JP6035490B2 - 圧粉コア、電気・電子部品および電気・電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、軟磁性粉末を用いた圧粉コア、当該圧粉コアを備える電気・電子部品および当該電気・電子部品が実装された電気・電子機器に関する。

インダクタンス素子、リアクトル、トランスやチョークコイルなどの電気・電子部品の構成要素として使用される圧粉コアは、多数の軟磁性粉末を、樹脂などとともに圧粉成形し、得られた成形体を熱処理することにより得ることができる。下記の特許文献１には圧粉コアの一例が開示されている。

特開２０１２−２１２８５３号公報

上記の製造方法により得られた圧粉コアは軟磁性粉末と樹脂系材料との複合体であり、圧粉コア中の軟磁性粉末は、通常、大気中であっても、３００℃程度までであれば熱的に安定である。しかしながら、この程度の温度まで圧粉コアが加熱されると、樹脂系材料の熱劣化が顕在化して、圧粉コアの磁気特性が変化してしまう。

このような圧粉コアの熱的安定性を評価する尺度の一つとして、大気中２５０℃の環境下に１０００時間放置する加熱試験（本明細書において、ことわりのない「加熱試験」とは、この加熱試験を意味する。）を圧粉コアに対して行った場合におけるコアロスの変化率を挙げることができる。本明細書において、加熱試験の前に測定された圧粉コアのコアロスＰｃ_０（単位：ｋＷ／ｍ^３）および加熱試験後に測定された圧粉コアのコアロスＰｃ_１（単位ｋＷ／ｍ^３）を用いて、下記式により定義されるコアロスの変化率ΔＰｃ（単位：％）が小さいことを、圧粉コアが「耐熱性に優れる」という。
ΔＰｃ＝（Ｐｃ_１−Ｐｃ_０）／Ｐｃ_０×１００

本発明は、耐熱性に優れる圧粉コア、かかる圧粉コアを備える電気・電子部品およびその電気・電子部品が実装された電気・電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明者らが検討した結果、圧粉コア中の隣接する２つの軟磁性粉末の間に位置し、これらの固着および絶縁に関与する樹脂系材料について、軟磁性粉末間の存在状態を最適化することにより、耐熱性に優れる圧粉コアを得ることが可能であるとの知見を得た。

上記知見に基づき完成された本発明は、一態様として、軟磁性粉末と、絶縁性の樹脂系材料とを備える圧粉コアであって、前記樹脂系材料を与える樹脂はアクリル系樹脂を含有し、前記圧粉コアにおける、隣り合う２つの前記軟磁性粉末が作る間隙の少なくとも一部に前記樹脂系材料が充填されてなる間隙領域は、前記２つの軟磁性粉末の離間距離が３０ｎｍ以下であるものを有し、前記離間距離が３０ｎｍ以下の間隙領域内に、前記樹脂系材料が部分的に充填されていないことによって画成される空孔を備えることを特徴とする圧粉コアを提供する。

上記の圧粉コアにおいて、前記空孔の存在密度は、前記間隙領域の断面観察に基づく測定により得られた値として、１．０個／μｍ以上であることが好ましく、１．３個以上であることがより好ましい。

上記の圧粉コアはＰを含有することが好ましい。圧粉コアがＰを含有することにより、圧粉コアの間隙領域における空孔の存在密度が高まる場合がある。特に圧粉コアを構成する軟磁性粉末がＰを含んでいることによりそのような空孔の存在密度が高まると考えられる。

上記の圧粉コアが備える前記軟磁性粉末は非晶質からなる部分を有していてもよい。

上記の圧粉コアが備える前記軟磁性粉末は、Ｆｅ基非晶質合金であって、Ｎｉを０原子％以上１０原子％以下、Ｓｎを０原子％以上３原子％以下、Ｃｒを０原子％以上６原子％以下、Ｐを３．０原子％以上１１原子％以下、Ｃを１．０原子％以上１０原子％以下、Ｂを０原子％以上９原子％以下、およびＳｉを０原子％以上６原子％以下含有することが好ましい。軟磁性粉末がＰを含有することにより、圧粉コアの間隙領域における空孔の存在密度が高まる場合がある。

本発明は、他の一態様として、上記の圧粉コアの製造方法を提供する。当該製造方法では、前記軟磁性粉末および樹脂を含有する組成物を加圧成形して成形体を得て、得られた前記成形体を加熱することにより、前記圧粉コアを得る。

