(57)【要約】【課題】本考案は低電圧、大電流対応としてのパソコン、グラフィックカード、高周波電源等に使用されるＳＭＤパワーチョークコイルに関する。【解決手段】本考案のＳＭＤパワーチョークコイルの磁性素子用金属磁性材料は、アトマイズ製法で得られたＦｅ-Ｓｉ-Ａｌ系合金センダストで平均粒径が１０〜７０μｍからなる磁性粉末を大気中又は酸化性雰囲気にて６００℃〜１０００℃で焼成し、この粉末に平均粒径１〜１０μｍのカーボニル鉄粉を３〜４５ｗｔ％混合してなるものであり、形状は正方形又は長方形状で一辺が３ｍｍ〜１３ｍｍ、高さ１〜７ｍｍである。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
アトマイズ製法で得られたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金センダストで平均粒径が１０〜７０μｍからなる粉末を大気中又は酸化性雰囲気にて６００℃〜１０００℃で焼成し、この焼成されたセンダストに平均粒径１〜１０μｍのカーボニル鉄粉を３〜４５ｗｔ％混合してなる磁性素子用金属磁性材料を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺の長さが３ｍｍ〜１３ｍｍで高さ１ｍｍ〜７ｍｍより成ることを特徴とするＳＭＤチョークコイル。
【請求項２】
初透磁率μが２０〜３５の範囲のカーボニル鉄粉に対し、センダストの初透磁率μはカーボニル鉄粉のそれ以下、１０以上になるように、センダストを大気中又は酸化性雰囲気中で焼成し、前記カーボニル鉄粉と混合調整して得られた請求項１記載の磁性素子用金属磁性材料を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺の長さが３ｍｍ〜１３ｍｍで高さ１ｍｍ〜７ｍｍより成ることを特徴とするＳＭＤチョークコイル。
【請求項３】
前記請求項１又は請求項２の磁性素子用金属磁性材料に、粉末エポキシ１〜３ｗｔ％、タルク１〜３ｗｔ％、エポキシ系ワニスを２〜４ｗｔ％添加してなる磁性素子用金属磁性材を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺の長さが３ｍｍ〜１３ｍｍで高さ１ｍｍ〜７ｍｍより成ることを特徴とするＳＭＤチョークコイル。
【請求項４】
前記カーボニル鉄粉は、カーボニル鉄粉３〜４５ｗｔ％の一部を他の平均粒径１〜１０μｍの電解鉄粉、Ｆｅ−３．５Ｓｉ合金、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金、Ｆｅ−３．５Ｓｉ−４．５Ｃｒ合金のいずれか一つ、あるいは混合粉で０〜５０ｗｔ％の範囲で置換してなる請求項１記載の磁性素子用金属磁性材を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺の長さが３ｍｍ〜１３ｍｍで高さ１ｍｍ〜７ｍｍより成ることを特徴とするＳＭＤチョークコイル。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、低電圧、大電流対応としてのパソコン、グラフィックカード、高周波電源等に使用されるＳＭＤパワーチョークコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低電圧、大電流に対応したコイル内装一体型ＳＭＤパワーチョークコイルは、ＤＣバイアスに対して安定したインダクタンス値を得るには、飽和磁束密度が高いこと及び、金属磁性粉末自体の高い絶縁性が要求されていた。
【０００３】
埋め込み型ＳＭＤパワーチョークコイルに用いられる材料は、フェライトに替わり飽和磁束密度の高い金属磁性粉末、すなわちパーマロイ粉末、カーボニル鉄粉、センダスト粉末が用いられてきた（特許文献１を参照）。
しかしながら、パーマロイ粉末はＦｅ-Ｎｉ系で原料が高く、カーボニル鉄粉は鉄が主成分ながら、価格が鉄粉の数倍と高く、且つ粒径も１５μｍ以下と微粉末で、金属粉間の絶縁と流動性の良い材料を作る事が非常に困難であった。
鉄粉自体は安価であるが磁気損失が大きく、且つＤＣバイアス特性に対して、パーマロイ、カーボニル鉄粉、センダストに比し格段に悪い。
