特開 2024-172487 磁気コアおよび磁性部品

(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】P2024172487

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】磁気コアおよび磁性部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/26 20060101AFI20241205BHJP

   H01F 27/255 20060101ALI20241205BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20241205BHJP

   B22F 3/00 20210101ALI20241205BHJP

   B22F 1/052 20220101ALN20241205BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20241205BHJP

【ＦＩ】

H01F1/26

H01F27/255

B22F1/00 Y

B22F3/00 B

B22F1/052

C22C38/00 303S

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090240

(22)【出願日】2023-05-31

(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】小枝 真仁

(72)【発明者】

【氏名】荒 健輔

(72)【発明者】

【氏名】森 智子

【テーマコード（参考）】

4K018

5E041

【Ｆターム（参考）】

4K018AA10

4K018AA24

4K018BA04

4K018BA13

4K018BA14

4K018BB03

4K018BB04

4K018BB06

4K018BB07

4K018BC08

4K018BC11

4K018BC13

4K018BC28

4K018CA02

4K018CA09

4K018FA08

4K018HA04

4K018KA44

5E041AA01

5E041AA02

5E041AA04

5E041AA05

5E041AA07

5E041AA11

5E041BB03

5E041CA02

5E041NN06

(57)【要約】

【課題】優れた直流重畳特性を有する磁気コア、および、磁性部品を提供すること。
【解決手段】軟磁性粉末を含む磁気コアである。磁気コアの断面における軟磁性粉末の平均面積率が、７５％以上９０％以下であり、軟磁性粉末の面積率分布における歪度が、絶対値で０．０１以上である。軟磁性粉末の面積率分布は、磁気コアの断面を等間隔格子で区分けすることで区画される各正方形領域において、軟磁性粉末の面積率を算出することで、特定される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軟磁性粉末を含む磁気コアであり、
前記磁気コアの任意の断面における前記軟磁性粉末の面積率の平均が、７５％以上９０％以下であり、
前記断面における前記軟磁性粉末の最大粒子径をＤ_MAXとして、前記断面を等間隔格子で区分けすることで区画される、面積が（２Ｄ_MAX）²である各正方形領域における前記軟磁性粉末の面積率を算出することにより特定される、前記断面における前記軟磁性粉末の面積率分布の歪度が、絶対値で０．０１以上である磁気コア。

【請求項2】

前記面積率分布の前記歪度が、絶対値で０．０５以上である請求項１に記載の磁気コア。

【請求項3】

請求項１または２に記載の磁気コア、および、コイルを有する磁性部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、軟磁性粉末を含む磁気コア、および、当該磁気コアを有する磁性部品に関する。

【背景技術】

【0002】

インダクタ、トランス、チョークコイルなどの磁性部品は、様々な電子機器の電源回路などに多用されている。磁性部品では、磁気特性を向上させるために、磁気コアに含まれる軟磁性粉末の充填率を高める試みがなされてきた。たとえば、特許文献１では、軟磁性粉末として、粒度が異なる２種類の金属磁性粉を用いることで、磁気コアにおける軟磁性粉末の充填率を高めることができ、透磁率などの磁気特性が向上することが開示されている。

【0003】

ただし、磁気コアにおける軟磁性粉末の充填率を高めると、磁性粒子同士の接触点が増加することで局所的な磁気飽和がおき、直流重畳特性が低下することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１９２７２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示における例示的な実施形態の目的は、優れた直流重畳特性を有する磁気コア、および、磁性部品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、本開示に係る磁気コアは、軟磁性粉末を含み、
前記磁気コアの任意の断面における前記軟磁性粉末の面積率の平均が、７５％以上９０％以下であり、
前記断面における前記軟磁性粉末の最大粒子径をＤ_MAXとし、前記断面を等間隔格子で区分けすることで区画される、面積が（２Ｄ_MAX）²である各正方形領域における前記軟磁性粉末の面積率を算出することにより特定される、前記断面における前記軟磁性粉末の面積率分布の歪度が、絶対値で０．０１以上である。

【0007】

磁気コアが、上記の特徴を有することで、高い透磁率と、優れた直流重畳特性とを両立させることができる。

【0008】

好ましくは、前記面積率分布の前記歪度が、絶対値で０．０５以上である。

【0009】

本開示に係る磁性部品は、前記磁気コア、および、コイルを有する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る磁気コアの断面を示す模式図である。

【図2】図２は、軟磁性粉末の粒度分布の一例である。

【図3A】図３Ａは、軟磁性粉末の面積率の測定方法を示す模式図である。

【図3B】図３Ｂは、軟磁性粉末の面積率の測定方法を示す模式図である。

【図4】図４は、軟磁性粉末の面積率分布を例示したグラフである。

【図5】図５は、図１に示す磁気コアを含む磁性部品の一例を示す断面模式図である。

【図6A】図６Ａは、軟磁性粉末の平均面積率（充填率）と直流重畳定格電流（Ｉｓａｔ）との関係を示すグラフである。

【図6B】図６Ｂは、軟磁性粉末の平均面積率（充填率）と初透磁率（μｉ）との関係を示すグラフである。

【図6C】図６Ｃは、初透磁率と直流重畳定格電流との関係を示すグラフである。

【図7】図７は、初透磁率と直流重畳定格電流との関係を示すグラフである。

【図8】図８は、初透磁率と直流重畳定格電流との関係を示すグラフである。

【図9】図９は、歪度の絶対値と直流重畳定格電流との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。以下に説明する本開示の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、実施形態に係る各構成要素、たとえば、数値、形状、材料、製造工程などは、技術的に問題が生じない範囲内で改変したり、変更したりしてもよい。

【0012】

本実施形態に係る磁気コア２は、軟磁性粉末１と樹脂３とを含む複合磁性体である。軟磁性粉末１は、軟磁性金属からなる金属粒子１０を含む。図１に示すように、軟磁性粉末１の金属粒子１０は、樹脂３中に分散しており、金属粒子１０が樹脂３を介して結合することにより、磁気コア２が所定の形状を成している。磁気コア２の外形寸法および形状は特に限定されない。なお、磁気コア２は、軟磁性粉末１および樹脂３の他に、空隙および改質剤などを含んでいてもよい。

