(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022188938
(43)【公開日】2022-12-22
(54)【発明の名称】圧粉磁心および電子部品
(51)【国際特許分類】
H01F 1/26 20060101AFI20221215BHJP
H01F 1/24 20060101ALI20221215BHJP
H01F 1/33 20060101ALI20221215BHJP
H01F 27/255 20060101ALI20221215BHJP
【ＦＩ】
H01F1/26
H01F1/24
H01F1/33
H01F27/255
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021097233
(22)【出願日】2021-06-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001494
【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】土田 歩実
(72)【発明者】
【氏名】中澤 遼馬
(72)【発明者】
【氏名】島村 淳一
【テーマコード（参考）】
5E041
【Ｆターム（参考）】
5E041AA02
5E041BB05
5E041BC01
(57)【要約】
【課題】高い初透磁率と高い耐錆性とを兼ね備える圧粉磁心と、当該圧粉磁心を用いた電子部品と、を提供すること。
【解決手段】軟磁性粒子と、エポキシ樹脂と、添加材と、を含む圧粉磁心である。エポキシ樹脂は、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間において、１つのメソゲン骨格を有しており、添加材は、Ｚｎを含む。
【選択図】図３
【解決手段】軟磁性粒子と、エポキシ樹脂と、添加材と、を含む圧粉磁心である。エポキシ樹脂は、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間において、１つのメソゲン骨格を有しており、添加材は、Ｚｎを含む。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軟磁性粒子と、エポキシ樹脂と、添加材と、を含み、
前記エポキシ樹脂は、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間において１つのメソゲン骨格を有しており、
前記添加材は、Ｚｎを含む圧粉磁心。
前記エポキシ樹脂は、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間において１つのメソゲン骨格を有しており、
前記添加材は、Ｚｎを含む圧粉磁心。
【請求項2】
前記軟磁性粒子と前記エポキシ樹脂と前記添加材との合計重量に対するＺｎの重量比率が、１００ｐｐｍ以上、６００ｐｐｍ以下である請求項１に記載の圧粉磁心。
【請求項3】
前記軟磁性粒子が、Ｆｅを主成分とする金属粒子である請求項１または２に記載の圧粉磁心。
【請求項4】
請求項１～３のいずれかに記載の圧粉磁心を備える電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧粉磁心、および、当該圧粉磁心を備える電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
インダクタやリアクトルなどの磁気応用電子部品で用いられる圧粉磁心は、一般的に、磁性粒子をバインダ（結着材）と共に混練し、圧縮成形することで製造される。この圧粉磁心では、成形性や耐食性などの特性を改善するために、潤滑剤や防腐剤、分散剤などの添加材を用いることが知られている。たとえば、特許文献１，２では、潤滑剤として金属石鹸粉末を添加した圧粉磁心を開示している。
【0003】
ただし、上記のような添加材は、非磁性材料である。そのため、圧粉磁心中に上記のような添加材を加えると、成形性や耐食性の改善が期待できるものの、反って透磁率などの磁気特性が悪化することがある。すなわち、添加材による成形性や耐食性の向上効果と、圧粉磁心の磁気特性とは、相反する関係にあり、特に、高い透磁率と高い耐錆性とを両立させることは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１１－１９９０４９号公報
【特許文献2】特開２０１４－０８６６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記の実情を鑑みてなされ、その目的は、高い透磁率と高い耐錆性とを兼ね備える圧粉磁心と、当該圧粉磁心を用いた電子部品と、を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の目的を達成するために、本発明に係る圧粉磁心は、
軟磁性粒子と、エポキシ樹脂と、添加材と、を含み、
前記エポキシ樹脂は、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間において１つのメソゲン骨格を有しており、
前記添加材は、Ｚｎを含む。
軟磁性粒子と、エポキシ樹脂と、添加材と、を含み、
前記エポキシ樹脂は、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間において１つのメソゲン骨格を有しており、
前記添加材は、Ｚｎを含む。
【0007】
本発明者等は、鋭意検討した結果、エポキシ樹脂におけるメソゲン骨格の数と添加材の特性との間に特異な関係性があることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0008】
