(57)【要約】【課題】従来の磁気部品に比べて高い透磁率、高い抵抗率の磁気部品を提供する。【解決手段】金属磁性粒子をプレス成形して成形する磁性材料を用いた磁気部品の製造方法において、前記金属磁性粒子が扁平化したあるいは針状の粒子であり、かつ、磁場中で熱処理することにより磁化容易化軸を扁平粒子の面方向または針状粒子の長さ方向に誘導した粒子であり、前記金属磁性粒子を、所望の方向に磁場を印加した状態でプレス成形することで、前記扁平粒子の面方向または前記針状粒子の長さ方向に磁化容易化軸を誘導した前記金属磁性粒子の方向を制御することを特徴とする磁気部品の製造方法、および、上記製造方法で製造された磁気部品。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属磁性粒子をプレス成形して成形する磁性材料を用いた磁気部品の製造方法において、前記金属磁性粒子が扁平化したあるいは針状の粒子であり、かつ、磁場中で熱処理することにより磁化容易化軸を扁平粒子の面方向または針状粒子の長さ方向に誘導した粒子であり、前記金属磁性粒子を、所望の方向に磁場を印加した状態でプレス成形することで、前記扁平粒子の面方向または前記針状粒子の長さ方向に磁化容易化軸を誘導した前記金属磁性粒子の方向を制御することを特徴とする磁気部品の製造方法。
【請求項２】
前記金属磁性粒子を熱処理するときの前記磁場が回転磁場であることを特徴とする請求項１に記載の磁気部品の製造方法。
【請求項３】
前記回転磁場中での熱処理の際に、粒子に振動を与えながら粒子の方向を変化させることを特徴とする請求項２記載の磁気部品の製造方法。
【請求項４】
前記回転磁場中での熱処理の際に、粒子の集合体を攪拌棒で攪拌することで粒子の方向を変えることを特徴とする請求項２記載の磁気部品の製造方法。
【請求項５】
プレス成形時に印加する磁場が回転磁場であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気部品製造方法。
【請求項６】
金属磁性粒子に機械的な振動を与えながらプレス成形することを特徴とする請求項５記載の磁気部品の製造方法。
【請求項７】
プレス成形に供する金属磁性粒子が、あらかじめ、液体溶媒中に分散した状態で磁場を印加し、乾燥したものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気部品の製造方法。
【請求項８】
金属磁気粒子がその表面に絶縁被膜を形成したものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気部品の製造方法。
【請求項９】
金属磁性粒子が扁平化磁性粒子であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気部品の製造方法。
【請求項１０】
金属磁性粒子が針状磁性粒子であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気部品の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁気部品の製造方法により製造されたことを特徴とする磁気部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気部品およびその製造方法に関する。この磁気部品は、スイッチング電源用トランス、リアクトル等用として有用である。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器は小型化、軽量化されてきており、これに伴って電子機器に搭載されるスイッチング電源も小型化への要求が高まっている。特にノート型パソコンや小型携帯機器、薄型ＣＲＴ、テレビのフラットディスプレイパネルに用いられるスイッチング電源では、小型化、薄型化が強く求められている。しかしながら、従来のスイッチング電源は、その主要な構成部品であるトランス、リアクトル等の磁気部品が大きな体積を占め、このため小型化、薄型化に限界があった。これら磁気部品の体積を小型化、薄型化しない限り、スイッチング電源の小型化、薄型化は困難となっていた。
【０００３】
従来、このようなスイッチング電源に使用されているトランス、リアクトルなどの磁気部品には、センダストやパーマロイなどの金属磁性材料や、フェライトなどの酸化物磁性材料が使用されてきた。
【０００４】
