WO2020090405A1 - 圧粉成形コア、当該圧粉成形コアの製造方法、該圧粉成形コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器 - Google Patents

圧粉成形コア、当該圧粉成形コアの製造方法、該圧粉成形コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器 Download PDF

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median diameter
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小島　章伸
中林　亮
佐藤　桂一郎
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アルプスアルパイン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a powder molding core, a method for manufacturing the powder molding core, an inductor including the powder molding core, and an electronic / electrical device on which the inductor is mounted.
  • the “inductor” means a passive element including a core material including a powder compacting core and a coil.
  • the switching power supply circuit in the electronic device In order to meet such demands, it is necessary for the switching power supply circuit in the electronic device to be capable of handling high frequencies. Therefore, the inductor incorporated in the switching power supply circuit is also required to be stably driven at high frequency.
  • Patent Document 1 includes a first powder having an average first particle diameter and a second powder having an average second particle diameter for the purpose of providing a constituent material of a magnetic element capable of coping with a high driving frequency.
  • the ratio of the average first particle diameter to the average second particle diameter is 1/8 to 1/3, and the mixing ratio of the first powder and the second powder is 10/90 to 10 by volume.
  • a metal magnetic material powder is described which is 25/75.
  • the present invention provides a powder compacting core suitable as a constituent member of an inductor having good magnetic characteristics even in a magnetically harsh environment, and a powder that can be used as an inductor material including the compacting core.
  • An object of the present invention is to provide a powder molding core, a method for manufacturing the powder molding core, an inductor including the powder molding core, and an electronic / electrical device in which the inductor is mounted.
  • the present invention provided to solve the above-mentioned problems is, in one aspect, a powder compacting core containing a plurality of types of powders each made of a soft magnetic material, and laser diffraction / scattering for a plurality of types of powders.
  • the median diameter which is the particle diameter at which the cumulative particle diameter distribution from the small particle diameter side is 50%
  • the first median diameter D1 is defined as follows.
  • the second median diameter D2 and the average median diameter DT satisfy any of the following first to third conditions.
  • First median diameter D1 The median diameter of the first powder having the largest median diameter.
  • Second median diameter D2 Median diameter of the second powder having the smallest median diameter.
  • Average median diameter DT a first ratio R1 that is the ratio of the weight of the first powder to the total weight of the first powder and the weight of the second powder in the powder compacting core, and the weight of the first powder in the powder compacting core It is calculated as R1 ⁇ D1 + R2 ⁇ D2 using the second ratio R2, which is the ratio of the weight of the first powder to the total weight of the second powder, and the first median diameter D1 and the second median diameter D2.
  • the powder compacting core may include two kinds of powders made of a soft magnetic material. In this case, the soft magnetic material powders contained in the dust compacting core are the first powder and the second powder. ..
  • the first powder may be a powder of an amorphous magnetic material.
  • the amorphous magnetic material may preferably include an Fe-based amorphous alloy containing at least Fe, P and C. It may be more preferable that the Fe-based amorphous alloy further contains at least Ni, B and Cr.
  • the second powder may be a powder of crystalline magnetic material.
  • the crystalline magnetic material may preferably contain at least one of a Fe—Si—Cr alloy and a Fe—Ni alloy.
  • the first powder is a powder of amorphous magnetic material and the second powder is a powder of crystalline magnetic material.
  • the ratio of the weight of the first powder to the total weight of the first powder and the weight of the second powder may be preferably 30% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the above-mentioned green compact core may contain a binding component for binding the powder of the crystalline magnetic material and the powder of the amorphous magnetic material to the other materials contained in the green compact core.
  • the binder component preferably contains a component based on a resin material.
  • the present invention provides, as another aspect, a method for producing a powder compacting core containing a binding component containing a component based on the above resin material.
  • the manufacturing method includes a molding step of obtaining a molded product by a molding process including pressure molding of a mixture containing a binder component made of a first powder and a second powder and a resin material.
  • the molding process at this time is preferably compression molding in which a pressure of about 0.5 GPa to about 2 GPa is applied in a temperature environment of about room temperature from the viewpoint of improving productivity.
  • the present invention provides, as another aspect, an inductor including a powder compacting core according to the above aspect of the present invention, a coil, and a connection terminal connected to each end of the coil.
  • the inductor is arranged such that at least a part of the powder compacting core is located within an induction magnetic field generated by the current when the current is applied to the coil through the connection terminal. Based on the excellent characteristics of the powder compacted core, the above-mentioned inductor is small in size and low in height, and the core is less likely to suffer dielectric breakdown or damage, and has excellent DC superposition characteristics.
  • the above inductor has an initial magnetic permeability ⁇ (0) measured under the condition of 1 MHz, a relative magnetic permeability ⁇ (8) measured under the condition of 1 MHz when the external magnetic field is 8 kA / m, and an effective maximum magnetic flux density. It is preferable that the iron loss Pcv (unit: kW / m 3 ) measured under the condition that a magnetic field of 15 mT is applied at a frequency of 2 MHz satisfies the following formula (I). ⁇ (0) ⁇ ⁇ (8) / Pcv> 3 kW ⁇ 1 m 3 (I)
  • the present invention provides, as another aspect, an electronic / electrical device in which the inductor according to the above aspect of the present invention is mounted.
  • the inductor is connected to the substrate at the connection terminal.
  • a circuit incorporating the inductor in the electronic / electrical device is not particularly limited, but when used in a switching power supply circuit such as a DC-DC converter, it is easy to take advantage of the above-described inductor having an excellent DC superposition characteristic.
  • the electronic / electrical device is a portable device such as a smartphone, it is easy to take advantage of the above-described inductor, which is small in size and can easily cope with a low profile.
  • the powder compacting core according to the above invention has two median diameters of the soft magnetic material powders (first median diameter D1 and second median diameter D2) and median diameters of these mixed powders (average median diameter DT). ) Satisfies any one of the first to third conditions described above, it is possible for an inductor including such a powder molding core to have good magnetic characteristics even if it is small. Further, according to the present invention, there are provided the above-described method for manufacturing a powder compact core, an inductor including the powder compact core, and an electronic / electrical device in which the inductor is mounted.
  • a powder compacting core 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is a toroidal core having a ring-shaped appearance and contains a plurality of soft magnetic material powders.
  • the median diameter (unit: ⁇ m) that is the particle diameter at which the cumulative particle diameter distribution from the small particle diameter side is 50% in the volume-based particle diameter distribution measured by the laser diffraction / scattering method ) Is obtained, and the powder having the largest median diameter is defined as the first powder, and the median diameter of the first powder is defined as the first median diameter (unit: ⁇ m).
  • the powder having the smallest median diameter is defined as the second powder, and the median diameter of the second powder is defined as the second median diameter (unit: ⁇ m).
  • the ratio of the weight of the first powder to the total of the weight of the first powder and the weight of the second powder in the powder compacting core 1 is defined as a first ratio R1, and the weight of the first powder in the powder compacting core 1
  • the ratio of the weight of the first powder to the total weight of the second powder is defined as the second ratio R2.
  • a parameter calculated as R1 ⁇ D1 + R2 ⁇ D2 is defined as an average median diameter (unit: ⁇ m).
  • the powder compacting core 1 includes two kinds of soft magnetic material powders. That is, in the present embodiment, the soft magnetic material powder contained in the powder compacting core 1 is composed of the first powder and the second powder.
  • the first powder which has a larger median diameter, is a powder of amorphous magnetic material
  • the second powder which has a smaller median diameter, is a powder of crystalline magnetic material.
  • the dust molding core 1 according to the present embodiment is manufactured by a manufacturing method including a molding process including pressure molding a mixture containing these powders.
  • the dust molding core 1 includes the first powder (powder of the amorphous magnetic material) and the second powder (powder of the crystalline magnetic material) in the dust molding core 1. It contains a binding component for binding to another material (which may be the same kind of material or different kind of material).
  • the first powder and the second powder of the powder compacting core 1 according to the embodiment of the present invention have the following conditions (1-1) to (1-4) as the first condition. Fulfill. D1> D2 (1-1) 0.23 ⁇ (D1-D2) / D1 ⁇ 0.3 (1-2) D1 ⁇ 5.9 ⁇ m (1-3) 3 ⁇ m ⁇ DT ⁇ 5.7 ⁇ m (1-4)
  • the inductor provided with the powder compacting core 1 satisfying the above formulas (1-1) to (1-4) has a high initial permeability ⁇ (0) measured under the condition of 1 MHz and an external magnetic field of 8 kA /
  • the relative magnetic permeability ⁇ (8) measured under the condition of 1 MHz is high
  • the iron loss Pcv (unit: kW) measured under the condition that a magnetic field having an effective maximum magnetic flux density of 15 mT is applied at a frequency of 2 MHz. / M 3 ) is low. Therefore, the inductor including the powder compact core 1 that satisfies the first condition can satisfy the following formula (I).
  • P1 ⁇ (0) ⁇ ⁇ (8) / Pcv> 3 kW ⁇ 1 m 3 (I)
  • an inductor including a powder compacting core that satisfies the first condition has P1 of the above formula (I) of 4 or more, and in a more preferred case, P1 of 5 or more.
  • the first powder and the second powder of the powder compacting core 1 according to another embodiment of the present invention have the following conditions (2-1) to (2-4) as the second condition. ) Is satisfied.
  • the inductor provided with the powder compacting core satisfying the above formulas (2-1) to (2-4) has a high initial permeability ⁇ (0) measured under the condition of 1 MHz and an external magnetic field of 8 kA / m.
  • the relative magnetic permeability ⁇ (8) measured under the condition of 1 MHz is high, and the iron loss Pcv (unit: kW / measured under the condition that a magnetic field having an effective maximum magnetic flux density of 15 mT is applied at a frequency of 2 MHz).