【0013】

金属粒子１０の組成および構造は、特に限定されない。たとえば、金属粒子１０は、結晶質構造、ナノ結晶構造、もしくは、非晶質構造を有していてもよい。結晶質構造を有する軟磁性金属としては、純鉄、純コバルト、Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｆｅ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｎｉ合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｃｏ合金、Ｆｅ－Ｃｏ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｖ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｓｉ合金、もしくは、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｓｉ－Ａｌ合金などが挙げられる。ナノ結晶構造または非晶質構造を有する軟磁性金属としては、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃ―Ｃｒ合金、Ｆｅ－Ｎｂ－Ｂ合金、Ｆｅ－Ｎｂ－Ｂ－Ｐ合金、Ｆｅ－Ｎｂ－Ｂ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｐ－Ｃ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｂ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｂ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｎｂ－Ｃｕ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｎｂ－Ｐ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｂ－Ｐ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｂ－Ｐ－Ｓｉ－Ｃｒ合金などが挙げられる。

【0014】

金属粒子１０の組成は、たとえば、ＥＤＸ装置（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）もしくはＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザ）を用いて分析することができる。また、３ＤＡＰ（３次元アトムプローブ）を用いて金属粒子１０の組成を分析してもよい。３ＤＡＰを用いる場合には、測定対象の金属粒子１０の内部において小さな領域（例えばΦ２０ｎｍ×１００ｎｍの領域）を設定して平均組成を測定することができ、磁気コア２に含まれる樹脂成分や粒子表面の酸化などの影響を除外して粒子本体の組成を特定することができる。

【0015】

また、金属粒子１０の構造は、ＸＲＤ（Ｘ線回折）や電子線回折などを用いて解析することができる。本実施形態において、「非晶質構造」とは、非晶質化度が８５％以上の構造、もしくは、電子線回折で結晶起因のスポットが検出されない構造を意味する。非晶質構造には、概ね非晶質で構成される構造、もしくは、ヘテロアモルファスからなる構造などが含まれる。ヘテロアモルファスからなる構造の場合、非晶質中に存在する結晶の平均径（平均結晶子径）が、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。また、本実施形態では、「ナノ結晶構造」とは、非晶質化度が８５％未満であって、かつ、平均結晶子径が１００ｎｍ以下（好ましくは３ｎｍ～５０ｎｍ）である構造を意味し、「結晶質構造」とは、非晶質化度が８５％未満であって、かつ、平均結晶子径が１００ｎｍを超過する構造を意味する。

【0016】

非晶質化度は、ＸＲＤにより金属粒子１０の構造を解析する場合、結晶性散乱積分強度と非晶性散乱積分強度の合計に対する非晶性散乱積分強度の比で表すことができる。また、電子顕微鏡を用いて金属粒子１０の内部における非晶質部分と結晶化部分とを特定し、金属粒子１０に占める非晶質部分の面積の比率から非晶質化度を求めてもよい。

【0017】

金属粒子１０の粒径は、特に限定されず、たとえば、金属粒子１０が、１μｍ以上１００μｍ以下の平均粒径を有していてもよい。金属粒子１０の粒径は、磁気コア２の断面を画像解析することで計測でき、本実施形態で示す「粒径」は、磁気コア２の断面で観測される金属粒子１０の円相当径を意味するものとする。各金属粒子１０の円相当径は、磁気コア２の断面における各金属粒子１０の面積をαとして、（４α／π）^1/2で表される。軟磁性粉末１の粒度分布は、磁気コア２の断面で少なくとも１００個の金属粒子１０の円相当径を計測することで、特定することが好ましく、金属粒子１０の平均粒径は、計測した円相当径の算術平均値を算出することで特定すればよい。

【0018】

また、金属粒子１０の形状は、必ずしも限定されないが、金属粒子１０の平均円形度が、０．８０以上であることが好ましく、０．９０以上であることがより好ましい。各金属粒子１０の円形度は、磁気コア２の断面における各金属粒子１０の面積をα、各金属粒子１０の周囲長をＬとして、２（πα）^1/2／Ｌで表される。平均円形度は、少なくとも１００個の金属粒子１０の円形度を測定することで算出することが好ましい。

【0019】

軟磁性粉末１では、粒子表面を覆うように絶縁被膜が形成してあることが好ましい。絶縁被膜は、軟磁性粉末１を構成する各金属粒子１０に形成してあってもよいし、軟磁性粉末１が、絶縁被膜を有する金属粒子１０と、絶縁被膜を有していない金属粒子１０と、を含んでいてもよい。絶縁被膜の材質は特に限定されない。たとえば、絶縁被膜は、粒子表面の酸化による被膜（酸化被膜）、もしくは、ＢＮ、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、リン酸塩、ケイ酸塩、ホウケイ酸塩、ビスマス酸塩、または各種ガラスなどの無機材料を含む被膜とすることができ、酸化物ガラスの被膜を含むことが好ましい。

【0020】

酸化物ガラスとしては、たとえば、ケイ酸塩（ＳｉＯ₂）系ガラス、リン酸塩（Ｐ₂Ｏ₅）系ガラス、ビスマス酸塩（Ｂｉ₂Ｏ₃）系ガラス、および、ホウケイ酸塩（Ｂ₂Ｏ₃－ＳｉＯ₂）系ガラスなどが例示される。より具体的に、ケイ酸塩系ガラスとしては、ＳｉＯ₂（Ｓｉ－Ｏ系ガラス）、ソーダガラス（Ｓｉ－Ｎａ－Ｃａ－Ｏ系ガラス）、Ｓｉ－Ｂａ－Ｍｎ－Ｏ系ガラス、Ｓｉ－Ｍｎ－Ｃａ－Ｎａ－Ｏ系ガラスなどが例示される。リン酸塩系ガラスとしては、Ｐ₂Ｏ₅（Ｐ－Ｏ系ガラス）、Ｐ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｏ系ガラス、Ｐ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｒ－Ｏ系ガラス（「Ｒ」は、アルカリ金属から選択される１種以上の元素）などが例示される。ビスマス酸塩系ガラスとしては、Ｂｉ－Ｚｎ－Ｂ－Ｓｉ－Ｏ系ガラス、Ｂｉ－Ｚｎ－Ｂ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ系ガラスなどが例示される。また、ホウケイ酸塩系ガラスとしては、Ｂａ－Ｚｎ－Ｂ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ系ガラスなどが例示される。