この場合において、前記成形体の加熱は、酸化性雰囲気での加熱およびその後の非酸化性雰囲気での加熱を含むことが好ましい。また、前記組成物は無機系成分を含有していてもよく、前記無機系成分はＰを含有することが好ましい。無機成分がＰを含有することにより、圧粉コアの間隙領域における空孔の存在密度が高まる場合がある。

本発明は、別の一態様として、上記の圧粉コア、コイルおよび前記コイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備える電気・電子部品であって、前記圧粉コアの少なくとも一部は、前記接続端子を介して前記コイルに電流を流したときに前記電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されている電気・電子部品を提供する。

本発明は、さらに別の一態様として、上記の電気・電子部品が実装された電気・電子機器であって、前記電気・電子部品は前記接続端子にて基板に接続されている電気・電子機器を提供する。

上記の発明に係る圧粉コアは耐熱性に優れる。また、本発明によれば、かかる圧粉コアを備える電気・電子部品およびその電気・電子部品が実装された電気・電子機器が提供される。

本発明の一実施形態に係る圧粉コアの形状を概念的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る圧粉コアの断面観察結果を示す図である。 本発明の一実施形態に係る圧粉コアを断面観察することにより間隙領域を観察した結果を示す図である。 図３ａの白破線で囲まれた領域の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備える電気・電子部品であるトロイダルコアの形状を概念的に示す斜視図である。 本発明の別の一実施形態に係る圧粉コアを備える電気・電子部品であるインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す斜視図である。 図５に示すインダクタンス素子を実装基板上に実装した状態を示す部分正面図である。 比較例１により製造された圧粉コアを断面観察することにより間隙領域を観察した結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。
１．圧粉コア
図１に示される本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、その外観がリング状であって、図２，３に示されるように、軟磁性粉末Ｍと、アクリル系樹脂に基づく成分を含有する絶縁性の樹脂系材料Ｒを備える。

（１）空孔の存在密度
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、図３に示されるように、圧粉コア１における、隣り合う２つの軟磁性粉末Ｍ１，Ｍ２が作る間隙の少なくとも一部に樹脂系材料が充填されてなる間隙領域Ｇは、２つの軟磁性粉末Ｍ１，Ｍ２の離間距離が３０ｎｍ以下であるものを有し、この離間距離が３０ｎｍ以下の間隙領域Ｇに空孔Ｃを備える。この空孔Ｃの存在密度は、間隙領域Ｇの断面観察に基づく測定により得られた値として、１．０個／μｍ以上であることが好ましい。

本明細書において、離間距離が３０ｎｍ以下の間隙領域Ｇにおける空孔Ｃの存在密度は次のようにして求めた値と定義される。まず、圧粉コアを切断・研磨して観察用断面を得る。走査型電子顕微鏡を用いてこの観察用断面を観察し、隣り合って配置され、間隙の長さが比較的大きい（具体例として、間隙の長さが１μｍ以上の場合が挙げられる。）２つの軟磁性粉末Ｍ１，Ｍ２を選択する。軟磁性粉末Ｍ１，Ｍ２が作る間隙のうち、樹脂系材料により少なくとも一部が充填された領域である間隙領域Ｇの長さを測定するとともに、間隙領域Ｇの幅を任意に１０点測定して、これらの測定値の平均を軟磁性粉末Ｍ１，Ｍ２の離間距離とする。次に、間隙領域Ｇを３０，０００倍の拡大倍率で観察し、間隙領域Ｇ内に樹脂系材料が部分的に充填されていないことによって画成される空孔Ｃの個数を数える。空孔Ｃの存否の確認には５０，０００倍の観察画像を用いる。これらの測定に基づいて、間隙領域Ｇにおける空孔Ｃの１μｍあたりの個数を求める。以上の測定を、同一組成で同一の条件で製造された複数の圧粉コアに対して行い、離間距離が３０ｎｍ以下である間隙領域Ｇの空孔Ｃの１μｍあたりの個数の平均値を、圧粉コアの間隙領域Ｇの空孔Ｃの存在密度（単位：個／μｍ）とする。なお、離間距離が３０ｎｍ以下となる間隙領域Ｇが存在しない圧粉コアについては、離間距離が３０ｎｍ以下の間隙領域Ｇにおける空孔Ｃの存在密度は０個／μｍであるとする。空孔Ｃの存在密度が０個／μｍである場合には、間隙領域Ｇは空孔を備えないとする。

上記の空孔Ｃを備え、好ましくは空孔Ｃの存在密度が１．０個／μｍ以上である本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、耐熱性に優れる。この点を前述のΔＰｃを用いて説明すれば、本発明の一実施形態に係る圧粉コアは、ΔＰｃを２０％以下とすることが可能であり、好ましい例では、ΔＰｃを１０％以下とすることも可能であり、より好ましい例では、ΔＰｃを５％以下とすることも可能である。

