TW202101485A - 磁性體芯及線圈部件 - Google Patents
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Abstract
本發明是關於一種包含軟磁性粉末的磁性體芯和使用此磁性鐵芯的線圈部件。軟磁性粉末含有內部具有空孔的顆粒，在將磁性體芯中的軟磁性粉末的體積填充率設為η%的情況下，在磁性體芯的任意的截面中存在於2.5mm見方的區域的空孔的數量為60×(η/80)個以上且為10000×(η/80)以下。
Description
本發明是關於一種磁性體芯和線圈部件。
作為用於各種電子設備的電源電路的線圈部件，已知有變壓器、扼流圈、電感器等。在這樣的線圈部件中，要求小型化、高效化，且廣泛地使用含有軟磁性粉末的磁性體芯。
專利文獻1中公開有藉由在構成磁性體芯的軟磁性粉末中減少中空顆粒的數量來抑制磁性體芯的功率損耗（鐵芯損耗）的技術。然而，發明者們已瞭解即使在專利文獻1所示的範圍內減少中空顆粒的數量，也無法得到充分的直流疊加特性。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利第6448799號公報
發明所要解決的技術問題
本發明鑒於這樣的實際情況，其目的在於提供一種高導磁率且直流疊加特性優異的磁性體芯及使用此磁性鐵芯的線圈部件。
用於解決技術問題的方案
為了實現上述目的，本發明的磁性體芯是含有軟磁性粉末的磁性體芯，其中，
所述軟磁性粉末含有內部具有空孔的顆粒，
在將所述磁性體芯中的所述軟磁性粉末的體積填充率設為η%的情況下，
在所述磁性體芯的任意的截面中，存在於2.5mm見方的區域的所述空孔的數量為60×(η/80)個以上且為10000×(η/80)個以下。
本發明者們進行了深入研究，其結果發現，在磁性體芯中藉由以規定的比例調製軟磁性粉末中所含的顆粒內部的空孔數，能夠兼顧高導磁率和良好的直流疊加特性。
優選所述軟磁性粉末含有Fe作為主成分。
優選所述軟磁性粉末的平均粒徑為1μm以上且100μm以下。藉由將軟磁性粉末的平均粒徑設定為上述的範圍內，能夠特別地提高磁性體芯的導磁率。
優選所述軟磁性粉末含有在內部具有所述空孔的非晶質的金屬顆粒。
另外，優選所述軟磁性粉末含有在內部具有所述空孔的奈米晶的金屬顆粒。
如上所述，藉由使軟磁性粉末含有非晶質或/及奈米晶的金屬顆粒，能夠減少磁性體芯的鐵芯損耗。
本發明的磁性體芯能夠用作線圈部件的一部分。此外，作為線圈部件，例如可以例示變壓器、扼流圈、電感器、電抗器等。
以下，基於實施方式來說明本發明，但本發明不限定於下述的實施方式。
（線圈部件）
作為本發明的線圈部件的一個實施方式，列舉圖1所示的線圈部件2。如圖1所示，線圈部件2由繞線部4和磁性體芯6構成，具有將繞線部4埋設於磁性體芯6的內部的結構。另外，在繞線部4，導體5以線圈狀捲繞。
（磁性體芯）
作為圖1所示的磁性體芯6的形狀，是任意的，沒有特別限定，例如，例示有圓柱狀、橢圓柱狀、棱柱狀等形狀。而且，如圖2所示，磁性體芯6由軟磁性粉末6a和黏結材料6c構成。此外，雖然在圖式中省略，但在軟磁性粉末6a上也可以形成絕緣被膜，在黏結材料6c上也可以形成空隙等。
（軟磁性粉末）
如圖2所示，本實施方式的軟磁性粉末6a至少含有內部具有空孔6b的顆粒，也可以含有沒有空孔的顆粒。如果也有在一個顆粒中有多個空孔6b的情況，則還有在空孔6b的內部還含有小顆粒的情況。此外，包含多個空孔6b的顆粒相對於內部具有空孔6b的顆粒的總數優選為10%以下。
本實施方式中，將磁性體芯6中的空孔6b的數量設定為規定的範圍內。具體而言，在將磁性體芯6中的軟磁性粉末6a的體積填充率設為η%的情況下，在磁性體芯6的任意的截面中，存在於2.5mm見方的區域的空孔6b的數量為60×(η/80)個以上且為10000×(η/80)個以下，更優選為1000×(η/80)個以上且為9000×(η/80)個以下。在本實施方式中，藉由將磁性體芯6中的空孔6b的數量設定為上述的範圍內，從而使磁性體芯6的導磁率變高，且直流疊加特性也變優異。
