(57)【要約】      （修正有）【課題】透磁率および耐電圧が安定的に良好である磁性体コアおよびコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品において、金属磁性粉を含む金属磁性粉含有樹脂を有する磁性体コアであって、金属磁性粉は、大径粉、中径粉および小径粉を有する。大径粉は粒子径が１０μｍ以上６０μｍ以下である。中径粉は粒子径が２．０μｍ以上１０μｍ未満である。小径粉は粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ未満である。大径粉、中径粉および小径粉が絶縁コーティングされている。大径粉の平均絶縁コート厚みをＡ１、前記中径粉の平均絶縁コート厚みをＡ２、前記小径粉の平均絶縁コート厚みをＡ３として、Ａ３は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ａ３／Ａ１≧１．３およびＡ３／Ａ２≧１．０を満たす。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属磁性粉を含む金属磁性粉含有樹脂を有する磁性体コアであって、
前記金属磁性粉は、大径粉、中径粉および小径粉を有し、
前記大径粉は粒子径が１０μｍ以上６０μｍ以下であり、
前記中径粉は粒子径が２．０μｍ以上１０μｍ未満であり、
前記小径粉は粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ未満であり、
前記大径粉、前記中径粉および前記小径粉が絶縁コーティングされており、
前記大径粉の平均絶縁コート厚みをＡ１、前記中径粉の平均絶縁コート厚みをＡ２、前記小径粉の平均絶縁コート厚みをＡ３として、Ａ３は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ａ３／Ａ１≧１．３およびＡ３／Ａ２≧１．０を満たす磁性体コア。
【請求項２】
前記小径粉はパーマロイを含む請求項１に記載の磁性体コア。
【請求項３】
前記金属磁性粉に対する前記大径粉の存在割合は、前記磁性体コアの切断面における面積比率で３９％以上８６％以下である請求項１または２に記載の磁性体コア。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の磁性体コアと、コイルと、を有するコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体コアおよびコイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器分野では、電源用のインダクタとして表面実装型のコイル部品を用いることが多くなっている。表面実装型のコイル部品の具体的構造のひとつに、プリント回路基板技術を応用した平面コイル構造がある。
【０００３】
特許文献１では、粒径が互いに異なる２種類以上の金属磁性粉を用いて作製した磁性体コアを有するコイル部品が提案されている。そして、粒径が互いに異なる２種類以上の金属磁性粉を用いることで透磁率を向上させる効果を奏することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１０３２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、さらに良好な特性を有する磁性体コアが要求されている。本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、透磁率および耐電圧が安定的に良好である磁性体コアおよびコイル部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁性体コアは、
金属磁性粉を含む金属磁性粉含有樹脂を有する磁性体コアであって、
前記金属磁性粉は、大径粉、中径粉および小径粉を有し、
前記大径粉は粒子径が１０μｍ以上６０μｍ以下であり、
前記中径粉は粒子径が２．０μｍ以上１０μｍ未満であり、
前記小径粉は粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ未満であり、
前記大径粉、前記中径粉および前記小径粉が絶縁コーティングされており、
前記大径粉の平均絶縁コート厚みをＡ１、前記中径粉の平均絶縁コート厚みをＡ２、前記小径粉の平均絶縁コート厚みをＡ３として、Ａ３は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ａ３／Ａ１≧１．３およびＡ３／Ａ２≧１．０を満たすことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る磁性体コアは上記の構成を有することにより、透磁率および耐電圧が安定的に良好である磁性体コアとなる。
【０００８】
前記小径粉はパーマロイを含んでもよい。
【０００９】
前記金属磁性粉に対する前記大径粉の存在割合は、前記磁性体コアの切断面における面積比率で３９％以上８６％以下であってもよい。
【００１０】
本発明に係るコイル部品は、上記の磁性体コアと、コイルと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るコイル部品の斜視図である。
【図２】図１に示すコイル部品の分解斜視図である。
【図３】図１に示すIII−III線に沿う断面図である。
【図４Ａ】図１に示すIV−IV線に沿う断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの端子電極付近の要部拡大断面図である。
