(57)【要約】      （修正有）【課題】高透磁率および高耐電圧の圧粉磁心およびその圧粉磁心を備えるコイル内蔵型の磁性素子を提供する。【解決手段】バインダーと金属磁性粉との複合体で構成される圧粉磁心である。バインダーは下記の化学式に示すエーテル骨格を有するエポキシ樹脂を含む。前記金属磁性粉は、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ系のうち、少なくとも１種類以上である。また、前記金属磁性粉の平均粒子径は１〜８０μｍである。2017107935.tif 000014【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダーと金属磁性粉とを含む圧粉磁心であって、
前記バインダーは下記の化学式に示すエーテル骨格を有するエポキシ樹脂を含むことを特徴とする圧粉磁心。
【化１】
2017107935.tif 000013
【請求項２】
前記金属磁性粉が、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ系のうち、少なくとも１種類以上の金属磁性粉を含む請求項１に記載の圧粉磁心。
【請求項３】
前記金属磁性粉の平均粒子径が１〜８０μｍである請求項１または２に記載の圧粉磁心。
【請求項４】
前記金属磁性粉の充填率が６０〜９０体積％である請求項１〜３のいずれかに記載の圧粉磁心。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の圧粉磁心と、前記圧粉磁心に内蔵されたコイルと、を有する磁性素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属磁性粒子を圧縮成形した圧粉磁心および当該圧粉磁心にコイルを内蔵した磁性素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン・タブレットＰＣ分野に代表されるように電気機器の小型化と高機能化が進んでいる。それに伴い、磁心の小型化および高性能化の要求が高まっている。また、自動車分野においても、自動車の電子化が急速に進展している。それに伴い、自動車用の電装品の小型化と高機能化の要求が高まっている。電子機器の高機能化に対応した小型で高性能な磁心の材料技術として、軟磁性金属材料の採用があげられる。
【０００３】
一般に、インダクター、リアクトル等の磁気応用電子部品用の磁心としては、軟磁性フェライト粒子を焼結して作成される焼結（フェライト）磁心および軟磁性金属材料からなる金属磁性粒子を圧縮成形して作成される圧粉磁心が用いられている。ここで、金属磁性粒子は、軟磁性フェライト粒子と比較して著しく高い飽和磁束密度を有している。したがって、圧粉磁心は焼結（フェライト）磁心と比較して小型化に有利である。また、金属磁性粒子を圧縮成形して作成される圧粉磁心は、大きな直流電流を重畳しても磁気飽和に達しづらい。したがって、電子機器の高機能化には必須である磁心の大電流化対応にも有利である。
【０００４】
しかしながら、金属磁性粒子はフェライト粒子と比較して電気抵抗率が小さいため、渦電流による損失が大きくなる。したがって、金属磁性粒子を圧縮成形して形成される圧粉磁心の発熱損失も大きなものとなる。すなわち、圧粉磁心を用いた電子機器は、高周波化が進むにつれ、エネルギー損失が大きくなる。以上より、電子機器に圧粉磁心を用いることは電子機器の省エネ化の流れに逆行することになる。
【０００５】
また、圧粉磁心は焼結（フェライト）磁心とは異なり、粒子間の接合が焼結により形成されるわけではない。したがって、電子部品として必要な磁心の強度を確保することが困難であり、粒子間の接合強度を高める接合方法も求められている。
【０００６】
金属磁性粒子の渦電流による損失を減らし、磁心強度を確保するため、一般的には、金属磁性粒子に有機あるいは無機の絶縁層を設け、さらにバインダーとよばれる有機あるいは無機の絶縁性結着剤で被覆した後に圧縮成形、接合および加熱等による固化を行い、圧粉磁心を製造する。
【０００７】
ここで、圧粉磁心の小型化、高性能化を達成するためには、単位体積あたりの金属磁性粒子の充填率すなわち磁心密度を高くすることが重要である。磁心密度を高くすることで高比透磁率化が可能となる。
【０００８】
磁心密度を高くすることで透磁率などの各種特性を向上させる方法として、特許文献１には、表面の全面または一部に鉄酸化物を備える純鉄粉の表面に絶縁層を被覆し、さらにその上にシリコーン樹脂を被覆する方法が記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、金属磁性粒子間に潤滑剤を存在させる方法が記載されている。
【００１０】
ただし、特許文献１、２に記載された圧粉磁心は耐電圧が課題となる。特に、圧粉磁心をコイル内蔵型磁性素子に用いる場合には耐電圧を向上させることが重要となる。
【００１１】
特許文献３には、圧粉磁心中のバインダーを増量させる方法、金属磁性粒子表面の絶縁層を厚くする方法、あるいは金属粒子間に絶縁性のフィラーを存在させる方法で耐電圧の向上を図ることが記載されている。
【００１２】
しかしながら、これらの方法を用いた圧粉磁心は、いずれも透磁率が大きく低下する。そして、透磁率が低下することにより、磁性素子のインダクタンスが低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２３３２９５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２９６０５号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／１０３７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、高透磁率および高耐電圧の圧粉磁心、およびその圧粉磁心を備えるコイル内蔵型の磁性素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、コイル内蔵型磁性素子であるインダクター等の磁気応用電子部品に最適な圧粉磁心の検討の中で、圧粉磁心中のバインダーに着目した。バインダーの組成、化学構造および物性を種々詳細に検討した結果、特定の種類のエポキシ樹脂を含むバインダーを用いることで、高透磁率かつ高耐電圧の圧粉磁心が得られることを見出した。さらに、当該圧粉磁心がコイル内蔵型磁性素子であるインダクター等の磁気応用電子部品に有用であることを見出した。
