JP6663138B2 - 端子付き圧粉磁心およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は表面に多層の電極膜で構成された端子を備え、Ｆｅ基合金の金属系磁性材料を用いた端子付き圧粉磁心とその製造方法に関する。

各種電子機器に用いられるトランスやチョークコイル等のインダクタンス素子を構成する面実装型のコイル部品には、Ｍｎ系フェライトやＮｉ系フェライト等のソフトフェライト材料や、Ｆｅ系アモルファスや純鉄、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ系合金等の金属系磁性材料の粉末を使用した磁心が広く用いられている。例えば軸方向の両端に形成された鍔部間に胴部を有する鼓状のフェライト磁心（ドラムコア）を用いたコイル部品は、胴部に絶縁被覆導線が巻き回され、巻線端部を鍔部に形成した端子に半田付け等により固着して構成される。

例えば特許文献１には、ソフトフェライト材料を使用した磁心で構成したコイル部品が開示されている。フェライト磁心の電極構造について、フェライト磁心の鍔部表面にＳｉＯ_２等の絶縁膜をスパッタリングで形成し、その上に導電塗布膜や導電スパッタリング膜の電極を堆積させて端子を形成することが提案されている。絶縁膜はフェライト磁心の絶縁性の問題から、フェライト磁心と端子間に設けられる。

ソフトフェライト材料は磁心形状の自由度や価格において優れる。一方で１３０℃を超える高温の環境下で、かつ大電流に対しても使用可能なコイル部品の要求が強くなり、キュリー温度が高くて飽和磁束密度も大きい金属系軟磁性材料を使用した磁心の採用も進んでいる。

例えば特許文献２では、Ｆｅ基合金（Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ系合金）の粉末を圧縮成形し、成形体の状態で粒子のそれぞれを高温で酸化させ、表面に形成される酸化物を粒界相として粒子間を結着するとともに、圧粉磁心の表面を前記酸化物の薄膜で覆うことが提案されている。さらに圧粉磁心の表面に、直接、スパッタリング法、イオンプレーティング法、あるいは導体ペーストを用いた印刷法、転写法、ディップ法などの方法で導体膜を形成し、端子とすることが記載されている。

実開昭６０−２５１１４号公報 特開２０１６−２７６４３号公報

金属系磁性粉末は、一般的にソフトフェライト材料と比べて電気抵抗率が低い。特許文献２に記載された磁心では、Ｆｅ基合金の粒子間や圧粉磁心の表面を酸化物で覆うことで抵抗を高めている。酸化物の厚みを厚くすれば、抵抗を一層高めることが出来るが、粒界相の厚みも増すこととなる。粒界相は磁気ギャップとしても機能するため、表面の酸化物の膜厚が厚くなると相対的に透磁率が低下する等、磁気特性に影響を及ぼしやすい。

また熱処理温度を上げることで圧粉磁心の表面に形成される酸化物の膜厚を厚くすると、熱処理温度が高くなるに従い、膜中に純鉄が形成されて高抵抗化を阻害する場合あり、また、熱処理により形成する磁心表面の酸化物の膜厚は１００ｎｍ程度が上限となっているので、磁心表面に直接形成された複数の端子間の絶縁が十分得られない場合があった。

また、特許文献２では圧粉磁心の表面に直接形成する導体膜の金属として、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｔｉ，ＡｌやＮｉ、あるいはＣｕ−Ｃｒ合金、Ａｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｕ合金を例示する。しかしながら、導体膜の密着性が十分に得られず、導体膜で構成される端子の密着強度が不足する場合があった。

そこで本発明は、Ｆｅ基合金の金属系磁性材料を用いた圧粉磁心において、端子間の絶縁を高め、端子の密着強度を向上する端子付き圧粉磁心およびその製造方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、Ｆｅと、Ｆｅよりも酸化しやすい元素Ｍ（ＭはＣｒ又はＡｌの少なくとも１種）を含むＦｅ基合金の粒子で構成された圧粉磁心と、前記圧粉磁心の表面に間隔をもって形成された少なくとも２つの端子とを備える端子付き圧粉磁心であって、前記圧粉磁心は、前記Ｆｅ基合金の粒子と、前記Ｆｅ基合金の粒子の表面に形成された元素Ｍ（ＭはＣｒ又はＡｌの少なくとも１種）、Ｆｅ及びＯを含む下地層とを有し、前記圧粉磁心の前記端子を形成する領域を含む表面に形成されたＣｒ又はＡｌの少なくとも１種とＯを含む第１の層が形成されており、前記端子は、前記第１の層の表面に形成されており、前記端子はそれぞれ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ又はＣｒのいずれかを含む第２の層を有する端子付き圧粉磁心である。

