜厚が小径粉の絶縁被膜の平均膜厚以上になるようにした。前記絶縁被膜の形成は、ＳｉＯ_２を含む溶液を前記金属磁性粉に噴霧した。

そして、絶縁被膜を形成した金属磁性粉をエポキシ樹脂と混練して金属磁性粉含有樹脂を作製した。前記金属磁性粉含有樹脂における絶縁被膜を形成した金属磁性粉の重量比率は、９７重量％とした。

そして、得られた金属磁性粉含有樹脂を所定のトロイダル形状の金型に充填させ、１００℃で５時間加熱して溶剤分を揮発させた。そして、プレス処理を行ったのちに固定砥石にて研削し、厚みを０．７ｍｍで均一にした。その後に１７０℃で９０分、熱硬化させてエポキシ樹脂を架橋させてトロイダルコア（外径１５ｍｍ、内径９ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）を得た。

また、得られた金属磁性粉含有樹脂を所定の直方体形状の金型に充填させた。トロイダルコアと同様の方法で直方体磁性材料（４ｍｍ×４ｍｍ×１ｍｍ）を得た。さらに、前記直方体磁性材料の一方の４ｍｍ×４ｍｍの面の両端に幅１．３ｍｍの端子電極を設けた

なお、金属磁性粉の粒径、大径粉、中径粉および小径粉の配合比、Ｄ５０、Ｄ９０、および、絶縁被膜の膜厚は上記の製造工程によって変化しないことを確認した。

前記トロイダルコアに巻数３２でコイルを巻き、各種特性（初透磁率μｉ、コアロスＰｃｖ）を評価した。結果を表１、図６、図７に示す。なお、コアロスＰｃｖは測定周波数３ＭＨｚで測定した。

さらに、前記直方体磁性材料の端子電極間に電圧をかけ、２ｍＡの電流が流れたときの電圧を測定することで、耐電圧を測定した。本実施例では、耐電圧は３００Ｖ以上を良好とした。

表１、図６、図７より、Ｆｅ基アモルファス粉からなる大径粉およびＮｉ−Ｆｅ合金からなる小径粉を含み、絶縁被膜を形成した金属磁性粉を用いたトロイダルコア（実施例１〜１３）は初透磁率が大径粉のみからなる比較例１より優れており、その他の特性も全て比較例１と同等以上となった。また、小径粉の含有比が５〜２５％であるトロイダルコア（実施例２ａ、２〜１２）は初透磁率が３４．５以上であり、さらに好ましい初透磁率となった。さらに、小径粉の含有率が６．５〜２０％であるトロイダルコア（実施例４〜１１）は初透磁率が３７．０以上であり、さらに好ましい初透磁率となった。

＜実験例２＞
小径粉に用いられるＮｉ−Ｆｅ合金のＮｉ含有率を３０〜９０％の間で変化させた点以外は実施例８と同条件でトロイダルコアを作製し、特性を評価した。結果を表２、図８、図９に示す。

実施例８、２１〜３３に示すように、小径粉に用いられるＮｉ−Ｆｅ合金のＮｉ含有率を変化させた場合には、初透磁率が大径粉のみからなる比較例１より優れており、その他の特性も比較例１と同等以上となった。また、Ｎｉ含有率が４０〜８５％である小径粉を用いた場合（実施例８、２２〜３１）には、初透磁率が３５．０以上であり、さらに好ましい初透磁率となった。さらに、Ｎｉ含有率が７５〜８２％である小径粉を用いた場合（実施例８、２３、２４）には、初透磁率が３８．８以上であり、さらに好ましい初透磁率となった。

＜実験例３＞
絶縁被膜を形成しない点以外は実施例８と同条件でトロイダルコアを作製し、特性を評価した。結果を表３に示す。

表３より、絶縁被膜を形成しない場合（比較例３１）には、絶縁被膜を形成する場合（実施例８）と比較してコアロスＰｃｖおよび耐電圧が著しく悪化した。また、絶縁被膜を形成せず、小径粉として鉄粉を用いた場合（比較例３２）には、絶縁被膜を形成する場合（実施例８）と比較して耐電圧が著しく悪化した。

＜実験例４＞
小径粉の粒径（Ｄ５０、Ｄ９０）を変化させた点以外は実施例８と同条件でトロイダルコアを作製し、特性を評価した。結果を表４、図１０、図１１に示す。

表４より、小径粒の粒径を変化させても全ての特性が小径粉を用いない場合と同等以上となった。また、Ｄ５０が０．５〜１．５μｍの場合には、初透磁率が３７．０以上であり、さらに好ましい初透磁率となった。

＜実験例５＞
絶縁被膜の膜厚を変化させた点以外は実施例８と同条件でトロイダルコアを作製し、特性を評価した。結果を表５、図１２、図１３に示す。

表５より、絶縁被膜の膜厚を変化させても全ての特性が小径粉を用いない場合と同等以上となった。また、絶縁被膜の膜厚が５〜４５ｎｍの場合（実施例８、５１〜５８）には、初透磁率が３５．０以上であり、さらに好ましい初透磁率となった。さらに、絶縁被膜の膜厚が１０〜３５ｎｍの場合（実施例８、５２〜５６）には、初透磁率が３７．５以上かつ耐電圧が４００Ｖ以上となり、さらに好ましい特性となった。