圧粉コアの空孔Ｃの存在密度と耐熱性との関係は明らかでないが、大気中２５０℃の環境下に置く加熱試験に供された圧粉コアは、軟磁性粉末が体積膨張するため、間隙領域Ｇの体積を低下させるような力が生じている可能性がある。また、樹脂系材料も、加熱により機械特性が変化したり組成の変化が生じたりしている可能性がある。こうした加熱試験中に生じた変化は、圧粉コア内の軟磁性粉末に応力歪を生じさせる原因となりうる。本発明の一実施形態に係る圧粉コア１のように、空孔Ｃを備え、好ましくは空孔Ｃの存在密度が１．０個／μｍ以上である場合には、この空孔Ｃの体積変動（例えば収縮）により圧粉コア１内の軟磁性粉末に生じた応力が緩和され、結果的に、圧粉コア１内の軟磁性粉末に歪が蓄積しにくくなっている可能性がある。

圧粉コア１の耐熱性をより安定的に高める観点から、空孔Ｃの存在密度は１．３個／μｍ以上であることが好ましく、１．６個／μｍ以上であることがより好ましい。空孔Ｃの存在密度の上限は、耐熱性を高める観点からは限定されない。空孔Ｃの存在密度が過度に高い場合には、圧粉コア１の力学的強度の低下などが懸念される。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、Ｐ（リン）を含有していることが好ましい場合がある。理由は定かでないが、圧粉コア１がＰ（リン）を含有することにより、軟磁性粉末Ｍ１，Ｍ２の離間距離が３０ｎｍ以下と狭い場合であっても、間隙領域Ｇにおける空孔Ｃの存在密度が高くなる傾向が得られやすい。圧粉コア１に含有されるＰ（リン）は、間隙領域Ｇに位置する樹脂系材料Ｒの物性や組成に影響を与えて間隙領域Ｇにおける空孔Ｃの存在密度が高まることに寄与している可能性がある。圧粉コア１にＰ（リン）を含有させる方法は限定されない。軟磁性粉末ＭにＰ（リン）を含有させてもよいし、圧粉コア１の製造過程においてリン酸ガラスなどリン含有物質を使用してもよい。特に軟磁性粉末ＭにＰを含有させることが好ましい。

（２）軟磁性粉末
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が備える軟磁性粉末Ｍを構成する材料は限定されない。そのような材料として、結晶質磁性材料および非晶質磁性材料ならびに結晶質部分と非晶質部分とを有する材料が例示される。軟磁性粉末Ｍを構成する材料は一種類であってもよいし、複数種類であってもよい。軟磁性粉末Ｍが複数種類の材料から構成される場合には、各構成材料の組成および配合比率は限定されない。

結晶質磁性材料は、結晶質であること（一般的なＸ線回折測定により、材料種類を特定できる程度に明確なピークを有する回折スペクトルが得られること）、および軟磁性体であることを満たす限り、具体的な種類は限定されない。結晶質磁性材料の具体例として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、カルボニル鉄および純鉄が挙げられる。特に間隙領域Ｇにおける空孔Ｃの存在密度を高めるためには、これら結晶質磁性材料にＰを含んでいることが好ましい。

非晶質磁性材料は、非晶質であること（一般的なＸ線回折測定により、材料種類を特定できる程度に明確なピークを有する回折スペクトルが得られないこと）、および軟磁性体であることを満たす限り、具体的な種類は限定されない。非晶質磁性材料の具体例として、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ−Ｂ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金およびＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金が挙げられる。特に間隙領域Ｇにおける空孔Ｃの存在密度を高めるためには、これら非晶質磁性材料にＰを含んでいることが好ましい。

非晶質磁性材料のさらに具体的な例として、組成式が、Ｆｅ_{１００ａｔ％−ａ−ｂ−ｃ−ｘ−ｙ−ｚ−ｔ}Ｎｉ_ａＳｎ_ｂＣｒ_ｃＰ_ｘＣ_ｙＢ_ｚＳｉ_ｔで示され、０ａｔ％≦ａ≦１０ａｔ％、０ａｔ％≦ｂ≦３ａｔ％、０ａｔ％≦ｃ≦６ａｔ％、６．８ａｔ％≦ｘ≦１０．８ａｔ％、２．２ａｔ％≦ｙ≦９．８ａｔ％、０ａｔ％≦ｚ≦４．２ａｔ％、０ａｔ％≦ｔ≦７ａｔ％であるＦｅ基非晶質合金が挙げられる。上記の組成式において、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，ＢおよびＳｉは任意添加元素である。