具体的に、本発明者等の実験によれば、バインダとしてエポキシ結合間のメソゲン骨格数が０または２以上である樹脂を使用した場合、Ｚｎを含む添加材を圧粉磁心中に加えたとしても、効果的な耐錆性の向上が図れない。また、この場合において、添加材の含有率を増やして、耐錆性を向上させたとしても、透磁率が低下し、高耐錆性と高透磁率とを両立させることはできない。一方で、バインダとしてエポキシ結合間のメソゲン骨格数が１つであるエポキシ樹脂を使用した場合には、Ｚｎを含む添加材を圧粉磁心中に加えることで、高い透磁率と高い耐錆性とを両立して実現することができる。
【0009】
好ましくは、前記軟磁性粒子と前記エポキシ樹脂と前記添加材との合計重量に対するＺｎの重量比率が、１００ｐｐｍ以上、６００ｐｐｍ以下である。
圧粉磁心におけるＺｎの含有率を、所定の範囲内に制御することで、より高い透磁率とより高い耐錆性とを両立して満足することができる。
圧粉磁心におけるＺｎの含有率を、所定の範囲内に制御することで、より高い透磁率とより高い耐錆性とを両立して満足することができる。
【0010】
好ましくは、前記軟磁性粒子が、Ｆｅを主成分とする金属粒子である。
【0011】
本発明の圧粉磁心は、インダクタ、リアクトル、トランス、非接触給電コイル、磁気シールド部品等の各種電子部品に適用することができ、特に、インダクタの磁心として利用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき詳細に説明する。
【0014】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るインダクタ素子１００は、圧粉磁心１１０と、当該圧粉磁心１１０の内部に埋設してあるコイル１２０と、を有する。
【0015】
圧粉磁心１１０の形状は、特に限定されず、たとえば、円柱状、楕円柱状、角柱状等の形状とすることができる。そして、圧粉磁心１１０は、図２に示すように、結着材としてのバインダ２と、バインダ２中に分散している磁性粒子４と、所定の添加材６（図示しない）と、を含んでおり、その他、非磁性の無機粒子などが含まれていてもよい。すなわち、圧粉磁心１１０は、複数の磁性粒子４がバインダ２を介して結合することにより、所定の形状に成形されている。以下、圧粉磁心１１０を構成しているバインダ２と、磁性粒子４と、添加材６とについて詳述する。
【0016】
バインダ２は、主として硬化したエポキシ樹脂およびフェノール樹脂からなり、その他、微量の有機成分が含まれ得る。ここで、「微量の有機成分」とは、潤滑剤、硬化促進剤、可撓化剤、可塑剤、分散剤、着色剤、沈降防止剤等に起因する成分であって、バインダ２の主成分であるエポキシ樹脂１００質量部に対して、１．０質量部以下程度含まれていてもよい。
【0017】
本実施形態では、バインダ２のエポキシ樹脂が、所定の分子構造を有することを特徴とする。具体的に、バインダ２のエポキシ樹脂は、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間において、複数ではなく１つのメソゲン骨格を有する。
【0018】
ここで、本実施形態における「エポキシ結合」とは、プレポリマーに存在するエポキシ基が重合反応（硬化反応）によって開環することで形成される分子配列を意味する。また、「メソゲン骨格」とは、多環芳香族炭化水素または２つ以上の芳香環を含むと共に、剛直性および配向性を有する原子団の総称である。
【0019】
より具体的に、メソゲン骨格は、以下の式（Ｊ）式に示す部分構造であることが好ましい。
上記の（Ｊ）式において、Ｘは、単結合、または、下記の群（Ａ）より選択される少なくとも１種の連結基である。
また、上記の（Ｊ）式において、Ｙは、－Ｈ（水素）、アルキル基（炭素数が４以下の脂肪族炭化水素）、アセチル基およびハロゲンの中から選ばれ、メソゲン骨格中のＹが全て同一でも異なっていてもよい。さらに、（Ｊ）式における＊は、隣接する原子との結合部位を表す。
【化1】
上記の（Ｊ）式において、Ｘは、単結合、または、下記の群（Ａ）より選択される少なくとも１種の連結基である。
【化2】
【0020】
特に、本実施形態では、メソゲン骨格が、以下の（Ｉ）式に示す部分構造であることがより好ましい。
上記の（Ｉ）式におけるＹおよび＊は、（Ｊ）式と同様である。すなわち、（Ｉ）示すメソゲン骨格では、（Ｊ）式におけるＸを単結合としており、官能基（アルキル基、アセチル基、ハロゲンなどの側鎖）が配置可能なＹの数を（Ｊ）式よりも限定している。
【化3】
【0021】
上記のようなメソゲン骨格は、成形過程において磁性粒子４間の潤滑性を高め、磁性粒子４の再配列を効率的に促す働きを示すと考えられる。また、硬化後のメソゲン骨格間にはスタッキング（分子重なり）が形成されやすく、このスタッキングがバインダ２および圧粉磁心１１０の機械的強度の向上に寄与すると考えられる。さらに、メソゲン骨格は、磁性粒子４間の熱抵抗を低減する働きも示すと考えられる。そのため、メソゲン骨格を含むエポキシ樹脂で圧粉磁心１１０を形成することで、密度、強度、比透磁率、熱伝導率などの向上が期待できる。なお、上記において「磁性粒子４の再配列」とは、粒子が加圧により動き最密充填状態に近づくことを意味する。
【0022】
本実施形態におけるバインダ２のエポキシ樹脂では、上述したようなメソゲン骨格が、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間において、複数ではなく１つ存在している。
【0023】