【図５】絶縁コーティングされた金属磁性粉の模式図である。
【図６】試料Ｎｏ．４の大径粉のＳＴＥＭ画像である。
【図７】試料Ｎｏ．４の小径粉のＳＴＥＭ画像である。
【図８】Ａ３／Ａ１とμｉとの関係を表すグラフである。
【図９】Ａ３／Ａ１と耐電圧との関係を表すグラフである。
【図１０】Ａ３／Ａ１とμｉとの関係を表すグラフである。
【図１１】Ａ３／Ａ１と耐電圧との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００１３】
本発明に係るコイル部品の一実施形態として、図１〜図４に示すコイル部品２が挙げられる。図１に示すように、コイル部品２は、矩形平板形状の磁性体コア１０と、磁性体コア１０のＸ軸方向の両端にそれぞれ装着してある一対の端子電極４，４とを有する。端子電極４，４は、磁性体コア１０のＸ軸方向端面を覆うと共に、Ｘ軸方向端面の近くで、磁性体コア１０のＺ軸方向の上面１０ａと下面１０ｂとを一部覆っている。さらに、端子電極４，４は、磁性体コア１０のＹ軸方向の一対の側面をも一部覆っている。
【００１４】
図２に示すように、磁性体コア１０は、上部コア１５と下部コア１６とからなり、そのＺ軸方向の中央部に、絶縁基板１１を有する。
【００１５】
絶縁基板１１は、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた一般的なプリント基板材料からなることが好ましいが特に限定はない。
【００１６】
また、本実施形態では樹脂基板１１の形状が矩形であるが、その他の形状であってもよい。樹脂基板１１の形成方法にも特に制限はなく、たとえば射出成形、ドクターブレード法、スクリーン印刷などにより形成される。
【００１７】
また、絶縁基板１１のＺ軸方向の上面（一方の主面）に、円形スパイラル状の内部導体通路１２から成る内部電極パターンが形成してある。内部導体通路１２は最終的にコイルとなる。また、内部導体通路１２の材質に特に制限はない。
【００１８】
スパイラル状の内部導体通路１２の内周端には、接続端１２ａが形成してある。また、スパイラル状の内部導体通路１２の外周端には、磁性体コア１０の一方のＸ軸方向端部に沿って露出するようにリード用コンタクト１２ｂが形成してある。
【００１９】
絶縁基板１１のＺ軸方向の下面（他方の主面）には、スパイラル状の内部導体通路１３から成る内部電極パターンが形成してある。内部導体通路１３は最終的にコイルとなる。また、内部導体通路１３の材質に特に制限はない。
【００２０】
スパイラル状の内部導体通路１３の内周端には、接続端１３ａが形成してある。また、スパイラル状の内部導体通路１３の外周端には、磁性体コア１０の一方のＸ軸方向端部に沿って露出するようにリード用コンタクト１３ｂが形成してある。
【００２１】
図３に示すように、接続端１２ａと接続端１３ａとは、Ｚ軸方向には絶縁基板１１を挟んで反対側に形成してあり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向には同じ位置に形成してある。そして、絶縁基板１１に形成してあるスルーホール１１ｉに埋め込まれているスルーホール電極１８を通して電気的に接続してある。すなわち、スパイラル状の内部導体通路１２と、同じくスパイラル状の内部導体通路１３とは、スルーホール電極１８を通して電気的に直列に接続してある。
【００２２】
絶縁基板１１の上面１１ａ側から見たスパイラル状の内部導体通路１２は、外周端のリード用コンタクト１２ｂから内周端の接続端１２ａに向かって反時計回りのスパイラルを構成している。
【００２３】
これに対して、絶縁基板１１の上面１１ａ側から見たスパイラル状の内部導体通路１３は、内周端である接続端１３ａから外周端であるリード用コンタクト１３ｂに向かって反時計回りのスパイラルを構成している。
【００２４】
これにより、スパイラル状の内部導体通路１２，１３に電流が流れることによって生じる磁束の方向が一致し、スパイラル状の内部導体通路１２，１３で発生する磁束は重畳して強め合い、大きなインダクタンスを得ることができる。
【００２５】
上部コア１５は、矩形平板状のコア本体の中央部に、Ｚ軸方向の下方に向けて突出する円柱状の中脚部１５ａを有する。また、上部コア１５は、矩形平板状のコア本体のＹ軸方向の両端部に、Ｘ軸方向の下方に向けて突出する板状の側脚部１５ｂを有する。
【００２６】
下部コア１６は、上部コア１５のコア本体と同様な矩形平板状の形状を有し、上部コア１５の中脚部１５ａと側脚部１５ｂとが、それぞれ下部コア１６の中央部およびＹ軸方向の端部に連結されて一体化される。
【００２７】
なお、図２では、磁性体コア１０が、上部コア１５と下部コア１６とに分離されて描かれているが、これらは、金属磁性粉含有樹脂により一体化されて形成されても良い。また、上部コア１５に形成してある中脚部１５ａおよび／または側脚部１５ｂは、下部コア１６に形成されていても良い。いずれにしても、磁性体コア１０は、完全な閉磁路を構成してあり、閉磁路内にギャップは存在しない。
【００２８】
図２に示すように、上部コア１５と内部導体通路１２との間には、保護絶縁層１４が介在してあり、これらは絶縁されている。また、下部コア１６と内部導体通路１３との間には、矩形シート状の保護絶縁層１４が介在してあり、これらは絶縁されている。保護絶縁層１４の中央部には、円形の貫通孔１４ａが形成してある。また、絶縁基板１１の中央部にも、円形の貫通孔１１ｈが形成してある。これらの貫通孔１４ａおよび１１ｈを通して、上部コア１５の中脚部１５ａが下部コア１６の方向に延びて下部コア１６の中央と連結してある。