  • m 3 is low. Therefore, the inductor including the powder compacting core that satisfies the second condition can satisfy the following formula (I).
  • P1 ⁇ (0) ⁇ ⁇ (8) / Pcv> 3 kW ⁇ 1 m 3 (I)
  • P1 in the above formula (I) is 4 or more in a preferable case, and P1 is 5 or more in a more preferable case.
  • P1 in the inductor including the powder compacting core 1 that satisfies the second condition P1 is 6 or more in a further preferable case, and P1 is 7 or more in a particularly preferable case.
  • the first powder and the second powder of the powder compacting core 1 have the following conditions (3-1) to (3-5) as the third condition.
  • at least one of the following formula (3-6) and the following formula (3-7) is satisfied.
  • the inductor provided with the powder compacting core 1 satisfying the above formulas (3-1) to (3-5) has a high initial permeability ⁇ (0) measured under the condition of 1 MHz and an external magnetic field of 8 kA / In the case of m, the relative magnetic permeability ⁇ (8) measured under the condition of 1 MHz is high, and the iron loss Pcv (unit: kW) measured under the condition that a magnetic field having an effective maximum magnetic flux density of 15 mT is applied at a frequency of 2 MHz. / M 3 ) is low. Therefore, the inductor including the powder compacting core 1 that satisfies the third condition can satisfy the following formula (I).
  • P1 ⁇ (0) ⁇ ⁇ (8) / Pcv> 3 kW ⁇ 1 m 3 (I)
  • An inductor including the powder compacting core 1 that satisfies the third condition has P1 of 4 or more in the above formula (I) in a preferable case, and P1 of 5 or more in a more preferable case.
  • P1 is 6 or more in a further preferable case, and P1 is 7 or more in a particularly preferable case.
  • DT ⁇ 4.66 ⁇ m (3-6-1) (D1-D2) /D1 ⁇ 0.493 (3-7-1)
  • the first powder is a powder of an amorphous magnetic material.
  • the amorphous magnetic material that gives the first powder is amorphous (a general X-ray diffraction measurement does not yield a diffraction spectrum having a clear peak that allows the material type to be specified),
  • the specific type is not limited as long as it is a ferromagnetic material, especially a soft magnetic material.
  • Specific examples of the amorphous magnetic material include Fe—Si—B alloys, Fe—PC alloys and Co—Fe—Si—B alloys.
  • the amorphous magnetic material preferably contains a Fe-based amorphous alloy containing at least Fe, P and C (Fe—P—C based alloy), and further preferably contains at least Ni, B and Cr.
  • the above amorphous magnetic material may be composed of one kind of material, or may be composed of plural kinds of materials.
  • the composition formula is represented by Fe 100 atomic% —a ⁇ b ⁇ c ⁇ x ⁇ x ⁇ z ⁇ zt Ni a Sn b C c P x C y B z S i t .
  • Ni, Sn, Cr, B and Si are optional additive elements.
  • the addition amount a of Ni is preferably 0 atom% or more and 6 atom% or less, and more preferably 0 atom% or more and 4 atom% or less.
  • the addition amount b of Sn is preferably 0 atom% or more and 2 atom% or less, and may be added in the range of 1 atom% or more and 2 atom% or less.
  • the addition amount c of Cr is preferably 0 atom% or more and 2 atom% or less, and more preferably 1 atom% or more and 2 atom% or less.
  • the amount x of P added may preferably be 8.8 atomic% or more.
  • it is preferable that the addition amount y of C is 5.8 atom% or more and 8.8 atom% or less.
  • the added amount z of B is preferably 0 atom% or more and 3 atom% or less, and more preferably 0 atom% or more and 2 atom% or less.
  • the added amount t of Si is preferably 0 atom% or more and 6 atom% or less, and more preferably 0 atom% or more and 2 atom% or less.
  • the shape of the first powder made of amorphous magnetic material powder is not limited.
  • the shape of the powder may be spherical or non-spherical. When it is non-spherical, it may have a shape anisotropy such as scale, ellipsoid, droplet, or needle.
  • the shape of the powder may be the shape obtained in the step of producing the powder or the shape obtained by secondary processing of the produced powder.
  • the former shape include sphere, ellipsoid, droplet, needle, and the like, and the latter shape includes scale.
  • the amorphous magnetic material may be easy to make the amorphous magnetic material spherical or elliptical due to the manufacturing method. Further, as a general theory, since the amorphous magnetic material is harder than the crystalline magnetic material, it may be preferable to make the crystalline magnetic material non-spherical so as to be easily deformed during pressure molding.
  • the shape of the first powder made of the amorphous magnetic material powder may be the shape obtained in the step of manufacturing the powder, or the shape obtained by secondary processing of the manufactured powder. May be.
  • Examples of the former shape include spherical, elliptical, and acicular shapes, and the latter shape includes scaly shape.
  • the first median diameter D1 of the first powder is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of ensuring handleability.
  • the second powder is a crystalline magnetic material powder.
  • the crystalline magnetic material that gives the second powder is crystalline (obtaining a diffraction spectrum having clear peaks to the extent that the type of material can be identified by general X-ray diffraction measurement) and ferromagnetic. ..
  • Specific examples of the crystalline magnetic material include Fe-Si-Cr alloys, Fe-Ni alloys, Ni-Fe alloys, Fe-Co alloys, Fe-V alloys, Fe-Al alloys, Fe-Si. System alloys, Fe-Si-Al system alloys, carbonyl iron and pure iron.
  • the crystalline magnetic material that provides the second powder preferably contains at least one of an Fe—Si—Cr alloy and an Fe—Ni alloy, from the viewpoint of easily obtaining good magnetic properties.
  • the Fe—Si—Cr alloy has a relatively high saturation magnetic flux density, good soft magnetic characteristics, and high specific resistance. Therefore, compared to other crystalline magnetic materials such as carbonyl iron powder, loss is low even under high magnetic field and high frequency conditions, and good magnetic properties are likely to be exhibited.
  • the crystalline magnetic material giving the second powder contains a Fe—Si—Cr alloy, the Si content and Cr content of the alloy are not limited.
  • a non-limiting example is that the Si content is about 2 to 7 mass%, the Cr content is about 2 to 7 mass%, and the balance is Fe and inevitable impurities.
  • the composition of the Fe—Ni-based alloy a composition in which the Ni content is 50 mass% and the balance is Fe and inevitable impurities can be mentioned.
  • the shape of the powder of the amorphous magnetic material contained in the powder compacting core 1 according to the embodiment of the present invention is not limited.
  • the shape of the powder is the same as that of the crystalline magnetic material powder, and the description thereof is omitted. Due to the manufacturing method, it may be easy to make the amorphous magnetic material spherical or ellipsoidal. Further, as a general theory, since the amorphous magnetic material is harder than the crystalline magnetic material, it may be preferable to make the crystalline magnetic material non-spherical so as to be easily deformed during pressure molding.
  • the shape of the second powder made of the crystalline magnetic material powder is not limited.
  • the shape of the powder may be spherical or non-spherical. When it is non-spherical, it may have a shape anisotropy such as scale, ellipsoid, droplet, or needle.
  • the shape of the powder may be the shape obtained in the step of producing the powder or the shape obtained by secondary processing of the produced powder.
  • Examples of the former shape include sphere, ellipsoid, droplet, needle, and the like, and the latter shape includes scale.
  • the second median diameter D2 of the second powder may be preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of ensuring handleability.
  • At least a part of the soft magnetic material powder (weight of the first powder, second powder) contained in the powder compacting core 1 may be subjected to surface insulation treatment.
  • the insulation resistance of the powder compact core 1 tends to be improved.
  • the type of surface insulation treatment applied to the soft magnetic material powder is not limited. Examples include phosphoric acid treatment, phosphate treatment, and oxidation treatment.
  • the ratio of the weight of the first powder and the weight of the second powder contained in the powder compacting core 1 is not particularly limited, but the ratio of the weight of the first powder to the sum of the weight of the first powder and the weight of the second powder is not particularly limited. In some cases, it is preferable that the proportion is 30% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the powder compacting core 1 has a binder component for binding the powder of the crystalline magnetic material and the powder of the amorphous magnetic material to other materials contained in the powder compacting core 1. It may be contained.
  • the binder component is a powder of the soft magnetic material contained in the powder compacting core 1 according to the present embodiment (specifically, a first powder and a second powder, and in the present specification, is referred to as “magnetic powder”).
  • the composition is not limited as long as it is a material that contributes to fixing.
  • an organic material such as a resin material and a thermal decomposition residue of the resin material (in the present specification, these are collectively referred to as “component based on the resin material”), an inorganic material, etc.
  • the resin material include acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, phenol resin, urea resin and melamine resin.
  • the binding component made of an inorganic material include glass materials such as water glass.
  • the binding component may be composed of one type of material or may be composed of a plurality of materials.
  • the binding component may be a mixture of an organic material and an inorganic material.
  • Insulating material is usually used as the binding component. This makes it possible to enhance the insulating properties of the powder compacting core 1.
  • the method for manufacturing the powder compacting core 1 according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but if the manufacturing method described below is adopted, the powder compacting core 1 can be made more efficient. Manufacturing is realized.
  • the method for manufacturing the powder compacting core 1 according to the embodiment of the present invention includes a molding step described below, and may further include a heat treatment step.
  • a mixture containing magnetic powder and a component that gives a binding component in the powder compacting core 1 is prepared.
  • the component that gives the binding component (also referred to as “binder component” in the present specification) may be the binding component itself or a material different from the binding component.
  • a specific example of the latter case is one in which the binder component is a resin material and the binding component is its thermal decomposition residue. Such a thermal decomposition residue is formed by a heat treatment step performed subsequent to the molding step, as will be described later.
  • a molded product can be obtained by a molding process including pressure molding of this mixture.
  • the pressurizing condition is not limited and is appropriately set based on the composition of the binder component and the like.
