(57)【要約】【課題】磁性粒子の充填密度を、実質的に増大させ、電磁気特性を改善し得る磁性粉、複合磁性材料及び電子部品を提供すること。【解決手段】第１の磁性粒子１は、粒子内部に空隙１１、１２を有する。この磁性粒子は、合成樹脂と混合され、複合磁性材料を構成する。この複合磁性材料は、各種電子部品において、機能部を被覆する被覆体として用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の磁性粒子を集合した磁性粉であって、粒子内部に空隙を有する磁性粒子を含む、磁性粉。
【請求項２】
請求項１に記載された磁性粉であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子はフェライト粒子である、磁性粉。
【請求項３】
請求項２に記載された磁性粉であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子は顆粒である、磁性粉。
【請求項４】
請求項３に記載された磁性粉であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子は、平均粒径が１５μｍ〜３５μｍの範囲にある、磁性粉。
【請求項５】
多数の磁性粒子と、合成樹脂とを含む複合磁性材料であって、前記磁性粒子の少なくとも一種は、粒子内部に空隙を有する、複合磁性材料。
【請求項６】
請求項５に記載された複合磁性材料であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子と前記合成樹脂の配合比（磁性粒子：合成樹脂）は、重量比で、（７０：３０）〜（９０：１０）の範囲にある、複合磁性材料。
【請求項７】
請求項６に記載された複合磁性材料であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子は、フェライト粒子である、複合磁性材料。
【請求項８】
請求項７に記載された複合磁性材料であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子は、顆粒である、複合磁性材料。
【請求項９】
請求項５乃至８の何れかに記載された複合磁性材料であって、２種の磁性粒子を含み、そのうちの一種は、粒子内部に空隙を有する、複合磁性材料。
【請求項１０】
請求項９に記載された複合磁性材料であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子と、他の磁性粒子との配合比（粒子内部に空隙を有する磁性粒子：他の磁性粒子）は、重量比で、（３０：７０）〜（９０：１０）の範囲にある、複合磁性材料。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載された複合磁性材料であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子は、平均粒径が、他の磁性粒子の粒径の８倍〜１２倍の範囲にある、複合磁性材料。
【請求項１２】
請求項５乃至１１の何れかに記載された複合磁性材料であって、粒子内部に空隙を有する前記磁性粒子は、平均粒径が１５μｍ〜３５μｍの範囲にある、複合磁性材料。
【請求項１３】
機能部と、被覆体とを含む電子部品であって、
前記被覆体は、請求項５乃至１２の何れかに記載された複合磁性材料でなり、前記機能部を被覆している、
電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性粉、複合磁性材料及びこれらを用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁気特性が要求される電子部品、例えば、チョークコイル、インダクタ、ロータリトランスまたはＥＭＩ素子等において、モールドコア材として、樹脂中に磁性粉を分散させ、電磁気特性を持たせた複合磁性材料は、従来より知られている。磁性粉を構成する磁性粒子は、インジェクションモールド時の流動性を考慮し、ほぼ球形のものが用いられていた。上述した複合磁性材料は、成型・焼成により得られる焼結体としての酸化物磁性材料に比べ、寸法精度に優れていること、焼成工程を経ないため形状の自由度が高いこと等の優れた特長がある。
【０００３】