【００２９】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本実施形態では、端子電極４が、磁性体コア１０のＸ軸方向端面に接触する内層４ａと、内層４ａの表面に形成される外層４ｂとを有する。内層４ａは、磁性体コア１０のＸ軸方向の端面近くで、磁性体コア１０の上面１０ａおよび下面１０ｂの一部も覆っており、その外表面を外層４ｂが覆っている。
【００３０】
ここで、本実施形態では、磁性体コア１０は、金属磁性粉含有樹脂で構成してある。金属磁性粉含有樹脂とは、樹脂に金属磁性粉が混入されてなる磁性材料である。
【００３１】
ここで、本実施形態では、磁性体コア１０を任意の断面で切断して切断面を観察した場合に、大径粉、中径粉および小径粉の３種類の大きさの金属磁性粉が観察される。言いかえれば、金属磁性粉は大径粉、中径粉および小径粉を有する。
【００３２】
大径粉は粒子径（円相当径）が１０μｍ以上６０μｍ以下であり、中粒径は粒子径が２．０μｍ以上１０μｍ未満であり、小粒径は粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ未満である。
【００３３】
さらに、本実施形態では、大径粉、中径粉および小径粉が図５に示すように絶縁コーティングされている。金属磁性粉が絶縁コーティングされていることにより、特に耐電圧が向上する。なお、「絶縁コーティングされている」とは、当該粉末のうち、５０％以上の粉末が絶縁コーティングされている場合を指す。
【００３４】
絶縁コーティング２２の材質には特に制限はなく、本技術分野において一般的に用いられている絶縁コーティングを用いることができる。ＳｉＯ２からなるガラスを含む被膜またはリン酸塩を含むリン酸塩化成皮膜が好ましい。パーマロイを含む金属磁性粉には、ＳｉＯ２からなるガラスを含む被膜を用いることが特に好ましい。また、絶縁コーティングの方法は任意であり、本技術分野で通常用いられる方法を用いることができる。
【００３５】
本実施形態では、大径粉、中径粉および小径粉の絶縁コーティングの厚みを好適に制御することで、透磁率および耐電圧を安定的に良好とすることができる。特に、小径粉の絶縁コート厚みを大径粉の絶縁コート厚みよりも大きくすることに特徴がある。
【００３６】
具体的には、大径粉の平均絶縁コート厚みをＡ１、中径粉の平均絶縁コート厚みをＡ２、小径粉の平均絶縁コート厚みをＡ３として、Ａ３は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ａ３／Ａ１≧１．３およびＡ３／Ａ２≧１．０を満たす。
【００３７】
Ａ１およびＡ２は任意である。Ａ１≧１０ｎｍおよびＡ２≧１０ｎｍであってもよい。
【００３８】
また、Ａ３は４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であってもよい。
【００３９】
絶縁コーティングされた金属磁性粉における金属磁性粉の粒径は図５のｄ１の長さである。また、図５のｄ２の長さ、すなわち、当該金属磁性粉における絶縁コーティングの最大厚みが当該金属磁性粉における絶縁コーティングの厚みとなる。また、絶縁コーティングは必ずしも金属磁性粉の表面の全てを覆っている必要はない。表面の５０％以上が絶縁コーティングに覆われている金属磁性粉は絶縁コーティングされている金属磁性粉であるとみなす。
【００４０】
そして、本実施形態に係る磁性体コア１０におけるＡ１、Ａ２およびＡ３の測定方法は任意である。例えば、磁性体コア１０の任意の切断面において観察される大径粉、中径粉および小径粉の絶縁コート厚みを倍率２０００００〜５０００００倍で最低５箇所、測定して平均することで測定できる。なお、図６および図７は実際に絶縁コーティングされた大径粉および小径粉について、ＳＴＥＭを用いて倍率２５００００倍で観察した画像である。
【００４１】
金属磁性粉の材質は任意である。例えば、金属磁性粉がアモルファスであってもよく、ナノ結晶を含んでもよい。また、金属磁性粉がパーマロイを含んでも良い。
【００４２】
特に、大径粉および中径粉はナノ結晶を含むことが好ましい。ここで、ナノ結晶とは結晶粒径がナノオーダーの結晶のことであり、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の結晶のことである。また、全ての大径粉がナノ結晶を含んでいなくてもよいが、個数ベースで３０％以上の大径粉がナノ結晶を含むことが好ましい。
【００４３】
さらに、中径粉がナノ結晶を含んでいてもよく、個数ベースで３０％以上の中径粉がナノ結晶を含んでいてもよい。中径粉がナノ結晶を含むことで、透磁率がさらに向上する。
【００４４】
なお、ナノ結晶を含む粉末においては、１粒の粉に多数のナノ結晶が含まれていることが通常である。すなわち、粉の粒子径と結晶粒径とは異なる。
【００４５】
本実施形態では、大径粉がナノ結晶を含むことで、磁性体コアの透磁率が向上する。また、耐電圧も大きく低下することなく好適に維持される。
【００４６】
以下、ナノ結晶についてさらに詳細に説明する。
【００４７】
本実施形態のナノ結晶は、Ｆｅ基ナノ結晶であることが好ましい。Ｆｅ基ナノ結晶とは、粒径がナノオーダーであり、Ｆｅの結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子構造）である結晶のことである。