【００１６】
本発明の圧粉磁心は、バインダーと金属磁性粉とを含む圧粉磁心であって、前記バインダーは下記の化学式に示すエーテル骨格を有するエポキシ樹脂を含むことを特徴とする圧粉磁心である。
【００１７】
【化１】
2017107935.tif 000002
【００１８】
本発明の圧粉磁心は、前記金属磁性粉がＦｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ系のうち、少なくとも１種類以上の金属磁性粉を含むことが好ましい。
【００１９】
前記金属磁性粉の平均粒子径は１〜８０μｍであることが好ましい。
【００２０】
前記金属磁性粉の充填率は６０〜９０体積％であることが好ましい。
【００２１】
本発明の磁性素子は、前記圧粉磁心内にコイルを内蔵させた磁性素子である。
【００２２】
本発明によれば、高透磁率、高耐電圧の圧粉磁心とそれを用いた磁性素子を提供することができる。さらに、その磁性素子からなる小型、高機能、高信頼性のインダクター等の電子部品を提供することができる。
【００２３】
さらに、本発明により、小型・高特性かつ高信頼性の圧粉磁心が生産でき、それをコイル内蔵型磁性素子として用いたインダクターなどの磁気応用電子部品が広く流通することで、タブレット、スマートフォン等の小型・高機能化が図られ市場が拡大し、産業として成長する。また、高い信頼性が不可欠な自動車や社会インフラ向け等の用途にも幅広く適用できることから、それらの市場も拡大し、産業として成長する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は加圧前の圧粉磁心前駆体の拡大模式図である。
【図２】図２は加圧後の圧粉磁心前駆体の拡大模式図である。
【図３】図３は圧粉磁心の拡大模式図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の一実施形態に係る巻線（コイル）内蔵型インダクターの外観斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すインダクターに内蔵される巻線（コイル）の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明について図面に示される実施形態を用いて、詳細に説明する。ただし、本発明は、本実施形態に限定されない。また、本実施形態における圧粉磁心とは、軟磁性金属材料からなる金属磁性粒子を含む金属磁性粉を圧縮成形して作成される磁心のことである。
【００２６】
本実施形態に係る圧粉磁心前駆体１ａの拡大模式図を図１に示す。圧粉磁心前駆体１ａは、金属磁性粒子２およびバインダー３からなる顆粒４を含む。顆粒４は、金属磁性粒子２とバインダー３とを混合し、一体化することで製造される。ここで、バインダー３は、少なくとも、下記化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を含む。
【００２７】
【化１】
2017107935.tif 000003
【００２８】
ここで、上記化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂について説明する。上記のエーテル骨格は、二つのベンゼン環をエーテル結合した部分およびベンゼン環とエポキシ基とをエーテル結合した部分を有する。上記のエーテル骨格中のベンゼン環はパラ位の炭素にエーテル結合の酸素原子が結合し、その他の炭素に水素原子が結合している。
【００２９】
上記化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂とは、上記のエーテル骨格を重合させて得られるエポキシ樹脂である。
【００３０】
圧粉磁心前駆体１ａに対して、矢印の方向から加圧した圧粉磁心前駆体１ｂの拡大模式図を図２に示す。図２に示すように、圧粉磁心前駆体１ｂは圧粉磁心前駆体１ａから金属磁性粒子２の配列が変わっている。すなわち、加圧により金属磁性粒子２が再配列されている。なお、本願では、粒子の再配列とは、粒子が加圧により動き、粒子が最密充填状態に近づいていくことを指す。
【００３１】
圧粉磁心前駆体１ａに含まれるバインダー３は、軟質の未硬化あるいは半硬化のエポキシ樹脂からなる。加圧時に金属磁性粒子２を再配列させやすくするためである。
【００３２】
本実施形態にかかる圧粉磁心前駆体１ａのバインダー３は、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を含んでいることが必須である。圧粉磁心前駆体１ａのバインダー３が下記化学式１に示すエーテル骨格の化学構造を含んでいるエポキシ樹脂を含んでいる場合には、圧粉磁心前駆体１ｂのバインダー３もエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を含む。
【００３３】
圧粉磁心用前駆体１ａにおいて、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を含むバインダーを用いた場合には、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を含まないバインダーのみを用いた場合と比較すると、加圧により、容易かつ高効率に金属磁性粒子２の再配列を引き起こすことができる。そして、高密度で高透磁率な圧粉磁心前駆体１ｂを与えることができる。以上の現象が生じたのは、エーテル骨格をもつエポキシ樹脂が、金属磁性粒子間の潤滑剤のように作用したためと考えられる。