  • the binder component is composed of a thermosetting resin
  • the pressing force is high, heating is not a necessary condition and pressing is performed for a short time.
  • the pressing force in the case of compression molding is set appropriately.
  • 0.5 GPa or more and 2 GPa or less, and 1 GPa or more and 2 GPa or less may be preferable.
  • the granulated powder contains a magnetic powder and a binder component.
  • the content of the binder component in the granulated powder is not particularly limited. If the content is too low, it becomes difficult for the binder component to hold the magnetic powder. Further, when the content of the binder component is excessively low, in the powder compacting core 1 obtained through the heat treatment step, the binder component composed of the thermal decomposition residue of the binder component may cause a plurality of magnetic powders to be different from each other. It becomes difficult to insulate from. On the other hand, when the content of the binder component is excessively high, the content of the binder component contained in the powder compacted core 1 obtained through the heat treatment step tends to be high.
  • the content of the binder component in the granulated powder is preferably 0.5 mass% or more and 5.0 mass% or less with respect to the entire granulated powder.
  • the content of the binder component in the granulated powder is 1.0% by mass or more and 3% by mass or more with respect to the entire granulated powder from the viewpoint of more stably reducing the possibility that the magnetic properties of the powder compacting core 1 are deteriorated.
  • the amount is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 1.2% by mass or more and 3.0% by mass or less.
  • the granulated powder may contain materials other than the above magnetic powder and binder component.
  • materials include a lubricant, a silane coupling agent, and an insulating filler.
  • a lubricant When a lubricant is contained, its type is not particularly limited. It may be an organic lubricant or an inorganic lubricant. Specific examples of organic lubricants include metal soaps such as zinc stearate and aluminum stearate. It is considered that such an organic lubricant is vaporized in the heat treatment step and hardly remains in the powder compacting core 1.
  • the method for producing the granulated powder is not particularly limited.
  • the components that give the above-mentioned granulated powder may be kneaded as they are, and the kneaded product may be pulverized by a known method to obtain granulated powder, or the above-mentioned components may be dispersed in a dispersion medium (water is an example.
  • Granulated powder may be obtained by preparing a slurry obtained by adding the above) and drying and pulverizing the slurry.
  • the particle size distribution of the granulated powder may be controlled by performing sieving or classification after crushing.
  • a method using a spray dryer can be mentioned.
  • a rotor 201 is provided in the spray dryer device 200, and the slurry S is injected from the upper part of the device toward the rotor 201.
  • the rotor 201 is rotating at a predetermined rotation speed, and the slurry S is sprayed in the form of small droplets by centrifugal force in the chamber inside the spray dryer device 200.
  • hot air is introduced into the chamber inside the spray dryer device 200, whereby the dispersion medium (water) contained in the droplet-shaped slurry S is volatilized while maintaining the droplet shape.
  • the granulated powder P is formed from the slurry S.
  • the granulated powder P is collected from the lower part of the spray dryer device 200.
  • Parameters such as the number of rotations of the rotor 201, the temperature of hot air introduced into the spray dryer device 200, and the temperature of the lower portion of the chamber may be set appropriately. Specific examples of the setting range of these parameters include 4000 to 8000 rpm as the rotation speed of the rotor 201, 100 to 170 ° C. as the temperature of the hot air introduced into the spray dryer device 200, and 80 to 90 ° C. as the temperature of the lower part of the chamber. .. Further, the atmosphere in the chamber and its pressure may be set appropriately.
  • the inside of the chamber may be an air atmosphere, and the pressure may be 2 mmH 2 O (about 0.02 kPa) as a pressure difference from the atmospheric pressure.
  • the particle size distribution of the obtained granulated powder P may be further controlled by sieving.
  • the pressing conditions in compression molding are not particularly limited. It may be appropriately set in consideration of the composition of the granulated powder, the shape of the molded product, and the like. If the pressure applied during compression molding of the granulated powder is excessively low, the mechanical strength of the molded product will decrease. For this reason, problems such as deterioration of handleability of the molded product and deterioration of mechanical strength of the powder compact core 1 obtained from the molded product are likely to occur. In addition, the magnetic characteristics of the powder compacting core 1 may deteriorate or the insulating property may deteriorate. On the other hand, when the pressure applied during compression molding of the granulated powder is excessively high, it becomes difficult to prepare a molding die that can withstand the pressure.
  • the applied pressure is preferably 0.3 GPa or more and 2 GPa or less, more preferably 0.5 GPa or more and 2 GPa or less, and particularly preferably 0.8 GPa or more and 2 GPa or less.
  • pressure may be applied while heating, or pressure may be applied at room temperature.
  • the molded product obtained by the molding step may be the powder compact core 1 according to the present embodiment, or the heat treatment step may be performed on the molded product as described below.
  • the green compact core 1 may be obtained.
  • the magnetic properties are adjusted by correcting the distance between the magnetic powders and the strain imparted to the magnetic powder in the molding step is relaxed.
  • the magnetic characteristics are adjusted to obtain the green compact core 1.
  • heat treatment conditions such as the heat treatment temperature are set so that the magnetic properties of the powder compact core 1 are the best.
  • the method for setting the heat treatment conditions it is possible to change the heating temperature of the molded product and keep other conditions such as the heating rate and the holding time at the heating temperature constant.
  • the criteria for evaluating the magnetic properties of the powder compacting core 1 when setting the heat treatment conditions are not particularly limited.
  • iron loss Pcv of the powder compacting core 1 can be mentioned.
  • the heating temperature of the molded product may be set so that the iron loss Pcv of the powder compacting core 1 is minimized.
  • the measurement condition of the iron loss Pcv is appropriately set, and an example thereof is a condition that the frequency is 2 MHz and the effective maximum magnetic flux density Bm is 15 mT.
  • the atmosphere during heat treatment is not particularly limited.
  • the thermal decomposition of the binder component may proceed excessively, or the oxidation of the magnetic powder may increase, so an inert atmosphere such as nitrogen or argon or a reducing property such as hydrogen may be used. It is preferable to perform the heat treatment in an atmosphere.
  • the binder component When the binder component is formed of a resin material, the binder component may become a thermal decomposition residue by the heat treatment as described above. It is conceivable that the binder component becomes a thermal decomposition residue when the strain is relaxed as described above.
  • An inductor according to an embodiment of the present invention includes the powder compact core 1 according to the embodiment of the present invention, a coil, and connection terminals connected to respective ends of the coil. ..
  • at least a part of the powder compacting core 1 is arranged so as to be located in the induction magnetic field generated by the current when the current is applied to the coil through the connection terminal. Since the inductor according to the embodiment of the present invention includes the powder compacting core 1 according to the embodiment of the present invention described above, the inductor has excellent DC superposition characteristics as well as excellent insulation characteristics and mechanical characteristics.
  • the toroidal coil 10 includes a coil 2a formed by winding a coated conductive wire 2 around a ring-shaped powder molding core (toroidal core) 1.
  • the ends 2d and 2e of the coil 2a can be defined in the portions of the conductive wire located between the coil 2a formed of the wound coated conductive wire 2 and the ends 2b and 2c of the coated conductive wire 2.
  • the member forming the coil and the member forming the connection terminal may be formed of the same member.
  • the coil-embedded inductor 20 can be formed in a small chip shape with a size of several mm square, and has a box-shaped powder compacting core 21 in which a coated conductive wire 22 is formed.
  • the coil portion 22c is embedded.
  • the ends 22a and 22b of the coated conductive wire 22 are located on the surface of the powder compacting core 21 and are exposed. A part of the surface of the powder compacting core 21 is covered with connecting ends 23a and 23b that are electrically independent of each other.
  • connection end 23a is electrically connected to the end 22a of the coated conductive wire 22, and the connection end 23b is electrically connected to the end 22b of the coated conductive wire 22.
  • the end 22a of the coated conductive wire 22 is covered with the connection end 23a, and the end 22b of the coated conductive wire 22 is covered with the connection end 23b.
  • the method of embedding the coil portion 22c of the coated conductive wire 22 in the powder compacting core 21 is not limited.
  • a member around which the coated conductive wire 22 is wound may be placed in a mold, and a mixture (granulated powder) containing magnetic powder may be supplied into the mold for pressure molding.
  • a plurality of members obtained by preforming a mixture (granulated powder) containing magnetic powder are prepared, these members are combined, and the coated conductive wire 22 is arranged in the void formed at that time.
  • the solid may be obtained and the assembly may be pressure molded.
  • the material of the coated conductive wire 22 including the coil portion 22c is not limited. For example, a copper alloy may be used.
  • the coil portion 22c may be an edgewise coil.
  • connection ends 23a and 23b is not limited. From the viewpoint of excellent productivity, it may be preferable to include a metallized layer formed of a conductive paste such as silver paste and a plated layer formed on the metallized layer.
  • the material forming this plating layer is not limited. Examples of metal elements contained in the material include copper, aluminum, zinc, nickel, iron and tin.
  • An electronic / electrical device is an electronic / electrical device in which the inductor according to the above-described embodiment of the present invention is mounted, and the inductor is connected to a substrate by a connection terminal thereof. It is a thing.
  • An example of a circuit including such an inductor is a switching power supply circuit such as a DC-DC converter.
  • the switching power supply circuit tends to have a higher switching frequency and an increased amount of current flowing through the circuit in order to meet various demands such as miniaturization, weight reduction, and high functionality of electronic and electric devices. Therefore, the fluctuation frequency of the current flowing through the inductor, which is a component of the circuit, also tends to increase, and the average amount of current tends to increase.
  • the inductor including the powder compact core according to the embodiment of the present invention can be appropriately operated in a high magnetic field environment even if the inductor is small. Moreover, since the inductor according to the embodiment of the present invention has a low core loss, the efficiency of the switching power supply circuit including the inductor is prevented from being lowered, and the problem of heat generation is less likely to occur. As described above, the electronic / electrical device in which the inductor according to the embodiment of the present invention is mounted can realize high functionality while responding to downsizing and weight reduction.