＜実験例６＞
各金属磁性粉の種類を変化させた点以外は実施例４６と同条件でトロイダルコアを作製し、特性を評価した。結果を表６、図１４、図１５に示す。

なお、実験例６では、上記の特性の他に、直流重畳特性（Ｉｄｃ）の測定も行った。本実験例では、通電していない状態でのインダクタンスおよび直流電流を１０Ａ通電している状態でのインダクタンスを測定し、直流電流通電前後でのインダクタンスの変化を測定した。本実施例ではＩｄｃの絶対値が２５％以下である場合を良好とした。

表６より、大径粉および中径粉が鉄粉であり、小径粉がＮｉ−Ｆｅ合金粉である場合（実施例４６）は、その他の組み合わせの場合（比較例６１〜６３）と比較して全ての特性が同等以上であり、特に初透磁率および直流重畳特性が良好であった。

＜実験例７＞
小径粉のＤ５０を一定にしてＤ９０のみを変化させた点、すなわち、小径粉の粒径のバラツキを変化させた点以外は実施例８と同条件でトロイダルコアを作製し、特性を評価した。結果を表７、図１６、図１７に示す。

表７より、小径粉の粒径のバラツキを変化させても全ての特性が良好であった。また、Ｄ９０が４．０μｍ以下の場合（実施例８、７１）はＤ９０が４．０を超える場合（実施例７２）と比べて初透磁率が著しく優れていた。

＜実験例８＞
上記の実施例１〜７２および比較例１〜６３で用いられた金属磁性粉含有樹脂を用いて図１〜図４Ａ、図４Ｂに記載のコア素体を作製し、図１〜図４Ａ、図４Ｂに記載のコイル部品を作製した。実施例１〜７２で用いられた金属磁性粉含有樹脂を用いたコイル部品は初透磁率、コアロス、耐電圧などの特性が良好なコイル部品となった。

２… コイル部品
４… 端子電極
４ａ… 内層
４ｂ… 外層
１０… コア素体
１１… 絶縁基板
１２，１３… 内部導体通路
１２ａ，１３ａ… 接続端
１２ｂ，１３ｂ… リード用コンタクト
１４… 保護絶縁層
１５… 上部コア
１５ａ… 中脚部
１５ｂ… 側脚部
１６… 下部コア
１８… スルーホール導体
２０… 絶縁コーティングされた金属磁性粉
２２… 絶縁コーティング

Claims (16)

1. コイルと、
   前記コイルを覆っている金属磁性粉含有樹脂と、からなるコイル部品であって、
   前記金属磁性粉はＤ５０の異なる少なくとも２種類の金属磁性粉を有し、
   前記２種類の金属磁性粉のうち、Ｄ５０が大きい金属磁性粉を大径粉、Ｄ５０が小さい金属磁性粉を小径粉とする場合に、
   前記大径粉は鉄または鉄基合金からなり、
   前記小径粉はＮｉ−Ｆｅ合金からなり、
   前記小径粉のＤ５０が０．５〜１．５μｍであり、
   前記大径粉および前記小径粉は絶縁コーティングされていることを特徴とするコイル部品。
2. 前記大径粉のＤ５０が１５〜４０μｍである請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記小径粉のＤ５０が０．５〜１．０μｍ（１．０μｍを含まない）である請求項１または２に記載のコイル部品。
4. 前記小径粉のＤ９０が４．０μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のコイル部品。
5. 少なくとも前記小径粉が球状である請求項１〜４のいずれかに記載のコイル部品。
6. 前記Ｎｉ−Ｆｅ合金におけるＮｉの含有率が７５〜８２％である請求項１〜５のいずれかに記載のコイル部品。
7. 前記金属磁性粉全体に占める前記小径粉の配合比率が５〜２５％である請求項１〜６のいずれかに記載のコイル部品。
8. 前記絶縁コーティングの厚みが５〜４５ｎｍである請求項１〜７のいずれかに記載のコイル部品。
9. 前記絶縁コーティングがＳｉＯ_２からなるガラスを含む請求項１〜８のいずれかに記載のコイル部品。
10. 前記絶縁コーティングがリン酸塩を含む請求項１〜８のいずれかに記載のコイル部品。
11. Ｄ５０が前記大径粉より小さく、前記小径粉より大きい中径粉をさらに有する請求項１〜１０のいずれかに記載のコイル部品。
12. 前記中径粉は絶縁コーティングされている請求項１１に記載のコイル部品。
13. 前記中径粉のＤ５０が３．０〜１０μｍである請求項１１または１２に記載のコイル部品。
14. 前記中径粉は鉄または鉄基合金からなる請求項１１〜１３のいずれかに記載のコイル部品。
15. 前記金属磁性粉全体に占める前記大径粉の配合比率が７０〜８０％、前記中径粉の配合比率が１０〜１５％、前記小径粉の配合比率が１０〜１５％である請求項１１〜１４のいずれかに記載のコイル部品。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載のコイル部品に用いられる金属磁性粉含有樹脂。

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