JP6326185B1 - 圧粉コア、該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備える電気・電子部品、および該電気・電子部品が実装された電気・電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下で使用されても磁気特性が変化しにくく、機械特性にも優れる圧粉コアとして、軟磁性粉末を含む成形体１Ｂと、成形体１Ｂの外装コートと、を備える圧粉コア１であって、外装コートは、ポリエーテルスルホンを含有する圧粉コア１が提供される。該圧粉コア１の製造方法、該圧粉コア１を備える電気・電子部品、および該電気・電子部品が実装された電気・電子機器も提供される。

Description

本発明は、圧粉コア、該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備える電気・電子部品、および該電気・電子部品が実装された電気・電子機器に関する。

データセンターのサーバー内の電源回路、ハイブリッド自動車等の昇圧回路、発電、変電設備等の電気・電子機器には、リアクトル、トランス、チョークコイル等の電気・電子部品が用いられている。こうした電気・電子部品には、磁性部材として圧粉コアが使用される場合がある。かかる圧粉コアは、多数の軟磁性粉末を圧粉成形し、得られた成形製造物を熱処理して得られる成形体を備える。

圧粉コアは上記のとおり軟磁性粉末の成形体であるため、機械的強度を高める観点から外装コートを備える場合がある。この点に関し、特許文献１には、軟磁性金属粉末を非磁性材料で結合したインダクタ用複合磁性材料であって、前記非磁性材料は、前記軟磁性金属粉末に添加混合された成形助剤と、前記軟磁性金属粉末・成形助剤成形体を熱処理した後に結合材として該軟磁性金属粉末・成形助剤成形体に含浸された含浸樹脂とを有し、前記含浸樹脂は大気圧下での熱硬化温度が１８０℃以上であることを特徴とする複合磁性材料が開示されている。

実用新案登録第３１４５８３２号公報

上記の圧粉コアを有する電気・電子部品を備える電気・電子機器の使用環境は様々であって、外気温が高い、発熱部品の近傍に位置する、などの理由により、圧粉コアが１００℃近い環境で使用される場合がある。このような高温の環境で使用されると、圧粉コアを構成する材料が熱変性することがある。材料の変性が圧粉コアの磁気特性、特にコアロスを変化させると、圧粉コアからの発熱量が増加して、圧粉コアの熱変性を助長してしまうこともある。このような高温環境下で使用されたことに基づく圧粉コアの磁気特性の変化は、圧粉コアを有する電気・電子部品の動作安定性に影響を与えることが懸念される。したがって、上記の高温環境下で使用されても、磁気特性が変化しにくい圧粉コアが求められている。また、上記の高温環境下で使用された場合に、圧粉コアの機械的強度が適切な範囲内に維持されることも求められている。

本発明は、高温環境下で使用されても磁気特性が変化しにくく、機械特性にも優れる圧粉コア、該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備える電気・電子部品、および該電気・電子部品が実装された電気・電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために提供される本発明の一態様は、軟磁性粉末を含む成形体と、前記成形体の外装コートと、を備える圧粉コアであって、前記外装コートは、ポリエーテルスルホン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）を含有することを特徴とする圧粉コアである。

ポリエーテルスルホンを含有する外装コートを備える本発明に係る圧粉コアは、従来使用されていたシリコーン系の樹脂（特にメチルフェニルシリコーン樹脂）を含有する外装コートを備える圧粉コアに比べて、高温環境（具体的には２５０℃の環境）に長時間（具体的には１００時間以上）置かれた場合であっても、応力発生しにくいため、磁気特性、特にコアロスが変化しにくい。しかも、高温環境下に長時間置かれた場合であっても、実用的な機械的強度を維持することが可能である。

上記の本発明に係る圧粉コアにおいて、前記軟磁性粉末は、鉄系材料およびニッケル系材料の少なくとも一方の粉末を含有していてもよい。

上記の本発明に係る圧粉コアにおいて、前記軟磁性粉末は、結晶質磁性材料の粉末を含有してもよい。上記の本発明に係る圧粉コアにおいて、前記軟磁性粉末は、非晶質磁性材料の粉末を含有してもよい。上記の本発明に係る圧粉コアにおいて、前記軟磁性粉末は、ナノ結晶磁性材料の粉末を含有してもよい。また、前記軟磁性粉末は、結晶質磁性材料、非晶質磁性材料、ナノ結晶磁性材料より選ばれる２種以上を混合したものであっても良い。

上記の本発明に係る圧粉コアにおいて、前記成形体は、前記軟磁性粉末と結着成分とを備え、前記結着成分は、樹脂系材料を含むバインダー成分の熱分解残渣からなるものであってもよい。本発明に係る圧粉コアが備える成形体が上記の熱分解残渣を備える場合には、成形体内部に空隙が生じやすい。本発明に係る圧粉コアは、この空隙を埋めるようにポリエーテルスルホン樹脂が位置することができるため、硬度を高めることができる。一般の熱硬化性樹脂を用いた場合、外装コート形成時または高温環境下において樹脂が硬化し応力が発生することで圧粉コアを形成する軟磁性粉末が応力を受け、磁気特性が劣化してしまう。熱可塑性樹脂であるポリエーテルスルホン樹脂を用いることで、高温環境下における硬化に起因する応力変化を回避することができる。また、一般的な熱可塑性樹脂では、高温環境下での強度低下を生じるが、耐熱性の高いポリエーテルスルホン樹脂を用いることで、この種の強度低下を回避できる。