これら金属磁性材料は飽和磁気密度と透磁率が高い。しかし、電気抵抗率が低いため、特に高周波領域では渦電流損失が大きくなってしまう。そのため、近年の傾向である、高速動作や高周波駆動により必要なインダクタンス値を下げて磁気部品を小型化することができない。
【０００５】
一方、酸化物磁性材料は、金属磁性材料に比べ電気抵抗率が高いため、高周波領域でも発生する渦電流損失が小さい。しかし、飽和磁束密度が低いため、磁気飽和を起こし易いことから、その体積を小さくすることができなかった。つまり、いずれの場合でも、磁性体コアの体積がインダクタンスを決定付ける一番大きな要因となっていて、磁性材料の磁気特性を向上させない限り、小型化、薄型化が困難となっていた。
このように、従来の磁気部品では、小型化に限界があり、電子機器の小型化、薄型化の要求に充分に応えられるものではなかった。
【０００６】
この課題を解決する方法として、１〜１０μｍの粒子からなる金属磁性材料の表面をＭ−ＦｅｘＯ４（Ｍ＝Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、ｘ≦２）で表わされるスピネル組成の金属酸化物磁性材で被覆してなる高密度焼結磁性体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
さらに、表面に超音波励起フェライトメッキによって形成されたフェライト層の被覆を有する金属又は金属酸化物の強磁性体微粒子粉末が圧縮成形され、前記フェライト層を介して前記強磁性体粒子間に磁路を形成するものである複合磁性粒子の提案もある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
また、高密度で、かつ、比抵抗が高い軟磁性成形体を得る方法として、軟磁性の金属粒子と、その表面に被覆された高抵抗物質と、該高抵抗物質の表面に被覆された燐酸系化成処理被膜とよりなることを特徴とする軟磁性粒子の提案もある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００９】
また、近年、金属磁性材料の欠点である抵抗率を向上するために、飽和磁束密度および透磁率の高い金属材料の表面に、電気抵抗率の高い非磁性絶縁酸化物の被膜を形成した磁性材料の提案がある（例えば、特許文献４参照。）。
この手法によると、非磁性絶縁膜の効果により電気抵抗率が上昇することで渦電流を抑制できる。つまり、ＭＨｚ帯域などの高周波でも使用することができる。
【００１０】
上述した磁性材料は基本的には球状の粒子を用いるか、ボールミルなどで粉砕した異形状の粒子を用いている。これとは別に、粒子の形状異方性を利用して、磁性材料の性能を向上させる方法として、扁平化した粒子を用いて、反磁界の影響を軽減することによって、透磁率を高める提案もある（例えば、特許文献５、６、７参照。）。
【００１１】
特許文献５では、扁平磁性粒子を、所定の速度より遅く型内に充填することにより、その主面が重力方向と垂直となるように配向した状態としている。特許文献６では、磁路の方向に対して垂直な方向の磁場により配向させた状態で圧粉成形している。特許文献７実施例３、９では、針状の粉体や扁平磁性粒子を磁場プレス装置に入れて、磁界を印加する方向に対して垂直方向に加圧プレスして、針状粉体の長軸が一定の方向に並ぶように配列した、もしくは扁平粒子の扁平面が磁化容易軸の方向に配列した磁気部品を得ている。
【特許文献１】特開昭５６−３８４０２号公報
【特許文献２】国際公開第０３／０１５１０９号パンフレット
【特許文献３】特開２００１−８５２１１号公報
【特許文献４】特開昭５３−９１３９７号公報
【特許文献５】特開平６−２６７７２３号公報
【特許文献６】特開２００１−６８３６５号公報
【特許文献７】特開平３−２７８４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１〜４に記載したいずれの手法についても、透磁率向上と電気抵抗率向上がトレードオフの関係にあり、透磁率が大きな材料は抵抗率が低いため高周波では使用できず、抵抗率の高い材料は透磁率が数１０〜１００程度であり、高透磁率が得られないという問題がある。
【００１３】
例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系金属粒子（未処理状態、以下、ベア粒子と呼ぶ。）を充填率９５％以上でプレス成形した場合、プレス後の状態では透磁率は１００程度である。この材料を熱処理することで透磁率を１０００程度まで向上させることができるが、ベア粒子では粒子同士の界面での拡散結合により、ほぼ金属結晶レベルまで抵抗率が低下してしまい、数１０ｋＨｚレベルまでの周波数帯域でしか使用できない。