  • the soft magnetic material powder contained in the powder compacting core was the two types of powder, the first powder and the second powder, but the powder compacting core is not limited to this. It may be contained.
  • the powder having the largest median diameter is defined as the first powder
  • the powder having the smallest median diameter is defined as the second powder.
  • the structure of the powder other than the first powder and the second powder is not limited and may be a powder of an amorphous magnetic material.
  • a powder of crystalline magnetic material may be used.
  • the specific composition of the powder other than the first powder and the second powder it may have a composition different from both the composition of the soft magnetic material of the first powder and the composition of the magnetic material of the second powder, It may have a composition equal to the composition of the soft magnetic material of the first powder or the magnetic material of the second powder.
  • Amorphous No. 1 Fe-Si-B-Cr alloy
  • Fe-PC system obtained by weighing the raw materials so as to have a predetermined composition, having Fe, Ni, Cr, P, C and B as elements, and melting and manufacturing an Fe-PC system alloy.
  • a powder of an amorphous magnetic material was produced by using a water atomizing method for the alloy.
  • the obtained amorphous magnetic material powder was classified to prepare amorphous powders (amorphous No. 3 to amorphous No. 8) having different particle size distributions.
  • Fe-Si-B-Nb-Cu alloy was prepared as soft magnetic powder (nanocrystalline powder) made of nanocrystalline material (microcrystalline material No. 1).
  • the particle size distributions of the prepared crystalline powders, amorphous powders, and nanocrystal powders were measured by volume distribution using "Microtrac particle size distribution measuring device MT3300EX” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
  • the particle size (amorphous powder median size) at which the cumulative particle size distribution from the small particle size side is 50% in the volume-based particle size distribution is the value shown in Table 1.
  • the obtained slurry was granulated under the above conditions using a spray dryer device 200 shown in FIG. 2 to obtain granulated powder.
  • the first median diameter D1 and the second median diameter D2 and two kinds of parameters derived from these are summarized in Table 4 and Table 5. It was The average median diameter DT was calculated by D1 ⁇ R1 + D2 ⁇ R2.
  • the obtained toroidal core (compacted powder molding core 1) satisfies the first condition to the third condition from the numerical value relating to the median diameter thus obtained, and the result is shown in the column of “condition”. It was In the column of "condition”, “1” means that the first condition is satisfied, “2” means that the second condition is satisfied, and "2, 3" satisfies the second condition and the third condition. Means that. When the obtained toroidal core (compacted powder molding core 1) did not satisfy any of the first to third conditions, the "condition” column was set to "0".
  • Test Example 1 Measurement of ⁇ (0)
  • An impedance analyzer for an toroidal coil obtained by winding the coated copper wire 40 times on the primary side and 10 times on the secondary side on the toroidal cores produced in the examples and comparative examples, respectively, The initial permeability ⁇ (0) was measured under the condition of 1 MHz by using “4192A” manufactured by HP. The measurement results are shown in Tables 6 and 7.
  • FIG. 5 is a graph showing the results of the examples.
  • a range of results satisfying the first condition (“ ⁇ ” in FIG. 5) is surrounded by a broken line
  • a range of results satisfying the second condition (“ ⁇ ” in FIG. 5) is surrounded by a dotted line.
  • the range of the result satisfying the third condition (“ ⁇ ” in FIG. 5) is surrounded by a solid line.
  • P1 of the obtained toroidal coil (inductor) exceeded 3.
  • P1 of the toroidal coil (inductor) according to the comparative example was 3 or less. Therefore, it was confirmed that when the first to third conditions are satisfied, an inductor having good magnetic characteristics can be obtained even in a high magnetic field environment.
  • P1c (mixed powder) P1c (first powder) ⁇ R1 + P2c (second powder) ⁇ R2
  • P1c (mixed powder) P1c (first powder) ⁇ R1 + P2c (second powder) ⁇ R2
  • the inductor provided with the powder compacting core of the present invention can be suitably used as an inductor that is a component of a switching power supply circuit such as a DC-DC converter.
  • Powder compacting core (toroidal core) 10 Toroidal coil 2 ... Coated conductive wire 2a ... Coils 2b, 2c ... Ends 2d, 2e of coated conductive wire 2 ... Ends 20 of coil 2a ... Coil-embedded inductor 21 . Powder compacting core 22 ... Coated conductive wire 22a , 22b ... Ends 23a, 23b ... Connection end 22c ... Coil part 200 ... Spray dryer device 201 ... Rotor S ... Slurry P ... Granulated powder

Abstract

小型のインダクタの構成部材として好適であり、軟磁性材料からなる複数種類の粉末を含有する圧粉成形コアは、複数種類の粉末のうちの２種である第１粉末および第２粉末は下記式を満たす。　Ｄ１＞Ｄ２　（１－１）　０．２３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１＜０．３　（１－２）　Ｄ１≦５．９μｍ　（１－３）　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　（１－４）　ここで、圧粉成形コアに含有される複数種類の粉末のうち、レーザ回折・散乱法にて測定した体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（メジアン径）が最大のものが第１粉末であり、メジアン径が最小のものが第２粉末である。Ｄ１は第１粉末のメジアン径であり、Ｄ２は第２粉末のメジアン径である。ＤＴは、第１粉末の重量割合Ｒ１と第２粉末の重量割合Ｒ２とを用いて、Ｒ１×Ｄ１＋Ｒ２×Ｄ２により求められる。

Description

圧粉成形コア、当該圧粉成形コアの製造方法、該圧粉成形コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器
　本発明は、圧粉成形コア、当該圧粉成形コアの製造方法、該圧粉成形コアを備えるインダクタ、および当該インダクタが実装された電子・電気機器に関する。本明細書において、「インダクタ」とは、圧粉成形コアを含む芯材およびコイルを備える受動素子を意味する。
　スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコンなどの電子機器では、小型化、軽量化、高性能化への要求が高まっている。こうした要求に応えるために、電子機器内のスイッチング電源回路は高い周波数に対応できることが必要となる。それゆえ、スイッチング電源回路に組み込まれるインダクタも、高周波で安定的に駆動できることが求められている。
　高い駆動周波数に対応できる磁性素子の構成材料を提供することを目的として、特許文献１には、平均第１粒径を有する第１粉末と、平均第２粒径を有する第２粉末とを含み、前記平均第１粒径と前記平均第２粒径との比が１／８～１／３であり、前記第１粉末と前記第２粉末との混合比が、体積比で１０／９０～２５／７５である、金属磁性材料粉末が記載されている。