ここで、「近接している２つのエポキシ結合」について、より詳細に説明しておく。上述したような１つのメソゲン骨格を有する分子構造は、たとえば、以下の（Ｋ）式に示すようなプレポリマーを有するエポキシ樹脂を硬化させることで実現できる。
（Ｋ）式に示すプレポリマーにおいて、端部に位置するＥ１およびＥ２は、いずれも、エポキシ基であり、Ｍが、メソゲン骨格である。（Ｋ）式のプレポリマーを有するエポキシ樹脂を硬化させると、Ｅ１およびＥ２のエポキシ基が開環して高分子鎖が形成される。この場合、開環したＥ１とＥ２の間が、「分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間」に該当し、このエポキシ結合間に、１つのメソゲン骨格が存在することとなる。なお、（Ｋ）式では、エポキシ結合間にメソゲン骨格のみが存在するが、エポキシ結合間には、メソゲン骨格以外の部分構造が存在していてもよい。
【化4】
【0024】
なお、エポキシ結合間に存在するメソゲン骨格の数は、バインダ２の分子構造を解析することで特定できる。たとえば、核磁気共鳴スペクトル測定（ＮＭＲ）、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）、ガスクロマトグラフィー質量分析法（ＧＣ／ＭＳ）、液体クロマトグラフィー質量分析法（ＬＣ／ＭＳ）、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）などを適宜併用してバインダ２の分子構造を解析すればよい。また、測定用サンプルは、図１に示す圧粉磁心１１０からバインダ２を採取することで準備すればよい。
【0025】
本実施形態において、磁性粒子４は、ソフトフェライトなどの酸化物磁性粒子であってもよいが、主成分としてＦｅを含む軟磁性金属粒子であることが好ましい。ここで、「主成分としてＦｅを含む」とは、単位質量あたりの軟磁性金属粒子に含まれるＦｅの含有率が６０ｗｔ％以上であることを意味する。このような、軟磁性金属粒子としては、たとえば、純鉄、Ｆｅ－Ｓｉ系合金（鉄－シリコン）、Ｆｅ－Ａｌ系合金（鉄－アルミニウム）、パーマロイ系合金（Ｆｅ－Ｎｉ）、センダスト系合金（Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金（鉄－シリコン－クロム）、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶合金等が例示される。
【0026】
なお、軟磁性金属粒子である磁性粒子４には、添加材６に含まれるＺｎが実質的に含まれていないことが好ましい。「実質的に含まない」とは、軟磁性金属粒子の単位質量あたりに含まれるＺｎの含有率が１００ｐｐｍ未満であることを意味する。
【0027】
また、磁性粒子４としての軟磁性金属粒子の表面には、絶縁被覆を形成することが好ましい。絶縁被覆としては、たとえば、粒子表層の酸化による被膜（酸化物膜）、リン酸塩被膜、ケイ酸塩被膜、ガラスコーティング、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３などを含む無機物系被膜、もしくは有機物被膜などが挙げられる。これらの絶縁被覆は、熱処理、リン酸塩処理、メカニカルアロイング処理、シランカップリング処理、水熱合成などの表面処理により形成できる。金属磁性粒子に絶縁被覆を形成することで、圧粉磁心１１０の高周波損失を抑制することができる。
【0028】
磁性粒子４の平均粒径（Ｄ５０）は、特に限定されず、たとえば、５０μｍ以下とすることができ、２０μｍ～４０μｍの範囲内とすることが好ましい。なお、磁性粒子４の平均粒径は、図２に示すような圧粉磁心１１０の断面を画像解析することで測定すればよい。具体的に、図２に示すような断面に含まれる各粒子の面積を測定し、当該面積値から各粒子の円相当径を算出することで、磁性粒子４の粒度分布が得られる。当該測定において、測定視野の寸法は、観測される磁性粒子４の粒度に合わせて適宜調整すればよく、少なくとも５視野以上で解析を実施して粒度分布を得ることが好ましい。
【0029】
なお、圧粉磁心１１０に含まれる磁性粒子４は、全て同一の材質で構成してもよく、材質が異なる複数の粒子群で構成してもよい。また、図２に示すように、粒度の異なる複数の粒子群で磁性粒子４を構成してもよい。たとえば、Ｆｅ－Ｓｉ系合金からなる大粒子４ａと、当該大粒子４ａよりも平均粒径が小さい純鉄からなる小粒子４ｂと、を混ぜ合わせて磁性粒子４を構成することができる。
【0030】
また、磁性粒子４が軟磁性金属粒子である場合、圧粉磁心１１０におけるバインダ２の含有量は、磁性粒子１００質量部に対して、４．０質量部以下であることが好ましく、１．０質量部～４．０質量部とすることがより好ましい。
【0031】
なお、バインダの含有量は、圧粉磁心を誘導結合プラズマ発光分光解析装置（ＩＣＰ―ＡＥＳ）で解析することで概算することができる。この際、圧粉磁心を、たとえば塩酸などで融解させて分析用サンプルを作製し、ＩＣＰ－ＡＥＳで検出された元素の強度を概算することでバインダ含有量を算出する。
【0032】
添加材６は、Ｚｎを含む有機金属化合物である。ここで、有機金属化合物とは、たとえば、金属アルコキシド、金属錯体、脂肪酸塩などが挙げられ、好ましくは脂肪酸塩である。添加材６が脂肪酸塩である場合、添加材６を構成する脂肪酸としては、たとえば、ステアリン酸、モンタン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、リシノール酸、ベヘン酸、パルミチン酸、１２－ヒドロキシステアリン酸などが挙げられ、より好ましくは、ステアリン酸、モンタン酸、ラウリン酸である。