【0021】

絶縁被膜は、２種以上の被膜を積層した構造を有していてもよい。絶縁被膜の平均厚みは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。

【0022】

軟磁性粉末１は、１種の粉末で構成してあってもよいが、粒子組成、および／または、粒径が異なる２種以上の粒子群を含むことが好ましい。たとえば、図３Ｂに示すように、軟磁性粉末１が、金属粒子１０として、大粒子１０ａと、大粒子１０ａよりも小さい粒径を有する小粒子１０ｂと、を含むことが好ましい。

【0023】

軟磁性粉末１が、大粒子１０ａおよび小粒子１０ｂを含む場合、大粒子１０ａの平均粒径が、５μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましい。一方、小粒子１０ｂの平均粒径が、２μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以上２μｍ未満であることがより好ましい。また、大粒子１０ａが、結晶質構造、ナノ結晶構造、もしくは、非晶質構造を有していてもよく、保磁力を低くする観点から、ナノ結晶構造もしくは非晶質構造を有することが好ましい。一方、小粒子１０ｂが、純鉄、純コバルト、Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｆｅ－Ｓｉ合金、もしくは、Ｆｅ－Ｃｏ合金などの飽和磁束密度の高い結晶質構造の軟磁性金属であることが好ましい。

【0024】

また、磁気コア２に含まれる大粒子１０ａおよび小粒子１０ｂの含有率は、特に限定されない。たとえば、磁気コア２の断面において、金属粒子１０の合計面積に対する大粒子１０ａの合計面積の比率が、５０％以上９０％以下であることが好ましく、６０％以上８０％以下であることがより好ましい。金属粒子１０の合計面積に対する小粒子１０ｂの合計面積の比率が、５％以上５０％以下であることが好ましく、５％～３０％であることがより好ましい。

【0025】

軟磁性金属１は、金属粒子１０として、上記の大粒子１０ａおよび小粒子１０ｂと共に、中粒子１０ｃを含んでいてもよい。中粒子１０ｃの平均粒径は、特に限定されず、たとえば、３μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。中粒子１０ｃは、結晶質構造、ナノ結晶構造、もしくは、非晶質構造を有していてもよく、保磁力を低くする観点から、ナノ結晶構造もしくは非晶質構造を有することが好ましい。中粒子１０ｃの含有率は特に限定されず、たとえば、金属粒子１０の合計面積に対する中粒子１０ｃの合計面積の比率が、５％～３０％であることが好ましい。

【0026】

上記のように、軟磁性粉末１が２種以上の粒子群を含む場合、軟磁性粉末１が絶縁被膜を有していない粒子群を含んでいてもよいが、大粒子１０ａ、中粒子１０ｃ、および、小粒子１０ｂが、それぞれ、絶縁被膜を有することが好ましい。この場合、各粒子群が、同じ材質の絶縁被膜を有していてもよいし、それぞれ異なる材質の絶縁被膜を有していてもよい。また、各粒子群の平均円形度は、特に限定されないが、大粒子１０ａ、中粒子１０ｃ、および、小粒子１０ｂが、それぞれ、０．８０以上の平均円形度を有することが好ましい。

【0027】

大粒子１０ａ、中粒子１０ｃ、および、小粒子１０ｂは、ＥＤＸ装置またはＥＰＭＡを用いた面分析により、磁気コア２の断面に含まれる金属粒子１０を組成に基づいて類別することで、識別することができる。また、軟磁性粉末１の粒度分布に基づいて、大粒子１０ａ、中粒子１０ｃ、および、小粒子１０ｂを識別してもよい。たとえば、図２が軟磁性粉末１の粒度分布の一例である。図２に示すような粒度分布を特定した場合、「最も大径側に位置するＰｅａｋ１に属する粒子群（ＬＰ１からＥＰ１までの範囲の粒子群）」を大粒子１０ａ、「最も小径側に位置するＰｅａｋ２に属する粒子群（ＥＰ２からＬＰ２までの範囲の粒子群）」を小粒子１０ｂ、「Ｐｅａｋ１とＰｅａｋ２の間に位置するＰｅａｋ３に属する粒子群（ＬＰ２からＬＰ１までの範囲の粒子群）」を中粒子１０ｃとして特定してもよい。

【0028】

樹脂３は、軟磁性粉末１を所定の分散状態で固定する絶縁性の結着材である。樹脂３の材質は、特に限定されず、たとえば、樹脂３が、熱可塑性樹脂を含んでいてもよいが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂を含むことが好ましく、エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。

【0029】

磁気コア２における軟磁性粉末１の充填率は、磁気コア２の断面における軟磁性粉末１の面積率で表される。「軟磁性粉末１の面積率」とは、磁気コア２の断面の面積に対する、当該断面に含まれる金属粒子１０の合計面積の比率を意味する。本実施形態では、磁気コア２の任意の断面を複数の解析領域に分割し、各解析領域における軟磁性粉末１の面積率を測定することで、磁気コア２における軟磁性粉末１の面積率分布を特定する。以下、図３Ａおよび図３Ｂに基づいて、面積率分布の特定方法について詳述する。

