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WO2018207521A1 - 圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器 - Google Patents

圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器 Download PDF

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WO2018207521A1
WO2018207521A1 PCT/JP2018/014862 JP2018014862W WO2018207521A1 WO 2018207521 A1 WO2018207521 A1 WO 2018207521A1 JP 2018014862 W JP2018014862 W JP 2018014862W WO 2018207521 A1 WO2018207521 A1 WO 2018207521A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
powder
magnetic material
dust core
core
inductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/014862
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中林　亮
小島　章伸
利男 ▲高▼橋
岡本　淳
佐藤　昭
佐藤　桂一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Publication of WO2018207521A1 publication Critical patent/WO2018207521A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/08—Metallic powder characterised by particles having an amorphous microstructure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/25—Magnetic cores made from strips or ribbons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent

Definitions

  • the present invention relates to a dust core, a method for producing the dust core, an inductor including the dust core, and an electronic / electrical device on which the inductor is mounted.
  • the “inductor” means a passive element including a core material including a dust core and a coil.
  • the switching power supply circuit in the electronic device needs to be able to cope with a high frequency. Therefore, the inductor incorporated in the switching power supply circuit is also required to be stably driven at a high frequency.
  • Patent Document 1 For the purpose of providing a constituent material of a magnetic element that can cope with a high driving frequency, Patent Document 1 includes first particles having an average first particle size and second particles having an average second particle size.
  • the ratio of the average first particle diameter to the average second particle diameter is 1/8 to 1/3, and the mixing ratio of the first particles to the second particles is 10/90 to volume ratio.
  • a metal magnetic material powder is described which is 25/75.
  • Inductors especially coil-embedded inductors, when the profile is reduced, the absolute amount of magnetic material located around the coil decreases, so that the insulation characteristics of the inductor and the mechanical characteristics of the core are maintained. It becomes difficult.
  • the present invention provides a dust core suitable as a constituent member of a small and low-profile built-in coil inductor, a dust core that can be used as an inductor material provided with such a dust core, It is an object of the present invention to provide a manufacturing method, an inductor including the dust core, and an electronic / electrical device on which the inductor is mounted.
  • the present invention provided to solve the above-described problems is a powder core containing a powder of a crystalline magnetic material and a powder of an amorphous magnetic material, wherein the powder of the crystalline magnetic material
  • the first mixing ratio which is the mass ratio of the content of the crystalline magnetic material powder to the sum of the content and the content of the amorphous magnetic material powder, is 30% by mass or more and 70% by mass or less
  • the crystalline magnetic material is a dust core made of an Fe—Si—Cr alloy and having a median diameter D 50 C of 2.5 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • the magnetic material constituting the dust core is required to have a high magnetic permeability even when the external magnetic field is high to some extent.
  • This permeability in a high magnetic field is a parameter different from the initial permeability, and it cannot be said that it has a strong correlation with the saturation magnetic flux density.
  • a parameter for evaluating the magnetic permeability in such a high magnetic field is ⁇ 5500, which is a relative magnetic permeability when the external magnetic field is 5500 A / m. It can be said that the higher this ⁇ 5500 is, the magnetic material has excellent magnetic properties even in a high magnetic field.
  • the inductor when the inductor is small and low in profile, the volume of the core located around the built-in coil is reduced. In this case, problems that are a concern include core dielectric breakdown and core damage (cracking, chipping). Therefore, the dielectric strength voltage (unit: V / mm) and the crushing strength (unit: MPa) of the core are preferably high. Therefore, an inductor having excellent magnetic properties in a strong magnetic field can be obtained even if it is small and has a low profile by using a dust core with ⁇ 5500 ⁇ insulation breakdown voltage ⁇ crush ring strength.
  • Magnetic powder is a mixture of crystalline magnetic material powder and amorphous magnetic material powder.
  • the first mixing ratio is 30% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the crystalline magnetic material is made of an Fe—Si—Cr alloy, and the median diameter D 50 C is 2.5 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less.
  • the median diameter D 50 A of the powder of the amorphous magnetic material is preferably 5 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less.
  • the median diameter D 50 A is 5 ⁇ m or more, so that the ⁇ 5500 ⁇ the dielectric strength ⁇ the crushing strength can be specifically increased.
  • the median diameter D 50 A is more preferably 5.5 ⁇ m or more.
  • the median diameter D 50 A is preferably 8 ⁇ m or less, and more preferably 7 ⁇ m or less.
  • the median diameter D 50 A of the amorphous magnetic material powder and the median diameter D 50 C of the crystalline magnetic material powder preferably satisfy the following formula (1).
  • the particle diameters of the two types of powders satisfy the relationship of the following formula (1), it is possible to more stably realize ⁇ 5500 ⁇ insulation breakdown voltage ⁇ compression ring strength. 1 ⁇ D 50 A / D 50 C ⁇ 3.5 (1)
  • the amorphous magnetic material is one selected from the group consisting of an Fe—Si—B alloy, an Fe—PC alloy, and a Co—Fe—Si—B alloy, or Two or more kinds of materials may be included, and the amorphous magnetic material may be preferably made of a Fe—PC alloy.
  • the binding component may include a component based on a resin material.
  • the present invention provides a method for producing a powder core containing a binder component including a component based on the resin material.
  • the manufacturing method includes a molding step of obtaining a molded product by a molding process including pressure molding of a mixture including a binder component composed of the crystalline magnetic material powder and the amorphous magnetic material powder and the resin material. .
  • the molding process at this time is preferably compression molding in which pressure is applied at about 0.5 GPa to about 2 GPa in a temperature environment of about room temperature from the viewpoint of increasing productivity.
  • the present invention is an inductor including the powder core, the coil, and a connection terminal connected to each end of the coil, wherein at least a part of the powder core is the connection
  • an inductor disposed so as to be located in an induced magnetic field generated by the current when a current is passed through the coil through a terminal.
  • Such an inductor is based on the excellent characteristics of the dust core, and the core is less likely to break down or break even if it is small and low in profile, and has excellent direct current superposition characteristics.
  • the present invention provides an electronic / electrical device in which the inductor is mounted, wherein the inductor is connected to a substrate at the connection terminal.
  • a circuit in which an inductor is incorporated in such an electronic / electric device is not particularly limited, but when used in a switching power supply circuit such as a DC-DC converter, it is easy to take advantage of the above-described inductor having excellent direct current superposition characteristics.
  • the electronic / electrical device is a portable device such as a smartphone, it is easy to utilize the advantages of the above-described inductor that is small and easily adaptable to a low profile.
  • the composition and particle size distribution of the crystalline magnetic material powder and the mixing ratio (first mixing ratio) of the crystalline magnetic material powder and the amorphous magnetic material powder are appropriate. Therefore, it is possible to improve the DC superposition characteristics of an inductor having such a dust core even if it is small and low in profile. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of said powder core, the inductor provided with the said powder core, and the electronic / electrical device by which the said inductor was mounted are provided.
  • FIG. A graph showing the results of Example 3 is a graph showing the relationship between a median diameter D 50 A powder of core loss Pcv and amorphous magnetic material.
  • a graph showing the results of Example 4 is a graph showing the relationship between the core loss Pcv and the median diameter D 50 C of the powder of crystalline magnetic material.
  • a graph showing the results of Example 3 is a graph showing the relationship between a median diameter D 50 A powder of amorphous magnetic material as Myu5500 ⁇ withstand voltage ⁇ radial crushing strength (relative value).
  • a graph showing the results of Example 4 is a graph showing the relationship between Myu5500 ⁇ withstand voltage ⁇ radial crushing strength (relative value) and the median diameter D 50 C of the powder of crystalline magnetic material.
  • a graph showing the results of Example 5 is a graph showing the relationship between a median diameter D 50 A powder of amorphous magnetic material as Myu5500 ⁇ withstand voltage ⁇ radial crushing strength (relative value).
  • a graph showing the results of Example 6 is a graph showing the relationship between Myu5500 ⁇ withstand voltage ⁇ radial crushing strength (relative value) and the median diameter D 50 C of the powder of crystalline magnetic material.
  • Example 5 and Example 6 were normalized by the result of Example 5-2 (ie, Example 6-2), and the powder of the crystalline magnetic material having a median diameter D 50 A of the amorphous magnetic material was used.
  • the ratio of the median diameter D 50 C (D 50 a / D 50 C) is a graph showing as a horizontal axis.
  • a dust core 1 according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is a ring-shaped toroidal core, and contains a powder of a crystalline magnetic material and a powder of an amorphous magnetic material. .
  • the powder core 1 according to the present embodiment is manufactured by a manufacturing method including a forming process including pressure forming a mixture containing these powders.
  • the dust core 1 according to the present embodiment includes a crystalline magnetic material powder and an amorphous magnetic material powder as other materials (same type of material) contained in the dust core 1. Or it may be a dissimilar material).
  • the crystalline magnetic material that gives the powder of crystalline magnetic material contained in the dust core 1 according to one embodiment of the present invention is crystalline (by general X-ray diffraction measurement, It is made of a Fe—Si—Cr alloy that is ferromagnetic and capable of obtaining a diffraction spectrum having a distinct peak to the extent that the material type can be specified.
  • the Fe—Si—Cr alloy is a material having a relatively high saturation magnetic flux density, a good soft magnetic property, and a high specific resistance among crystalline magnetic materials. Therefore, compared with other crystalline magnetic materials such as carbonyl iron powder, the loss is low even under high magnetic field and high frequency conditions, and good magnetic properties are easily exhibited.