本発明の他の一態様は、上記の本発明に係る圧粉コアの製造方法であって、前記軟磁性粉末と前記バインダー成分とを備える混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得る成形工程、前記成形工程により得られた成形製造物を加熱して、前記軟磁性粉末と前記バインダー成分の熱分解残渣からなる結着成分とを備える前記成形体を得る加熱処理工程、およびポリエーテルスルホンおよび溶剤を含む液状組成物を前記成形体と接触させ、前記成形体の表面を含む領域に前記液状組成物の塗膜を形成し、前記塗膜を乾燥させて溶剤を揮発させ、ポリエーテルスルホンを含む外装コートを形成する外装コート形成工程を備えることを特徴とする圧粉コアの製造方法である。上記の方法によれば、バインダー成分の熱分解残渣からなる結着成分を含有する圧粉コアを効率的に製造することが可能である。

本発明の別の一態様は、上記の本発明に係る圧粉コア、コイルおよび前記コイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備える電気・電子部品であって、前記圧粉コアの少なくとも一部は、前記接続端子を介して前記コイルに電流を流したときに前記電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されていることを特徴とする電気・電子部品である。

本発明のまた別の一態様は、上記の本発明に係る電気・電子部品を備えることを特徴とする電気・電子機器である。

本発明に係る圧粉コアは、高温環境（具体的には２５０℃の環境）に長時間（具体的には１００時間以上）置かれた場合であっても、磁気特性、特にコアロスが変化しにくい。しかも、高温環境下に長時間置かれた場合であっても、実用的な機械的強度を維持することが可能である。したがって、本発明に係る圧粉コアは、高温環境下で使用されても磁気特性が変化しにくく、機械特性にも優れる。また、本発明によれば、上記の圧粉コアを備える電気・電子部品、および該電気・電子部品が実装された電気・電子機器が提供される。

本発明の一実施形態に係る圧粉コアの形状を概念的に示す斜視図である。 （ａ）本発明の一実施形態に係る圧粉コアを製造するための成形工程後、熱処理工程前の成形製造物の内部の模式図、（ｂ）本発明の一実施形態に係る圧粉コアを製造するための熱処理工程後、外装コート工程前の成形体の内部の模式図、および（ｃ）本発明の一実施形態に係る圧粉コアを製造するための外装コート工程後の圧粉コアの内部の模式図である。 造粒粉を製造する方法の一例において使用されるスプレードライヤー装置およびその動作を概念的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備える電子部品であるトロイダルコアの形状を概念的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。
１．圧粉コア
図１に示す本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、その外観がリング状であって、軟磁性粉末を含む成形体と、成形体の外装コートと、を備える。本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、外装コートがポリエーテルスルホンを含有する。限定されない一例として、軟磁性粉末を、圧粉コア１に含有される他の材料（同種の材料である場合もあれば、異種の材料である場合もある。）に対して結着させる結着成分を含有する。なお、圧粉コア１の外観はリング状に限定されず、例えばＥＥ型、ＥＩ型、ＥＥＲ型、ＰＱ型、Ｉ型、あるいはコイルを圧粉コアの内部に封入したもの等がある。

（１）成形体
（１−１）軟磁性粉末
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、鉄を含有する鉄系材料およびニッケルを含有するニッケル系材料の少なくとも一方の粉末を含有していてもよい。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、結晶質磁性材料の粉末を含有してもよい。本明細書において、「結晶質磁性材料」とは、その組織が結晶質からなるものであって、強磁性体、特に軟磁性体である材料を意味する。本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、結晶質磁性材料の粉末からなるものであってもよい。結晶質磁性材料の具体例として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、カルボニル鉄および純鉄が挙げられる。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、非晶質磁性材料の粉末を含有してもよい。本明細書において、「非晶質磁性材料」とは、組織中の非晶質の部分の体積が全体の５０％超であって、強磁性体、特に軟磁性体である材料を意味する。本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、非晶質磁性材料の粉末からなるものであってもよい。非晶質磁性材料の具体例として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金およびＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金が挙げられる。上記の非晶質磁性材料は１種類の材料から構成されていてもよいし複数種類の材料から構成されていてもよい。非晶質磁性材料の粉末を構成する磁性材料は、上記の材料からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料であることが好ましく、これらの中でも、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金を含有することが好ましく、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金からなることがより好ましい。但し、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金の場合、磁歪が高いため、応力を受けると磁気特性が著しく劣化する。この場合、後に説明する外装コートとして、本発明のポリエーテルスルホン樹脂を用いると、特に高温環境下で外装コートから応力を受けにくくなり、効果的である。

なお、上記非晶質磁性材料のＦｅ−Ｐ−Ｃ系合金の具体例として、組成式が、Ｆｅ_{100at%-a-b-c-x-y-z-t}Ｎｉ_aＳｎ_bＣｒ_cＰ_xＣ_yＢ_zＳｉ_tで示され、０ａｔ％≦ａ≦１０ａｔ％、０ａｔ％≦ｂ≦３ａｔ％、０ａｔ％≦ｃ≦６ａｔ％、６．８ａｔ％≦ｘ≦１３．０ａｔ％、２．２ａｔ％≦ｙ≦１３．０ａｔ％、０ａｔ％≦ｚ≦９．０ａｔ％、０ａｔ％≦ｔ≦７ａｔ％であるＦｅ基非晶質合金が挙げられる。上記の組成式において、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，ＢおよびＳｉは任意添加元素である。