【0033】
圧粉磁心１１０における添加材６の存在状態は、特に限定されず、添加材６は、バインダ２中に分散していてもよく、磁性粒子の表面に付着していてもよい。この添加材６は、圧粉磁心１１０の製造過程では、潤滑剤として機能し、成形不良を抑制する。また、Ｚｎを擁する添加材６が圧粉磁心１１０に含まれることで、透磁率の低下を抑制しつつ耐錆性の向上を図ることができる。
【0034】
また、圧粉磁心１１０におけるＺｎの含有率を所定の範囲に制御することで、より高い透磁率とより高い耐食性が得られる。具体的に、バインダ２（エポキシ樹脂）と磁性粒子４と添加材６との合計重量（１００ｗｔ％）に対するＺｎの重量比率ＲＺｎは、１０ｐｐｍ～２５００ｐｐｍの範囲内とすることができ、１００ｐｐｍ以上、６００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【0035】
圧粉磁心１１０の主要な構成要素が上述したバインダ２、磁性粒子４、および、添加材６であり、非磁性セラミック粒子などのその他の要素が含まれない場合、上記のＺｎの重量比率ＲＺｎは、圧粉磁心１１０の単位質量あたりに含まれるＺｎの含有率に相当する。そして、このＺｎの重量比率ＲＺｎは、圧粉磁心１１０を塩酸などで溶かして測定試料を得た後、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ）により測定すればよい。
【0036】
また、上記のＺｎの重量比率ＲＺｎは、添加材６に起因して圧粉磁心１１０に含まれるＺｎの質量に基づく。本実施形態では、磁性粒子４などの添加材６以外の構成要素には、Ｚｎが実質的に含まれておらず、圧粉磁心１１０から採取した測定試料から検出されるＺｎ量に基づいて、重量比率ＲＺｎを算出すればよい。仮に、磁性粒子４にＺｎが含まれる場合には、圧粉磁心１１０から採取した磁性粒子４の組成をＩＣＰや蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）などにより分析し、磁性粒子４に起因して検出されるＺｎの質量を差し引いて、重量比率ＲＺｎを算出すればよい。
【0037】
また、圧粉磁心１１０には、Ｚｎを含まないその他の有機金属化合物が実質的に含まれていないことが好ましく、特に、Ｌｉ、Ｍｇを擁する有機金属化合物は実質的に含まないことが好ましい。より具体的に、圧粉磁心１１０の単位質量あたりに含まれるＬｉの含有率は、１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、圧粉磁心１１０の単位質量あたりに含まれるＭｇの含有率は、１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。さらに、Ｌｉ、Ｍｇの合計含有率は、１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。これら有機金属化合物の含有率を上記範囲内とすることで、透磁率の低下を抑制できる。
【0038】
次に、図１に示すインダクタ素子１００の製造方法の一例について説明する。
【0039】
まず、バインダ２の原料である樹脂材料と、磁性粒子４の原料粉末と、添加材６と、を準備する。磁性粒子４の原料粉末は、公知の粉末製造方法により作製できる。粉末製造方法としては、たとえば、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、回転ディスク法、カルボニル法などが挙げられる。もしくは、単ロール法により得られる薄帯を機械的に粉砕して、原料粉末を製造してもよい。なお、上記の製法で磁性粒子４の原料粉末を得た後、篩分級や気流分級などを実施することで、磁性粒子４の粒度を制御することができる。また、磁性粒子４の表面に絶縁被覆を形成する場合には、上記で得られた原料粉末に、熱処理、もしくは、リン酸塩処理、メカニカルアロイング処理、シランカップリング処理、水熱合成などの表面処理を施せばよい。
【0040】
バインダ２の樹脂原料としては、硬化前のプレポリマーからなるエポキシ樹脂を準備する。このエポキシ樹脂は、プレポリマーの端部に位置する２つのエポキシ基間に、１つのメソゲン骨格を有する。
【0041】
そして、上記エポキシ樹脂と、硬化剤であるフェノール樹脂を、溶媒に溶解させることで塗料を作製する。この際、分子量が５００～１００００程度の硬化剤を使用することが好ましい。また、溶媒についても、特に限定されず、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、ブチルジグリコールアセテート（ＢＣＡ）、メタノールなどを用いることができる。さらに、上記塗料には、硬化促進剤（硬化触媒）、可撓化剤、可塑剤、分散剤、着色剤、沈降防止剤等を適宜添加してもよい。なお、硬化剤の添加量は、エポキシ樹脂の配合量に応じて適宜決定すればよい。
【0042】
添加材６としては、Ｚｎを含む有機金属化合物の粉末（たとえば、ステアリン酸亜鉛粉末）を準備する。この有機金属化合物粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、２μｍ～１５μｍ程度であることが好ましく、磁性粒子４の原料粉末の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
【0043】
