(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性合金薄帯の巻回体からなり、かつ間隔が0.3〜1mm以下のギャップ部を有するコア本体と、前記コア本体の外周面に被覆形成された樹脂コーティング層とを具備する磁性コアにおいて、前記ギャップ部には、液体樹脂の注入により前記コア本体の外周面に対し、へこんだ状態で形成された樹脂ブリッジが設けられていることを特徴とする磁性コア。
【請求項２】
請求項１記載の磁性コアにおいて、前記軟磁性合金薄帯は5mm以下の幅を有することを特徴とする磁性コア。
【請求項３】
請求項１記載の磁性コアにおいて、前記コア本体は、前記軟磁性合金薄帯の幅ｔに対する前記巻回体の外径Ｄの比（Ｄ／ｔ）が3以上であることを特徴とする磁性コア。
【請求項４】
請求項１記載の磁性コアにおいて、前記コア本体は、前記巻回体の外径Ｄと内径ｄの差と前記軟磁性合金薄帯の幅ｔとの積が10mm2以下であることを特徴とする磁性コア。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の磁性コアにおいて、前記軟磁性合金薄帯は、アモルファス磁性合金薄帯またはＦｅ基微結晶合金薄帯からなることを特徴とする磁性コア。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の磁性コアと、前記磁性コアに設けられた巻線とを具備することを特徴とする磁性部品。
【請求項７】
請求項６記載の磁性部品において、チョークコイルまたはトランスであることを特徴とする磁性部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ギャップを有する小型・薄型の磁性コアとその製造方法、およびそれを用いた磁性部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電源回路や通信回路などをはじめとする各種の電気・電子部品に用いられるチョークコイル用コアやトランス用コアなどの構成材料として、透磁率が高く、高周波域での損失が小さく、飽和磁束密度が大きいなどの特性を有することから、アモルファス磁性合金が多用されるようになってきている。
【０００３】
例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金のようなＦｅ基アモルファス磁性合金は、高透磁率、低保磁力などの優れた軟磁気特性を示すことから注目を集め、コア材料として実用化されている。ただし、Ｆｅ基アモルファス磁性合金を用いた磁性コアは、優れた直流重畳特性が要求されるような用途、例えばチョークコイルや発信トランスなどとして使用する場合には、低磁場で容易に飽和状態に達してしまうことから、磁性コアの一部をカットして磁気的なギャップ部を形成し、これによりＢ−Ｈカーブの傾きを緩やかにすることが一般的である。
【０００４】
上述したようなギャップ部を有する磁性コア（カットコア）は、通常、以下のようにして作製されている。すなわち、まずアモルファス磁性合金薄帯などを所望のコア形状に巻回して巻回体を作製する。次いで、巻回体に樹脂を含浸、固化した後、巻回体の一部をカットしてギャップ部を形成する。ギャップ部には、ギャップ形状（間隔）が変化しないように、一般的には絶縁シートを挟み込んでいる。この後、巻回体の外表面を外装用樹脂でコーティングする。
【０００５】
ところで、磁性コアやそれを用いた磁性部品に対しては、高密度実装などを可能にするために、より一層小型・薄型化を図ることが求められている。例えば、パソコン用のＰＣカードや携帯型情報端末（ＰＤＡ）、また移動体通信機器などに用いられる磁性部品に対しては薄型化を図ることが強く求められており、例えば高さ（磁性合金薄帯の幅）が5mm以下で、かつ高さに対する外径の比が2を超えるような薄型の磁性コア（巻回体）が、チョークコイルや発信トランスなどとして用いられるようになってきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような薄型でかつ断面積が小さい磁性コア（巻回体）では、ギャップ部に絶縁シートを挟み込む際の手間が大きいことから、例えばカットしたままの状態で外装コーティングを施している。この際に、外装用の樹脂コーティングに粉末樹脂を使用すると、ギャップ部には樹脂が入らないことが多く、ギャップ部はカットされたままの状態となるため、巻線などの取扱い時にコアが変形したり、またギャップ間隔が変化して特性が劣化するというような問題を招いている。