本発明においては、前記端子は、前記第２の層の表面に形成されたＮｉ、Ａｕ、Ａｇ又はＳｎのいずれかを含む第３の層をさらに有することが好ましい。

本発明においては、前記下地層の厚みｔｕ、前記第１の層の厚みｔ１、前記第２の層の厚みｔ２とが、ｔｕ＜ｔ１＜ｔ２の関係にあるのが好ましい。

本発明においては、前記第１の層は、Ｃｒ酸化物又はＡｌ酸化物で構成されていることが好ましい。

本発明においては、前記Ｆｅ基合金はＦｅとＡｌとＣｒを含み、前記下地層にＦｅとＡｌとＣｒとＯを含み、前記第１の層にＡｌ又はＣｒとＯを含むのが好ましい。

本発明においては、前記圧粉磁心の一面に２つの端子が並んで形成されていて、少なくとも前記端子間を含む前記圧粉磁心の一面の全体に前記下地層が形成されているのが好ましい。

第２の発明は、Ｆｅと、Ｆｅよりも酸化しやすい元素Ｍ（ＭはＣｒ又はＡｌの少なくとも１種）を含むＦｅ基合金の粒子で構成された圧粉磁心と、前記圧粉磁心の表面に間隔をもって少なくとも２つの端子が形成された端子付き圧粉磁心の製造方法であって、前記Ｆｅ基合金の粒子の表面に前記元素Ｍ（ＭはＣｒ又はＡｌの少なくとも１種）、Ｆｅ及びＯを含む下地層が形成された圧粉磁心を作製する工程、前記圧粉磁心の前記端子を形成する領域を含む表面にＣｒ又はＡｌの少なくとも１種とＯを含む第１の層を形成する工程、及び前記第１の層の表面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｆｅ又はＣｒのいずれかを含む第２の層を形成する工程を含み、前記第１の層及び前記第２の層をぞれぞれスパッタリング法又は蒸着法で形成する端子付き圧粉磁心の製造方法である。

本発明においては、前記第２の層の表面にＮｉ、Ａｕ、Ａｇ又はＳｎのいずれかを含む第３の層を形成する工程をさらに含むことが好ましい。

本発明においては、前記第１の層をＣｒ酸化物又はＡｌ酸化物で構成することが好ましい。

本発明においては、前記Ｆｅ基合金の粒子を含む混合粉を所定の形状に成形する工程と、前記成形工程で得られた成形体を、酸素を含む雰囲気中で熱処理して、前記Ｆｅ基合金の粒子を高温酸化させて前記Ｆｅ基合金の粒子の表面に前記下地層を形成するのが好ましい。

本発明においては、前記下地層の厚みを５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とし、前記第１の層の厚みを５０ｎｍ超とし、前記下地層と前記第１の層との合計厚みを１５０ｎｍ以上とするのが好ましい。

本発明によれば、Ｆｅ基合金の金属系磁性材料を用いた圧粉磁心において、端子間の絶縁を高め、また端子の密着強度を向上した圧粉磁心およびその製造方法を提供することが出来る。

本発明の一実施形態に係る圧粉磁心の断面を３０万倍で観察したＴＥＭ写真である。 本発明の一実施形態に係る圧粉磁心の断面図である。 本発明の一実施形態に係る圧粉磁心を用いたコイル部品の一部断面を含む正面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る端子付き圧粉磁心と製造方法について具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、技術的思想の範囲内で適宜変更可能である。

端子付き圧粉磁心は、Ｆｅを主成分とし、Ｆｅよりも酸化しやすい元素Ｍ（ＭはＣｒ又はＡｌの少なくとも１種）を含むＦｅ基合金の粒子で構成された圧粉磁心と、前記圧粉磁心の表面に間隔をもって形成された少なくとも２つの端子とを備える。本発明においてＦｅと共にＦｅ基合金を構成する元素は、要求される磁気特性や酸化物層の形成能に応じて適宜選択可能だが、Ｆｅよりも酸化しやすい元素Ｍ（ＭはＣｒ，Ａｌの少なくとも１種）を含む、ＦｅＳｉＣｒ合金、ＦｅＳｉＡｌ合金、ＦｅＡｌＣｒ合金、ＦｅＡｌＣｒＳｉ合金等のいずれかが好ましい。

Ｆｅ基合金を構成するＡｌ及びＣｒは、ＦｅよりもＯとの親和力が大きい。そのためＦｅ基合金の粒子を、酸素を含む雰囲気中や水蒸気を含む雰囲気中で高温酸化させると、その表面にＯに対して親和力の大きいこれらの非鉄金属の酸化物（例えばＡｌ_２Ｏ_３やＣｒ_２Ｏ_３）が形成される。