【０００４】
これに対しセンダストはＦｅ-Ｓｉ-Ａｌ系で材料費が比較的安く、又粒径も微粒（平均粒径１０μｍ近辺）、中粒（平均粒径３０μｍ近辺）、粗粒（平均粒径７０μｍ近辺）と選択巾が広い。
センダスト粉末は大気中で焼成することにより、表面酸化で合金粒子の表面の絶縁抵抗の制御が容易で且つ透磁率の制御も出来、コイル埋め込み型ＳＭＤパワーチョーク用金属磁性材料として製造上の粒子間絶縁が容易に出来る利点がある。
【特許文献１】実用新案登録第３１２０９２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２３７１５３号公報
【特許文献３】特開２０００−３４５２４０号公報
【特許文献４】特開平９−２３７７２９号公報
【特許文献５】特開２００３−１２４０１６号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、低電圧、大電流対応としてのパソコン、グラフィックカード、高周波電源等に使用されるＳＭＤパワーチョークコイルを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案のＳＭＤパワーチョークコイルの磁性素子用金属磁性材料は、アトマイズ製法で得られたＦｅ-Ｓｉ-Ａｌ系合金センダストで平均粒径が１０〜７０μｍからなる磁性粉末を大気中又は酸化性雰囲気にて６００℃〜１０００℃で焼成し、この粉末に平均粒径１〜１０μｍのカーボニル鉄粉を３〜４５ｗｔ％混合してなるものである。
【０００７】
本考案のＳＭＤパワーチョークコイルは、正方形又は長方形状で一辺が３ｍｍ〜１３ｍｍ、高さ１〜７ｍｍである。
【考案の効果】
【０００８】
本考案のＳＭＤパワーチョークコイルは、コイル埋め込み型パワーチョーク材料を主原料であるセンダスト粉末とカーボニル鉄粉を複合化することにより、優れたＤＣバイアスと高い絶縁性を有し、センダストの焼成条件の様々な設定で初透磁率μのコントロールとカーボニル鉄粉の混合割合を自在に変えることで、多種のＳＭＤパワーチョークの特性制御を可能とするものである。
パワーチョークとして必要とされる大電流と高いＤＣバイアス、インダクタンスに対して容易に初透磁率が制御できるため目的に合った製品を提供できる。
本考案により、コイル埋め込み型ＳＭＤパワーチョークコイルの製造上の難点とされていた母体金属粉末の初透磁率μを制御し、正方形又は長方形状で一辺の長さ３ｍｍ〜１３ｍｍ、高さ１ｍｍ〜７ｍｍのコイル埋め込み型パワーチョークの磁性コアーで、母体原料となるセンダストの初透磁率をカーボニル鉄粉の初透磁率以下に低下させ、センダストにカーボニル鉄粉を３〜４５％の範囲内で混合比を制御することにより市場より要求されるコイル埋め込み型ＳＭＤパワーチョークの形状、インダクタンス、ＤＣバイアスの要求特性等、任意に制御し、且つ埋め込み型コイルとそれを形成する金属磁性粉末間の絶縁抵抗を１．０Ｅ+０６（Ω）以上とする製品を可能とした。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
本考案のＳＭＤパワーチョークコイルの一実施例について、添付図面に基づいて以下に説明する。
図１は本考案のＳＭＤパワーチョークコイルの（ａ）外観図、（ｂ）内部構成図である。
アトマイズ製法で得られたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金センダストで平均粒径が１０〜７０μｍからなる粉末を大気中又は酸化性雰囲気にて６００℃〜１０００℃で焼成し、この焼成されたセンダストに平均粒径１〜１０μｍのカーボニル鉄粉を３〜４５ｗｔ％混合してなる磁性素子用金属磁性材料を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺が３ｍｍ〜１３ｍｍ、高さ１〜７ｍｍより成るＳＭＤパワーチョークコイルを製造する。
なお、図１のＳＭＤパワーチョークコイルは、金属磁性材料粉末成型体１、コイル２、端子電極３で出来ている。
【００１０】
考案の目的特性
本考案のＳＭＤパワーチョークコイルでは磁性粉末成形体の磁気特性・初透磁率μが２０前後でＤＣバイアスが８０％以上の製品を得る事を目的とする。