しかし、従来技術によって得られる複合磁性材料は、フェライト粉末の分散性を確保する必要から、その充填度に限界があり、磁性成型物としたときの電磁気特性は低いものであった。例えば、特許文献１は、フェライト樹脂中のフェライト粉末の粒度分布及び含有量を選択して、射出成型性が良好で、高い透磁率を有するフェライト樹脂を開示しているが、磁性成型物としたときの初透磁率が低いため、インダクタなどを構成した場合に高いインダクタンスを得ることができない。特許文献２では、混入する酸化物磁性材料の粒度毎に、それぞれ温度を変えて熱処理を施すことを試みているが、それでも磁性成型物としたときの初透磁率が不十分である。その他にも、特許文献３〜特許文献９等によって開示された先行技術が知られているが、混入する酸化物磁性材料の粒度が細か過ぎたり、混入量が少ない等のために、インダクタなどを構成した場合に高いインダクタンスを得ることができない。
【特許文献１】特開平６−１６３２３６号公報
【特許文献２】特開平６−２０４０２７号公報
【特許文献３】特開平２−１８５５４０号公報
【特許文献４】特開平２−２２６７９９号公報
【特許文献５】特開平３−９６２０２号公報
【特許文献６】特開平４−１２０２９号公報
【特許文献７】特公平３−５２４２２号公報
【特許文献８】特開平６−８４６４８号公報
【特許文献９】特開平１１−０６７５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、磁性粒子の充填密度を、実質的に増大させ、電磁気特性を改善し得る磁性粉、複合磁性材料及び電子部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、まず、本発明に係る磁性粉は、粒子内部に空隙を有する磁性粒子を含む。
【０００６】
上述した本発明に係る磁性粉は、複合磁性材料を得る際に大きな効果を発揮する。複合磁性材料は、一般に、多数の磁性粒子と、合成樹脂とを含むが、その際に、磁性粒子の少なくとも一種を、本発明に係る磁性粒子、即ち、粒子内部に空隙を有する磁性粒子とする。
【０００７】
粒子内部に空隙を有する磁性粒子を用いると、空隙を持たない磁性粒子を用いた場合との対比において、磁性粒子(磁性粉）と合成樹脂の配合比とが同じであったとしても、見かけ上、磁性粒子の充填密度が上がり、比透磁率が高くなる。このため、磁性成型物としたときの磁性粒子の充填密度を実質的に増大させ、電磁気特性に優れた複合磁性材料を得ることができる。
【０００８】
また、スラリー調整工程において、磁性粉、合成樹脂及び溶剤等を混合し、スラリーを調整する際、磁性粒子自体は、空隙の存在により、見かけ上、比重が軽くなるが如き状態になるため、合成樹脂及び溶剤を含むスラリーの中で、磁性粒子が沈降しにくくなる。この結果、磁性粒子がスラリー中に均一に分散されることになり、磁性粒子の局所的な偏在による電磁気特性のばらつきが抑制され、電磁気特性の安定した高信頼度の複合磁性材料が得られる。
【０００９】
また、磁性粒子における空隙の存在により、充填密度が、見かけ上、含有量の上限値によって規定される値を超え得るので、分散性による限界を越えて、見かけ上、磁性粒子の含有量を増大したのと同じ結果が得られ、これにより、複合磁性材料の電磁気特性が改善される。
【００１０】
磁性粒子は、粉砕したものをそのまま用いるのではなく、造粒工程を経て得られた顆粒のものを用いる。粒子内部の空隙は、この造粒工程を操作することによって得ることができる。また、粉砕したものをそのまま用いた場合は配向処理が必要であるが、造粒工程を経て得られた顆粒は、球形状の粒形状となるので、配向処理が不要である。
【００１１】
本発明に係る複合磁性材料は、少なくとも２種の磁性粒子を含んでいてもよい。そして、そのうちの一種を、粒子内部に空隙を有する磁性粒子によって構成する。２種以上の磁性粒子を用いることの利点は、磁性粒子として、用途に応じて、組成の異なるものを用い得ること、粒径を異ならせることにより、複合磁性材料中における磁性粒子の充填密度を更に高め得ることなどにある。
【００１２】
また、粒子内部に空隙を有する磁性粒子の平均粒径を、他の磁性粒子の粒径より大きくすることも極めて有用である。こうすることにより、粒子内部に空隙を有する磁性粒子の相互間に生じる隙間を、粒径の小さい磁性粒子によって埋め、磁性粒子の充填密度を上げ、電磁気特性を改善できる。
【００１３】
更に、粒径の小さい磁性粒子の存在により、この磁性粒子と合成樹脂とを含めた塗料に対して、粒子内部に空隙を有する磁性粒子の比重が小さくなるので、より一層沈降しにくくなる。この結果、粒子内部に空隙を有する磁性粒子が、塗料中に均一に分散されることになり、磁性粒子の局所的な偏在による電磁気特性のばらつきが抑制され、電磁気特性の安定した高信頼度の複合磁性材料が得られる。
【００１４】