為了能夠與任意的體積填充率的製品進行對比，上述的數值範圍（60～10000、1000～9000）是換算為體積填充率為80%的情況下的空孔數量的值。因此，在體積填充率為η%的製品中，如果實際上觀測到的空孔6b的數量為n個，則該n個可以乘以(80/η)，與上述的數值範圍進行對比。此外，按以下所示的順序鑑定磁性體芯6中的空孔6b的含量。
首先，對於如圖1所示的線圈部件，在X-Y面、X-Z面、Y-Z面的任意面，切斷線圈部件2使截面露出。然後，藉由砂紙及滴加了金剛石研磨膏的拋光輪對該截面鏡面拋光之後，藉由SEM等觀察，拍攝與圖2所示的概略圖對應的截面照片。截面照片優選為反射電子圖像。拍攝的截面的尺寸（L1×L2）根據軟磁性粉末6a的粒徑適當決定即可。
接著，藉由圖像分析軟體等，鑑定截面照片中的軟磁性粉末6a的顆粒，在特定的軟磁性粉末6a中，計數存在於顆粒內的空孔6b的數量。此外，在SEM照片的情況下，對比明亮的部分是軟磁性粉末6a的顆粒，在其內部對比度變暗的部分是空孔6b。這樣的空孔數量的計數至少在5個視場以上進行。然後，將所得到的任意的面積（L1×L2×視場數量）中的空孔6b的個數換算為2.5mm見方（面積6.25mm2
）的面積，再將該面積換算值換算為軟磁性粉末6a的體積填充率為80%的情況（即乘以(80/η)），從而獲得空孔6b的含量（空孔6b的數量）。
此外，磁性體芯6中的軟磁性粉末6a的體積填充率（η%）是根據磁性體芯6的密度和軟磁性粉末6a的比重算出。
另外，空孔6b的尺寸優選直徑為100nm以上。可以存在相對於軟磁性粉末的粒徑最大90%左右的大小的空孔6b。更優選空孔6b的尺寸在磁性體芯的任意的截面中相對於軟磁性粉末的粒徑為10%～50%左右的大小。藉由使空孔6b的尺寸在上述範圍內，能夠在更優選的範圍內兼顧高導磁率和優異的直流疊加特性。
在本實施方式中，軟磁性粉末6a的組成也可以是Mn-Zn系或Ni-Zn系的鐵氧體，優選為含有Fe作為主成分的金屬顆粒。含有Fe作為主成分的金屬顆粒，具體而言，例示有純鐵、Fe-Si系（鐵-矽）、坡莫合金系（Fe-Ni）、鐵矽鋁合金系（Fe-Si-Al；鐵-矽-鋁）、Fe-Si-Cr系（鐵-矽-鉻）、Fe-Si-Al-Ni系、Fe-Ni-Si-Co系合金，還可以列示包含非晶質或/及奈米晶的Fe系合金等。特別優選為含有非晶質或/及奈米晶的Fe系合金。
在本實施方式中，非晶質是指不具有如晶相那種規則的原子排列，包含非晶質的Fe系合金可以是僅由非晶質構成的情況，也可以是具有在非晶質中包含30nm以下的奈米晶的奈米異質結構的情況。含有非晶質的Fe系合金的組成是任意的，例如例示有Fe-B系、Fe-B-C系、Fe-B-P系、Fe-B-Si系、Fe-B-Si-C系、Fe-B-Si-Cr-C系等。
另外，在本實施方式中，奈米晶是結晶粒徑為1nm以上且100nm以下的奈米級的結晶，奈米晶優選為具有bcc晶體結構（體心立方晶格結構）的Fe基奈米晶。本實施方式的Fe基奈米晶的組成是任意的，例如例示有除了Fe以外，還含有選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W及Ｖ中的1種以上的元素的組成。
在含有Fe基奈米晶的Fe系合金的情況下，其組成是任意的，例如可以具有由組成式(Fe(1-(α+β))
X1α
X2β
)(1-(a+b+c+d+e+f))
Ma
Bb
Pc
Sid
Ce
Sf
構成的主成分，
X1為選自Co及Ni中的一種以上；
X2為選自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O及稀土元素中的一種以上；