Ｎｉの添加量ａは、０ａｔ％以上７ａｔ％以下とすることが好ましく、４ａｔ％以上６．５ａｔ％以下とすることがより好ましい。Ｓｎの添加量ｂは、０ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることが好ましく、０ａｔ％以上１ａｔ％以下とすることがより好ましい。Ｃｒの添加量ｃは、０ａｔ％以上２．５ａｔ％以下とすることが好ましく、１．５ａｔ％以上２．５ａｔ％以下とすることがより好ましい。Ｐの添加量ｘは、８．８ａｔ％以上とすることが好ましい場合もある。Ｃの添加量ｙは、２．２ａｔ％以上９．８ａｔ％以下とすることが好ましい場合もある。Ｂの添加量ｚは、０ａｔ％以上８．０ａｔ％以下とすることが好ましく、０ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることがより好ましい。Ｓｉの添加量ｔは、０ａｔ％以上６ａｔ％以下とすることが好ましく、０ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることがより好ましい。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、ナノ結晶磁性材料の粉末を含有してもよい。本明細書において、「ナノ結晶磁性材料」とは、平均結晶粒径が数ｎｍ〜数十ｎｍの結晶粒が組織の少なくとも５０％を超える部分に均一に析出してなるナノ結晶組織を有し、強磁性体、特に軟磁性体である材料を意味する。ナノ結晶磁性材料は、ナノ結晶粒以外の組織が非晶質であってもよいし、全てがナノ結晶組織であってもよい。本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、ナノ結晶磁性材料の粉末からなるものであってもよい。ナノ結晶磁性材料の具体例としてＦｅ−Ｃｕ−Ｍ（ここで、Ｍは、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗより選ばれる１種または２種以上の金属元素）−Ｓｉ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｍ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｍ−Ｂ系合金等が挙げられる。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、１種類の粉末から構成されていてもよいし、複数種類の混合体であってもよい。この混合体の具体例として、結晶質磁性材料、非晶質磁性材料、ナノ結晶磁性材料のうちの２種以上を混合したものが挙げられる。さらに具体的には、例えば、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が含む軟磁性粉末は、結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末との混合体であってもよいし、非晶質磁性材料の粉末であって、その一部がナノ結晶磁性材料の粉末であってもよい。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する軟磁性粉末の形状は限定されない。軟磁性粉末の形状は球状であってもよいし非球状であってもよい。非球状である場合には、鱗片状、楕円球状、液滴状、針状といった形状異方性を有する形状であってもよいし、特段の形状異方性を有しない不定形であってもよい。不定形の軟磁性粉末の例として、球状の軟磁性粉末の複数が、互いに接して結合していたり、他の軟磁性粉末に部分的に埋没するように結合していたりする場合が挙げられる。このような不定形の軟磁性粉末は、軟磁性粉末がカルボニル鉄の粉末である場合に観察されやすい。

軟磁性粉末の形状は、軟磁性粉末を製造する段階で得られた形状であってもよいし、製造された軟磁性粉末を二次加工することにより得られた形状であってもよい。前者の形状としては、球状、楕円球状、液滴状、針状などが例示され、後者の形状としては、鱗片状が例示される。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する軟磁性粉末の粒径は限定されない。かかる粒径を、メジアン径Ｄ５０（レーザ回折散乱法により測定された軟磁性粉末の粒径の体積分布における体積累積値が５０％のときの粒径）により規定すれば、通常、１μｍから４５μｍの範囲とされる。取り扱い性を高める観点、圧粉コア１の成形体における軟磁性粉末の充填密度を高める観点などから、軟磁性粉末のメジアン径Ｄ５０は、２μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましく、３μｍ以上１５μｍ以下とすることがより好ましく、４μｍ以上１３μｍ以下とすることが特に好ましい。

（１−２）結着成分
結着成分は、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１に含有される軟磁性粉末を固定することに寄与する材料である限り、その組成は限定されない。結着成分を構成する材料として、樹脂材料および樹脂材料の熱分解残渣（本明細書において、これらを「樹脂材料に基づく成分」と総称する。）等の有機系の材料、無機系の材料などが例示される。この熱分解残渣は例えば圧粉コア中の軟磁性粉末の歪取りのための、後述する熱処理を施した後に形成されるものである。樹脂材料として、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが例示される。無機系の材料からなる結着成分は水ガラスなどガラス系材料が例示される。結着成分は一種類の材料から構成されていてもよいし、複数の材料から構成されていてもよい。結着成分は有機系の材料と無機系の材料との混合体であってもよい。

結着成分として、通常、絶縁性の材料が使用される。これにより、圧粉コア１としての絶縁性を高めることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体は、具体的な一例として、軟磁性粉末とバインダー成分とを含む混合物の加圧成形を含む成形処理を備える製造方法により製造されたものである。本明細書において、「バインダー成分」とは結着成分を与える成分であって、バインダー成分は、結着成分からなる場合もあれば、結着成分と異なる材料である場合もある。

バインダー成分が結着成分と異なる場合の具体例として、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の成形体が備える結着成分が、樹脂系材料を含むバインダー成分の熱分解残渣からなる場合が挙げられる。この熱分解残渣の生成にあたり、バインダー成分の一部は分解・揮発する。このため、圧粉コア１が備える成形体が上記の熱分解残渣を備える場合には、成形体内に、具体的には、成形体における最近位に位置する軟磁性粉末同士の間に空隙が生じる場合がある。

この点を図２を用いて説明する。図２（ａ）は本発明の一実施形態に係る圧粉コアを製造するための成形工程後、熱処理工程前の成形製造物の内部の模式図であり、図２（ｂ）は本発明の一実施形態に係る圧粉コアを製造するための熱処理工程後であり、図２（ｃ）は本発明の一実施形態に係る圧粉コアを製造するための外装コート工程後の圧粉コアの内部の模式図である。図２（ａ）に示されるように、成形工程を経て得られた成形製造物１Ａにおいて、軟磁性粉末ＭＭは樹脂系材料を含むバインダー成分ＢＭによって結着・固定されている。この成形製造物１Ａに対して熱処理工程を行うと、図２（ｂ）に示されるように、バインダー成分ＢＭの分解・揮発によって熱分解残渣ＴＤＭが生成し、成形体１Ｂの軟磁性粉末ＭＭは熱分解残渣ＴＤＭによって結着・固定される。このため、成形体１Ｂでは、成形製造物１Ａに比べて、空隙ＰＲの体積が増加する。なお、図２（ｂ）における熱処理工程とは、例えば、上述した歪取りのためのアニール工程である。