【０００７】
このような問題に対して、例えば樹脂含浸液の濃度を上げて、含浸樹脂による強度（巻回体強度）を高めることなどが検討されている。しかし、当初から高濃度の樹脂含浸液を用いると、樹脂含浸工程時に磁性合金薄帯間が固着してしまい、特性や歩留りの低下を招いてしまう。
【０００８】
一方、ギャップ部に手間をかけて絶縁シートを挟み込んだ場合には、当然ながら製造コストの上昇を招くことになる。薄型でかつ断面積が小さい磁性コア（巻回体）に絶縁シートを挿入した場合、製造コストの増大のみならず、絶縁シートのずれなどにより高さ不良が生じたり、また外装コーティング時にコーティング不良が生じるというような問題を招いてしまう。
【０００９】
本発明はこのような課題に対処してなされたもので、薄型でかつ断面積が小さい巻回体を用いた場合においても、巻回体形状やギャップ間隔などを再現性よく維持することを可能にした磁性コアとその製造方法、さらにはそのような磁性コアを用いることによって、小型・薄型化に対応させた上で、特性の向上を図った磁性部品を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性コアは、請求項１に記載したように、軟磁性合金薄帯の巻回体からなり、かつ間隔が0.3〜1mm以下のギャップ部を有するコア本体と、前記コア本体の外周面に被覆形成された樹脂コーティング層とを具備する磁性コアにおいて、前記ギャップ部には液体樹脂の注入により前記コア本体の外周面に対し、へこんだ状態で形成された樹脂ブリッジが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の磁性コアは、例えば請求項２に記載したように、軟磁性合金薄帯の幅が5mm以下というような薄型の磁性コアに対して好適である。さらに、請求項３に記載したように、軟磁性合金薄帯の幅ｔに対する巻回体の外径Ｄの比（Ｄ／ｔ）が3以上である磁性コア、また請求項４に記載したように、巻回体の外径Ｄと内径ｄとの差と軟磁性合金薄帯の幅ｔの積が10mm2以下である磁性コアに対して特に有効である。
【００１４】
本発明の磁性コアにおいては、ギャップ部に粘度1〜5000Ｐａ・Ｓの樹脂含浸液の注入により樹脂ブリッジを設けている。このように、ギャップ部に粘度1〜5000Ｐａ・Ｓの樹脂含浸液を用いて樹脂ブリッジを形成することによって、薄型でかつ断面積が小さい巻回体を用いた場合においても、巻回体形状やギャップ間隔などを再現性よく維持することが可能となる。樹脂ブリッジは一連の工程内で形成することができるため、従来の絶縁シートの挿入のように、製造コストの上昇を招くようなこともない。
【００１６】
本発明の磁性部品は、請求項６に記載したように、上記した本発明の磁性コアと、前記磁性コアに設けられた巻線とを具備することを特徴としている。本発明の磁性部品の具体例としては、請求項７に記載したように、直流重畳特性が要求されるチョークコイルやトランスなどを挙げることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態による磁性コアの要部（コア本体）を示す斜視図、図２はその磁性コアの全体構造を一部断面で示す図である。これら図において、１は軟磁性合金薄帯２の巻回体からなるコア本体である。このコア本体１を構成する軟磁性合金薄帯２としては、例えばＦｅ基やＣｏ基のアモルファス磁性合金薄帯、微細結晶粒を有するＦｅ基軟磁性合金（以下、Ｆｅ基微結晶合金と記す）薄帯などが用いられる。
【００１９】
上記したアモルファス磁性合金薄帯としては、例えば
一般式：（Ｍ1-aＭ′a）100-bＸb
（式中、ＭはＦｅおよびＣｏから選ばれる少なくとも1種の元素を、Ｍ′はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗなどから選ばれる少なくとも1種の元素を、ＸはＢ、Ｓｉ、Ｃ、Ｐなどから選ばれる少なくとも1種の元素を示し、aおよびbはそれぞれ0≦a≦0.15、10≦b≦35原子%を満足する数である）
で組成が実質的に表されるものなどが例示される。
【００２０】
また、Ｆｅ基微細結晶合金薄帯としては、
一般式：Ｆｅ100-c-d-e-f-g-hＡcＤdＥeＳｉfＢgＺh