M為選自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti及Ｖ中的一種以上；
0.0≤a≤0.14
0.0≤b≤0.20
0.0≤c≤0.20
0.0≤d≤0.14
0.0≤e≤0.20
0.0≤f≤0.02
0.7≤1-(a+b+c+d+e)≤0.93
α≥0
β≥0
0≤α＋β≤0.50。
在本實施方式中，藉由將軟磁性粉末6a設定為含有如上所述的非晶質或/及奈米晶的金屬顆粒，除了具有空孔6b的效果以外，還能夠降低鐵芯損耗。
另外，本實施方式的軟磁性粉末6a的平均粒徑優選為1μm以上且100μm以下，更優選為10μm以上且50μm以下。藉由使軟磁性粉末6a的平均粒徑為上述範圍內，能夠進一步提高磁性體芯6的導磁率。此外，在本實施方式中，在軟磁性粉末6a是包含Fe基奈米晶的Fe系合金顆粒的情況下，Fe基奈米晶的平均結晶粒徑優選為5nm以上且30nm以下。
另外，在本實施方式中，在構成軟磁性粉末6a的顆粒是導電體的情況下，優選各顆粒相互絕緣。作為絕緣方法，例如可以列舉在顆粒表面形成絕緣被膜的方法及藉由熱處理將顆粒表面氧化的方法等。在形成絕緣被膜的情況下，作為絕緣被膜的構成材料，例示有矽樹脂或環氧樹脂等樹脂材料，或BN、SiO2
、MgO、Al2
O3
、磷酸鹽、矽酸鹽、硼矽酸鹽、鉍酸鹽等無機材料。藉由在顆粒表面形成絕緣被膜，能夠提高各顆粒的絕緣性，能夠提高線圈部件的耐電壓。
（黏結材料）
作為磁性體芯6中所含的黏結材料6c，沒有特別限制，例如可以例示環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、呋喃樹脂、醇酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂等熱固性樹脂，或聚醯胺、聚苯硫醚（PPS）、聚丙烯（PP）、液晶聚合物（LCP）等熱塑性樹脂，及水玻璃（矽酸鈉）等。
對於黏結材料6c的含量，沒有特別限制，例如在將軟磁性粉末6a設為100重量份的情況下，可以設為1～5重量份。該情況下，磁性體芯6中所含的軟磁性粉末6a的體積填充率η在考慮到存在能夠包含於黏結材料6c中的空隙時，為60%～92%左右。
以下，對本實施方式的軟磁性粉末6a及磁性體芯6的製造方法進行說明。
（軟磁性粉末的製造方法）
本實施方式的軟磁性粉末6a例如可以藉由氣體霧化法進行製造。另外，也可以應用高速旋轉水流霧化法（SWAP法）。SWAP法是將藉由氣體霧化粉碎的熔融金屬供給至高速旋轉水流來進行冷卻的方法，為了得到含有非晶質或奈米晶的微細的金屬顆粒，優先選擇SWAP法。
在氣體霧化法中，首先，根據構成軟磁性粉末6a的合金種類，準備各構成元素的原材料，以熔融後成為所希望的合金組成的方式秤量。然後，熔融、混合秤量的原材料製作母合金。此外，在上述中對於熔融的方法沒有特別限制，例如通常是在腔室內抽真空之後利用高頻加熱使其熔融的方法。
接著，在耐熱性容器內加熱製作的母合金並使其熔融，得到熔融金屬（熔液）。對於熔融金屬的溫度沒有特別限制，例如可以設定為1200～1500℃。之後，從耐熱性容器中以規定的流量滴加上述的熔融金屬，藉由向滴下的熔融金屬噴射高壓氣體，將熔融金屬粉碎。作為此時使用的高壓氣體，優選氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體或者氨分解氣體等還原性氣體。
軟磁性粉末6a中的顆粒內部的空孔6b被認為是在上述的粉碎製程中藉由將高壓氣體捲入熔融金屬而形成。因此，在藉由氣體霧化得到的軟磁性粉末6a中，空孔6b的數量可以特別地藉由滴加的熔融金屬的流量與高壓氣體的壓力的比率來控制。或者，也可以藉由坩堝噴嘴直徑、氣體噴嘴直徑、熔融金屬溫度等條件來控制。
將滴加的熔液流量設定為一定，降低氣體壓力時，有空孔6b的數量減少的傾向。另外，氣體壓力相對於熔液流量較高時，有空孔6b的數量增加的傾向。此外，熔液流量及氣體壓力的具體的值根據使用的霧化裝置來適當決定。