上記のＦｅ基非晶質合金の各元素の好ましい添加量範囲は次のとおりである。Ｎｉの添加量ａは、０ａｔ％以上６ａｔ％以下とすることが好ましく、０ａｔ％以上４ａｔ％以下とすることがより好ましい。Ｓｎの添加量ｂは、０ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることが好ましく、１ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることがより好ましい。Ｃｒの添加量ｃは、０ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることが好ましく、１ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることがより好ましい。Ｐの添加量ｘは、圧粉コア１の空隙Ｃの存在密度を高める観点から、８．８ａｔ％以上とすることが好ましい。Ｃの添加量ｙは、５．８ａｔ％以上８．８ａｔ％以下とすることが好ましい。Ｂの添加量ｚは、０ａｔ％以上３ａｔ％以下とすることが好ましく、０ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることがより好ましい。Ｓｉの添加量ｔは、０ａｔ％以上６ａｔ％以下とすることが好ましく、０ａｔ％以上２ａｔ％以下とすることがより好ましい。

結晶質部分と非晶質部分とを有する材料は、結晶質磁性材料と非晶質磁性材料との混合体であってもよいし、非晶質相と結晶質相とを有する材料であってもよい。後者の材料として、Ｆｅ基合金であって、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｉなどの結晶析出を促進する元素を含有することにより非結晶質の母相中に結晶質の娘相が分散析出したものが例示される。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する軟磁性粉末Ｍの形状は限定されない。軟磁性粉末Ｍの形状は球状であってもよいし非球状であってもよい。非球状である場合には、扁平形状、鱗片状、楕円球状、液滴状、針状といった形状異方性を有する形状であってもよいし、特段の形状異方性を有しない不定形であってもよい。

軟磁性粉末Ｍの形状は、軟磁性粉末Ｍを製造する段階（アトマイズ法が具体例として挙げられる。）で得られた形状であってもよいし、製造された軟磁性粉末Ｍを二次加工（アトライタなどによる扁平加工が具体例として挙げられる。）することにより得られた形状であってもよい。前者の形状としては、球状、楕円球状、液滴状、針状などが例示され、後者の形状としては、扁平形状、鱗片状が例示される。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する軟磁性粉末Ｍの粒径は限定されない。かかる粒径を、平均粒径Ｄ５０（レーザー回折散乱法により測定された軟磁性粉末Ｍの粒径の体積分布における体積累積値が５０％のときの粒径）により規定すれば、通常、１μｍから２０μｍの範囲とされる。取扱い性を高める観点、圧粉コア１における軟磁性粉末Ｍの充填密度を高める観点などから、軟磁性粉末Ｍの平均粒径Ｄ５０は、２μｍ以上１５μｍ以下とすることが好ましく、３μｍ以上１０μｍ以下とすることがより好ましく、４μｍ以上７μｍ以下とすることが特に好ましい。

本発明の一実施形態に係る圧粉コア１における軟磁性粉末Ｍの含有量は限定されない。用途に応じて、樹脂系材料の組成、製造工程などを勘案して適宜設定される。

（３）樹脂系材料
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が備える樹脂系材料Ｒは、絶縁性であって、当該材料を与える樹脂がアクリル系樹脂を含有する。本明細書において、「樹脂系材料Ｒ」とは、樹脂および／または樹脂に基づく成分（樹脂の少なくとも一部が組成変化した成分であって、樹脂の（部分）熱分解物が一具体例として例示される。）を含有する材料を意味し、本実施形態に係る樹脂系材料Ｒは、樹脂系材料Ｒを与える樹脂がアクリル系樹脂を含む。

アクリル系樹脂は、アクリル酸およびその誘導体の少なくとも一方に基づく構成単位を含有していればよく、単独重合体であってもよいし、共重合体であってもよい。アクリル酸の誘導体として、アクリル酸エステル、メタクリル酸およびそのエステル、アクリルアミドなどが例示される。アクリル系樹脂が共重合体である場合には、当該共重合体はアクリル酸およびその誘導体の少なくとも一方に基づく構成単位以外の構成単位を含有していてもよく、その構成単位を与える化合物の種類は限定されない。かかる化合物の具体例として、エチレン等のオレフィン、酢酸ビニル等のビニルエステルなどが挙げられる。アクリル系樹脂は、架橋構造を有していてもよい。その場合の架橋剤は限定されず、ポリイソシアネート化合物などが例示される。