  • the powder of the crystalline magnetic material contained in the dust core 1 from an Fe—Si—Cr alloy, the content of the powder of the crystalline magnetic material in the dust core 1 and the amorphous Even if the mass ratio of the powder content of the crystalline magnetic material to the total content of the powder of the magnetic material (also referred to as “first mixing ratio” in this specification) is increased, the ratio in a high magnetic field environment is increased. Magnetic permeability, specifically, ⁇ 5500 is unlikely to decrease.
  • the Si content and the Cr content in the Fe—Si—Cr alloy are not limited. As a non-limiting example, the Si content is about 2 to 7% by mass, the Cr content is about 2 to 7% by mass, and the balance is Fe and inevitable impurities.
  • the shape of the powder of the crystalline magnetic material contained in the dust core 1 is not limited.
  • the shape of the powder may be spherical or non-spherical. When it is non-spherical, it may have a shape having shape anisotropy such as a scale shape, an oval shape, a droplet shape, or a needle shape.
  • the shape of the powder may be a shape obtained at the stage of producing the powder, or a shape obtained by secondary processing of the produced powder.
  • the former shape include a spherical shape, an oval shape, a droplet shape, and a needle shape, and examples of the latter shape include a scale shape.
  • the particle size of the powder of the crystalline magnetic material contained in the powder core 1 according to the embodiment of the present invention is such that the cumulative particle size distribution from the small particle size side is 50% in the volume-based particle size distribution ( In this specification, it is also referred to as “crystalline powder median diameter.”) D 50 C is 2.5 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less.
  • D 50 C is 2.5 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less.
  • the crystalline powder median diameter D 50 C may be preferably 2.5 ⁇ m or more and 5.5 ⁇ m or less.
  • Surface insulation treatment may be applied to at least a part of the powder of the crystalline magnetic material.
  • the insulation resistance of the dust core 1 tends to be improved.
  • the type of surface insulation treatment applied to the crystalline magnetic material powder is not limited. Examples include phosphoric acid treatment, phosphate treatment, and oxidation treatment.
  • the amorphous magnetic material that provides the amorphous magnetic material powder contained in the dust core 1 according to an embodiment of the present invention is amorphous (generally As long as the X-ray diffraction measurement does not provide a diffraction spectrum with a clear peak that can identify the material type), and the material is a ferromagnetic material, particularly a soft magnetic material, the specific types are limited. Not. Specific examples of the amorphous magnetic material include Fe—Si—B alloys, Fe—PC alloys, and Co—Fe—Si—B alloys. Said amorphous magnetic material may be comprised from one type of material, and may be comprised from multiple types of material.
  • the magnetic material constituting the powder of the amorphous magnetic material is preferably one or two or more materials selected from the group consisting of the above materials, and among these, an Fe—PC alloy is used. It is preferably contained, and more preferably made of an Fe—PC alloy.
  • Fe-P-C-based alloy composition formula, shown in Fe 100 atomic% -a-b-c-x -y-z-t Ni a Sn b Cr c P x C y B z Si t 0 atom% ⁇ a ⁇ 10 atom%, 0 atom% ⁇ b ⁇ 3 atom%, 0 atom% ⁇ c ⁇ 6 atom%, 6.8 atom% ⁇ x ⁇ 13 atom%, 2.2 atom% ⁇
  • Examples include Fe-based amorphous alloys in which y ⁇ 13 atomic%, 0 atomic% ⁇ z ⁇ 9 atomic%, and 0 atomic% ⁇ t ⁇ 7 atomic%.
  • Ni, Sn, Cr, B, and Si are optional added elements.
  • the addition amount a of Ni is preferably 0 atom% or more and 6 atom% or less, and more preferably 0 atom% or more and 4 atom% or less.
  • the addition amount b of Sn is preferably 0 atom% or more and 2 atom% or less, and may be added in the range of 1 atom% or more and 2 atom% or less.
  • the addition amount c of Cr is preferably 0 atom% or more and 2 atom% or less, and more preferably 1 atom% or more and 2 atom% or less.
  • the addition amount x of P is preferably 8.8 atomic% or more.
  • the addition amount y of C may be preferably 5.8 atomic% or more and 8.8 atomic% or less.
  • the addition amount z of B is preferably 0 atom% or more and 3 atom% or less, and more preferably 0 atom% or more and 2 atom% or less.
  • the addition amount t of Si is preferably 0 atom% or more and 6 atom% or less, and more preferably 0 atom% or more and 2 atom% or less.
  • the shape of the powder of the amorphous magnetic material contained in the dust core 1 is not limited. Since the kind of the powder shape is the same as that of the crystalline magnetic material powder, the description thereof is omitted. In some cases, the amorphous magnetic material can be easily formed into a spherical shape or an elliptical spherical shape because of the manufacturing method. In general, since an amorphous magnetic material is harder than a crystalline magnetic material, it may be preferable to make the crystalline magnetic material non-spherical so that it is easily deformed during pressure molding.
  • the shape of the powder of the amorphous magnetic material contained in the dust core 1 may be the shape obtained in the stage of producing the powder, or the produced powder is secondary
  • the shape obtained by processing may be sufficient.
  • the former shape include a sphere, an oval sphere, and a needle shape, and examples of the latter shape include a scale shape.
  • the particle size of the powder of the amorphous magnetic material contained in the dust core 1 is such that the cumulative particle size distribution from the small particle size side is 50% in the volume-based particle size distribution.
  • amorphous powder median diameter D 50 A is preferably 5 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less.
  • the amorphous powder median diameter D 50 A is 5 ⁇ m or more, so that ⁇ 5500 ⁇ insulation breakdown voltage ⁇ compression ring strength can be specifically increased.
  • the amorphous powder median diameter D 50 A is more preferably 5.5 ⁇ m or more.
  • the amorphous powder median diameter D 50 A is preferably 8 ⁇ m or less, and more preferably 7 ⁇ m or less.
  • the particle size of the powder of the amorphous magnetic material contained in the dust core 1 is the next to the particle size of the powder of the amorphous magnetic material contained in the dust core 1.
  • D 50 A / D 50 C When D 50 A / D 50 C is in the range of 1 to 3.5, it is easy to specifically increase ⁇ 5500 ⁇ insulation breakdown voltage ⁇ compression ring strength of the dust core 1. From the viewpoint of more stably realizing ⁇ 5500 ⁇ dielectric withstand voltage ⁇ compressive ring strength, D 50 A / D 50 C may be preferably in the range of 1.2 to 2.5, It may be preferable to be in the range of 1.3 to 2.0.
  • the first mixing ratio is preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less, More preferably, it is at least 55% by mass.
  • the powder core 1 includes a binder component that binds the powder of the crystalline magnetic material and the powder of the amorphous magnetic material to the other materials contained in the powder core 1. It may be.
  • the binder component is a powder of crystalline magnetic material and powder of amorphous magnetic material contained in the dust core 1 according to the present embodiment (in this specification, these powders are collectively referred to as “magnetic powder”).
  • the composition is not limited as long as the material contributes to fixing.
  • an organic material such as a resin material and a thermal decomposition residue of the resin material (in this specification, these are collectively referred to as “components based on a resin material”), an inorganic material, and the like
  • the resin material include acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, phenol resin, urea resin, and melamine resin.
  • the binder component made of an inorganic material is exemplified by a glass-based material such as water glass.
  • the binder component may be composed of one type of material or may be composed of a plurality of materials.
  • the binder component may be a mixture of an organic material and an inorganic material.
  • An insulating material is usually used as a binding component. Thereby, it becomes possible to improve the insulation as the dust core 1.
  • the manufacturing method of the powder core 1 according to an embodiment of the present invention may include a molding step described below, and may further include a heat treatment step.
  • a mixture containing magnetic powder and a component that provides a binding component in the powder core 1 is prepared.
  • the component that gives the binding component (also referred to as “binder component” in this specification) may be the binding component itself or may be a material different from the binding component. Specific examples of the latter include a case where the binder component is a resin material and the binder component is a thermal decomposition residue thereof. Such a thermal decomposition residue is formed by the heat treatment process performed subsequent to a shaping
  • a molded product can be obtained by a molding process including pressure molding of this mixture.
  • the pressurizing condition is not limited and is appropriately set based on the composition of the binder component.
  • the binder component is made of a thermosetting resin, it is preferable to heat the resin together with pressure to advance the resin curing reaction in the mold.
  • the pressing force is high, heating is not a necessary condition and pressurization is performed for a short time.
  • the pressing force in the case of compression molding is appropriately set. If it illustrates without being limited, it is 0.5 GPa or more and 2 GPa or less, and it may be preferable to set it as 1 GPa or more and 2 GPa or less.
  • the mixture is granulated powder and compression molding. Since the granulated powder is excellent in handleability, it is possible to improve the workability of the compression molding process in which the molding time is short and the productivity is excellent.
  • the granulated powder contains magnetic powder and a binder component.
  • the content of the binder component in the granulated powder is not particularly limited. When this content is too low, it becomes difficult for the binder component to hold the magnetic powder.
  • the binder component composed of the thermal decomposition residue of the binder component causes a plurality of magnetic powders to be separated from each other. It becomes difficult to insulate.
  • the content of the binder component is excessively high, the content of the binder component contained in the powder core 1 obtained through the heat treatment step tends to be high.
  • the content of the binder component in the granulated powder is preferably set to an amount that is 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less with respect to the entire granulated powder. From the viewpoint of more stably reducing the possibility that the magnetic properties of the dust core 1 will decrease, the content of the binder component in the granulated powder is 1.0 mass% or more with respect to the entire granulated powder. The amount is preferably 5% by mass or less, and more preferably 1.2% by mass or more and 3.0% by mass or less.
  • the granulated powder may contain materials other than the above magnetic powder and binder component.
  • materials include lubricants, silane coupling agents, and insulating fillers.