在如上所述的製程中被粉碎的熔融金屬在腔室內冷卻並凝固，成為金屬顆粒。對於這樣得到的金屬顆粒，藉由適當實施分級或熱處理、絕緣被膜形成等處理，可以得到用於製造磁性體芯6的軟磁性粉末6a。此外，在採用SWAP法的情況下，在如上所述的氣體霧化機構中，在熔融金屬粉碎並飛散的方向設置產生高速旋轉水流的冷卻液層，將粉碎後的熔融金屬迅速冷卻。
（磁性體芯的製造）
作為磁性體芯的製造方法，沒有特別限定，可以採用公知的方法。例如可以列舉如下的方法。首先，將軟磁性粉末6a和黏結材料6c混合得到混合粉。另外，根據需要，也可以將所得到的混合粉製成造粒粉。然後，將該混合粉或造粒粉填充於模具中進行壓縮成型。此外，在模具中事先插入將導體5僅以規定匝數捲繞而形成的空芯線圈。藉由對這樣得到的成型體進行熱處理，得到埋設有繞線部4的磁性體芯6。熱處理的條件根據使用的黏結材料6c的種類適當決定。這樣得到的磁性體芯6由於在內部埋設有繞線部4，因此，藉由對繞線部4施加電壓，從而作為線圈部件2發揮作用。
以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明不限定於上述的實施方式，能夠在本發明的範圍內進行各種改變。例如，磁性體芯6中所含的軟磁性粉末6a可以由單一組成的顆粒構成，也可以混合不同組成的顆粒而構成。另外，對於軟磁性粉末6a的粒徑，也可以混合平均粒徑不同的顆粒群而構成。
另外，對於線圈部件2，也可以藉由將由多個分割芯構成的磁性體芯、和繞線部組合並進行主壓縮而形成。另外，在本實施方式中，例示了將繞線部4埋設於磁性體芯6的內部的線圈部件2，但也可以藉由將導體5僅以規定的匝數捲繞於規定形狀的磁性體芯6的表面來構成線圈部件。該情況下，作為磁性體芯6的形狀，例如可以列舉FT型、ET型、EI型、UU型、EE型、EER型、UI型、鼓型、環型、罐型、杯型等。
以下，基於更詳細的實施例來說明本發明。
（實施例1～3）
在本發明的線圈部件中，為了評估具有空孔的軟磁性粉末的特性，按以下所示的順序製作多個磁性體芯試樣。
首先，利用氣體霧化法準備組成為83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S的金屬顆粒。此外，對於氣體霧化時的熔液流量和氣體壓力，在實施例1～3中進行變更。另外，對於藉由氣體霧化所得到的上述組成的金屬顆粒，藉由在500℃下進行5分鐘熱處理，製成含有Fe基奈米晶的金屬顆粒。另外，在該金屬顆粒的表面形成由含有SiO2
的玻璃構成的絕緣被膜，將其用於磁性體芯的製造。
接著，混煉上述的金屬顆粒和利用丙酮稀釋的環氧樹脂，在室溫下使其乾燥24小時後，利用目徑350μm的篩進行整粒，由此得到顆粒。然後，將該顆粒填充到環形的模具中，在成型壓力5×102
MPa下進行加壓，得到成型體。對於該成型體，在170℃下在大氣氣氛中進行90分鐘加熱處理，使環氧樹脂固化，得到磁性體芯試樣。
此外，對於藉由上述的製程得到的多個磁性體芯試樣，將其霧化條件、軟磁性粉末的平均粒徑及體積填充率示於以下的表1中。另外，磁性體芯試樣的尺寸為外徑11mm、內徑6.5mm、高度2.5mm，在此磁性體芯上捲繞線圈，實施以下所示的評估。
（評估）
空孔的含量
各磁性體芯試樣中的空孔的含有率藉由利用SEM觀察截面來進行。首先，將磁性體芯試樣利用冷埋樹脂固定，切出截面，進行鏡面拋光，由此製備SEM觀察用的試樣。然後，在SEM觀察時，在250μm（L1）×180μm（L2）的範圍（面積0.045mm2
）利用反射電子圖像對截面照片進行6個視場拍攝，計數在該範圍內所含的顆粒內部的空孔的個數。對於計數的個數，換算為2.5mm見方的面積（6.25mm2
）（N1），進一步將軟磁性粉末的體積填充率換算為80%，由此作為空孔數（N2）。