このような現象を利用し、Ｆｅ基合金の粒子を所定の形状に成形し、成形体を所定の雰囲気、温度で焼鈍すると、酸素（Ｏ）に対して親和力の大きい元素Ｍ及びＦｅの酸化物がＦｅ基合金の粒子（合金粒子ともいう）の表面を覆うように形成される。酸化物は粒子間の空隙を充填して粒界を構成して合金粒子を結合するとともに、圧粉磁心の表面を覆う。なお本発明では、熱処理を行っていない成形後のままの状態のものを成形体と呼び、熱処理を行い、酸化物を形成した状態のものを圧粉磁心と呼ぶ。

酸化物は熱処理によりＦｅ基合金の粒子と酸素とを反応させ成長させたものであり、Ｆｅ基合金の粒子の自然酸化を超える酸化反応により形成されるＦｅ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃｒ酸化物等である。酸化が進行し易い圧粉磁心の表面に形成される酸化物に、後述する所定の破壊電界が得られる範囲であれば、ヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）、ウスタイト（ＦｅＯ）、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を含んでいても良い。

元素Ｍの酸化物形成能や磁気特性への影響を考慮してＦｅ基合金は、組成式：ａＦｅｂＡｌｃＣｒｄＳｉで表され、Ｓｉ，Ｃｒ，Ａｌの少なくとも１種を含み、質量％で、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００、７５≦ａ＜１００、０≦ｂ＜１３．８、０≦ｃ≦１０、０≦ｄ≦５とするのが好ましい。より好ましくは前記組成式において、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００、４≦ｂ＜１３．８、３≦ｃ≦７、０≦ｄ≦１である。ＡｌとともにＣｒを含む場合、ＣｒはＡｌの酸化を助けるようにも機能し、熱処理においてＦｅ基合金の粒子が、Ａｌが濃化した酸化物層を介して結合されるように構成するのに役立つ。

また、Ｆｅ基合金は、不可避的不純物等として、例えばＭｎ≦１質量部、Ｃ≦０．０５質量部、Ｎｉ≦０．５質量部、Ｎ≦０．１質量部、Ｐ≦０．０２質量部、Ｓ≦０．０２質量部で含んでいても良い。また、合金中に含まれるＯは少なければ少ないほど良く、Ｏ≦０．５質量部であるのが好ましい。何れの組成量も主成分１００質量部とした場合の外数の値である。

合金粒子の平均粒子径（ここでは、累積粒度分布におけるメジアン径ｄ５０を用いる）は特に限定されるものではないが、平均粒子径を小さくすることで磁心の強度、高周波特性が改善されるので、例えば、高周波特性が要求される用途では、２０μｍ以下の平均粒子径を有する粒子を好適に用いることができる。メジアン径ｄ５０は、より好ましくは１８μｍ以下、さらに好ましくは１６μｍ以下である。

一方、平均粒径が小さい場合は比表面積が大きく酸化し易くなるため、メジアン径ｄ５０は、より好ましくは３μｍ以上である。また、篩等を用いて粒子から粗い粒子を除くことがより好ましい。この場合、少なくとも３２μｍアンダーの（すなわち、目開き３２μｍの篩を通過した）合金粒子を用いることが好ましい。

Ｆｅ基合金の粒子の形態は、特に限定されるものではないが、流動性等の観点からアトマイズ粉に代表される粒状粉を原料粉末として用いることが好ましい。ガスアトマイズ、水アトマイズ等のアトマイズ法は、展性や延性が高く、粉砕しにくい合金の粉末作製に好適である。また、アトマイズ法は略球状の合金粉を得る上でも好適である。

以下磁心の製造方法について加圧成形を採用した製法を一例に説明する。

Ｆｅ基合金の粒子を成形する際に、粒同士を結着させて成形後のハンドリングに耐える強度を成形体に付与するためにバインダーを添加することが好ましい。バインダーの種類は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等の各種の有機バインダーを用いることができる。有機バインダーは成形後の熱処理により、熱分解する。

バインダーの添加量は、Ｆｅ基合金の粒子間に十分に行きわたり、十分な成形体強度を確保できる量にすればよい。一方、これが多すぎると密度や強度が低下するようになる。かかる観点から、バインダーの添加量は、例えば、平均粒径（ｄ５０）１０μｍの合金粒子１００質量部に対して、０．５〜３．０質量部にすることが好ましい。

