JP2024055483A - 軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器 - Google Patents

軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】圧粉時に酸化物の占有率が抑制され、磁気特性が良好な圧粉体を製造可能であり、かつ、粒子間の絶縁性が高い軟磁性粉末、かかる軟磁性粉末を含み、磁気特性が良好で耐電圧が高い圧粉磁心および磁性素子、ならびに、前記磁性素子を備える電子機器を提供すること。【解決手段】主成分としてのＦｅと、含有率が２．５質量％以上６．５質量％以下のＳｉと、含有率が１．０質量％以上１０．０質量％以下のＣｒと、含有率が０．００２０質量％以上０．００７０質量％以下のＳと、不純物と、で構成され、質量比での酸素含有率をＡ［ｐｐｍ］とし、比表面積をＢ［ｍ２／ｇ］とするとき、比Ａ／Ｂが３０００以上８０００以下であることを特徴とする軟磁性粉末。【選択図】なし

Description

本発明は、軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器に関するものである。
特許文献１には、Ｓｉ：０．５～１０重量％、Ｃｒ：０～７重量％、Ａｌ：０．０１～１．２重量％、および、Ｃａ：０．００１～０．０１重量％を含み、残部がＦｅと不可避不純物とからなる、結晶質の鉄基軟磁性合金粉末が開示されている。このような鉄基軟磁性合金粉末では、高い流動性を有することから、成型時に高充填が得られる。このため、圧粉磁心を備える磁性素子において高透磁率化が図られる。
特開２０２０－１１１８２６号公報
特許文献１に記載の鉄基軟磁性合金粉末において、Ａｌは、粉末の形状を改善させる目的および粉末中の酸素量を低減させる目的で添加されている。また、Ｃａは、粉末中の酸素量を低減させる目的で添加されている。しかしながら、これらの元素は、粉末の磁気特性を低下させる原因となる。また、酸素量が低すぎた場合、粒子間の絶縁性が低下し、磁性素子の耐電圧が低下する原因となる。
本発明の適用例に係る軟磁性粉末は、
主成分としてのＦｅと、
含有率が２．５質量％以上６．５質量％以下のＳｉと、
含有率が１．０質量％以上１０．０質量％以下のＣｒと、
含有率が０．００２０質量％以上０．００７０質量％以下のＳと、
不純物と、
で構成され、
質量比での酸素含有率をＡ［ｐｐｍ］とし、比表面積をＢ［ｍ２／ｇ］とするとき、比Ａ／Ｂが３０００以上８０００以下である。
本発明の適用例に係る圧粉磁心は、
本発明の適用例に係る軟磁性粉末を含む。
本発明の適用例に係る磁性素子は、
本発明の適用例に係る圧粉磁心を備える。
本発明の適用例に係る電子機器は、
本発明の適用例に係る磁性素子を備える。
トロイダルタイプのコイル部品を模式的に示す平面図である。 閉磁路タイプのコイル部品を模式的に示す透過斜視図である。 実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるモバイル型のパーソナルコンピューターを示す斜視図である。 実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるスマートフォンを示す平面図である。 実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるディジタルスチルカメラを示す斜視図である。
以下、本発明の軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．軟磁性粉末
実施形態に係る軟磁性粉末は、軟磁性を示す金属粉末である。かかる軟磁性粉末は、いかなる用途にも適用可能であるが、例えば、結合材を介して粒子同士が結着され、圧粉磁心や電磁波吸収材等の各種圧粉体を製造するのに用いられる。