【0030】

まず、磁気コア２の任意の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し、当該断面に含まれる金属粒子１０の円相当径を計測する。そして、計測した円相当径の最大値を、軟磁性粉末１の最大粒子径Ｄ_MAX（単位：μｍ）として特定する。次に、図３Ａに示すように、観察している任意の断面を等間隔格子Ｇにより区分けする。等間隔格子Ｇは、一定間隔で並ぶ縦線と横線の組合せからなる仮想の仕切りであり、図３Ａでは等間隔格子Ｇを点線で示している。等間隔格子Ｇの格子幅は、最大粒子径Ｄ_MAXの２倍の長さに設定する。つまり、磁気コア２の任意の断面を、等間隔格子Ｇにより、１辺の長さが２Ｄ_MAXで、（２Ｄ_MAX）²の面積を有する正方形領域２０に区分けする。等間隔格子Ｇによって区画される正方形領域２０を、面積率の解析単位とする。なお、等間隔格子Ｇにおける縦線の数と横線の数とは、異なっていてもよいが、同程度であることが好ましい。

【0031】

図３Ｂが、１つの正方形領域２０を例示した模式図である。磁気コア２の任意の断面を区分けした後、各正方形領域２０において軟磁性粉末１の面積率ｘ_iを測定する。各正方形領域２０における軟磁性粉末１の面積率ｘ_i（単位：％）は、各正方形領域２０の面積をＡ_i（すなわち、Ａ_i＝（２Ｄ_MAX）²）とし、各正方形領域２０に含まれる金属粒子１０の合計面積をα_iとして、Ａ_iに対するα_iの比率（α_i／Ａ_i）で表される。面積率ｘ_iを測定する正方形領域２０の数は、少なくとも３０に設定し、１００以上に設定することが好ましい。上記の方法で、各正方形領域２０における軟磁性粉末１の面積率ｘ_iを測定することで、磁気コア２における軟磁性粉末１の面積率分布を特定することができる。なお、上記の解析は、画像解析ソフトを利用して実施すればよい。

【0032】

本実施形態の磁気コア２では、面積率ｘ_iの平均（以下、平均面積率ｘ_Aと称する）が、７５％以上９０％以下である。この平均面積率ｘ_Aは、磁気コア２における軟磁性粉末１の平均充填率に相当する。平均面積率ｘ_Aは、α_i／Ａ_iの合計をサンプル数（すなわち正方形領域２０の数）で割ることで算出してもよいし、α_iの合計をＡ_iの合計で割ることで算出してもよい。

【0033】

また、磁気コア２では、軟磁性粉末１の面積率分布の歪度Ｓ_k（単位なし）が、絶対値で０．０１以上である（すなわち、｜０．０１｜≦Ｓ_k）。ここで、歪度Ｓ_kは、面積率分布の左右対称性を示す指標であり、面積率分布が正規分布からどの程度歪んでいるかを表す統計量を意味する。具体的に、面積率分布の歪度Ｓ_kは、以下の式（１）により算出される。

【数1】

上記の式（１）において、ｘ_iは各正方形領域２０における軟磁性粉末１の面積率、ｘ_Aは軟磁性粉末１の平均面積率、σは面積率の標準偏差、ｎはサンプル数（すなわち正方形領域２０の数）を意味する。

【0034】

図４は、軟磁性粉末１の面積率分布を例示したグラフであり、当該グラフにおける横軸が面積率（すなわち充填率）であり、縦軸が頻度である。横軸に沿ってグラフの右側を高充填側と称し、グラフの左側を低充填側と称することとする。図４のグラフでは、軟磁性粉末１の面積率分布として、３種類の分布曲線を示しており、各分布曲線における平均面積率ｘ_Aは、いずれも、８０％である。図４に示す３種類の分布曲線のうち、実線で示す分布曲線が正規分布である。正規分布は、極大点を中心として左右対称の形状を有しており、軟磁性粉末１の面積率分布が正規分布に従う場合には、歪度Ｓ_kは０である。

【0035】

図４において一点鎖線で示す分布曲線が、歪度Ｓ_kが負の値を示す面積率分布の一例である。歪度Ｓ_kが負の値を示す場合には、面積率が、極大点を基準として、高充填側よりも低充填側に広く分布する。換言すると、面積率分布における低充填側の裾が、高充填側の裾よりも長くなれば、歪度Ｓ_kが負の値を示す。７５％≦ｘ_A≦９０％を満たす磁気コア２おいて、歪度Ｓ_kを－０．０１以下に制御することで、－０．０１＜Ｓ_k＜０．０１の場合よりも、直流重畳特性を向上させることができる。

【0036】

一方、点線で示す分布曲線が、歪度Ｓ_kが正の値を示す面積率分布の一例である。歪度Ｓ_kが正の値を示す場合には、面積率が、極大点を基準として、低充填側よりも高充填側に広く分布する。換言すると、面積率分布における高充填側の裾が、低充填側の裾よりも長くなれば、歪度Ｓ_kが正の値を示す。７５％≦ｘ_A≦９０％を満たす磁気コア２おいて、歪度Ｓ_kを０．０１以上に設定することで、歪度Ｓ_kが０の場合よりも、透磁率を高くすることができる。磁気コアを設計する際には、所望の透磁率が得られるように軟磁性粉末の平均充填率を設定する。本実施形態の磁気コア２では、歪度Ｓ_kを０．０１以上に制御することで、－０．０１＜Ｓ_k＜０．０１の場合よりも、所望の透磁率を得るために必要な平均面積率ｘ_A（平均充填率）を低くすることができる。つまり、低い充填率で高い透磁率が得られるため、金属粒子１０同士の接触を抑制でき、局所的な磁気飽和を抑制できる。その結果、直流重畳特性を向上させることができる。

【0037】

上記のとおり、歪度Ｓ_kは、負の値であってもよく、正の値であってもよく、歪度Ｓ_kの絶対値を０．０１以上に制御することで、直流重畳特性を向上させることができる。直流重畳特性をさらに向上させる観点から、歪度Ｓ_kの絶対値は０．０５以上であることが好ましく、０．１０以上であることがより好ましい。歪度Ｓ_kの絶対値の上限は、必ずしも限定されないが、たとえば、歪度Ｓ_kの絶対値は、１０．００以下であることが好ましく、５．００以下であることがより好ましい。また、高透磁率と良好な直流重畳特性とをより好適に両立させる観点では、歪度Ｓ_kが負の値（たとえば、－１０．００以上－０．０１以下）を示すことが好ましい。