  • the type is not particularly limited. It may be an organic lubricant or an inorganic lubricant. Specific examples of the organic lubricant include metal soaps such as zinc stearate and aluminum stearate. It is considered that such an organic lubricant is vaporized in the heat treatment step and hardly remains in the powder core 1.
  • the method for producing the granulated powder is not particularly limited.
  • the ingredients that give the granulated powder may be kneaded as they are, and the resulting kneaded product may be pulverized by a known method to obtain granulated powder, or a dispersion medium (water as an example) It is also possible to obtain a granulated powder by preparing a slurry to which is added, and drying and pulverizing the slurry. Screening and classification may be performed after pulverization to control the particle size distribution of the granulated powder.
  • a method using a spray dryer can be mentioned.
  • a rotator 201 is provided in the spray dryer apparatus 200, and the slurry S is injected toward the rotator 201 from the upper part of the apparatus.
  • the rotor 201 rotates at a predetermined number of revolutions, and sprays the slurry S as droplets by centrifugal force in a chamber inside the spray dryer apparatus 200. Further, hot air is introduced into the chamber inside the spray dryer apparatus 200, whereby the dispersion medium (water) contained in the droplet-like slurry S is volatilized while maintaining the droplet shape.
  • the granulated powder P is formed from the slurry S.
  • the granulated powder P is collected from the lower part of the spray dryer apparatus 200.
  • Each parameter such as the number of rotations of the rotor 201, the temperature of hot air introduced into the spray dryer apparatus 200, and the temperature at the bottom of the chamber may be set as appropriate.
  • the rotational speed of the rotor 201 is 4000 to 8000 rpm
  • the hot air temperature introduced into the spray dryer apparatus 200 is 100 to 170 ° C.
  • the temperature at the bottom of the chamber is 80 to 90 ° C.
  • the atmosphere in the chamber and its pressure may be set as appropriate.
  • the inside of the chamber is an air atmosphere
  • the pressure is 2 mmH 2 O (about 0.02 kPa) as a differential pressure from the atmospheric pressure. You may further control the particle size distribution of the obtained granulated powder P by sieving.
  • the pressing conditions in compression molding are not particularly limited. What is necessary is just to set suitably considering the composition of granulated powder, the shape of a molded article, etc. If the pressure applied when the granulated powder is compression-molded is excessively low, the mechanical strength of the molded product decreases. For this reason, it becomes easy to produce the problem that the handleability of a molded article falls and the mechanical strength of the compacting core 1 obtained from the molded article falls. Moreover, the magnetic characteristics of the dust core 1 may deteriorate or the insulating properties may decrease. On the other hand, if the applied pressure during compression molding of the granulated powder is excessively high, it becomes difficult to create a molding die that can withstand the pressure.
  • the applied pressure is preferably 0.3 GPa to 2 GPa, more preferably 0.5 GPa to 2 GPa, and particularly preferably 0.8 GPa to 2 GPa.
  • pressurization may be performed while heating, or pressurization may be performed at room temperature.
  • the molded product obtained in the molding step may be the powder core 1 according to the present embodiment, or the molded product may be subjected to a heat treatment step and pressed as described below. A powder core 1 may be obtained.
  • the molded product obtained by the above molding process is heated to adjust the magnetic properties by correcting the distance between the magnetic powders and to relax the strain applied to the magnetic powder in the molding process.
  • the powder core 1 is obtained by adjusting the magnetic characteristics.
  • the heat treatment conditions such as the heat treatment temperature are set so that the magnetic properties of the dust core 1 are the best.
  • a method for setting the heat treatment conditions it is possible to change the heating temperature of the molded product and to make other conditions constant, such as the heating rate and the holding time at the heating temperature.
  • the evaluation criteria for the magnetic properties of the dust core 1 when setting the heat treatment conditions are not particularly limited.
  • the iron loss Pcv of the powder core 1 can be given as a specific example of the evaluation item. In this case, what is necessary is just to set the heating temperature of a molded product so that the iron loss Pcv of the powder core 1 may become the minimum.
  • the measurement conditions of the iron loss Pcv are set as appropriate. As an example, the conditions are a frequency of 2 MHz and an effective maximum magnetic flux density Bm of 15 mT.
  • the atmosphere during the heat treatment is not particularly limited.
  • an oxidizing atmosphere the possibility of excessive thermal decomposition of the binder component and the possibility of progress of oxidation of the magnetic powder increases, so that an inert atmosphere such as nitrogen or argon, or a reducing property such as hydrogen Heat treatment is preferably performed in an atmosphere.
  • an inert atmosphere such as nitrogen or argon, or a reducing property such as hydrogen Heat treatment is preferably performed in an atmosphere.
  • the binder component may become a thermal decomposition residue by the heat treatment as described above. It is considered that the binder component is a thermal decomposition residue when the strain is relaxed as described above.
  • An inductor according to an embodiment of the present invention includes the dust core 1 according to the embodiment of the present invention, a coil, and a connection terminal connected to each end of the coil.
  • at least a part of the dust core 1 is disposed so as to be located in an induced magnetic field generated by the current when a current is passed through the coil via the connection terminal. Since the inductor according to an embodiment of the present invention includes the dust core 1 according to the embodiment of the present invention described above, the inductor has excellent direct current superposition characteristics and excellent insulation characteristics and mechanical characteristics.
  • the toroidal coil 10 includes a coil 2 a formed by winding a coated conductive wire 2 around a ring-shaped dust core (toroidal core) 1.
  • the ends 2d and 2e of the coil 2a can be defined in the portion of the conductive wire located between the coil 2a formed of the wound covered conductive wire 2 and the ends 2b and 2c of the covered conductive wire 2.
  • the member constituting the coil and the member constituting the connection terminal may be composed of the same member.
  • the coil-embedded inductor 20 can be formed in a small chip shape of several mm square, and includes a dust core 21 having a box shape, and a coil portion 22c in the covered conductive wire 22 is provided therein. Buried. End portions 22a and 22b of the coated conductive wire 22 are located on the surface of the powder core 21 and exposed. Part of the surface of the dust core 21 is covered with connection end portions 23a and 23b that are electrically independent from each other.
  • connection end portion 23 a is electrically connected to the end portion 22 a of the covered conductive wire 22, and the connection end portion 23 b is electrically connected to the end portion 22 b of the covered conductive wire 22.
  • the end portion 22a of the covered conductive wire 22 is covered with the connection end portion 23a, and the end portion 22b of the covered conductive wire 22 is covered with the connection end portion 23b.
  • the method for embedding the coil portion 22c of the coated conductive wire 22 in the dust core 21 is not limited.
  • a member around which the coated conductive wire 22 is wound may be placed in a mold, and a mixture (granulated powder) containing magnetic powder may be supplied into the mold to perform pressure molding.
  • a plurality of members obtained by preforming a mixture (granulated powder) containing magnetic powder in advance are prepared, these members are combined, and the coated conductive wire 22 is arranged in the gap formed at that time.
  • a solid may be obtained and this assembly may be pressure molded.
  • the material of the covered conductive wire 22 including the coil portion 22c is not limited. For example, a copper alloy can be used.
  • the coil portion 22c may be an edgewise coil.
  • connection end portions 23a and 23b is not limited. From the viewpoint of excellent productivity, it may be preferable to include a metallized layer formed from a conductive paste such as a silver paste and a plating layer formed on the metallized layer.
  • the material for forming the plating layer is not limited. Examples of the metal element contained in the material include copper, aluminum, zinc, nickel, iron, and tin.
  • An electronic / electrical device is an electronic / electrical device in which the inductor according to the above-described embodiment of the present invention is mounted, and the inductor is connected to a substrate at its connection terminal.
  • An example of a circuit including such an inductor is a switching power supply circuit such as a DC-DC converter.
  • the switching power supply circuit tends to increase the switching frequency and increase the amount of current flowing through the circuit in order to meet various demands such as downsizing, weight reduction, and high functionality of electronic and electrical devices. For this reason, the current flowing through the inductor, which is a component of the circuit, also tends to increase the fluctuation frequency and increase the average current amount.
  • an inductor including a dust core according to an embodiment of the present invention can appropriately operate in a high magnetic field environment even if the inductor is small and low-profile. Therefore, in the switching power supply circuit provided with such an inductor, a decrease in efficiency is suppressed, and the above various requirements can be met without causing a problem of heat generation.
  • an electronic / electrical device on which an inductor according to an embodiment of the present invention is mounted can achieve high functionality while corresponding to downsizing and weight reduction.
  • the powder of the crystalline magnetic material Fe—Si—Cr alloy, specifically, the Si content is 3.5 mass%, the Cr content is 4.5 mass%, and the balance is A powder comprising an alloy composed of Fe and inevitable impurities and having a crystalline powder median diameter D 50 C of 4.0 ⁇ m was prepared. Therefore, in the powder according to Example 1, D 50 A / D 50 C was 1.6.
  • the obtained slurry was granulated under the above-described conditions using the spray dryer apparatus 200 shown in FIG. 2 to obtain granulated powder.
  • the obtained molded body is placed in a furnace in a nitrogen stream atmosphere, and the furnace temperature is 200 to 400 which is the optimum core heat treatment temperature from room temperature (23 ° C.) at a heating rate of 10 ° C./min.
  • the mixture was heated to 0 ° C., held at this temperature for 1 hour, and then heat-treated to cool to room temperature in a furnace to obtain a toroidal core composed of a dust core.
  • Example 2 Using the amorphous magnetic material powder produced in Example 1, the classification conditions were changed to prepare an amorphous magnetic material powder having an amorphous powder median diameter D 50 A of 5.0 ⁇ m.