軟磁性粉末の構成材料は、Ｆｅ（鉄）を主成分とし、含有率が２．５質量％以上６．５質量％以下のＳｉ（ケイ素）と、含有率が１．０質量％以上１０．０質量％以下のＣｒ（クロム）と、含有率が０．００２０質量％以上０．００７０質量％以下のＳ（硫黄）と、不純物と、で構成される。
主成分とは、原子数比で最も含有率が高い元素のことをいう。Ｆｅは、軟磁性粉末の主成分であり、軟磁性粉末の基本的な磁気特性に大きな影響を与える。
Ｆｅの含有率は、特に限定されないが、８０質量％以上であるのが好ましく、９０質量％以上であるのがより好ましい。
Ｓｉの含有率は、２．５質量％以上６．５質量％以下とされるが、２．７質量％以上５．０質量％以下であるのが好ましく、３．０質量％以上４．５質量％以下であるのがより好ましい。Ｓｉの含有率が前記範囲内であれば、より透磁率が高い圧粉体を得ることができる。なお、Ｓｉの含有率が前記下限値を下回ると、透磁率が低下する。一方、Ｓｉの含有率が前記上限値を上回ると、材料が硬くなるため、軟磁性粉末の粒子が脆くなったり、圧粉時に変形しにくくなったりする。
Ｃｒの含有率は、１．０質量％以上１０．０質量％以下とされるが、３．０質量％以上６．０質量％以下であるのが好ましく、４．０質量％以上５．０質量％以下であるのがより好ましい。Ｃｒの含有率が前記範囲内であれば、軟磁性粉末の耐酸化性を高めることができる。これにより、圧粉時に酸化物の占有率を特に低く抑えられる軟磁性粉末が得られる。なお、Ｃｒの含有率が前記下限値を下回ると、軟磁性粉末の耐酸化性が低下する。一方、Ｃｒの含有率が前記上限値を上回ると、透磁率等の磁気特性が低下する。
Ｓの含有率は、０．００２０質量％以上０．００７０質量％以下とされるが、０．００３０質量％以上０．００６０質量％以下であるのが好ましく、０．００４０質量％以上０．００５０質量％以下であるのがより好ましい。Ｓの含有率は、軟磁性粉末の酸素含有率および粒子形状に影響を及ぼす。具体的には、軟磁性粉末の酸素含有率は、Ｓの含有率に比例する傾向がある。また、Ｓの含有率によって粒子形状が変化する。Ｓの含有率が前記範囲内であれば、軟磁性粉末の酸素含有率を最適な範囲に調整することができ、かつ、粒子形状を球形に近づけることができる。なお、Ｓの含有率が前記下限値を下回ると、軟磁性粉末の酸素含有率が低くなりすぎる。その結果、軟磁性粉末の粒子間の絶縁性が低下し、軟磁性粉末を圧粉してなる圧粉体の耐電圧が低下する。また、軟磁性粉末の粒子形状が異形状になりやすく、圧粉体の密度が低下する。その結果、圧粉体の透磁率等の磁気特性が低下する。一方、Ｓの含有率が前記上限値を上回ると、軟磁性粉末の酸素含有率が高くなりすぎる。その結果、軟磁性粉末を圧粉してなる圧粉体において酸化物の占有率が高くなり、透磁率等の磁気特性が低下する。
不純物の濃度は、元素ごとに０．１０質量％以下であるのが好ましく、０．０５質量％以下であるのがより好ましい。また、不純物の濃度の合計は、１．００質量％以下であるのが好ましい。なお、この範囲内であれば、不可避的に混入した元素であっても、意図的に添加された元素であっても、軟磁性粉末が奏する効果に影響を与えないので、不純物とみなすことができる。
また、実施形態に係る軟磁性粉末は、所定量の酸素を含有している。軟磁性粉末における質量比での酸素含有率をＡ［ｐｐｍ］とする。また、軟磁性粉末の比表面積をＢ［ｍ２／ｇ］とする。このとき、実施形態に係る軟磁性粉末では、比Ａ／Ｂが３０００以上８０００以下を満たしている。
このような構成によれば、比表面積に対する酸素含有率が最適化された軟磁性粉末が得られる。比表面積は、主に軟磁性粉末の粒径に依存している。このため、比Ａ／Ｂが前記範囲内であれば、粒径に応じた酸素含有率の最適化が図られた軟磁性粉末を実現することができる。その結果、圧粉体における酸化物の占有率が抑制され、かつ、粒子間の絶縁性が確保された軟磁性粉末が得られる。つまり、実施形態に係る軟磁性粉末によれば、透磁率等の磁気特性に優れ、かつ、耐電圧が十分に高い圧粉体を製造することができる。
また、比Ａ／Ｂは、４０００以上７５００以下であるのが好ましく、５０００以上７０００以下であるのがより好ましい。