ＤＣバイアスが８０％未満だと、チョークコイルとしての機能が著しく低下する。
この特性は大気中熱処理により表面酸化したセンダストと、焼成により低下する初透磁率と密度を上げるためのカーボニル鉄粉との混合体により得られる事を見出した。
センダストは焼成を行うと初透磁率μは低くなり、ＤＣバイアスは高くなる。
しかし、この状態では市場要求の低電圧、大電流に対応したインダクタンスを得る事が困難である。
そこで、低下した初透磁率μをカーボニル鉄粉との混合により、高いＤＣバイアスを持ったまま回復させようとするものである。
ここで焼成を行ったセンダストの初透磁率μより高い初透磁率μを持つカーボニル鉄粉が必要となる。
【００１１】
金属磁性材料
センダストとはＦｅ-９．６Ｓｉ-５．４Ａｌ合金で通常Ｓｉは８．３〜１１．５ｗｔ％，Ａｌは４．５〜６．５ｗｔ％の範囲である。その粒度は平均粒径が約５〜９０μｍのものを用意した。
カーボニル鉄粉とは鉄カーボニルから化学的に作られた微細な球状の高純度鉄である。
その不純物範囲はＣ(炭素)０．０１ｗｔ％以下、Ｏ(酸素)０．０１ｗｔ％以下である。
製法が違っても同一純度、同一形状であればその効果は同じである。粒径０．３〜１５μｍのサンプルを準備し実験に供した。
鉄粉とは俗に言う電解鉄、アームコ鉄などの粉を指しその純度はカーボニル鉄に及ばないものである。Ｆｅ-３．５Ｓｉ合金とは磁性用珪素鉄の事で通常はＳｉ ２．５〜４．５ｗｔ％のものを指す。
Ｆｅ-５０Ｎｉ合金とはＪＩＳ Ｈ ４５３２の第３種パーマロイ（ＪＩＳ Ｈ ２５３１ ＰＢ級）を指しそのＮｉ範囲は通常４０〜５２ｗｔ％である。Ｆｅ-３．５Ｓｉ-４．５Ｃｒ合金とはＳｉ 3〜4ｗｔ％，Cr 4〜5ｗｔ％の合金を指す。
【００１２】
センダスト、カーボニル鉄粉の粒径
本考案ではセンダストを大気中あるいは酸化性雰囲気中で高温加熱し、磁気特性(初透磁率)の調整を行う。
また、同時にセンダスト粉末の表面にアルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）を主とする適切な絶縁性皮膜をつける。
センダスト粉末を大気中で加熱し適切な磁気特性、絶縁性を得る最低加熱温度を測定した。
その結果を表１に示す。
【００１３】
【表１】
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表１で○はＳＭＤチョークコイル用素材として使用可であることを示す。
表１において、酸化性雰囲気温度は初透磁率μ２５以下を得られる条件設定した。
また、絶縁性は絶縁抵抗１．０Ｅ+０８(Ω)が得られる条件でもって判断した。
センダスト粉末は平均粒径が１０μｍ未満だと焼成で燃えやすく、平均粒径５μｍでは磁気特性(初透磁率)を得るための焼成温度６００℃で大気中加熱すると過酸化となり特性が得られない(非酸化性雰囲気では６００℃で問題なし)。
表面絶縁性を得るには大気中６００℃以上の加熱が必要である。
平均粒径７０μｍを超えると適切な磁気特性(初透磁率)を得るに焼成温度は１１００℃と高くなり、通常の生産に適さない。
絶縁性は高温で加熱するほど高い値が得られるが、工業的に生産するには１０００℃以下が望ましい。
表１の結果からセンダストの適切な平均粒径は１０μｍ以上、７０μｍ以下となる。
【００１４】
カーボニル鉄粉は平均粒径０．３〜１５μｍの範囲でセンダストとの混合性、プレスによる成形性のテストを行った。
この結果を表２に示す。
【００１５】
【表２】
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表２で○は混合、成形性のよいことを示す。
カーボニル鉄粉にはセンダストとの組合せからその初透磁率μは２５以上が求められる。平均粒径０．３μｍでは混合性、初透磁率μは使用に耐えず、また１５μｍになるとカーボニル鉄粉粒子がセンダスト粒子間に上手く入り込めず成形性が悪い。
表２の結果からカーボニル鉄粉の適切な平均粒径の範囲は１μｍ以上、１０μｍ以下となる。
また、その初透磁率μも必然的に下限は２０、上限が３５となる。
【００１６】
実施サンプルの製作例