このような場合であっても、成形体１Ｂに対して外装コート工程を含む工程を行うことにより製造される本発明に係る圧粉コア１では、図２（ｃ）に示されるように、この空隙ＰＲの少なくとも一部を埋めるようにポリエーテルスルホンを含有する外装コートを構成する材料（外装コート材）ＣＲＭが位置することができる。このため、圧粉コア１では、空隙ＰＲの体積が少なくなるとともに軟磁性粉末ＭＭは熱分解残渣ＴＤＭおよび外装コート材ＣＲＭによって結着・固定され、機械的強度の補強が成される。また、外装コート材ＣＲＭがコーティング後に熱硬化の必要が無いポリエーテルスルホンを用いているため、外装コート後の熱硬化による応力が圧粉コア１に付与されない。このため、外装コート工程により得られた圧粉コア１の磁気特性が維持もしくは向上する。また、外装コート材ＣＲＭが熱変性の少ないポリエーテルスルホンを用いているため、圧粉コア１が高温環境下に置かれても、外装コート材ＣＲＭの熱変性や軟磁性粉末ＭＭの酸化に起因する圧粉コア１の磁気特性の劣化が抑制される。

（２）外装コート
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、外装コートを備える。外装コートは、成形体１Ｂの機械的強度の向上などを目的として、成形体１Ｂの少なくとも一部を覆うように設けられる層である。成形体１Ｂは、軟磁性粉末ＭＭを含む混合物を加圧成形することを含んで形成されるものであるから、その表面は、軟磁性粉末ＭＭに由来する凹凸を有している場合がある。また、混合物がバインダー成分ＢＭを含む場合であって、成形体１Ｂがバインダー成分ＢＭの熱分解残渣ＴＤＭを含む場合には、上記のように、成形体１Ｂは空隙ＰＲを有することがある。こうした場合には、外装コートを構成する材料は、成形体１Ｂの表面のみならず、表面からある程度内部に入った領域まで存在していてもよい。すなわち、外装コートは、成形体１Ｂに対して含浸構造を有していてもよい。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が備える外装コートは、ポリエーテルスルホンを含有する。かかる外装コートの限定されない製造方法の一例は次のとおりである。まず、ポリエーテルスルホンおよび溶剤を含む液状組成物を調製する。液状組成物におけるポリエーテルスルホンの濃度は限定されないが、調製のしやすさ（ポリエーテルスルホンの溶解しやすさ）、取り扱い性（粘度）および成形体１Ｂに形成される塗膜厚さを適切な範囲にすることを考慮すると、液状組成物におけるポリエーテルスルホンの濃度は、１質量％以上４０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以上２０質量％以下とすることがより好ましい。溶剤の種類は、ポリエーテルスルホンを溶解できる限り、任意である。Ｎ−メチルピロリドン、メチルエチルケトン、酢酸ブチル等の非プロトン性極性溶剤とキシレン、トルエン等の芳香族系溶剤との混合溶剤が好ましい場合がある。液状組成物は、本発明の目的を達成できる限り、ポリエーテルスルホン以外の樹脂やフィラーを含有していてもよい。以下の説明では、液状組成物が固形分としてポリエーテルスルホンのみを含有する場合を具体例とする。

次に、調製した液状組成物と上記の成形体１Ｂと接触させ、成形体１Ｂの表面を含む領域に液状組成物の塗膜を形成する。接触方法は任意である。最も簡易的には、液状組成物中に所定時間（例えば５分間から３０分間）成形体１Ｂを浸漬させればよい。あるいは、液状組成物を成形体１Ｂに噴霧してもよい。液状組成物と成形体１Ｂとを接触させる際の雰囲気を減圧にしてもよい。液状組成物の塗布量や接触によって形成される塗膜の厚さは任意である。上記のように成形体１Ｂは空隙ＰＲを有するため、減圧雰囲気において接触させたり、液状組成物の粘度を低下させたりすることにより、液状組成物が成形体１Ｂの内部に含浸しやすくなる。

続いて、成形体１Ｂに形成された塗膜を乾燥させて溶剤を揮発させる。乾燥温度および時間は溶剤の種類に応じて適宜設定される。限定されない例示を行えば、６０℃〜１７０℃で、２０分から５時間程度である。段階的な加熱を行うことが好ましい場合がある。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が備える外装コートは、ポリエーテルスルホンを含み、好ましい一形態ではポリエーテルスルホンからなるため、圧粉コア１が２５０℃の環境下に置かれた場合であっても、磁気特性の変化が生じにくい。具体的には、上記の環境下に２００時間置かれた場合のコアロスの上昇率を５％以下とすることが可能である。また、上記の環境下に２００時間置かれた場合の比透磁率の低下率を５％以下とすること（変化率を−５％以上とすること）が可能である。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が備える外装コートは、ポリエーテルスルホンを含み、好ましい一形態ではポリエーテルスルホンからなるため、圧粉コア１が２５０℃の環境下に置かれた場合であっても、機械的強度の低下が生じにくい。具体的には、初期の圧環強度を２０ＭＰａ以上とするとともに、上記の環境下に２００時間置かれた場合であっても圧環強度を２０ＭＰａ以上とすることが可能である。

（３）圧粉コアの製造方法
上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の製造方法は特に限定されないが、次に説明する製造方法を採用すれば、圧粉コア１をより効率的に製造することが実現される。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の製造方法は、次に説明する、成形工程および外装コート工程を備え、さらに熱処理工程を備えていてもよい。

