JP2020161696A - 複合粒子、コアおよびインダクタ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】成型後に特性のバラつきが少ない複合粒子を提供すること。【解決手段】複合粒子１２は、粒径が１０μｍ〜５０μｍの大粒子１４と、大粒子の表面に付着してあり大粒子よりも小さい粒径のバインダ粒子１６とを有する。また、大粒子の表面に付着しており、大粒子の粒径より小さな粒径を持つ２つ以上の小粒子１８、１８ａ、１８ｂをさらに有する。大粒子に付着している２つの小粒子の間に、バインダ粒子が大粒子に付着して存在している。【選択図】図２

Description

本発明は、複合粒子に関し、たとえばコアを構成する複合粒子に関する。

特許文献１に記載のように、コイル型電子部品として、金属磁性粒子とバインダとを所定の型に入れて、圧縮成型して得られるコアが広く用いられている。

しかし、金属磁性粒子に対してバインダを分散させることは困難であり、その結果、成型後に特性のバラつきが生じるという問題がある。

国際公開２０１２／１４７５７６号公報明細書

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、成型後に特性のバラつきが少ない複合粒子および該複合粒子を用いたコアおよびインダクタ素子を提供することである。

すなわち、本発明の態様は以下の通りである。

［１］粒径が１０μｍ〜５０μｍの大粒子と、前記大粒子の表面に付着してあり前記大粒子よりも小さい粒径のバインダ粒子とを有する複合粒子。

［２］前記大粒子の表面に付着してあり前記大粒子の粒径より小さな粒径を持つ２つ以上の小粒子をさらに有し、
前記大粒子に付着している２つの前記小粒子の間に、前記バインダ粒子が前記大粒子に付着して存在している前記［１］に記載の複合粒子。

［３］前記小粒子が、磁性粒子である前記［２］に記載の複合粒子。

［４］前記大粒子が、磁性粒子である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の複合粒子。

［５］前記バインダ粒子は、前記小粒子よりも小さい粒径を有する前記［２］〜［４］のいずれかに記載の複合粒子。

［６］前記バインダ粒子は、前記大粒子に析出して付着してある前記［１］〜［５］のいずれかに記載の複合粒子。

［７］前記［１］〜［６］のいずれかに記載の複合粒子が観察される断面または表面を持つコア。

［８］前記［７］に記載のコアを有するインダクタ素子。

［９］バインダが溶解してあるバインダ可溶性溶液中に、粒径が１０μｍ〜５０μｍの大粒子が分散してある第１溶液を準備する工程と、
前記第１溶液にバインダ不溶性溶液を添加して第２溶液を準備する工程と、
前記第２溶液を乾燥する工程と、を有し、
前記バインダ可溶性溶液は、前記バインダおよび前記バインダ不溶性溶液に対して可溶性であり、
前記バインダ不溶性溶液は、前記バインダに対して不溶性である複合粒子の製造方法。

［１０］前記第２溶液を準備する際に、前記第１溶液に凝集抑制剤を添加する前記［９］に記載の複合粒子の製造方法。

［１１］前記第１溶液中の前記大粒子には、前記大粒子よりも粒径が小さい小粒子が付着してある前記［９］または［１０］に記載の複合粒子の製造方法。

［１２］前記［９］〜［１１］のいずれかに記載の製造方法により得られる複合粒子。

図１は、本発明の一実施形態に係るインダクタ素子の断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る複合粒子の模式断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る複合粒子の模式断面図である。 図４は、本発明の比較例の顆粒の模式断面図である。 図５は、本発明の実施例１〜４および比較例１〜４に関するグラフである。

１． インダクタ素子
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るインダクタ素子２は、巻線部４と、コア６と、を有する。巻線部４では、導体５がコイル状に巻回してある。コア６は、粒子およびバインダで構成されている。

コア６は、たとえば粒子とバインダとを圧縮して成型される。このようなコア６は粒子同士がバインダを介して結合することにより、所定の形状に固定されている。

本実施形態ではコア６を構成する粒子およびバインダの少なくとも一部がたとえば図２に示す所定の複合粒子１２により構成されている。

好ましくは、コア６を構成する粒子およびバインダの合計量を１００質量％としたとき、図２に示す所定の複合粒子１２が９３質量％〜９９．５質量％である。これにより、後述する本実施形態に係る複合粒子１２の「成型後に特性のバラつきが少ない」および「成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性が高くなる」との効果を得ることができる。

１−１．複合粒子
図２に示すように、本実施形態に係る複合粒子１２は、小粒子１８およびバインダ粒子１６が大粒子１４に付着している構成となっている。ここで、大粒子１４の粒径は１０μｍ〜５０μｍであり、好ましくは１０μｍ〜２５μｍである。

また、本実施形態では、大粒子１４に付着している２つの小粒子１８ａ，１８ｂの間に、バインダ粒子１６が大粒子１４に付着して存在している。

ここで、「大粒子１４に付着している２つの小粒子１８ａ，１８ｂの間に、バインダ粒子１６が大粒子１４に付着して存在している」とは、「隣り合っている２つの小粒子１８ａ，１８ｂと大粒子１４とのそれぞれの接合点３８ａ，３８ｂとの間に、バインダ粒子１６が大粒子１４に付着して存在していること」を意味する。