【００１４】
ベア粒子にＳｉＯ２などの電気絶縁性皮膜を形成した粒子を用いた場合、プレス成形後の抵抗率は１〜１００Ωｃｍと、大きな抵抗率を示すが、透磁率は３０〜１００程度であり、高い透磁率は得られない。透磁率を増加させるために５００〜９００℃の熱処理を実施すると、透磁率は大きくなるが、抵抗率が低下してしまうという問題が発生する。これは、金属磁性粒子と絶縁皮膜が相互拡散し、絶縁皮膜の絶縁性が著しく低下したことによるものである。逆に、相互拡散しなければ、透磁率は大きくならない。つまり、粒子が球状であるため、粒子間の反磁界が大きく、そのため透磁率が上がらない、もしくは、反磁界を低減させるために熱処理を実施して粒子同士を相互拡散させると抵抗率が低下してしまう。
【００１５】
また、特許文献５,６のように扁平粒子を用いた場合、反磁界は扁平面に垂直な方向に大きくなり、水平な方向は小さくなるために、相互拡散をさせなくとも透磁率を大きくすることができる可能性がある。ただし、これらの扁平粒子はランダムに存在しており、プレス用の型に入れた状態では様々な方向を向いており、そのままプレスした場合、扁平面を磁場の方向に水平にしたり垂直にしたりするように一定の方向にそろえるよう制御することができないため、結局は球状粒子を用いた場合と同じレベルの特性しか得られない。また、特許文献５に金型への充填速度を遅くすることで扁平粒子に配向性をそろえる方法が開示されているが、実際には制御性への効果は大きくない。また、特許文献7に記載された手法では磁化容易軸がどの方向になるかは磁性粒子を作製する際の成り行き任せとなっていて、制御されていないものになっている。本発明は扁平粒子の面方向または針状粒子の長さ方向に磁化容易化軸を誘導した前記金属磁性粒子の方向を制御することで、電気抵抗率を低下させずに透磁率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、このような状況に鑑み、上述の問題を解決するためになされたものであり、その要旨は、金属磁性粒子をプレス成形して成形する磁性材料を用いた磁気部品の製造方法において、前記金属磁性粒子が扁平化したあるいは針状の粒子であり、かつ、磁場中で熱処理することにより磁化容易化軸を扁平粒子の面方向または針状粒子の長さ方向に誘導した粒子であり、前記金属磁性粒子を、所望の方向に磁場を印加した状態でプレス成形することで、前記扁平粒子の面方向または前記針状粒子の長さ方向に磁化容易化軸を誘導した前記金属磁性粒子の方向を制御することを特徴とする磁気部品の製造方法にある。
また、本発明の磁気部品は、上記製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の磁気部品の製造方法によれば、磁性粒子の磁化容易軸の方向制御を行うことができる。また、従来の球状粒子や、何も処理しない扁平粒子や針状粒子と比較して高透磁率を得ることができる。本発明の製造方法で得られた磁気部品は、インダクタやトランスのコア材として用いることができ、従来のフェライトのコア材と比較して、同じインダクタンス値を得るのに、体積が小さくて済み、小型化、薄型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の磁気部品の製造方法において用いられる金属磁性粒子は、扁平化したあるいは針状の粒子である。ここで針状とは、アスペクト比（粒子の長さ／粒子断面の直径）が２以上であるものをいい、回転楕円構造を有するものでもよい。また棒状のものでもよい。扁平粒子１２は、図１に示すように、ほぼ球状をしている磁性粒子１１をプレスで扁平化することにより得ることができる。針状粒子は不活性ガス中での結晶化や熱処理などの手法で得ることができる。回転楕円構造を有するものは、水アトマイズ加工、ガスアトマイズ加工時の噴射圧力などを適宜選択することによって形成することができる。この金属磁性粒子としては、純鉄でもよく、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金アモルファス合金など、軟磁気特性を示すものであればいずれも使用できる。
【００１９】