【0038】

以下、本実施形態に係る磁気コア２の製造方法の一例について説明する。

【0039】

まず、軟磁性粉末１を準備する。軟磁性粉末１の製造方法は、特に限定されず、所望の粒子組成に応じて、適する製造方法を採用すればよい。たとえば、水アトマイズ法またはガスアトマイズ法などのアトマイズ法により軟磁性粉末を製造してもよい。もしくは、金属塩の蒸発、還元、熱分解のうち少なくとも１種以上を用いたＣＶＤ法により軟磁性粉末を製造してもよい。また、単ロール法などにより軟磁性金属薄帯を作製し、その軟磁性金属薄帯を粉砕することで軟磁性粉末を製造してもよい。その他にも、電解法、または、カルボニル法で軟磁性粉末を製造してもよい。

【0040】

非晶質構造またはナノ結晶構造の軟磁性粉末を製造する場合には、上記の粉末製造方法の中でも、ガスアトマイズ法もしくは単ロール法を採用することが好ましい。また、ナノ結晶構造の軟磁性粉末は、ガスアトマイズ法もしくは単ロール法で作製した非晶質構造の軟磁性粉末に対して、結晶構造を制御するための熱処理を施すことで、製造してもよい。

【0041】

２種以上の粒子群を含む軟磁性粉末１を製造する場合には、各粒子群の原料粉末を準備する。たとえば、大粒子１０ａおよび小粒子１０ｂを含む軟磁性粉末１を製造する場合には、大粒子１０ａからなる大径粉と、小粒子１０ｂからなる小径粉とを、それぞれ作製し、大径粉と小径粉とを所望の比率で混合すればよい。また、大粒子１０ａ、中粒子１０ｃ、および小粒子１０ｂを含む軟磁性粉末１を製造する場合には、大径粉、小径粉、および中粒子１０ｃからなる中径粉を作製し、これらを所望の比率で混合すればおい。大径粉、中径粉、および小径粉の比率は、特に限定されない。たとえば、軟磁性粉末１００ｗｔ％に対して、大径粉の比率が、５０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることが好ましく、６０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であることがより好ましい。また、中径粉の比率、および、小径粉の比率が、それぞれ、５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下であることが好ましい。

【0042】

軟磁性粉末１における粒子表面に絶縁被膜を形成する場合には、軟磁性粉末１に対して、被膜形成処理を施せばよい。被膜形成処理の方法は、特に限定されず、形成する絶縁被膜の種類に応じて、適する被膜形成処理を選択すればよい。被膜形成処理としては、たとえば、熱処理、リン酸塩処理、メカノケミカル法による表面処理、メカニカルアロイング、シランカップリング処理、もしくは、水熱合成などが例示される。なお、大径粉、中径粉、および小径粉などの２種以上の粉末を混合して軟磁性粉末１を製造する場合には、混合後の軟磁性粉末１に対して被膜形成処理を施してもよいし、混合前の各粉末に対して、個別に被膜形成処理を施してもよい。

【0043】

次に、軟磁性粉末１を用いて、磁気コア２の原料である顆粒を製造する。まず、熱硬化性樹脂および硬化剤などの樹脂原料を、アセトンまたはエタノールなどの有機溶媒に添加し、樹脂溶液を作製する。そして、軟磁性粉末１を樹脂溶液に加えて混練する。この際、軟磁性粉末１と樹脂溶液との混練には、ニーダー、プラネタリーミキサー、自転・公転ミキサーまたは二軸押出機などの各種混練機を用いればよく、混練物中に改質剤、防腐剤、分散剤、非磁性粉末などを添加してもよい。混練後、有機溶媒を揮発させることで、顆粒が得られる。

【0044】

上記の混練工程における軟磁性粉末１と樹脂原料との配合比は、特に限定されず、たとえば、硬化後の樹脂３の含有率が、軟磁性粉末１００重量部に対して、１重量部以上５重量部以下となるように、軟磁性粉末１および樹脂原料を秤量することが好ましい。また、大径粉、中径粉、および小径粉などの２種以上の原料粉を使用する場合には、これら原料粉を事前に混合してから、得られた混合粉を樹脂溶液に添加してもよいし、原料粉を混合せずに樹脂溶液に添加し、混練工程で原料粉を混合させてもよい。

【0045】

顆粒の寸法および形状は、特に限定されないが、たとえば、顆粒は０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の粒形状を有することが好ましく、顆粒の平均径が、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることが好ましい。顆粒の寸法を上記の範囲に制御するために、混練工程後に篩分級を実施することが好ましい。篩分級の条件は、必ずしも限定されないが、たとえば、混練工程後の顆粒を、目開きが２０μｍ～５００μｍの複数の篩を用いて分級することで、顆粒の粒度分布を０．０２ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下の範囲に制御でき、かつ、粒度分布の尖度を向上させることができる。本実施形態では、篩分級後の顆粒を１次顆粒と称することとする。

【0046】

１次顆粒のみを原料として用いて磁気コアを製造すると、磁気コアにおける軟磁性粉末の面積率分布が正規分布に従い、面積率分布の歪度Ｓ_kが０に近似する（具体的に、－０．０１＜Ｓ_k＜０．０１となる）。軟磁性粉末１の面積率分布の歪度は、顆粒の比重（単位ｇ／ｃｍ³）の分布に基づいて制御することができる。各顆粒の比重は、各顆粒における軟磁性粉末の含有率と相関があり、比重が大きい顆粒では軟磁性粉末の含有率が高く、比重が小さい顆粒では軟磁性粉末の含有率が低い。たとえば、原料顆粒から比重が大きい顆粒を除去し、比重が小さい顆粒の割合を高めると、面積率分布の歪度を－０．０１以下に制御することができる。一方、原料顆粒から比重が小さい顆粒を除去し、比重が大きい顆粒の割合を高めると、面積率分布の歪度を０．０１以上に制御することができる。したがって、本実施形態では、面積率分布の歪度を所望の値に制御するために、篩分級後にさらに気流分級を施した２次顆粒を準備する。