（３−１）成形工程
まず、軟磁性粉末ＭＭおよびバインダー成分ＢＭを含む混合物を用意する。この混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得ることができる。加圧条件は限定されず、バインダー成分ＢＭの組成などに基づき適宜決定される。例えば、バインダー成分ＢＭが熱硬化性の樹脂からなる場合には、加圧とともに加熱して、金型内で樹脂の硬化反応を進行させることが好ましい。一方、圧縮成形の場合には、加圧力が高いものの、加熱は必要条件とならず、短時間の加圧となる。

以下、混合物が造粒粉であって、圧縮成形を行う場合について、やや詳しく説明する。造粒粉は取り扱い性に優れるため、成形時間が短く生産性に優れる圧縮成形工程の作業性を向上させることができる。

（３−１−１）造粒粉
造粒粉は、軟磁性粉末ＭＭおよびバインダー成分ＢＭを含有する。造粒粉におけるバインダー成分ＢＭの含有量は特に限定されない。かかる含有量が過度に低い場合には、バインダー成分ＢＭが軟磁性粉末ＭＭを保持しにくくなる。また、バインダー成分ＢＭの含有量が過度に低い場合には、熱処理工程を経て得られた圧粉コア１中で、バインダー成分ＢＭの熱分解残渣ＴＤＭからなる結着成分が、複数の軟磁性粉末ＭＭを互いに他から絶縁しにくくなる。一方、上記のバインダー成分ＢＭの含有量が過度に高い場合には、熱処理工程を経て得られた圧粉コア１に含有される結着成分の含有量が高くなりやすい。圧粉コア１中の結着成分の含有量が高くなると、軟磁性粉末ＭＭが結着成分から受ける応力の影響により圧粉コア１の磁気特性が低下しやすくなる。それゆえ、造粒粉中のバインダー成分ＢＭの含有量は、造粒粉全体に対して、０．５質量％以上５．０質量％以下となる量にすることが好ましい。圧粉コア１の磁気特性が低下する可能性をより安定的に低減させる観点から、造粒粉中のバインダー成分ＢＭの含有量は、造粒粉全体に対して、０．５質量％以上３．５質量％以下となる量にすることが好ましく、０．６質量％以上３．０質量％以下となる量にすることがより好ましい。

造粒粉は、上記の軟磁性粉末ＭＭおよびバインダー成分ＢＭ以外の材料を含有してもよい。そのような材料として、潤滑剤、シランカップリング剤、絶縁性のフィラーなどが例示される。潤滑剤を含有させる場合において、その種類は特に限定されない。有機系の潤滑剤であってもよいし、無機系の潤滑剤であってもよい。有機系の潤滑剤の具体例として、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなどの金属石鹸が挙げられる。こうした有機系の潤滑剤は、熱処理工程において気化し、圧粉コア１にはほとんど残留していないと考えられる。

造粒粉の製造方法は特に限定されない。上記の造粒粉を与える成分をそのまま混錬し、得られた混練物を公知の方法で粉砕するなどして造粒粉を得てもよいし、上記の成分に溶剤（溶媒・分散媒、水が一例として挙げられる。）を添加してなるスラリーを調製し、このスラリーを乾燥させて粉砕することにより造粒粉を得てもよい。粉砕後にふるい分けや分級を行って、造粒粉の粒度分布を制御してもよい。

上記のスラリーから造粒粉を得る方法の一例として、スプレードライヤーを用いる方法が挙げられる。図３に示されるように、スプレードライヤー装置２００内には回転子２０１が設けられ、装置上部からスラリーＳを回転子２０１に向けて注入する。回転子２０１は所定の回転数により回転しており、スプレードライヤー装置２００内部のチャンバーにてスラリーＳを遠心力により小滴状として噴霧する。さらにスプレードライヤー装置２００内部のチャンバーに熱風を導入し、これにより小滴状のスラリーＳに含有される分散媒（水）を、小滴形状を維持したまま揮発させる。その結果、スラリーＳから造粒粉Ｐが形成される。この造粒粉Ｐを装置２００の下部から回収する。

回転子２０１の回転数、スプレードライヤー装置２００内に導入する熱風温度、チャンバー下部の温度など各パラメータは適宜設定すればよい。これらのパラメータの設定範囲の具体例として、回転子２０１の回転数として４０００〜６０００ｒｐｍ、スプレードライヤー装置２００内に導入する熱風温度として１３０〜１７０℃、チャンバー下部の温度として８０〜９０℃が挙げられる。またチャンバー内の雰囲気およびその圧力も適宜設定すればよい。一例として、チャンバー内をエアー（空気）雰囲気として、その圧力を大気圧との差圧で２ｍｍＨ_２Ｏ（約０．０２ｋＰａ）とすることが挙げられる。得られた造粒粉Ｐの粒度分布をふるい分けなどによりさらに制御してもよい。

（３−１−２）加圧条件
圧縮成形における加圧条件は特に限定されない。造粒粉の組成、成形品の形状などを考慮して適宜設定すればよい。造粒粉を圧縮成形する際の加圧力が過度に低い場合には、成形品の機械的強度が低下する。このため、成形品の取り扱い性が低下する、成形品から得られた圧粉コア１の機械的強度が低下する、といった問題が生じやすくなる。また、圧粉コア１の磁気特性が低下したり絶縁性が低下したりする場合もある。一方、造粒粉を圧縮成形する際の加圧力が過度に高い場合には、その圧力に耐えうる成形金型を作成するのが困難になってくる。

圧縮加圧工程が圧粉コア１の機械特性や磁気特性に悪影響を与える可能性をより安定的に低減させ、工業的に大量生産を容易に行う観点から、造粒粉を圧縮成形する際の加圧力は、０．３ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることが好ましい場合があり、０．５ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることがより好ましい場合があり、０．５ＧＰａ以上１．８ＧＰａ以下とすることが特に好ましい場合がある。