扁平化された金属磁性粒子は厚さ方向の反磁界係数が大きく、面内方向の反磁界係数は小さくなる。これは形状に依存しており、球状の場合はすべての方向が０．３３の反磁界係数となるが、扁平化された粒子は厚さと面内方向の長さ（長手方向の長さ）、幅（長手方向に直交する方向の長さ）によって決定され、長さ方向が最も小さくなる。長さと厚さの比率であるアスペクト比は粒子に結晶歪が発生しない状態であればできるだけ大きいほうが反磁界係数低減のために好ましい。このアスペクト比は、プレスによる扁平化時のプレス圧力、プレス時間で調整できる。
【００２０】
針状粒子の場合も、断面方向の反磁界係数が大きく、長さ方向の反磁界係数は小さくなる。この場合も形状に依存し、針状粒子の断面直径と粒子の長さで決定され、長さ方向の反磁界係数は長さと断面直径の比率（アスペクト比）で決定される。アスペクト比は粒子に結晶歪が発生しない状態であればできるだけ大きいほうが反磁界係数低減のために好ましい。
【００２１】
本発明においては、扁平化したあるいは針状の金属磁性粒子を、所望の方向に磁場を印加した状態でプレス成形することで、扁平粒子の面方向又は針状粒子の長さ方向に磁化容易軸を誘導した金属磁性粒子の方向を制御する。粒子が扁平粒子の場合、また、針状粒子の場合も、所望の方向に磁場を印加した状態でこの金属磁性粒子を回転磁場中で熱処理すれば、この扁平粒子の面方向又は針状粒子の長さ方向に磁化容易軸を誘導することができる。針状粒子はもともと形状異方性により長さ方向が磁化容易軸となり易い傾向を有するが、回転磁場中で熱処理することにより長さ方向と断面方向の特性差をより大きくすることができる。
【００２２】
この回転磁場中での熱処理は、必ずしも磁場自体が回転している必要はなく、磁場と金属磁性粒子の関係が、あたかも金属磁性粒子が回転磁場中にあるような状態にあればよく、例えば図２（ａ）に示すように、金属磁性粒子を石英などの容器に入れ、その容器を磁場中に置いて回転させると、金属磁性粒子側から見ると回転磁場中に置かれている状態となり、この状態で熱処理すれば、回転磁場中での熱処理となる。回転磁場の回転速度は１〜３００ｒｐｍが好ましく、印加磁場強度は、扁平粒子の場合、扁平方向の磁化容易軸を飽和させる磁場強度が必要であり、作成するコアの形状にもよるが、５〜１０００ｋＡ／ｍが好ましく、熱処理温度、時間については材料によって最適範囲が異なるため、材料組成に応じて決定する必要がある。金属磁性粒子が結晶性の場合は、４００〜９００℃で熱処理することが好ましく、アモルファス材料である場合は、結晶化温度を超えない温度で処理する必要があり、２５０〜４５０℃で熱処理するのが一般的である。熱処理時間は１〜１００時間であることが好ましい。
熱処理雰囲気は真空中であってもよく、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気であってもよい。また、金属磁気粒子が酸化されにくい材料である場合、あるいは酸化されてもよい材料の場合は大気中など酸素含有雰囲気でも好い。また、金属磁気粒子の表面に酸化膜がない場合あるいは酸化膜を除去した場合は水蒸気雰囲気で実施してもよい。
【００２３】
この熱処理において、磁場は粒子の全ての方向に印加されるが、形状磁気異方性のため、扁平粒子の場合は扁平面方向には磁化され易く、厚さ方向には磁化されにくいため、粒子の扁平面方向は異方性となり、厚さ方向に磁化困難軸が誘導される。熱処理の際に、粒子に振動を与えるなどして粒子が動けるようにすると、さらに方向をそろえることができる。この振動としては粒子が入れられた容器を振動させてもよく、粒子を超音波を用いて振動させてもよい。また、図４に示すように、熱処理中に粒子を攪拌することで粒子が動けるようにして方向をそろえてもよい。図４では攪拌棒１８が固定され、粒子１２を入れた容器１３を支える試料台１４が支持棒１５の周りを回転することにより粒子が攪拌される。
【００２４】
また、所望の方向に磁場を印加した状態でプレス成形に供する扁平化したあるいは針状の金属磁性粒子はドライのままであってもよいが、液体中に分散した状態のものであってもよい。粒子がドライの場合は振動を与えるなどで粒子を動かしてやってもその自由度が制限されるのに対して、粒子が液相に分散されている場合、粒子の動きの自由度は高く、方向制御が容易となる。したがって、乾燥時に磁場を印加する場合に比べて、より磁場強度の小さい磁場でも容易に方向を制御することができる。この分散に用いる液体としては、アセトン、エタノール、メタノール、メチルエチルケトンなどの有機溶媒や水を挙げることができ、これ以外の液体でも粒子を分散できるものであればいずれも用いることができる。ただし、後工程での乾燥を考慮すると、揮発性の大きな液体が好ましく、水より沸点の低い有機溶媒が好ましい。