次に、磁性粒子４の原料粉末と、エポキシ樹脂を含む塗料と、添加材６とを、ニーダや二軸押出機などの各種混練機に投入し、混練することで、圧粉磁心用の前駆体を作製する。この際、磁性粒子１００質量部に対してバインダ２が１～４質量部となるように、原料粉末と塗料とを配合することが好ましい。また、添加材６の配合比は、圧粉磁心１１０におけるＺｎの重量比率ＲＺｎが上述した所定範囲内となるように制御することが好ましい。なお、添加材６は、当該混練工程の前に、磁性粒子４の原料粉末に添加し、混合しておいてもよい。また、当該混練工程では、インダクタ素子の用途に応じて、適宜、非磁性セラミック粒子などを添加してもよい。
【0044】
次に、上記の前駆体を用いて圧粉磁心を製造する。図１に示すインダクタ素子１００の場合、前駆体を、インサート部材としての空芯コイルとともに金型内に充填し、圧縮成形する。これにより作製すべき圧粉磁心の形状を有する成形体が得られ、この成形体に適宜熱処理を施すことで、成形体中のエポキシ樹脂を硬化させる。この際の熱処理条件は、特に限定されず、エポキシ樹脂が十分に硬化する条件とすればよい。たとえば、熱処理温度を１５０℃～２００℃とし、処理時間を１時間～５時間とする。熱処理時の雰囲気は特に限定されず、大気雰囲気（ａｉｒ）でもよい。
【0045】
以上の工程により、圧粉磁心１１０の内部にコイル１２０が埋設してあるインダクタ素子１００が得られる。
【0046】
（本実施形態のまとめ）
本実施形態の圧粉磁心１１０は、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂を含むバインダ２と、バインダ２中に分散した磁性粒子４と、添加材６と、を有する。バインダ２に含まれるエポキシ樹脂では、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間に存在するメソゲン骨格の数が１つである。また、添加材６は、Ｚｎ（亜鉛）を含む。
本実施形態の圧粉磁心１１０は、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂を含むバインダ２と、バインダ２中に分散した磁性粒子４と、添加材６と、を有する。バインダ２に含まれるエポキシ樹脂では、分子鎖に沿って近接している２つのエポキシ結合間に存在するメソゲン骨格の数が１つである。また、添加材６は、Ｚｎ（亜鉛）を含む。
【0047】
本発明者等は、鋭意検討した結果、エポキシ樹脂におけるメソゲン骨格の数と添加材の特性との間に特異な関係性があることを見出した。具体的に、本発明者等の実験によれば、バインダとしてエポキシ結合間のメソゲン骨格数が０または２以上である樹脂を使用した場合、Ｚｎを含む添加材６を圧粉磁心中に加えたとしても、効果的な耐錆性の向上が図れない。また、この場合において、添加材６の含有率を増やして、耐錆性を向上させたとしても、透磁率が低下し、高耐錆性と高透磁率とを両立させることはできない。一方で、バインダ２としてエポキシ結合間のメソゲン骨格数が１つであるエポキシ樹脂を使用した場合には、Ｚｎを含む添加材６を圧粉磁心１１０に加えることで、高い透磁率と高い耐錆性とを両立して実現することができる。
【0048】
また、本実施形態の圧粉磁心１１０では、エポキシ樹脂（バインダ２）と磁性粒子４と添加材６との合計重量に対するＺｎの重量比率ＲＺｎを、１００ｐｐｍ以上、６００ｐｐｍ以下に制御することで、より高い透磁率とより高い耐錆性とが得られる。
【0049】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【0050】
たとえば、インダクタ素子などの電子部品は、複数の圧粉磁心を組み合わせて構成してもよい。また、圧粉磁心の形状も特に限定されず、たとえば、トロイダル型、ＦＴ型、ＥＴ型、ＥＩ型、ＵＵ型、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＵＩ型、ドラム型、ポット型、カップ型の形状としてもよい。さらに、上記実施形態では、圧粉磁心中にコイルが埋設してあるが、コイルの配置は図１に示す構成に限定されず、圧粉磁心の外側に導線を巻回することでコイルを形成してもよい。
【0051】
圧粉磁心の製造方法についても、上述した実施形態に限定されず、シート法や射出成型により圧粉磁心を製造してもよく、２段階圧縮により圧粉磁心を製造してもよい。２段階圧縮による製造方法では、たとえば、前駆体を仮圧縮して複数の予備成形体を作製した後、これら予備成形体と空芯コイルとを組み合わせて本圧縮する。
【0052】
また、上記実施形態では、インダクタ素子１００について説明したが、本発明の圧粉磁心は、リアクトル、トランス、非接触給電デバイス、磁気シールド部品などの電子部品にも適用可能である。
【実施例0053】
以下、具体的な実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0054】
（実験１）
実験１では、バインダと添加材中の金属元素との関係性を評価するために、実施例１～３と比較例１～１５に係る圧粉磁心サンプルを作製した。
実験１では、バインダと添加材中の金属元素との関係性を評価するために、実施例１～３と比較例１～１５に係る圧粉磁心サンプルを作製した。
【0055】
実施例１
まず、磁性粒子４の原料粉末として、平均粒径が２５μｍのＦｅ－Ｓｉ系合金粉末を、ガスアトマイズ法にて作製した。この原料粉末の表面には、熱処理により平均厚み１００ｎｍ程度のＳｉＯ２膜を形成した。
まず、磁性粒子４の原料粉末として、平均粒径が２５μｍのＦｅ－Ｓｉ系合金粉末を、ガスアトマイズ法にて作製した。この原料粉末の表面には、熱処理により平均厚み１００ｎｍ程度のＳｉＯ２膜を形成した。
【0056】