なお、以下で説明するが、図１の大粒子１４は被覆部２４を有し、小粒子１８ａ，１８ｂも被覆部２８を有していてもよい。このため、この場合は、厳密には、上記の「小粒子１８ａと大粒子１４との接合点３８ａ」は「小粒子１８ａの被覆部２８ａと大粒子１４の被覆部２４との接合点３８ａ」ということになり、「小粒子１８ｂと大粒子１４との接合点３８ｂ」は「小粒子１８ｂの被覆部２８ｂと大粒子１４の被覆部２４との接合点３８ｂ」ということになる。

大粒子１４に付着している２つの小粒子１８ａ，１８ｂの間に、大粒子１４に付着して存在しているバインダ粒子１６の数は特に限定されないが、好ましくは１個以上であり、より好ましくは６個以上である。これにより、大粒子１４に対してバインダ粒子１６が分散された複合粒子１２を得ることができる。

また、大粒子１４に付着している２つの小粒子１８ａ，１８ｂの間に、大粒子１４に付着して存在しているバインダ粒子１６の粒径は特に限定されないが、大粒子１４および小粒子１８よりも小さい粒径であり、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜７．５μｍである。これにより、大粒子１４に対してバインダ粒子１６が分散された複合粒子１２を得ることができる。

大粒子１４に付着している小粒子１８の数は特に限定されないが、たとえば６個以上である。

大粒子１４の粒径をｄＬとし、該大粒子１４に付着している小粒子１８の粒径をｄＳとし、該大粒子１４に付着しているバインダ粒子１６の粒径をｄＢとしたとき、（ｄＬ／ｄＳ）、（ｄＬ／ｄＢ）および（ｄＳ／ｄＢ）はそれぞれ以下の関係を満たすことが好ましい。

すなわち、（ｄＬ／ｄＳ）は好ましくは１＜（ｄＬ／ｄＳ）≦２５であり、より好ましくは１．４≦（ｄＬ／ｄＳ）≦８．３である。

（ｄＬ／ｄＢ）は好ましくは１＜（ｄＬ／ｄＢ）≦５００であり、より好ましくは２≦（ｄＬ／ｄＢ）≦２５である。

（ｄＳ／ｄＢ）は好ましくは０．６≦（ｄＳ／ｄＢ）≦２００であり、より好ましくは１．０＜（ｄＳ／ｄＢ）≦７．０である。

なお、２個以上の複合粒子１２が図３に示すように凝集していてもよい。

小粒子１８が付着した大粒子１４とバインダ溶液とを混合し、バインダ粒子を析出させることなく、バインダ溶液の溶媒を揮発させて、顆粒にしたものを加圧圧縮して、コア６とすることがあった。または、小粒子１８が付着した大粒子１４にバインダ溶液をスプレーし、バインダ溶液の溶媒を揮発させて、顆粒にしたものを加圧圧縮して、コア６とすることがあった。

しかし、このような顆粒は、図４に示すように、大粒子１４および小粒子１８をバインダ４６が不均一に結び付け、粒子間のバインダ４６の厚みにバラつきがあり、大粒子１４に対して、バインダ４６が分散して付着していない。

また、このような顆粒は、バインダ４６が小粒子１８を引き寄せることにより、小粒子１８同士が凝集し、大粒子１４から小粒子１８が分離する可能性がある。その結果、大粒子１４と小粒子１８の配列が変わり、所望の特性を得ることが困難であるという問題もある。

これに対して、本実施形態の複合粒子１２は上記のような構成であることにより、大粒子１４に対して、小粒子１８およびバインダ粒子１６が分散して付着している。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いて作製したコア６は大粒子１４および小粒子１８に対して、バインダが均質に存在している。このため、本実施形態に係る複合粒子１２を用いて作製したコア６は、成型後に特性のバラつきが少ない。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性が高くなる。具体的には、成型圧力を高める程、耐電圧が高くなる。このように、成型圧力と耐電圧の整合性が高ければ、成型圧力に応じて所望の耐電圧を得ることができ、製品特性としての耐電圧特性を安定的に調整することができる。

１−１―１．大粒子
本実施形態では、大粒子１４は磁性粒子である。このような大粒子１４を用いてコア６を作製することにより、インダクタ素子２を得ることができる。

大粒子１４に用いられる磁性粒子としては、金属磁性粒子またはフェライト粒子であることが好ましく、金属磁性粒子であることがより好ましく、Ｆｅを含むことがさらに好ましい。

Ｆｅを含む金属磁性粒子としては、具体的には、純鉄、カルボニルＦｅ、Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶合金などが例示され、Ｆｅ−Ｓｉ系合金であることが好ましい。

フェライト粒子としては、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎなどのフェライト粒子が挙げられる。

また、本実施形態では、大粒子１４として、材質が同じ複数の大粒子１４を用いてもよいし、材質が異なる複数の大粒子１４が混在して構成されていてもよい。たとえば、大粒子１４としての複数のＦｅ系合金粒子と、大粒子１４としての複数のＦｅ−Ｓｉ系合金粒子とを混合して用いてもよい。