例如，在軟磁性粉末的體積填充率為75%，且被觀測的空孔的合計數量為60個（6個視場合計）的情況下，空孔數量（N1、N2）藉由以下所示的計算式算出。
N1（面積換算）＝60×（6.25/（0.045×6個視場））
≒1389個/2.5mm見方
N2（填充率換算）＝1389×（80/75）≒1482個/2.5mm見方
此外，軟磁性粉末的平均粒徑藉由測定上述的截面照片中所含的各顆粒的圓當量直徑來算出。
初始導磁率（μi）、直流導磁率（μHdc）、直流疊加特性
使用LCR儀（Agilent Technologies Inc.製造的4284A）及直流偏置電源（Agilent Technologies Inc.製造的42841A），測定頻率1MHz下的磁性體芯的電感，根據電感算出磁性體芯的導磁率。在0A/m的情況下和施加8kA/m的直流磁場的情況下進行該測定，將各自的導磁率設定為μi（0A/m）、μHdc（8kA/m），直流疊加特性利用μHdc（8kA/m）和μHdc/μi的值進行評估。此外，對於導磁率，將μi的基準值設為40，對於直流疊加特性，將μHdc的基準值設為30，將各數值為基準值以上的情況判斷為良好。
（比較例1～3）
作為比較例，與實施例1～3同樣地改變氣體霧化的條件進行實驗，製作了磁性體芯中的空孔的含有率不同的比較例1～3的磁性體芯試樣。此外，除此以外的實驗條件與實施例1～3共同。
將實施例1～3及比較例1～3的評估結果示於表1中。
[表1]
| 試樣No. | 軟磁性粉末 | 霧化條件 | 平均粒徑 | 填充率η | 空孔數量 | 磁特性 | |||||
| 組成 體系 | 組成(wt%) | 融液流量 | 氣體壓力 | N1 (面積換算後) | N2 (填充率換算後) | 導磁率 | 直流疊加特性 | ||||
| g/sec | MPa | μm | % | 個/2.5mm見方 | 個/2.5mm見方 | μi 0A/m | μHdc 8kA/m | μHdc/μi | |||
| 實施例1 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 50 | 5 | 25 | 82 | 2594 | 2530 | 63 | 38 | 0.60 |
| 實施例2 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 20 | 5 | 15 | 79 | 7009 | 7097 | 45 | 32 | 0.71 |
| 實施例3 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 5 | 2 | 35 | 77 | 98 | 101 | 70 | 31 | 0.44 |
| 比較例1 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 5 | 1 | 50 | 75 | 19 | 21 | 80 | 22 | 0.28 |
| 比較例2 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 5 | 1.5 | 42 | 75 | 54 | 58 | 79 | 24 | 0.31 |
| 比較例3 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 10 | 10 | 8 | 72 | 11850 | 13167 | 30 | 24 | 0.80 |
如表1所示，在實施例1～3中，換算後的空孔數量（N2）為60～10000個/2.5mm見方的範圍內。與之相對，在比較例1～3中，換算後的空孔數量（N2）在上述範圍外。如果對比實施例3和比較例1和2，則在熔液流量為一定的情況下，可以確認氣體壓力低時，有空孔數量減少的傾向；氣體壓力高時，有空孔數量增加的傾向。另外，由實施例1和2和比較例3的結果可以確認，氣體壓力相對於熔液流量的比率高時，有空孔數量增加的傾向。