樹脂系材料を与える樹脂は、アクリル系樹脂以外の樹脂を含んでいてもよい。そのような樹脂として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが例示される。

図３に示されるように、樹脂系材料Ｒは、圧粉コア１内の隣り合う軟磁性粉末Ｍ１，Ｍ２の間などに位置し、軟磁性粉末Ｍ１，Ｍ２を固着させるとともに絶縁し、圧粉コア１の形状および絶縁性の維持に寄与している。一般に、圧粉コアが加熱試験に供されると、樹脂系材料の上記の固着機能および／または絶縁機能が低下することが懸念されるが、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１は、前述のように空隙Ｃの存在密度が適切に制御されているため、加熱試験後に磁気特性が低下しにくい。

（４）圧粉コアの製造方法
本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の製造方法は限定されない。かかる製造方法の一例を挙げれば、軟磁性粉末および樹脂を含有する組成物を加圧成形し、得られた成形体を加熱することにより、圧粉コア１を得ることができる。

この製造方法において、加圧条件および加熱条件は、圧粉コアに求められる機械特性や磁気特性、組成物の組成などに応じて適宜設定される。加熱条件の一例として、酸化性雰囲気での加熱および非酸化性雰囲気での加熱を行うことが挙げられる。前述のように、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１はアクリル系樹脂に基づく成分を含有する樹脂系材料Ｒを備えるため、上記の加圧成形の対象となる組成物はアクリル系樹脂を含有する。空隙Ｃの存在密度を高めることが可能な好ましい樹脂系材料Ｒを、アクリル系樹脂を含む組成物から得ることが容易となるように、加熱条件は酸化性雰囲気での加熱を含むことが好ましく、その温度は、３００℃以上４００℃以下とすることが好ましく、３５５℃以上４００℃以下とすることがより好ましく、３６０℃以上４００℃以下とすることが特に好ましい。また、加圧成形により軟磁性粉末Ｍに加えられた歪をより安定的に緩和させる観点から、４００℃以上の加熱を行うことが好ましく、この場合には、圧粉コア１が樹脂系材料Ｒを適切に備えることができるように、非酸化性雰囲気での加熱とすることが好ましい。したがって、酸化性雰囲気での加熱および非酸化性雰囲気での加熱を行う場合には、酸化性雰囲気において３００℃以上４００℃以下で加熱し、その後、非酸化性雰囲気において４００℃以上の加熱を行うことが好ましい。

加圧成形される上記の組成物は、軟磁性粉末および樹脂以外の成分を含有していてもよい。そのような成分として、ガラスなどの無機系成分、金属石鹸などの潤滑剤などが例示される。組成物にＰ（リン）を含む成分（たとえばリン酸ガラス）を含有させることにより、圧粉コア１の間隙領域Ｇにおける空隙Ｃの存在密度を高めることができる場合もある。組成物の調製方法は限定されない。組成物を構成する材料を単に混練して得てもよいし、組成物を構成する材料を含有するスラリーを乾燥・粉砕して造粒粉を形成してもよい。

２．電気・電子部品
本発明の一実施形態に係る電気・電子部品は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コア１、コイルおよびこのコイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備える。ここで、圧粉コア１の少なくとも一部は、接続端子を介してコイルに電流を流したときにこの電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されている。

このような電気・電子部品の一例として、図４に示されるトロイダルコア１０が挙げられる。トロイダルコア１０は、リング状の圧粉コア１に、被覆導電線２を巻回することによって形成されたコイル２ａを備える。巻回された被覆導電線２からなるコイル２ａと被覆導電線２の端部２ｂ，２ｃとの間に位置する導電線の部分において、コイル２ａの端部２ｄ，２ｅを定義することができる。このように、本実施形態に係る電気・電子部品は、コイルを構成する部材と接続端子を構成する部材とが同一の部材から構成されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る電気・電子部品は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コア１とは異なる形状を有する圧粉コアを備える。そのような電気・電子部品の具体例として、図５に示されるインダクタンス素子２０が挙げられる。図５は、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子２０の全体構成を一部透視して示す斜視図である。図５では、インダクタンス素子２０の下面（実装面）が上向きの姿勢で示されている。図６は、図５に示すインダクタンス素子２０を実装基板１０上に実装した状態を示す部分正面図である。

図５に示すインダクタンス素子２０は、圧粉コア３と、圧粉コア３の内部に埋め込まれたコイルとしての空芯コイル５と、溶接によって空芯コイル５に電気的に接続される接続端子としての一対の端子部４とを備えて構成される。