特開２０１１－１９２７２９号公報
　近年、スイッチング電源回路、特にＤＣ－ＤＣコンバータには小型化への要求が特に高まっており、この要求に応えた結果として、内部に組み込まれるインダクタには、小形でありながら大きな直流電流が流れるようになってきている。このため、インダクタを構成する磁性材料が置かれる磁気的環境は、この直流電流に起因する誘導磁界がバイアスとして印加された状態で、高周波でのスイッチングに基づく電流変動（リップル電流）に起因する変動磁場がさらに印加される環境となる。したがって、インダクタを構成する磁性材料は、このような磁気的には過酷な環境で、適切な磁気特性（例えば高い比透磁率かつ低いコアロス）を有することが求められてきている。
　本発明は、かかる現状を鑑み、磁気的に過酷な環境でも良好な磁気特性を有するインダクタの構成部材として好適な圧粉成形コアおよびかかる圧粉成形コアを備えるインダクタ材料として用いることが可能な圧粉成形コア、当該圧粉成形コアの製造方法、該圧粉成形コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気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は、一態様において、いずれも軟磁性材料からなる複数種類の粉末を含有する圧粉成形コアであって、複数種類の粉末について、レーザ回折・散乱法にて測定した体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径であるメジアン径を測定したときに、次のように定義される第１メジアン径Ｄ１、第２メジアン径Ｄ２および平均メジアン径ＤＴが、次の第１条件から第３条件のいずれかを満たす。
　第１メジアン径Ｄ１：メジアン径が最大である第１粉末のメジアン径。
　第２メジアン径Ｄ２：メジアン径が最小である第２粉末のメジアン径。
　平均メジアン径ＤＴ：圧粉成形コアにおける第１粉末の重量と第２粉末の重量との総和に対する第１粉末の重量の割合である第１割合Ｒ１および圧粉成形コアにおける第１粉末の重量と第２粉末の重量との総和に対する第１粉末の重量の割合である第２割合Ｒ２ならびに第１メジアン径Ｄ１および第２メジアン径Ｄ２を用いて、Ｒ１×Ｄ１＋Ｒ２×Ｄ２として算出される。
　なお、圧粉成形コアは、軟磁性材料からなる粉末を２種類含んでいてもよく、この場合には、圧粉成形コアが含む軟磁性材料からなる粉末は第１粉末および第２粉末となる。
［第１条件］
　第１条件では、下記式（１－１）から下記式（１－４）を満たす。
　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１－１）
　　０．２３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１＜０．３　　　　（１－２）
　　Ｄ１≦５．９μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（１－３）
　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（１－４）
［第２条件］
　第２条件では、下記式（２－１）から下記式（２－４）を満たすことを特徴とする圧粉成形コア。
　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２－１）
　　０．３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．５９　　　　（２－２）
　　Ｄ１≦７μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２－３）
　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（２－４）
［第３条件］
　第３条件では、下記式（３－１）から下記式（３－５）を満たすことを特徴とする圧粉成形コア。
　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３－１）
　　０．３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．６　　　　　（３－２）
　　Ｄ１≦７μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　（３－３）
　　Ｄ２≦３．９μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（３－４）
　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（３－５）
　第３条件では、下記式（３－６）および下記式（３－７）の少なくとも一方を満たすことが好ましい。
　　ＤＴ≧４．４μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（３－６）
　　（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≧０．４９　　　　　　　　（３－７）
　上記の第１条件から第３条件のいずれかを満たす圧粉成形コアを備えるインダクタにおいて、第１粉末は非晶質磁性材料の粉末であってもよい。この場合において、非晶質磁性材料は、少なくともＦｅ、ＰおよびＣを含むＦｅ基非晶質合金を含んでいることが好ましいことがある。このＦｅ基非晶質合金は、少なくともＮｉ、ＢおよびＣｒをさらに含むことがより好ましいことがある。
　第２粉末は結晶質磁性材料の粉末であってもよい。この場合において、結晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金およびＦｅ－Ｎｉ系合金の少なくとも一方を含んでいることが好ましいことがある。
　一具体例において、第１粉末は非晶質磁性材料の粉末であり、第２粉末は結晶質磁性材料の粉末である。この場合において、第１粉末の重量と第２粉末の重量との総和に対する第１粉末の重量の割合は３０質量％以上７０質量％以下とすることが好ましい場合がある。
　上記の圧粉成形コアは、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を圧粉成形コアに含有される他の材料に対して結着させる結着成分を含有していてもよい。ここで、結着成分は、樹脂材料に基づく成分を含んでいることが好ましい。
　本発明は、他の一態様として、上記の樹脂材料に基づく成分を含む結着成分を含有する圧粉成形コアの製造方法を提供する。当該製造方法は、第１粉末および第２粉末ならびに樹脂材料からなるバインダー成分を含む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を備える。この際の成形処理は常温程度の温度環境にて０．５ＧＰａ程度から２ＧＰａ程度で加圧する圧縮成形であることが生産性を高める観点などから好ましい。
　本発明は、別の一態様として、前述の本発明の一態様に係る圧粉成形コア、コイルおよび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インダクタを提供する。当該インダクタは、圧粉成形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。上記のインダクタは、圧粉成形コアの優れた特性に基づき、小型かつ低背であってもコアが絶縁破壊や破損しにくく、しかも直流重畳特性に優れる。
　上記のインダクタは、１ＭＨｚの条件で測定された初透磁率μ（０）、外部磁場が８ｋＡ／ｍの場合において１ＭＨｚの条件で測定された比透磁率μ（８）、および実効最大磁束密度が１５ｍＴの磁場が周波数２ＭＨｚで印加される条件で測定された鉄損Ｐｃｖ（単位：ｋＷ／ｍ３）が下記式（Ｉ）を満たすことが好ましい。
　　μ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ＞３ｋＷ－１ｍ３　　（Ｉ）
　本発明は、また別の一態様として上記の本発明の一態様に係るインダクタが実装された電子・電気機器を提供する。当該電子・電気機器において、インダクタは接続端子にて基板に接続されている。上記の電子・電気機器におけるインダクタが組み込まれた回路は特に限定されないが、ＤＣ－ＤＣコンバータなどのスイッチング電源回路に用いられた場合には、直流重畳特性に優れる上記のインダクタの利点を活かしやすい。また、電子・電気機器がスマートフォンなどの携帯型の機器である場合には、小型かつ低背に対応しやすい上記のインダクタの利点を活かしやすい。
　上記の発明に係る圧粉成形コアは、２種類の軟磁性材料の粉末のそれぞれのメジアン径（第１メジアン径Ｄ１、第２メジアン径Ｄ２）およびこれらの混合粉末のメジアン径（平均メジアン径ＤＴ）が前述の第１条件から第３条件のいずれかを満たすため、かかる圧粉成形コアを備えるインダクタについて、小型であっても良好な磁気特性を有することが可能である。また、本発明によれば、上記の圧粉成形コアの製造方法、当該圧粉成形コアを備えるインダクタ、および当該インダクタが実装された電子・電気機器が提供される。
本発明の一実施形態に係る圧粉成形コアの形状を概念的に示す斜視図である。 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成形コアを備えるインダクタの一種であるトロイダルコイルの形状を概念的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る圧粉成形コアを備えるインダクタの一種であるコイル埋設型インダクタの形状を概念的に示す斜視図である。 実施例及び比較例の結果を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。
１．圧粉成形コア
　図１に示す本発明の一実施形態に係る圧粉成形コア１は、その外観がリング状のトロイダルコアであって、軟磁性材料の粉末を複数種類含有する。これらの複数種類の粉末のそれぞれについて、レーザ回折・散乱法にて測定した体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径であるメジアン径（単位：μｍ）を求め、測定された複数種類の粉末のうち、メジアン径が最大となる粉末を第１粉末と定義し、第１粉末のメジアン径を第１メジアン径（単位：μｍ）と定義する。また、測定された複数種類の粉末のうち、メジアン径が最小となる粉末を第２粉末と定義し、第２粉末のメジアン径を第２メジアン径（単位：μｍ）と定義する。
　圧粉成形コア１における第１粉末の重量と第２粉末の重量との総和に対する第１粉末の重量の割合を第１割合Ｒ１と定義し、圧粉成形コア１における前記第１粉末の重量と前記第２粉末の重量との総和に対する前記第１粉末の重量の割合を第２割合Ｒ２と定義する。第１割合Ｒ１および第２割合Ｒ２は、０超１未満の実数であり、Ｒ１＋Ｒ２＝１を満たす。そして、第１割合Ｒ１および第２割合Ｒ２ならびに第１メジアン径Ｄ１および第２メジアン径Ｄ２を用いて、Ｒ１×Ｄ１＋Ｒ２×Ｄ２として算出されるパラメータを平均メジアン径（単位：μｍ）と定義する。
　本実施形態では、具体的な一例として、圧粉成形コア１は軟磁性材料の粉末を２種類含む。すなわち、本実施形態では、圧粉成形コア１が含む軟磁性材料の粉末は、第１粉末および第２粉末からなる。メジアン径が大きい方の粉末である第１粉末は非晶質磁性材料の粉末であり、メジアン径が小さい方の粉末である第２粉末は結晶質磁性材料の粉末である。本実施形態に係る圧粉成形コア１は、これらの粉末を含む混合物を加圧成形すること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。限定されない一例として、本実施形態に係る圧粉成形コア１は、第１粉末（非晶質磁性材料の粉末）および第２粉末（結晶質磁性材料の粉末）を、圧粉成形コア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。
（１）第１条件
　本発明の一実施形態に係る圧粉成形コア１の第１粉末および第２粉末は、第１条件として、下記式（１－１）から下記式（１－４）を満たす。
　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１－１）
　　０．２３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１＜０．３　　　　（１－２）
　　Ｄ１≦５．９μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（１－３）
　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（１－４）
　上記式（１－１）から上記式（１－４）を満たす圧粉成形コア１を備えるインダクタは、１ＭＨｚの条件で測定された初透磁率μ（０）が高いこと、外部磁場が８ｋＡ／ｍの場合において１ＭＨｚの条件で測定された比透磁率μ（８）が高いこと、および実効最大磁束密度が１５ｍＴの磁場が周波数２ＭＨｚで印加される条件で測定された鉄損Ｐｃｖ（単位：ｋＷ／ｍ３）が低いことのいずれをも満たす。それゆえ、第１条件を満たす圧粉成形コア１を備えるインダクタは、下記式（Ｉ）を満たすことができる。
　　Ｐ１＝μ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ＞３ｋＷ－１ｍ３　　（Ｉ）
　好ましい場合において、第１条件を満たす圧粉成形コアを備えるインダクタは、上記式（Ｉ）のＰ１が４以上であり、より好ましい場合においてＰ１が５以上となる。
（２）第２条件
　本発明の他の一実施形態に係る圧粉成形コア１の第１粉末および第２粉末は、第２条件として、下記式（２－１）から下記式（２－４）を満たす。
　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２－１）
　　０．３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．５９　　　　（２－２）