另外，對於磁特性，在換算後的空孔數量（N2）為60個/2.5mm見方以下的比較例1及2中，可以確認得到了高的導磁率，但μHdc的值比各實施例低，得不到充分的直流疊加特性。另外，在空孔數量（N2）為10000個/2.5mm見方以上的比較例3中，可以確認μHdc/μi的比率高，但導磁率μi及μHdc均為基準值以下，得不到充分的導磁率。
與此相對，在實施例1～3中，可以確認由於空孔數量（N2）為60～10000的範圍內，從而導磁率μi和μHdc滿足基準值，能夠兼顧高導磁率和優異的直流疊加特性。
（實施例11～13）
在實施例11～13中，使用在與實施例1相同的氣體霧化條件下製作的軟磁性粉末，改變成型時的壓力製作磁性體芯試樣。此外，上述以外的實驗條件與實施例1共同，進行與實施例1同樣的評估。其結果示於表2中。
（比較例11～16）
在比較例11～13中，使用在與比較例1相同的氣體霧化條件下製作的軟磁性粉末，改變成型時的壓力製作磁性體芯的試樣。另外，在比較例14～16中，使用在與比較例3相同的氣體霧化條件下製作的軟磁性粉末，改變成型時的壓力製作磁性體芯的試樣。此外，上述以外的實驗條件與實施例11～13共同，進行與實施例11～13同樣的評估。其結果示於表2中。
[表2]
| 試樣No. | 軟磁性粉末 | 成型 壓力 | 平均 粒徑 | 填充 率η | 空孔數量 | 磁特性 | ||||
| 組成 體系 | 組成(wt%) | N1 (面積換算後) | N2 (填充率換算後) | 導磁率 | 直流疊加特性 | |||||
| ×102 MPa | μm | % | 個/2.5mm 見方 | 個/2.5mm 見方 | μi 0A/m | μHdc 8kA/m | μHdc/μi | |||
| 實施例11 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 10 | 25 | 90 | 2929 | 2604 | 78 | 39 | 0.50 |
| 實施例12 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 5 | 25 | 82 | 2594 | 2530 | 63 | 38 | 0.60 |
| 實施例13 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 1 | 25 | 76 | 2422 | 2549 | 51 | 33 | 0.64 |
| 比較例11 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 10 | 50 | 80 | 22 | 22 | 84 | 21 | 0.25 |
| 比較例12 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 5 | 50 | 75 | 19 | 21 | 80 | 22 | 0.28 |
| 比較例13 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 1 | 50 | 64 | 15 | 19 | 75 | 23 | 0.31 |
| 比較例14 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 10 | 8 | 77 | 13466 | 13991 | 32 | 25 | 0.79 |
| 比較例15 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 5 | 8 | 72 | 11850 | 13167 | 30 | 24 | 0.80 |