本実施形態の大粒子１４の粒径は、１０μｍ〜５０μｍであり、２０μｍ〜２５μｍであることがより好ましい。

なお、上記の粒径は、後述する大粒子１４の被覆部２４を含めない粒径である。

大粒子１４が、２種類以上の異なる材質の大粒子１４で構成されている場合、ある材質で構成されている大粒子１４の粒径と、別の材質で構成されている大粒子１４の粒径とが異なっていてもよい。

なお、異なる材質とは、金属または合金を構成する元素が異なる場合または構成する元素が同じであってもその組成が異なる場合などが例示される。

１−１−２．小粒子
本実施形態では、小粒子１８は磁性粒子である。このような小粒子１８を用いてコア６を作製することにより、コア６の充填密度が上がり、耐電圧がより高いインダクタ素子２を得ることができる。

小粒子１８に用いられる磁性粒子としては、金属磁性粒子またはフェライト粒子であることが好ましく、金属磁性粒子であることがより好ましく、Ｆｅを含むことがさらに好ましい。

Ｆｅを含む金属磁性粒子としては、具体的には、純鉄、カルボニルＦｅ、Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶合金などが例示され、カルボニルＦｅであることがより好ましい。

フェライト粒子としては、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎなどのフェライト粒子が挙げられる。

また、本実施形態では、小粒子１８として、材質が同じ複数の小粒子１８を用いてもよいし、材質が異なる複数の小粒子１８が混在しているものを用いてもよい。たとえば、小粒子１８としてのカルボニルＦｅと、小粒子１８としての複数のＦｅ−Ｓｉ系合金粒子とを、混合して用いてもよい。

本実施形態では、大粒子１４の材質と小粒子１８の材質は同じでも異なっていてもよい。

本実施形態の小粒子１８の粒径は、２μｍ〜２０μｍであることが好ましく、３μｍ〜７μｍであることがより好ましい。

なお、上記の粒径は、後述する小粒子１８の被覆部２８を含めない粒径である。

小粒子１８が、２種類以上の異なる材質の小粒子１８で構成されている場合、ある材質で構成されている小粒子１８の粒径と、別の材質で構成されている小粒子１８の粒径とが異なっていてもよい。

なお、異なる材質とは、金属または合金を構成する元素が異なる場合または構成する元素が同じであってもその組成が異なる場合などが例示される。

１−１−３．被覆部
本実施形態では、大粒子１４および小粒子１８のそれぞれの表面の少なくとも一部に被覆部を有してもよい。本実施形態の大粒子１４および小粒子１８は、コア６の製造工程において、水に接触することがあるため、被覆部を有することにより酸化を防止することができる。また、大粒子１４同士もしくは小粒子１８同士が結合したり、または大粒子１４と小粒子１８とが直接結合すると磁気的特性（直流重畳特性および耐電圧特性など）に影響を及ぼすことがある。このため、被覆部を形成することにより、粒界を確保することが好ましい。

被覆部の材質は特に限定されず、ＴＥＯＳ、ＭｇＯ、ガラス、樹脂または、リン酸亜鉛、リン酸カルシウムもしくはリン酸鉄などのリン酸塩が挙げられる。

なお、大粒子１４の被覆部２４の材質は、ＴＥＯＳであることが好ましい。これによりコアの耐電圧を高く維持することができる。

また、小粒子１８の被覆部２８の材質は、ＭｇＯであることが好ましい。これによりコアの耐電圧特性を高く維持するとともに耐腐食性を高く維持することができる。

本実施形態では、大粒子１４および小粒子１８のそれぞれの表面が物質により被覆されているとは、当該物質が表面に接触して、接触した部分を覆うように固定されている形態をいう。

大粒子１４および小粒子１８のそれぞれの表面を被覆する被覆部は、大粒子１４および小粒子１８のそれぞれの表面の少なくとも一部を覆っていればよいが、表面の全部を覆っていることが好ましい。さらに、被覆部は大粒子１４および小粒子１８のそれぞれの表面を連続的に覆っていてもよいし、断続的に覆っていてもよい。

なお、すべての大粒子１４および小粒子１８が被覆部を有していなくてもよく、たとえば５０％以上の大粒子１４および５０％以上の小粒子１８が被覆部を有していてもよい。

１−１−４．バインダ
コア６を構成するバインダとなる樹脂、すなわち、複合粒子２において、バインダ粒子６となる樹脂としては、公知の樹脂を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂などが例示され、好ましくはエポキシ樹脂である。また、バインダ粒子１６となる樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよいが、好ましくは熱硬化性樹脂である。

２．コアの製造方法
本実施形態では、上記の複合粒子１２を用いてコア６を製造する。このため、まずは、複合粒子２の製造方法を説明し、その次に複合粒子１２を用いたコア６の製造方法を説明する。

２−１．複合粒子の製造方法
本実施形態の複合粒子１２は、バインダが溶解してある可溶性溶液中に、大粒子１４が分散してある第１溶液を準備する工程と、第１溶液にバインダ不溶性溶液を添加して第２溶液を準備する工程と、第２溶液を乾燥する工程と、を有する。

まず、大粒子１４および小粒子１８を準備する。

大粒子１４および小粒子１８は、被覆部を有していてもよい。大粒子１４および小粒子１８のそれぞれの表面に被覆部を形成する方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。たとえば、大粒子１４および小粒子のぞれぞれに対して湿式処理を行うことにより被覆部を形成することができる。