【００４８】
本実施形態においては、Ｆｅ基ナノ結晶は平均粒径が５〜３０ｎｍであることが好ましい。このようなＦｅ基ナノ結晶を析出させた軟磁性合金は、飽和磁束密度が高くなりやすく、保磁力が低くなりやすい。
【００４９】
本実施形態におけるＦｅ基ナノ結晶の組成は任意である。例えば、Ｆｅの他にＭを含んでもよい。なお、ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，ＷおよびＶから選択される１種以上の元素である。
【００５０】
Ｆｅ基ナノ結晶を含む金属磁性粉の組成は任意である。例えば、
組成式（Ｆｅ（１−（α＋β））Ｘ１αＸ２β）（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ））ＭａＢｂＰｃＳｉｄＣｅＳｆＴｉｇからなる主成分からなる軟磁性合金であって、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１種以上、
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏおよび希土類元素からなる群より選択される１種以上、
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上であり、
０．０２０≦ａ≦０．１４
０．０２０＜ｂ≦０．２０
０≦ｃ≦０．１５
０≦ｄ≦０．１４
０≦ｅ≦０．０３０
０≦ｆ≦０．０１０
０≦ｇ≦０．００１０
α≧０
β≧０
０≦α＋β≦０．５０
であってもよい。
【００５１】
以下、Ｆｅ基ナノ結晶を含む金属磁性粉の各成分について詳細に説明する。
【００５２】
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，ＷおよびＶからなる群から選択される１種以上である。
【００５３】
Ｍの含有量（ａ）は０．０２０≦ａ≦０．１４を満たす。ａが小さい場合には、金属磁性粉の製造時においてナノ結晶より粒径の大きな結晶が生じやすい。そして、金属磁性粉の比抵抗が低くなりやすく、保磁力が高くなりやすくなり、透磁率が低くなりやすくなる。ａが大きい場合には、金属磁性粉の飽和磁束密度が低下しやすくなる。
【００５４】
Ｂの含有量（ｂ）は０．０２０＜ｂ≦０．２０を満たす。ｂが小さい場合には、金属磁性粉の製造時においてナノ結晶より粒径の大きな結晶が生じやすい。そして、金属磁性粉の比抵抗が低くなりやすく、保磁力が高くなりやすくなり、透磁率が低くなりやすくなる。ｂが大きい場合には、金属磁性粉の飽和磁束密度が低下しやすくなる。
【００５５】
Ｐの含有量（ｃ）は０≦ｃ≦０．１５を満たす。すなわち、Ｐは含有しなくてもよい。ｃが大きい場合には、金属磁性粉の飽和磁束密度が低下しやすくなる。
【００５６】
Ｓｉの含有量（ｄ）は０≦ｄ≦０．１４を満たす。すなわち、Ｓｉは含有しなくてもよい。ｄが大きい場合には、金属磁性粉の保磁力が上昇しやすくなる。
【００５７】
Ｃの含有量（ｅ）は０≦ｅ≦０．０３０を満たす。すなわち、Ｃは含有しなくてもよい。ｅが大きい場合には、金属磁性粉の比抵抗が低下し、保磁力が上昇しやすくなる。
【００５８】
Ｓの含有量（ｆ）は０≦ｆ≦０．０１０を満たす。すなわち、Ｓは含有しなくてもよい。ｆが大きい場合には、保磁力が上昇しやすくなる。
【００５９】
Ｔｉの含有量（ｇ）は０≦ｆ≦０．００１０を満たす。すなわち、Ｔｉは含有しなくてもよい。ｇが大きい場合には、保磁力が上昇しやすくなる。
【００６０】
Ｆｅの含有量（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ））は、０．７３≦（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ））≦０．９５であることが好ましい。（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ））を上記の範囲内とすることで、Ｆｅ基ナノ結晶が得やすくなる。
【００６１】
また、Ｆｅの一部をＸ１および／またはＸ２で置換してもよい。
【００６２】
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１種以上である。Ｘ１の含有量に関してはα＝０でもよい。すなわち、Ｘ１は含有しなくてもよい。また、Ｘ１の原子数は組成全体の原子数を１００ａｔ％として４０ａｔ％以下であることが好ましい。すなわち、０≦α｛１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ）｝≦０．４０を満たすことが好ましい。
【００６３】
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏおよび希土類元素からなる群より選択される１種以上である。Ｘ２の含有量に関してはβ＝０でもよい。すなわち、Ｘ２は含有しなくてもよい。また、Ｘ２の原子数は組成全体の原子数を１００ａｔ％として３．０ａｔ％以下であることが好ましい。すなわち、０≦β｛１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ）｝≦０．０３０を満たすことが好ましい。
【００６４】
ＦｅをＸ１および／またはＸ２に置換する置換量の範囲としては、原子数ベースでＦｅの半分以下としてもよい。すなわち、０≦α＋β≦０．５０としてもよい。α＋β＞０．５０の場合には、Ｆｅ基ナノ結晶を得にくくなる。
【００６５】
