(57)【要約】  磁気特性が優れた非晶質磁性材料を用い、低損失でありながら高い機械強度および耐熱安定性を実現しうる圧粉磁心として、Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の磁性粉末および無機バインダーを含有する圧粉磁心であって、前記磁性粉末の表面酸化物層は、ＦｅおよびＣｒならびにＢｉおよびＭｏを含有し、前記表面酸化物層の組成の深さプロファイルを求めたときに、酸素含有量（単位：原子％）が最大値Ｉｍａｘとなる深さＤ１（単位：ｎｍ）、および深さＤ１よりも深い位置において前記最大値Ｉｍａｘの１／２の酸素含有量となる深さＤ２（単位：ｎｍ）を用いて下記式により定義される前記表面酸化物層の実効厚さＤ（単位：ｎｍ）    Ｄ＝Ｄ１＋（Ｄ２−Ｄ１）×２においても、前記表面酸化物層はＭｏを含有し、前記無機バインダーはＢｉおよびＭｏを含有する酸化物材料からなることを特徴とする圧粉磁心が提供される。
2017086148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の磁性粉末および無機バインダーを含有する圧粉磁心であって、
前記磁性粉末の表面酸化物層は、ＦｅおよびＣｒならびにＢｉおよびＭｏを含有し、前記表面酸化物層の組成の深さプロファイルを求めたときに、酸素含有量（単位：原子％）が最大値Ｉｍａｘとなる深さＤ１（単位：ｎｍ）、および前記深さＤ１よりも深い位置において前記最大値Ｉｍａｘの１／２の酸素含有量となる深さＤ２（単位：ｎｍ）を用いて下記式により定義される前記表面酸化物層の実効厚さＤ（単位：ｎｍ）
Ｄ＝Ｄ１＋（Ｄ２−Ｄ１）×２
においても、前記表面酸化物層はＭｏを含有し、
前記無機バインダーはＢｉおよびＭｏを含有する酸化物材料からなることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項２】
前記無機バインダーはＢをさらに含有する、請求項１に記載の圧粉磁心。
【請求項３】
前記Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金は、アモルファス化元素としてＰ，Ｃ，ＢおよびＳｉからなる群から選ばれる１種または２種以上を含有する、請求項１または２のいずれかに記載の圧粉磁心。
【請求項４】
請求項２または３に記載される圧粉磁心の製造方法であって、
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の溶湯から磁性粉末を形成する粉末形成工程、
Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスと前記磁性粉末とを含む混合粉末体を得る混合工程、
前記混合粉末体を加圧成形して成形製造物を得る成形工程、および
前記成形製造物をアニール処理して、前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスを無機バインダーとするとともに、前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスに含有されるＭｏを前記磁性粉末の表面酸化物層内に供給するアニール工程を備えることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項５】
前記粉末形成工程では、アトマイズ法により前記溶湯から前記磁性粉末を得る、請求項４に記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項６】
前記アニール処理は、酸化性雰囲気で加熱する第１アニール処理および前記第１アニール処理に引き続いて行われる非酸化性雰囲気で加熱する第２アニール処理を備える、請求項４または５のいずれかに記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項７】
前記第１アニール処理における最高到達温度Ｔａ１は、前記第２アニール処理における最高到達温度Ｔａ２よりも低い、請求項６に記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項８】
前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの屈伏点Ａｔは、前記アニール処理における最高到達温度Ｔａと次の関係を満たす、請求項４から７のいずれか一項に記載の圧粉磁心の製造方法。
Ｔａ≧Ａｔ    
【請求項９】
前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスは結晶化温度Ｔｘを定義できる材料であって、前記結晶化温度Ｔｘは、前記アニール処理における最高到達温度Ｔａと次の関係を満たす、請求項４から８のいずれか一項に記載の圧粉磁心の製造方法。
Ｔｘ＞Ｔａ    
【請求項１０】
前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおけるＭｏ含有量は１０ｍｏｌ％以上である、請求項４から９のいずれか一項に記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項１１】
前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスのガラス転移温度Ｔｇは、前記第１アニール処理における最高到達温度Ｔａ１と次の関係を満たす、請求項６または７に記載の圧粉磁心の製造方法。
Ｔｇ−２０℃≦Ｔａ１    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉磁心およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波で用いられているチョークコイルなどの電子部品は、電気・電子機器の小型化に対応して、小型化と高効率化との容易な磁性材料であることが好ましい。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金からなるアモルファス材料および金属ガラス材料により代表される非晶質軟磁性材料からなる粉末（本明細書において、軟磁性材料からなる粉末を「磁性粉末」という。）を絶縁性結着材を用いて圧粉成形した圧粉磁心は、軟磁性フェライトに比べ大きい飽和磁束密度を有しているために小型化に有利である。また、磁性粉末同士が絶縁性結着材を介して接合されているため、磁性粉末間の絶縁が確保される。それゆえ、高周波域で使用しても比較的鉄損が小さく、圧粉磁心の温度上昇が少なく、小型化に適している。【０００３】
ここで、磁性粉末を構成する非晶質軟磁性材料は熱処理を施すことにより磁気特性を改善（圧粉成形の際に加えられた歪の緩和など）して用いられることから、絶縁性結着材がこの熱処理に耐えることが求められている。【０００４】
磁性粉末として鉄粉、ＳｉＦｅ粉、センダスト粉、パーマロイ粉などの結晶質磁性粉末を用いた場合には、圧粉コアを形成する際の絶縁性結着材としてシリコーン樹脂を用い、成形の際や成形後に７００℃程度の熱処理を行うことで、成形製造物内のシリコーン樹脂をＳｉＯ２に転化させる場合がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載される方法を用いることにより、高い機械強度と耐熱性とを備える圧粉磁心を製造することが実現できるが、シリコーン樹脂の転化のために必要な７００℃程度の加熱が磁性粉末の磁気特性に与える影響を少なくする観点から、磁性粉末を構成する磁性材料は結晶質であることが必要であった。したがって、磁気的な性能が優れる非晶質磁性粉末を用いた場合には、特許文献１に記載される方法を適用することができなかった。【０００７】
非晶質磁性粉末を用いた圧粉磁心では、磁性材料の結晶化を避けるために、熱処理を行う場合には４５０℃程度が上限であった。このため、絶縁性結着材として樹脂などの有機系材料を用いた場合には、加熱処理後の圧粉磁心内には、絶縁性結着材として用いた樹脂および／またはその変性物からなる有機系材料（変性有機系材料）が残存することになる。この変性有機系材料は、無機系の材料に比べると機械特性に劣り、経時変化、特に加熱された場合の変化が生じやすい。このため、絶縁性結着材として樹脂などの有機系材料を用いた場合には、非晶質磁性粉末を用いたことに基づいて低損失の圧粉磁心が得られるものの、圧粉磁心内に残存する変性有機系材料に由来して、圧粉磁心の耐熱性や機械強度の低下が生じていた。【０００８】