【００２５】
また、所望の方向に磁場を印加した状態でプレス成形に供する扁平化したあるいは針状の金属磁性粒子は、磁性材料のみからなるものであってもよいが、金属磁性粒子の表面に絶縁材料からなる被膜が形成されていることが材料の抵抗率の向上の観点から好ましい。
この絶縁材料としては酸化ケイ素、フェライト、ＭＦｅｘＯ４（Ｍ＝Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ等、ｘ≦２）などの絶縁性金属酸化物を挙げることができる。
【００２６】
所望の方向に磁場を印加して扁平粒子の面方向又は針状粒子の長さ方向に磁化容易軸を誘導した状態の金属微粒子を、プレス成形する。
金属磁性粒子が扁平粒子の場合、プレス成形に際して印加する磁場が回転磁場であってもよい。この回転磁場も、熱処理時の回転磁場と同様であり、磁場そのものが回転していなくても粒子と磁場との関係が相対的に回転していればよい。この場合、プレスの型はリングコア用の型を用いることができる。磁場を図２（ｂ）に示すようにプレス用型に粒子を入れ、プレス方向に垂直な方向に磁場を印加すると扁平粒子の面方向が印加された磁場に平行な方向を向き、粒子の方向を制御することができる。即ち、扁平粒子の扁平面がリングコアの厚みに垂直な方向にそろい、扁平面の方向は等方性となり、厚さ方向に磁化困難軸が誘導される。次に、図２（ｃ）に示すように、この磁場を印加した状態でプレス成形を実施すると、作成したリングコアは、その厚さ方向が扁平粒子の厚さ方向となるため、厚さ方向に垂直な方向の透磁率を大きくすることができる。
【００２７】
金属磁性粒子が針状粒子の場合、金属磁性粒子を成形用金型に入れてプレス成形時に印加するための磁場を印加すると針状粒子が形状磁気異方性を有しているために針状粒子が磁場に応じて１方向に揃う。金属磁性粒子をあらかじめ回転磁場中で熱処理しておくと、針状粒子の向きがより１方向に揃い、成形後のインダクタンス値をより大きくすることができる。
【００２８】
本発明の磁気部品は、上記磁気部品の製造方法により製造されたものであり、プレス成形された磁気部品は所定の方向に磁化容易軸が配向しており、高い透磁率と高い抵抗率を両立しており、この磁気部品はインダクタやトランスのコア材として用いることができ、従来のフェライト製コア材と比較して、同じインダクタンス値を得るのに体積が小さくて済み、小型化、薄型化が可能となる。これにより、ノート型パソコンや小型携帯機器、薄型ＣＲＴ、テレビ等の電源として、従来にない小型、薄型のインダクタやトランスおよびそれらを用いたスイッチング電源が可能となる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例を用いて本発明を更に説明する。
［実施例１］
図１、２に本実施例の概略工程フローを示す。まず、図１に示すように、ほぼ球状をしている金属磁性粒子１１をプレスで扁平化し、扁平金属磁性粒子１２を作製した。金属磁性粒子としては、Ｆｅ−Ｎｉ系合金であるスーパーマロイ（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ合金、重量比１７：７８：５）を水アトマイズ法で形成した平均粒子径８μｍのものを用いた。プレスにより扁平化された粒子の平均厚さは１μｍであった。扁平化された粒子はほぼ円状の扁平面となり、その直径は１４μｍであり、アスペクト比は１４であった。
【００３０】
次に、図２（ａ）に示すように、扁平化した粒子を石英容器１３に入れ、それを回転磁場中、熱処理炉で熱処理した。即ち、扁平化した粒子１２を入れた石英容器１３を試料台１４の中におき、一定の方向に印加した磁場中で、支持棒１５を中心に試料台１４を回転させながら熱処理した。熱処理条件は、回転速度１００ｒｐｍ、印加磁場４００ｋＡ／ｍ、熱処理温度６５０℃、熱処理時間２時間とした。なお、熱処理雰囲気は、粒子の酸化を防止するため真空中で行った（真空度０．００１Ｐａ）。この磁場印加状態での熱処理中は磁場は粒子の全ての方向に印加されるが、形状磁気異方性のため、扁平方向には磁化されやすく、厚さ方向には磁化され難いため扁平粒子の扁平面方向は等方性となり、厚さ方向に磁化困難軸が誘導される。
【００３１】