　　Ｄ１≦７μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２－３）
　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（２－４）
　上記式（２－１）から上記式（２－４）を満たす圧粉成形コアを備えるインダクタは、１ＭＨｚの条件で測定された初透磁率μ（０）が高いこと、外部磁場が８ｋＡ／ｍの場合において１ＭＨｚの条件で測定された比透磁率μ（８）が高いこと、および実効最大磁束密度が１５ｍＴの磁場が周波数２ＭＨｚで印加される条件で測定された鉄損Ｐｃｖ（単位：ｋＷ／ｍ３）が低いことのいずれをも満たす。それゆえ、第２条件を満たす圧粉成形コアを備えるインダクタは、下記式（Ｉ）を満たすことができる。
　　Ｐ１＝μ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ＞３ｋＷ－１ｍ３　　（Ｉ）
　第２条件を満たす圧粉成形コア１を備えるインダクタは、好ましい場合において、上記式（Ｉ）のＰ１が４以上であり、より好ましい場合においてＰ１が５以上となる。第２条件を満たす圧粉成形コア１を備えるインダクタは、さらに好ましい場合においてＰ１が６以上となり、特に好ましい場合においてＰ１が７以上となる。
（３）第３条件
　本発明の別の一実施形態に係る圧粉成形コア１の第１粉末および第２粉末は、第３条件として、下記式（３－１）から下記式（３－５）を満たし、好ましい一例において、下記式（３－６）および下記式（３－７）の少なくとも一方を満たす。
　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３－１）
　　０．３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．６　　　　　（３－２）
　　Ｄ１≦７μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　（３－３）
　　Ｄ２≦３．９μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（３－４）
　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（３－５）
　　ＤＴ≧４．４μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（３－６）
　　（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≧０．４９　　　　　　　　（３－７）
　上記式（３－１）から上記式（３－５）を満たす圧粉成形コア１を備えるインダクタは、１ＭＨｚの条件で測定された初透磁率μ（０）が高いこと、外部磁場が８ｋＡ／ｍの場合において１ＭＨｚの条件で測定された比透磁率μ（８）が高いこと、および実効最大磁束密度が１５ｍＴの磁場が周波数２ＭＨｚで印加される条件で測定された鉄損Ｐｃｖ（単位：ｋＷ／ｍ３）が低いことのいずれをも満たす。それゆえ、第３条件を満たす圧粉成形コア１を備えるインダクタは、下記式（Ｉ）を満たすことができる。
　　Ｐ１＝μ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ＞３ｋＷ－１ｍ３　　（Ｉ）
　第３条件を満たす圧粉成形コア１を備えるインダクタは、好ましい場合において、上記式（Ｉ）のＰ１が４以上であり、より好ましい場合においてＰ１が５以上となる。第３条件を満たす圧粉成形コア１を備えるインダクタは、さらに好ましい場合においてＰ１が６以上となり、特に好ましい場合においてＰ１が７以上となる。上記式（３－６）および上記式（３－７）の少なくとも一方をさらに満たす場合には、Ｐ１が５以上となることが安定的に実現される。Ｐ１が５以上となることをより安定的に実現する観点から、下記式（３－６－１）および下記式（３－７－１）の少なくとも一方を満たすことが特に好ましい。
　　ＤＴ≧４．６６μｍ　　　　　　　　　　　　　（３－６－１）
　　（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≧０．４９３　　　　　　（３－７－１）
（４）非晶質磁性材料の粉末（第１粉末）
　本実施形態において、第１粉末は、非晶質磁性材料の粉末からなる。この第１粉末を与える非晶質磁性材料は、非晶質であること（一般的なＸ線回折測定により、材料種類を特定できる程度に明確なピークを有する回折スペクトルが得られないこと）、および強磁性体、特に軟磁性体であることを満たす限り、具体的な種類は限定されない。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。非晶質磁性材料は、少なくともＦｅ、ＰおよびＣを含むＦｅ基非晶質合金（Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系合金）を含むことが好ましく、少なくともＮｉ、ＢおよびＣｒをさらに含むことが好ましい。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。
　Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系合金の具体例として、組成式が、Ｆｅ１００原子％－ａ－ｂ－ｃ－ｘ－ｙ－ｚ－ｔＮｉａＳｎｂＣｒｃＰｘＣｙＢｚＳｉｔで示され、０原子％≦ａ≦１０原子％、０原子％≦ｂ≦３原子％、０原子％≦ｃ≦６原子％、６．８原子％≦ｘ≦１３原子％、２．２原子％≦ｙ≦１３原子％、０原子％≦ｚ≦９原子％、０原子％≦ｔ≦７原子％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、０原子％以上６原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上４原子％以下とすることがより好ましい。Ｓｎの添加量ｂは、０原子％以上２原子％以下とすることが好ましく、１原子％以上２原子％以下の範囲で添加されていても良い。Ｃｒの添加量ｃは、０原子％以上２原子％以下とすることが好ましく、１原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。Ｐの添加量ｘは、８．８原子％以上とすることが好ましい場合もある。Ｃの添加量ｙは、５．８原子％以上８．８原子％以下とすることが好ましい場合もある。Ｂの添加量ｚは、０原子％以上３原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。Ｓｉの添加量ｔは、０原子％以上６原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。
　非晶質磁性材料の粉末からなる第１粉末の形状は限定されない。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。
　粉末の形状は、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。
　非晶質磁性材料は、製造方法の関係で球状または楕円球状とすることが容易である場合もある。また、一般論として非晶質磁性材料は結晶質磁性材料よりも硬質であるから、結晶質磁性材料を非球状として加圧成形の際に変形しやすいようにすることが好ましい場合もある。
　非晶質磁性材料の粉末からなる第１粉末の形状は、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、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。第１粉末の第１メジアン径Ｄ１は、取り扱い性を確保する観点から、１μｍ以上であることが好ましい場合がある。
（５）結晶質磁性材料の粉末（第２粉末）
　本実施形態において、第２粉末は、結晶質磁性材料の粉末からなる。この第２粉末を与える結晶質磁性材料は、結晶質（一般的なＸ線回折測定により、材料種類を特定できる程度に明確なピークを有する回折スペクトルが得られること）であって強磁性である。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。
　これらの中でも、良好な磁気特性を得やすい観点から、第２粉末を与える結晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金およびＦｅ－Ｎｉ系合金の少なくとも一方を含むことが好ましい。Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金は、結晶質磁性材料の中では比較的飽和磁束密度が高く軟磁気特性が良好であり、比抵抗も高い材料である。したがって、他の結晶質磁性材料、例えばカルボニル鉄粉などに比べると、高磁場および高周波の条件下でも損失が低く、良好な磁気特性を示しやすい。第２粉末を与える結晶質磁性材料がＦｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金を含む場合において、その合金のＳｉの含有量およびＣｒの含有量は限定されない。限定されない例示として、Ｓｉの含有量を２～７質量％程度とし、Ｃｒの含有量を２～７質量％程度とし、残部はＦｅおよび不可避不純物とすることが挙げられる。Ｆｅ－Ｎｉ系合金の組成の具体例として、Ｎｉの含有量が５０質量％であって、残部はＦｅおよび不可避不純物からなる組成が挙げられる。
　本発明の一実施形態に係る圧粉成形コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の形状は限定されない。粉末の形状の種類については結晶質磁性材料の粉末の場合と同様であるから説明を省略する。製造方法の関係で非晶質磁性材料は球状または楕円球状とすることが容易である場合もある。また、一般論として非晶質磁性材料は結晶質磁性材料よりも硬質であるから、結晶質磁性材料を非球状として加圧成形の際に変形しやすいようにすることが好ましい場合もある。
　結晶質磁性材料の粉末からなる第２粉末の形状は限定されない。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。
　粉末の形状は、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。第２粉末の第２メジアン径Ｄ２は、取り扱い性を確保する観点から、１μｍ以上であることが好ましい場合がある。
　圧粉成形コア１に含まれる軟磁性材料の粉末（第１粉末の重量、第２粉末）の少なくとも一部には表面絶縁処理が施されていてもよい。軟磁性材料の粉末に表面絶縁処理が施されている場合には、圧粉成形コア１の絶縁抵抗が向上する傾向がみられる。軟磁性材料の粉末に施す表面絶縁処理の種類は限定されない。リン酸処理、リン酸塩処理、酸化処理などが例示される。
　圧粉成形コア１に含まれる第１粉末の重量と第２粉末の重量との割合は、特に限定されないが、第１粉末の重量と第２粉末の重量との総和に対する第１粉末の重量の割合は３０質量％以上７０質量％以下とすることが好ましい場合がある。
（６）結着成分
　圧粉成形コア１は、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を圧粉成形コア１に含有される他の材料に対して結着させる結着成分を含有していてもよい。結着成分は、本実施形態に係る圧粉成形コア１に含有される軟磁性材料の粉末（具体的には、第１粉末および第２粉末を含み、本明細書において、「磁性粉末」と総称することもある。）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。）などの有機系の材料、無機系の材料などが例示される。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、圧粉成形コア１としての絶縁性を高めることが可能となる。
２．圧粉成形コアの製造方法
　上記の本発明の一実施形態に係る圧粉成形コア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、圧粉成形コア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成形コア１の製造方法は、次に説明する成形工程を備え、さらに熱処理工程を備えていてもよい。
（１）成形工程
　まず、磁性粉末、および圧粉成形コア１において結着成分を与える成分を含む混合物を用意する。結着成分を与える成分（本明細書において、「バインダー成分」ともいう。）とは、結着成分そのものである場合もあれば、結着成分と異なる材料である場合もある。後者の具体例として、バインダー成分が樹脂材料であって、結着成分がその熱分解残渣である場合が挙げられる。このような熱分解残渣は、後述するように、成形工程に引き続いて行われる熱処理工程によって形成されるものである。
　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、バインダー成分の組成などに基づき適宜設定される。例えば、バインダー成分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。圧縮成形の場合における加圧力は適宜設定される。限定されない例示を行えば、０．５ＧＰａ以上２ＧＰａ以下であり、１ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることが好ましい場合がある。
　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。
（１－１）造粒粉