  • a powder of crystalline magnetic material Fe—Si—Cr alloy, specifically, Si content is 6.4% by mass, Cr content is 3.1% by mass, and the balance is A powder comprising an alloy composed of Fe and inevitable impurities and having a crystalline powder median diameter D 50 C of 2.0 ⁇ m was prepared. Therefore, in the powder according to Example 2, D 50 A / D 50 C was 2.5.
  • the above amorphous magnetic material powder and crystalline magnetic material powder were mixed at the first mixing ratio shown in Table 2 to obtain a magnetic powder. Thereafter, a plurality of types of toroidal cores were obtained in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 Measurement of core density ⁇
  • the dimensions and weights of the toroidal cores produced in Example 1 and Example 2 were measured, and the density (core density) ⁇ (unit: g / g) of each toroidal core was determined from these numerical values. cc) was calculated. The results are shown in Tables 1 and 2.
  • Test Example 2 Measurement of initial permeability ⁇ 0 For toroidal coils obtained by winding the coated copper wires 40 times on the primary side and 10 times on the secondary side respectively on the toroidal cores produced in Example 1 and Example 2, The initial permeability ⁇ 0 was measured using an analyzer (“4192A” manufactured by HP) under the condition of 100 kHz. The results are shown in Tables 1 and 2.
  • Test Example 3 Measurement of ⁇ 5500 Using the toroidal coil produced in Test Example 2, a direct current was superimposed under the condition of 100 kHz, and a relative permeability ⁇ 5500 when the induced magnetic field of the superimposed direct current was 5500 A / m was obtained. It was measured. The measurement results are shown in Table 1.
  • Example 4 Measurement of crushing strength The toroidal core produced in Example 1 and Example 2 was measured by a test method based on JIS Z2507: 2000, and crushing strength was obtained. The measurement results are shown in Tables 1 and 2.
  • Test Example 5 Measurement of dielectric strength voltage
  • the dielectric breakdown voltage (unit: V) of the toroidal core produced in Example 1 and Example 2 was measured (measuring instrument: “TOS5051” manufactured by Kikusui Electronics Corporation). The measurement was performed in accordance with JIS C2110-1, and both end surfaces of the toroidal core shown in FIG. A dielectric breakdown electric field (unit: V / mm) was determined from the obtained dielectric breakdown voltage. The results are shown in Tables 1 and 2.
  • Test Example 6 Measurement of iron loss Pcv
  • the BH analyzer (“SY-8217” manufactured by Iwasaki Tsushinki Co., Ltd.) was used to measure the iron loss Pcv (unit: kW / m 3 ) at a measurement frequency of 2 MHz under the condition that the effective maximum magnetic flux density Bm was 15 mT.
  • the measurement results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 1 (Evaluation Example 1) ⁇ 5500 ⁇ Insulation Withstand Pressure ⁇ Rubber Strength Based on the results measured in Test Example 3 to Test Example 5, ⁇ 5500 ⁇ Insulation Withstand Voltage ⁇ Rubble Strength was calculated. The calculation results are shown in Tables 3 and 4 and FIG. The “relative value” in the above table and figure is the result of normalizing the values of Example 1-2 to Example 1-9 in Example 1 by ⁇ 5500 ⁇ Insulation withstand voltage ⁇ Drum strength in Example 1-1.
  • Example 2 shows the result of normalizing the values of Example 2-2 to Example 2-8 by ⁇ 5500 ⁇ insulation breakdown voltage ⁇ cylinder strength in Example 2-1.
  • Example 1 in contrast to Example 2, when the first mixing ratio is 30% by mass or more and 70% by mass or less, the relative value is specifically high. The result was obtained. It turns out that the tendency becomes remarkable especially in 40 mass% or more and 60 mass% or less.
  • Example 3 Using the amorphous magnetic material powder produced in Example 1, the classification conditions were changed to prepare an amorphous magnetic material powder having an amorphous powder median diameter D 50 A shown in Table 5. Further, as a powder of the crystalline magnetic material, a powder of an Fe—Si—Cr-based alloy having a crystalline powder median diameter D 50 C shown in Table 5 was prepared. The above-mentioned amorphous magnetic material powder and crystalline magnetic material powder were mixed so that the first mixing ratio was 50% by mass to obtain a magnetic powder. Thereafter, a plurality of types of toroidal cores were obtained in the same manner as in Example 1. The obtained toroidal core was subjected to various measurements and evaluations in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • Example 4 Using the amorphous magnetic material powder produced in Example 1, the classification conditions were changed to prepare an amorphous magnetic material powder having a median diameter D 50 A of 5.0 ⁇ m. Further, as a powder of the crystalline magnetic material, a powder of an Fe—Si—Cr alloy having a median diameter D 50 C shown in Table 6 was prepared. The above-mentioned amorphous magnetic material powder and crystalline magnetic material powder were mixed so that the first mixing ratio was 30% by mass to obtain a magnetic powder. Thereafter, a plurality of types of toroidal cores were obtained in the same manner as in Example 1. The obtained toroidal core was subjected to various measurements and evaluations in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.
  • the median diameter D 50 A of the powder of the amorphous magnetic material is 5 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less. It was confirmed that when the median diameter D 50 C of the powder of the crystalline magnetic material is 2.5 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less, ⁇ 5500 ⁇ insulation breakdown voltage ⁇ compressive ring strength is specifically increased.
  • Example 5 Using the powder of the amorphous magnetic material produced in Example 1, the classification conditions were changed, and the median diameter D 50 A was 5.0 ⁇ m (Example 5-1), 6.5 ⁇ m (Example 5-2), And 11.0 ⁇ m (Example 5-3) amorphous magnetic material powder. Further, as a powder of the crystalline magnetic material, a powder of an Fe—Si—Cr alloy having a median diameter D 50 C of 4.0 ⁇ m was prepared. The above-mentioned amorphous magnetic material powder and crystalline magnetic material powder were mixed so that the first mixing ratio was 50% by mass to obtain a magnetic powder. Thereafter, a plurality of types of toroidal cores were obtained in the same manner as in Example 1. The obtained toroidal core was subjected to various measurements and evaluations in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 7 and FIG.
  • Example 6 Using the amorphous magnetic material powder produced in Example 1, the classification conditions were changed to prepare an amorphous magnetic material powder having a median diameter D 50 A of 6.5 ⁇ m. Further, the powder of the crystalline magnetic material is an Fe—Si—Cr alloy, and the median diameter D 50 C is 2.0 ⁇ m (Example 5-1), 4.0 ⁇ m (Example 5-2), and A powder of 6.0 ⁇ m (Example 5-3) was prepared. The above-mentioned amorphous magnetic material powder and crystalline magnetic material powder were mixed so that the first mixing ratio was 50% by mass to obtain a magnetic powder. Thereafter, a plurality of types of toroidal cores were obtained in the same manner as in Example 1. The obtained toroidal core was subjected to various measurements and evaluations in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 8 and FIG.
  • Example 5 and Example 6 were normalized by the result of Example 5-2 (ie, Example 6-2), and the powder of the crystalline magnetic material having a median diameter D 50 A of the amorphous magnetic material was used.
  • FIG. 12 is a graph showing the ratio (D 50 A / D 50 C) with respect to the median diameter D 50 C of FIG.
  • the dependence of ⁇ 5500 ⁇ dielectric withstand voltage ⁇ compression ring strength on D 50 A / D 50 C is such that D 50 A / D 50 C has a vertex in the range of 1.3 to 2.0.
  • the distribution has a mountain-shaped trend line.
  • the inductor having the dust core of the present invention can be suitably used as an inductor that is a component of a switching power supply circuit such as a DC-DC converter.