Ｆｅ基合金の粉末とバインダーとの混合方法は、特に限定されるものではなく、従来から知られている混合方法、混合機を用いることができる。また、加圧成形時の粉末と金型との摩擦を低減させるために、ステアリン酸、ステアリン酸塩等の潤滑材を添加することが好ましい。潤滑材とバインダーの添加量の総量は３．５質量部以下であるのが好ましい。

次に、得られた混合粉を加圧成形して成形体を得る。上記手順で得られた混合粉は、好適には上述のように造粒されて、加圧成形工程に供される。造粒された混合粉は、成形金型を用いて、トロイダル形状、直方体形状、円柱形状、鼓形状、押しピン形状等の様々な形状に加圧成形される。加圧成形は、室温成形でもよいし、バインダーが消失しない程度に加熱して行う温間成形でもよい。加圧成形時の成形圧は０．５ＧＰａ以上が好ましい。加圧成形時の成形圧が高くなるほど金型の破損が生じやすくなるため１．８ＧＰａ以下に成形圧を抑えるのが好ましい。なお、成形方法は上記の加圧成形に限定されるものではなく、ドクターブレード法等の公知のシート成形方法によって得られたシート状の成形体を積み重ねて加熱し圧着するなどしても良い。

次に、前記成形工程を経て得られた成形体を熱処理する熱処理工程について説明する。合金の粒子間や磁心の表面に合金由来の酸化物を形成するため、成形体に対して熱処理（高温酸化）が施される。かかる熱処理によって、さらに、成形等で導入された応力歪を緩和することも出来る。この酸化物は、熱処理により合金の粒子と酸素とを反応させ成長させたものであり、合金の自然酸化を超える酸化反応により形成される。かかる熱処理は、大気中、酸素と不活性ガスの混合気体中など、酸素が存在する雰囲気中で行うことができる。また、水蒸気と不活性ガスの混合気体中など、水蒸気が存在する雰囲気中で熱処理を行うこともできる。これらのうち大気中の熱処理が簡便であり好ましい。

熱処理工程の熱処理温度は上記酸化物等が形成される温度で行えばよい。合金組成にも拠るが８５０℃を超える温度では合金の粒子同士が焼結を始め、磁心損失も増加するようになる。また、熱処理で形成される酸化物は熱処理温度にも影響されるので、具体的な熱処理温度は、６５０〜８５０℃の範囲が好ましい。この温度範囲での保持時間は、磁心の大きさ、処理量、特性ばらつきの許容範囲などによって適宜設定され、例えば０．５〜３時間に設定される。熱処理を経て表面に元素Ｍを含む酸化物（下地層）が形成された圧粉磁心を得る。

形成された下地層の厚みは５０ｎｍ以上であるのが好ましい。下地層の厚みは熱処理の雰囲気（温度、時間、酸素濃度）によって代わるが、１００ｎｍ超の厚みとすると粒界相となる酸化物も厚くなり易く、透磁率が低下するなどの磁気特性に影響するため、下地層の厚みは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とするのが好ましい。

また、占積率が８３％未満である場合には圧粉磁心の表面において、合金粒子間に１０μｍを超える深さのピット（窪み）が生じる場合があり、占積率は８３％以上とするのが好ましい。なお占積率とは相対密度であって、圧粉磁心の密度をＦｅ基合金の真密度で除して算出される。

端子付き圧粉磁心の一例としてドラムコアの形態を示す。図２はその断面図である。図示した端子付き圧粉磁心４０は、コイル用の導線が巻回される柱状の胴部２０の両端に、鍔部１０ａ、１０ｂを有する形状である。ドラムコアの形態として、例えば、鍔部１０ａ、１０ｂの少なくとも一方が円板状のもの、多角形板状のもの等があるが、これに限定されるものではない。本発明の端子付き圧粉磁心の形状もまたドラムコアには限定されない。

図示した端子付き圧粉磁心４０では、鍔部１０ｂの端面の窪まった部分に端子５０が形成されている。圧粉磁心の表面は元素Ｍ（ＭはＣｒ，Ａｌの少なくとも１種）由来の酸化物（下地層）が形成されている。さらに圧粉磁心の端子５０を形成する領域を含む表面には、前記下地層とともに、Ｃｒ又はＡｌの少なくとも１種とＯを含む第１の層と、端子５０とが順に形成されている。端子５０は、前記第１の層の表面に形成されたＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ又はＣｒのいずれかを含む第２の層と、前記第２の層の表面に形成されたＮｉ、Ａｕ、Ａｇ又はＳｎのいずれかを含む第３の層とを有している。なお図２においては下地層や第１の層等は図示していない。