　造粒粉は、磁性粉末およびバインダー成分を含有する。造粒粉におけるバインダー成分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、バインダー成分が磁性粉末を保持しにくくなる。また、バインダー成分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成形コア１中で、バインダー成分の熱分解残渣からなる結着成分が、複数の磁性粉末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成形コア１に含有される結着成分の含有量が高くなりやすい。圧粉成形コア１中の結着成分の含有量が高くなると、圧粉成形コア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。圧粉成形コア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の含有量は、造粒粉全体に対して、１．０質量％以上３．５質量％以下となる量にすることが好ましく、１．２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、上記の磁性粉末およびバインダー成分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、圧粉成形コア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２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をスプレードライヤー装置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４０００～８０００ｒｐｍ、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１００～１７０℃、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２ｍｍＨ２Ｏ（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。
（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成形コア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、圧粉成形コア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成形コア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く、０．５ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることがより好ましく、０．８ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることが特に好ましい。
　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。
（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成形コア１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圧粉成形コア１を得てもよい。
　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、磁性粉末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磁性粉末に付与された歪を緩和させて磁気特性の調整を行って、圧粉成形コア１を得る。
　熱処理工程は上記のように圧粉成形コア１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、圧粉成形コア１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圧粉成形コア１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圧粉成形コア１の鉄損Ｐｃｖを挙げることができる。この場合には、圧粉成形コア１の鉄損Ｐｃｖ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。鉄損Ｐｃｖの測定条件は適宜設定され、一例として、周波数を２ＭＨｚ、実効最大磁束密度Ｂｍを１５ｍＴ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、バインダー成分の熱分解が過度に進行する可能性や、磁性粉末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。バインダー成分が樹脂材料で形成されている場合には、上記のような熱処理によってこのバインダー成分が熱分解残渣となる場合がある。上記のように歪を緩和させる際に、バインダー成分が熱分解残渣となっていることが考えられる。
３．インダクタ、電子・電気機器
　本発明の一実施形態に係るインダクタは、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉成形コア１、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、圧粉成形コア１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。本発明の一実施形態に係るインダクタは、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉成形コア１を備えるため、直流重畳特性に優れるとともに、絶縁特性および機械特性に優れる。
　このようなインダクタの一例として、図３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、リング状の圧粉成形コア（トロイダルコア）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、本実施形態に係るインダクタは、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。
　本発明の一実施形態に係るインダクタの他の一例として、図４に示されるコイル埋設型インダクタ２０が挙げられる。コイル埋設型インダクタ２０は、数ｍｍ角の小形のチップ状に形成することが可能で・BR> り、箱型の形状を有する圧粉成形コア２１を備え、その内部に、被覆導電線２２におけるコイル部２２ｃが埋設されている。被覆導電線２２の端部２２ａ，２２ｂは、圧粉成形コア２１の表面に位置し、露出している。圧粉成形コア２１の表面の一部は、互いに電気的に独立な接続端部２３ａ，２３ｂによって覆われている。接続端部２３ａは被覆導電線２２の端部２２ａと電気的に接続され、接続端部２３ｂは被覆導電線２２の端部２２ｂと電気的に接続されている。図４に示されるコイル埋設型インダクタ２０では、被覆導電線２２の端部２２ａは接続端部２３ａによって覆われ、被覆導電線２２の端部２２ｂは接続端部２３ｂによって覆われている。
　被覆導電線２２のコイル部２２ｃの圧粉成形コア２１内への埋設方法は限定されない。被覆導電線２２を巻回した部材を金型内に配置し、さらに磁性粉末を含む混合物（造粒粉）を金型内に供給して、加圧成形を行ってもよい。あるいは、磁性粉末を含む混合物（造粒粉）をあらかじめ予備成形してなる複数の部材を用意し、これらの部材を組み合わせ、その際に形成される空隙部内に被覆導電線２２を配置して組立体を得て、この組立体を加圧成形してもよい。コイル部２２ｃを含む被覆導電線２２の材質は限定されない。例えば、銅合金とすることが挙げられる。コイル部２２ｃはエッジワイズコイルであってもよい。接続端部２３ａ，２３ｂの材質も限定されない。生産性に優れる観点から、銀ペーストなどの導電ペーストから形成されたメタライズ層とこのメタライズ層上に形成されためっき層とを備えることが好ましい場合がある。このめっき層を形成する材料は限定されない。当該材料が含有する金属元素として、銅、アルミ、亜鉛、ニッケル、鉄、スズなどが例示される。
　本発明の一実施形態に係る電子・電気機器は、上記の本発明の一実施形態に係るインダクタが実装された電子・電気機器であって、インダクタがその接続端子にて基板に接続されているものである。かかるインダクタを備える回路の一例として、ＤＣ－ＤＣコンバータのようなスイッチング電源回路が挙げられる。スイッチング電源回路は、電子・電気機器の小型化、軽量化、高機能化といった多様な要求に応えるために、スイッチング周波数が高くなり、回路を流れる電流量が増加する傾向がある。このため、回路の構成部品であるインダクタに流れる電流も、変動周波数が高くなり、平均電流量が増加する傾向がある。この点に関し、上記のとおり、本発明の一実施形態に係る圧粉成形コアを備えるインダクタは小型であっても、高磁場環境において適切に動作することが可能である。しかも、本発明の一実施形態に係るインダクタはコアロスが低いため、かかるインダクタを備えるスイッチング電源回路では効率の低下が抑制され、発熱の問題が生じにくい。このように、本発明の一実施形態に係るインダクタが実装された電子・電気機器は、小型化、軽量化に対応しつつ、高機能化を実現することが可能である。
　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。本実施形態では、圧粉成形コアに含まれる軟磁性材料の粉末は第１粉末および第２粉末の２種類であったが、これに限定されず、圧粉成形コアは３種類以上の粉末を含有していてもよい。この場合には、メジアン径が最大の粉末が第１粉末と定義され、メジアン径が最小の粉末が第２粉末と定義される。また、圧粉成形コアが３種類以上の粉末を含有している場合において、第１粉末および第２粉末以外の粉末の組織は限定されず、非晶質磁性材料の粉末であってもよいし、結晶質磁性材料の粉末でもよい。第１粉末および第２粉末以外の粉末の具体的な組成についても、第１粉末の軟磁性材料の組成および第２粉末の磁性材料の組成いずれとも相違する組成を有していてもよいし、第１粉末の軟磁性材料の組成または第２粉末の磁性材料の組成と等しい組成を有していてもよい。
　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）磁性粉末の準備
　Ｎｉ含有量が５０質量％のＦｅ－Ｎｉ合金からなる結晶質磁性材料の粉末（結晶質粉末）を４種類（Ｆｅ－５０％Ｎｉ　Ｎｏ．１～Ｆｅ－５０％Ｎｉ　Ｎｏ．４）用意した（市販品）。用意した結晶質粉末のいくつかの種類には、表１に示されるように、表面絶縁処理が施されていた。
　Ｓｉ含有量が３．５質量％かつＣｒ含有量が４．５質量％のＦｅ－Ｓｉ－Ｃｒ合金からなる結晶質粉末を４種類（Ｆｅ－３．５Ｓｉ－４．５Ｃｒ材　Ｎｏ．１～Ｆｅ－３．５Ｓｉ－４．５Ｃｒ材　Ｎｏ．４）用意した（市販品）。用意した結晶質粉末のいくつかの種類には、表１に示されるように、表面絶縁処理が施されていた。
　市販されるカルボニル鉄粉を１種類用意した（Ｆｅ　Ｎｏ．１）。
　市販される次の２種類の非晶質磁性材料の粉末（非晶質粉末）を用意した。
　　アモルファス　Ｎｏ．１、Ｎｏ．２：Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｒ系合金
　元素としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐ、ＣおよびＢを有し、所定の組成になるように原料を秤量してＦｅ－Ｐ－Ｃ系合金を溶製し、得られたＦｅ－Ｐ－Ｃ系合金に対して水アトマイズ法を用いて、非晶質磁性材料の粉末（非晶質粉末）を作製した。得られた非晶質磁性材料の粉末を分級し、異なる粒度分布を有する非晶質粉末（アモルファス　Ｎｏ．３～アモルファス　Ｎｏ．８）を用意した。
　ナノ結晶材料からなる軟磁性粉末（ナノ結晶粉末）として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｎｂ－Ｃｕ系合金を用意した（微結晶材　Ｎｏ．１）。
　用意された結晶質粉末、非晶質粉末、およびナノ結晶粉末の粒度分布を、日機装社製「マイクロトラック粒度分布測定装置　ＭＴ３３００ＥＸ」を用いて体積分布で測定した。体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（非晶質粉末メジアン径）は、表１に示される値となった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（２）造粒粉の作製
　表２および表３に示されるように、上記の結晶質粉末、非晶質粉末、およびナノ結晶粉末から２種を選び出して、メジアン径の大きい方を第１粉末とし、他方を第２粉末とした。これらを表２および表３に示される割合で混合して混合粉末を得た。なお、表２および表３では、第１粉末の重量および第２粉末の重量の総和（混合粉末の重量）に対する第１粉末の重量の割合を第１割合Ｒ１とし、混合粉末の重量に対する第２粉末の重量の割合を第２割合Ｒ２とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　得られた混合粉末１００質量部に対し、アクリル樹脂およびフェノール樹脂からなる絶縁性結着材を２～３質量部、およびステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤０～０．５質量部を混合し、さらに溶媒として水を使用してスラリーを得た。
　得られたスラリーを、図２に示されるスプレードライヤー装置２００を用いて、上述した条件にて造粒し、造粒粉を得た。
（３）圧縮成形
　得られた造粒粉を金型に充填し、面圧９８０ＭＰａで加圧成形して、外径２０ｍｍ×内径１２ｍｍ×厚さ３ｍｍのリング形状を有する成形体を得た。
（４）熱処理
　得られた成形体を、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２００～５００℃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、圧粉成形コア１からなるトロイダルコアを得た。