以下、実施例はセンダストの適切な平均粒径１０μｍ以上、７０μｍ以下の内で、平均粒径４０μｍと６０μｍのセンダスト粉末の実験結果を、カーボニル鉄粉の適切な平均粒径の範囲１μｍ以上、１０μｍ以下の内で平均粒径５μｍのカーボニル鉄粉を用いた例について詳述する。
焼成なしのセンダスト粉末で平均粒径４０μｍの初透磁率μは３７．２、平均粒径６０μｍのセンダスト粉末の初透磁率μは３９．１であった。平均粒径５μｍのカーボニル鉄粉の初透磁率μは２６．４であった。
前記センダスト粉末は、初透磁率μが２６．４のカーボニル鉄粉に対し、それより低い初透磁率μ即ち１０〜２５になるように大気中又は酸化性雰囲気中で焼成した後、前記カーボニル鉄粉と混合調整する。
磁性素子用金属磁性材料はこの混合調整材料に、さらに成形性、絶縁性向上のため粉末エポキシ１〜３ｗｔ％、タルク１〜３ｗｔ％、エポキシ系ワニスを２〜４ｗｔ％の範囲で添加した。
前記カーボニル鉄粉は、カーボニル鉄粉の一部を他の平均粒径１〜１０μｍの鉄粉、Ｆｅ-３．５Ｓｉ合金、Ｆｅ-５０Ｎｉ合金、Ｆｅ-３．５Ｓｉ-４．５Ｃｒ合金のいずれか一つ、あるいはこれらの混合粉で、０〜５０％の範囲で置換することも可能である。
【００１７】
本考案のＳＭＤパワーチョークコイルの磁性素子用金属磁性材料について、以下に詳細に説明する。
平均粒径６０μｍのセンダスト粉末と平均粒径４０μｍのセンダスト粉末を各々大気中で６００℃〜１０００℃、安定時間１５分で焼成した後３５５μｍの網で篩い解砕した。
これらの焼成センダスト粉末やカーボニル鉄粉は、そのままでは成形に適さないので、初透磁率μと絶縁抵抗の測定試料は、次のようにして得た。
カーボニル鉄粉に対し、主成分となる酸化性雰囲気で各種の初透磁率を得る様調整した焼成済みセンダスト粉末１００ｗｔ％に対しエポキシ粉末２ｗｔ％を加え、２分攪拌混合し、さらにエポキシワニス１ｗｔ％を添加し３０分攪拌混合した。
この混合材料を７０℃〜８０℃のオーブンで３０分乾燥した後、３５５μｍの網を通して顆粒を作成した。
この顆粒をトロイダル形状で、外形Φ１０ｍｍ×内径Φ５ｍｍ、重量１ｇ、成型圧力５ｔｏｎ/ｃｍ２で成型し、１７０℃で３０分間硬化させ測定試料とした。
最初に成型密度と絶縁抵抗を測定した後、このトロイダルにΦ０．４ｍｍのワイヤーを１０回巻線して、ＬＣＲメーターでインダクタンスを測定し初透磁率μを算出した。
センダスト焼成粉末と焼成なしの粉末、及びカーボニル鉄粉について、それぞれの初透磁率μと絶縁抵抗、成型密度の関係データを表３に示す。
【００１８】
【表３】
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センダストの初透磁率μは、平均粒径４０μｍ時で７００℃以上、平均粒径６０μｍ時で７５０℃以上の温度で焼成することにより、カーボニル鉄粉の初透磁率μより小さくすることが出来た。
平均粒径１０μｍのセンダストを１０００℃で焼成した時その初透磁率μは１０であった。これが使用できる最低限の値である。
表３より平均粒径が小さければ、センダストの初透磁率μは低下しやすかった。
焼成センダストは温度が上がるほど密度と初透磁率μが低下し、強度も弱くなる。
初透磁率μが小さいほど、ＤＣバイアス特性が向上することは一般的に知られているが、逆にインダクタンスの低下が起こるため、双方の利点・欠点を補える材料が必要となってくる。
インダクタンスの低下を補うため、コイルの巻数を増やそうとすれば、直流抵抗が増大し発熱が大きくなるため、大きな電流が流せなくなってしまう。
そこで、カーボニル鉄粉より低い初透磁率μを持たせたセンダスト粉末に、カーボニル鉄粉を混合し、密度を上げることで、多くの磁性粉を閉じ込めてインダクタンスを回復させ、同時にＤＣバイアスを向上させることを試みた。
【００１９】
以下に表３のカーボニル鉄粉とセンダスト粉末を混合した配合材料の詳細を説明する。  センダストとカーボニル鉄粉にタルクを加えた合計重量部を1００ｗｔ％とし、カーボニル鉄粉をそれぞれ０ｗｔ％、１０ｗｔ％、２５ｗｔ％、４５ｗｔ％、５５ｗｔ％混合した５種類の配合材を作成した。