本発明の目的は、磁気特性に優れる非晶質磁性材料を用い、低損失でありながら高い機械強度および耐熱安定性を実現しうる圧粉磁心を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく提供される本発明の一態様は、Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の磁性粉末および無機バインダーを含有する圧粉磁心であって、前記磁性粉末の表面酸化物層は、ＦｅおよびＣｒならびにＢｉおよびＭｏを含有し、前記表面酸化物層の組成の深さプロファイルを求めたとき（例えば、表面酸化物層が形成された磁性粉末を表面側からスパッタリングしつつオージェ電子分光装置など表面分析機器を用いて測定することにより求めることができる。）に、酸素含有量（単位：原子％）が最大値Ｉｍａｘとなる深さＤ１（単位：ｎｍ）、および深さＤ１よりも深い位置において前記最大値Ｉｍａｘの１／２の酸素含有量となる深さＤ２（単位：ｎｍ）を用いて下記式により定義される前記表面酸化物層の実効厚さＤ（単位：ｎｍ）
Ｄ＝Ｄ１＋（Ｄ２−Ｄ１）×２
においても、前記表面酸化物層はＭｏを含有し、前記無機バインダーはＢｉおよびＭｏを含有する酸化物材料からなることを特徴とする圧粉磁心である。前記無機バインダーはＢをさらに含有することが好ましい。【００１０】
磁性粉末の表面酸化物層が上記のように適切にＭｏを含有することにより、表面酸化物層の内部における酸素の拡散が適切に抑制される。このため、圧粉磁心が使用中に加熱されても磁性粉末が変質しにくくなって（具体的には、酸化しにくくなって）、圧粉磁心の磁気特性の劣化が抑制される。したがって、磁性粉末の表面酸化物層が上記のように適切にＭｏを含有することにより、圧粉磁心の耐熱安定性を高めることができる。【００１１】
無機バインダーがＢｉ、好ましくはＢｉおよびＢを含有する酸化物材料からなることにより、Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の結晶化温度よりも低い温度にガラス転移温度Ｔｇ（単位：℃）を有する材料となることができる。このため、上記の酸化物材料は熱処理中に磁性粉末の表面に濡れ広がり、無機バインダーとして適切に機能することができる。したがって、無機バインダーがＢｉ、好ましくはＢｉおよびＢを含有する酸化物材料からなることにより、圧粉磁心の機械特性を向上させることが可能である。また、無機バインダーがＭｏを含有することにより、無機バインダーを構成する材料から磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを供給することが可能となる。したがって、無機バインダーがＭｏを含有することにより、圧粉磁心の耐熱安定性が高まりやすい。【００１２】
前記Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金は、アモルファス化元素としてＰ，Ｃ，ＢおよびＳｉからなる群から選ばれる１種または２種以上を含有していてもよい。【００１３】
本発明の他の一態様は、上記の本発明の一態様に係る圧粉磁心の製造方法であって、Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の溶湯から磁性粉末を形成する粉末形成工程、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスと前記磁性粉末とを含む混合粉末体を得る混合工程、前記混合粉末体を加圧成形して成形製造物を得る成形工程、および前記成形製造物をアニール処理して、前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスを無機バインダーとするとともに、前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスに含有されるＭｏを前記磁性粉末の表面酸化物層内に供給するアニール工程を備えることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。【００１４】
本明細書において、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスとは、ＢｉおよびＢを含有し、さらにＭｏを含有し、ガラス転移温度Ｔｇ（単位：℃）が定義される酸化物材料をいう。ガラス転移温度Ｔｇに加えて、結晶化温度Ｔｘ（単位：℃）が定義されてもよい。【００１５】
Ｂｉ−Ｂ系ガラスは低融点ガラスであり、高濃度でＭｏを含有することができる。Ｍｏは、ガラス内で、Ｍｏイオン、モリブデン酸イオンなどの形態で存在している可能性がある。Ｂｉ−Ｂ系ガラスにＭｏを含有させたＭｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスは、アニール工程において、ガラス転移温度Ｔｇ近傍またはそれ以上の温度に加熱されることにより磁性粉末の表面に濡れ広がって、成形製造物に含まれる磁性粉末同士を結着させる無機バインダーとして機能する。【００１６】
また、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスが磁性粉末の表面に濡れ広がることによって、ガラス内に含まれるＭｏを酸化物の表面酸化物層内に供給することができる。したがって、粉末形成工程で形成される磁性粉末がＭｏを含有していなくても、磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを含有させることができる。【００１７】
前記粉末形成工程では、アトマイズ法により前記溶湯から前記磁性粉末を得てもよい。【００１８】
前記アニール処理は、酸化性雰囲気で加熱する第１アニール処理および前記第１アニール処理に引き続いて行われる非酸化性雰囲気で加熱する第２アニール処理を備えてもよい。このように酸化性雰囲気で加熱する処理と非酸化性雰囲気で加熱する処理とを含むことにより、アニール処理を、熱酸化反応を主目的とするステージと歪の緩和など熱物理現象の発生を主目的とするステージとに分離することができる。具体的には、第１アニール処理では磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを含有させることを主目的とし、第２アニール処理では成形工程により磁性粉末内に蓄積された歪を解放することを主目的とすることが可能である。【００１９】
第１アニール温度における最高到達温度Ｔａ１（単位：℃）と第２アニール処理における最高到達温度Ｔａ２（単位：℃）との関係は限定されない。【００２０】
前記第１アニール処理における最高到達温度Ｔａ１を、前記第２アニール処理における最高到達温度Ｔａ２よりも低くしてもよい。このような温度設定とすることにより、アニール処理において熱酸化反応が過度に進行することを抑制することができる。【００２１】
前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの屈伏点Ａｔ（単位：℃）は、前記アニール処理における最高到達温度Ｔａ（単位：℃）と次の関係を満たすことが好ましい場合がある。
Ｔａ≧Ａｔ    【００２２】
上記の関係を満たすことにより、アニール処理の際にガラスが磁性粉末を覆うように移動することができ、磁性粉末の表面酸化物層にＭｏが供給されやすくなる。【００２３】
前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスは結晶化温度Ｔｘを定義できる材料である場合には、前記結晶化温度Ｔｘは、前記アニール処理における最高到達温度Ｔａと次の関係を満たすことが好ましい場合がある。
Ｔｘ＞Ｔａ【００２４】
上記の関係を満たすことにより、アニール処理においてガラスの結晶化を生じにくくすることができる。ガラスの結晶化が生じると、ガラス内成分の移動しやすさが低下し、無機バインダーとしての機能を果たしにくくなったり、磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを供給することが安定的に行われにくくなったりする可能性がある。ガラスの結晶化が生じる可能性をより安定的に低減させる観点から、次の関係を満たすことが好ましい場合がある。
Ｔｘ≧Ｔａ＋１０℃【００２５】
磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを供給することが安定的に行われる観点から、前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおけるＭｏ含有量は１０ｍｏｌ％以上であることが好ましい場合がある。【００２６】
磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを供給するための熱酸化反応を主目的とする第１アニール処理では、その最高到達温度Ｔａ１が前記Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスのガラス転移温度Ｔｇと次の関係を満たすことが好ましい場合がある。
Ｔｇ−２０℃≦Ｔａ１【００２７】