具体的には、被覆部を構成することとなる化合物またはその前駆体などを溶解した溶液に大粒子１４および小粒子１８をそれぞれ浸漬する、または、当該溶液を大粒子１４および小粒子１８のそれぞれに噴霧する。次に、当該溶液が付着した大粒子１４および小粒子１８のそれぞれに対して熱処理などを行う。これにより大粒子１４および小粒子１８のそれぞれに被覆部を形成することができる。

次に、被覆部を有する大粒子１４の表面に被覆部を有する小粒子１８を付着させる。大粒子１４の表面に小粒子１８を付着させる方法は特に限定されず、たとえば静電吸着により大粒子１４の表面に小粒子１８を付着させてもよいし、メカノケミカル法や大粒子表面に小粒子を合成により析出される方法により大粒子１４の表面に小粒子１８を付着させてもよい。

なお、大粒子１４に付着している２つの小粒子１８ａ，１８ｂの間に、バインダ粒子１６が大粒子１４に付着して存在しているようにするためには、２つの小粒子１８ａおよび１８ｂがある程度離れて存在している箇所がある必要がある。このように、２つの小粒子８ａおよび８ｂがある程度離れて存在している箇所を設ける観点からは、静電吸着により、大粒子１４の表面に小粒子１８を付着させることが好ましい。なぜなら、静電吸着では、大粒子１４と小粒子１８にそれぞれ反対の電荷を帯びさせた後、吸着させるため、大粒子１４に付着する小粒子１８の量を制御することができるからである。

なお、本実施形態の小粒子１８のＤ９０は、大粒子１４のＤ１０よりも小さいことが好ましい。

ここで、Ｄ１Ｄ１０とは、粒径の小さな方から数えて累積頻度が１０％となる粒子の粒径である。

また、Ｄ９９Ｄ９０とは、粒径の小さな方から数えて累積頻度が９０９９％となる粒子の粒径である。

なお、Ｄ１０またはＤ９０などの粒度分布は、レーザー回折式粒度分布測定機 ＨＥＬＯＳ（株式会社日本レーザー）などの粒度分布測定機により測定されることができる。

このようにして得た小粒子１８が付着した大粒子１４と、バインダ可溶性溶液とを混合する。

ここで、バインダ可溶性溶液とは、次の工程で添加されることになるバインダおよびバインダ不溶性溶液に可溶な溶液である。

たとえば、次の工程で添加されることになるバインダがエポキシ樹脂（ＳＰ値＝１０．９）またはフェノール樹脂（ＳＰ値＝１１．３）などのＳＰ値が１０〜１５のバインダの場合は、バインダ可溶性溶液として、アセトン（ＳＰ値＝９．９）メチルエチルケトン（ＳＰ値＝９．３）などのＳＰ値が９．３〜１１の溶媒が採用できる。

第１溶液における大粒子１４および小粒子１８の合計の濃度は特に限定されないが、たとえば１０質量％〜８０質量％である。これにより、後の工程において、大粒子１４にバインダ粒子１６を付着させ易くなる。

次に、大粒子１４を含むバインダ可溶性溶液にバインダを添加し、第１溶液を生成する。大粒子１４を含むバインダ可溶性溶液にバインダを添加する方法は特に限定されないが、たとえばバインダ固形分を上記したバインダ可溶性溶液に溶解した上で、大粒子１４を含むバインダ可溶性溶液に添加することができる。

第１溶液において、大粒子１４および小粒子１８の合計１００質量部に対して、バインダ固形分は０．７質量部〜４質量部であることが好ましい。これにより、後の工程において、大粒子１４にバインダ粒子１６を付着させ易くなる。

次に、第１溶液にバインダ不溶性溶液を添加し、第２溶液を生成する。

ここで、バインダ不溶性溶液とは、前の工程で添加されたバインダに不溶であり、なおかつ、バインダ可溶性溶液に可溶な溶液である。

たとえば、上記の工程で採用されたバインダ可溶性溶液がアセトンなどのＳＰ値が９．３〜１１の溶媒であり、上記の工程で添加されたバインダがエポキシ樹脂の場合は、バインダ不溶性溶液として、水（ＳＰ値＝２３．４）またはエタノール（ＳＰ値＝１２．７）などが採用できる。

第１溶液にバインダ不溶性溶液を添加して第２溶液を生成することにより、バインダ可溶性溶液がバインダ不溶性溶液に溶解する。このため、バインダ可溶性溶液に溶解していたバインダをバインダ粒子１６として析出させることができる。このように、バインダをバインダ粒子１６として析出させることにより、次の工程で、大粒子１４の表面にバインダ粒子１６を均質に付着させることができる。

第１溶液にバインダ不溶性溶液を添加した際には、軽く揺らす程度に撹拌してもよい。

バインダ不溶性溶液の添加量は特に限定されないが、たとえばバインダ可溶性溶液１００質量部に対して１５質量部〜５０質量部であることが好ましい。

次に、凝集抑制剤を第２溶液に添加する。凝集抑制剤としては、エタノール、ＩＰＡなどが挙げられる。これにより、第２溶液の表面張力が調整され、後の工程で第２溶液を乾燥した際に、複合粒子１２が凝集することを抑制することができる。また、これにより、成型圧力と耐電圧の整合性がより高くなる。