| 比較例16 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 1 | 8 | 60 | 9992 | 13323 | 28 | 24 | 0.85 |
如表2所示，在比較例11～13中，可以確認提高成型壓力時，有軟磁性粉末的體積填充率也上升的傾向。另外，也可以確認隨著體積填充率的上升，導磁率μi有提高的傾向。然而，在比較例11～13中，由於空孔數量（N2）少，因此，即使提高體積填充率，μHdc的值也幾乎沒有變化，不能滿足直流疊加特性的目標值。對於比較例14～16，也看到與比較例11～13同樣的傾向，但由於空孔數量（N2）過多，因此，導磁率μi和直流疊加特性均不能實現目標值。
另一方面，在實施例11～13中，可以確認隨著體積填充率的上升，不僅導磁率μi提高，μHdc也有提高的傾向。在實施例13中，由於體積填充率低，因此，導磁率μi和μHdc的值也比其它的實施例11～12低，但由於空孔數量（N2）在60～10000個/2.5mm見方的範圍內，因此，導磁率及直流疊加特性均滿足基準值。能夠確認只要空孔的數量在本發明的範圍內，則即使體積填充率低，也能夠滿足目標的導磁率和直流疊加特性。
（實施例21～37）
在實施例21～37中，改變使用的軟磁性粉末的種類和組成製作磁性體芯試樣。各實施例中的軟磁性粉末的種類和組成示於表3中。此外，表3所示的構成以外的結構與實施例1共同，與實施例1同樣地進行磁特性的評估。
（鐵芯損耗的評估）
另外，對於實施例21～37，除了導磁率和直流疊加特性的評估以外，還實施鐵芯損耗的評估。鐵芯損耗使用BH分析儀（岩通計測公司製造的SY-8218），在頻率500kHz、測定磁通密度50mT的條件下進行測定。其結果示於表3中。
[表3]
| 試樣No. | 軟磁性粉末 | 平均粒徑 | 填充率η | 空孔數量 | 磁特性 | |||||
| 組成體系 | 組成(wt%) | N1(面積 換算後) | N2(填充率 換算後) | 鐵芯 損失 | 導磁率 | 直流疊加特性 | ||||
| μm | % | 個/2.5mm見方 | 個/2.5mm見方 | kW/m3 | μi 0A/m | μHdc 8kA/m | μHdc/μi | |||
| 實施例21 | 奈米晶 | 83.9Fe-12.2Nb-2.0B-1.8P-0.1S | 25 | 82 | 2594 | 2530 | 390 | 63 | 38 | 0.60 |
| 實施例22 | 奈米晶 | 83.4Fe-5.6Nb-2.0B-7.7Si-1.3Cu | 25 | 83 | 2811 | 2709 | 483 | 55 | 33 | 0.60 |
| 實施例23 | 奈米晶 | 86.2Fe-12Nb-1.8B | 25 | 82 | 3590 | 3502 | 528 | 53 | 32 | 0.61 |
| 實施例24 | 純鐵 | Fe | 8 | 90 | 9875 | 8778 | 2811 | 45 | 34 | 0.75 |
| 實施例25 | Fe-Si系 | 97Fe-3Si | 15 | 91 | 5898 | 5185 | 6527 | 73 | 49 | 0.67 |
| 實施例26 | Fe-Si系 | 95.5Fe-4.5Si | 25 | 89 | 3459 | 3109 | 4452 | 66 | 46 | 0.70 |
| 實施例27 | Fe-Si系 | 93.5Fe-6.5Si | 25 | 83 | 3425 | 3301 | 4000 | 60 | 33 | 0.55 |
| 實施例28 | Fe-Ni系 | 55Fe-45Ni | 24 | 82 | 2979 | 2906 | 1793 | 56 | 46 | 0.82 |