タルクは加熱硬化後の強度向上と、絶縁性を安定させるため１〜３ｗｔ％の添加が良好であった。ここでタルクは必ずしも１〜３ｗｔ％でなくても、替わりにエポキシワニスを増やしても良い。
これら５種類の各々の混合粉材料の合計重量部に対し、エポキシ粉末をさらに１〜３ｗｔ％の範囲で秤量して加え、約２分間混合攪拌する。
さらに、前記合計重量部に対しエポキシワニス２〜４ｗｔ％、錫金属石鹸０．３ｗｔ％、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）２．５ｖｏｌ％を秤量して加え、６０分攪拌した。
錫金属石鹸は材料の保湿調整のためであり、材料が短期間に使用されるのであれば必ずしも必要とはしない。
こうして得られた配合材料を、２５０μｍの篩を通した後、流動性の改善を行うために８０℃で２Ｈｒ乾燥させた。
この乾燥させた混合粉をさらに３５５μｍの網を通しながら揉み解し、磁性素子用金属磁性材料の配合材顆粒を完成させた。
【００２０】
カーボニルを０〜５５ｗｔ％混合した５種類の配合材料の初透磁率、絶縁抵抗、成型密度を測定した結果がそれぞれ表４（配合材料の初透磁率μ）、表５（配合材料の絶縁抵抗Ω）、表６（配合材料の成型密度ｇ／ｃｍ３）である。
試料は、焼成粉末の測定と同形状のトロイダルで、外形Φ１０ｍｍ×内径Φ５ｍｍ、重量１ｇ、成型圧力５ｔｏｎ/ｃｍ２で成型し、１７０℃で３０分間加熱硬化させ作成した。
初透磁率μも焼成粉末の測定と同様、トロイダルにΦ０．４ｍｍのワイヤーを１０回巻線して、ＬＣＲメーターでインダクタンスを測定し初透磁率μを算出した。
充填密度は当然成型圧力で変わってくる。ここでは成型圧力５ｔｏｎ/ｃｍ２の例を示すが、製造上は３〜８ｔｏｎ/ｃｍ２の範囲で選択できる。
【００２１】
【表４】
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【００２２】
【表５】
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【００２３】
【表６】
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表４より配合材料の初透磁率μは、カーボニル鉄粉無添加の値で、センダスト焼成上がりより見掛け上、下がる。
これは、焼成上がり[００１６]と配合材[００１８]では、コイルの一体成形に適するよう、添加物の内容がことなっているためである。
またセンダストの焼成温度とカーボニルの混合量を変化させることで容易に配合材の初透磁率μを制御することが可能でありこれらの組み合わせは自在に行えることが分かる。
ここで、焼成上がりで管理するセンダストの初透磁率μは製品のＤＣバイアスを管理する目的であり、配合材料の初透磁率μは工程管理上、インダクタンスの管理に用いるものである。
センダストにカーボニル鉄粉を添加する事によりＤＣバイアスを改善するが、それを初透磁率μで管理するものである。添加するカーボニル鉄粉の初透磁率μがセンダストのそれと等しいかもしくは越えていることが大切である。
言い換えるとセンダストの初透磁率μはカーボニル鉄粉のそれ以下であることである。
センダストの初透磁率μがカーボニル鉄粉のそれを越えていると適切なＤＣバイアスを得る事は出来ない。
高い初透磁率μをもつセンダストは大きなインダクタンスが得られるが、逆にＤＣバイアスは悪化する。
初透磁率μの高いセンダストでインダクタンスを市場要求値に合わせるためには、無機物や有機物の絶縁物質を加えたり、コイルの巻数を減らしたり、成型圧を下げたりするが、初透磁率μの高いセンダストのＤＣバイアスは目標に達しない。
そこで、最初から焼成によってセンダストの初透磁率μを低下させると初透磁率μが１０〜２５の低い領域でＤＣバイアスが９０％まで上昇するが、逆にインダクタンスが市場要求値に未達となる。
ここでインダクタンスを上げることが必要になってくるが、そのためには焼成センダストの初透磁率μをさらに下げることなくそれ以上の高い初透磁率μをもち、且つセンダストの粒子空隙に入り込み密度が上げられる微粒子のカーボニル鉄粉の混合が必要になってくる。
表５より絶縁抵抗は１．０Ｅ＋０６（Ω）以上を目標とすればカーボニル鉄粉は最大４５ｗｔ％まで混合することが可能である。