凝集抑制剤は、バインダ可溶性溶液１００質量部に対して、１０質量部〜５０質量部添加することが好ましい。

次に、凝集抑制剤が添加された第２溶液を乾燥する。これにより、析出したバインダ粒子１６が大粒子１４の表面に付着し、大粒子１４の表面にバインダ粒子１６が析出した複合粒子１２を得ることができる。本実施形態のバインダ粒子１６は、０．１μｍ〜１０μｍであることが好ましく、１μｍ〜５μｍであることがより好ましい。これにより、大粒子１４に対してバインダ粒子１６が分散された複合粒子１２を得ることができる。

上記の乾燥条件は特に限定されず、たとえばバインダ可溶性溶液の沸点およびバインダ不溶性溶液の沸点のうち高い方の温度をＴｂ℃としたとき、（Ｔｂ−３０）℃〜Ｔｂ℃の条件で、３０分〜２時間乾燥すればよい。

２−２．コアの製造方法
図１に示すように上記の複合粒子１２と、導体（ワイヤ）５を所定回数だけ巻回して形成された空心コイルとを、金型内に充填して圧縮成型しコイルが内部に埋設された成型体を得る。圧縮方法は特に限定されず、一方向から圧縮してもよいし、ＷＩＰ、ＣＩＰなどによって等方的に圧縮してもよいが、好ましくは等方的に圧縮する。これにより、大粒子１４および小粒子１８の再配列と内部組織の高密度化を達成できる。

得られた成型体に対して、熱処理を行うことにより、大粒子１４および小粒子１８が固定されており、コイルが埋設された所定形状のコア６が得られる。このようなコア６は、その内部にコイルが埋設されているので、インダクタ素子２などのコイル型電子部品として機能する。

３．本実施形態のまとめ
上記において説明した本実施形態は、粒径が１０μｍ〜５０μｍの大粒子１４と、大粒子１４の表面に付着してあり大粒子１４よりも小さい粒径のバインダ粒子１６とを有する複合粒子１２に関する。

このような複合粒子１２は、成型後に特性のバラつきが少ない。具体的には、本実施形態に係る複合粒子１２を用いて作製したコア６は大粒子１４に対して、バインダが均質に存在している。このため、本実施形態に係る複合粒子１２を用いて作製したコア６は、成型後に特性のバラつきが少ない。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性が高くなる。具体的には、成型圧力を高める程、耐電圧が高くなる。このように、成型圧力と耐電圧の整合性が高くなれば、成型圧力に応じて所望の耐電圧を得ることができ、製品特性としての耐電圧特性を安定的に調整することができる。

上記の本実施形態の具体的な態様として、大粒子１４の表面に付着してあり大粒子１４の粒径より小さな粒径を持つ２つ以上の小粒子１８をさらに有し、大粒子１４に付着している２つの小粒子１８の間に、バインダ粒子１６が大粒子１４に付着して存在している複合粒子１２が挙げられる。

このような複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、コア６の充填密度が上がり、耐電圧特性がより向上する。

上記の本実施形態の具体的な態様として、小粒子１８が、磁性粒子である複合粒子１２が挙げられる。

このような複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、インダクタ素子２を作製することができる。

上記の本実施形態の具体的な態様として、大粒子１４が、磁性粒子である複合粒子１２が挙げられる。

このような複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、インダクタ素子２を作製することができる。

上記の本実施形態の具体的な態様として、バインダ粒子１６が、小粒子１８よりも小さい粒径を有する複合粒子１２が挙げられる。

このような複合粒子１２は、成型後に特性のバラつきがより少ない。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性がより高くなる。

上記の本実施形態の具体的な態様として、バインダ粒子１６が、大粒子１４に析出して付着してある複合粒子が挙げられる。

このような複合粒子１２は、大粒子１４に付着するバインダ粒子１６の大きさや数が制御されていることから、成型後に特性のバラつきがより少ない。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性がより高くなる。

また、本実施形態は、上記の複合粒子１２が観察される断面または表面を持つコア６に関する。

本実施形態に係る複合粒子１２を用いて作製したコア６は大粒子１４に対して、バインダが均質に存在している。このため、本実施形態に係る複合粒子１２を用いて作製したコア６は、成型後に特性のバラつきが少ない。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性が高くなる。

さらに、本実施形態は、上記のコア６を有するインダクタ素子２に関する。

本実施形態に係る複合粒子１２を用いて作製したコア６は大粒子１４に対して、バインダが均質に存在している。このため、本実施形態に係る複合粒子１２を用いて作製したコア６は、成型後に特性のバラつきが少ない。したがって、このようなコア６を用いることにより、特性のバラつきが少ないインダクタ素子２を得ることができる。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性が高くなる。このため、このようなコア６を用いることにより、製品特性としての耐電圧特性が安定的に調整されたインダクタ素子２を得ることができる。

さらに、本実施形態は、バインダが溶解してあるバインダ可溶性溶液中に、粒径が１０μｍ〜５０μｍの大粒子１４が分散してある第１溶液を準備する工程と、第１溶液にバインダ不溶性溶液を添加して第２溶液を準備する工程と、第２溶液を乾燥する工程と、を有し、バインダ可溶性溶液は、バインダおよびバインダ不溶性溶液に対して可溶性であり、バインダ不溶性溶液は、バインダに対して不溶性である複合粒子の製造方法に関する。