【００３４】
なお、バインダーに用いられるエポキシ樹脂について、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を上記の化学式に示すエーテル骨格をもたないエポキシ樹脂やエポキシ樹脂以外の樹脂とともに用いてもよい。バインダーに用いられるエポキシ樹脂全体に対する上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂の割合は２０重量％以上とすることが好ましく、５０重量％以上とすることが特に好ましい。上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂の割合を上記の範囲内とすることで高耐電圧の圧粉磁心となりやすい。
【００３５】
また、バインダーに用いられるエポキシ樹脂の平均分子量に特に制限はないが、１００〜３０００とすることが好ましい。平均分子量を上記の範囲内とすることで高透磁率の圧粉磁心となりやすい。
【００３６】
圧粉磁心前駆体１ｂを成形し、必要に応じて熱硬化等の処理を行って得た圧粉磁心１ｃの拡大模式図を図３に示す。バインダー３が上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を含む圧粉磁心１ｃは、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を含まない圧粉磁心と比較して、高い耐電圧を有している。ここでいう耐電圧とは、圧粉磁心へ電圧を印加したときに、ある規定以上の電流が流れる電圧のことをいう。また、耐電圧性の確保は、高信頼性が要求される自動車分野等では必須である。なお、成形、熱硬化等の工程により圧粉磁心前駆体１ｂの顆粒４に含まれるバインダー３が一体化するため、圧粉磁心１ｃにおいて顆粒４は観察されない。
【００３７】
また、バインダー３は公知のアルミナ、シリカ、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化マグネシウム等の無機粒子（無機フィラー）、有機あるいは無機系の潤滑剤、フェノール系、アミン系等のエポキシ硬化剤、イミダゾール等の硬化促進剤、有機溶剤、シリコーンやアクリル等の可とう化剤、ハイドロタルサイト類化合物等のイオン捕捉物質、接着付与剤等、分散剤、安定剤、着色剤、沈降防止剤等を１種あるいは複数含んでもよい。
【００３８】
また、金属磁性粒子２を含む金属磁性粉としてはＦｅ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ―Ｎｉ系合金（パーマロイ系合金）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト系合金）、アモルファス金属等を１種あるいは複数種を組み合わせた粉末を好適に用いることができる。なお、本願では、Ｆｅ以外の金属の含有量が２重量％以下である純鉄も上記Ｆｅ系合金に含まれる。
【００３９】
また、上記各合金には不可避的不純物が含まれていても良い。不可避的不純物の含有量は１重量％以下とすることが好ましい。
【００４０】
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉末を金属磁性粉末に用いる場合、各成分の含有量は、Ｓｉの含有量が１重量％以上８重量％以下であり、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなることが望ましい。より好ましくは、Ｓｉの含有量が２重量％以上６．５重量％以下である。Ｓｉの含有量を１重量％以上とする場合には、磁気異方性が小さくなりやすく、高透磁率化を図りやすくなる。また、Ｓｉの含有量を８重量％以下とする場合には、金属磁性粒子２の硬度が高くなりやすく、加圧成形時に金属磁性粒子２および顆粒４が適度に変形することで圧粉磁心前駆体１ｂ、圧粉磁心１ｃの高密度化が容易になり、透磁率が高くなりやすい。
【００４１】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金粉末を金属磁性粉末に用いる場合、各成分の含有量は、Ｓｉの含有量が１重量％以上８重量％以下、Ｃｒの含有量が２重量％以上８重量％以下であり、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなることが望ましい。より好ましくは、Ｓｉの含有量が２重量％以上６．５重量％以下、Ｃｒの含有量が２重量％以上５重量％以下である。Ｓｉの含有量を１重量％以上とする場合には、磁気異方性が小さくなりやすく、高透磁率化を図りやすくなる。また、Ｓｉの含有量を８重量％以下とする場合には、金属磁性粉末の硬度が高くなりやすく、加圧成形時に金属磁性粒子２および顆粒４が適度に変形することで圧粉磁心前駆体１ｂ、圧粉磁心１ｃの高密度化が容易になり、透磁率が高くなりやすい。また、Ｃｒの含有量が２重量％以上であると耐食性が向上しやすい。Ｃｒの含有量が８重量％以下であると高透磁率化を図りやすくなる。
【００４２】
Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末（パーマロイ系合金粉末）を金属磁性粉末に用いる場合、各成分の含有量は、Ｎｉの含有量が３０重量％以上８５重量％以下であり、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなることが望ましい。より好ましくは、Ｎｉの含有量が４０重量％以上８０重量％以下である。Ｎｉの含有量を８５重量％以上とする場合には、低透磁率の圧粉磁心となりやすい。また、Ｎｉの含有量を３０重量％以下とする場合には、低透磁率の圧粉磁心となりやすい。