空芯コイル５は、絶縁被膜された導線を螺旋状に巻回して形成されたものである。空芯コイル５は、巻回部５ａと巻回部５ａから引き出された引出端部５ｂ，５ｂとを有して構成される。空芯コイル５の巻き数は必要なインダクタンスに応じて適宜設定される。

図５に示すように、圧粉コア３において、実装基板に対する実装面３ａに、端子部４の一部を収納するための収納凹部３０が形成されている。収納凹部３０は、実装面３ａの両側に形成されており、圧粉コア３の側面３ｂ，３ｃに向けて解放されて形成されている。圧粉コア３の側面３ｂ，３ｃから突出する端子部４の一部が実装面３ａに向けて折り曲げられて、収納凹部３０の内部に収納される。

端子部４は、薄板状のＣｕ基材で形成されている。端子部４は圧粉コア３の内部に埋設されて空芯コイル５の引出端部５ｂ，５ｂに電気的に接続される接続端部４０と、圧粉コア３の外面に露出し、前記圧粉コア３の側面３ｂ，３ｃから実装面３ａにかけて順に折り曲げ形成される第１曲折部４２ａおよび第２曲折部４２ｂとを有して構成される。接続端部４０は、空芯コイル５に溶接される溶接部である。第１曲折部４２ａと第２曲折部４２ｂは、実装基板１００に対して半田接合される半田接合部である。半田接合部は、端子部４のうちの圧粉コア３から露出している部分であって、少なくとも圧粉コア３の外側に向けられる表面を意味している。

端子部４の接続端部４０と空芯コイル５の引出端部５ｂとは、抵抗溶接によって接合されている。

図６に示すように、インダクタンス素子２０は、実装基板１００上に実装される。
実装基板１００の表面には外部回路と導通する導体パターンが形成され、この導体パターンの一部によって、インダクタンス素子２０を実装するための一対のランド部１１０が形成されている。

図６に示すように、インダクタンス素子２０においては、実装面３ａが実装基板１００側に向けられて、圧粉コア３から外部に露出している第１曲折部４２ａと第２曲折部４２ｂが実装基板１００のランド部１１０との間で半田層１２０にて接合される。

半田付け工程は、ランド部１１０にペースト状の半田が印刷工程で塗布された後に、ランド部１１０に第２の曲折部４２ｂが対面するようにしてインダクタンス素子２０が実装され、加熱工程で半田が溶融する。図５と図６に示すように、第２曲折部４２ｂは実装基板１００のランド部１１０に対向し、第１曲折部４２ａはインダクタンス素子２０の側面３ｂ、３ｃに露出しているため、フィレット状の半田層１２０は、ランド部１１０に固着するとともに、半田接合部である第２曲折部４２ｂと第１曲折部４２ａの双方の表面に十分に広がって固着される。

以上説明したトロイダルコア１０、インダクタンス素子２０以外の電気・電子部品の例として、リアクトルやトランスが挙げられる。

３．電気・電子機器
本発明の一実施形態に係る電気・電子機器は、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備える電気・電子部品が実装されたものである。そのような電気・電子機器として、電源スイッチング回路、電圧昇降回路、平滑回路等を備えた電源装置や小型携帯通信機器等が例示される。

こうした電気・電子機器が車載用途である場合には、高温の環境下に長期間置かれても動作安定性に優れていることが、強く求められる。こうした要求に応えるためには、電気・電子機器に組み込まれた電気・電子部品のそれぞれについて、高温の環境下に長期間置かれても動作安定性に優れていることが必要とされる。本発明の一実施形態に係る電気・電子部品は、上記のように、耐熱性に優れる圧粉コアを備えるため、当該部品が実装された電気・電子機器は車載用途への適用が容易である。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

（実施例１）
水アトマイズ法を用いて、Ｆｅ_{７４．４３ａｔ％}Ｃｒ_{１．９６ａｔ％}Ｐ_{９．０４ａｔ％}Ｃ_{２．１６ａｔ％}Ｂ_{７．５４ａｔ％}Ｓｉ_{４．８７ａｔ％}なる組成になるように秤量して得られた非晶質軟磁性粉末を軟磁性粉末として作製した。得られた軟磁性粉末の粒度分布は、日機装社製「マイクロトラック粒度分布測定装置 ＭＴ３３００ＥＸ」を用いて体積分布で測定した。その結果、体積分布において５０％となる粒径である平均粒径（Ｄ５０）は１０．６μｍであった。

上記の軟磁性粉末を１００質量部、アクリル系樹脂を１．７質量部、リン酸ガラスからなる無機系成分を０．６質量部およびステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤を０．３質量部混合してスラリーを得た。