【0047】

２次顆粒の製造条件は必ずしも限定されない。たとえば、目開きが２０μｍ～１００μｍのメッシュサイズが細かい篩を用いて顆粒を分級し、寸法の小さい顆粒を抽出する。そして、抽出後の顆粒に対してさらに気流分級を実施することで、比重の大きい顆粒を除去し、比重の小さい２次顆粒を抽出する。このような比重の小さい２次顆粒を用いることで、歪度Ｓ_kを－０．０１以下に制御することができる。一方、歪度Ｓ_kを０．０１以上に制御するためには、比重の大きい２次顆粒を抽出すればよい。たとえば、目開きが２００μｍ～５００μｍのメッシュサイズが荒い篩を用いて顆粒を分級する。そして、篩分級後の顆粒に対してさらに気流分級を実施し、比重の大きい２次顆粒を抽出すればよい。

【0048】

面積率分布の歪度Ｓ_kは、篩分級および気流分級の条件により制御することができる。また、上記のような分級工程後の２次顆粒と、気流分級を実施していない１次顆粒とを混合して用いることが好ましく、１次顆粒と２次顆粒との配合比により、歪度Ｓ_kをより高い精度で制御することができる。

【0049】

次に、上記の２次顆粒、もしくは、１次顆粒と２次顆粒との混合顆粒を、金型に充填し、圧縮成形することで圧粉体を製造する。この際の成形圧は、特に限定されず、たとえば、９．８ＭＰａ以上１．２×１０³ＭＰａ以下（０．１ｔ／ｃｍ²以上１２ｔ／ｃｍ²以下）に設定してもよい。磁気コア２における軟磁性粉末１の平均面積率ｘ_A（すなわち平均充填率）は、樹脂３の含有率（樹脂原料の配合比）により制御できるが、成形圧によっても制御可能である。樹脂３として熱硬化性樹脂を用いる場合は、成形後の圧粉体を１００℃～２００℃で１時間～５時間加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させる。以上の工程により、図１に示すような断面を有する磁気コア２が得られる。

【0050】

本実施形態に係る磁気コア２は、インダクタ、トランス、チョークコイルなどの各種磁性部品に適用することができる。たとえば、図５に示す磁性部品１００が、磁気コア２を有する磁性部品の一例である。

【0051】

磁性部品１００は、磁気コア２からなる素体と、コイル５とを有し、コイル５が磁気コア２の内部に埋設してある。コイル５は、導体が螺旋状に巻回された構造を有しており、導体の巻回数や巻回方式は特に限定されない。コイル５を構成する導体の形状および寸法は、特に限定されず、導体の表面は、絶縁被覆で覆われていることが好ましい。なお、コイル５は、図５に示す構造に限定されず、磁性部品１００は、コイルとして、コイルパターンが印刷されたフレキシブル基板を有していてもよい。

【0052】

コイル５を構成する導体の端部５ａ，５ｂは、磁気コア２の端面に引き出されている。また、磁気コア２の端面には、一対の外部電極６，８が形成してあり、一対の外部電極６，８は、それぞれ、コイル５の端部５ａ，５ｂと電気的に接続してある。

【0053】

ここで、図５は、コイル軸に沿った磁性部品１００の断面を示している。コイル軸とは、コイル５の内周面に沿って、当該内周面で囲まれた領域の中心を通る中心軸を意味する。なお、図５に示すＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、相互に垂直であり、Ｚ軸がコイル軸と略平行である。磁性部品１００における磁気コア２では、コイル軸と垂直な２つの主面のうち、Ｚ軸上方に位置する主面を「上面２ｓ１」と称し、Ｚ軸下方に位置する主面を「下面２ｓ２」と称することとする。また、Ｚ軸方向における磁気コア２の高さをＴとする。

【0054】

磁性部品１００の断面で軟磁性粉末１の面積率分布を特定する場合、断面画像を取得する位置、すなわち、等間隔格子Ｇを用いて面積率を解析する領域の位置は、特に限定されない。たとえば、図５に示すように、磁気コア２をコイル軸に沿って切断した断面を解析することが好ましい。また、図５に示すように、コイル軸に沿う磁気コア２の断面を、中央部２α、および、外側部２βに区分けして、軟磁性粉末１の面積率を測定することが好ましい。

【0055】

具体的に、図５に示すような断面を、コイル軸に沿って３等分することで区画された３つの領域のうち、中央に位置する領域を「中央部２α」とし、当該中央部２αの外側に位置する領域を「外側部２β」とする。「コイル軸に沿って３等分する」とは、磁気コア２の上面２ｓ１から深さ１／３Ｔの位置、および、下面２ｓ２から深さ１／３Ｔの位置に、一点鎖線で示すようなコイル軸と直交する仮想線を引き、磁気コア２の断面を区分けすることを意味する。面積率の解析領域には、中央部２αの少なくとも一部が含まれていることが好ましい。また、中央部２α、および、外側部２βの両方で等間隔格子Ｇによる解析領域を設定し、中央部２αにおける解析結果と外側部２βにおける解析結果とを合わせて、面積率分布、平均面積率ｘ_A、および歪度Ｓ_kを特定することがより好ましい。

【0056】

中央部２αと外側部２βとで、個別に軟磁性粉末１の面積率分布を特定した場合、中央部２αにおける面積率分布、および、外側部２βにおける面積率分布の少なくとも一方が｜０．０１｜≦Ｓ_kを満たすことが好ましく、中央部２αにおける面積率分布が｜０．０１｜≦Ｓ_kを満たすことがより好ましく、中央部２αにおける面積率分布および外側部２βにおける面積率分布の両方が｜０．０１｜≦Ｓ_kを満たすことがさらに好ましい。歪度Ｓ_kの値は、中央部２αと外側部２βとで一致していてもよいし、異なっていてもよい。また、平均面積率ｘ_A（平均充填率）は、中央部２αと外側部２βとで一致していてもよいし、異なっていてもよい。