上記の関係を満たすことにより、第１アニール処理の際にＭｏがガラス内を移動しやすく、磁性粉末の表面酸化物層にＭｏが供給されやすくなることが期待される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、磁気特性に優れる非晶質磁性材料を用いられた圧粉磁心であって、低損失でありながら高い機械強度および耐熱安定性を実現しうる圧粉磁心が提供される。またかかる圧粉磁心の製造方法も提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧粉磁心の形状を概念的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る圧粉磁心を備える電子部品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。
【図３】本発明の別の一実施形態に係る圧粉磁心を備える電子部品であるインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す斜視図である。
【図４】図３に示すインダクタンス素子を実装基板上に実装した状態を示す部分正面図である。
【図５】耐熱試験前のＯ（酸素）の含有量の深さプロファイルを示すグラフである。
【図６】耐熱試験後のＯ（酸素）の含有量の深さプロファイルを示すグラフである。
【図７】実施例１により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフである。
【図８】図７に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図９】実施例６により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフである。
【図１０】図９に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図１１】実施例８により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフである。
【図１２】図１１に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図１３】実施例１１により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフである。
【図１４】図１３に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図１５】実施例１２により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフである。
【図１６】図１５に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図１７】実施例１により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験後）を示すグラフである。
【図１８】図１７に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図１９】実施例６により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験後）を示すグラフである。
【図２０】図１９に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図２１】実施例８により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験後）を示すグラフである。
【図２２】図２１に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図２３】実施例１１により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験後）を示すグラフである。
【図２４】図２３に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【図２５】実施例１２により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験後）を示すグラフである。
【図２６】図２５に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。【００３１】
本発明の一実施形態に係る圧粉磁心は、Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の磁性粉末を含有する。本明細書において、「Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金」とは、Ｆｅの含有量が５０原子％以上である非晶質合金であって、添加元素の少なくとも１種としてＣｒを含有する合金材料を意味する。【００３２】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金を形成するための合金組成物であるＦｅ基Ｃｒ含有合金組成物は、磁気特性、特に飽和磁束密度Ｂｓを高める観点から、Ｆｅ添加量が、７０原子％以上であることが好ましく、７５原子％以上であることが好ましく、７８原子％以上であることがより好ましく、８０原子％以上であることがさらに好ましく、８１原子％以上であることが特に好ましい。【００３３】
Ｆｅ基合金組成物がＣｒを含有することにより、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物から形成されたＦｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の磁性粉末に表面酸化物層を形成することが容易となる。また、磁性粉末の耐食性を向上させることも可能である。したがって、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物におけるＣｒの添加量は、０．５原子％以上であることが好ましく、１．５原子％以上であることが好ましい。磁気特性を良好に維持することを容易にする観点から、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物におけるＣｒ添加量は２．５原子％以下であることが好ましい。【００３４】
Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物から形成されるＦｅ基Ｃｒ含有非晶質合金はアモルファス化元素を含有する。アモルファス化元素の種類は限定されない。アモルファス化元素としてＰ，Ｃ，ＢおよびＳｉからなる群から選ばれる１種または２種以上を含有することが好ましい場合がある。【００３５】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金がアモルファス化元素としてＰを含有する場合には、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物の融点Ｔｍを効果的に低下させる観点から、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物におけるＰの添加量は、０原子％以上１５原子％以下であることが好ましく、８原子％以上１１原子％以下とすることがより好ましい。【００３６】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金がアモルファス化元素としてＣを含有する場合には、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物の融点Ｔｍを効果的に低下させる観点から、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物におけるＣの添加量は、０原子％以上１５原子％以下であることが好ましく、５原子％以上９原子％以下とすることがより好ましい。【００３７】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金がアモルファス化元素としてＢを含有する場合には、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物のガラス転移温度Ｔｇを効果的に低下させる観点から、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物におけるＢの添加量は、０原子％以上９原子％以下であることが好ましく、０原子％以上８原子％以下とすることがより好ましい。