圧縮成形では、加熱しながら加圧を行ってもよいし、常温で加圧を行ってもよい。

（３−２）熱処理工程
成形工程により得られた成形製造物が本実施形態に係る圧粉コア１が備える成形体１Ｂであってもよいし、次に説明するように成形製造物に対して熱処理工程を実施して成形体１Ｂを得てもよい。このような熱処理工程は、アニール工程とも称される。

熱処理工程では、上記の成形工程により得られた成形製造物を加熱することにより、軟磁性粉末ＭＭ間の距離を修正することによる磁気特性の調整および成形工程において軟磁性粉末ＭＭに付与された歪を緩和させて磁気特性の調整を行って、成形体１Ｂを得る。

熱処理工程は上記のように成形体１Ｂの磁気特性の調整が目的であるから、熱処理温度などの熱処理条件は、成形体１Ｂの磁気特性が最も良好となるように設定される。熱処理条件を設定する方法の一例として、成形製造物の加熱温度を変化させ、昇温速度および加熱温度での保持時間など他の条件は一定とすることが挙げられる。

熱処理条件を設定する際の成形体１Ｂの磁気特性の評価基準は特に限定されない。評価項目の具体例として成形体１Ｂのコアロスを挙げることができる。この場合には、成形体１Ｂのコアロスが最低となるように成形製造物の加熱温度を設定すればよい。コアロスの測定条件は適宜設定され、一例として、周波数１００ｋＨｚ、最大磁束密度１００ｍＴとする条件が挙げられる。

熱処理の際の雰囲気は特に限定されない。酸化性雰囲気の場合には、バインダー成分ＢＭの熱分解が過度に進行する可能性や、軟磁性粉末ＭＭの酸化が進行する可能性が高まるため、窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気や、水素などの還元性雰囲気で熱処理を行うことが好ましい。

（３−３）外装コート工程
上記の成形工程により得られた成形製造物からなる成形体１Ｂ、または成形製造物に対して上記の熱処理工程により得られた成形体１Ｂに対して、ポリエーテルスルホンを含む外装コートを施す。その製造方法の一例は前述のとおりであるからここでは記載を省略する。

２．電気・電子部品
本発明の一実施形態に係る電気・電子部品は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備える。具体的には、本発明の一実施形態に係る電気・電子部品は、圧粉コア、コイルおよびこのコイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備える。ここで、圧粉コアの少なくとも一部は、接続端子を介してコイルに電流を流したときにこの電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されている。

このような電気・電子部品の一例として、図４に示されるトロイダルコイル１０が挙げられる。トロイダルコイル１０は、リング状の圧粉コア１に、被覆導電線２を巻回することによって形成されたコイル２ａを備える。巻回された被覆導電線２からなるコイル２ａと被覆導電線２の端部２ｂ，２ｃとの間に位置する導電線の部分において、コイル２ａの端部２ｄ，２ｅを定義することができる。このように、本実施形態に係る電気・電子部品は、コイルを構成する部材と接続端子を構成する部材とが同一の部材から構成されていてもよい。また、上記のようなリング状の圧粉コア１に限定されず、例えばＥＥ型、ＥＩ型、ＥＥＲ型、ＰＱ型、Ｉ型の圧粉コアにコイル巻線を施したもの、あるいはコイルを圧粉コアの内部に封入したもの等が挙げられる。

本発明の一実施形態に係る電気・電子部品は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備えるため、電気・電子部品が高温環境（具体的には２５０℃の環境）に長時間（具体的には１００時間以上）置かれた場合であっても、圧粉コアの磁気特性の変化に基づく電気・電子部品の特性の劣化が生じにくい。また、上記の環境に長時間置かれても圧粉コアが実用的な機械的強度を維持できるため、圧粉コアを用いた電気・電子部品の製造過程、かかる電気・電子部品を電気・電子機器の一部として実装したり組み込んだりする過程、得られた電気・電子機器の使用時において、他の部品との衝突等の外部からの機械的負荷や、急激な温度変化に起因する熱応力などが生じても、電気・電子部品が破損する不具合が生じにくい。

本発明の一実施形態に係る電気・電子部品として、上記のトロイダルコイル１０のほか、リアクトル、トランス、チョークコイルなどが例示される。

３．電気・電子機器
本発明の一実施形態に係る電気・電子機器は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備える電気・電子部品を備える。具体的には、上記の電気・電子部品が実装されたものや、上記の電気・電子部品が組み込まれたものが例示される。そのような電気・電子機器のさらなる具体例として、電圧昇降圧回路、平滑回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ等を備えたスイッチング電源装置や太陽光発電等に使用されるパワーコントロールユニット等が挙げられる。

こうした本発明の一実施形態に係る電気・電子部品は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備える電気・電子部品を備えるため、高温環境（具体的には２５０℃の環境）に長時間（具体的には１００時間以上）置かれた場合であっても、圧粉コアの磁気特性の低下や破損に起因する動作不良を生じにくい。したがって、本発明の一実施形態に係る電気・電子部品は、信頼性に優れる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

（実施例１）
（１）Ｆｅ基非晶質合金粉末の作製
水アトマイズ法を用いて、Ｆｅ_{７４．３ａｔ％}Ｃｒ_{１．５６ａｔ％}Ｐ_{８．７８ａｔ％}Ｃ_{２．６２ａｔ％}Ｂ_{７．５７ａｔ％}Ｓｉ_{４．１９ａｔ％}なる組成になるように秤量して得られた非晶質磁性材料の粉末を軟磁性粉末ＭＭとして作製した。得られた軟磁性粉末ＭＭの粒度分布は、マイクロトラック粒度分布測定装置（日機装社製「ＭＴ３３００ＥＸ」）を用いて体積分布で測定した。その結果、体積分布における体積累積値が５０％のときの粒径体積分布において５０％となる粒度であるメジアン径（Ｄ５０）は１１μｍであった。