次に、プレスするための金型１６としてリングコアの型を用い、図２（ｂ）に示すように、この扁平粒子を金型１６に入れた後、プレスする方向とは垂直方向に磁場を印加した。磁場強度は８００ｋＡ／ｍとした。
この磁場印加により、更にはそれに加えて振動を与えたことで粒子が移動し易くなったことにより、扁平面が磁場と水平な方向を向いた。次いで、磁場を印加したまま図２（ｃ）に示すようにプレス圧力１９６０ＭＰａ（２０ｔｏｎ／ｃｍ２）でプレス成形した。得られたリングコアの透磁率の周波数特性２３を図３に示す。
【００３２】
［比較例１］
扁平粒子１２の代わりに実施例１で用いた球状粒子１１をそのまま用いた以外は実施例１と同様にしてリングコアを作製した。得られたリングコアの透磁率の周波数特性２１を実施例１の結果とともに図３に示す。実施例１で得たリングコアの周波数１００ｋＨｚ時の透磁率が１２０であったのに対し、本比較例で得られたリングコアの透磁率は約９０と低かった。
【００３３】
［比較例２］
扁平粒子１２を、熱処理を行わずにリングコア形成用金型１６に入れ、磁場を印加することなしにプレス圧力１９６０ＭＰａ（２０ｔｏｎ／ｃｍ２）でプレス成形した。得られたリングコアの透磁率の周波数特性２２を実施例１の結果とともに図３に示す。本比較例で得られたリングコアの透磁率も約９０と低かった。
【００３４】
［実施例２］
回転磁場中での熱処理時に、図２（ａ）に示す装置の支持棒１５を振動させることにより粒子に振動を与えた以外は実施例１と同様にしてリングコアを形成した。振動は試料台を回転させる支持棒１５に振動モーターを設置して支持棒１５を振動数５０Ｈｚ、振動のストローク０．１ｍｍで振動させることで実施した。このように振動を与えたことで粒子が容器内で動いて、すべての粒子の扁平面方向に磁場が印加されるようになった。実施例１で得たリングコアの周波数１００ｋＨｚ時の透磁率が１２０であったのに対し、本実施例で得られたリングコアの透磁率は約１３０に向上した。
【００３５】
［実施例３］
図４に示すように、試料台１４の支持棒１５の横に攪拌棒１８を設置し、試料台１４が支持棒１５を中心にして回転しても攪拌棒１８はその位置にとどまるようにすることにより、粒子に振動を与えた以外は実施例１と同様にしてリングコアを形成した。得られたリングコアの周波数１００ｋＨｚ時の透磁率は１２５であった。
【００３６】
［実施例４］
成形時に印加する磁場を１００ｒｐｍで回転する回転磁場とした以外は実施例１と同様にしてリングコアを形成した。得られたリングコアの周波数１００ｋＨｚ時の透磁率は１４０であった。
【００３７】
［実施例５］
粒子をプレス型内に設置した後、粒子に振動を与えながらプレス成形を行った以外は実施例１と同様にしてリングコアを形成した。即ち、磁場を印加した状態で熱処理した扁平粒子をプレス型内に設置し、８００ｋＡ／ｍの磁場を印加しながら振動機で２０分間振動を与えた（振動数５０Ｈｚ、振動のストローク０．１ｍｍ）。この後、振動機をはずし、型に超音波を印加して微振動を与えながらプレス成形した。超音波の周波数は２５ｋＨｚ、出力は１２００Ｗで実施した。得られたリングコアの周波数１００ｋＨｚ時の透磁率は１４５であった。
【００３８】
［実施例６］
熱処理により磁気異方性を誘導した扁平粒子をそのまま金型に入れる代わりに、アセトンからなる溶媒２０中に分散させ、この分散液を図５（ａ）に示すようにリングコア形成用金型中に入れ４００ｋＡ／ｍの磁場を印加した。次に、この分散液に磁場を印加しながら溶媒を自然揮発させ、溶媒揮発により乾燥した扁平粒子を、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように実施例１と同様の条件でプレス成形した以外は実施例１と同様にしてリングコアを形成した。分散液に磁場を印加したことで溶媒中で粒子の方向が制御できており、その状態のまま、溶媒の自然揮発時の溶媒の表面張力で粒子同士が吸着していた。得られたリングコアの周波数１００ｋＨｚ時の透磁率は１５０であった。
【００３９】
［実施例７］
扁平粒子として、実施例１と同様の扁平粒子を用い、実施例１と同様にして磁場印加状態で熱処理を行った扁平粒子の表面に水ガラス法を用いてＳｉＯ２のコーティングを施したものを用いた以外は実施例１と同様にしてリングコアを形成した。