なお、比Ａ／Ｂが前記下限値を下回ると、軟磁性粉末の比表面積に対して酸素含有率の割合が低くなりすぎる。このため、粒子間の絶縁性が低下する。一方、比Ａ／Ｂが前記上限値を上回ると、軟磁性粉末の比表面積に対して酸素含有率の割合が高くなりすぎる。このため、圧粉体において透磁率等の磁気特性が低下する。
また、酸素含有率Ａは、１５００ｐｐｍ以上２４００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１６００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下であるのがより好ましい。酸素含有率Ａが前記範囲内であれば、平均粒径が比較的小さい軟磁性粉末において、酸素含有率Ａが最適化される。これにより、粒径が小さい軟磁性粉末であっても、透磁率等の磁気特性に優れた圧粉体を製造可能であり、かつ、粒子間の絶縁性を十分に確保することができる。また、このような圧粉体では、軟磁性粉末の粒径が小さいため、渦電流に伴う損失が抑制されやすい。
また、比表面積Ｂは、０．２０ｍ２／ｇ以上０．４５ｍ２／ｇ以下であるのが好ましく、０．２５ｍ２／ｇ以上０．４０ｍ２／ｇ以下であるのがより好ましく、０．２８ｍ２／ｇ以上０．３６ｍ２／ｇ以下であるのがさらに好ましい。比表面積Ｂが前記範囲内であれば、軟磁性粉末の充填性が向上し、圧粉体の密度を高めることができる。なお、比表面積Ｂが前記下限値を下回ると、軟磁性粉末の粒径が大きすぎるおそれがある。一方、比表面積Ｂが前記上限値を上回ると、軟磁性粉末の充填性が低下し、圧粉体の密度が低下するおそれがある。
なお、比表面積Ｂは、ＢＥＴ法により取得される。比表面積Ｂの測定装置としては、例えば、株式会社マウンテック社製のＢＥＴ式比表面積測定装置ＨＭ１２０１－０１０が挙げられ、検体の量は５ｇとされる。
上記の組成は、以下のような分析手法により特定される。
分析手法としては、例えば、ＪＩＳ Ｇ １２５７：２０００に規定された鉄及び鋼－原子吸光分析法、ＪＩＳ Ｇ １２５８：２００７に規定された鉄及び鋼－ＩＣＰ発光分光分析法、ＪＩＳ Ｇ １２５３：２００２に規定された鉄及び鋼－スパーク放電発光分光分析法、ＪＩＳ Ｇ １２５６：１９９７に規定された鉄及び鋼－蛍光Ｘ線分析法、ＪＩＳ Ｇ １２１１～Ｇ １２３７に規定された重量・滴定・吸光光度法等が挙げられる。
具体的には、例えばＳＰＥＣＴＲＯ社製固体発光分光分析装置、特にスパーク放電発光分光分析装置、モデル：ＳＰＥＣＴＲＯＬＡＢ、タイプ：ＬＡＶＭＢ０８Ａや、株式会社リガク製ＩＣＰ装置ＣＩＲＯＳ１２０型が挙げられる。
また、特にＣ（炭素）およびＳ（硫黄）の特定においては、ＪＩＳ Ｇ １２１１：２０１１に規定された酸素気流燃焼（高周波誘導加熱炉燃焼）－赤外線吸収法も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置、ＣＳ－２００が挙げられる。
さらに、特にＮ（窒素）およびＯ（酸素）の特定においては、ＪＩＳ Ｇ １２２８：１９９７に規定された鉄及び鋼－窒素定量方法、ＪＩＳ Ｚ ２６１３：２００６に規定された金属材料の酸素定量方法通則も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素分析装置、ＴＣ－３００／ＥＦ－３００、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素・水素分析装置、ＯＮＨ８３６等が挙げられる。
軟磁性粉末の平均粒径は、特に限定されないが、１．０μｍ以上２０．０μｍ以下であるのが好ましく、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であるのがより好ましく、５．０μｍ以上１２．０μｍ以下であるのがさらに好ましい。これにより、圧粉時の充填性が高く、かつ、圧粉体において渦電流損失を抑制できる軟磁性粉末が得られる。