次に、プレポリマーからなるビフェニル型のエポキシ樹脂を準備した。当該エポキシ樹脂は、プレポリマーの端部に位置するエポキシ基間に（Ｉ）式に示す１つのメソゲン骨格を有していた。そして、エポキシ樹脂および硬化剤を、アセトン溶媒に溶解させることで塗料を得た。この際、硬化剤の添加量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して５０質量部とし、その他、硬化促進剤をエポキシ樹脂１００質量部に対して１質量部添加した。
【0057】
次に、上記の塗料とＦｅ－Ｓｉ系合金粉末とを、ニーダで混練し、実施例１に係る圧粉磁心用前駆体を得た。この際、添加材６として、Ｚｎを含むステアリン酸亜鉛を添加した。また、磁性粒子１００質量部に対するバインダ２の含有量が３質量部となるように、塗料と合金粉末との配合比を調整した。
【0058】
次に、上記の前駆体を金型に投入し、成形圧力８ＭＰａで加圧してトロイダル形状の成形体を得た。また、圧縮成形後は、成形体を１８０℃で３時間加熱することで、成形体中のエポキシ樹脂を硬化させて、実施例１に係る圧粉磁心サンプルを得た。なお、作製したトロイダル形状の圧粉磁心サンプルは、いずれも、外径：１７．５ｍｍ、内径：１０ｍｍ、厚み（高さ）：５ｍｍ前後であった。
【0059】
実施例２
実施例２では、添加材６として、ラウリン酸亜鉛を使用した。添加材の種類以外の実験条件は、実施例１と同様として、実施例２に係る圧粉磁心サンプルを作製した。
実施例２では、添加材６として、ラウリン酸亜鉛を使用した。添加材の種類以外の実験条件は、実施例１と同様として、実施例２に係る圧粉磁心サンプルを作製した。
【0060】
実施例３
実施例３では、添加材６として、モンタン酸亜鉛を使用した。添加材の種類以外の実験条件は、実施例１と同様として、実施例３に係る圧粉磁心サンプルを作製した。
実施例３では、添加材６として、モンタン酸亜鉛を使用した。添加材の種類以外の実験条件は、実施例１と同様として、実施例３に係る圧粉磁心サンプルを作製した。
【0061】
比較例１および２
比較例１，２では、バインダとして、メソゲン骨格を有していないポリイミド樹脂を使用した。そのうえで、比較例１では、添加材を加えずに圧粉磁心サンプルを製造し、比較例２では、ステアリン酸亜鉛を添加して圧粉磁心サンプルを製造した。比較例１，２における上記以外の実験条件は、実施例１と同様とした。
比較例１，２では、バインダとして、メソゲン骨格を有していないポリイミド樹脂を使用した。そのうえで、比較例１では、添加材を加えずに圧粉磁心サンプルを製造し、比較例２では、ステアリン酸亜鉛を添加して圧粉磁心サンプルを製造した。比較例１，２における上記以外の実験条件は、実施例１と同様とした。
【0062】
比較例３および４
比較例３，４では、バインダとして、エポキシ結合間のメソゲン骨格数が０であるクレゾールノボラック型のエポキシ樹脂を使用した。そのうえで、比較例３では、添加材を加えずに圧粉磁心サンプルを製造し、比較例４では、ステアリン酸亜鉛を添加して圧粉磁心サンプルを製造した。比較例４における上記以外の実験条件は、実施例１と同様とした。
比較例３，４では、バインダとして、エポキシ結合間のメソゲン骨格数が０であるクレゾールノボラック型のエポキシ樹脂を使用した。そのうえで、比較例３では、添加材を加えずに圧粉磁心サンプルを製造し、比較例４では、ステアリン酸亜鉛を添加して圧粉磁心サンプルを製造した。比較例４における上記以外の実験条件は、実施例１と同様とした。
【0063】
比較例５～１０
比較例５～１０では、バインダとして、エポキシ結合間のメソゲン骨格数が２以上であるビフェニル型のエポキシ樹脂を使用した。そのうえで、比較例５では、添加材を加えずに圧粉磁心サンプルを製造し、比較例６～１０では、それぞれ、ステアリン酸亜鉛を添加して圧粉磁心サンプルを製造した。比較例５～１０における上記以外の実験条件は、実施例１と同様とした。
比較例５～１０では、バインダとして、エポキシ結合間のメソゲン骨格数が２以上であるビフェニル型のエポキシ樹脂を使用した。そのうえで、比較例５では、添加材を加えずに圧粉磁心サンプルを製造し、比較例６～１０では、それぞれ、ステアリン酸亜鉛を添加して圧粉磁心サンプルを製造した。比較例５～１０における上記以外の実験条件は、実施例１と同様とした。
【0064】
比較例１１～１５
比較例１１～１５では、実施例１と同様に、エポキシ結合間のメソゲン骨格数が１つであるビフェニル型のエポキシ樹脂を用いた。ただし、比較例１１では、添加材６を使用せずに圧粉磁心サンプルを製造した。また、比較例１２～１５では、Ｚｎ以外の金属元素を含む添加材を使用して圧粉磁心サンプルを製造した。具体的に、比較例１２：ステアリン酸リチウム、比較例１３；ステアリン酸バリウム、比較例１４：ステアリン酸マグネシウム、比較例１５：ステアリン酸カルシウム、とした。比較例１１～１５における上記以外の実験条件は、実施例１と同様とした。
比較例１１～１５では、実施例１と同様に、エポキシ結合間のメソゲン骨格数が１つであるビフェニル型のエポキシ樹脂を用いた。ただし、比較例１１では、添加材６を使用せずに圧粉磁心サンプルを製造した。また、比較例１２～１５では、Ｚｎ以外の金属元素を含む添加材を使用して圧粉磁心サンプルを製造した。具体的に、比較例１２：ステアリン酸リチウム、比較例１３；ステアリン酸バリウム、比較例１４：ステアリン酸マグネシウム、比較例１５：ステアリン酸カルシウム、とした。比較例１１～１５における上記以外の実験条件は、実施例１と同様とした。
【0065】
実験１における各実施例および各比較例については、以下に示す評価を実施した。
【0066】
（メソゲン骨格数の計測）