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Abstract

小型で低背のコイル内蔵インダクタの構成部材として好適な圧粉コアとして、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有し、前記結晶質磁性材料の粉末の含有量と前記非晶質磁性材料の粉末の含有量との総和に対する前記結晶質磁性材料の粉末の含有量の質量比率である第一混合比率は、３０質量％以上７０質量％以下であり、前記結晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金からなり、メジアン径Ｄ５０Ｃが２．５μｍ以上６μｍ以下である圧粉コアが提供される。

Description

圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器
　本発明は、圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および当該インダクタが実装された電子・電気機器に関する。本明細書において、「インダクタ」とは、圧粉コアを含む芯材およびコイルを備える受動素子を意味する。
　スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコンなどの電子機器では、小型化、軽量化、高性能化への要求が高まっている。こうした要求に応えるために、電子機器内のスイッチング電源回路は高い周波数に対応できることが必要となる。それゆえ、スイッチング電源回路に組み込まれるインダクタも、高周波で安定的に駆動できることが求められている。
　高い駆動周波数に対応できる磁性素子の構成材料を提供することを目的として、特許文献１には、平均第１粒径を有する第１粒子と、平均第２粒径を有する第２粒子とを含み、前記平均第１粒径と前記平均第２粒径との比が１／８～１／３であり、前記第１粒子と前記第２粒子との混合比が、体積比で１０／９０～２５／７５である、金属磁性材料粉末が記載されている。
特開２０１１－１９２７２９号公報
　近年、スイッチング電源回路、特にＤＣ－ＤＣコンバータには小型化への要求が特に高まっており、この要求に応えた結果として、内部に組み込まれるインダクタには、小形でありながら大きな直流電流が流れるようになってきている。このため、インダクタを構成する磁性材料が置かれる磁気的環境は、この直流電流に起因する誘導磁界がバイアスとして印加された状態で、高周波でのスイッチングに基づく電流変動（リップル電流）に起因する変動磁場がさらに印加される環境となる。したがって、インダクタを構成する磁性材料は、このような磁気的には過酷な環境で、適切な磁気特性（例えば高い比透磁率）を有することが求められてきている。
　また、電子機器には薄型化の要請も強いため、機器内の基板上の部品には低背化も強く求められている。インダクタ、特にコイル埋め込み型のインダクタでは低背化が進むと、コイルの周囲に位置する磁性材料の絶対的な量が少なくなるため、インダクタの絶縁特性を維持することおよびコアの機械特性を維持することが困難となってくる。
　本発明は、かかる現状を鑑み、小型で低背のコイル内蔵インダクタの構成部材として好適な圧粉コアおよびかかる圧粉コアを備えるインダクタ材料として用いることが可能な圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気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提供される本発明は、一態様において、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する圧粉コアであって、前記結晶質磁性材料の粉末の含有量と前記非晶質磁性材料の粉末の含有量との総和に対する前記結晶質磁性材料の粉末の含有量の質量比率である第一混合比率は、３０質量％以上７０質量％以下であり、前記結晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金からなり、メジアン径Ｄ５０Ｃが２．５μｍ以上６μｍ以下であることを特徴とする圧粉コアである。
　上記のように、インダクタに流れる電流は、直流が重畳された状態で電流値が変動する。このため、圧粉コアを構成する磁性材料は、外部磁場がある程度高い状態においても高い透磁率を有していることが求められる。この高磁場中での透磁率は、初透磁率とは異質なパラメータであって、また飽和磁束密度と強い相間を有しているともいえない。このような高磁場中の透磁率を評価するパラメータの一例として、外部磁場が５５００Ａ／ｍの場合の比透磁率であるμ５５００を挙げることができる。このμ５５００が高ければ高いほど、高磁場中でも優れた磁気特性を有する磁性材料であるといえる。また、インダクタが小型かつ低背になると、内蔵コイルの周囲に位置するコアの体積は少なくなる。この場合に懸念される不具合として、コアの絶縁破壊およびコアの破損（割れ、欠け）が挙げられる。したがって、コアの絶縁耐圧（単位：Ｖ／ｍｍ）および圧環強度（単位：ＭＰａ）は高いことが好ましい。それゆえ、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度が高い圧粉コアを用いることにより、小形かつ低背であっても強磁場中で優れた磁気特性を有するインダクタを得ることができる。
　そこで、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度が高い圧粉コアを与える条件について検討した結果、圧粉コアに含まれる磁性材料の粉末（磁性粉末）が次の事項を満たすことにより、小型かつ低背な形状を有していてもコアの絶縁破壊や破損の問題が生じにくく、係るコアを用いてなるインダクタは高磁場中で使用されても適切な磁気特性を有することができるとの知見を得た。
（事項１）磁性粉末を結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末との混合体とする。（事項２）第一混合比率を３０質量％以上７０質量％以下とする。
（事項３）結晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金からなり、メジアン径Ｄ５０Ｃが２．５μｍ以上６μｍ以下であるものとする。
　これらの事項を満たすことにより、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度が特異的に高い圧粉コアを得ることができる。
　上記の圧粉コアにおいて、前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、５μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。事項２を満たす場合には、メジアン径Ｄ５０Ａが５μｍ以上であることによりμ５５００×絶縁耐圧×圧環強度を特異的に高めることができる。この観点から、メジアン径Ｄ５０Ａは５．５μｍ以上であることがより好ましい。一方、メジアン径Ｄ５０Ａが過度に大きい場合にはμ５５００×絶縁耐圧×圧環強度が低下したり、鉄損、特に高周波における鉄損が高まったりしやすい。したがって、メジアン径Ｄ５０Ａは、８μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以下であることがより好ましい。
　上記の圧粉コアにおいて、前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａと前記結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃとは下記式（１）を満たすことが好ましい。２種類の粉末の粒径が下記式（１）の関係を満たすことにより、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度を高めることがより安定的に実現される。
　　１≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦３．５　　　　（１）
　上記の圧粉コアにおいて、前記第一混合比率が４０質量％以上６０質量％以下であることにより、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度を特に高めることできる。
　上記の圧粉コアにおいて、前記非晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系合金およびＣｏ－Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系合金からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料を含んでいてもよく、前記非晶質磁性材料はＦｅ－Ｐ－Ｃ系合金からなることが好ましい場合がある。
　上記の圧粉コアにおいて、前記結晶質磁性材料の粉末および前記非晶質磁性材料の粉末を、前記圧粉コアに含有される他の材料に対して結着させる結着成分を含有することにより、圧粉コアの絶縁耐圧を高めたり圧環強度を高めたりすることが容易になる場合がある。この場合において、前記結着成分は、樹脂材料に基づく成分を含んでいてもよい。
　本発明は、他の一態様において、上記の樹脂材料に基づく成分を含む結着成分を含有する圧粉コアの製造方法を提供する。かかる製造方法は、前記結晶質磁性材料の粉末および前記非晶質磁性材料の粉末ならびに前記樹脂材料からなるバインダー成分を含む混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得る成形工程を備える。この際の成形処理は常温程度の温度環境にて０．５ＧＰａ程度から２ＧＰａ程度で加圧する圧縮成形であることが生産性を高める観点などから好ましい。
　本発明は、別の一態様において、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インダクタであって、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インダクタを提供する。かかるインダクタは、圧粉コアの優れた特性に基づき、小型かつ低背であってもコアが絶縁破壊や破損しにくく、しかも直流重畳特性に優れる。
　本発明は、また別の一態様において、上記のインダクタが実装された電子・電気機器であって、前記インダクタは前記接続端子にて基板に接続されている電子・電気機器を提供する。かかる電子・電気機器におけるインダクタが組み込まれた回路は特に限定されないが、ＤＣ－ＤＣコンバータなどのスイッチング電源回路に用いられた場合には、直流重畳特性に優れる上記のインダクタの利点を活かしやすい。また、電子・電気機器がスマートフォンなどの携帯型の機器である場合には、小型かつ低背に対応しやすい上記のインダクタの利点を活かしやすい。
　上記の発明に係る圧粉コアは、結晶質磁性材料の粉末の組成および粒径分布、ならびに結晶質磁性材料の粉末と非晶質磁性材料の粉末との混合割合（第一混合比率）が適切に調整されているため、かかる圧粉コアを備えるインダクタについて、小形かつ低背であっても直流重畳特性を向上させることが可能である。また、本発明によれば、上記の圧粉コアの製造方法、当該圧粉コアを備えるインダクタ、および当該インダクタが実装された電子・電気機器が提供される。
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。 造粒粉を製造する方法の一例において使用されるスプレードライヤー装置およびその動作を概念的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備えるインダクタの一種であるトロイダルコイル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を備えるインダクタの一種であるコイル埋設型インダクタの形状を概念的に示す斜視図である。 実施例１および実施例２におけるμ５５００×絶縁耐圧×圧環強度（相対値）と第一混合比率との関係を示すグラフである。 実施例３の結果を示すグラフであって、鉄損Ｐｃｖと非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａとの関係を示すグラフである。 実施例４の結果を示すグラフであって、鉄損Ｐｃｖと結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃとの関係を示すグラフである。 実施例３の結果を示すグラフであって、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度（相対値）と非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａとの関係を示すグラフである。 実施例４の結果を示すグラフであって、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度（相対値）と結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃとの関係を示すグラフである。 実施例５の結果を示すグラフであって、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度（相対値）と非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａとの関係を示すグラフである。 実施例６の結果を示すグラフであって、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度（相対値）と結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃとの関係を示すグラフである。 実施例５および実施例６の結果を、実施例５－２（すなわち実施例６－２）の結果により規格化するとともに、非晶質磁性材料のメジアン径Ｄ５０Ａの結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃに対する比（Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ）を横軸をとして表したグラフである。