【００４３】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末（センダスト系合金粉末）を金属磁性粉末に用いる場合、各成分の含有量は、Ｓｉの含有量が５重量％以上１５重量％以下、Ａｌの含有量が２重量％以上８重量％以下であり、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなることが望ましい。より好ましくは、Ｓｉの含有量が７重量％以上１２重量％以下、Ａｌの含有量が４重量％以上６重量％以下である。Ｓｉの含有量を１５重量％以上とする場合には、硬く脆い材料となりやすい。また、Ｓｉの含有量を５重量％以下とする場合には、損失の大きな材料となりやすい。また、Ａｌの含有量が８重量％以上であると硬く脆い材料となりやすい。Ａｌの含有量が２重量％以下であると損失の大きな材料となりやすい。
【００４４】
Ｆｅ系合金を金属磁性粉末に用いる場合、不可避的不純物を１重量％以下とし、残部がＦｅのみからなることが望ましい。不可避的不純物量は、より好ましくは、０．５重量％以下である。不可避的不純物の含有量を小さくすることにより、高飽和磁束密度の材料となりやすい。
【００４５】
さらに、金属磁性粒子２は、リン酸処理等の化成処理、バインダー３との親和性を高めるためのカップリング剤処理、および、高い絶縁性を得るためのＢＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の無機物被覆あるいは有機物被覆による表面処理がなされていてもよい。
【００４６】
また、金属磁性粒子２の平均粒子径は、１〜８０μｍであることが望ましい。平均粒子径が１μｍ以上であることにより、金属磁性粒子の表面エネルギーが過大となりにくく、金属磁性粒子の凝集や流動性、再配列性の低下が発生しにくく、圧粉磁心１ｃにおける充填密度が一定以上に保たれ、透磁率が向上する傾向にある。また、平均粒子径が８０μｍ以下であることにより、圧粉時の粒子変形による粒子間の接触面積が過大となりにくく、接触面積の増加による耐電圧の低下が発生しにくくなる。また、平均粒子径は、より好ましくは１〜６０μｍの範囲であり、さらに好ましくは、５〜４０μｍの範囲である。ここでいう平均粒子径とは、累積粒度分布において累積度が５０％（いわゆるＤ５０）の粒子径の値である。
【００４７】
また、本実施形態における圧粉磁心１ｃは、金属磁性粒子２の充填率が６０体積％以上９０体積％以下であることが望ましい。金属磁性粒子２の充填率が６０体積％以上であることにより、成形密度が一定以上となりやすく、透磁率が低下しにくくなる。また、金属磁性粉末２の充填率が９０体積％以下である場合には、バインダー３の占める体積が一定以上に保たれるので、耐電圧が一定以上に保たれやすい。充填率は、より好ましくは、７０体積％以上９０体積％以下である。さらに好ましくは、８０体積％以上９０体積％以下である。なお、金属磁性粒子２の充填率は金属磁性粒子２とバインダー３との使用量の比率を変化させることにより調整することができる。
【００４８】
上記の説明は金属磁性粒子２の形状が不定形状である場合を前提としているが、金属磁性粒子２の形状が球状であってもよい。また、球状の金属磁性粒子２と、不定形状の金属磁性粒子２とを複数種組み合わせて使用してもよい。球状の金属磁性粒子２を用いることにより、圧粉磁心１ｃの耐電圧をさらに向上させることができる。
【００４９】
ここでいう球状とは、圧粉磁心１ｃの破断面において観察される金属磁性粒子２の累積円形度分布で５０％のところを平均円形度（Ｄ５０）とし、平均円形度（Ｄ５０）が０．９０以上である場合をいう。また、不定形状とは、平均円形度（Ｄ５０）が０．９０未満である場合をいう。なお、円形度は、破断面の画像解析等の公知の手法等から以下の関係式で算出される。
【００５０】
（円形度）＝４πＳ／Ｌ２
Ｓ：円形状の対象物の面積
Ｌ：円形状対象物の輪郭線の長さ
【００５１】
さらに前記の球状の金属磁性粒子２の平均円形度（Ｄ５０）は、０．９５以上であることが耐電圧をさらに向上させる上で好ましい。
【００５２】
以下、本実施形態に係る圧粉磁心１ｃの製造方法について説明するが、圧粉磁心１ｃの製造方法は下記の方法に限定されない。
【００５３】
まず、金属磁性粒子を含む金属磁性粉末を準備する。本実施形態ではガスアトマイズ法による金属磁性粉末の製造方法を説明するが、その他の方法を用いることもできる。
【００５４】
目的とする金属磁性粒子の金属組成に適した組成の合金を準備する。そして、合金に対してガスアトマイズ法を施すことにより金属磁性粉末が製造される。また、さらに分級を行うこともでき、平均粒子径（Ｄ５０）および平均円形度（Ｄ５０）を制御することができる。
【００５５】
次にバインダーを含む塗料を準備する。塗料は、バインダーの他に、バインダーの硬化剤、バインダーの硬化触媒および溶媒を含んでもよく、その他の添加物を含んでいても良い。
【００５６】
本実施形態におけるバインダーは、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂を含んでいればよい。
【００５７】
バインダーの硬化剤としては、本技術分野で一般的に用いられる硬化剤を用いることができる。例えば、フェノール硬化剤、アミン系硬化剤等を用いることができる。また、バインダーの硬化剤を用いなくてもよい。硬化剤の含有量には特に制限はないが、好ましくはバインダー１００重量％に対し、２０〜８０重量％である。硬化剤の含有量を上記の範囲内とすることで高耐電圧の圧粉磁心となる。
【００５８】
バインダーの硬化触媒としては、本技術分野で一般的に用いられる硬化触媒を用いることができる。例えば、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等を用いることができる。また、バインダーの硬化触媒を用いなくてもよい。硬化触媒の含有量には特に制限はないが、好ましくはバインダー１００重量％に対し、０．５〜５重量％である。硬化触媒の含有量を上記の範囲内とすることで高耐電圧の圧粉磁心となる。