【0057】

なお、面積率分布の解析において、磁気コア２の断面は、コイル５の内周面で囲まれた中芯領域と、当該中芯領域以外の領域である外側領域と、に区分けしてもよい。この場合においても、中芯領域、および、外側領域の両方で等間隔格子Ｇによる解析領域を設定し、中芯領域における解析結果と外側領域における解析結果とを合わせて、面積率分布、平均面積率ｘ_A、および歪度Ｓ_kを特定することが好ましい。また、中芯領域と外側領域とで、個別に軟磁性粉末１の面積率分布を特定した場合、中芯領域における面積率分布、および、外側領域における面積率分布の少なくとも一方が｜０．０１｜≦Ｓ_kを満たすことが好ましく、中芯領域における面積率分布が｜０．０１｜≦Ｓ_kを満たすことがより好ましく、中芯領域における面積率分布および外側領域における面積率分布の両方が｜０．０１｜≦Ｓ_kを満たすことがさらに好ましい。歪度Ｓ_kの値は、中芯領域と外側領域とで一致していてもよいし、異なっていてもよい。また、平均面積率ｘ_A（平均充填率）は、中芯領域と外側領域とで一致していてもよいし、異なっていてもよい。

【0058】

磁性部品１００のように、コイル５が埋設してある磁気コア２の断面で、軟磁性粉末１の面積率分布を特定する場合には、コイル５が映り込んでいる正方形領域２０は、解析対象外とする。

【0059】

図５に示す磁性部品１００の用途は、特に限定されず、たとえば、磁性部品１００は、電源回路に用いられるパワーインダクタとして好適に利用することができる。なお、磁気コア２を含む磁性部品は、図５に示すような様態に限定されない。たとえば、所定形状の磁気コア２の表面にワイヤを巻回して磁性部品を構成してもよい。

【0060】

（実施形態のまとめ）
本実施形態の磁気コア２では、磁気コア２の断面における軟磁性粉末１の平均面積率ｘ_Aが７５％以上９０％以下であり、軟磁性粉末１の面積率分布の歪度Ｓ_kが絶対値で０．０１以上である。

【0061】

磁気コア２が上記の特徴を有することで、従来の磁気コアよりも、直流重畳特性を向上させることができる。より具体的に、歪度Ｓ_kを－０．０１以下に設定することで、面積率分布が正規分布に従う磁気コア（－０．０１＜Ｓ_k＜０．０１を満たす磁気コア）よりも、直重畳定格電流を高くすることができ、優れた直流重畳特性が得られる。また、歪度Ｓ_kを０．０１以上に設定することで、面積率分布が正規分布に従う磁気コアよりも高い透磁率が得られ、所望の透磁率を得るために必要な充填率を低減することができる。その結果、従来よりも直流重畳特性を向上させることができる。

【0062】

以上、本開示の実施形態について説明してきたが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で種々に改変することができる。

【0063】

たとえば、複数の磁気コア２を組み合わせて、磁性部品を製造してもよい。また、磁気コア２の製造方法については、上記の実施形態で示す製造方法に限定されず、磁気コア２は、２段階圧縮により製造してもよい。２段階圧縮による製造方法では、たとえば、２次顆粒もしくは混合顆粒を仮圧縮して複数の予備成形体を作製した後、これら予備成形体を組み合わせて本圧縮することで磁気コア２が得られる。

【実施例0064】

以下、本開示をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本開示はこれら実施例に限定されない。

【0065】

（実験１）
試料Ａ６～試料Ａ１５
表１に示す試料Ａ６～試料Ａ１５に係る磁気コアを、それぞれ、以下に示す手順で製造した。

【0066】

まず、軟磁性粉末の原料粉として、大粒子および小粒子を準備した。具体的に、急冷ガスアトマイズ法により、非晶質構造を有する大粒子を製造した。当該大粒子の平均組成は、Ｆｅが５７．５ａｔ％、Ｃｏが２４．６ａｔ％、Ｂが１１ａｔ％、Ｐが３ａｔ％、Ｓｉが３ａｔ％、Ｃｒが１ａｔ％であり、大粒子の平均粒径は２５μｍであった。また、当該大粒子に対してメカノケミカル法による被膜形成処理を施し、Ｐ－Ｚｎ－Ｎa－Ａｌ－Ｏの組成を有する絶縁被膜を形成した。当該絶縁被膜の平均厚みは、２０ｎｍであった。一方、小粒子としては、１μｍの平均粒径を有する結晶質構造のＦｅ粉末を準備した。

【0067】

次に、樹脂原料として、エポキシ樹脂と、硬化剤であるイミド樹脂とを準備し、これら樹脂原料をアセトンに添加して樹脂溶液を得た。そして、樹脂溶液、大粒子、および、小粒子を混練し、得られた混練物を所定の条件で乾燥させアセトンを揮発させることで、顆粒を得た。当該混練工程では、大粒子と小粒子の合計１００ｗｔ％に対して、大粒子の比率を８０ｗｔ％、小粒子の比率を２０ｗｔ％に設定した。また、硬化後の樹脂成分の含有率が軟磁性粉末１００重量部に対して２．５重量部となるように、軟磁性粉末（大粒子および小粒子）と樹脂原料とを秤量した。

【0068】

次に、目開きが２０μｍ～５００μｍの篩を用いて、混練工程後の顆粒を分級し、１次顆粒を得た。また、試料Ａ６～試料Ａ１０では、目開きが２０μｍ～１００μｍの篩を用いて混練工程後の顆粒を分級した。そして、篩分級後の顆粒に対してさらに気流分級を実施し、比重の小さい２次顆粒を抽出した。試料Ａ６～試料Ａ１０では、気流分級を実施していない１次顆粒と、気流分級後の２次顆粒とを、面積率分布の歪度Ｓ_kが－０．５０となるような比率で混合し、混合顆粒を得た。