なお、軟磁性粉末の平均粒径が前記下限値を下回ると、軟磁性粉末の粒度分布によっては、軟磁性粉末が凝集しやすくなり、圧粉体の密度が低下するおそれがある。一方、軟磁性粉末の平均粒径が前記上限値を上回ると、軟磁性粉末の粒度分布によっては、軟磁性粉末を圧粉してなる圧粉体において渦電流損失が増大するおそれがある。
なお、平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて取得された軟磁性粉末の体積基準での累積粒度分布において、頻度の累積が小径側から５０％である粒子径Ｄ５０のことをいう。
軟磁性粉末の粒子の表面には、必要に応じて、絶縁被膜が設けられていてもよい。このような絶縁被膜を設けることにより、軟磁性粉末の粒子同士の絶縁性を高めることができる。その結果、粒子間に流れる渦電流を抑制し、圧粉体における渦電流損失を抑制することができる。
絶縁被膜としては、例えば、ガラス材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。
実施形態に係る軟磁性粉末は、圧粉体としたときの透磁率が測定周波数１００ｋＨｚにおいて３５．３以上であるのが好ましく、３５．５以上であるのがより好ましく、３６．０以上であるのがさらに好ましい。このような軟磁性粉末は、透磁率が高い圧粉体を実現することができる。
圧粉体の透磁率とは、例えば、圧粉体をトロイダル形状とし、閉磁路磁心コイルの自己インダクタンスから求められる比透磁率、すなわち実効透磁率のことである。透磁率の測定には、インピーダンスアナライザーを用い、測定周波数は１００ｋＨｚとする。また、巻線の巻き数は７回、巻線の線径は０．６ｍｍとする。また、圧粉体のサイズは、外径φ１４ｍｍ、内径φ８ｍｍ、厚さ３ｍｍとし、成形圧力は、２９４ＭＰａとする。
２．実施形態が奏する効果
以上のように、実施形態に係る軟磁性粉末は、ＦｅとＳｉとＣｒとＳと不純物とで構成される。Ｆｅは、主成分である。Ｓｉの含有率は、２．５質量％以上６．５質量％以下である。Ｃｒの含有率は、１．０質量％以上１０．０質量％以下である。Ｓの含有率は、０．００２０質量％以上０．００７０質量％以下である。また、実施形態に係る軟磁性粉末は、質量比での酸素含有率をＡ［ｐｐｍ］とし、比表面積をＢ［ｍ２／ｇ］とするとき、比Ａ／Ｂが３０００以上８０００以下である。
このような構成によれば、圧粉時に酸化物の占有率が抑制され、磁気特性が良好な圧粉体を製造可能であり、かつ、粒子間の絶縁性が確保された軟磁性粉末が得られる。つまり、上記のような軟磁性粉末によれば、磁気特性に優れ、かつ、耐電圧が十分に高い圧粉体を製造することができる。
また、実施形態に係る軟磁性粉末では、質量比での酸素含有率Ａが、１５００ｐｐｍ以上２４００ｐｐｍ以下であることが好ましい。これにより、平均粒径が比較的小さい軟磁性粉末において、酸素含有率Ａが最適化される。その結果、粒径が小さい軟磁性粉末であっても、透磁率等の磁気特性に優れた圧粉体を製造可能であり、かつ、粒子間の絶縁性を十分に確保することができる。また、このような圧粉体では、軟磁性粉末の粒径が小さいため、渦電流に伴う損失が抑制されやすい。
また、実施形態に係る軟磁性粉末では、平均粒径が１．０μｍ以上２０．０μｍ以下であることが好ましい。これにより、圧粉時の充填性が高く、かつ、圧粉体において渦電流損失を抑制できる軟磁性粉末が得られる。
また、実施形態に係る軟磁性粉末では、Ｓｉの含有率が３．０質量％以上４．５質量％以下であり、Ｃｒの含有率が３．０質量％以上６．０質量％以下であることが好ましい。これにより、より透磁率が高い圧粉体を製造可能であり、かつ、耐酸化性に優れた軟磁性粉末が得られる。
３．軟磁性粉末の製造方法
次に、前述した軟磁性粉末の製造方法の一例について説明する。
軟磁性粉末は、いかなる方法で製造された粉末であってもよい。製造方法の例としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、回転水流アトマイズ法等の各種アトマイズ法の他、粉砕法等が挙げられる。このうち、軟磁性粉末には、アトマイズ法で製造された粉末が好ましく用いられる。アトマイズ法によれば、粒子形状がより真球に近く、かつ、酸化物等の形成が少ない、良質な金属粉末を効率よく製造することができる。したがって、アトマイズ法により、比表面積がより小さい金属粉末を製造することができる。