【００５９】
溶媒の種類には特に制限はなく、本技術分野で一般的に用いられる溶媒を用いることが出来る。例えば、メチルエチルケトン溶媒、メチルイソブチルケトン溶媒等が挙げられる。また、溶媒中のバインダー等の各成分の濃度には特に制限はない。
【００６０】
その他の添加物としては、例えば、フィラー、防錆剤等が挙げられる。その他の添加物を用いなくてもよい。その他の添加物の含有量には特に制限は無いが、好ましくはバインダー１００重量％に対し、合計で１０〜６０重量％である。
【００６１】
次に、前記金属磁性粉末と前記塗料とを混合、混練して圧粉磁心前駆体を作製する。混合、混練方法に特に制限はない。例えば、ニーダー、プラネタリーミキサー等を用いて混合、混練を行ってもよい。
【００６２】
次に、得られた圧粉磁心前駆体を圧縮成形し、成形体を得る。圧縮成形の方法に特に制限はない。成形圧力は例えば１００〜８００ＭＰａとすることができる。
【００６３】
さらに、得られた成形体に対して熱硬化を行い、圧粉磁心を得る。熱硬化の条件に特に制限はない。例えば、１３０〜２００℃で１〜５時間、熱硬化を行うこととすることができる。
【００６４】
本実施形態に係る圧粉磁心１ｃの用途には特に制限はないが、例えば、図４に示すコイル内蔵型磁性素子１０がある。コイル内蔵型磁性素子１０は図４（ａ）に示す圧粉磁心部１１を有する。なお、圧粉磁心部１１は圧粉磁心１ｃからなる。そして、圧粉磁心部１１は図４（ｂ）に示すコイル１２を内部に有する。
【００６５】
圧粉磁心１ｃを用いて作製されるコイル内蔵型磁性素子は、従来のコイル内蔵型磁性素子と比較して小型で機能（特にインダクタンス）、および信頼性（特に耐電圧）が高くなる。
【００６６】
また、本実施形態に係る圧粉磁心１ｃおよびコイル内蔵型磁性素子１０は、インダクター、リアクトル、非接触給電コイル等の磁気応用電子部品に用いることができる。これらの磁気応用電子部品を小型化、高機能化および高信頼性化する効果がある。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明に係る実施例を示すことで、本発明について詳細に説明する。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、本実施例に限定されるものではない。
【００６８】
＜実施例１＞
まず、金属磁性粉末を準備した。金属磁性粉末はＦｅ−Ｓｉ系合金粒子を含む合金からガスアトマイズ法で作製し、さらに分級した。その結果、平均粒子径（Ｄ５０）＝２９μｍ、平均円形度（Ｄ５０）＝０．８１、金属組成（元素組成）がＦｅ／Ｓｉ＝９３．５重量％／６．５重量％であるＦｅ−Ｓｉ系合金粉が得られた。
【００６９】
次に、バインダーとして、２官能のエーテル型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学製 ＹＳＬＶ−８０ＤＥ）を準備した。なお、以下の記載では、２官能のエーテル型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学製 ＹＳＬＶ−８０ＤＥ）を樹脂Ａと呼ぶ場合がある。
【００７０】
バインダーの硬化剤としてフェノール硬化剤であるフェノールノボラック樹脂（ＤＩＣ製ＴＤ−２１３１）を、前記バインダー１００重量部に対して５０重量部準備した。なお、以下の記載では、フェノールノボラック樹脂（ＤＩＣ製ＴＤ−２１３１）を樹脂Ｅと呼ぶ場合がある。
【００７１】
さらに硬化触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成製  ２Ｅ４Ｍｚ）を前記バインダー１００重量部に対して１重量部準備した。
【００７２】
上記のバインダー、硬化剤および硬化触媒をメチルエチルケトン溶媒に溶解させ、塗料を作製した。
【００７３】
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉と塗料とを混合し、ニーダーを用いて混練することで、圧粉磁心前駆体を作製した。混合比はＦｅ−Ｓｉ系合金粉１００重量部に対してバインダー３重量部とした。
【００７４】
次に、この前駆体に対して金型を用いて成形圧力４００ＭＰａで圧縮成形を行い、外形１１ｍｍ、内径６．５ｍｍ、高さ３ｍｍのトロイダル形状の成形体に成形した。最後に１７５℃にて１時間の条件で熱硬化を行い、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の充填率が８０体積％である圧粉磁心を作製した。
【００７５】
また、直径１０ｍｍ×高さ５ｍｍの円柱状の成形体に成形する点以外は上記のトロイダル形状の圧粉磁心を作製するのと同様に圧縮成形および熱硬化を行い、耐電圧測定用試験片を作製した。
【００７６】
以下、圧粉磁心の特性の測定方法および評価基準について説明する。
【００７７】
圧粉磁心の透磁率については、トロイダル形状の圧粉磁心に巻線をして閉磁路を形成し、１００ｋＨｚにて５０ｍＶで励磁させることで得られるインダクタンスから算出した。本実施例では、透磁率が２５以上の場合を良好とした。
【００７８】
圧粉磁心の耐電圧については、耐電圧測定用試験片の上下にソースメーターを用いて電圧を印加し、１ｍＡの電流が流れた電圧値を耐電圧とした。本実施例では、耐電圧が４００Ｖ以上の場合を良好とした。
【００７９】
表１に、実施例１の圧粉磁心の特性を示す。透磁率は２８．５、耐電圧は５２０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【００８０】
＜比較例１＞