このような製造方法により得られる複合粒子１２は、成型後に特性のバラつきが少ない。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性が高くなる。

また、上記の本実施形態の具体的な態様として、第２溶液を準備する際に、第１溶液に凝集抑制剤を添加する複合粒子１２の製造方法が挙げられる。

このような製造方法により、第２溶液の表面張力が調整され、第２溶液を乾燥した際に、複合粒子１２が凝集することを抑制することができる。また、これにより、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性が高くなる。

また、上記の本実施形態の具体的な態様として、第１溶液中の大粒子１４には、大粒子１４よりも粒径が小さい小粒子１８が付着してある複合粒子１２の製造方法が挙げられる。

このような製造方法により、コア６の充填密度が上がり、耐電圧特性がより向上する。

さらに、本実施形態は、上記の製造方法により得られる複合粒子１２に関する。

このような製造方法により得られる複合粒子１２は、成型後に特性のバラつきが少ない。

また、本実施形態に係る複合粒子１２を用いてコア６を作製することにより、成型圧力と、成型後のコア６の耐電圧と、の整合性が高くなる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変してもよい。

たとえば上記では、インダクタ素子２として、図１に示すように所定形状のコア６の内部に、導体５が巻回された空芯コイルが埋設された構造を示したが、その構造は特に限定されず、所定形状のコアの表面に導体が巻回された構造であればよい。

たとえばコアの形状としては、ＦＴ型、ＥＴ型、ＥＩ型、ＵＵ型、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＵＩ型、ドラム型、トロイダル型、ポット型、カップ型などを例示することができる。

また、たとえば上記の実施形態では複合粒子１２は小粒子１８を含むが、小粒子１８は必ずしも複合粒子１２に含まれていなくてもよい。

この場合は、大粒子１４に付着して存在しているバインダ粒子１６の数は、好ましくは１個以上であり、より好ましくは６個以上である。これにより、大粒子１４に対してバインダ粒子１６が分散された複合粒子１２を得ることができる。

また、この場合は、大粒子１４に付着して存在しているバインダ粒子１６の粒径は、大粒子１４よりも小さい粒径であり、好ましくは０．１μｍ〜１０μｍ、より好ましくは１μｍ〜５μｍである。これにより、大粒子１４に対してバインダ粒子１６が分散された複合粒子１２を得ることができる。

さらに、上記では大粒子１４は被覆部２４を有し、小粒子１８は被覆部２８を有するが、大粒子１４および小粒子１８はそれぞれ被覆部を有していなくてもよい。

さらに、上記の実施形態では、大粒子１４を含むバインダ可溶性溶液にバインダを添加し、第１溶液を生成したが、バインダを含むバインダ可溶性溶液に大粒子１４を添加し、第１溶液を生成してもよい。

さらに、上記の実施形態では、第２溶液を生成した後に、第２溶液に凝集抑制剤を添加したが、凝集抑制剤は第２溶液を準備する際に添加すればよい。すなわち、第１溶液に凝集抑制剤を添加した後にバインダ不溶性溶液を添加して第２溶液としてもよく、第１溶液に凝集抑制剤とバインダ不溶性溶液を同時に添加して第２溶液としてもよい。

さらに、上記ではコア６に用いられる複合粒子１２を説明したが、本発明の複合粒子１２の用途はコア６に限られず、粒子とバインダを含む製品に用いることができ、たとえば誘電体ペーストまたは電極ペーストなどのペースト製品、磁性粉末とバインダとを混合したボンド磁石、またはリチウムイオン導電性固体電解質材料とバインダとを混合した高分子固体電解質などに用いることができ、他にも磁気シールドシートに用いることができる。

本実施形態の複合粒子１２を誘電体ペーストに用いる場合、大粒子１４の材質としては、たとえばチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムなどが挙げられ、小粒子１８の材質としては、ケイ素、希土類元素、アルカリ土類金属などが挙げられる。

本実施形態の複合粒子１２を電極ペーストに用いる場合、大粒子１４の材質としては、たとえばＮｉ、Ｃｕ、ＡｇもしくはＡｕ、またはこれらの合金などが挙げられる。

さらに、大粒子１４の材質は特に限定されない。上記の実施形態のように磁性粒子であってもよいし、上記の通り、チタン酸バリウムなどのセラミックスまたはＮｉなどでもよいし、この他、アルミナまたはポリマー（エポキシ、ＰＰＳ、ＰＥＳ、ＰＳ、ＰＭＭＡ、Ｐａ）などであってもよい。

小粒子１８の材質も特に限定されない。上記の実施形態のように磁性粒子であってもよいし、上記の通り、ケイ素などであってもよいし、この他、アルミナもしくはチタン酸バリウムなどのセラミックスまたはポリマー（エポキシ、ＰＰＳ、ＰＥＳ、ＰＳ、ＰＭＭＡ、Ｐａ）などであってもよい。

以下、実施例を用いて、発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
静電吸着により、小粒子１８が表面に付着した大粒子１４を準備した。