すなわち、実施例１と同様にして扁平粒子を作製し、この扁平粒子に対して実施例１と同様の条件で回転磁場中熱処理を実施して磁気異方性を誘導した。組成がＮａ２Ｏ・ｘＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ（ｘ＝２〜４）の水ガラスを水に溶かしたアルカリ性水溶液にこの扁平軟磁性粒子を入れ、分散させた。この分散液に塩酸を加えてｐＨをコントロールして水ガラスを加水分解してゲル状の珪酸（Ｈ２ＳｉＯ３）を扁平粒子表面に析出させ、この珪酸被覆扁平粒子を乾燥させることでＳｉＯ２の被膜を形成した。被膜の厚さは１０ｎｍであった。この被膜の厚さは水溶液の水ガラス濃度で制御した。得られたリングコアの抵抗率は１０Ωｃｍであり、透磁率は図６の３２に示すように約１２０であった。
【００４０】
［比較例３］
磁場印加状態で熱処理済みの扁平粒子の代わりに、同様の条件で磁場印加状態で熱処理済みの球状粒子を用いた以外は実施例７と同様にして厚さ１０ｎｍのＳｉＯ２の被膜を形成し、これを用いてリングコアを成形した。得られたリングコアの抵抗率は１０Ωｃｍであった。その透磁率を図６の３１に示す。
【００４１】
［比較例４］
針状粒子として、純Ｆｅ（純度９９．９９９％）の半径方向の厚さ２μｍ、長さ２０μｍ、アスペクト比１０の粒子を用い、図２（ｂ）に示すように、この針状粒子１２をプレス成形用金型１６に入れ、８００ｋＡ／ｍの１方向の磁場を印加した。金型１６としては、図７に示すように、Ｅ型コアとＩ型コアをギャップなしに接続した形状の型を用いた。磁場を印加したことにより、粒子長さ方向が磁場と平行に向くので、磁場を印加することにより針状粒子の方向を制御することができた。次に、図２（ｃ）に示すように、磁場を印加した状態でプレス成形を実施し、粒子の方向をそろえた状態で成形した。プレス圧力は１９６０ＭＰａ（２０ｔｏｎ／ｃｍ２）とした。こうして得られたコアの厚さ方向は針状粒子の断面方向となり、磁化困難軸となった。また、コアの面内の磁気異方性は、プレス時の磁場と平行な方向が磁化容易軸となり、垂直な方向は磁化困難軸となった。得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を表１に示す。
【００４２】
［実施例８］
図２（ａ）に示すように、比較例４で用いたと同様の針状粒子１２を回転磁場中、熱処理炉で熱処理した。即ち、針状粒子１２を入れた石英容器１３を試料台１４の中に置き、一定の方向に印加した磁場中で、支持棒１５を中心に試料台１４を回転させながら熱処理した。熱処理条件は、回転速度１００ｒｐｍ、印加磁場４００ｋＡ／ｍ、熱処理温度６５０℃、熱処理時間２時間とした。なお、熱処理雰囲気は、粒子の酸化を防止するため真空中で行った（真空度０．００１Ｐａ）。こうして得られた熱処理済みの針状粒子を用いた以外は比較例４と同様にして磁気コアを得た。得られたコアの厚さ方向は針状粒子の断面方向となり、磁化困難軸となった。また、コアの面内の磁気異方性は、プレス時の磁場と平行な方向が磁化容易軸となり、垂直な方向は磁化困難軸となった。得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を表１に示す。
【００４３】
［比較例５］
針状粒子１２の代わりに実施例１で用いた球状粒子１１をそのまま用いた以外は実施例９と同様にして磁気コアを作製し、得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を表１に示す。
【００４４】
［実施例９］
扁平粒子の代わりに実施例８で用いたと同様の針状粒子を用い、リングコアの代わりに図７に示す形状の磁気コアを形成した以外は実施例２と同様にして磁気コアを得た。得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を表１に示す。
【００４５】
［実施例１０］
扁平粒子の代わりに実施例８で用いたと同様の針状粒子を用い、リングコアの代わりに図７に示す形状の磁気コアを形成した以外は実施例３と同様にして磁気コアを得た。得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を表１に示す。
【００４６】
［実施例１１］
扁平粒子の代わりに実施例８で用いたと同様の針状粒子を用い、リングコアの代わりに図７に示す形状の磁気コアを形成した以外は実施例５と同様にして磁気コアを得た。得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を表１に示す。
【００４７】
［実施例１２］