樹脂Ａをメソゲン骨格の側鎖に置換基をもつ２官能のビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学製ＹＸ−４０００）に変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表１に示す。透磁率は２９．８、耐電圧は６０Ｖであり、耐電圧が不良であった。なお、以下の記載では、メソゲン骨格の側鎖に置換基をもつ２官能のビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学製ＹＸ−４０００）を樹脂Ｂと呼ぶことがある。
【００８１】
＜比較例２＞
樹脂Ａをジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（ＤＩＣ製ＨＰ−７２００）に変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表１に示す。透磁率は２３．２、耐電圧は８０Ｖであり、透磁率と耐電圧が不良であった。なお、以下の記載では、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（ＤＩＣ製ＨＰ−７２００）を樹脂Ｃと呼ぶことがある。
【００８２】
＜比較例３＞
樹脂Ａをオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ製Ｎ６９５）に変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表１に示す。透磁率は２４．３、耐電圧は１００Ｖであり、透磁率と耐電圧が不良であった。なお、以下の記載では、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ製Ｎ６９５）を樹脂Ｄと呼ぶことがある。
【００８３】
以上、実施例１および比較例１〜３より、下記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂（樹脂Ａ）を圧粉磁心前駆体および圧粉磁心のバインダーに適用した場合には、その他の樹脂（樹脂Ｂ〜樹脂Ｄ）を適用した場合と比較して透磁率と耐電圧が大きく向上している。
【００８４】
＜実施例１ａ＞
バインダーに用いる樹脂について、樹脂Ａと樹脂Ｄとを樹脂Ａ：樹脂Ｄ＝５０重量％：５０重量％で混合した混合樹脂に変更した点以外は実施例１と同様に実施した。その結果を表１に示す。透磁率は２８．２、耐電圧は５７０Ｖであり、全ての特性が良好であった。以上より、下記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂とその他の樹脂との混合樹脂であっても透磁率と耐電圧が大きく向上している圧粉磁心を得ることができる。
【００８５】
【化１】
2017107935.tif 000004
【００８６】
【表１】
2017107935.tif 000005
【００８７】
＜実施例２＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の組成をＦｅ／Ｓｉ＝９５．５（重量％）／４．５（重量％）の金属組成に変更したことを除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表２に示す。透磁率は２９．３、耐電圧は４８０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【００８８】
＜実施例３＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の組成をＦｅ／Ｓｉ＝９７．０（重量％）／３．０（重量％）の金属組成に変更したことを除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表２に示す。透磁率は３１．２、耐電圧は５６０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【００８９】
【表２】
2017107935.tif 000006
【００９０】
以上、実施例１〜３より、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂（樹脂Ａ）を圧粉磁心前駆体および圧粉磁心のバインダーに適用した場合には、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉のＦｅ／Ｓｉを変化させても透磁率と耐電圧が良好であった。
【００９１】
＜実施例４＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉をＦｅ／Ｓｉ／Ｃｒ＝８８．５（重量％）／６．５（重量％）／５（重量％）のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金粉に変更したことを除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表３に示す。透磁率は２６．５、耐電圧は４６０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【００９２】
＜実施例５＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉をＦｅ／Ｓｉ／Ｃｒ＝９０．５（重量％）／４．５（重量％）／５（重量％）のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金粉に変更したことを除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表３に示す。透磁率は２８．８、耐電圧は５５０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【００９３】