| 實施例29 | Fe-Ni系 | 16Fe-79Ni-5Mo | 24 | 82 | 3193 | 3115 | 1255 | 64 | 31 | 0.48 |
| 實施例30 | Fe-Si-Cr系 | 93.5Fe-4.5Si-2Cr | 16 | 90 | 4775 | 4244 | 3533 | 85 | 40 | 0.47 |
| 實施例31 | Fe-Si-Cr系 | 85.5Fe-4.5Si-10Cr | 16 | 90 | 5785 | 5142 | 3649 | 82 | 35 | 0.43 |
| 實施例32 | Fe-Si-Al系 | 85Fe-9.5Si-5.5Al | 25 | 86 | 3322 | 3090 | 1732 | 88 | 30 | 0.34 |
| 實施例33 | Fe-Si-Al-Ni系 | 87.4Fe-6.2Si-5.4Al-1Ni | 25 | 86 | 3538 | 3291 | 1578 | 89 | 30 | 0.34 |
| 實施例34 | Fe-Ni-Si-Co系 | 49Fe-44Ni-2Si-5Co | 27 | 86 | 3068 | 2854 | 1756 | 134 | 30 | 0.23 |
| 實施例35 | 非晶質系 | 86.8Fe-11Si-2.2B | 25 | 80 | 2667 | 2667 | 1233 | 42 | 32 | 0.75 |
| 實施例36 | 非晶質系 | 87.3Fe-7Si-2.5Cr-2.5B-0.7C | 25 | 81 | 2711 | 2678 | 1170 | 42 | 32 | 0.75 |
| 實施例37 | 非晶質系 | 94.6Fe-2Si-3B-0.4C | 25 | 80 | 2739 | 2739 | 1205 | 41 | 32 | 0.77 |
如表3所示，對於實施例21～37的全部實施例，可以確認滿足導磁率μi和μHdc的基準值。因此，可以確認即使改變軟磁性粉末的種類，只要換算後的空孔數量（N2）在60～10000個/2.5mm見方的範圍內，則能夠兼顧高的導磁率和優異的直流疊加特性。
另外，可以確認在使用了含有非晶質的軟磁性粉末的實施例35～37中，鐵芯損耗可以比其它的實施例24～34少。另外，對於使用了含有奈米晶的軟磁性粉末的實施例21～23，相比實施例35～37，可以進一步降低鐵芯損耗。根據該結果可以確認，藉由作為軟磁性粉末，使用含有非晶質或/及奈米晶的金屬顆粒，能夠進一步提高磁性體芯的磁特性。
2:線圈部件
4:繞線部
5:導體
6:磁性體芯
6a:軟磁性粉末
6b:空孔
6c:黏結材料
L1:邊長
L2:邊長
圖1是本發明的一個實施方式的線圈部件的概略剖面圖。
圖2是圖1所示的磁性體芯的任意部分的主要部分概略剖面圖。
6a:軟磁性粉末
6b:空孔
6c:黏結材料
L1:邊長
L2:邊長
Claims (6)
- 一種磁性體芯，其中， 所述磁性體芯含有軟磁性粉末， 所述軟磁性粉末含有內部具有空孔的顆粒， 在將所述磁性體芯中的所述軟磁性粉末的體積填充率設為η%的情況下， 在所述磁性體芯的任意的截面中，存在於2.5mm見方的區域的所述空孔的數量為60×(η/80)個以上且為10000×(η/80)個以下。
- 根據請求項1所述的磁性體芯，其中， 所述軟磁性粉末含有Fe作為主成分。
- 根據請求項1或2所述的磁性體芯，其中， 所述軟磁性粉末的平均粒徑為1μm以上且為100μm以下。
- 根據請求項1或2所述的磁性體芯，其中， 所述軟磁性粉末包含內部具有所述空孔的非晶質的金屬顆粒。
- 根據請求項1或2所述的磁性體芯，其中， 所述軟磁性粉末包含內部具有所述空孔的奈米晶的金屬顆粒。
- 一種線圈部件，其中， 具有請求項1～5中任一項所述的磁性體芯。
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