扁平粒子の代わりに実施例８で用いたと同様の針状粒子を用い、リングコアの代わりに図７に示す形状の磁気コアを形成した以外は実施例６と同様にして磁気コアを得た。得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2008181923.tif 000003
【００４９】
［実施例１３］
実施例８で用いたと同様の針状粒子に、実施例１と同様にして磁場印加状態で熱処理を行った後、組成がＮａ２Ｏ・ｘＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ（ｘ＝２〜４）の水ガラスを水に溶かしたアルカリ性水溶液にこの針状粒子を入れ、分散させた。この分散液に塩酸を加えてｐＨをコントロールして水ガラスを加水分解してゲル状の珪酸（Ｈ２ＳｉＯ３）を針状粒子表面に析出させ、この珪酸被覆針状粒子を乾燥させることでＳｉＯ２の被膜を形成した。被膜の厚さは１０ｎｍであった。この被膜の厚さは水溶液の水ガラス濃度で制御した。この珪酸被覆針状粒子を用いた以外は実施例１２と同様にしてプレス成形を実施して、磁気コアを作製した。通常、球状粒子を用いると。透磁率は６０程度しか得られないが、本実施例で得た磁気コアの平均透磁率は１００を十分超えるものであった。このときの抵抗率は１０Ωｍであった。得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を図８の４２に示す。
【００５０】
［比較例６］
比較例３と同様にして得た厚さ１０ｎｍのＳｉＯ２の被膜を形成した球状粒子を用いた以外は実施例１４で得たと同様の磁気コアを作製し、得られた磁気コアにコイル巻線を１１ターン巻いて形成したインダクタの周波数１００ｋＨｚ時のインダクタンス値を測定した。その結果を図８の４１に示す。
【００５１】
実施例１〜７、比較例１〜３から明らかなように、扁平化した金属磁性粒子を磁場によりその磁化容易軸（扁平方向）をそろえた状態で成形してなる本発明の磁気部品は、高い透磁率と高い抵抗率の両方を兼ね備えていることがわかる。これに対して球状粒子を用いた磁気部品や、扁平粒子を用いても本発明の製造方法を採用していないで製造した磁気部品は、透磁率が十分高いとはいえないものとなっている。また、実施例８〜１３、比較例４〜６から明らかなように、磁化容易軸を針状の金属磁性粒子の長さ方向にきちんと制御してその向きをそろえた状態で製造した本発明の磁気部品は従来の磁気部品に比べて高いインダクタンスを示すことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の製造方法で得られた磁気部品は、従来の磁気部品に比べて高透磁率、高抵抗率を得ることができ、インダクタやトランスのコア材として用いることができ、従来のフェライトのコア材と比較して、同じインダクタンス値を得るのに、体積が小さくて済み、小型化、薄型化が可能になる。これにより、ノート型パソコン、小型携帯機器、薄型ＣＲＴ、テレビ等の電源として、従来にない小型、薄型のインダクタやトランスおよびそれらを用いたスイッチング電源を作ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】扁平粒子の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の磁気部品の製造方法の１実施態様を示す工程図である。
【図３】実施例１で得た磁気部品の透磁率の周波数特性図
【図４】攪拌棒を備えた熱処理装置の概略図
【図５】実施例６、１２の磁気部品の成形工程を示す工程模式図
【図６】実施例７で得た磁気部品の透磁率特性を示す図
【図７】針状金属磁性粒子を用いて形成した磁気コアの平面模式図および誘導される磁気異方性の方向を示す模式図
【図８】実施例１３で得た磁気部品の透磁率特性を示す図
【符号の説明】
【００５４】
１１：球状磁性粒子
１２：扁平粒子又は針状粒子
１３：石英容器
１４：試料台
１５：支持棒
１６：金型
２０：溶媒
２１：比較例１
２２：比較例２
２３：実施例１
２４：磁気コア
２５：磁化容易軸方向
２６：磁化困難軸方向
３１：比較例１
３２：実施例７
４１：比較例６
４２：実施例１３
【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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