＜実施例６＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉をＦｅ／Ｓｉ／Ｃｒ＝９２（重量％）／３．５（重量％）／４．５（重量％）のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金粉に変更したことを除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表３に示す。透磁率は３０．３、耐電圧は５７０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【００９４】
【表３】
2017107935.tif 000007
【００９５】
以上、実施例１、４〜６より、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂（樹脂Ａ）を圧粉磁心前駆体および圧粉磁心のバインダーに適用した場合には、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系の合金組成でもＦｅ−Ｓｉ系の合金組成の場合と同様に透磁率と耐電圧とが良好であった。
【００９６】
＜実施例７ａ＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉をＦｅ−Ｎｉ系合金粉（パーマロイ粉）に変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表４に示す。透磁率は２９．４、耐電圧は５８０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【００９７】
＜実施例７ｂ＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉をＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉（センダスト粉）に変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表４に示す。透磁率は２７．２、耐電圧は５２０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【００９８】
＜実施例７ｃ＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉をＦｅ系合金粉（鉄粉）に変更した点および平均粒子径（Ｄ５０）＝４μｍ、平均円形度（Ｄ５０）＝０．９１とした点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表４に示す。透磁率は２５．３、耐電圧は４５０Ｖであり、すべての特性が良好であった。なお、本願ではＦｅ系合金粉とは、Ｆｅ以外の金属元素の含有量の合計が２重量％以下である金属粉である。したがって、Ｆｅ以外の金属元素を含有しないＦｅ金属粉もＦｅ系合金粉に含まれる。
【００９９】
＜比較例７ａ＞
樹脂Ａを樹脂Ｄに変更した点を除いて、実施例７ａと同様に実施した。その結果を表４に示す。透磁率は２３．２、耐電圧は２１０Ｖであり、透磁率と耐電圧が不良であった。
【０１００】
＜比較例７ｂ＞
樹脂Ａを樹脂Ｄに変更した点を除いて、実施例７ｂと同様に実施した。その結果を表４に示す。透磁率は２２．５、耐電圧は１９０Ｖであり、透磁率と耐電圧が不良であった。
【０１０１】
＜比較例７ｃ＞
樹脂Ａを樹脂Ｄに変更した点を除いて、実施例７ｃと同様に実施した。その結果を表４に示す。透磁率は２０．５、耐電圧は９０Ｖであり、透磁率と耐電圧が不良であった。
【０１０２】
【表４】
2017107935.tif 000008
【０１０３】
以上、実施例７ａ〜７ｃ、比較例７ａ〜７ｃより、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂（樹脂Ａ）を圧粉磁心前駆体および圧粉磁心のバインダーに適用した場合には、パーマロイ粉、センダスト粉および鉄粉でもＦｅ−Ｓｉ系合金粉の場合と同様に透磁率と耐電圧とが良好であった。また、樹脂Ａの代わりに樹脂Ｄを適用した場合には、透磁率と耐電圧が大きく低下した。
【０１０４】
＜実施例８＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の平均粒子径を２９μｍから１μｍに変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表５に示す。透磁率は２５．２、耐電圧は５２０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【０１０５】
＜実施例９＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の平均粒子径を２９μｍから５μｍに変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表５に示す。透磁率は２５．８、耐電圧は５００Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【０１０６】
＜実施例１０＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の平均粒子径を２９μｍから４０μｍに変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表５に示す。透磁率は３０．５、耐電圧は５３０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【０１０７】
＜実施例１１＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の平均粒子径を２９μｍから６０μｍに変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表５に示す。透磁率は３２．３、耐電圧は５００Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【０１０８】