上述した複合磁性材料は、電子部品において、機能部を被覆する被覆体として有用である。電子部品としては、例えば、チョークコイル、インダクタ、ロータリトランスまたはＥＭＩ素子等を挙げることができる。
【００１５】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように、本発明によれば、磁性成型物としたときの磁性粒子の充填密度を増大させ、電磁気特性を改善し得る磁性粉、複合磁性材料及び電子部品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
１．磁性粉について
図１は、本発明に係る磁性粉に含まれる磁性粒子の断面を模式的に示す図である。本発明に係る磁性粉は、図１に示したような磁性粒子とともに、他の磁性粒子を含んでいてもよい。本発明において、特徴的なことは、磁性粒子が、その粒子内部に空隙１１を有することである。磁性粒子は金属酸化物であり、代表的にはフェライト磁性材料が用いられる。フェライト磁性材料としては、Mn系ソフトフェライト、Mg系ソフトフェライト、Ni系ソフトフェライト等、各種の組成系のものを用いることができる。これらのフェライト磁性材料は、種々の添加物を含むことができる。
【００１８】
磁性粒子は、粉砕したものをそのまま用いるのではなく、粉砕した後、造粒工程を経て得られた顆粒であることが好ましい。粉砕したものをそのまま用いた場合は配向処理が必要であるが、造粒工程を経て得られた顆粒は、球形状の粒形状となるので、配向処理が不要である、という利点が得られるからである。
【００１９】
空隙１１の大きさ、数、形状などは任意である。また、閉じられた空隙１１に限らず、例えば、図２に示すように、開いた空隙１２であってもよい。図１及び図２において、空隙１１の大きさ、数などは、造粒工程を操作することによって調節することができる。また、磁性粒子１は、平均粒径が１５μｍ〜３５μｍの範囲にあることが好ましい。この範囲の粒径は、必要な電磁気特性を安定的に得るのに適している。
【００２０】
上述した空隙１１、１２を有する磁性粒子又は磁性粉は、例えば、次のような製造方法によって得ることができる。まず、原料粉末の仮焼物を製造する。原料粉末には、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトの製造に用いられる各種原料、すなわち、酸化物または焼成により酸化物となる各種化合物を用いればよい。仮焼は、酸化性雰囲気中、通常は空気中で行えばよく、仮焼温度(保持温度)は、通常、７００〜９００℃、仮焼時間(温度保持時間)は、通常、０.５〜１０時間とすることが好ましい。
【００２１】
このようにして得られた仮焼物を水と混合し、粉砕用スラリーを調製する。次に、この粉砕用スラリーに対し湿式粉砕を行い、仮焼物を所定の粒径あるいは比表面積まで粉砕した後、乾燥して、磁性粉を得る。
【００２２】
湿式粉砕の時間は特に限定されず、仮焼物の平均粒径が０.４〜２．０μｍ程度、あるいは仮焼物の比表面積が３〜１１（m2/ｇ）程度、好ましくは３〜８（m2/ｇ）程度となるように、粉砕手段などの各種条件に応じて適宜決定すればよい。粉砕手段は特に限定されず、ボールミル、アトライター、振動ミル等を用いることができる。
【００２３】
粉砕用スラリー中の仮焼物の含有量、いわゆる固形成分の濃度は、好ましくは１５〜５０ｗｔ％、より好ましくは２０〜３５ｗｔ％である。固形分濃度が低すぎても高すぎても、粉砕効率および粉砕の均一性が低くなる。
【００２４】
次に、上述のようにして得られた磁性粉１００ｇに、バインダとしてポリビニルアルコール１.０ｇを添加して混合し、スラリーを、スプレードライヤーを用いて噴霧造粒して球形のセラミック顆粒を得る。
【００２５】
次に、得られたセラミック顆粒５kｇを転動流動装置に投入し、装置内部の圧力を、−４００mmAqとして、加熱しながらロータ回転数１８０rpmで転動流動させ、４０(リットル）/分で空気を吹き込みながら、セラミック顆粒を、メッシュにより風力分級を行い、微粒子を除去する。平均粒径は、焼成後に２５μｍとなるように縮率等を考慮して作成する。フェライト顆粒を焼成する温度は、その種類に依存するが、一般には８００〜１５００℃、好ましくは９００〜１３００℃の範囲である。なお、各数値は、説明の具体化のために例示したもので、単なる一例であることはいうまでもない。
【００２６】
上述した工程により、図１、図２に模式的に示す磁性粒子及びその集合物である磁性粉が製造される。
【００２７】
２．複合磁性材料について