【００３８】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金がアモルファス化元素としてＳｉを含有する場合には、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物のガラス転移温度Ｔｇを効果的に低下させる観点から、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物におけるＳｉの添加量は、０原子％以上７原子％以下であることが好ましく、０原子％以上６原子％以下であることがより好ましい。【００３９】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金は上記の元素のほかに、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｅ，白金族元素，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｙ，Ｎ，Ｏ，および希土類元素からなる群から選ばれる１種または２種以上からなる任意元素を含有していてもよい。そのような任意元素の具体例としてＮｉやＳｎが挙げられる。Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金がＮｉを含有する場合には、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物におけるＮｉの添加量は、０原子％以上１０原子％以下であることが好ましく、０原子％以上７原子％以下であることがより好ましい。Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金がＳｎを含有する場合には、Ｆｅ基Ｃｒ含有合金組成物におけるＳｎの添加量は、０原子％以上３原子％以下であることが好ましく、０原子％以上２原子％以下であることがより好ましい。【００４０】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の任意元素は、無機バインダーの成分であるＢｉおよびＭｏを含有していてもよい。【００４１】
Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金は上記の元素のほか、不可避的な不純物を含んでいてもよい。【００４２】
本発明の一実施形態に係る圧粉磁心が含有する磁性粉末の表面酸化物層は、ＦｅおよびＣｒならびにＢｉおよびＭｏを含有する。前述のように、本発明の一実施形態に係る圧粉磁心が含有する磁性粉末はＦｅおよびＣｒを必須の成分として含有し、Ｆｅは含有量が多く、Ｃｒは不働態酸化物層を形成しやすいことから、磁性粉末の表面酸化物層におけるＦｅおよびＣｒは、磁性粉末を構成するＦｅ基Ｃｒ含有非晶質合金に由来する。磁性粉末の表面酸化物層におけるＢｉおよびＭｏは、後述する無機バインダーを与える酸化物材料がＢｉおよびＭｏを含有するため、この酸化物材料に由来する成分を含む。磁性粉末を構成するＦｅ基Ｃｒ含有非晶質合金がＢｉおよびＭｏを含有する場合には、磁性粉末の表面酸化物層におけるＢｉおよびＭｏは磁性粉末を構成するＦｅ基Ｃｒ含有非晶質合金に由来していてもよい。【００４３】
磁性粉末の表面酸化物層が無機バインダーを与える酸化物材料に由来するＢｉを含有することは、Ｂｉを含有する酸化物材料がガラス化して適切に磁性粉末の表面に濡れ広がることが達成されていることを意味している。したがって、磁性粉末の表面酸化物層がＢｉを含有することにより、酸化物材料が無機バインダーとして適切に機能することが実現され、本発明の一実施形態に係る圧粉磁心は機械特性が優れたものとなることができる。【００４４】
磁性粉末の表面酸化物層が適切にＭｏを含有することにより、圧粉磁心の耐熱安定性を高めることができる。その理由は明確でないが、磁性粉末の表面酸化物層がＭｏを含有することにより表面酸化物層における酸素拡散が抑制され、磁性粉末の表面酸化物層が酸化の進行を防いでいる可能性がある。【００４５】
磁性粉末の表面酸化物層が適切にＭｏを含有していることは、次のようにして確認することができる。まず、オージェ電子分光装置、ＥＳＣＡ（ＸＰＳ）、ＳＩＭＳなど表面分析装置を用いて深さ分析を行い、表面酸化物層の組成の深さプロファイルを求める。深さプロファイルの具体的な求め方は限定されない。磁性粉末の表面側からスパッタリングしながら表面分析を行ってもよい。【００４６】
求めた深さプロファイルのうち、酸素含有量の深さプロファイルを用いて、表面酸化物層の実質的な深さと考えられうる実効厚さＤ（単位：ｎｍ）を定義する。具体的には、まず、酸素含有量（単位：原子％）が最大値Ｉｍａｘとなる深さＤ１（単位：ｎｍ）を求める。次に、上記の深さＤ１よりも深い（表面からより遠位である）位置において上記の最大値Ｉｍａｘの１／２の酸素含有量となる深さＤ２（単位：ｎｍ）を求める。これらの深さＤ１および深さＤ２を用いて下記式により表面酸化物層の実効厚さＤ（単位：ｎｍ）を求める。
Ｄ＝Ｄ１＋（Ｄ２−Ｄ１）×２【００４７】
表面酸化物層の実効厚さＤは、深さＤ１から深さＤ２までの厚さ（Ｄ２−Ｄ１）を深さＤ２に加えることによって求められる。したがって、表面酸化物層の実効厚さＤは、深さＤ１以降の酸素の含有量の深さプロファイルが直線的であると仮定した場合における酸素含有量が０原子％となる深さと位置付けられる。それゆえ、表面酸化物層の実効厚さＤを与える深さよりも深い（表面からより遠位である）領域では、金属系の元素は酸化物としてよりも金属として振る舞う可能性が高い。本明細書では、表面酸化物層の実質的な厚さは、上記の実効厚さＤ程度であると仮定する。【００４８】
尚、実効厚さＤを定義する理由は、酸素含有量の深さプロファイルが、機器分析の技術的な限界によってしばしばテーリングし、実際に酸素が侵入しているとは考え難い深さにおいてもゼロにならないことがあるためである。テーリングした酸素含有量の代わりに実効厚さＤを用いて考察したとき、磁性粉末の表面酸化物層の機能は理解し易くなる。【００４９】
本発明の一実施形態に係る圧粉磁心が備える磁性粉末では、この表面酸化物層の実効厚さＤを与える深さにおいても、表面酸化物層にＭｏの実質的な含有が認められる。すなわち、本発明の一実施形態に係る圧粉磁心が備える磁性粉末では、表面酸化物層の実質的に全域にわたってＭｏが拡散している。このように表面酸化物層の全域にＭｏが拡散していることにより、表面酸化物層の内部で酸素が移動しにくくなって、圧粉磁心が加熱環境下に置かれて磁性粉末も加熱されても、磁性粉末の表面酸化物層の成長が適切に制限され、磁性粉末の磁気特性の劣化が抑制されている可能性がある。【００５０】
磁性粉末の合金組成においてＭｏが含まれていない場合には、Ｍｏの深さプロファイルは、深さ方向がある程度の位置においてＭｏの含有量が０原子％となるようなプロファイルとなる。したがって、Ｍｏの深さプロファイルにおいて１０ｎｍの範囲の全域でＭｏの含有量が０原子％となる領域が認められる場合には、その１０ｎｍの範囲からなる領域における表面側の深さよりも深い側の全ての領域ではＭｏは存在しないと判断してもよい。ノイズを考慮する場合には、１０ｎｍの範囲からなる領域におけるＭｏの含有量の平均値が０．１原子％以下であるときに、その１０ｎｍの範囲からなる領域における表面側の深さよりも深い側の全ての領域ではＭｏは存在しないと判断すればよい。磁性粉末の合金組成においてＭｏが含まれている場合には、Ｍｏの深さプロファイルにおいて、１０ｎｍの範囲からなる領域におけるＭｏの含有量の平均値が磁性粉末の合金組成におけるＭｏの含有量と同等であれば、その１０ｎｍの範囲からなる領域における表面側の深さよりも深い側の全ての領域で、磁性粉末の合金組成と同程度の含有量でＭｏは存在していると判断すればよい。【００５１】
本発明の一実施形態に係る圧粉磁心は無機バインダーを有する。無機バインダーは磁性粉末同士を結着させるため、高温環境下に置かれた場合であっても機械的強度に優れる圧粉磁心を得ることができる。【００５２】
本発明の一実施形態に係る圧粉磁心が含有する無機バインダーは、ＢｉおよびＭｏを含有する酸化物材料からなり、好ましくは、さらにＰを含有する。Ｂｉを含有する、好ましくはさらにＰを含有する酸化物は、ガラス転移温度Ｔｇが比較的低い低融点ガラスを形成することができる。ガラス転移温度Ｔｇが低いガラスは、線膨張係数の変化率が最大となる屈伏点Ａｔも低いため、比較的低温で磁性材料の表面を覆うような変形を行うことができる。このため、本発明の一実施形態に係る圧粉磁心が含有する無機バインダーは、圧粉磁心同士を結着させる能力が高い。したがって、本発明の一実施形態に係る圧粉磁心は機械特性に優れ、高温環境下に置かれても機械特性に優れた状態を維持することができる。【００５３】
また、無機バインダーを与える酸化物材料がＢｉを含有していることにより、当該酸化物材料は、Ｍｏなど金属元素を含有する成分を容易に含有することができる。【００５４】
無機バインダーを与える酸化物材料がＭｏを含有しているため、磁性粉末の表面酸化物層がＭｏを含有することが容易である。したがって、無機バインダーを与える酸化物材料がＭｏを含有することにより、圧粉磁心の耐熱安定性を高めることが容易となる。【００５５】