本発明の端子付き圧粉磁心においては、前記第１の層が前記下地層と共同することで間隔をおいて形成された端子５０間の絶縁性を高めることが出来る。前記第１の層は、Ｃｒ酸化物又はＡｌ酸化物で構成するのが好ましい。Ｃｒ酸化物やＡｌ酸化物はどちらも高抵抗であるので端子５０間の絶縁性を一層高めることが出来る。また、前記下地層と結晶格子定数が近しい酸化物で構成することで接合界面の密着性が向上され、それにより端子５０の密着強度を増加させることが出来る。

第１の層は、スパッタリング法や蒸着法により形成することが出来る。具体的には、圧粉磁心の鍔部表面にて、第１の層を形成する部分を除いてマスクにより覆い隠し、マスクされていない部分に、絶縁性無機材料であるＣｒ酸化物又はＡｌ酸化物をスパッタリングして部分的に成膜して形成することが出来る。第１の層は端子を形成する部分にのみ形成しても良いが、圧粉磁心の鍔部表面のうち端子を形成する部分を含む端面全体に形成するのが好ましい。それにより端子間の絶縁を一層高めることが出来る。第１の層の厚みｔ１は５０ｎｍ超３００ｎｍ以下とするのが好ましい。更に好ましくは８０ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以上であるのが一層好ましい。

下地層の厚みｔｕに対して、第１の層の厚みｔ１がｔｕ＜ｔ１の関係にあるのが好ましい。第１の層の厚みを下地層よりも厚くすることで、端子間の絶縁を高めることが出来、下地層と第１の層との合計厚みを１５０ｎｍ以上とすることで、絶縁が一層向上される。

第２の層は導体であって、第２の層は第１の層の表面に形成され、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ又はＣｒのいずれかを含む。第２の層もまた第１の層と同様に、スパッタリング法や蒸着法により形成することが出来る。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒやそれらを含む合金をスパッタリング法あるいは蒸着法で第１の層の表面に形成する。第２の層の厚みｔ２はｔ１より厚く、下地層、第１の層、第２の層との関係は、ｔｕ＜ｔ１＜ｔ２であるのが好ましい。第２の層は第１の層と第３の層との密着性を高めるのに、厚みｔ２が０．１μｍ以上とするのが好ましい。更に好ましくは０．２μｍ以上である。１．０μｍを超えても密着性の向上効果はそれほど変わらないため、厚みｔ２は１．０μｍ以下とするのが好ましい。

第３の層もまた導体である。第３の層は前記第２の層の表面に形成され、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ又はＳｎのいずれかを含む。例えば、第３の層であればＮｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎやそれらを含む合金をめっき法、スパッタリング法あるいは蒸着法で第２の層の表面に形成すれば良い。第３の層は実装時に半田との接合を考慮し、第２の層とは異なる金属あるいは合金で形成するのが好ましい。第３の層の厚みｔ３は１．０μｍ以上であるのが好ましく、より好ましくは第２の層よりも厚く２．０μｍ以上、更に好ましくは６．０μｍ以上である。スパッタリング法等では、形成される層の厚みが厚いほど時間を要するので、生産性も考慮して厚みを設定するのが好ましく、１５．０μｍ以下であるのが好ましい。第３の層はＮｉ膜やＮｉ−Ｐ膜を第２の層に重ねて形成し、さらに重ねてＡｕ膜やＳｎ膜、あるいは、Ｓｎ−Ｐｂ膜を形成するのが好ましい。ＮｉやＮｉ−Ｐ合金の導体膜は溶融半田に対する溶解度が小さく端子を保護するバリア層として機能し、またＡｕやＳｎ又はＳｎ−Ｐｂ合金の導体膜は半田濡れ性を高めるので好ましい。なおバリア層としては０．８μｍ以上の厚みで形成するのが好ましい。

なお本発明では、下地層の厚みｔｕと第１の層の厚みｔ１は、断面を３０万倍で異なる視野で５箇所をＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察し、各視野の最大厚みと最小厚みとの総和による平均値として算出する。また、第２の層の厚みｔ２と第３の層の厚みｔ３は、その厚みに応じた倍率で断面観察した結果から同様に算出する。

なお、第３の層は、第２の層により部分的に活性化された、圧粉磁心にめっき処理を行って形成しても良い。めっき方法は電解めっきでも無電解めっきでも良く、特に限定はされないが、めっき処理数量等を考慮すれば電解めっきで行なうのが好ましい。

図３に示したコイル部品のように、端子付き圧粉磁心４０に巻線を行なってコイル１００とし、コイル１００の端部を前記端子５０にはんだ付け等によって固定してコイル部品１２０とする。コイル部品は、例えばチョーク、インダクタ、リアクトル、トランス等として用いられる。