作製した圧粉磁心サンプルから分子構造解析用の分析サンプルを採取した。そして、ＮＭＲ、ＦＴ－ＩＲ、ＧＣ／ＭＳ、ＬＣ／ＭＳを実施することで、バインダの分子構造を解析し、近接する２つのエポキシ結合間に存在するメソゲン骨格の数を特定した。
作製した圧粉磁心サンプルから分子構造解析用の分析サンプルを採取した。そして、ＮＭＲ、ＦＴ－ＩＲ、ＧＣ／ＭＳ、ＬＣ／ＭＳを実施することで、バインダの分子構造を解析し、近接する２つのエポキシ結合間に存在するメソゲン骨格の数を特定した。
【0067】
（金属元素Ｍの重量比率ＲＭの測定）
各実施例および各比較例で使用した添加材に含まれる金属元素をＭとして、圧粉磁心の単位質量当たりに含まれる金属元素Ｍの含有率を、ＩＣＰにより測定した。ここで測定した金属元素Ｍの含有率とは、磁性粒子とバインダと添加材の合計重量１００％中に含まれる金属元素Ｍの重量比率ＲＭである。
各実施例および各比較例で使用した添加材に含まれる金属元素をＭとして、圧粉磁心の単位質量当たりに含まれる金属元素Ｍの含有率を、ＩＣＰにより測定した。ここで測定した金属元素Ｍの含有率とは、磁性粒子とバインダと添加材の合計重量１００％中に含まれる金属元素Ｍの重量比率ＲＭである。
【0068】
（透磁率の測定）
各実施例および各比較例の圧粉磁心サンプルについて、初透磁率μｉを測定した。初透磁率μｉは、トロイダル形状の圧粉磁心に導線を３０ターン巻回した後、ＬＣＲメータ（ＨＰ社ＬＣＲ４２８Ａ）によって測定した。
各実施例および各比較例の圧粉磁心サンプルについて、初透磁率μｉを測定した。初透磁率μｉは、トロイダル形状の圧粉磁心に導線を３０ターン巻回した後、ＬＣＲメータ（ＨＰ社ＬＣＲ４２８Ａ）によって測定した。
【0069】
（耐錆性の評価）
圧粉磁心サンプルの耐錆性を評価するために、塩水噴霧試験を行った。塩水噴霧試験はＷ９００ｍｍ、Ｄ６００ｍｍ、Ｈ３５０ｍｍの塩水噴霧試験器中で行った。塩水噴霧量は、１．５±０．５ｍＬ／ｈａｔ８０ｃｍ２とした。本条件の下３５℃で２４時間塩水噴霧試験を行った。塩水噴霧後、３ｍｍ×３ｍｍの測定部位をランダムに １０か所設定した。各測定部位を、光学顕微鏡（倍率５０倍）に備え付けたカメラにより撮影し、各測定部位の錆面積比率を算出した。そして、１０か所の測定部位の平均の錆面積比率を算出した。錆面積比率が低いほど、圧粉磁心サンプルの耐錆性が良好であると判断する。
圧粉磁心サンプルの耐錆性を評価するために、塩水噴霧試験を行った。塩水噴霧試験はＷ９００ｍｍ、Ｄ６００ｍｍ、Ｈ３５０ｍｍの塩水噴霧試験器中で行った。塩水噴霧量は、１．５±０．５ｍＬ／ｈａｔ８０ｃｍ２とした。本条件の下３５℃で２４時間塩水噴霧試験を行った。塩水噴霧後、３ｍｍ×３ｍｍの測定部位をランダムに １０か所設定した。各測定部位を、光学顕微鏡（倍率５０倍）に備え付けたカメラにより撮影し、各測定部位の錆面積比率を算出した。そして、１０か所の測定部位の平均の錆面積比率を算出した。錆面積比率が低いほど、圧粉磁心サンプルの耐錆性が良好であると判断する。
【0070】
本実施例では、初透磁率μｉが２７未満で、かつ、錆面積比率が２０％以上である場合を、「不合格：Ｆ」と判断した。また、初透磁率μｉが２７以上で、かつ、錆面積比率が２０％未満である場合を、「良好：Ｇ」と判断し、初透磁率μｉが２８．５以上で、かつ、錆面積比率が１２．５％未満である場合を、「特に良好：ＶＧ」と判断した。各実施例および各比較例の評価結果を、表１に示す。
【0071】
【表1】
【0072】
表１に示すように、メソゲン骨格数が０または２以上であるバインダを使用した比較例１～１０では、Ｚｎを含む添加材を加えても、耐錆性が十分に向上しなかった。また、比較例６や比較例１０のように、一部の比較例で、耐錆性の向上効果が見受けられたが、耐錆性の向上に伴って初透磁率μｉが低下しており、高耐錆性と高透磁率とを両立することができなかった。
【0073】
また、メソゲン骨格数が１つであるバインダを使用した比較例１１～１５においては、Ｌｉ，Ｂａ，Ｍｇ，またはＣａを含む添加材を使用したが、これらの比較例でも、高耐錆性と高透磁率とを両立することができなかった。一方、メソゲン骨格数が１つのバインダを使用し、かつ、Ｚｎを含む添加材を使用した実施例１～３では、初透磁率μｉを低下させることなく錆面積比率を低減することができた。この結果から、エポキシ結合間のメソゲン骨格数が１つであるエポキシ樹脂をバインダとして使用する場合は、Ｚｎを含む添加材を圧粉磁心中に加えることで、高耐錆性と高透磁率とを両立できることが立証できた。
【0074】
また、実施例２，３の結果から、脂肪酸の種類を変更しても、高耐錆性と高透磁率とを両立できることが確認できた。
【0075】
（実験２）
実験２では、圧粉磁心における添加材由来の金属元素含有率の影響を評価した。
実験２では、圧粉磁心における添加材由来の金属元素含有率の影響を評価した。
【0076】
実施例１－１～１－８
Ｚｎの重量比率ＲＺｎの影響を評価するために、ステアリン酸亜鉛の添加量を変更して実施例１と関連する８種の圧粉磁心サンプル（実施例１－１～実施例１－８）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の実施例１と同様である。評価結果を、表２に示す。
Ｚｎの重量比率ＲＺｎの影響を評価するために、ステアリン酸亜鉛の添加量を変更して実施例１と関連する８種の圧粉磁心サンプル（実施例１－１～実施例１－８）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の実施例１と同様である。評価結果を、表２に示す。
【0077】
比較例２－１～比較例２－５