（２）造粒粉の作製
上記の軟磁性粉末ＭＭを９６．０〜９９．３質量部、アクリル系樹脂からなる絶縁性結着材を０．５〜２．０質量部、シランカップリング剤０．１〜１．０質量％およびステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤０．１〜１．０質量部を適宜調整して混合し、水を溶剤とするスラリーを用意した。

得られたスラリーをスプレードライヤー装置（プリス社製「Ｄ３５０ＡＴ−２４ＨＯＰ」）にて噴霧乾燥し造粒粉を得た。得られた造粒粉の粒度分布はレーザ回折散乱法粒度分布測定装置（ベックマン・コールター社製「ＬＳ １３ ３２０」）を用いて体積分布により測定した。その結果、測定された造粒粉の粒径の体積分布における体積累積値が５０％のときの粒径体積分布において５０％となる粒度であるメジアン径（Ｄ５０）は８５μｍであった。

（３）圧縮成形
得られた造粒粉を金型に充填し、面圧０．５〜２ＧＰａで加圧成形して、外径２０ｍｍ×内径１２．８ｍｍ×厚さ６．８ｍｍのリング形状を有する成形製造物を得た。

（４）熱処理
得られた成形体１Ｂを、窒素気流雰囲気の炉内に載置し、炉内温度を、室温（２３℃）から昇温速度１０℃／分で最適コア熱処理温度である３００〜５００℃まで加熱し、この温度にて１時間保持し、その後、炉内で室温まで冷却する熱処理を行い、成形体１Ｂを得た。

（５）外装コート
ポリエーテルスルホン（住友化学社製「５００３ＰＳ」を、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）とキシレンとの混合溶剤（容量比で、ＮＭＰ：キシレン＝２：１）にて溶解し、ポリエーテルスルホンの濃度が１０質量％である液状組成物を調製した。

得られた液状組成物中に、上記の成形体１Ｂを１５分間浸漬させた。その後、成形体１Ｂを液状組成物中から取り出し、８０℃にて３０分間、その後１５０℃にて１時間、２５０℃にて１時間で乾燥させ、成形体１Ｂの表面に液状組成物の塗膜を形成し、成形体１Ｂ上に外装コートを備える圧粉コアを得た。

（実施例２） 液状組成物を調製する際に、種類の異なるポリエーテルスルホン（住友化学社製「４１００Ｐ」を、ＮＭＰとキシレンとの混合溶剤（容量比で、ＮＭＰ：キシレン＝２：１）にて溶解し、ポリエーテルスルホンの濃度が１０質量％である液状組成物を調製したこと以外は、実施例１と同様にして、圧粉コアを得た。

（実施例３）
実施例１と同様にして、成形体１Ｂを得た。熱硬化性ポリイミド（宇部興産社製「ＵＰＩＡ−ＡＴ」）を、ＮＭＰ溶剤として希釈して、熱硬化ポリイミドの濃度が１０質量％である液状組成物を調製した。得られた液状組成物中に、上記の成形体１Ｂを１５分間浸漬させた。その後、成形体１Ｂを液状組成物中から取り出し、８０℃にて３０分間、その後１５０℃にて１時間乾燥させて、成形体１Ｂの表面に液状組成物の塗膜を形成した。この塗膜を備えた成形体１Ｂを３５０℃で１時間加熱して、成形体１Ｂ上に外装コートを備える圧粉コアを得た。

（実施例４）
実施例１と同様にして、成形体１Ｂを得た。ポリアミドイミド（ＤＩＣ社製「Ｖ−８０００ＢＭ」）とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製「８５０−Ｓ」）を当量配合したものをシクロヘキサノンを溶剤として希釈し、固形分濃度が１２質量％である液状組成物を調製した。得られた液状組成物中に、上記の成形体１Ｂを１５分間浸漬させた。その後、成形体１Ｂを液状組成物中から取り出し、１００℃にて１時間乾燥させて、成形体１Ｂの表面に液状組成物の塗膜を形成した。この塗膜を備えた成形体１Ｂを２００℃で１時間加熱して、成形体１Ｂ上に外装コートを備える圧粉コアを得た。

（実施例５）
液状組成物を調製する際に、ポリエーテルスルホンに代えて、メチルフェニルシリコーン（信越化学社製「ＫＲ−２７１」を、キシレンを溶剤として希釈して、メチルフェニルシリコーンの濃度が２０質量％である液状組成物を調製したこと以外は、実施例４と同様にして、圧粉コアを得た。

（参考例１）
実施例１と同様にして得た成形体１Ｂからなる圧粉コアを得た。すなわち、参考例１に係る圧粉コアは、外装コートを有しないものであった。

（試験例１）比透磁率およびその変化率の測定
実施例および参考例により作製した圧粉コアに銅線の巻線を施してトロイダルコアを得た。このトロイダルコアについて、インピーダンスアナライザー（ＨＰ社製「４１９２Ａ」）を用いて、周波数１００ｋＨｚのときの比透磁率を測定した。この比透磁率を「初期比透磁率μ_０」という。
実施例および比較例により作製した圧粉コアを２５０℃の環境に２００時間静置し、静置後の圧粉コアについて、上記の要領で比透磁率を測定した。この比透磁率を「加熱後比透磁率μ_１」という。
下記式にて比透磁率の変化率Ｒμ（単位：％）を求めた。
Ｒμ＝（μ_１−μ_０）／μ_０×１００
初期比透磁率μ_０および加熱後比透磁率μ_１ならびに比透磁率の変化率Ｒμを表１に示す。なお、表１には、実施例において用いた液状組成物の樹脂種および濃度（単位：質量％）を示した。