（実施例１）
Ｆｅ基合金として、質量百分率でＦｅ−５．０％Ａｌ−４．０％Ｃｒの合金組成を有するアトマイズ粉を準備した。アトマイズ粉の平均粒径（メジアン径Ｄ５０）は１０μｍであった。前記Ｆｅ基合金の粒子粉１００質量部に対して、アクリル系バインダーを０．７５質量部の割合で混合した。混合粉を乾燥し、篩に通して造粒粉を得た。この造粒粉を、プレス機を使用して、０．９１ＧＰａの成形圧で室温にて加圧成形した。得られた成形体に、大気中７５０℃で１．０時間保持する条件で熱処理を施した後、炉冷して圧粉磁心を得た。なお圧粉磁心は、図３に示したドラムコアであって、その外形寸法は縦１．５ｍｍ、横２．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍである。

鍔部の一端面側に形成された溝部を含む領域に、溝部の方向に沿って、縦１．０ｍｍ、横０．７ｍｍの領域にＣｒ_２Ｏ_３の第１の層を蒸着法により形成した。更に第１の層に重ねて、ＦｅＣｒ合金の第２の層を蒸着法により形成した。

更に、ワット浴成分のＮｉめっき浴で電解めっきを行った。電気的導通を確保するための電極が設けられたバレル容器内に圧粉磁心をダミーの金属球とともに投入し、めっき液中に浸漬し、６ｒｐｍの速度で回転させ、同時に０．５Ａ／ｄｍ^２の電流密度で１２０分間処理を行い、ＦｅＣｒ合金の第２の層に重ねてＮｉめっき膜（第３の層）を形成した。

第３の層を形成後、水洗を行い、更にＮｉめっき膜上に重ねてＳｎめっき膜を形成した。Ｓｎめっき膜も同様にＮｉめっき膜を形成した圧粉磁心をバレル容器とともにめっき液中に浸漬し、６ｒｐｍの速度で回転させ、同時に０．２５Ａ／ｄｍ^２の電流密度で１２０分間処理を行った。水洗を行った後、乾燥して、実施例の端子付き圧粉磁心を得た。

図１は端子付き圧粉磁心の断面を３０万倍で観察したＴＥＭ写真である。端子付き圧粉磁心の表面側の端子形成領域を観察している。図中、４は圧粉磁心を構成するＦｅ基合金の粒子であり、３はＦｅ基合金の粒子の表面の下地層であり、２は下地層に重ねて形成した第１の層であり、１は第１の層に重ねて形成した第２の層である。１から４は、ＴＥＭ−ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による組成分析のポイントでもある。図中、５は下地層３における他の組成分析のポイントである。

ＴＥＭ観察、及びＴＥＭ−ＥＤＸによる組成分析によれば、Ｆｅ基合金の粒子４の表面の下地層３は元素Ｍ由来のＡｌ酸化物が形成されていた。またＡｌ酸化物を下地層３とし、それに重ねて形成されたＣｒ_２Ｏ_３の第１の層２、ＦｅＣｒ合金の第２の層１の接合界面はいずれも欠陥も無く接合されていた。観察の結果から、下地層３の厚みは８１ｎｍであった。また第１の層の厚みは１２８ｎｍであった。

端子付き圧粉磁心の断面を３０００倍で観察した結果から、第２の層１の厚みは２μｍで、第３の層のうち、Ｎｉめっき膜が４μｍであり、Ｓｎめっき膜は８μｍの厚みであった。また８万倍で観察した結果から各層は接合界面に欠陥が無く接合されていた。

（比較例１、２）
比較例として、実施例１と同様に作製された圧粉磁心を使用し、第１の層を形成しないで、圧粉磁心の表面の下地層に、膜厚が０．５μｍのＡｇ膜を第２の層として蒸着法により直接形成し、更に実施例と同様にしてＮｉめっき、Ｓｎめっきを行い第３の層を形成した。各めっき膜厚も実施例１と同様にして端子を有する圧粉磁心を得た（比較例１）。また圧粉磁心の表面にＡｇペーストを印刷し６５０℃で焼き付けて、Ａｇを主成分とする膜厚が６μｍの第２の層を形成し、それに重ねて実施例１と同様にしてＮｉめっき、Ｓｎめっきを行い第３の層を形成し、各めっき膜厚も実施例１にして端子を有する圧粉磁心を得た（比較例２）。