＜実施例１２＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の平均粒子径を２９μｍから８０μｍに変更した点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表５に示す。透磁率は３４．６、耐電圧は４２０Vであり、すべての特性が良好であった。
【０１０９】
【表５】
2017107935.tif 000009
【０１１０】
以上、実施例１、８〜１２より、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂（樹脂Ａ）を圧粉磁心前駆体および圧粉磁心のバインダーに適用した場合には、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の平均粒子径を変化させても、透磁率および耐電圧が良好であった。
【０１１１】
＜実施例１５＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉と塗料との混合比を変化させることで圧粉磁心中のＦｅ−Ｓｉ系合金粉の充填率を６０体積％とした点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表６に示す。透磁率は２５．８、耐電圧は４９０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【０１１２】
＜実施例１６＞
Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉と塗料との混合比を変化させることで圧粉磁心中のＦｅ−Ｓｉ系合金粉の充填率を９０体積％とした点を除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表６に示す。透磁率は２７．１、耐電圧は５３０Ｖであり、すべての特性が良好であった。
【０１１３】
【表６】
2017107935.tif 000010
【０１１４】
以上、実施例１、１５、１６より、上記の化学式に示すエーテル骨格をもつエポキシ樹脂（樹脂Ａ）を圧粉磁心前駆体および圧粉磁心のバインダーに適用した場合には、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉の充填率を変化させても、透磁率および耐電圧が良好である。
【０１１５】
＜実施例１８＞
圧粉磁心中のＦｅ−Ｓｉ系合金粉の平均円形度を０．９１としたことを除いて、実施例１と同様に実施した。その結果を表７に示す。透磁率は２７．８、耐電圧は６１０Ｖであり、実施例１と比較してさらに耐電圧が向上した。
【０１１６】
＜実施例１９＞
圧粉磁心中のＦｅ−Ｓｉ系合金粉の平均円形度を０．９７としたことを除いて、実施例１、１８と同様に実施した。その結果を表７に示す。透磁率は２８．２、耐電圧は７００Ｖであり、実施例１、１８と比較してさらに耐電圧が向上した。
【０１１７】
【表７】
2017107935.tif 000011
【０１１８】
なお、上記の樹脂Ａ〜樹脂Ｅのうち、上記の化学式に示すエーテル骨格を有するエポキシ樹脂は樹脂Ａのみである。
【０１１９】
表１〜表７から明らかなように、上記の化学式に示すエーテル骨格を有するエポキシ樹脂（樹脂Ａ）を含むバインダーと、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉などの金属磁性粒子と、から形成される圧粉磁心は、高透磁率かつ高耐電圧である。したがって、当該圧粉磁心を用いたインダクター、リアクトル等の磁気応用電子部品は高特性かつ高信頼性を有する。
【０１２０】
＜実施例１、比較例１のインダクター特性＞
さらに、本発明の実施例１にある圧粉磁心を用いて、巻線（コイル）を圧粉磁心中に内蔵したインダクター（６．５ｍｍ  ×  ６．５ｍｍ  ×  ２．５ｍｍ厚、銅線巻数８ターン）を作製した。また、比較例１にある圧粉磁心を用いて、巻線（コイル）を圧粉磁心中に内蔵したインダクター（６．５ｍｍ  ×  ６．５ｍｍ  ×  ２．５ｍｍ厚、銅線巻数８ターン）を作製した。これらのインダクターのインダクター特性（インダクタンスおよび端子間耐電圧）を測定した。インダクタンスは、５０ｋＨｚ、１００ｍＶで測定した。端子間耐電圧は、インダクターの端子間に電圧を印加し、１ｍＡの電流が流れた電圧値を耐電圧とした。
【０１２１】
実施例１の圧粉磁心を用いたインダクター、および、比較例１の圧粉磁心を用いたインダクターのインダクター特性を表８に示す。比較例１の圧粉磁心を用いたインダクターのインダクタンスは３．２μＨであったのと比較して、実施例１の圧粉磁心を用いたインダクターのインダクタンスは３．８μＨとなった。すなわち、実施例１の圧粉磁心を用いたインダクターは比較例１の圧粉磁心を用いたインダクターと比べて高いインダクタンスとなった。また、端子間耐電圧に関しては、比較例１の圧粉磁心を用いたインダクターが８０Ｖであったのに対して、実施例１の圧粉磁心を用いたインダクターは１１００Ｖとなり、実施例１の圧粉磁心を用いたインダクターは比較例１の圧粉磁心を用いたインダクターと比べて著しく端子間耐電圧が向上した。以上のように、本発明の高透磁率かつ高耐電圧の圧粉磁心を用いたコイル内蔵型インダクター（コイル内蔵型磁性素子）は、高性能かつ高信頼性である。
【０１２２】
【表８】
2017107935.tif 000012
【符号の説明】
【０１２３】
１ａ  圧粉磁心前駆体（加圧前）
１ｂ  圧粉磁心前駆体（加圧後）
１ｃ  圧粉磁心
２  金属磁性粉末
３  バインダー
４  顆粒
１０  コイル内蔵型磁性素子
１１  圧粉磁心部
１２  コイル
【図１】
2017107935.tif 000015
【図２】
2017107935.tif 000016
【図３】
2017107935.tif 000017
【図４】
2017107935.tif 000018