無機バインダーを与える酸化物材料に含有されるＭｏにより磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを含有させる場合には、無機バインダーを与える酸化物材料に含まれるＭｏ含有量を変化させることにより、磁性粉末の表面酸化物層のＭｏ含有量を調整することが可能である。ただし、酸化物材料の種類によっては、Ｍｏを含有させることによってガラス転移点が変動したり、結晶化が生じやすくなったりする場合がある。したがって、無機バインダーを与える酸化物材料におけるＭｏ含有量は、酸化物材料が無機バインダーとして適切に機能しうることを考慮して設定されるべきものである。【００５６】
無機バインダーを与える酸化物材料がＢｉ，ＢおよびＭｏを含有する場合には、Ｍｏの含有量は、全成分について酸化物として換算した値として、すなわち、ＭｏについてはＭｏＯ３として、５ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であることが好ましいことがあり、１０ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下であることがより好ましいことがあり、３０ｍｏｌ％以上６０ｍｏｌ％以下であることがより好ましいことがある。【００５７】
上記の本発明の一実施形態に係る圧粉磁心は、有機成分を含有してもよい。有機成分は、上記の無機バインダーと同様に、磁性粉末を結着させる機能を有していてもよい。この目的では、有機成分は高分子材料に基づく成分であることが好ましい。そのような高分子材料として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、ポリエチレン、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマ（ＥＰＤＭ）、クロロプレン、ポリウレタン、塩化ビニル、飽和ポリエステル、ニトリル樹脂、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。圧粉磁心の製造過程において加熱を含む処理が施されない場合には、こうした高分子材料は、圧粉磁心内にそのまま残留して、有機バインダーとして機能することが期待される。一方、圧粉磁心の製造過程において加熱を含む処理が施される場合には、上記の高分子材料は熱によって、変性・分解して高分子材料に基づく成分となって圧粉磁心内に残留する。この高分子材料に基づく成分も有機バインダーとして機能しうることもある。【００５８】
上記の本発明の一実施形態に係る圧粉磁心は、上記の構成を備える限り、いかなる方法により製造されてもよい。次に説明する製造方法を採用すれば、本発明の一実施形態に係る圧粉磁心を効率的に製造することが可能である。【００５９】
本発明の一実施形態に係る圧粉磁心の製造方法は、次に説明する粉末形成工程、混合工程、成形工程およびアニール工程を備える。【００６０】
粉末形成工程では、Ｆｅ基Ｃｒ含有非晶質合金の溶湯から磁性粉末を形成する。磁性粉末の形成方法は限定されない。単ロール法、双ロール法等の急冷薄帯化方法や、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法等のアトマイズ法が例示される。急冷薄帯化法は冷却速度が比較的高いため非晶質合金を容易に製造しうるが、磁性粉末を得るためには薄帯の粉砕作業が必要となる。アトマイズ法は冷却の際に形状形成を行うため、工程の簡素化が可能である。溶湯を冷却することおよびさらに必要に応じて粉砕することにより形成された磁性粉末を分級してもよい。【００６１】
混合工程では、上記の粉末形成工程により得られた磁性粉末とＭｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスとを含む混合粉末体を得る。Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスは、Ｂｉ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３，ＭｏＯ３などの原材料を溶解し、冷却して得られたフリットを、ボールミルなどを用いて粉砕して適切な大きさのガラス粉末として用意する。ガラス粉末は必要に応じ分級されていてもよい。ガラス粉末と磁性粉末との混合は公知の方法により行えばよい。【００６２】
混合粉末体は上記の有機成分、具体的には高分子材料を含有していてもよい。混合粉末体は、さらに、潤滑剤、カップリング剤、絶縁性のフィラー、難燃剤などを含有していてもよい。【００６３】
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、流動パラフィン等の炭化水素系材料、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等の金属石鹸系材料、脂肪酸アミド、アルキレン脂肪酸アミド等の脂肪族アミド系材料などが挙げられる。こうした有機系の潤滑剤は、後述するアニール工程が行われた場合には気化し、圧粉磁心にはほとんど残留していないと考えられる。【００６４】
上記の成分から混合粉末体を得る方法は限定されない。水やキシレンなどの適当な希釈媒体と各成分とを混ぜてスラリー化し、遊星式攪拌機や乳鉢撹拌などによって撹拌を行うことでスラリーを一様な混合体とし、この混合体を乾燥すればよい。この場合における乾燥条件は限定されない。一例として、窒素やアルゴンなどの不活性雰囲気で８０℃から１７０℃程度の範囲に加熱して乾燥することが挙げられる。【００６５】
混合粉末体における各成分の含有量は後述する成形工程や得られた圧粉磁心の磁気特性を考慮して適宜設定される。混合粉末体の組成について限定されない例示を行えば、磁性粉末１００質量部に対して、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの粉末を０．５質量部から３．０質量部とし、高分子材料を０質量部から２．０質量部とすることが挙げられる。【００６６】
成形工程では、上記の混合工程により得られた混合粉末体を加圧成形して成形製造物を得る。加圧成形の条件は混合粉末体の組成や後述するアニール工程の条件、最終的に得られる圧粉磁心の特性などを考慮して適宜設定される。加圧成形について限定されない例示を行えば、常温（２５℃）で０．４ＧＰａから３ＧＰａ程度の範囲で加圧することが挙げられる。【００６７】
アニール工程では、上記の成形工程により得られた成形製造物をアニール処理して、ガラス粉末として成形製造物内に存在するＭｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスを無機バインダーとするとともに、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスに含有されるＭｏを磁性粉末の表面酸化物層内に供給する。アニール処理が行われることにより、成形製造物内のガラス粉末は軟化して、複数の磁性粉末の表面を覆うように変形し、無機バインダーとして機能する。Ｂｉ−Ｂ系ガラスは比較的低融点であることから、Ｍｏを含有していても、ガラス転移温度Ｔｇや屈伏点Ａｔが低く、磁性粉末の表面を覆うような変形を生じやすい。【００６８】
アニール処理は、酸化性雰囲気で加熱する第１アニール処理および第１アニール処理に引き続いて行われる非酸化性雰囲気で加熱する第２アニール処理を備えていてもよい。このように酸化性雰囲気で加熱する処理と非酸化性雰囲気で加熱する処理とを含むことにより、アニール処理を、熱酸化反応を主目的とするステージと歪の緩和など熱物理現象の発生を主目的とするステージとに分離することができる。具体的には、第１アニール処理では磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを含有させることを主目的とし、第２アニール処理では成形工程により磁性粉末内に蓄積された歪を解放することを主目的とすることが可能である。【００６９】
第１アニール処理と第２アニール処理との実施タイミングは限定されない。第１アニール処理を実施した後第２アニール処理を行ってもよいし、第２アニール処理を実施した後第１アニール処理を行ってもよい。また、第１アニール処理、第２アニール処理、第１アニール処理の順で行われてもよい。この場合において１回目に行われる第１アニール処理の処理条件と２回目に行われる第１アニール処理の処理条件とは共通していてもよいし相違していてもよい。【００７０】
第１アニール処理および第２アニール処理のいずれについても、処理条件は限定されない。混合工程で得られた混合粉末体の組成、成形工程における加圧成形の条件などを考慮して、適切な機能を有する圧粉磁心が得られるように、適宜設定される。【００７１】