大粒子１４の材質はＦｅ−Ｓｉ系合金であり、平均粒径が３０μｍであり、被覆部２４が形成されていた。大粒子１４の被覆部２４の材質はＴＥＯＳであった。

小粒子１８の材質はカルボニルＦｅであり、平均粒径が４．０μｍであり、被覆部２８が形成されていた。小粒子１８の被覆部２８の材質はＭｇＯであった。

次に、バインダ可溶性溶液として、アセトンを準備し、アセトン中の大粒子１４と小粒子１８の合計の濃度が３３質量％になるように小粒子１８が付着した大粒子１４と、アセトンとを混合し分散した。

次に、上記の混合液にバインダ溶液（バインダ固形分：エポキシ樹脂、バインダ固形分濃度：３３質量％）を添加して第１溶液を準備した。第１溶液では、大粒子１４と小粒子１８の合計１００質量部に対して、バインダ固形分が２質量部であった。

次に、バインダ不溶性溶液として水を準備し、第１溶液に含まれているアセトン１００質量部に対して、水を７．５質量部添加し、第２溶液を生成した。

次に、凝集抑制剤としてエタノールを第２溶液に添加した。アセトン１００質量部に対して、エタノールは７．５質量部であった。

次にエタノールが添加された第２溶液を７０℃〜１００℃、１時間乾燥し、複合粒子１２を得た。

このようにして得られた複合粒子１２を、所定のインサート部材が配置された所定の直方体形状の金型内に充填した。所定のインサート部材は内径４ｍｍ、高さ３ｍｍの巻線部４を有する導体５であった。金型を８０℃として、成型圧力４００ＭＰａで一方向から加圧しコア６の成型体を得た。作製したコア６の成型体を２００℃で５時間、大気中での熱硬化処理を行い、直方体状コア６（縦７ｍｍ×横７ｍｍ×高さ５．４ｍｍ）を得た。

上記のコア６は３つ製造した。

なお、大粒子１４の粒径、小粒子１８の粒径、大粒子１４の配合比、小粒子１８の配合比およびバインダ１６の配合比は上記の製造工程によって変化しないことを確認した。

直方体状コア６の端子電極間にＫＥＹＳＩＧＨＴ製 ＤＣ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹおよびＬＣＲメータを用いて電圧を印加し、０．５ｍＡの電流が流れたときの電圧を耐電圧とした。この測定を３つの直方体状コア６それぞれに対して行った。

（実施例２〜４）
実施例２〜４では、成型圧力を表１に記載の通りに変えた以外は実施例１と同様にして直方体状コア６を得て、耐電圧を測定した。結果を表１に示す。

（比較例１）
静電吸着により、小粒子１８が表面に付着した大粒子１４を準備した。大粒子１４と小粒子１８の材質、平均粒径および被覆部の材質は実施例１と同じ条件とした。

小粒子１８が表面に付着した大粒子１４とエポキシ樹脂溶液（溶媒：アセトン）を混合した。大粒子１４および小粒子１８の合計１００質量部に対して、エポキシ樹脂の固形分は２質量部であった。混合後、アセトンを揮発させて顆粒を得た。

このようにして得られた顆粒を用いた以外は実施例１と同様にして比較例１の直方体磁性材料を得て、耐電圧を測定した。結果を表２に示す。

（比較例２〜４）
成型圧力を表２に記載の通りに変えた以外は比較例１と同様にして比較例２〜４の直方体状コア６を得て、耐電圧を測定した。結果を表２に示す。

図５は、表１および表２を基に作成したグラフである。図５のＸ軸は耐電圧であり、Ｙ軸は成型圧力である。また、Ｅｘａｍｐｌｅｓは実施例であり、実施例１〜４に基づいている。Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ｅｘａｍｐｌｅｓは比較例であり、比較例１〜４に基づいている。

図５より、所定の複合粒子を用いて作製したコア（実施例）は、比較例の方法で作製した顆粒（以下では「比較例の顆粒」とする）を用いて作製したコアに比べて、成型圧力が高くなってもサンプル毎で耐電圧のバラつきが少ないことが確認できた。すなわち、図５より、所定の複合粒子を用いて作製したコア（実施例）は、比較例の顆粒を用いて作製したコアに比べて、成型後の耐電圧のバラつきが少ないことが確認できた。

さらに、所定の複合粒子を用いて作製したコア（実施例）は、成型圧力が高いほど、耐電圧が向上している。このように、実施例は成型圧力と耐電圧の整合性が高いことが確認できた。また、比較例の顆粒を用いて作製したコアに比べて、実施例は成型圧力の耐電圧の整合性が高いことも確認できた。

このように、実施例では成型後に特性のバラつきが少なく、なおかつ、成型圧力と耐電圧の整合性が高いのは、実施例では、本願発明の所定の複合粒子を用いるためであると考えられる。図２および図３に示すように、本願発明の複合粒子はバインダがバインダ粒子として存在し、なおかつ、大粒子の表面にバインダ粒子が均質に分散して付着している。このため、このような複合粒子を金型に入れて圧力を加えても、大粒子、小粒子およびバインダ粒子が均質に分散された状態を維持すると考えられる。そして、大粒子、小粒子およびバインダ粒子のこのような分散状態が、成型後に特性のバラつきが少なく、なおかつ、成型圧力と耐電圧の整合性が高いという効果に寄与したと考えられる。