アトマイズ法は、溶融金属を、高速で噴射された液体または気体に衝突させることにより、溶湯を微粉化するとともに冷却して、金属粉末を製造する方法である。アトマイズ法では、溶融金属が微細化された後、固化に至る過程で球形化が進むため、より真球に近い粒子を製造することができる。
このうち、水アトマイズ法は、冷却液として水等の液体を使用し、これを一点に集束する逆円錐状に噴射するとともに、この集束点に向けて溶融金属を流下させ、衝突させることにより、溶融金属から金属粉末を製造する方法である。
また、回転水流アトマイズ法は、冷却用筒体の内周面に沿って冷却液を供給し、内周面に沿って旋回させる一方、溶融金属に液体または気体のジェットを吹き付け、飛散させた溶融金属を冷却液中に取り込むことにより、金属粉末を製造する方法である。
さらに、ガスアトマイズ法は、冷却媒として気体（ガス）を使用し、これを一点に集束する逆円錐状に噴射するとともに、この集束点に向けて溶融金属を流下させ、衝突させることにより、溶融金属から金属粉末を製造する方法である。
また、製造した軟磁性粉末に対し、必要に応じて、分級を行ってもよい。分級の方法としては、例えば、ふるい分け分級、慣性分級、遠心分級のような乾式分級、沈降分級のような湿式分級等が挙げられる。
４．圧粉磁心および磁性素子
次に、実施形態に係る圧粉磁心および磁性素子について説明する。
実施形態に係る磁性素子は、例えば、チョークコイル、インダクター、ノイズフィルター、リアクトル、トランス、モーター、アクチュエーター、電磁弁、発電機等のような、磁心を備えた各種磁性素子に適用可能である。また、実施形態に係る圧粉磁心は、これらの磁性素子が備える磁心に適用可能である。
以下、磁性素子の一例として、２種類のコイル部品を代表に説明する。
４．１．トロイダルタイプ
まず、実施形態に係る磁性素子の一例であるトロイダルタイプのコイル部品について説明する。
図１は、トロイダルタイプのコイル部品を模式的に示す平面図である。
図１に示すコイル部品１０は、リング状の圧粉磁心１１と、この圧粉磁心１１に巻き回された導線１２と、を有する。このようなコイル部品１０は、一般に、トロイダルコイルと称される。
圧粉磁心１１は、実施形態に係る軟磁性粉末と結合材とを混合し、得られた混合物を成形型に供給するとともに、加圧、成形して得られる。したがって、圧粉磁心１１は、実施形態に係る軟磁性粉末を含む圧粉体である。このような圧粉磁心１１では、酸化物の占有率が抑制されているため、磁気特性が良好である。また、粒子間の絶縁性が高いため、耐電圧が高い圧粉磁心１１が得られる。このため、圧粉磁心１１を備えるコイル部品１０は、透磁率や磁束密度等の磁気特性が良好で耐電圧が高いものとなる。したがって、コイル部品１０を電子機器等に搭載したとき、電子機器等の高性能化および小型化を図ることができる。
圧粉磁心１１の作製に用いられる結合材の構成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の有機材料、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩等の無機材料等が挙げられるが、特に、熱硬化性ポリイミドまたはエポキシ系樹脂が好ましい。これらの樹脂材料は、加熱されることによって容易に硬化するとともに、耐熱性に優れたものである。したがって、圧粉磁心１１の製造容易性および耐熱性を高めることができる。
軟磁性粉末に対する結合材の割合は、作製する圧粉磁心１１の目的とする磁気特性や機械的特性、許容される渦電流損失等に応じて若干異なるが、０．３質量％以上５．０質量％以下程度であるのが好ましく、０．５質量％以上３．０質量％以下程度であるのがより好ましく、０．７質量％以上２．０質量％以下程度であるのがさらに好ましい。これにより、軟磁性粉末の粒子同士を十分に結着させつつ、磁気特性に優れたコイル部品１０を得ることができる。