　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に示す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のトロイダルコアであって、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する。本実施形態に係る圧粉コア１は、これらの粉末を含む混合物を加圧成形することを含む成形処理を備える製造方法により製造されたものである。限定されない一例として、本実施形態に係る圧粉コア１は、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を、圧粉コア１に含有される他の材料（同種の材料である場合もあれば、異種の材料である場合もある。）に対して結着させる結着成分を含有する。
（１）結晶質磁性材料の粉末
　本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する結晶質磁性材料の粉末を与える結晶質磁性材料は、結晶質（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）であって強磁性である、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金からなる。Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金は、結晶質磁性材料の中では比較的飽和磁束密度が高く軟磁気特性が良好であり、比抵抗も高い材料である。したがって、他の結晶質磁性材料、例えばカルボニル鉄粉などに比べると、高磁場および高周波の条件下でも損失が低く、良好な磁気特性を示しやすい。それゆえ、圧粉コア１に含有される結晶質磁性材料の粉末をＦｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金からなるものとすることにより、圧粉コア１における結晶質磁性材料の粉末の含有量と非晶質磁性材料の粉末の含有量との総和に対する結晶質磁性材料の粉末の含有量の質量比率（本明細書において「第一混合比率」ともいう。）を高めても、高磁場環境での比透磁率、具体的には、μ５５００が低下しにくい。Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金におけるＳｉの含有量およびＣｒの含有量は限定されない。限定されない例示として、Ｓｉの含有量を２～７質量％程度とし、Ｃｒの含有量を２～７質量％程度とし、残部はＦｅおよび不可避不純物とすることが挙げられる。
　本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する結晶質磁性材料の粉末の形状は限定されない。粉末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、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。
　粉末の形状は、粉末を製造する段階で得られた形状であってもよいし、製造された粉末を二次加工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、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が含有する結晶質磁性材料の粉末の粒径は、体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（本明細書において「結晶質粉末メジアン径」ともいう。）Ｄ５０Ｃが２．５μｍ以上６μｍ以下である。結晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ｃが上記範囲にあることにより、第一混合比率が３０質量％以上７０質量％以下のときに、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度を特異的に高くすることができる。高周波、特に１ＭＨｚ以上での鉄損Ｐｃｖの影響もさらに考慮すれば、結晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ｃは２．５μｍ以上５．５μｍ以下であることが好ましい場合がある。
　結晶質磁性材料の粉末の少なくとも一部には表面絶縁処理が施されていてもよい。結晶質磁性材料の粉末に表面絶縁処理が施されている場合には、圧粉コア１の絶縁抵抗が向上する傾向がみられる。結晶質磁性材料の粉末に施す表面絶縁処理の種類は限定されない。リン酸処理、リン酸塩処理、酸化処理などが例示される。
（２）非晶質磁性材料の粉末
　本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末を与える非晶質磁性材料は、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）、および強磁性体、特に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－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。上記の非晶質磁性材料は１種類の材料から構成されていてもよいし複数種類の材料から構成されていてもよい。非晶質磁性材料の粉末を構成する磁性材料は、上記の材料からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料であることが好ましく、これらの中でも、Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系合金を含有することが好ましく、Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系合金からなることがより好ましい。
　Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系合金の具体例として、組成式が、Ｆｅ１００原子％－ａ－ｂ－ｃ－ｘ－ｙ－ｚ－ｔＮｉａＳｎｂＣｒｃＰｘＣｙＢｚＳｉｔで示され、０原子％≦ａ≦１０原子％、０原子％≦ｂ≦３原子％、０原子％≦ｃ≦６原子％、６．８原子％≦ｘ≦１３原子％、２．２原子％≦ｙ≦１３原子％、０原子％≦ｚ≦９原子％、０原子％≦ｔ≦７原子％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。
　Ｎｉの添加量ａは、０原子％以上６原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上４原子％以下とすることがより好ましい。Ｓｎの添加量ｂは、０原子％以上２原子％以下とすることが好ましく、１原子％以上２原子％以下の範囲で添加されていても良い。Ｃｒの添加量ｃは、０原子％以上２原子％以下とすることが好ましく、１原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。Ｐの添加量ｘは、８．８原子％以上とすることが好ましい場合もある。Ｃの添加量ｙは、５．８原子％以上８．８原子％以下とすることが好ましい場合もある。Ｂの添加量ｚは、０原子％以上３原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。Ｓｉの添加量ｔは、０原子％以上６原子％以下とすることが好ましく、０原子％以上２原子％以下とすることがより好ましい。
　本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の形状は限定されない。粉末の形状の種類については結晶質磁性材料の粉末の場合と同様であるから説明を省略する。製造方法の関係で非晶質磁性材料は球状または楕円球状とすることが容易である場合もある。また、一般論として非晶質磁性材料は結晶質磁性材料よりも硬質であるから、結晶質磁性材料を非球状として加圧成形の際に変形しやすいようにすることが好ましい場合もある。
　本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の形状は、粉末を製造する段階で得られた形状であってもよいし、製造された粉末を二次加工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、針状などが例示され、後者の形状としては、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が含有する非晶質磁性材料の粉末の粒径は、体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（本明細書において「非晶質粉末メジアン径」ともいう。）Ｄ５０Ａが、５μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。第一混合比率が３０質量％以上７０質量％以下のときに非晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ａが５μｍ以上であることにより、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度を特異的に高めることができる。この観点から、非晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ａは５．５μｍ以上であることがより好ましい。一方、非晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ａが過度に大きい場合にはμ５５００×絶縁耐圧×圧環強度が低下したり、鉄損Ｐｃｖ、特に高周波における鉄損Ｐｃｖが高まったりする傾向を有することもある。したがって、非晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ａは、８μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以下であることがより好ましい。
　また、本発明の一実施形態に係る圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の粒径は、圧粉コア１が含有する非晶質磁性材料の粉末の粒径との次の関係を有してもよい。すなわち、非晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ａと結晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ｃとは、下記式（１）を満たしてもよい。
　　１≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦３．５　　　　（１）
　Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃが１から３．５の範囲内にあることにより、圧粉コア１についてμ５５００×絶縁耐圧×圧環強度を特異的に高めることが容易となる。μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度を特異的に高めることをより安定的に実現させる観点から、Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃは、１．２から２．５の範囲にあることが好ましい場合があり、１．３から２．０の範囲にあることが好ましい場合がある。
　圧粉コア１についてμ５５００×絶縁耐圧×圧環強度が特異的に高くなることをより安定的に実現させる観点から、第一混合比率は、４０質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、４０質量％以上５５質量％以下であることがより好ましい。
（３）結着成分
　圧粉コア１は、結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を圧粉コア１に含有される他の材料に対して結着させる結着成分を含有していてもよい。結着成分は、本実施形態に係る圧粉コア１に含有される結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末（本明細書において、これらの粉末を「磁性粉末」と総称することもある。）を固定することに寄与する材料である限り、その組成は限定されない。結着成分を構成する材料として、樹脂材料および樹脂材料の熱分解残渣（本明細書において、これらを「樹脂材料に基づく成分」と総称する。）などの有機系の材料、無機系の材料などが例示される。樹脂材料として、アクリル樹脂、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。無機系の材料からなる結着成分は水ガラスなどガラス系材料が例示される。結着成分は一種類の材料から構成されていてもよいし、複数の材料から構成されていてもよい。結着成分は有機系の材料と無機系の材料との混合体であってもよい。
　結着成分として、通常、絶縁性の材料が使用される。これにより、圧粉コア１としての絶縁性を高めることが可能となる。
２．圧粉コアの製造方法
　上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の製造方法は特に限定されないが、次に説明する製造方法を採用すれば、圧粉コア１をより効率的に製造することが実現される。
　本発明の一実施形態に係る圧粉コア１の製造方法は、次に説明する成形工程を備え、さらに熱処理工程を備えていてもよい。
（１）成形工程