（式中、ＡはＣｕおよびＡｕから選ばれる少なくとも1種の元素を、Ｄは４Ａ族元素、５Ａ族元素、６Ａ族元素および希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素を、ＥはＭｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎおよび白金族元素から選ばれる少なくとも1種の元素を、ＺはＣ、ＮおよびＰから選ばれる少なくとも1種の元素を表し、c、d、e、f、gおよびhは、0≦c≦8、0.1≦d≦15、0≦e≦10、0≦f≦25、1≦g≦12、0≦h≦10、1≦f+g+h≦30の各式を満足する数である。ただし、上記式中の全ての数字は原子%を示す）
で組成が実質的に表され、平均粒径が例えば50nm以下の微細結晶粒を有するものが挙げられる。
【００２１】
上述したようなアモルファス磁性合金薄帯やＦｅ基微細結晶合金薄帯の組成は、本発明の磁性コアを用いて構成する磁性部品の使用用途に応じて適宜選択するものとする。本発明の磁性コアは後に詳述するように、ギャップ部を有するカットコアであり、その用途としてはチョークコイルやトランスなどが挙げられる。これらの構成部品として用いることを考慮して、軟磁性合金薄帯２には直流重畳特性に優れるＦｅ基アモルファス磁性合金やＦｅ基微細結晶合金を用いることが好ましい。
【００２２】
なお、本発明においては、軟磁性合金薄帯２として必ずしもパーマロイやセンダストなどの結晶質磁性合金薄帯の使用を除くものではないが、磁性部品の小型・薄型化を達成する上で、上記したようなアモルファス磁性合金薄帯やＦｅ基微結晶合金薄帯（特にアモルファス磁性合金薄帯）を使用することが好ましい。
【００２３】
コア本体（巻回体）１の一部はカットされており、このカットされた部分が磁気的なギャップ部３とされている。ギャップ間隔などのギャップ部３の形状は、使用用途に応じて適宜設定されるものであるが、本発明は特に間隔が1mm以下のギャップ部３を有する磁性コア、すなわち絶縁シートを挟み込むことが困難で、これにより製造コストの上昇や形状精度の低下が見込まれる磁性コアに対して有効に適用されるものである。
【００２４】
そして、上述したようなギャップ部３には、液体樹脂の注入、硬化により形成された樹脂ブリッジ４が設けられている。この樹脂ブリッジ４は後に詳述するように、コア本体（巻回体）１の一部をカットして形成したギャップ部３に対して、外装コーティング時に樹脂含浸液を注入したり、あるいは別途スポット的に樹脂含浸液を注入した後に、この樹脂含浸液を熱硬化させることにより形成されるものである。樹脂ブリッジ４を構成する樹脂には、後述する樹脂コーティング層５と同様に、種々の熱硬化性樹脂を適用することができる。
【００２５】
このように、ギャップ部３に樹脂ブリッジ４を設けておくことによって、薄型でかつ断面積が小さいコア本体（巻回体）１を用いた場合においても、巻回体形状やギャップ間隔などを再現性よく維持することが可能となる。このような効果は、幅が5mm以下というような軟磁性合金薄帯２を用いた薄型の磁性コアに対して顕著となる。軟磁性合金薄帯２の幅がさらに2mm以下の場合に、本発明はより一層効果的である。
【００２６】
さらに、軟磁性合金薄帯２の幅ｔに対する巻回体１の外径Ｄの比（Ｄ／ｔ）が3以上である磁性コア、また巻回体１の外径Ｄと内径ｄの差と軟磁性合金薄帯２の幅ｔとの積（磁路断面積）が10mm2以下である磁性コアに対して、本発明は特に効果を発揮する。Ｄ／ｔ比が3以上というような薄型磁性コアや磁路断面積が10mm2以下というような断面積が小さい磁性コアでは、絶縁シートを挟み込むことが特に困難となる。
【００２７】
このような磁性コアのギャップ部３形状を樹脂ブリッジ４で維持することによって、低コストで高性能の磁性コアを提供することが可能となる。薄型の磁性コアや磁路断面積が小さい磁性コアに絶縁シートを挟み込み、その外表面を樹脂コーティングで外装した場合、絶縁シートの僅かなずれが完成時に出っ張りとなって残り、外観不良や取扱い時の破損の原因となるが、本発明の磁性コアによれば、このような問題を解消することができる。
【００２８】
軟磁性合金薄帯２の巻回体からなるコア本体１の外周面は、図２に示すように、フッ素系樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性絶縁樹脂からなる樹脂コーティング層（外装）５で覆われており、これらにより磁性コア６が構成されている。樹脂コーティング層５はギャップ部３の樹脂ブリッジ４を含めて、コア本体１の外周面に被覆形成されている。
【００２９】
樹脂コーティング層５には、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるフッ素系樹脂を用いることが好ましい。フッ素系樹脂によれば、コーティング層５の厚さを薄くした場合においても、コア本体１の外周面全体を均一に被覆することができる。また、樹脂コーティングには液体スプレー法、粉体被覆法などの各種の方法が適用可能である。