第１アニール処理では、雰囲気中の酸素濃度、最高到達温度、最高到達温度での保持時間、昇温速度、降温速度などが処理条件として挙げられる。第２アニール処理では、雰囲気（還元性、不活性など）、最高到達温度、最高到達温度での保持時間、昇温速度、降温速度などが処理条件として挙げられる。第１アニール処理から第２アニール処理への切換が、アニール炉内への酸素供給を停止することによって行われてもよい。【００７２】
第１アニール処理における最高到達温度Ｔａ１は、第２アニール処理における最高到達温度Ｔａ２より低くてもよい。成形工程により加圧成形した際に磁性粉末に加えられた歪が大きい場合には、歪を緩和するためのアニール処理として４５０℃程度まで加熱することが求められる場合がある。しかしながら、酸素濃度が高い雰囲気でこのような加熱を行うと、磁性粉末の酸化が過度に進行して、圧粉磁心の磁気特性が低下したり、耐熱安定性が低下したりするおそれがある場合がある。このような場合には、上記のように、第１アニール処理における最高到達温度Ｔａ１を第２アニール処理における最高到達温度Ｔａ２よりも低くして、酸素を含有する雰囲気でのアニール処理によって磁性粉末の酸化が過度に進行することを抑制すればよい。【００７３】
Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの屈伏点Ａｔは、アニール処理における最高到達温度Ｔａと次の関係を満たすことが好ましい。
Ｔａ≧Ａｔ    【００７４】
上記の関係を満たすことにより、アニール処理の際にＭｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスが磁性粉末を覆うように移動することが容易となり、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスが無機バインダーとして機能しやすくなる。Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスが無機バインダーとして機能しやすくなることをより安定的に実現させる観点から、アニール処理における最高到達温度Ｔａは、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの屈伏点Ａｔよりも、１０℃以上高いことが好ましく、２０℃以上高いことがより好ましく、３０℃以上高いことが特に好ましい。【００７５】
Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスは結晶化温度Ｔｘを定義できる材料であってもよい。結晶化温度Ｔｘは、示差熱分析（ＤＴＡ）において結晶化に基づく発熱ピークの最高点を与える温度として定義される。一般的傾向として、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおけるＭｏ含有量が増加するほど結晶化温度Ｔｘは低下する。この結晶化温度Ｔｘは、アニール処理における最高到達温度Ｔａと次の関係を満たすことが好ましい。
Ｔｘ＞Ｔａ    【００７６】
上記の関係を満たすことにより、アニール処理においてＭｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの結晶化が生じにくくすることができる。Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの結晶化が進行すると、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスは流動性が低下し、磁性粉末を覆うように位置してバインダーとして機能することが生じにくくなる。また、結晶化にＭｏが直接的に関与するため、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの結晶化が進行すると、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおける移動可能なＭｏ量が実質的に低下し、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスから磁性粉末の表面酸化物層にＭｏを供給することが生じにくくなる。したがって、上記のとおり、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスの結晶化温度Ｔｘはアニール処理における最高到達温度Ｔａよりも高いことが好ましく、下記関係を満たすことがより好ましい。
Ｔｘ≧Ｔａ＋１０℃  【００７７】
Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおけるＭｏ含有量は限定されない。Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスが、磁性粉末を覆うように位置してバインダーとして機能するようにアニール処理において適切な流動性を有すること、および磁性粉末の表面酸化物層へのＭｏ供給源として機能するように適切なＭｏ移動性を有することを満たすように、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおけるＭｏ含有量は設定される。具体的なＭｏ含有量は、ガラス中のＢｉ含有量、Ｂ含有量、さらに必要に応じ添加される他の元素の含有量などとの関係により設定される。限定されない例示を行えば、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおけるＭｏ含有量は、酸化物換算で１０ｍｏｌ％以上であることが好ましい場合があり、２０ｍｏｌ％以上であることがより好ましい場合があり、３０ｍｏｌ％以上であることが特に好ましい場合がある。Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおけるＭｏ含有量が過度に高い場合には結晶化の影響が強くなる場合がある。したがって、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスにおけるＭｏ含有量は、酸化物換算で７０ｍｏｌ％以下であることが好ましい場合があり、６０ｍｏｌ％以下であることがより好ましい場合があり、５０ｍｏｌ％以下であることが特に好ましい場合がある。【００７８】
Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスのガラス転移温度Ｔｇは限定されない。Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスが、磁性粉末を覆うように位置してバインダーとして機能するようにアニール処理において適切な流動性を有すること、および磁性粉末の表面酸化物層へのＭｏ供給源として機能するように適切なＭｏ移動性を有することを満たすように、Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスのガラス転移温度Ｔｇは設定される。Ｍｏ含有Ｂｉ−Ｂ系ガラスのガラス転移温度Ｔｇは、第１アニール処理における最高到達温度Ｔａ１と次の関係を満たすことが好ましい場合がある。
Ｔｇ−２０℃≦Ｔａ１【００７９】
本発明の一実施形態に係る圧粉磁心の製造方法により製造される圧粉磁心の形状は限定されない。【００８０】
本発明の一実施形態に係る圧粉磁心の製造方法により製造される圧粉磁心の一例であるトロイダルコア１を図１に示す。トロイダルコア１はその外観がリング状である。トロイダルコア１は、本発明の一実施形態に係る圧粉磁心からなるため、優れた磁気特性を有する。【００８１】
本発明の一実施形態に係る電子部品は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉磁心の製造方法により製造された圧粉磁心、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、圧粉磁心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。【００８２】
このような電子部品の一例として、図２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、リング状の圧粉磁心であるトロイダルコア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、本実施形態に係る電子部品は、コイルを構成する部材と接続端子を構成する部材とが同一の部材から構成されていてもよい。【００８３】
本発明の一実施形態に係る電子部品の別の一例は、上記のトロイダルコア１とは異なる形状を有する圧粉磁心を備える。そのような電子部品の具体例として、図３に示されるインダクタンス素子２０が挙げられる。図３は、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子２０の全体構成を一部透視して示す斜視図である。図３では、インダクタンス素子２０の下面（実装面）が上向きの姿勢で示されている。図４は、図３に示すインダクタンス素子２０を実装基板１００上に実装した状態を示す部分正面図である。【００８４】