得られた実施例１と比較例１，２の試料を使って、端子の密着強度を評価した。端子の密着強度は、端子にピンを半田で接着し、引っ張り試験を行い、端子が剥離したときの引張荷重を電極面積で規格化したものである。端子に共晶はんだで、φ０．３ｍｍ×２０ｍｍのコバールピンを接続し、これを固定治具に配置し、前記固定治具を引張試験機（島津製作所製オートグラフ：型式ＡＧ−１）にねじ止め固定し、前記コバールピンを引張側の固定部材に締止めし、ロードセル１ｋＮ、引張速度０．２ｍｍ／ｓｅｃで引張試験を行い、端子の面積（０．７ｍｍ^２）で除して密着強度とした。なお、試料数はそれぞれ５ヶで、一試料の２つ端子のうちの一方で試験を行なった。

また実施例１と比較例１，２の試料を５０００個用いて、端子間に２５Ｖの電圧を１秒間印加する条件で、絶縁抵抗計を用いて直流抵抗を測定し導通の有無を確認した。絶縁抵抗計は株式会社ＡＤＣ製 デジタル超抵抗計 ５４５１を使用した。得られた結果を端子の密着強度（平均値）とともに表１に示す。

実施例１では比較例１，２と比較し高い密着強度が得られ、端子の圧粉磁心との密着性に優れていた。また、本発明の端子付き圧粉磁心では端子間の導通は確認されず、実施例１の試料を更に１００００個追加して抵抗評価したが、端子間での導通は無かった。第１の層の形成により、端子と圧粉磁心との間での絶縁性が確保され、また下地層との界面での強固な密着により、端子の密着強度が向上された。比較例１，２で導通の試料を電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察したところ、圧粉磁心の鍔部の角部にめっきの延びが確認された。

（実施例２、３）
実施例１と同じＦｅ基合金の粒子粉を使用し、同じ条件で加圧成形した。得られた成形体に、大気中５８０℃、７５０℃で１．０時間保持する条件で熱処理を施した後、炉冷して圧粉磁心を得た。なお圧粉磁心は板状で、その外形寸法は縦５．０ｍｍ、横５．０ｍｍ、高さ２．０ｍｍである。

試料の一面側に縦５．０ｍｍ、横１．５ｍｍの領域にＣｒ_２Ｏ_３の第１の層を蒸着法により形成した。更に第１の層に重ねて、ＦｅＣｒ合金の第２の層を蒸着法により形成した。さらに第２の層に重ねて蒸着法によりＮｉ膜と、それに重ねて蒸着法によりＳｎ膜を形成して第３の層とした、熱処理温度が５８０℃の端子付き圧粉磁心（実施例２）と、７５０℃の端子付き圧粉磁心（実施例３）を得た。なお端子間の間隔は２ｍｍである。

（比較例３）
５８０℃で熱処理したものに、第１の層を形成せず、ＦｅＣｒ合金の第２の層を蒸着法により直接形成した。さらに第２の層に重ねて蒸着法によりＮｉ膜と、それに重ねて蒸着法によりＳｎ膜を形成して第３の層とした。

熱処理条件が５８０℃のもの（実施例２、比較例３）では下地層の厚みが、それぞれ１７ｎｍであり、７５０℃のもの（実施例３）では８１ｎｍであった。また第１の層の厚みは、実施例２のもので１１９ｎｍ、実施例３のもので１２６ｎｍであり、下地層と第１の層との合計厚みは、実施例２では１３６ｎｍであり、実施例３では２０７ｎｍであった。また、第２の層の厚みはそれぞれ０．５μｍであり、第３の層の厚みは６μｍであった。

得られた実施例２，３と比較例３のそれぞれ５ヶの試料について、端子間にプローブを当て、２５Ｖステップで抵抗値を測定した。抵抗値を１．０×１０^７Ωを閾値として、閾値を超えて急激に抵抗が低下した電界を破壊電界とし、破壊電界の平均が１５０Ｖ／ｍｍ以上を優、１００Ｖ／ｍｍ以上１５０Ｖ／ｍｍ未満を良、５０Ｖ／ｍｍ以上１００Ｖ／ｍｍ未満を可、５０Ｖ／ｍｍ未満を不可として評価した。異なる評価のサンプルが得られた場合は、最も低い評価をその試料群の評価とした。なお、電界は電圧を端子間距離で除して算出している。得られた結果を表２に示す。

実施例２、３では比較例３と比較し優れた破壊電界が得られた。また下地層と第１の層との合計厚みが大きい実施例３では実施例よりも高い破壊電界が得られた。一方、比較例３では１試料で絶縁電界が５０Ｖ／ｍｍ未満のものがあった。

１ 第３の層
２ 第２の層
３ 第１の層
４ Ｆｅ基合金の粒子
１０ａ、１０ｂ 鍔部
２０ 胴部
４０ 端子付き圧粉磁心
５０ 端子
１００ コイル
１２０ コイル部品