【００３０】
上述したような樹脂ブリッジ４が形成されたギャップ部３を有する磁性コア６によれば、ギャップ部３の形状（間隔など）が変化することによる、形状不良や特性劣化などの発生を大幅に低減することができる。従って、小型・薄型で高性能の磁性コア６を安価に提供することが可能となる。さらに、樹脂ブリッジ４は樹脂の収縮によって、コア本体（巻回体）１の外表面よりへこんだ状態で形成されているため、マーキングなどを施すことなくギャップ部３の位置を確認することができる。これは巻線などを施す際に有利である。
【００３１】
上述したような磁性コア６は、例えば以下のようにして作製される。
【００３２】
すなわち、まず軟磁性合金薄帯２を所望のコア形状に巻回して巻回体１を作製する。次いで、この巻回体１に対して低粘度の樹脂含浸液を含浸、固化させる。この低粘度の樹脂液による樹脂含浸は、ギャップ部３の形成時（カット時）に、巻回体１の形状を維持し得る程度に実施すればよい。具体的には、粘度が300Pa・S以下、さらには1〜200Pa・Sというような低粘度の樹脂含浸液を使用することが好ましい。
【００３３】
次に、低粘度の樹脂液により樹脂含浸した巻回体１の一部を切断してギャップ部３を形成する。そして、このギャップ部３に樹脂ブリッジを形成し得るような高粘度の樹脂含浸液を用いて、巻回体１の外周面を樹脂コーティング層５で被覆する。この樹脂コーティング層５は外装として使用されるものである。ギャップ部３への樹脂液の注入は外装コーティングと別途実施してもよい。
【００３４】
すなわち、ギャップ部３に高粘度の樹脂含浸液をスポット的に注入し、この注入した樹脂液を固化させて、予めギャップ部３に樹脂ブリッジ４を形成する。この後、外装用の樹脂含浸液を被覆し、これを熱硬化させることによって、巻回体１の外周面に樹脂コーティング層５を被覆形成する。このような工程を経ることによって、樹脂ブリッジ４の形状をより一層安定化させることができ、形状精度や特性を高めることが可能となる。
【００３５】
樹脂ブリッジ４の形成には、硬化前の段階でギャップ部３に樹脂液のブリッジが形成されるように、粘度が1Pa・S以上、さらには30〜5000Pa・Sというような高粘度の樹脂含浸液を使用することが好ましい。この高粘度の樹脂含浸液は、必ずしも上記した低粘度の樹脂含浸液より高粘度である必要はなく、同じ粘度のものを使用しても問題はない。
【００３６】
低粘度の樹脂含浸液および高粘度の樹脂含浸液には、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などの様々な樹脂が使用可能であり、組成（分子量）またはアセトンなどの溶媒との混合量を適宜に選択することによって、粘度を調整することができる。本発明では、このような高粘度の樹脂含浸液を用いても、予め低粘度の樹脂含浸液で巻回体１の表面を覆って軟磁性合金薄帯２を固定しているため、ギャップ部３に必要以上の応力が加わることがない。
【００３７】
なお、ここでは巻回型のコアについて説明したが、上記したような技術は積層型のコアに対して適用してもよいことは言うまでもない。
【００３８】
上述したようなトロイダル形状を有する磁性コア６は、樹脂コーティング層（外装用絶縁被覆層）５上に巻線を施すなどして、コア本体１による磁気路と略直交するように電流路を設けることによって、チョークコイルやトランスなどのの磁性部品として使用される。このような本発明の磁性部品は、例えばチョークコイル、電源用や発振用のトランス、通信回路用のパルストランスなどとして使用される。そして、本発明の磁性部品によれば、上述した磁性コア６の小型・薄型化に基づいて、チョークコイル、トランスなどの小型・薄型化を達成することが可能となる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について説明する。
【００４０】
実施例１
まず、幅2mm、平均厚さ20μmのＦｅ基アモルファス磁性合金薄帯を巻回して、外径10mm×内径5mmのコア本体を作製した。Ｆｅ基アモルファス磁性合金薄帯には、合金組成がＦｅ75Ｓｉ15Ｂ10のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金を使用した。このようなコア本体を100個作製し、これらに対して430℃×1時間の条件で歪取り熱処理を施した。
【００４１】