　得られたトロイダルコアにおいて、第１メジアン径Ｄ１および第２メジアン径Ｄ２ならびにこれらから導かれる２種類のパラメータ（［（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１］、平均メジアン径）を表４および表５にまとめた。なお、平均メジアン径ＤＴは、Ｄ１×Ｒ１＋Ｄ２×Ｒ２により求めた。また、こうして得られたメジアン径に関する数値から、得られたトロイダルコア（圧粉成形コア１）が第１条件から第３条件を満たすか否かについて確認し、「条件」の列に結果を示した。「条件」の列において、「１」は第１条件を満たすことを意味し、「２」は第２条件を満たすことを意味し、「２、３」は第２条件および第３条件を満たすことを意味する。得られたトロイダルコア（圧粉成形コア１）が第１条件から第３条件のいずれについても満たさなかった場合には、「条件」の列を「０」とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
（試験例１）μ（０）の測定
　実施例および比較例において作製したトロイダルコアに被覆銅線をそれぞれ１次側４０回、２次側１０回巻いて得られたトロイダルコイルについて、インピーダンスアナライザー（ＨＰ社製「４１９２Ａ」）を用いて、１ＭＨｚの条件で初透磁率μ（０）を測定した。測定結果を表６および表７に示す。
（試験例２）μ（８）の測定
　実施例および比較例で作製したトロイダルコイルを用いて、１ＭＨｚの条件で直流電流を重畳し、その重畳した直流電流の誘導磁界が８ｋＡ／ｍのときの比透磁率μ（８）を測定した。測定結果を表６および表７に示す。
（試験例３）鉄損Ｐｃｖの測定
　実施例および比較例において作製したトロイダルコアに被覆銅線をそれぞれ１次側１５回、２次側１０回巻いて得られたトロイダルコイルについて、ＢＨアナライザー（岩崎通信機社製「ＳＹ－８２１７」）を用いて、実効最大磁束密度Ｂｍを１５ｍＴとする条件で、測定周波数２ＭＨｚで鉄損Ｐｃｖ（単位：ｋＷ／ｍ３）を測定した。測定結果を表６および表７に示す。
（評価例１）μ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ
　試験例１から試験例３により測定された結果に基づき、Ｐ１＝μ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ（単位：ｋＷ－１ｍ３）を算出した。算出結果を表６および表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　表６および表７に示される結果を図５に示した。図５は、実施例の結果を示すグラフである。図５において、第１条件を満たす結果（図５中「〇」）の範囲を破線で囲い、第２条件を満たす結果（図５中「△」）の範囲を点線で囲い、第２条件および第３条件を満たす結果（図５中「▲」）の範囲を実線で囲った。表６および表７ならびに図５に示されるように、本発明に係る実施例のトロイダルコアを用いた場合には、得られたトロイダルコイル（インダクタ）のＰ１が３を超えることが確認された。これに対し、比較例に係るトロイダルコイル（インダクタ）のＰ１は３以下となった。したがって、第１条件から第３条件を満たす場合には高磁場環境においても良好な磁気特性を有するインダクタが得られることが確認された。
　表６および表７には、Ｐ１ｃ（ｋＷ－１ｍ３）の列に、第１粉末単独の測定結果に基づくμ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ（単位：ｋＷ－１ｍ３）および第２粉末単独の測定結果に基づくμ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ（単位：ｋＷ－１ｍ３）ならびにこれらの結果と混合比率とから求めた混合粉末のμ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ（単位：ｋＷ－１ｍ３）の算出結果を示した。混合粒子のＰ１ｃの算出式は次のとおりである。
　　Ｐ１ｃ（混合粉末）＝Ｐ１ｃ（第１粉末）×Ｒ１＋Ｐ２ｃ（第２粉末）×Ｒ２
　なお、第１粉末や第２粉末単独の測定結果を有しない場合には、各粉末単独の測定結果および混合粉末のＰ１ｃの欄に「－」を示した。
　表６および表７には、さらに、Ｐ１－Ｐ１ｃ（混合粉末）の算出結果を「増減量」の列に示した。表６および表７に示されるように、実施例に係るトロイダルコイル（インダクタ）は増減量が正の値となりやすく、しかも２以上の数値となる場合もあった。このことは、各粉末の結果の単純な算術平均からは予測できない程度に磁気特性が良好となる結果が実施例において得られたことを意味している。実施例に係るトロイダルコア（圧粉成形コア１）では、第１粉末および第２粉末の少なくとも一方に例えば変形が生じて磁性粉末の密度が高まるなどの現象が生じ、こうした現象に起因して、磁気特性が改善されている可能性がある。なお、混合粉末のＰ１ｃの測定結果を有しない場合には、増減量の欄に「－」を示した。
　本発明の圧粉成形コアを備えるインダクタは、ＤＣ－ＤＣコンバータなどスイッチング電源回路の構成部品となるインダクタとして好適に使用されうる。
１…圧粉成形コア（トロイダルコア）
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
２０…コイル埋設型インダクタ
２１…圧粉成形コア
２２…被覆導電線
２２ａ，２２ｂ…端部
２３ａ，２３ｂ…接続端部
２２ｃ…コイル部
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 (15)

  1. 　いずれも軟磁性材料からなる複数種類の粉末を含有する圧粉成形コアであって、
    　前記複数種類の粉末について、レーザ回折・散乱法にて測定した体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径であるメジアン径を測定したときに、
    　前記メジアン径が最大である第１粉末のメジアン径である第１メジアン径Ｄ１、
    　前記メジアン径が最小である第２粉末のメジアン径である第２メジアン径Ｄ２、
    および
    　前記圧粉成形コアにおける前記第１粉末の重量と前記第２粉末の重量との総和に対する前記第１粉末の重量の割合である第１割合Ｒ１および前記圧粉成形コアにおける前記第１粉末の重量と前記第２粉末の重量との総和に対する前記第１粉末の重量の割合である第２割合Ｒ２ならびに前記第１メジアン径Ｄ１および前記第２メジアン径Ｄ２を用いて、Ｒ１×Ｄ１＋Ｒ２×Ｄ２として算出される平均メジアン径ＤＴが、下記式（１－１）から下記式（１－４）を満たすことを特徴とする圧粉成形コア。
    　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１－１）
    　　０．２３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１＜０．３　　　　（１－２）
    　　Ｄ１≦５．９μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（１－３）
    　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（１－４）
  2. 　いずれも軟磁性材料からなる複数種類の粉末を含有する圧粉成形コアであって、
    　前記複数種類の粉末について、レーザ回折・散乱法にて測定した体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径であるメジアン径を測定したときに、
    　前記メジアン径が最大である第１粉末のメジアン径である第１メジアン径Ｄ１、
    　前記メジアン径が最小である第２粉末のメジアン径である第２メジアン径Ｄ２、
    および
    　前記圧粉成形コアにおける前記第１粉末の重量と前記第２粉末の重量との総和に対する前記第１粉末の重量の割合である第１割合Ｒ１および前記圧粉成形コアにおける前記第１粉末の重量と前記第２粉末の重量との総和に対する前記第１粉末の重量の割合である第２割合Ｒ２ならびに前記第１メジアン径Ｄ１および前記第２メジアン径Ｄ２を用いて、Ｒ１×Ｄ１＋Ｒ２×Ｄ２として算出される平均メジアン径ＤＴが、下記式（２－１）から下記式（２－４）を満たすことを特徴とする圧粉成形コア。
    　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２－１）
    　　０．３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．５９　　　　（２－２）
    　　Ｄ１≦７μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２－３）
    　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（２－４）
  3. 　いずれも軟磁性材料からなる複数種類の粉末を含有する圧粉成形コアであって、
    　前記複数種類の粉末について、レーザ回折・散乱法にて測定した体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径であるメジアン径を測定したときに、
    　前記メジアン径が最大である第１粉末のメジアン径である第１メジアン径Ｄ１、
    　前記メジアン径が最小である第２粉末のメジアン径である第２メジアン径Ｄ２、
    および
    　前記圧粉成形コアにおける前記第１粉末の重量と前記第２粉末の重量との総和に対する前記第１粉末の重量の割合である第１割合Ｒ１および前記圧粉成形コアにおける前記第１粉末の重量と前記第２粉末の重量との総和に対する前記第１粉末の重量の割合である第２割合Ｒ２ならびに前記第１メジアン径Ｄ１および前記第２メジアン径Ｄ２を用いて、Ｒ１×Ｄ１＋Ｒ２×Ｄ２として算出される平均メジアン径ＤＴが、下記式（３－１）から下記式（３－５）を満たすことを特徴とする圧粉成形コア。
    　　Ｄ１＞Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３－１）
    　　０．３≦（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．６　　　　　（３－２）
    　　Ｄ１≦７μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　（３－３）
    　　Ｄ２≦３．９μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（３－４）
    　　３μｍ≦ＤＴ≦５．７μｍ　　　　　　　　　　　（３－５）
  4. 　下記式（３－６）および下記式（３－７）の少なくとも一方をさらに満たす、請求項３に記載の圧粉成形コア。
    　　ＤＴ≧４．４μｍ　　　　　　　　　　　　　　　（３－６）
    　　（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≧０．４９　　　　　　　　（３－７）
  5. 　前記第１粉末は非晶質磁性材料の粉末である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧粉成形コア。
  6. 　前記非晶質磁性材料は、少なくともＦｅ、ＰおよびＣを含むＦｅ基非晶質合金を含む、請求項５に記載の圧粉成形コア。
  7. 　前記Ｆｅ基非晶質合金は、少なくともＮｉ、ＢおよびＣｒをさらに含む、請求項６に記載の圧粉成形コア。
  8. 　前記第２粉末は結晶質磁性材料の粉末である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧粉成形コア。
  9. 　前記結晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金およびＦｅ－Ｎｉ系合金の少なくとも一方を含む、請求項８に記載の圧粉成形コア。
  10. 　前記第１粉末および前記第２粉末を、前記圧粉成形コアに含有される他の材料に対して結着させる結着成分を含有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の圧粉成形コア。
  11. 　前記結着成分は、樹脂材料に基づく成分を含む、請求項１０に記載の圧粉成形コア。
  12. 　請求項１１に記載される圧粉成形コアの製造方法であって、前記第１粉末および前記第２粉末ならびに前記樹脂材料からなるバインダー成分を含む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を備えることを特徴とする圧粉成形コアの製造方法。
  13. 　請求項１から１１のいずれかに記載される圧粉成形コア、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インダクタであって、前記圧粉成形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インダクタ。
  14. 　１ＭＨｚの条件で測定された初透磁率μ（０）、外部磁場が８ｋＡ／ｍの場合において１ＭＨｚの条件で測定された比透磁率μ（８）、および実効最大磁束密度が１５ｍＴの磁場が周波数２ＭＨｚで印加される条件で測定された鉄損Ｐｃｖ（単位：ｋＷ／ｍ３）が下記式（Ｉ）を満たす、請求項１３に記載のインダクタ。
    　　μ（０）×μ（８）／Ｐｃｖ＞３ｋＷ－１ｍ３　　（Ｉ）
  15. 　請求項１３または請求項１４に記載されるインダクタが実装された電子・電気機器であって、前記インダクタは前記接続端子にて基板に接続されている電子・電気機器。
     
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