４５ｗｔ％の値は、カ−ボニル鉄粉の初透磁率μが２６．４（表３）近傍の場合であって、初透磁率μが２０又は３０、３５等の値をとれば混合量が上下することになり、混合出来る最大値は当然上下する。
カーボニル鉄粉を混合すると絶縁抵抗が下がるのでセンダストの焼成によって得られる表３の絶縁抵抗は１．０Ｅ＋８（Ω）以上、望ましくは１．０Ｅ＋１０(Ω)以上あれば良い。
表６よりセンダストは焼成温度が高いほど成型密度が低下するが、カーボニル鉄粉を混合することで、密度が上昇していることが分かる。
すなわち、より多くの磁性粉を閉じ込めることが出来るので、センダストの初透磁率μが小さくてもインダクタンスを上昇させることが可能となる。
【００２４】
上述の配合材料の測定結果から導き出された、最適なセンダストの焼成温度とカーボニル混合量の関係を調べた結果を説明する。
代表試料の形状は（１０ｍｍ×１０ｍｍ角）×高さ４ｍｍとし、平角線の幅１．８ｍｍ×厚０．５ｍｍを３．５Ｔｓ巻いたコイルを５ｔｏｎ／ｃｍ２の成型圧で一体成型した。
成型した後、１７０℃で６０分加熱硬化し測定用試料を作成した。
この形状でのＤＣバイアス特性は、０Ａ時のインダクタンスが０．５μＨに対し、４０Ａ時に０．４μＨが現在の最高値であった。
すなわちこの場合は、ＤＣバイアス値＝［４０Ａ時のインダクタンス（Ｌ４０Ａ）/０Ａ時のインダクタンス（Ｌ０Ａ）〕×１００で算出し、ＤＣバイアスは８０％であると表現されている。
前述の配合材料がどれも０．５μＨとなる訳ではないので、すべての配合材料のインダクタンスとＤＣバイアスを測定し、０．５μＨの条件を満たすポイントのＤＣバイアス値を求めた結果が表７である。
【００２５】
【表７】
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表７の結果からセンダスト単独、即ちカ−ボニル鉄粉混合量０ｗｔ％のＤＣバイアスは７８％が限界であり、カーボニル鉄粉を３ｗｔ％以上混合しなければ、ＤＣバイアスは８０％に到達しない。
カーボニル鉄粉の混合量が多いほどＤＣバイアスは向上するが、前述したように４５ｗｔ％を超えると絶縁抵抗が低下する（表５）。
従って、カーボニル鉄粉の混合量の範囲は３〜４５ｗｔ％が望ましい。
ここで配合材の初透磁率μに着目すると、インダクタンスが０．５μＨ一定なら初透磁率μも一定と思われたが、カーボニル鉄粉の混合量が増えるにつれて、次第に低下している。
この理由は定かではない。
さらに、センダストの平均粒径とは無関係に焼成センダストの初透磁率μとＤＣバイアスの値はほぼ一致する。即ち平均粒径とは無関係に焼成センダストの初透磁率μを合わせればよいことになる。
焼成センダストの初透磁率μは、焼成温度、雰囲気、時間、粒径で変化するため、必ずしも表７の温度で焼成すればよいとは限らず、目標とする初透磁率μが得られる焼成方法をとればよい。
表７ではセンダストの平均粒径４０μｍ、６０μｍの例を示したがセンダストの平均粒径１０〜７０μｍの範囲で全てこの条件を満たす事が出来た。
【００２６】
この方法で得られる材料が他のＳＭＤパワーチョークコイルの形状や、インダクタンス値に対し優れたＤＣバイアスを示すかテストした結果の一例が表８である。
ここでは形状固有の差が生じ、６．５ｍｍ×６．５ｍｍ×高さ３ｍｍに対してはセンダストの焼成後の初透磁率μ１４に対しカーボニルの混合量を２５ｗｔ％の配合材が適していた。
【００２７】
【表８】
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ここでの通電電流は、現状ではＤＣバイアス７５〜８０％となる最大の電流値である。
しかしながら、焼成センダストとカーボニル鉄粉の混合材は、この限界点を超えている。
このように、形状固有の差やインダクタンス値の違いに対しては、センダストの焼成によりその初透磁率μとカ−ボニル鉄粉混合量を組みかえることで、自在に目標のＤＣバイアスに対応できる。
【００２８】
次に、焼成センダストと、カーボニル鉄粉３〜４５ｗｔ％の混合において、カーボニル鉄粉の一部を他の金属磁性粉で置換し、ＤＣバイアスがどのように変化するか調べた。