　まず、磁性粉末、および圧粉コア１において結着成分を与える成分を含む混合物を用意する。結着成分を与える成分（本明細書において、「バインダー成分」ともいう。）とは、結着成分そのものである場合もあれば、結着成分と異なる材料である場合もある。後者の具体例として、バインダー成分が樹脂材料であって、結着成分がその熱分解残渣である場合が挙げられる。このような熱分解残渣は、後述するように、成形工程に引き続いて行われる熱処理工程によって形成されるものである。
　この混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得ることができる。加圧条件は限定されず、バインダー成分の組成などに基づき適宜設定される。例えば、バインダー成分が熱硬化性の樹脂からなる場合には、加圧とともに加熱して、金型内で樹脂の硬化反応を進行させることが好ましい。一方、圧縮成形の場合には、加圧力が高いものの、加熱は必要条件とならず、短時間の加圧となる。圧縮成形の場合における加圧力は適宜設定される。限定されない例示を行えば、０．５ＧＰａ以上２ＧＰａ以下であり、１ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることが好ましい場合がある。
　以下、混合物が造粒粉であって、圧縮成形を行う場合について、やや詳しく説明する。造粒粉は取り扱い性に優れるため、成形時間が短く生産性に優れる圧縮成形工程の作業性を向上させることができる。
（１－１）造粒粉
　造粒粉は、磁性粉末およびバインダー成分を含有する。造粒粉におけるバインダー成分の含有量は特に限定されない。かかる含有量が過度に低い場合には、バインダー成分が磁性粉末を保持しにくくなる。また、バインダー成分の含有量が過度に低い場合には、熱処理工程を経て得られた圧粉コア１中で、バインダー成分の熱分解残渣からなる結着成分が、複数の磁性粉末を互いに他から絶縁しにくくなる。一方、上記のバインダー成分の含有量が過度に高い場合には、熱処理工程を経て得られた圧粉コア１に含有される結着成分の含有量が高くなりやすい。圧粉コア１中の結着成分の含有量が高くなると、圧粉コア１の磁気特性が低下しやすくなる。それゆえ、造粒粉中のバインダー成分の含有量は、造粒粉全体に対して、０．５質量％以上５．０質量％以下となる量にすることが好ましい。圧粉コア１の磁気特性が低下する可能性をより安定的に低減させる観点から、造粒粉中のバインダー成分の含有量は、造粒粉全体に対して、１．０質量％以上３．５質量％以下となる量にすることが好ましく、１．２質量％以上３．０質量％以下となる量にすることがより好ましい。
　造粒粉は、上記の磁性粉末およびバインダー成分以外の材料を含有してもよい。そのような材料として、潤滑剤、シランカップリング剤、絶縁性のフィラーなどが例示される。潤滑剤を含有させる場合において、その種類は特に限定されない。有機系の潤滑剤であってもよいし、無機系の潤滑剤であってもよい。有機系の潤滑剤の具体例として、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなどの金属石鹸が挙げられる。こうした有機系の潤滑剤は、熱処理工程において気化し、圧粉コア１にはほとんど残留していないと考えられる。
　造粒粉の製造方法は特に限定されない。上記の造粒粉を与える成分をそのまま混錬し、得られた混練物を公知の方法で粉砕するなどして造粒粉を得てもよいし、上記の成分に分散媒（水が一例として挙げられる。）を添加してなるスラリーを調製し、このスラリーを乾燥させて粉砕することにより造粒粉を得てもよい。粉砕後にふるい分けや分級を行って、造粒粉の粒度分布を制御してもよい。
　上記のスラリーから造粒粉を得る方法の一例として、スプレードライヤーを用いる方法が挙げられる。図２に示されるように、スプレードライヤー装置２００内には回転子２０１が設けられ、装置上部からスラリーＳを回転子２０１に向けて注入する。回転子２０１は所定の回転数により回転しており、スプレードライヤー装置２００内部のチャンバーにてスラリーＳを遠心力により小滴状として噴霧する。さらにスプレードライヤー装置２００内部のチャンバーに熱風を導入し、これにより小滴状のスラリーＳに含有される分散媒（水）を、小滴形状を維持したまま揮発させる。その結果、スラリーＳから造粒粉Ｐが形成される。この造粒粉Ｐをスプレードライヤー装置２００の下部から回収する。回転子２０１の回転数、スプレードライヤー装置２００内に導入する熱風温度、チャンバー下部の温度など各パラメータは適宜設定すればよい。これらのパラメータの設定範囲の具体例として、回転子２０１の回転数として４０００～８０００ｒｐｍ、スプレードライヤー装置２００内に導入する熱風温度として１００～１７０℃、チャンバー下部の温度として８０～９０℃が挙げられる。またチャンバー内の雰囲気およびその圧力も適宜設定すればよい。一例として、チャンバー内をエアー（空気）雰囲気として、その圧力を大気圧との差圧で２ｍｍＨ２Ｏ（約０．０２ｋＰａ）とすることが挙げられる。得られた造粒粉Ｐの粒度分布をふるい分けなどによりさらに制御してもよい。
（１－２）加圧条件
　圧縮成形における加圧条件は特に限定されない。造粒粉の組成、成形品の形状などを考慮して適宜設定すればよい。造粒粉を圧縮成形する際の加圧力が過度に低い場合には、成形品の機械的強度が低下する。このため、成形品の取り扱い性が低下する、成形品から得られた圧粉コア１の機械的強度が低下する、といった問題が生じやすくなる。また、圧粉コア１の磁気特性が低下したり絶縁性が低下したりする場合もある。一方、造粒粉を圧縮成形する際の加圧力が過度に高い場合には、その圧力に耐えうる成形金型を作成するのが困難になってくる。圧縮加圧工程が圧粉コア１の機械特性や磁気特性に悪影響を与える可能性をより安定的に低減させ、工業的に大量生産を容易に行う観点から、造粒粉を圧縮成形する際の加圧力は、０．３ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることが好ましく、０．５ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることがより好ましく、０．８ＧＰａ以上２ＧＰａ以下とすることが特に好ましい。
　圧縮成形では、加熱しながら加圧を行ってもよいし、常温で加圧を行ってもよい。
（２）熱処理工程
　成形工程により得られた成形製造物が本実施形態に係る圧粉コア１であってもよいし、次に説明するように成形製造物に対して熱処理工程を実施して圧粉コア１を得てもよい。
　熱処理工程では、上記の成形工程により得られた成形製造物を加熱することにより、磁性粉末間の距離を修正することによる磁気特性の調整および成形工程において磁性粉末に付与された歪を緩和させて磁気特性の調整を行って、圧粉コア１を得る。
　熱処理工程は上記のように圧粉コア１の磁気特性の調整が目的であるから、熱処理温度などの熱処理条件は、圧粉コア１の磁気特性が最も良好となるように設定される。熱処理条件を設定する方法の一例として、成形製造物の加熱温度を変化させ、昇温速度および加熱温度での保持時間など他の条件は一定とすることが挙げられる。
　熱処理条件を設定する際の圧粉コア１の磁気特性の評価基準は特に限定されない。評価項目の具体例として圧粉コア１の鉄損Ｐｃｖを挙げることができる。この場合には、圧粉コア１の鉄損Ｐｃｖが最低となるように成形製造物の加熱温度を設定すればよい。鉄損Ｐｃｖの測定条件は適宜設定され、一例として、周波数を２ＭＨｚ、実効最大磁束密度Ｂｍを１５ｍＴとする条件が挙げられる。
　熱処理の際の雰囲気は特に限定されない。酸化性雰囲気の場合には、バインダー成分の熱分解が過度に進行する可能性や、磁性粉末の酸化が進行する可能性が高まるため、窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気や、水素などの還元性雰囲気で熱処理を行うことが好ましい。バインダー成分が樹脂材料で形成されている場合には、上記のような熱処理によってこのバインダー成分が熱分解残渣となる場合がある。上記のように歪を緩和させる際に、バインダー成分が熱分解残渣となっていることが考えられる。
３．インダクタ、電子・電気機器
　本発明の一実施形態に係るインダクタは、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。本発明の一実施形態に係るインダクタは、上記の本発明の一実施形態に係る圧粉コア１を備えるため、直流重畳特性に優れるとともに、絶縁特性および機械特性に優れる。
　このようなインダクタの一例として、図３に示されるトロイダルコイル１０が挙げられる。トロイダルコイル１０は、リング状の圧粉コア（トロイダルコア）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、本実施形態に係るインダクタは、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インダクタの他の一例として、図４に示されるコイル埋設型インダクタ２０が挙げられる。コイル埋設型インダクタ２０は、数ｍｍ角の小形のチップ状に形成することが可能であり、箱型の形状を有する圧粉コア２１を備え、その内部に、被覆導電線２２におけるコイル部２２ｃが埋設されている。被覆導電線２２の端部２２ａ，２２ｂは、圧粉コア２１の表面に位置し、露出している。圧粉コア２１の表面の一部は、互いに電気的に独立な接続端部２３ａ，２３ｂによって覆われている。接続端部２３ａは被覆導電線２２の端部２２ａと電気的に接続され、接続端部２３ｂは被覆導電線２２の端部２２ｂと電気的に接続されている。図４に示されるコイル埋設型インダクタ２０では、被覆導電線２２の端部２２ａは接続端部２３ａによって覆われ、被覆導電線２２の端部２２ｂは接続端部２３ｂによって覆われている。
　被覆導電線２２のコイル部２２ｃの圧粉コア２１内への埋設方法は限定されない。被覆導電線２２を巻回した部材を金型内に配置し、さらに磁性粉末を含む混合物（造粒粉）を金型内に供給して、加圧成形を行ってもよい。あるいは、磁性粉末を含む混合物（造粒粉）をあらかじめ予備成形してなる複数の部材を用意し、これらの部材を組み合わせ、その際に形成される空隙部内に被覆導電線２２を配置して組立体を得て、この組立体を加圧成形してもよい。コイル部２２ｃを含む被覆導電線２２の材質は限定されない。例えば、銅合金とすることが挙げられる。コイル部２２ｃはエッジワイズコイルであってもよい。接続端部２３ａ，２３ｂの材質も限定されない。生産性に優れる観点から、銀ペーストなどの導電ペーストから形成されたメタライズ層とこのメタライズ層上に形成されためっき層とを備えることが好ましい場合がある。このめっき層を形成する材料は限定されない。当該材料が含有する金属元素として、銅、アルミ、亜鉛、ニッケル、鉄、スズなどが例示される。
　本発明の一実施形態に係る電子・電気機器は、上記の本発明の一実施形態に係るインダクタが実装された電子・電気機器であって、インダクタがその接続端子にて基板に接続されているものである。かかるインダクタを備える回路の一例として、ＤＣ－ＤＣコンバータのようなスイッチング電源回路が挙げられる。スイッチング電源回路は、電子・電気機器の小型化、軽量化、高機能化といった多様な要求に応えるために、スイッチング周波数が高くなり、回路を流れる電流量が増加する傾向がある。このため、回路の構成部品であるインダクタに流れる電流も、変動周波数が高くなり、平均電流量が増加する傾向がある。この点に関し、上記のとおり、本発明の一実施形態に係る圧粉コアを備えるインダクタは小型かつ低背であっても、高磁場環境において適切に動作することが可能である。それゆえ、かかるインダクタを備えるスイッチング電源回路では効率の低下が抑制され、発熱の問題を生じることなく上記の多様な要求に応えることができる。このように、本発明の一実施形態に係るインダクタが実装された電子・電気機器は、小型化、軽量化に対応しつつ、高機能化を実現することが可能である。
　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）
（１）Ｆｅ基非晶質合金粉末の作製
　Ｆｅ７１原子％Ｎｉ６原子％Ｃｒ２原子％Ｐ１１原子％Ｃ８原子％Ｂ２原子％なる組成になるように原料を秤量して、水アトマイズ法を用いて非晶質磁性材料の粉末（アモルファス粉末）を作製した。得られた非晶質磁性材料の粉末を分級し、分級後の粉末の粒度分布を日機装社製「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。体積基準の粒度分布において小粒径側からの積算粒径分布が５０％となる粒径（非晶質粉末メジアン径）Ｄ５０Ａは６．５μｍであった。また、結晶質磁性材料の粉末として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、具体的には、Ｓｉの含有量が３．５質量％、Ｃｒの含有量が４．５質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる合金からなり、結晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ｃが４．０μｍの粉末を用意した。したがって、実施例１に係る粉末では、Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃは、１．６であった。
（２）造粒粉の作製
　上記の非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末を表１に示される第一混合比率となるように混合して磁性粉末を得た。磁性粉末を９７．２質量部、アクリル樹脂およびフェノール樹脂からなる絶縁性結着材を２～３質量部、およびステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤０～０．５質量部を、溶媒としての水に混合してスラリーを得た。
　得られたスラリーを、図２に示されるスプレードライヤー装置２００を用いて、上述した条件にて造粒し、造粒粉を得た。
（３）圧縮成形
　得られた造粒粉を金型に充填し、面圧１ＧＰａで加圧成形して、外径２０ｍｍ×内径１２ｍｍ×厚さ３ｍｍのリング形状を有する成形体を得た。
（４）熱処理