混合物中には、必要に応じて、任意の目的で各種添加剤を添加するようにしてもよい。
導線１２の構成材料としては、導電性の高い材料が挙げられ、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ等を含む金属材料が挙げられる。また、導線１２の表面には、必要に応じて絶縁膜が設けられていてもよい。
圧粉磁心１１の形状は、図１に示すリング状に限定されず、例えばリングの一部が欠損した形状であってもよく、長手方向の形状が直線状である形状であってもよく、シート状、フィルム状等であってもよい。
圧粉磁心１１は、必要に応じて、前述した実施形態に係る軟磁性粉末以外の軟磁性粉末や非磁性粉末を含んでいてもよい。
４．２．閉磁路タイプ
次に、実施形態に係る磁性素子の一例である閉磁路タイプのコイル部品について説明する。
図２は、閉磁路タイプのコイル部品を模式的に示す透過斜視図である。
以下、閉磁路タイプのコイル部品について説明するが、以下の説明では、トロイダルタイプのコイル部品との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態に係るコイル部品２０は、図２に示すように、コイル状に成形された導線２２を、圧粉磁心２１の内部に埋設してなるものである。すなわち、磁性素子であるコイル部品２０は、前述した軟磁性粉末を含む圧粉磁心２１を備え、導線２２を圧粉磁心２１でモールドしてなる。この圧粉磁心２１は、前述した圧粉磁心１１と同様の構成を有する。これにより、透磁率や磁束密度等の磁気特性が良好で耐電圧が高いコイル部品２０を実現することができる。
また、このような形態のコイル部品２０では、比較的小型化が容易である。このため、コイル部品２０を電子機器等に搭載したとき、電子機器等の高性能化および小型化を図ることができる。
また、導線２２が圧粉磁心２１の内部に埋設されているため、導線２２と圧粉磁心２１との間に隙間が生じ難い。このため、圧粉磁心２１の磁歪による振動を抑制し、この振動に伴う騒音の発生を抑制することもできる。
なお、圧粉磁心２１の形状は、図２に示す形状に限定されず、シート状、フィルム状等であってもよい。
また、圧粉磁心２１は、必要に応じて、前述した実施形態に係る軟磁性粉末以外の軟磁性粉末や非磁性粉末を含んでいてもよい。
５．電子機器
次に、実施形態に係る磁性素子を備える電子機器について、図３～図５に基づいて説明する。
図３は、実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるモバイル型のパーソナルコンピューターを示す斜視図である。図３に示すパーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６と、を備える。表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、例えばスイッチング電源用のチョークコイルやインダクター、モーター等の磁性素子１０００が内蔵されている。
図４は、実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるスマートフォンを示す平面図である。図４に示すスマートフォン１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備える。また、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このようなスマートフォン１２００には、例えばインダクター、ノイズフィルター、モーター等の磁性素子１０００が内蔵されている。
図５は、実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるディジタルスチルカメラを示す斜視図である。ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号を生成する。