図４に示すインダクタンス素子２０は、圧粉磁心３と、圧粉磁心３の内部に埋め込まれたコイルとしての空芯コイル５と、溶接によって空芯コイル５に電気的に接続される接続端子としての一対の端子部４とを備えて構成される。圧粉磁心３は、本発明の一実施形態に係るＦｅ基合金組成物を備える部材の一つであり、具体的には圧粉成形体からなる。したがって、優れた磁気特性を有する。【００８５】
空芯コイル５は、絶縁被膜された導線を巻回して形成されたものである。空芯コイル５は、巻回部５ａと巻回部５ａから引き出された引出端部５ｂ，５ｂとを有して構成される。空芯コイル５の巻き数は必要なインダクタンスに応じて適宜設定される。【００８６】
図３に示すように、圧粉磁心３において、実装基板１００に対する実装面３ａに、端子部４の一部を収納するための収納凹部３０が形成されている。収納凹部３０は、実装面３ａの両側に形成されており、圧粉磁心３の側面３ｂ，３ｃに向けて解放されて形成されている。圧粉磁心３の側面３ｂ，３ｃから突出する端子部４の一部が実装面３ａに向けて折り曲げられて、収納凹部３０の内部に収納される。【００８７】
端子部４は、薄板状のＣｕ基材で形成されている。端子部４は圧粉磁心３の内部に埋設されて空芯コイル５の引出端部５ｂに電気的に接続される接続端部４０と、圧粉磁心３の外面に露出し、前記圧粉磁心３の側面３ｂ，３ｃから実装面３ａにかけて順に折り曲げ形成される第１曲折部４２ａおよび第２曲折部４２ｂとを有して構成される。接続端部４０は、空芯コイル５に溶接される溶接部である。第１曲折部４２ａと第２曲折部４２ｂは、実装基板１００に対して半田接合される半田接合部である。半田接合部は、端子部４のうちの圧粉磁心３から露出している部分であって、少なくとも圧粉磁心３の外側に向けられる表面を意味している。【００８８】
端子部４の接続端部４０と空芯コイル５の引出端部５ｂとは、抵抗溶接によって接合されている。【００８９】
図４に示すように、インダクタンス素子２０は、実装基板１００上に実装される。【００９０】
実装基板１００の表面には外部回路と導通する導体パターンが形成され、この導体パターンの一部によって、インダクタンス素子２０を実装するための一対のランド部１１０が形成されている。【００９１】
図４に示すように、インダクタンス素子２０においては、実装面３ａが実装基板１００側に向けられて、圧粉磁心３から外部に露出している第１曲折部４２ａと第２曲折部４２ｂが実装基板１００のランド部１１０との間で半田層１２０にて接合される。【００９２】
半田付け工程は、ランド部１１０にペースト状の半田が印刷工程で塗布された後に、ランド部１１０に第２曲折部４２ｂが対面するようにしてインダクタンス素子２０が実装され、加熱工程で半田が溶融する。図３と図４に示すように、第２曲折部４２ｂは実装基板１００のランド部１１０に対向し、第１曲折部４２ａはインダクタンス素子２０の側面３ｂ、３ｃに露出しているため、フィレット状の半田層１２０は、ランド部１１０に固着するとともに、半田接合部である第２曲折部４２ｂと第１曲折部４２ａの双方の表面に十分に広がって固着される。【００９３】
本発明の一実施形態に係る電気・電子機器は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉磁心を備える電気・電子部品が実装されたものである。そのような電気・電子機器として、電源スイッチング回路、電圧昇降回路、平滑回路等を備えた電源装置や小型携帯通信機器等が例示される。【００９４】
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。
【実施例】
【００９５】
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。【００９６】
次の組成のＦｅ基合金組成物を溶製し、ガスアトマイズ法により粉体からなる軟磁性材料（磁性粉末）を得た。
Ｆｅ：７７．４３原子％
Ｃｒ：１．９６原子％
Ｐ：９．０４原子％
Ｃ：２．１６原子％
Ｂ：７．５４原子％
Ｓｉ：４．８７原子％
その他不可避的不純物【００９７】
下記の表１に示される組成のガラスを用意し、これをボールミルで６６時間粉砕してガラス粉末を得た。上記の磁性粉末１００質量部およびこのガラス粉末２．０質量部（一部の実施例においてはガラス粉末を添加しなかった。）を２分間混合し、さらにポリビニルアルコール１．４質量部を加えて７分間混合して、スラリーを得た。なお、用いたガラスに関する下記の物性については表１にまとめて示す。
α：線熱膨張率（単位：１０−７／℃）
Ｔｇ：ガラス転移温度（単位：℃）
Ａｔ：屈伏点（単位：℃）
Ｔｘ：結晶化温度（単位：℃）【００９８】
【表１】
2017086148.tif 000003
【００９９】
得られたスラリーを１１０℃程度で２時間加熱乾燥して、得られた塊状の混合粉末体を粉砕し、篩を用いて粉砕物を分級して、粒径が３００μｍから８５０μｍの大きさの顆粒を集めて造粒粉からなる混合粉末体を得た。【０１００】
得られた混合粉末体を金型キャビティ内に入れ、成形圧力を１．７８ＧＰａとする圧粉成形を行った。こうして、図１に示されるような外観を有するトロイダルコア（外径：２０ｍｍ、内径：１２．８ｍｍ、厚さ：６．８ｍｍ）の形状を有する成形製造物を得た。【０１０１】
得られた成形製造物をイナートガスオーブンに投入し、炉内に供給する窒素中に大気を混合させることによって炉内雰囲気の酸素濃度を３〜３．５体積％に維持して、室温から１００℃／分で３６０℃まで昇温した。この状態を３．５時間維持した（第１アニール処理）。次に、炉内雰囲気を窒素雰囲気として、昇温速度１００℃／分で４４０℃まで昇温し、この状態を１時間維持した。その後、窒素雰囲気のままでヒーターを切り炉冷で室温まで冷却した（第２アニール処理）。こうして、圧粉磁心を得た。【０１０２】
（試験例１）圧環強度の測定
実施例において作製した圧粉磁心を、ＪＩＳ  Ｚ２５０７：２０００に準拠した試験方法により測定して、圧環強度（単位：ＭＰａ）を求めた。求めた圧環強度を表２に示す。上記の圧粉磁心について、３００℃の環境に２００時間放置する耐熱試験を行い、試験後の圧環強度を耐熱試験前の測定と同様にして測定した。測定結果を表２に示す。【０１０３】
（試験例２）透磁率の測定
実施例において作製した圧粉磁心に被覆銅線を３４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「４２８４１Ａ」）を用いて、１００ｋＨｚの条件で、初透磁率μ’を測定した。結果を表２に示す。上記のトロイダルコイルについて、３００℃の環境に２００時間放置する耐熱試験を行い、試験後の初透磁率μ’を耐熱試験前の測定と同様にして測定した。初透磁率μ’の耐熱変化率｛（試験後の値−試験前の値）／試験前の値｝（単位：％）を表２に示す。【０１０４】
（試験例３）鉄損の測定
実施例において作製した圧粉磁心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、ＢＨアナライザー（岩崎通信機社製「ＳＹ−８２１８」）を用いて、実効最大磁束密度Ｂｍを１００ｍＴとする条件で、測定周波数１００ｋＨｚで鉄損（単位：ｋＷ／ｍ３）を測定した。その結果を表２に示す。上記のトロイダルコイルについて、３００℃の環境に２００時間放置する耐熱試験を行い、試験後の鉄損を耐熱試験前の測定と同様にして測定した。鉄損の耐熱変化率｛（試験後の値−試験前の値）／試験前の値｝（単位：％）を表２に示す。【０１０５】
（試験例４）重量変化率の測定
実施例において作製した圧粉磁心の重量を測定し、３００℃の環境に２００時間放置する耐熱試験を行い、試験後の重量を測定した。重量変化率｛（試験後の値−試験前の値）／試験前の値｝（単位：％）を表２に示す。【０１０６】
【表２】
2017086148.tif 000004
【０１０７】
（試験例５）深さプロファイルの測定
実施例１、実施例６、実施例８、実施例１１、および実施例１２により作製した圧粉磁心に含まれる磁性粉末および耐熱試験（３００℃の環境に２００時間放置）後の圧粉磁心に含まれる磁性粉末について、オージェ電子分光装置（日本電子製「ＪＡＭＰ−７８３０Ｆ」）を用いて、磁性粉末の表面側からスパッタリングをしながら表面分析を行うことにより、磁性粉末の表面酸化物層を含む領域における組成の深さプロファイルを求めた。【０１０８】
実施例１、実施例６、実施例８、実施例１１、および実施例１２により作製した圧粉磁心について、３００℃の環境に２００時間放置する耐熱試験を行い、試験後の圧粉磁心について、同様に、磁性粉末の表面酸化物層を含む領域における組成の深さプロファイルを求めた。【０１０９】