上述した本発明に係る磁性粉は、複合磁性材料を得る際に大きな効果を発揮する。図３は、本発明に係る磁性粉を用いた複合磁性材料の構成を模式的に示す断面図である。図３の解釈としては、硬化する前の流動性のある複合磁性材料(ペースト状）と、硬化した後の複合磁性材料の２つの状態を含むものとする。ペースト状の複合磁性材料は、本発明に係る磁性粉を、合成樹脂、及び、その溶剤中に混合分散させただけのものである。硬化した後の複合磁性材料は、ペースト状の複合磁性材料を用いて、例えばモールド成形し、熱処理などによって硬化させ、所定の形状に成形したものである。それ自体が、例えば、コア、ヨーク等の複合磁性体として、独立に用られることもあるし、あるいは、他の磁性部品の一部として用いられることもある。上記２つの何れの場合も、磁性粒子１は、空隙１１、１２の存在する原形状を保存する。
【００２８】
図３を参照すると、複合磁性材料は、多数の磁性粒子１、２と、合成樹脂３とを含む。合成樹脂３としては、主に、熱硬化性樹脂が用いられる。但し、熱可塑性樹脂を排除する趣旨ではない。熱硬化性樹脂の代表例は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂又はこれらの変性樹脂である。
【００２９】
磁性粒子１は、粒子内部に空隙１１、１２を有する磁性粒子（以下、第１の磁性粒子と称する）であり、磁性粒子２は空隙を持たない磁性粒子（以下、第２の磁性粒子と称する）である。第１の磁性粒子１と第２の磁性粒子２との配合比（第１の磁性粒子１：第２の磁性粒子２）は、重量比で、（３０：７０）〜（９０：１０）の範囲が有効である。また、第１の磁性粒子１は、平均粒径が、第２の磁性粒子２の粒径の８倍〜１２倍の範囲にあることが好ましい。更に、第１の磁性粒子１は、平均粒径が１５μｍ〜３５μｍの範囲にあることが好ましい。
【００３０】
上述したように、粒子内部に空隙１１、１２を有する第１の磁性粒子１を用いると、空隙を持たない磁性粒子のみを用いた場合との対比において、第１の磁性粒子１(磁性粉）と合成樹脂３の配合比とが同じであったとしても、見かけ上、磁性粒子の充填密度が上がり、比透磁率が高くなる。このため、磁性成型物としたときの磁性粒子の充填密度を実質的に増大させ、電磁気特性に優れた複合磁性材料を得ることができる。
【００３１】
本発明に係る磁性粉の利点は、複合磁性材料を得る工程において、顕著に現れる。即ち、スラリー調整工程において、磁性粉、合成樹脂及び溶剤等を混合し、スラリーを調節する際、第１の磁性粒子１は、空隙１１、１２の存在により、見かけ上、比重が軽くなるが如き状態になるため、合成樹脂３及び溶剤を含むスラリーの中で、第１の磁性粒子１が沈降しにくくなる。この結果、磁性粒子の大部分を占める第１の磁性粒子１が、スラリー中に均一に分散されることになり、第１の磁性粒子１の局所的な偏在による電磁気特性のばらつきが抑制され、電磁気特性の安定した高信頼度の複合磁性材料が得られる。
【００３２】
第１及び第２の磁性粒子１、２と合成樹脂の配合比（磁性粒子：合成樹脂）は、重量比で、（７０：３０）〜（９０：１０）の範囲にあることが好ましい。第１及び第２の磁性粒子１、２の含有量が９０ｗｔ％を超えると、分散性が悪くなる。第１及び第２の磁性粒子１、２の含有量が７０ｗｔ％未満では、充分な電磁気特性が得られない。
【００３３】
上述したような含有量の制約の下でも、本発明によれば、第１の磁性粒子１における空隙１１、１２の存在により、第１の磁性粒子１の比重が低下するので、充填密度が、見かけ上、含有量９０ｗｔ％によって規定される値を超え得る。従って、分散性による限界を越えて、見かけ上、第１及び第２の磁性粒子１、２の含有量を増大したのと同じ結果が得られ、これにより、複合磁性材料の電磁気特性が改善される。
【００３４】
また、２種以上の第１及び第２の磁性粒子１、２を用いることにより、磁性粒子として、用途に応じて、組成の異なるものを用い得ること、粒径を異ならせることにより、複合磁性材料中における磁性粒子の充填密度を更に高め得る等の利点が得られる。
【００３５】
更に、第１の磁性粒子１の平均粒径を、第２の磁性粒子２の粒径より大きくし、第１の磁性粒子１の相互間に生じる隙間を、粒径の小さい第２の磁性粒子２によって埋めることにより、第１及び第２の磁性粒子１、２の充填密度を上げ、電磁気特性を改善できる。
【００３６】
しかも、粒径の小さい第２の磁性粒子２の存在により、この第２の磁性粒子２と合成樹脂３とを含めた塗料に対する第１の磁性粒子１の比重が、相対的に小さくなるので、第１の磁性粒子１が、より一層沈降しにくくなる。この結果、第１の磁性粒子１が、より一層、塗料中に均一に分散され易くなり、第１の磁性粒子１の局所的な偏在による電磁気特性のばらつきが抑制され、電磁気特性の安定した高信頼度の複合磁性材料が得られる。