図５に示すディジタルスチルカメラ１３００は、ケース１３０２の背面に設けられた表示部１００を備える。表示部１００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側、すなわち図中裏面側には、光学レンズやＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなディジタルスチルカメラ１３００にも、例えばインダクター、ノイズフィルター等の磁性素子１０００が内蔵されている。
実施形態に係る電子機器としては、図３のパーソナルコンピューター、図４のスマートフォン、図５のディジタルスチルカメラの他に、例えば、携帯電話、タブレット端末、時計、インクジェットプリンターのようなインクジェット式吐出装置、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡のような医療機器、魚群探知機、各種測定機器、車両、航空機、船舶の計器類、自動車制御機器、航空機制御機器、鉄道車両制御機器、船舶制御機器のような移動体制御機器類、フライトシミュレーター等が挙げられる。
このような電子機器は、前述したように、実施形態に係る磁性素子を備えている。これにより、磁気特性が良好で耐電圧が高いという磁性素子の効果を享受し、電子機器の高性能化および小型化を図ることができる。
以上、本発明の軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧粉磁心や磁性素子の形状は、図示したものに限定されず、いかなる形状であってもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
６．軟磁性粉末の製造
６．１．サンプルＮｏ．１
まず、水アトマイズ法により軟磁性粉末を得た。得られた軟磁性粉末の組成は、表１に示す通りである。なお、水アトマイズ法において噴射した水と流下する溶融金属とのなす角度は３０度とした。また、溶融金属の温度は、原材料の融点に対して５０℃高い温度とした。
また、得られた軟磁性粉末の平均粒径、酸素含有率Ａ、および比表面積Ｂを測定した。また、比Ａ／Ｂを算出した。測定結果および算出結果を表１に示す。
６．２．サンプルＮｏ．２～２０
軟磁性粉末の組成を表１または表２に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１と同様にして軟磁性粉末を得た。
６．３．サンプルＮｏ．２１
軟磁性粉末の組成を表２に示すように変更するとともに、製造直後の軟磁性粉末を窒素雰囲気下で保存し、酸化を抑制するようにした以外は、サンプルＮｏ．１と同様にして軟磁性粉末を得た。
６．４．サンプルＮｏ．２２
軟磁性粉末の組成を表２に示すように変更するとともに、製造直後の軟磁性粉末を高湿度の環境で保存し、酸化を促進するようにした以外は、サンプルＮｏ．１と同様にして軟磁性粉末を得た。
なお、表１および表２では、各サンプルＮｏ．の軟磁性粉末のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
７．軟磁性粉末の評価
７．１．圧粉体の密度
各サンプルＮｏ．の軟磁性粉末を用い、以下のようにして圧粉体を製造した。
まず、軟磁性粉末、エポキシ樹脂（結合材）およびメチルエチルケトン（有機溶媒）を混合して、混合材料を得た。なお、エポキシ樹脂の添加量は、軟磁性粉末に対して１質量％とした。
次に、得られた混合材料を撹拌したのち、温度１５０℃で３０分間加熱して乾燥させ、塊状の乾燥体を得た。次いで、この乾燥体を、目開き６００μｍのふるいにかけ、乾燥体を粉砕して、造粒粉末を得た。
次に、得られた造粒粉末を、成形型に充填し、下記の成形条件に基づいて成形体を得た。
・成形方法 ：プレス成形
・成形体の形状：リング状
・成形体の寸法：外径φ１４ｍｍ、内径φ８ｍｍ、厚さ３ｍｍ