得られた深さプロファイルから、深さＤ１および深さＤ２を求め、さらに、表面酸化物層の実効厚さＤおよび実効厚さＤの変化率｛（試験後の値−試験前の値）／試験前の値｝（単位：％）を求めた。【０１１０】
図５は耐熱試験前のＯ（酸素）の含有量の深さプロファイルを示すグラフであり、図６は、耐熱試験後のＯ（酸素）の含有量の深さプロファイルを示すグラフである。図５および図６には、各実施例の耐熱試験前（図５）または耐熱試験後（図６）における表面酸化物層の実効厚さＤを、線種が等しい上向きまたは下向きの矢印により示している。【０１１１】
図７は、実施例１により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図８は、図７に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。【０１１２】
図９は、実施例６により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図１０は、図９に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。図１０中の下向き矢印は表面酸化物層の実効厚さＤに相当する深さを示している。【０１１３】
図１１は、実施例８により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図１２は、図１１に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。図１２中の下向き矢印は表面酸化物層の実効厚さＤに相当する深さを示している。【０１１４】
図１３は、実施例１１により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図１４は、図１３に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。図１４中の下向き矢印は表面酸化物層の実効厚さＤに相当する深さを示している。【０１１５】
図１５は、実施例１２により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図１６は、図１５に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。図１６中の下向き矢印は表面酸化物層の実効厚さＤに相当する深さを示している。【０１１６】
図１７は、実施例１により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験後）を示すグラフであり、図１８は、図１７に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。図１８中の下向き矢印は表面酸化物層の実効厚さＤに相当する深さを示している。【０１１７】
図１９は、実施例６により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図２０は、図１９に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。実施例６では耐熱試験後の表面酸化物層の実効厚さＤが６０ｎｍよりも大きな値となったため、図２０中に表面酸化物層の実効厚さＤを示す矢印は表示されていない。【０１１８】
図２１は、実施例８により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図２２は、図２１に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。図２２中の下向き矢印は表面酸化物層の実効厚さＤに相当する深さを示している。【０１１９】
図２３は、実施例１１により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図２４は、図２３に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。図２４中の下向き矢印は表面酸化物層の実効厚さＤに相当する深さを示している。【０１２０】
図２５は、実施例１２により作製された圧粉磁心の磁性粉末における、Ｏ（酸素），Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＢｉの含有量の深さプロファイル（耐熱試験前）を示すグラフであり、図２６は、図２５に示される深さプロファイルについて縦軸の範囲を変化させて拡大表示させたグラフである。図２６中の下向き矢印は表面酸化物層の実効厚さＤに相当する深さを示している。【０１２１】
深さプロファイルから求められた深さＤ１および深さＤ２ならびに表面酸化物層の実効厚さＤおよび実効厚さＤの変化率を表３に示す。【０１２２】
【表３】
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【０１２３】
表３に示されるように、基本的な傾向として、圧粉磁心が無機バインダーを有しない場合には磁性粉末の表面酸化物層は厚く形成され、圧粉磁心が無機バインダーを有する場合には表面酸化物層の厚さは薄くなった。圧粉磁心が無機バインダーを有する場合には、耐熱試験を行うことにより表面酸化物層の実効厚さＤが増加したが、無機バインダーがＭｏを含有するときには表面酸化物層の実効厚さＤの増加の程度が少なかった。【０１２４】
図７および図８に示されるように、圧粉磁心が無機バインダーを有しない場合（実施例１）には、表面酸化物層からＭｏやＢｉは検出されなかった。図９および図１０に示されるように、Ｍｏを含有しないＢｉ−Ｂ系ガラスからなる無機バインダーを圧粉磁心が有する場合（実施例６）には、表面酸化物層からＢｉが検出されたがＭｏは検出されなかった。図１１から図１６に示されるように、Ｍｏを含有するＢｉ−Ｂ系ガラスからなる無機バインダーを圧粉磁心が有する場合（実施例８、実施例１１および実施例１２）には、表面酸化物層からＭｏおよびＢｉが検出された。したがって、圧粉磁心を形成するための混合粉末体にＭｏを含有するＢｉ−Ｂ系ガラスを含有させ、混合粉末体を成形して得られる成形製造物に対してアニール処理を行うことにより、表面酸化物層の内部にＭｏを供給できることが確認された。【０１２５】
図１４および図１６に示されるように、実施例１１および実施例１２では、表面酸化物層の実効厚さＤの深さやその深さよりも表面から遠位な深さにおいてＭｏが検出され、表面酸化物層のほぼ全域にＭｏが存在していると考えられうることが確認された。これに対し、図１２に示されるように、実施例８では、表面酸化物層の実効厚さＤの深さではＭｏは全く検出されず、表面酸化物層の一部、具体的には表面から１０ｎｍ未満のごく浅い領域にのみＭｏが存在していることが確認された。【０１２６】
上記のような圧粉磁心の表面酸化物層の内部におけるＭｏの分布が、耐熱安定性に影響を与えていることが確認された。すなわち、表面酸化物層のほぼ全域にＭｏが存在していると考えられうる実施例１１および実施例１２に係る圧粉磁心は、Ｍｏを含まないＢｉ−Ｂ系ガラスを含有させて得られる圧粉磁心（実施例６など）に比べて耐熱安定性に優れることが確認された。実施例１１および実施例１２に係る圧粉磁心は、耐熱試験後においても、表面酸化層のほぼ全域にＭｏが存在していると考えられうる（図２２から図２６）。【０１２７】
これに対し、耐熱試験前の状態において表面酸化物層の表面側の領域にのみＭｏが存在している実施例８に係る圧粉磁心は、耐熱試験後もＭｏは表面酸化層の表面側の領域に偏在し（図１１および図１２ならびに図２１および図２２）、この場合には、Ｍｏを含まないＢｉ−Ｂ系ガラスを含有させて得られる圧粉磁心（実施例６など）と同等の耐熱安定性を示すことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の製造方法により製造された圧粉磁心を用いた電気・電子部品は、パワーインダクタ、ハイブリッド自動車等の昇圧回路、発電、変電設備に用いられるリアクトル、トランスやチョークコイル、モータ用の磁芯などとして好適に使用されうる。
【符号の説明】
【０１２９】
１…トロイダルコア（圧粉磁心の一種）
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…インダクタンス素子
３…圧粉磁心
３ａ…圧粉磁心３の実装面
３ｂ，３ｃ…圧粉磁心３の側面
４…端子部
５…空芯コイル
５ａ…空芯コイル５の巻回部
５ｂ…空芯コイル５の引出端部
３０…収納凹部
４０…接続端部
４２ａ…第１曲折部
４２ｂ…第２曲折部
１００…実装基板
１１０…ランド部
１２０…半田層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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