また、上記以外の元素については、特性に大きな影響を与えない範囲で含有しても良い。たとえば、金属磁性粉１００重量％に対して、０．１重量％以下、含有してもよい。
【００６６】
本実施形態では、磁性体コア１０の任意の断面において、金属磁性粉に対する大径粉の存在割合が、面積比率で２４％以上８６％以下であってもよく、３９％以上８６％以下であってもよく、３９％以上８１％以下であってもよい。
【００６７】
大径粉の存在割合を上記の範囲内、特に３９％以上とすることで、磁性体コアの透磁率が向上する。また、耐電圧も好適に維持される。さらに、大径粉の存在割合の変化に対する透磁率の変化が小さく、透磁率が安定的に良好である。
【００６８】
本実施形態では、磁性体コア１０の任意の断面において、金属磁性粉に対する中径粉の存在割合が、面積比率で８％以上３９％以下であってもよく、８％以上３１％以下であってもよく、１０％以上３１%以下であってもよい。
【００６９】
本実施形態では、小径粉がパーマロイを含むことが好ましく、個数ベースで３０％以上の小径粉がパーマロイを含んでいてもよい。小径粉がパーマロイを含むことで、透磁率がさらに向上する。
【００７０】
本実施形態では、磁性体コア１０の任意の断面において、金属磁性粉に対する小径粉の存在割合が、面積比率で７％以上３５％以下であってもよく、７％以上２８％以下であってもよく、９％以上２８％以下であってもよい。
【００７１】
なお、大径粉、中径粉および小径粉が全てナノ結晶を含んでいてもよいが、磁性体コア１０における金属磁性粉の含有率が低下しやすくなり、透磁率が低下しやすくなる。また、ナノ結晶は高コストである。したがって、ナノ結晶を含む金属磁性粉とナノ結晶を含まない金属磁性粉とを同時に含むことが好ましい。具体的には、ナノ結晶を含む金属磁性粉の割合は重量比で４０ｗｔ％〜９０ｗｔ％とすることが好ましい。
【００７２】
本実施形態のパーマロイとは、Ｎｉ−Ｆｅ系合金のことであり、Ｎｉが２８重量％以上含まれ、残部がＦｅおよびその他の元素からなる合金のことである。その他の元素の含有量に特に制限はないが、Ｎｉ−Ｆｅ合金を１００重量％とする場合に８重量％以下である。  
【００７３】
なお、パーマロイにおけるＮｉの含有率は４０〜８５重量％であることが好ましく、７５〜８２重量％であることが特に好ましい。Ｎｉの含有率を上記の範囲内とすることで初透磁率が向上し、コアロスが低下する。
【００７４】
前記金属磁性粉含有樹脂における金属磁性粉の含有率は９０〜９９重量％であることが好ましく、９５〜９９重量％であることがさらに好ましい。樹脂に対する金属磁性粉の量を少なくすれば飽和磁束密度および透磁率は小さくなり、逆に金属磁性粉の量を多めにすれば飽和磁束密度および透磁率は大きくなる。したがって、金属磁性粉の量で飽和磁束密度および透磁率を調整することができる。  
【００７５】
金属磁性粉含有樹脂に含まれる樹脂は絶縁結着材として機能する。樹脂の材料としては液状エポキシ樹脂又は粉体エポキシ樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂の含有率は１〜１０重量％であることが好ましく、１〜５重量％であることがさらに好ましい。また、金属磁性粉と樹脂とを混合させるときには、樹脂溶液を用いて金属磁性粉含有樹脂溶液を得ることが好ましい。樹脂溶液の溶媒には特に限定はない。
【００７６】
以下、コイル部品２の製造方法について述べる。
【００７７】
まず、絶縁基板１１に、スパイラル状の内部導体通路１２，１３をめっき法により形成する。めっき条件に特に限定はない。また、めっき法以外の方法により形成してもよい。
【００７８】
次に、内部導体通路１２，１３が形成された絶縁基板１１の両面に、保護絶縁層１４を形成する。保護絶縁層１４の形成方法に特に限定はない。例えば、絶縁基板１１を高沸点溶剤にて希釈した樹脂溶解液に浸漬させ乾燥させることで保護絶縁層１４を形成することができる。
【００７９】
次に、図２に示す上部コア１５および下部コア１６の組合せからなる磁性体コア１０を形成する。そのために、保護絶縁層１４が形成してある絶縁基板１１の表面に、上述した金属磁性粉含有樹脂溶液を塗布する。塗布方法には特に限定はないが、印刷により塗布することが一般的である。
【００８０】
本実施形態における金属磁性粉は、粒度分布等が互いに異なる複数の金属磁性粉を混合することにより製造される。ここで、複数の金属磁性粉の粒度分布や混合割合等を制御することで、最終的に得られる磁性体コア１０における大径粉、中径粉および小径粉の断面積比率を制御することができる。
【００８１】
磁性体コア１０における大径粉、中径粉および小径粉の断面積比率を比較的、容易に制御する方法の一例を示す。この方法では、最終的に得られる磁性体コア１０において、主に大径粉となる金属磁性粉と、主に中径粉となる金属磁性粉と、主に小径粉となる金属磁性粉と、を別個に準備する。この場合には、主に大径粉となる金属磁性粉のＤ５０を１５〜４０μｍ、主に中径粉となる金属磁性粉のＤ５０を３．０〜８．０μｍ、主に小径粉となる金属磁性粉のＤ５０を０．５〜１．５μｍとし、各金属磁性粉の粒子径のバラつきを十分に小さくする。
【００８２】
各金属磁性粉のＤ５０を上記の範囲内とする場合には、原料の金属磁性粉に含まれる大径粉の重量比率と、最終的に得られる磁性体コア１０の金属磁性粉における大径粉の断面積比率との差を概ね±１％以内とすることができる。例えば、大径粉の重量比率が４０ｗｔ％である場合には、磁性体コア１０の任意の切断面における大径粉の断面積比率を３９〜４１％とすることができる。