得られたスラリーを乾燥後に粉砕し、目開き３００μｍのふるいおよび８５０μｍのふるいを用いて、３００μｍ以下の微細な粉末および８５０μｍ以上の粗大な粉末を除去して、造粒粉を得た。

得られた造粒粉を金型に充填し、面圧１．８ＧＰａで加圧成形して、リング形状を有する成形体を得た。得られた成形体を、大気（酸化性雰囲気）中３６０℃で１０時間加熱し、その後、窒素雰囲気（非酸化性雰囲気）において４５０℃で１時間加熱する条件で熱処理して、外径２０ｍｍ×内径１２ｍｍ×厚さ７ｍｍのリング形状を有する圧粉コアを得た。

（比較例１）
スラリーの調製の際にリン酸ガラスを配合しなかったことおよび熱処理の条件を窒素雰囲気（非酸化性雰囲気）において４５０℃で１時間加熱としたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、圧粉コアを得た。

（比較例２）
軟磁性粉末の種類をＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系アモルファス（平均粒径（Ｄ５０）：５０μｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、圧粉コアを得た。また、このＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系アモルファス合金は、Ｐの添加が無いものであった。

（試験例１） 空孔の存在密度の測定
実施例１により作製した１５個の圧粉コア、比較例１により作製した１３個の圧粉コアおよび比較例２により作製した３個の圧粉コアのそれぞれについて、切断・研磨して観察断面を得た。走査電子顕微鏡を用いてこの観察断面を観察し、隣り合って配置され、間隙の長さが比較的大きい２つの軟磁性粉末を選択した。軟磁性粉末が作る間隙のうち、樹脂系材料により少なくとも一部が充填された領域である間隙領域の長さを測定した。また、間隙領域の幅を任意に１０点測定して、これらの測定値の平均を軟磁性粉末の離間距離とした。続いて、間隙領域を３０，０００倍の拡大倍率で観察し、間隙領域内に樹脂系材料が部分的に充填されていないことによって画成される空孔の個数を数えた。空孔の存否の確認には５０，０００倍の観察画像を用いた。これらの測定に基づいて、間隙領域に空孔が存在するか否かを確認するとともに、空孔が存在する場合には間隙領域における空孔の１μｍあたりの個数を求めた。空孔の１μｍあたりの個数が０個である場合には、間隙領域は空孔を備えないと判定した。測定結果を表１に示す。また、実施例１により製造された圧粉コアの観察画像を図３に示し、比較例１により製造された圧粉コアの観察画像を図７に示した。図３に示したように、実施例１により製造された圧粉コアでは、間隙領域に空隙が測定されやすく、図７に示したように、比較例１により製造された圧粉コアでは、間隙領域に空隙が測定されにくかった。

表１に示されるように、実施例１に係る離間距離が３０ｎｍ以下であった８つの圧粉コア（試料番号１−６から１−１２、１−１４および１−１５）における間隙領域の空孔の１μｍあたりの個数の平均値を求め、得られた１．９個／μｍを、実施例１に係る空孔の存在密度とした。

表１に示されるように、比較例１に係る離間距離が３０ｎｍ以下であった５つの圧粉コア（試料番号２−２から２−４、２−６および２−１１）における間隙領域の空孔の１μｍあたりの個数の平均値を求め、得られた０個／μｍを、比較例１に係る空孔の存在密度とした。

比較例２に係る圧粉コアは、離間距離が３０ｎｍ以下となる間隙領域が存在しなかったため、比較例２に係る空孔の存在密度は０個／μｍとした。

（試験例２） 耐熱性の評価
実施例および比較例により作製したリング状の形状を有する圧粉コアに銅線の巻線を施し、ＢＨアナライザー（岩崎通信機社製「ＳＹ−８２１７」）を用いて周波数１００ｋＨｚ，最大磁束密度１００ｍＴの条件でコアロスＰｃ_０（単位：ｋＷ／ｍ^３）を測定した。

銅線が巻かれた圧粉コアに対して、大気中２５０℃の環境下に１０００時間放置する加熱試験を行った。加熱試験後に、上記の条件でコアロスＰｃ_１（単位：ｋＷ／ｍ^３）を測定した。下記式に基づいてコアロスの変化率ΔＰｃ（単位：％）を算出した。
ΔＰｃ＝（Ｐｃ_１−Ｐｃ_０）／Ｐｃ_０×１００