置換対象とした金属磁性粉は純鉄、Ｆｅ−３．５Ｓｉ合金、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金、Ｆｅ−３．５Ｓｉ−４．５Ｃｒ合金の４種類であり、これらの平均粒径は１〜１０μｍのもので行った。
表７の焼成センダスト（平均粒径４０μｍ、焼成温度８８０℃）を用いて、カーボニル鉄粉２５ｗｔ％）の一部を置換した場合の例を説明する。
ここで使用したカーボニル鉄粉は表３と同一のものである。
配合材料を作った手法は、先の実験[００１８]と同等であり、カーボニルの重量部をカーボニル鉄粉との重量割合（置換率）で０〜６０％、前述の金属磁性粉で置換して配合した。
試料の形状、測定方法は前述の実験（[００２３]）と同じである。
ＤＣバイアスを測定した結果を表９〜表１２に示す。ここで使用した置換添加合金の粒径は１０μｍのものである。
【００２９】
【表９】
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【００３０】
【表１０】
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【００３１】
【表１１】
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【００３２】
【表１２】
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表９〜表１２において、焼成センダストと混合するカ−ボニル鉄粉の一部を他の金属磁性粉  電解鉄（Ｆｅ）、Ｆｅ−３．５Ｓｉ合金、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金、Ｆｅ−３．５Ｓｉ−４．５Ｃｒで０〜５０％置換してもＤＣバイアスはいずれも８０％を超え、この置換率の範囲内で混合できることが分かった。
４種類の金属粉いずれの混合でも、ＤＣバイアスは８０％をこえており、２〜４種類を同時に混合しても８０％以上の結果が得られた。
また、いずれの合金も５０％を超えて添加、置換するとＤＣバイアスは８０％を割り、不適切である事もわかった。
【００３３】
本考案は種々の形状のＳＭＤパワーチョークコイルで、従来困難とされていた大電流でのＤＣバイアを８０％以上にすることを可能にした。
磁気特性改善の主な技術的な根拠として概ね次のことが推定される。
即ち、主原料であるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系センダストを大気中、又は酸化雰囲気中で酸化処理し合金を形成している各々の金属を酸化させることにより合金粒子の表面抵抗を大幅に増加させるが、副次的な影響として磁気特性が低下する。
センダストを大気中高温酸化するとＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３などの酸化物が生成するが、絶縁性向上にはＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２が主に貢献している。
酸化処理前の初透磁率μの初期値が３５以上あったものを、２５以下になるまで焼成し、酸化反応させることによりＤＣバイアス特性が改善されセンダスト合金粒子の表面抵抗も大幅に上昇する。
しかし、初透磁率μと密度が小さいことでインダクタンスの低下を招くが、ＳＭＤパワーチョークコイルにおいてはこの欠点をカーボニル鉄粉で補い密度を上げることで優れたＤＣバイアスを保持したままインダクタンスが回復したと考えられる。
金属粉末粒子の絶縁抵抗を上げるためにエポキシ樹脂等でコーティングするが、焼成によってセンダスト粉末の表面抵抗が大きく上昇した結果、樹脂コーティングに頼っていた絶縁性能はそれほど重要ではなく、カ−ボニル鉄粉は未処理でその初透磁率μを下げることなく混合できるので、４５ｗｔ％以下で充分なインダクタンスと絶縁抵抗が確保出来る。
【００３４】