【００８３】
大径粉、中径粉および小径粉は球状であることが好ましい。本実施形態において球状であるとは、具体的には、球形度が０．９以上である場合をいう。また、球形度は画像式粒度分布計で測定することができる。
【００８４】
さらに、ナノ結晶（特にＦｅ基ナノ結晶）を含む金属磁性粉の製造方法について説明する。ナノ結晶（特にＦｅ基ナノ結晶）を含む金属磁性粉の製造方法は任意であるが、ナノ結晶（特にＦｅ基ナノ結晶）を含む金属磁性粉を球状にしやすくする観点からは、ガスアトマイズ法により製造することが好ましい。
【００８５】
ガスアトマイズ法では、まず、最終的に得られる金属磁性粉に含まれる各金属元素の純金属を準備し、最終的に得られる金属磁性粉と同組成となるように秤量する。そして、各金属元素の純金属を溶解し、混合して母合金を作製する。なお、前記純金属の溶解方法には特に制限はないが、例えばチャンバー内で真空引きした後に高周波加熱にて溶解させる方法がある。なお、母合金と最終的に得られる軟磁性合金とは通常、同組成となる。次に、作製した母合金を加熱して溶融させ、溶融金属（溶湯）を得る。溶融金属の温度には特に制限はないが、例えば１２００〜１５００℃とすることができる。
【００８６】
その後、前記溶融合金をチャンバー内で噴射させ、金属磁性粉を作製する。金属磁性粉の粒度分布はガスアトマイズ法で通常用いられている方法により制御することができる。このとき、ガス噴射温度を５０〜２００℃とし、チャンバー内の蒸気圧を４ｈＰａ以下とすることが好ましい。後述する熱処理によりＦｅ基ナノ結晶を含む金属磁性粉が得やすくなるためである。この時点では、金属磁性粉が非晶質のみからなる場合もあれば、金属磁性粉がナノヘテロ構造を有する場合もある。本実施形態でのナノヘテロ構造とは、粒径が３０ｎｍ以下であるナノ結晶が非晶質中に存在する構造のことである。
【００８７】
次に、作製した金属磁性粉に対して熱処理を行うことが好ましい。金属磁性粉が非晶質のみからなる場合には必ず熱処理を行うが、金属磁性粉がナノヘテロ構造を有する場合には、必ずしも熱処理を行わなくてもよい。金属磁性粉がすでにナノ結晶を含んでいるためである。
【００８８】
例えば、４００〜６００℃で０．５〜１０分、熱処理を行うことで、各金属磁性粉同士が焼結し粗大化することを防ぎつつ元素の拡散を促し、熱力学的平衡状態に短時間で到達させることができ、歪や応力を除去することができる。その結果、Ｆｅ基ナノ結晶を含む金属磁性粉を得やすくなる。なお、熱処理後のＦｅ基ナノ結晶を含む金属磁性粉は非晶質を含む場合もあれば含まない場合もある。
【００８９】
また、熱処理により得られた金属磁性粉に含まれるＦｅ基ナノ結晶の平均粒径の算出方法には特に制限はない。例えば透過電子顕微鏡を用いて観察することで算出できる。また、結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子構造）であること確認する方法にも特に制限はない。例えばＸ線回折測定を用いて確認することができる。
【００９０】
次に、印刷により塗布された金属磁性粉含有樹脂溶液の溶剤分を揮発させて磁性体コア１０とする。
【００９１】
さらに、磁性体コア１０の密度を向上させる。磁性体コア１０の密度を向上させる方法には特に限定はないが、例えばプレス処理による方法が挙げられる。
【００９２】
そして、磁性体コア１０の上面１１ａおよび下面１１ｂを研削し、磁性体コア１０を所定の厚みにそろえる。その後、熱硬化させて樹脂を架橋させる。研削方法には特に限定はないが、例えば、固定砥石による方法が挙げられる。また、熱硬化の温度および時間には特に制限はなく、樹脂の種類等により適宜制御すればよい。
【００９３】
その後に、磁性体コア１０が形成された絶縁基板１１を個片状に切断する。切断方法に特に限定はないが、たとえばダイシングによる方法が挙げられる。
【００９４】
以上の方法で、図１で示される端子電極４が形成される前の磁性体コア１０が得られる。なお、切断前の状態では、磁性体コア１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に一体的に連結されている。
【００９５】
また、切断後、個片化された磁性体コア１０にエッチング処理を行う。エッチング処理の条件としては、特に限定されない。
【００９６】
次に、内層４ａを形成する電極材を準備する。電極材の種類は任意である。例えば上述した金属磁性粉含有樹脂に用いられるエポキシ樹脂と同様のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂にＡｇ粉などの導体粉を含有させた導体粉含有樹脂が挙げられる。電極材として導体粉含有樹脂を用いる場合には、エッチング処理された磁性体コア１０のＸ軸方向の両端に電極材を塗布し、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させ、内層４ａを形成する。
【００９７】
次に、内層４ａが形成された製品に対してバレルめっきにて端子めっきを施し、外層４ｂを形成する。外層４ｂは２層以上の多層構造であってもよい。外層４ｂの形成方法および材質に特に制限はないが、例えば内層４ａ上にＮｉめっきを施し、さらにＮｉめっき上にＳｎめっきを施すことで形成できる。以上の方法でコイル部品２を製造することができる。
【００９８】