次に、上述した各巻回体を粘度が150Pa・Sの樹脂含浸液（エポキシ樹脂使用）に含浸し、200℃で硬化処理を施すことによって、それぞれ巻回体の形状維持を行った。これら各巻回体に間隔0.3mmのギャップを形成した後、粘度が10Pa・Sの樹脂含浸液（エポキシ樹脂使用）に含浸した。この際、各ギャップ部にブリッジ部となる樹脂が入り込んでいることを確認した。この後、再度200℃で硬化処理を施して、厚さ0.1mmのフッ素樹脂コーティング層を形成した。
【００４２】
このようにして得たギャップ付き磁性コア（100個）の平均コア高さとそのばらつき（最大値−最小値）、10kHzでの平均透磁率とそのばらつき（最大値−最小値）、破壊強度を測定した。それらの結果を表１に示す。なお、破壊強度は以下のようにして測定した。まず、磁性コアのギャップ部を上に向けて縦置きし、当該ギャップ部に加圧治具（平板）を押し当てて圧縮応力をかけた際に、ギャップ部が破壊したときの圧縮応力の強さを測定する。次いで、この圧縮応力値を磁性コアの断面積（厚さ×幅）で割ることによりノーマライズした。この値を表１に示した。
【００４３】
比較例１
巻回体のカット後（ギャップ部形成後）の樹脂含浸時にギャップ部にブリッジ部を形成せずに樹脂コーティングを実施する以外は、実施例１と同様にして100個の磁性コアを作製した。これらの磁性コアについても、実施例１と同様にして形状および特性を評価した。その結果を表１に併せて示す。
【００４４】
比較例２
上記した実施例１において、巻回体をカットして形成したギャップ部に絶縁シートを入れることによって、ギャップ部をふさいだ。この後、比較例１と同様な方法によって、樹脂コーティングを施すことによって、100個の磁性コアを作製した。これらの磁性コアについても、実施例１と同様にして形状および特性を評価した。その結果を表１に併せて示す。
【００４５】
実施例２
上記した実施例１において、巻回体をカットして形成したギャップ部に、粘度が300Pa・Sの樹脂含浸液（エポキシ樹脂使用）をディスペンサにて注入し、200℃に保持された連続熱処理炉を1時間かけて通過させ、樹脂を硬化させた。これによって、ギャップ部に樹脂ブリッジを形成した。この後、比較例１と同様な方法によって、樹脂コーティングを施すことによって、100個の磁性コアを作製した。これらの磁性コアについても、実施例１と同様にして形状および特性を評価した。その結果を表１に併せて示す。
【００４６】
【表１】
0004582864.tif 000002
表１から明らかなように、実施例１、２による磁性コアは、形状精度および磁気特性が共に優れることが分かる。特に、実施例２によれば、より一層の特性向上が図れる。
【００４７】
実施例３〜７
実施例１で用いたアモルファス磁性合金薄帯（薄帯幅ｔ＝2mm）を用い、磁性コアの外径Ｄ、ギャップ部の間隔、1回目の樹脂含浸液の粘度、ギャップ部にブリッジ部を形成するための樹脂含浸液の粘度を、それぞれ表２に示した値に変更する以外は、実施例１と同様にしてそれぞれ100個の磁性コアを作製した。なお、内径ｄはいずれも3mmで統一した。これら各磁性コアの破壊強度を実施例１と同様にして測定した。その値を表２に併せて示す。
【００４８】
【表２】
0004582864.tif 000003
表２から明らかなように、Ｄ／ｔが3以上と外径の大きい磁性コアであっても、本発明を適用することで優れた破壊強度が得られることが分かる。この結果から、本発明はＤ／ｔが3以上、さらには5以上と磁性薄帯の幅ｔに対して外径Ｄが大きく、かつギャップ部を有していることから強度が低下しやすい磁性コアに対して好適であり、このような磁性コアの強度を向上させることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁性コアによれば、薄型でかつ断面積が小さい巻回体を用いた場合においても、巻回体形状やギャップ間隔などを再現性よく維持することができる。そして、そのような磁性コアを安価に提供することが可能となる。また、本発明の磁性部品によれば、小型・薄型化に対応させた上で特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による磁性コアの要部を示す斜視図である。
【図２】図１に示す磁性コアの全体構造を一部断面で示す図である。
【符号の説明】
１……コア本体（巻回体）
２……軟磁性合金薄帯
３……ギャップ部
４……樹脂ブリッジ
５……樹脂コーティング層
６……磁性コア
【図１】
0004582864.tif 000004
【図２】
0004582864.tif 000005