　得られた成形体を、窒素気流雰囲気の炉内に載置し、炉内温度を、室温（２３℃）から昇温速度１０℃／分で最適コア熱処理温度である２００～４００℃まで加熱し、この温度にて１時間保持し、その後、炉内で室温まで冷却する熱処理を行い、圧粉コアからなるトロイダルコアを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実施例２）
　実施例１において製造した非晶質磁性材料の粉末を用い、分級条件を変更して非晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ａが５．０μｍの非晶質磁性材料の粉末を用意した。また、結晶質磁性材料の粉末として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、具体的には、Ｓｉの含有量が６．４質量％、Ｃｒの含有量が３．１質量％であって、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる合金からなり、結晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ｃが２．０μｍの粉末を用意した。したがって、実施例２に係る粉末では、Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃは、２．５であった。上記の非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末を表２に示される第一混合比率となるように混合して磁性粉末を得た。以下、実施例１と同様にして、複数種類のトロイダルコアを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（試験例１）コア密度ρの測定
　実施例１および実施例２において作製したトロイダルコアの寸法および重量を測定して、これらの数値から各トロイダルコアの密度（コア密度）ρ（単位：ｇ／ｃｃ）を算出した。その結果を表１および表２に示す。
（試験例２）初透磁率μ０の測定
　実施例１および実施例２において作製したトロイダルコアに被覆銅線をそれぞれ１次側４０回、２次側１０回巻いて得られたトロイダルコイルについて、インピーダンスアナライザー（ＨＰ社製「４１９２Ａ」）を用いて、１００ｋＨｚの条件で初透磁率μ０を測定した。結果を表１および表２に示す。
（試験例３）μ５５００の測定
　試験例２で作製したトロイダルコイルを用いて、１００ｋＨｚの条件で直流電流を重畳し、その重畳した直流電流の誘導磁界が５５００Ａ／ｍのときの比透磁率μ５５００を測定した。測定結果を表１に示す。
（試験例４）圧環強度の測定
　実施例１および実施例２において作製したトロイダルコアを、ＪＩＳ　Ｚ２５０７：２０００に準拠した試験方法により測定して、圧環強度を求めた。測定結果を表１および表２に示す。
（試験例５）絶縁耐圧の測定
　実施例１および実施例２において作製したトロイダルコアの絶縁破壊電圧（単位：Ｖ）を測定した（測定機器：菊水電子工業社製「ＴＯＳ５０５１」）。測定はＪＩＳ　Ｃ２１１０－１に従って行い、図１に示されるトロイダルコアの両端面を金属板で挟み、６０秒段階昇圧試験で行った。得られた絶縁破壊電圧から、絶縁破壊電界（単位：Ｖ／ｍｍ）を求めた。その結果を表１および表２に示す。
（試験例６）鉄損Ｐｃｖの測定
　実施例１および実施例２において作製したトロイダルコアに被覆銅線をそれぞれ１次側１５回、２次側１０回巻いて得られたトロイダルコイルについて、ＢＨアナライザー（岩崎通信機社製「ＳＹ－８２１７」）を用いて、実効最大磁束密度Ｂｍを１５ｍＴとする条件で、測定周波数２ＭＨｚで鉄損Ｐｃｖ（単位：ｋＷ／ｍ３）を測定した。測定結果を表１および表２に示す。
（評価例１）μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度
　試験例３から試験例５により測定された結果に基づき、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度を算出した。算出結果を表３および表４ならびに図５に示す。なお、上記の表および図における「相対値」は、実施例１では実施例１－１におけるμ５５００×絶縁耐圧×圧環強度によって実施例１－２から実施例１－９の値を規格化した結果を示し、実施例２では実施例２－１におけるμ５５００×絶縁耐圧×圧環強度によって実施例２－２から実施例２－８の値を規格化した結果を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表３および表４ならびに図５に示されるように、実施例１では、実施例２との対比において、第一混合比率が３０質量％以上、７０質量％以下となると特異的に相対値が高くなる結果が得られた。特に４０質量％以上６０質量％以下でその傾向が顕著となることが分かる。
（実施例３）
　実施例１において製造した非晶質磁性材料の粉末を用い、分級条件を変更して非晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ａが表５に示される値の非晶質磁性材料の粉末を用意した。また、結晶質磁性材料の粉末として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金であって、結晶質粉末メジアン径Ｄ５０Ｃが表５に示される値の粉末を用意した。上記の非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末を第一混合比率が５０質量％となるように混合して磁性粉末を得た。以下、実施例１と同様にして、複数種類のトロイダルコアを得た。得られたトロイダルコアについて、実施例１の場合と同様に、各種測定および評価を行った。結果を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
（実施例４）
　実施例１において製造した非晶質磁性材料の粉末を用い、分級条件を変更してメジアン径Ｄ５０Ａが５．０μｍの非晶質磁性材料の粉末を用意した。また、結晶質磁性材料の粉末として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金であって、メジアン径Ｄ５０Ｃが表６に示される値の粉末を用意した。上記の非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末を第一混合比率が３０質量％となるように混合して磁性粉末を得た。以下、実施例１と同様にして、複数種類のトロイダルコアを得た。得られたトロイダルコアについて、実施例１の場合と同様に、各種測定および評価を行った。結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表５および表６ならびに鉄損Ｐｃｖの測定結果を図示した図６および図７に示されるように、非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末のいずれについても、メジアン径が増加すると鉄損Ｐｃｖは増加する傾向があることが確認された。また、表５および表６ならびに相対値の測定結果を図示した図８および図９に示されるように、非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、５μｍ以上８μｍ以下であることや、結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃが２．５μｍ以上６μｍ以下であることにより、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度が特異的に高くなることが確認された。
（実施例５）
　実施例１において製造した非晶質磁性材料の粉末を用い、分級条件を変更してメジアン径Ｄ５０Ａが５．０μｍ（実施例５－１）、６．５μｍ（実施例５－２）、および１１．０μｍ（実施例５－３）の非晶質磁性材料の粉末を用意した。また、結晶質磁性材料の粉末として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金であって、メジアン径Ｄ５０Ｃが４．０μｍの粉末を用意した。上記の非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末を第一混合比率が５０質量％となるように混合して磁性粉末を得た。以下、実施例１と同様にして、複数種類のトロイダルコアを得た。得られたトロイダルコアについて、実施例１の場合と同様に、各種測定および評価を行った。結果を表７および図１０に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
（実施例６）
　実施例１において製造した非晶質磁性材料の粉末を用い、分級条件を変更してメジアン径Ｄ５０Ａが６．５μｍの非晶質磁性材料の粉末を用意した。また、結晶質磁性材料の粉末として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金であって、メジアン径Ｄ５０Ｃが２．０μｍ（実施例５－１）、４．０μｍ（実施例５－２）、および６．０μｍ（実施例５－３）の粉末を用意した。上記の非晶質磁性材料の粉末および結晶質磁性材料の粉末を第一混合比率が５０質量％となるように混合して磁性粉末を得た。以下、実施例１と同様にして、複数種類のトロイダルコアを得た。得られたトロイダルコアについて、実施例１の場合と同様に、各種測定および評価を行った。結果を表８および図１１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　実施例５および実施例６の結果を、実施例５－２（すなわち実施例６－２）の結果により規格化するとともに、非晶質磁性材料のメジアン径Ｄ５０Ａの結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃに対する比（Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ）を横軸をとして表したグラフを図１２に示した。図１２に示されるように、μ５５００×絶縁耐圧×圧環強度のＤ５０Ａ／Ｄ５０Ｃに対する依存性は、Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃが１．３から２．０の範囲に頂点が位置する山型の傾向線を有する分布となった。
　本発明の圧粉コアを備えるインダクタは、ＤＣ－ＤＣコンバータなどスイッチング電源回路の構成部品となるインダクタとして好適に使用されうる。
１…圧粉コア（トロイダルコア）
１０…トロイダルコイル
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…コイル埋設型インダクタ
２１…圧粉コア
２２…被覆導電線
２２ａ，２２ｂ…端部
２３ａ，２３ｂ…接続端部
２２ｃ…コイル部
２００…スプレードライヤー装置
２０１…回転子
Ｓ…スラリー
Ｐ…造粒粉

Claims (11)

  1. 　結晶質磁性材料の粉末および非晶質磁性材料の粉末を含有する圧粉コアであって、
    　前記結晶質磁性材料の粉末の含有量と前記非晶質磁性材料の粉末の含有量との総和に対する前記結晶質磁性材料の粉末の含有量の質量比率である第一混合比率は、３０質量％以上７０質量％以下であり、
    　前記結晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金からなり、メジアン径Ｄ５０Ｃが２．５μｍ以上６μｍ以下であること
    を特徴とする圧粉コア。
  2. 　前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａは、５μｍ以上８μｍ以下である、請求項１に記載の圧粉コア。
  3. 　前記非晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ａと前記結晶質磁性材料の粉末のメジアン径Ｄ５０Ｃとは下記式（１）を満たす、請求項１または２に記載の圧粉コア。
    　　１≦Ｄ５０Ａ／Ｄ５０Ｃ≦３．５　　　　（１）
  4. 　前記第一混合比率は、４０質量％以上６０質量％以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧粉コア。
  5. 　前記非晶質磁性材料は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系合金、Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系合金およびＣｏ－Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系合金からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧粉コア。
  6. 　前記非晶質磁性材料はＦｅ－Ｐ－Ｃ系合金からなる、請求項５に記載の圧粉コア。
  7. 　前記結晶質磁性材料の粉末および前記非晶質磁性材料の粉末を、前記圧粉コアに含有される他の材料に対して結着させる結着成分を含有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧粉コア。
  8. 　前記結着成分は、樹脂材料に基づく成分を含む、請求項７に記載の圧粉コア。
  9. 　請求項８に記載される圧粉コアの製造方法であって、前記結晶質磁性材料の粉末および前記非晶質磁性材料の粉末ならびに前記樹脂材料からなるバインダー成分を含む混合物の加圧成形を含む成形処理により成形製造物を得る成形工程を備えることを特徴とする圧粉コアの製造方法。
  10. 　請求項１から８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インダクタであって、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インダクタ。
  11. 　請求項１０に記載されるインダクタが実装された電子・電気機器であって、前記インダクタは前記接続端子にて基板に接続されている電子・電気機器。
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