本実施形態では、磁性体コア１０を金属磁性粉含有樹脂で構成しているため、金属磁性粉と金属磁性粉との間に樹脂が存在し、微小なギャップが形成された状態となることによって飽和磁束密度が高められる。このため、上部コア１５と下部コア１６との間にエアギャップを形成することなく磁気飽和を防止することができる。したがって、ギャップを形成するために磁性コアを高い精度で機械加工する必要はない。
【００９９】
さらに本実施形態によるコイル部品２では、基板面に集合体として形成することでコイルの位置精度が非常に高く、小型化、薄型化が可能である。さらに本実施形態では、磁性体には金属磁性材料を用いており、フェライトよりも直流重畳特性がよいので、磁気ギャップの形成を省略することができる。
【０１００】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば、図１〜図４に示されたコイル部品以外の形態であっても、上述した金属磁性粉含有樹脂により覆われているコイルを有するコイル部品は全て本発明のコイル部品である。
【実施例】
【０１０１】
以下、本発明を、実施例に基づき説明する。
【０１０２】
本発明に係るコイル部品における金属磁性粉含有樹脂の特性を評価するためにトロイダルコアを作製した。以下、トロイダルコアの作製方法について説明する。
【０１０３】
まず、トロイダルコアに含まれる金属磁性粉作製のために金属磁性粉に含まれる大径粉１、中径粉１および小径粉１を準備した。
【０１０４】
まず、大径粉１および中径粉１として、組成がＦｅ：７９．９ａｔ％、Ｃｕ：０．１ａｔ％、Ｎｄ：７．０ａｔ％、Ｂ：１０．０ａｔ％、Ｐ：３．０ａｔ％、Ｓ：０．１ａｔ％であるナノ結晶合金粉を準備した。なお、上記の組成は小数点２桁目を四捨五入しているため、合計が１００．０ａｔ％になっていない。
【０１０５】
以下、大径粉１および中径粉１に用いられるナノ結晶合金粉の作製方法について説明する。
【０１０６】
まず、上記の合金組成となるように原料金属を秤量し、高周波加熱にて溶解し、母合金を作製した。
【０１０７】
その後、作製した母合金を加熱して溶融させ、１２５０℃の溶融状態の金属とした。そして、ガスアトマイズ法により前記金属を噴射させ、粉体を作成した。ガス噴射温度は１５０℃、チャンバー内の蒸気圧は３．８ｈＰａとした。また、蒸気圧調整は露点調整をおこなったＡｒガスを用いることで行った。また、表２〜表５に示すＤ５０となるように粒度分布を制御した。
【０１０８】
そして、各粉体について、５００℃で５分間、熱処理を行い、ナノ結晶合金粉とした。
【０１０９】
小径粉１としては、パーマロイ粉（Ｎｉ含有率７８．５ｗｔ％）を準備した。なお、小径粉１のＤ５０は０．７μｍである。
【０１１０】
次に、上記の大径粉１、中径粉１および小径粉１に対してコーティングを行った。
【０１１１】
各金属磁性粉に対するコーティングは、ＳｉＯ２を含むガラスからなる絶縁被膜（以下、単にガラスコートと呼ぶ場合がある）を、形成することにより行った。ガラスコートの形成は、ＳｉＯ２を含む溶液を前記金属磁性粉に噴霧することにより行った。なお、ガラスコートの平均厚み（平均絶縁コート厚み）Ａ１，Ａ２およびＡ３が表１および表２に記載の厚みとなるようにした。また、平均絶縁コート厚みが表１および表２に記載の厚みとなっていることはＳＴＥＭにより確認した。
【０１１２】
そして、大径粉１、中径粉１および小径粉１の配合比率が表１および表２の重量比率となるように混合し、金属磁性粉を作成した。なお、表１および表２では、大径粉１をＬ１、中径粉１をＭ１、小径粉１をＳ１としている。
【０１１３】
そして、金属磁性粉をエポキシ樹脂と混練して金属磁性粉含有樹脂を作製した。前記金属磁性粉含有樹脂における絶縁被膜を形成した金属磁性粉の重量比率は、９７．５重量％とした。なお、エポキシ樹脂としてはフェノールノボラック型エポキシ樹脂を用いた。
【０１１４】
そして、得られた金属磁性粉含有樹脂を所定のトロイダル形状の金型に充填させ、１００℃で５時間加熱して溶剤分を揮発させた。そして、３ｔ／ｃｍ２の圧力でプレス処理を行ったのちに固定砥石にて研削し、厚みを０．７ｍｍで均一にした。その後に１７０℃で９０分、熱硬化させてエポキシ樹脂を架橋させてトロイダルコア（外径１５ｍｍ、内径９ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）を得た。
【０１１５】
また、得られた金属磁性粉含有樹脂を所定の直方体形状の金型に充填させた。トロイダルコアと同様の方法で直方体磁性材料（４ｍｍ×４ｍｍ×１ｍｍ）を得た。さらに、前記直方体磁性材料の一方の４ｍｍ×４ｍｍの面の両端に幅１．３ｍｍの端子電極を設けた。端子電極間の距離は１．４ｍｍとなった。
【０１１６】
次に、得られたトロイダルコアにおける大径粉２、中径粉２および小径粉２の存在割合を測定した。なお、表１および表２では、大径粉２をＬ２、中径粉２をＭ２、小径粉２をＳ２としている。
【０１１７】
得られたトロイダルコアを任意の断面で切断し、ＳＥＭを用いて倍率１０００倍、観察範囲０．１２８ｍｍ×０．９６ｍｍで切断面を観察した。そして、断面における粒子径（円相当径）が１０μｍ以上６０μｍ以下である粉末を大径粉２、粒子径が２．０μｍ以上１０μｍ未満である粉末を中径粉２、粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ未満である粉末を小径粉２とした。そして、大径粉２、中径粉２および小径粉２の切断面における面積比率（断面積比率）を確認した。なお、当該面積比率の算出においては、互いに異なる５か所以上の観察範囲を設定してそれぞれの観察範囲における各粉末の面積比率を算出し、平均した。結果を表１および表２に示す。