コアロスの測定結果およびコアロスの変化率を、空孔の存在密度とともに、表２に示す。

表２に示されるように、空孔が存在し、その存在密度が１．０個／μｍ以上である実施例１に係る圧粉コアは、コアロスの変化率ΔＰｃが小さく、耐熱性に優れる。これに対し、空孔の存在密度が０個／μｍであって間隙領域が空孔を備えないと判定された比較例１、２に係る圧粉コアは、コアロスの変化率ΔＰｃが大きく、耐熱性に劣り、コアロス自体も実施例１に比較して高い値となっている。

このように、実施例１の圧粉コアのΔＰｃが小さくなっているのは、空孔の存在により、加熱に伴って生じた圧粉コア内の軟磁性粉末に生じた応力が適切に緩和され、軟磁性粉末に歪が蓄積しにくくなったことが原因と考えられる。また、理由は定かではないが、軟磁性粉末やリン酸ガラスに存在するＰによって、大気中の熱処理時に樹脂系材料における空孔の生成が助長されたものと推察される。

本発明の圧粉コアは、電源スイッチング回路、電圧昇降回路、平滑回路等を備えた電源装置、特に車載用途の電源装置や、小型携帯通信機器等として好適である。

１…圧粉コア
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２…軟磁性粉末
Ｒ…樹脂系材料
Ｇ…間隙領域
Ｃ…空孔
１０…トロイダルコア
２…被覆導電線
２ａ…コイル
２ｂ，２ｃ…被覆導電線２の端部
２ｄ，２ｅ…コイル２ａの端部
２０…インダクタンス素子
３…圧粉コア
３ａ…圧粉コア３の実装面
３ｂ，３ｃ…圧粉コア３の側面
４…端子部
５…空芯コイル
５ａ…空芯コイル５の巻回部
５ｂ…空芯コイル５の引出端部
３０…収納凹部
４０…接続端部
４２ａ…第１曲折部
４２ｂ…第２曲折部
１００…実装基板
１１０…ランド部
１２０…半田層

Claims (12)

1. 軟磁性粉末と、絶縁性の樹脂系材料とを備える圧粉コアであって、
   前記樹脂系材料を与える樹脂はアクリル系樹脂を含有し、
   前記圧粉コアにおける、隣り合う２つの前記軟磁性粉末が作る間隙の少なくとも一部に前記樹脂系材料が充填されてなる間隙領域は、前記２つの軟磁性粉末の離間距離が３０ｎｍ以下であるものを有し、
   前記離間距離が３０ｎｍ以下の間隙領域内に、前記樹脂系材料が部分的に充填されていないことによって画成される空孔を備えること
   を特徴とする圧粉コア。
2. 前記空孔の存在密度は、前記間隙領域の断面観察に基づく測定により得られた値として、１．０個／μｍ以上である、請求項１に記載の圧粉コア。
3. Ｐを含有する、請求項１または２に記載の圧粉コア。
4. 前記軟磁性粉末はＰを含有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧粉コア。
5. 前記軟磁性粉末は非晶質からなる部分を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧粉コア。
6. 前記軟磁性粉末は、Ｆｅ基非晶質合金であって、Ｎｉを０原子％以上１０原子％以下、Ｓｎを０原子％以上３原子％以下、Ｃｒを０原子％以上６原子％以下、Ｐを３．０原子％以上１１原子％以下、Ｃを１．０原子％以上１０原子％以下、Ｂを０原子％以上９原子％以下、およびＳｉを０原子％以上６原子％以下含有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧粉コア。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法であって、
   前記軟磁性粉末および樹脂を含有する組成物を加圧成形して成形体を得て、得られた前記成形体を加熱することにより、前記圧粉コアを得ることを特徴とする圧粉コアの製造方法。
8. 前記成形体の加熱は、酸化性雰囲気での加熱およびその後の非酸化性雰囲気での加熱を含む、請求項７に記載の圧粉コアの製造方法。
9. 前記組成物は無機系成分を含有する、請求項７または８に記載の圧粉コアの製造方法。
10. 前記無機系成分はＰを含有する、請求項９に記載の圧粉コアの製造方法。
11. 請求項１から６のいずれかに記載される圧粉コア、コイルおよび前記コイルのそれぞれの端部に接続された接続端子を備える電気・電子部品であって、前記圧粉コアの少なくとも一部は、前記接続端子を介して前記コイルに電流を流したときに前記電流により生じた誘導磁界内に位置するように配置されている電気・電子部品。
12. 請求項１１に記載される電気・電子部品が実装された電気・電子機器であって、前記電気・電子部品は前記接続端子にて基板に接続されている電気・電子機器。