【００３７】
３．電子部品について
上述した複合磁性材料は、電子部品において、機能部を被覆する被覆体として有用である。電子部品としては、例えば、チョークコイル、インダクタ、ロータリトランスまたはＥＭＩ素子等を挙げることができる。図４は、その一例として、チップ型チョークコイルの部分断面図を示している。図４に図示されたチョークコイルは、巻芯部４１の両端につば部４２、４３を有するいわゆるドラムコア４を備えており、このドラムコア４の巻芯部４１にコイル６が巻かれている。コイル６の端末６１、６２は、ドラムコア４のつば部４２、４３の表面に形成された端子電極５１、５２に、それぞれ接続されている。
【００３８】
チョークコイルとして主要な機能部となるコイル６は、被覆体７によって被覆されている。被覆体７は、本発明に係る複合磁性材料によって構成されている。被覆体７は一般にはモールド成形によって形成されるものであり、磁性粒子は、モールド成形工程の前後において、ほぼ同一形状を維持する。図５は、実際の製品において、被覆体７の一部を切断し、その切断面を撮影して得られた写真である。
【００３９】
図５を参照すると、被覆体７は、多数の第１及び第２の磁性粒子１、２と、合成樹脂３とを含む。合成樹脂３は、エポキシ樹脂であり、図５の写真では、黒い領域として現れている。第１の磁性粒子１は内部に空隙１１、１２を有するものであり、第２の磁性粒子２はそれ以外の粒子である。第２の磁性粒子２は、第１の磁性粒子１よりも著しく小さくなっており、第１の磁性粒子１の相互間に生じる隙間を埋めている。これにより、第１及び第２の磁性粒子１、２の充填密度を上げ、電磁気特性を改善できる。
【００４０】
図６は図５に示したようなチョークコイルの直流重畳特性を示すグラフである。図において、縦軸にインダクタンス値低下率（％）を取り、横軸に直流電流（Ｉｄｃ）を取ってある。曲線Ｌ１１は、本発明に係るチョークコイルの特性、曲線Ｌ１２は合成樹脂のみからなる被覆体７を用いた従来のチョークコイルの特性を、それぞれ示している。
【００４１】
図６のデータから明らかなように、本発明に係るチョークコイルは、電流の大きい領域において、インダクタンス低下率を、従来のものよりも抑制することができる。即ち、直流重畳特性に優れたチョークコイルを提供することができる。説明は省略するが、インダクタ、ロータリトランスまたはＥＭＩ素子等の他の電子部品においても、上述した作用効果が得られる。
【００４２】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る磁性粉に含まれる磁性粒子の断面を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る磁性粉に含まれる磁性粒子の断面を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係る複合磁性材料の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】チップ型チョークコイルの部分断面図を示している。
【図５】実際の製品において、被覆体７の一部を切断し、その切断面を撮影して得られた写真である。
【図６】図５に示したようなチョークコイルの直流重畳特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１              磁性粒子
２              磁性粒子
１１              空隙
１２              空隙
３              合成樹脂
４              ドラムコア
６              コイル
７              被覆体
４１              巻芯部
４２              つば部
４３              つば部
５１              端子電極
５２              端子電極
６１              コイル端末
６２              コイル端末
【図１】
2007234894.tif 000003
【図２】
2007234894.tif 000004
【図３】
2007234894.tif 000005
【図４】
2007234894.tif 000006
【図５】
2007234894.tif 000007
【図６】
2007234894.tif 000008