・成形圧力 ：２９４ＭＰａ
次に、成形体中の結合材を加熱により硬化させた。これにより、圧粉体を得た。
次に、得られた圧粉体の質量を測定し、測定した質量および成形体の体積に基づいて、圧粉体の密度を算出した。算出結果を表１および表２に示す。
７．２．圧粉体の透磁率
各サンプルＮｏ．の軟磁性粉末を用いて製造された圧粉体について、前述した方法により透磁率を測定した。測定結果を表１および表２に示す。
また、算出した透磁率を以下の評価基準に照らして評価した。評価結果を表１および表２に示す。
Ａ：透磁率が３６．０以上である
Ｂ：透磁率が３５．５以上３６．０未満である
Ｃ：透磁率が３５．３以上３５．５未満である
Ｄ：透磁率が３５．３未満である
７．３．圧粉体の電気抵抗値
各サンプルＮｏ．の軟磁性粉末を用いて製造された圧粉体について、以下に示す方法で電気抵抗値を測定した。
まず、内径８ｍｍの円柱状のキャビティーを持つ成形型のキャビティー内の下端に、下パンチ電極をセットした。次に、キャビティー内に軟磁性粉末を０．７ｇ充填した。次に、キャビティー内の上端に、上パンチ電極をセットした。そして、成形型、下パンチ電極および上パンチ電極を、荷重印加装置にセットした。次に、デジタルフォースゲージを用いて、下パンチ電極と上パンチ電極との距離が近づく方向に２０ｋｇｆの荷重を加えた。そして、荷重を加えた状態で下パンチ電極と上パンチ電極との間の電気抵抗値を測定した。
そして、測定した電気抵抗値を、以下の評価基準に照らして相対的に評価した。評価結果を表１および表２に示す。
Ａ：電気抵抗値が特に高い（サンプルＮｏ．１と比べて特に高い）
Ｂ：電気抵抗値が高い（サンプルＮｏ．１と比べて高い）
Ｃ：電気抵抗値がやや高い（サンプルＮｏ．１と比べてやや高い）
Ｄ：電気抵抗値が最も低い（サンプルＮｏ．１と同等）
表１および表２に示すように、各実施例の軟磁性粉末は、Ｓの含有率、および、比表面積Ｂに対する酸素含有率Ａが最適化されている。このため、各実施例の軟磁性粉末を用いて製造された圧粉体は、密度が高く、それに伴って透磁率が高いこと、かつ、電気抵抗値が十分に高いこと、が認められた。
１０…コイル部品、１１…圧粉磁心、１２…導線、２０…コイル部品、２１…圧粉磁心、２２…導線、１００…表示部、１０００…磁性素子、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１２００…スマートフォン、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…ディジタルスチルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー

Claims (7)

  1. 主成分としてのＦｅと、
    含有率が２．５質量％以上６．５質量％以下のＳｉと、
    含有率が１．０質量％以上１０．０質量％以下のＣｒと、
    含有率が０．００２０質量％以上０．００７０質量％以下のＳと、
    不純物と、
    で構成され、
    質量比での酸素含有率をＡ［ｐｐｍ］とし、比表面積をＢ［ｍ２／ｇ］とするとき、比Ａ／Ｂが３０００以上８０００以下であることを特徴とする軟磁性粉末。
  2. 質量比での酸素含有率Ａが、１５００ｐｐｍ以上２４００ｐｐｍ以下である請求項１に記載の軟磁性粉末。
  3. 平均粒径が１．０μｍ以上２０．０μｍ以下である請求項１または２に記載の軟磁性粉末。
  4. Ｓｉの含有率が３．０質量％以上４．５質量％以下であり、
    Ｃｒの含有率が３．０質量％以上６．０質量％以下である請求項１または２に記載の軟磁性粉末。
  5. 請求項１または２に記載の軟磁性粉末を含むことを特徴とする圧粉磁心。
  6. 請求項５に記載の圧粉磁心を備えることを特徴とする磁性素子。
  7. 請求項６に記載の磁性素子を備えることを特徴とする電子機器。
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