ポリイミド樹脂を用いた比較例２についても、ステアリン酸亜鉛の添加量を変更して、比較例２と関連する５種の圧粉磁心サンプル（比較例２－１～２－５）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の比較例２と同様である。評価結果を、表３に示す。
ポリイミド樹脂を用いた比較例２についても、ステアリン酸亜鉛の添加量を変更して、比較例２と関連する５種の圧粉磁心サンプル（比較例２－１～２－５）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の比較例２と同様である。評価結果を、表３に示す。
【0078】
比較例４－１～比較例４－５
メソゲン骨格数が０であるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いた比較例４についても、ステアリン酸亜鉛の添加量を変更して、比較例４と関連する５種の圧粉磁心サンプル（比較例４－１～４－５）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の比較例４と同様である。評価結果を、表４に示す。
メソゲン骨格数が０であるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いた比較例４についても、ステアリン酸亜鉛の添加量を変更して、比較例４と関連する５種の圧粉磁心サンプル（比較例４－１～４－５）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の比較例４と同様である。評価結果を、表４に示す。
【0079】
比較例６－１～比較例６－５
メソゲン骨格数が３であるビフェニル型エポキシ樹脂を用いた比較例６についても、ステアリン酸亜鉛の添加量を変更して、比較例６と関連する５種の圧粉磁心サンプル（比較例６－１～６－５）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の比較例６と同様である。評価結果を、表５に示す。
メソゲン骨格数が３であるビフェニル型エポキシ樹脂を用いた比較例６についても、ステアリン酸亜鉛の添加量を変更して、比較例６と関連する５種の圧粉磁心サンプル（比較例６－１～６－５）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の比較例６と同様である。評価結果を、表５に示す。
【0080】
比較例１４－１～比較例１４－５
メソゲン骨格数が１であるビフェニル型エポキシ樹脂を用いた比較例１４についても、ステアリン酸マグネシウムの添加量を変更して、比較例１４と関連する５種の圧粉磁心サンプル（比較例１４－１～１４－５）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の比較例１４と同様である。評価結果を、表６に示す。
メソゲン骨格数が１であるビフェニル型エポキシ樹脂を用いた比較例１４についても、ステアリン酸マグネシウムの添加量を変更して、比較例１４と関連する５種の圧粉磁心サンプル（比較例１４－１～１４－５）を作製した。上記以外の実験条件は、実験１の比較例１４と同様である。評価結果を、表６に示す。
【0081】
【表2】
【0082】
【表3】
【0083】
【表4】
【0084】
【表5】
【0085】
【表6】
【0086】
表２～表６に示す評価結果を、図３のグラフにまとめた。図３のグラフでは、横軸を初透磁率μｉとし、縦軸を錆面積比率として、表２～表６の測定結果をプロットした。図３のグラフでは、グラフの右下側にプロットが近いほど、透磁率が高く、耐錆性が良好であることを意味しており、破線で囲まれた範囲が良好、一点鎖線で囲まれた範囲が特に良好である。
【0087】
表２～表６および図３に示すように、メソゲン骨格数が０のバインダを使用した比較例２，４では、ステアリン酸亜鉛の添加量を増やしても、耐錆性の十分な向上が図れず、透磁率も低下する結果となった。複数のメソゲン骨格を有するバインダを使用した比較例６では、ステアリン酸亜鉛の添加量を増やすことで、耐錆性がある程度向上したものの、透磁率が低下する結果となった。この結果から、メソゲン骨格数が０または２以上であるバインダを使用する場合は、ステアリン酸亜鉛などのＺｎを含む有機金属化合物を添加しても、高耐錆性と高透磁率との両立が困難であることがわかった。
【0088】
また、メソゲン骨格数が１つのバインダを使用した比較例１４では、ステアリン酸マグネシウムの添加量を増やしても、さほど耐錆性の向上が図れず、ステアリン酸マグネシウムの増加に伴い透磁率が低下していく結果となった。この結果から、メソゲン骨格数が１つのエポキシ樹脂を使用する場合、圧粉磁心の単位質量当たりに含まれるＭｇの含有率は、１００ｐｐｍ以下であることが好ましいことがわかった。
【0089】
一方、メソゲン骨格数が１つのエポキシ樹脂を使用した実施例１では、表２および図３に示すように、圧粉磁心に含まれるＺｎの重量比率ＲＺｎを調整することで、より高い耐錆性と、より高い透磁率とが得られた。より具体的に、圧粉磁心に含まれるＺｎの重量比率ＲＺｎは、１００ｐｐｍ～６００ｐｐｍであることが好ましい（さらに好ましくは５１０ｐｐｍ以下）ことがわかった。
【符号の説明】
【0090】
１００ … インダクタ素子
１１０ … 圧粉磁心
２ … バインダ
４ … 磁性粒子
４ａ … 大粒子
４ｂ … 小粒子
１２０ … コイル
１１０ … 圧粉磁心
２ … バインダ
４ … 磁性粒子
４ａ … 大粒子
４ｂ … 小粒子
１２０ … コイル
【図1】
【図2】
【図3】