本考案により、コイル埋め込み型ＳＭＤパワーチョークコイルの製造上の難点とされていた母体金属粉末の初透磁率μを制御し、正方形又は長方形状で一辺の長さ３ｍｍ〜１３ｍｍ、高さ１ｍｍ〜７ｍｍのコイル埋め込み型パワーチョークの磁性コアーで、母体原料となるセンダストの初透磁率μをカーボニル鉄粉の初透磁率μ以下に低下させ、センダストにカーボニル鉄粉を３〜４５％の範囲内で混合比を制御することにより市場より要求されるコイル埋め込み型ＳＭＤパワーチョークの形状、インダクタンス、ＤＣバイアスの要求特性等、任意に制御し、且つ埋め込み型コイルとそれを形成する金属磁性粉末間の絶縁抵抗を１．０Ｅ+０６（Ω）以上とする製品を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本考案のＳＭＤパワーチョークコイルの（ａ）外観図、（ｂ）内部構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  金属磁性材料粉末成型体
２  コイル
３  端子電極
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月8日(2009.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
アトマイズ製法で得られたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金センダストで平均粒径が１０〜７０μｍからなる粉末を大気中又は酸化性雰囲気にて６００℃〜１０００℃で焼成し、この焼成されたセンダストに平均粒径１〜１０μｍのカーボニル鉄粉を３〜４５ｗｔ％混合してなる磁性素子用金属磁性材を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺の長さが３ｍｍ〜１３ｍｍで高さ１ｍｍ〜７ｍｍに成型されたことを特徴とするＳＭＤチョークコイル。
【請求項２】
初透磁率μが２０〜３５の範囲のカーボニル鉄粉に対し、センダストの初透磁率μはカーボニル鉄粉のそれ以下、１０以上になるように、センダストを大気中又は酸化性雰囲気中で焼成し、前記カーボニル鉄粉と混合調整して得られた磁性素子用金属磁性材を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺の長さが３ｍｍ〜１３ｍｍで高さ１ｍｍ〜７ｍｍに成型されたことを特徴とするＳＭＤチョークコイル。
【請求項３】
アトマイズ製法で得られたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金センダストで平均粒径が１０〜７０μｍからなる粉末を大気中又は酸化性雰囲気にて６００℃〜１０００℃で焼成し、この焼成されたセンダストに平均粒径１〜１０μｍのカーボニル鉄粉を３〜４５ｗｔ％混合してなる磁性素子用金属磁性材料、又は初透磁率μが２０〜３５の範囲のカーボニル鉄粉に対し、センダストの初透磁率μはカーボニル鉄粉のそれ以下、１０以上になるように、センダストを大気中又は酸化性雰囲気中で焼成し、前記カーボニル鉄粉と混合調整して得られた磁性素子用金属磁性材料に、粉末エポキシ１〜３ｗｔ％、タルク１〜３ｗｔ％、エポキシ系ワニスを２〜４ｗｔ％添加してなる磁性素子用金属磁性材を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺の長さが３ｍｍ〜１３ｍｍで高さ１ｍｍ〜７ｍｍに成型されたことを特徴とするＳＭＤチョークコイル。
【請求項４】
アトマイズ製法で得られたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金センダストで平均粒径が１０〜７０μｍからなる粉末を大気中又は酸化性雰囲気にて６００℃〜１０００℃で焼成し、この焼成されたセンダストに平均粒径１〜１０μｍのカーボニル鉄粉を３〜４５ｗｔ％混合してなる磁性素子用金属磁性材において、前記カーボニル鉄粉は、カーボニル鉄粉３〜４５ｗｔ％の一部を他の平均粒径１〜１０μｍの電解鉄粉、Ｆｅ−３．５Ｓｉ合金、Ｆｅ−５０Ｎｉ合金、Ｆｅ−３．５Ｓｉ−４．５Ｃｒ合金のいずれか一つ、あるいは混合粉で０〜５０ｗｔ％の範囲で置換してなる磁性素子用金属磁性材を用い、形状は正方形又は長方形状で一辺の長さが３ｍｍ〜１３ｍｍで高さ１ｍｍ〜７ｍｍに成型されたことを特徴とするＳＭＤチョークコイル。