（試験例２）コアロスおよびその変化率の測定
実施例および参考例により作製した圧粉コアに銅線の巻線を施してトロイダルコアを得た。このトロイダルコアについて、ＢＨアナライザー（岩崎通信機社製「ＳＹ−８２１８」）を用いて、周波数１００ｋＨｚ，最大磁束密度１００ｍＴの条件でコアロス（ＰＣＶ）を測定した。このコアロスを「初期コアロスＷ_０」（単位：ｋＷ／ｍ^３）という。
実施例および比較例により作製した圧粉コアを２５０℃の環境に２００時間静置し、静置後の圧粉コアについて、上記の要領でコアロスを測定した。このコアロスを「加熱後コアロスＷ_１」（単位：ｋＷ／ｍ^３）という。
下記式にてコアロスの変化率ＲＷ（単位：％）を求めた。
ＲＷ＝（Ｗ_１−Ｗ_０）／Ｗ_０×１００
初期コアロスＷ_０および加熱後コアロスＷ_１ならびにコアロスの変化率ＲＷを表１に示した。

（試験例３）圧環強度およびその変化率の測定
実施例および参考例により作製した圧粉コアを、ＪＩＳ Ｚ２５０７：２０００に準拠した試験方法により測定して、初期圧環強度Ｓ_０（単位：ＭＰａ）を求めた。
実施例および比較例により別途作製した圧粉コアを、２５０℃の環境に２００時間静置し、静置後の圧粉コアについて、ＪＩＳ Ｚ２５０７：２０００に準拠した試験方法により測定して、加熱後圧環強度Ｓ_１（単位：ＭＰａ）を求めた。
下記式にて圧環強度の変化率ＲＳ（単位：％）を求めた。
ＲＳ＝（Ｓ_１−Ｓ_０）／Ｓ_０×１００
初期圧環強度Ｓ_０および加熱後圧環強度Ｓ_１ならびに圧環強度の変化率ＲＳを表１に示した。

表１に示されるように、本発明例に係る圧粉コアは、２５０℃の環境下に２００時間置かれた後でも、比透磁率の変化率は−５％以上（低下率として５％以下）であり、コアロスの変化率は±１％以内であり、かつ圧環強度は加熱後においても２０ＭＰａ以上であった。
これに対し、比較例（実施例３から実施例５）に係る圧粉コアは、比透磁率の低下率が５％以下、コアロスの増加率が５％以下、および初期圧環強度または加熱後圧環強度の少なくとも一方が２０ＭＰａ以上のいずれをも満たすことができず、磁気特性および機械的強度の双方について特に優れた特性を有することはできなかった。

本発明の圧粉コアを用いた電子部品は、ハイブリッド自動車等の昇圧回路や、発電、変電設備に用いられるリアクトル、トランスやチョークコイル等として好適に使用されうる。

１…圧粉コア
１Ａ…成形製造物
１Ｂ…成形体
ＭＭ…軟磁性粉末
ＢＭ…バインダー成分
ＴＤＭ…熱分解残渣
ＰＲ…空隙
ＣＲＭ…外装コート材
１０…トロイダルコイル
２…被覆導電線
２ａ…コイル
２ｂ，２ｃ…被覆導電線２の端部
２ｄ，２ｅ…コイル２ａの端部
２００…スプレードライヤー装置
２０１…回転子
Ｓ…スラリー
Ｐ…造粒粉

Claims (10)

1. 軟磁性粉末を含む成形体と、前記成形体の外装コートと、を備える圧粉コアであって、
   前記外装コートは、ポリエーテルスルホンを含有すること
   を特徴とする圧粉コア。
2. 前記軟磁性粉末は、鉄系材料およびニッケル系材料の少なくとも一方の粉末を含有する、請求項１に記載の圧粉コア。
3. 前記軟磁性粉末は、結晶質磁性材料の粉末を含有する、請求項１または請求項２に記載の圧粉コア。
4. 前記軟磁性粉末は、非晶質磁性材料の粉末を含有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧粉コア。
5. 前記前記軟磁性粉末はナノ結晶磁性材料の粉末を含有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧粉コア。
6. 前記軟磁性粉末は、結晶質磁性材料、非晶質磁性材料、ナノ結晶磁性材料のうちの２種以上を混合したものである請求項１または請求項２に記載の圧粉コア。
   
7. 前記成形体は、前記軟磁性粉末と結着成分とを備え、前記結着成分は、樹脂系材料を含むバインダー成分の熱分解残渣からなる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧粉コア。
8. 請求項７に記載される圧粉コアの製造方法であって、
   前記軟磁性粉末と前記バインダー成分とを備える混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得る成形工程、
   前記成形工程により得られた成形製造物を加熱して、前記軟磁性粉末と前記バインダー成分の熱分解残渣からなる結着成分とを備える前記成形体を得る加熱処理工程、および
   ポリエーテルスルホンおよび溶剤を含む液状組成物を前記成形体と接触させ、前記成形体の表面を含む領域に前記液状組成物の塗膜を形成し、前記塗膜を乾燥させて溶剤を揮発させ、ポリエーテルスルホンを含む外装コートを形成する外装コート形成工程を備えること
   を特徴とする圧粉コアの製造方法。
9. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載される圧粉コア、コイルおよび前記コイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備える電気・電子部品であって、
   前記圧粉コアの少なくとも一部は、前記接続端子を介して前記コイルに電流を流したときに前記電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されていること
   を特徴とする電気・電子部品。
10. 請求項９に記載される電気・電子部品を備えることを特徴とする電気・電子機器。

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