Claims (11)

1. Ｆｅと、Ｆｅよりも酸化しやすい元素Ｍ（ＭはＣｒ又はＡｌの少なくとも１種）を含むＦｅ基合金の粒子で構成された圧粉磁心と、前記圧粉磁心の表面に間隔をもって形成された少なくとも２つの端子とを備える端子付き圧粉磁心であって、
   前記圧粉磁心は、表面に形成された前記Ｆｅ基合金の粒子に由来する前記元素Ｍ及びＦｅを含む酸化物の下地層を有し、
   前記圧粉磁心の前記端子を形成する領域を含む表面には、Ｃｒ酸化物又はＡｌ酸化物の第１の層が前記下地層と重ねて形成されており、
   前記端子は、前記第１の層の表面に重ねて形成されたＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ又はＣｒのいずれかを含む導体の第２の層を有し、
   前記下地層の厚みｔｕは１００ｎｍ以下であり、
   前記第１の層の厚みｔ１は５０ｎｍ超３００ｎｍ以下である端子付き圧粉磁心。
2. 請求項１に記載の端子付き圧粉磁心であって、
   前記下地層の厚みｔｕは５０ｎｍ以上である端子付き圧粉磁心。
3. 請求項１または２に記載の端子付き圧粉磁心であって、
   前記下地層の厚みｔｕと前記第１の層の厚みｔ１とが、ｔｕ＜ｔ１の関係にあり、
   前記下地層の厚みｔｕと前記第１の層の厚みｔ１との合計が１５０ｎｍ以上である端子付き圧粉磁心。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の端子付き圧粉磁心であって、
   前記端子は、前記第２の層の表面に形成されたＮｉ、Ａｕ、Ａｇ又はＳｎのいずれかを含む導体の第３の層をさらに有し、
   前記第２の層の厚みｔ２は０．１μｍ以上であり、
   前記第３の層の厚みｔ３は１．０μｍ以上１５．０μｍ以下である端子付き圧粉磁心。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の端子付き圧粉磁心であって、
   前記第１の層は、Ｃｒ酸化物で構成されている端子付き圧粉磁心。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の端子付き圧粉磁心であって、
   前記圧粉磁心の一面に２つの端子が並んで形成されていて、
   少なくとも前記端子間を含む前記圧粉磁心の一面の全体に前記下地層が形成された端子付き圧粉磁心。
7. 請求項１から５のいずれかに記載の端子付き圧粉磁心であって、
   前記圧粉磁心の相対密度は８３％以上である端子付き圧粉磁心。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の端子付き圧粉磁心の製造方法であって、
   前記Ｆｅ基合金の粒子由来の前記元素Ｍ及びＦｅを含む酸化物の下地層が表面に形成された圧粉磁心を作製する工程、
   前記圧粉磁心の前記端子を形成する領域を含む表面にＣｒ酸化物又はＡｌ酸化物の第１の層を前記下地層に重ねて形成する工程、及び
   前記第１の層に重ねてＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｆｅ又はＣｒのいずれかを含む導体の第２の層を形成する工程
   を含み、
   前記下地層の厚みｔｕは１００ｎｍ以下であり、
   前記第１の層の厚みｔ１は５０ｎｍ超３００ｎｍ以下であり、
   前記第１の層をスパッタリング法又は蒸着法で形成する圧粉磁心の端子付き圧粉磁心の製造方法。
9. 請求項８に記載の端子付き圧粉磁心の製造方法であって、
   前記第２の層をスパッタリング法又は蒸着法で形成する端子付き圧粉磁心の製造方法。
10. 請求項８または９に記載の圧粉磁心の端子付き圧粉磁心の製造方法であって、
    前記第２の層に重ねてＮｉ、Ａｕ、Ａｇ又はＳｎのいずれかを含む第３の層をめっき法により形成する工程をさらに含む端子付き圧粉磁心の製造方法。
11. 請求項８から１０のいずれかに記載の端子付き圧粉磁心の製造方法であって、
    前記圧粉磁心を作製する工程は、
    前記Ｆｅ基合金の粒子を含む混合粉を所定の形状に成形する工程と
    前記成形工程で得られた成形体を、酸素を含む雰囲気中で６５０〜８５０℃で０．５〜３時間熱処理して圧粉磁心を得る工程であって、前記Ｆｅ基合金の粒子を前記元素Ｍを含む酸化物で結合させるとともに、前記元素Ｍを含む酸化物の前記下地層を前記圧粉磁心の表面に形成する工程と
    を含む端子付き圧粉磁心の製造方法。

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