【０１１８】
また、表１および表２に記載した全ての試料について、個数ベースで大径粉２の少なくとも３０％以上が大径粉１由来であることをＳＥＭ／ＥＤＳを用いて確認した。また、中径粉２の少なくとも３０％以上が中径粉１由来であり、小径粉２の少なくとも３０％以上が小径粉１由来であることも確認した。
【０１１９】
さらに、各試料の切断面についてＳＴＥＭを用いて２５００００倍で観察し、大径粉２、中径粉２および小径粉２の平均絶縁コート厚みを確認した。具体的には、図６の大径粉２０ａのＳＴＥＭ画像および図７の小径粉２０ｂのＳＴＥＭ画像のようなＳＴＥＭ画像から目視にて絶縁コート２２の厚みを測定した。大径粉２、中径粉２および小径粉２のそれぞれについて５箇所で測定した絶縁コート２２の厚みを平均して平均絶縁コート厚みを測定した。ＳＴＥＭ画像から測定した平均絶縁コート厚みは、表１および表２のＡ１，Ａ２およびＡ３と概ね一致することを確認した。なお、図６は試料Ｎｏ．４の大径粉であり、図７は試料Ｎｏ．４の小径粉である。
【０１２０】
前記トロイダルコアにコイルを巻き、初透磁率μｉを評価した。結果を表１および表２に示す。
【０１２１】
初透磁率μｉは、巻数３０でコイルを巻き、ＬＣＲメータを用いて周波数１ＭＨｚでインダクタンスを測定し、インダクタンスから算出した。本実施例では、μｉが３５以上である場合を良好とし、４０以上である場合をさらに良好とし、４５以上である場合を特に良好とし、５０以上である場合を最も良好とした。
【０１２２】
さらに、前記直方体磁性材料の端子電極間に電圧をかけ、２ｍＡの電流が流れたときの電圧を測定することで、絶縁破壊強さを測定した。本実施例では、耐電圧は６５０Ｖ以上を良好とした。
【０１２３】
【表１】
2020072183.tif 000003
【０１２４】
【表２】
2020072183.tif 000004
【０１２５】
表１の試料Ｎｏ．１〜３５はＡ２＝２０ｎｍ、Ａ３＝４０ｎｍとしてＡ１を変化させた実施例および比較例を記載したものである。さらに、表１の各試料について横軸にＡ３／Ａ１を記載し、縦軸にμｉを記載したグラフを図８、横軸にＡ３／Ａ１を記載し、縦軸に耐電圧を記載したグラフを図９に示す。
【０１２６】
表１に記載の全ての実施例ではμｉおよび耐電圧が良好であった。さらに、図８より、Ａ３／Ａ１≧１．３である場合には、Ａ３／Ａ１＜１．３である場合と比較してＡ３／Ａ１の変化量に対するμｉの変化量が小さい。図９より、Ａ３／Ａ１≧１．３である場合には、Ａ３／Ａ１＜１．３である場合と比較してＡ３／Ａ１の変化量に対する耐電圧の変化量が小さい。すなわち、Ａ３／Ａ１≧１．３である場合には、Ａ３の値の変化に対する特性の変化が小さい。
【０１２７】
さらに、図８より、Ａ３／Ａ１≧１．３である場合には、Ａ３／Ａ１＜１．３である場合と比較してμｉが著しく優れている。
【０１２８】
表２の試料Ｎｏ．１１〜１５、４１〜６５はＡ１＝３０ｎｍ、Ａ２＝２０ｎｍとしてＡ３を変化させた実施例および比較例を記載したものである。さらに、表２の各試料について横軸にＡ３／Ａ１を記載し、縦軸にμｉを記載したグラフを図１０、横軸にＡ３／Ａ１を記載し、縦軸に耐電圧を記載したグラフを図１１に示す。
【０１２９】
表２に記載の全ての実施例ではμｉおよび耐電圧が良好であった。さらに、図１０より、大径粉１の重量比率が４０〜８５ｗｔ％でありＡ３／Ａ１≧１．３である場合には、大径粉１の重量比率が４０〜８５ｗｔ％でありＡ３／Ａ１＜１．３である場合と比較して大径粉１の重量比率の変化に対するμｉの変化量が小さい。すなわち、大径粉１の重量比率が４０〜８５ｗｔ％でありＡ３／Ａ１≧１．３である場合には、大径粉の含有比率の変化に対する特性の変化が小さい。
【０１３０】
さらに、図１１より、Ａ３／Ａ１≧１．３である場合には、Ａ３／Ａ１＜１．３である場合と比較して耐電圧が著しく優れている。
【０１３１】
＜実験例２＞
上記の各実施例で用いられた金属磁性粉含有樹脂を用いて図１〜図４Ａ、図４Ｂに記載の磁性体コアを作製し、図１〜図４Ａ、図４Ｂに記載のコイル部品を作製した。各実施例で用いられた金属磁性粉含有樹脂を用いたコイル部品は初透磁率μｉおよび耐電圧が良好なコイル部品となった。
【符号の説明】
【０１３２】
２…  コイル部品
４…  端子電極
４ａ…  内層
４ｂ…  外層
１０…  磁性体コア
１１…  絶縁基板
１２，１３…  内部導体通路
１２ａ，１３ａ…  接続端
１２ｂ，１３ｂ…  リード用コンタクト
１４…  保護絶縁層
１５…  上部コア
１５ａ…  中脚部
１５ｂ…  側脚部
１６…  下部コア
１８…  スルーホール導体
２０…  絶縁コーティングされた金属磁性粉
２０ａ…  （絶縁コーティングされた）大径粉
２０ｂ…  （絶縁コーティングされた）小径粉
２２…  絶縁コート
【図１】
2020072183.tif 000005
【図２】
2020072183.tif 000006
【図３】
2020072183.tif 000007
【図４Ａ】
2020072183.tif 000008
【図４Ｂ】
2020072183.tif 000009
【図５】
2020072183.tif 000010
【図６】
2020072183.tif 000011
【図７】
2020072183.tif 000012
【図８】
2020072183.tif 000013
【図９】
2020072183.tif 000014
【図１０】
2020072183.tif 000015
【図１１】
2020072183.tif 000016