これに対して、比較例では図４に示すように、大粒子の表面に不均質にバインダが付着していると考えられる。このため、比較例は、成型後における特性のバラつきおよび成型圧力と耐電圧の整合性が実施例に劣ったと考えられる。

（実施例５）
実施例５では、成形圧力を６００ＭＰａとして、成形温度を５０℃に変えた以外は、実施例１と同様にして直方体状コア６を得て、耐電圧を測定した。結果を表３に示す。また、実施例５では、直方体状コア６の他にトロイダルコアを得て、初透磁率も測定した。結果を表３に示す。トロイダルコアは下記の方法で得た。また、初透磁率は下記の方法で測定した。

実施例１と同様にして得られた複合粒子２を所定のトロイダル形状の金型内の金型内に充填し、成型圧力４００ＭＰａで加圧しコアの成型体を得た。作製したコアの成型体を２００℃で５時間、大気中での熱硬化処理を行い、トロイダルコア（外径１５ｍｍ、内径９ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）を得た。

トロイダルコアに巻数３２でコイルを巻き、ＬＣＲメータ（ＨＰ社製ＬＣＲ４２８Ａ）によって初透磁率μｉを測定した。

（実施例６）
実施例６では、成型時の金型の温度を７０℃にした以外は、実施例５と同様にして直方体状コアおよびトロイダルコアを得て、耐電圧および初透磁率を測定した。結果を表３に示す。

（実施例７）
実施例７では、直方体状コアおよびトロイダルコアの成型時に、成型圧力２００ＭＰａ、８０℃で温間等方圧プレス（ＷＩＰ：Ｗａｒｍ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）にて加圧して、それぞれのコアの成型体を得た以外は、実施例６と同様にして直方体状コアおよびトロイダルコアを得て、耐電圧および初透磁率を測定した。結果を表３に示す。

表３より、一方向の成型の場合（実施例５、６）も等方的な成型の場合（実施例７）も初透磁率はほぼ同等であることが確認できた。

表３より、一方向の成型の場合（実施例５、６）に比べて等方的な成型の場合（実施例７）は耐電圧が高いことが確認できた。これは、等方的な成型（ＷＩＰ）の場合（実施例７）は、大粒子および小粒子の再配列と内部組織の高密度化が達成できているためであると考えられる。

２… インダクタ素子
４… 巻線部
５… 導体
６… コア
１２… 複合粒子
１４… 大粒子
１６… バインダ粒子
１８，１８ａ，１８ｂ… 小粒子
２４… 大金属磁性粒子の被覆部
２８ａ，２８ｂ… 小金属磁性粒子の被覆部
３８ａ，３８ｂ… 小金属磁性粒子と大金属磁性粒子との接合点
４６… バインダ

２−１．複合粒子の製造方法
本実施形態の複合粒子１２の製造方法は、バインダが溶解してあるバインダ可溶性溶液中に、大粒子１４が分散してある第１溶液を準備する工程と、第１溶液にバインダ不溶性溶液を添加して第２溶液を準備する工程と、第２溶液を乾燥する工程と、を有する。

ここで、Ｄ１０とは、粒径の小さな方から数えて累積頻度が１０％となる粒子の粒径である。

また、Ｄ９０とは、粒径の小さな方から数えて累積頻度が９０％となる粒子の粒径である。

Claims (12)

1. 粒径が１０μｍ〜５０μｍの大粒子と、前記大粒子の表面に付着してあり前記大粒子よりも小さい粒径のバインダ粒子とを有する複合粒子。
2. 前記大粒子の表面に付着してあり前記大粒子の粒径より小さな粒径を持つ２つ以上の小粒子をさらに有し、
   前記大粒子に付着している２つの前記小粒子の間に、前記バインダ粒子が前記大粒子に付着して存在している請求項１に記載の複合粒子。
3. 前記小粒子が、磁性粒子である請求項２に記載の複合粒子。
4. 前記大粒子が、磁性粒子である請求項１〜３のいずれかに記載の複合粒子。
5. 前記バインダ粒子は、前記小粒子よりも小さい粒径を有する請求項２〜４のいずれかに記載の複合粒子。
6. 前記バインダ粒子は、前記大粒子に析出して付着してある請求項１〜５のいずれかに記載の複合粒子。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の複合粒子が観察される断面または表面を持つコア。
8. 請求項７に記載のコアを有するインダクタ素子。
9. バインダが溶解してあるバインダ可溶性溶液中に、粒径が１０μｍ〜５０μｍの大粒子が分散してある第１溶液を準備する工程と、
   前記第１溶液にバインダ不溶性溶液を添加して第２溶液を準備する工程と、
   前記第２溶液を乾燥する工程と、を有し、
   前記バインダ可溶性溶液は、前記バインダおよび前記バインダ不溶性溶液に対して可溶性であり、
   前記バインダ不溶性溶液は、前記バインダに対して不溶性である複合粒子の製造方法。
10. 前記第２溶液を準備する際に、前記第１溶液に凝集抑制剤を添加する請求項９に記載の複合粒子の製造方法。
11. 前記第１溶液中の前記大粒子には、前記大粒子よりも粒径が小さい小粒子が付着してある請求項９または１０に記載の複合粒子の製造方法。
12. 請求項９〜１１のいずれかに記載の複合粒子の製造方法により得られる複合粒子。

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