【0069】

一方、試料Ａ１１～試料Ａ１５では、目開きが２００μｍ～５００μｍの篩を用いて混練工程後の顆粒を分級した。そして、篩分級後の顆粒に対してさらに気流分級を実施し、比重の大きい２次顆粒を抽出した。試料Ａ１１～試料Ａ１５では、気流分級を実施していない１次顆粒と、気流分級後の２次顆粒とを、面積率分布の歪度Ｓ_kが０．５０となるような比率で混合し、混合顆粒を得た。

【0070】

次に、混合顆粒を金型に充填し加圧することで、トロイダル形状の圧粉体を得た。この際の成形圧を、９．８ＭＰａ以上１．２×１０³ＭＰａ以下の範囲に設定し、この成形圧によって、各試料における軟磁性粉末の平均面積率ｘ_A（平均充填率）を表１に示す値に制御した。そして、上記の圧粉体を１８０℃で６０分間、加熱処理することで、圧粉体中のエポキシ樹脂を硬化させ、トロイダル形状（外径１１ｍｍ、内径６．５ｍｍ、厚み２．５ｍｍ）の磁気コアを得た。

【0071】

試料Ａ１～試料Ａ５
試料Ａ１～試料Ａ５では、試料Ａ６～試料Ａ１５と同じ軟磁性粉末および樹脂原料を用いて、試料Ａ６～試料Ａ１５と同じ条件で１次顆粒を製造した。ただし、試料Ａ１～試料Ａ５では、混合顆粒ではなく、気流分級を実施していない１次顆粒のみを用いて、磁気コアを製造した。つまり、試料Ａ１～試料Ａ５では、１次顆粒のみを金型に充填して、圧粉体を得た後、圧粉体中のエポキシ樹脂を硬化させることで、トロイダル形状（外径１１ｍｍ、内径６．５ｍｍ、厚み２．５ｍｍ）の磁気コアを得た。試料Ａ１～試料Ａ５においても、試料Ａ６～試料Ａ１５と同様に、成形圧を９．８ＭＰａ以上１．２×１０³ＭＰａ以下の範囲に設定し、この成形圧によって、平均面積率ｘ_A（平均充填率）を表１に示す値に制御した。

【0072】

実験１の各試料では、作製した磁気コアに対して、以下に示す評価を実施した。

【0073】

磁気コアの断面解析
磁気コアの任意の断面をＳＥＭで観察し、画像解析ソフト（ナノシステム株式会社、Ｎａｎｏ Ｈｕｎｔｅｒ ＮＳ２Ｋ－Ｐｒｏ）を用いて軟磁性粉末の面積率分布を解析した。具体的に、まず、磁気コアの任意の断面に含まれる各金属粒子の円相当径を測定し、軟磁性粉末の最大粒子径Ｄ_MAX（円相当径の最大値）を特定した。次に、磁気コアの任意の断面を、最大粒子径Ｄ_MAXの２倍の格子幅を有する等間隔格子を用いて、１００個の正方形領域に区分けした。そして、（２Ｄ_MAX）²の面積を有する各正方形領域に含まれる金属粒子の合計面積を計測することで、各正方形領域における軟磁性粉末の面積率ｘ_iを算出した。当該測定結果に基づいて、磁気コアにおける軟磁性粉末の平均面積率ｘ_A、および、面積率分布の歪度Ｓ_kを算出した。

【0074】

１次顆粒を用いた試料Ａ１～試料Ａ５の磁気コアでは、軟磁性粉末の面積率分布が、正規分布に従い、面積率分布の歪度Ｓ_kが０．００であった。一方、１次顆粒と、比重の小さい２次顆粒との混合顆粒を用いた試料Ａ６～試料Ａ１０の磁気コアでは、軟磁性粉末の面積率分布の歪度Ｓ_kが－０．５０であった。また、１次顆粒と、比重の大きい２次顆粒との混合顆粒を用いた試料Ａ１１～試料Ａ１５の磁気コアでは、軟磁性粉末の面積率分布の歪度Ｓ_kが０．５０であった。

【0075】

磁気コアの特性評価
トロイダル形状の磁気コアに対して、ポリウレタンの絶縁被覆を有する銅線（ＵＥＷ線）を巻回した。そして、周波数１ＭＨｚにおける磁気コアのインダクタンスＬ₀を、ＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー社製４２８４Ａ）を用いて測定し、当該インダクタンスＬ₀に基づいて圧粉磁心の初透磁率μｉ（単位なし）を算出した。実験１では、初透磁率μｉは、２０以上を良好と判定した。

【0076】

また、ＵＥＷ線を巻回した磁気コアに対して、直流電流を０Ａから一定の上昇率で印加し、その際のインダクタンスの変化を計測した。そして、直流電流を印加した際のインダクタンスＬが、０ＡにおけるインダクタンスＬ₀に対して１０％低下した際の直流電流の値（すなわち、Ｌ／Ｌ₀＝９０％となった際の直流電流値）を、直流重畳定格電流Ｉｓａｔ（単位：Ａ）として特定した。

【0077】

実験１における各試料の評価結果を表１に示す。

【表1】

【0078】

表１に示すように、軟磁性粉末の平均面積率ｘ_Aが７５％以上の試料（試料Ａ２～試料Ａ５、試料Ａ７～試料Ａ１０、試料Ａ１２～試料Ａ１５）では、μｉが２０以上となり、高い透磁率を確保できた。直流重畳特性については、平均面積率ｘ_Aの増加に伴い、直流重畳定格電流が低下していく傾向となるが、歪度Ｓ_kが－０．５０の実施例（試料Ａ７～試料Ａ１０）、および、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例（試料Ａ１２～試料Ａ１５）では、高い透磁率を確保しつつ、歪度Ｓ_kが０．００の比較例（試料Ａ２～試料Ａ５）よりも、良好な直流重畳特性が得られることがわかった。以下、図６Ａ～図６Ｂに基づいて、直流重畳特性の向上効果について詳述する。

【0079】

図６Ａは、磁気コアにおける軟磁性粉末の平均面積率ｘ_A（平均充填率）とＩｓａｔとの関係を示すグラフである。図６Ａの横軸が平均面積率ｘ_A、縦軸がＩｓａｔであり、表１に示す試料Ａ１～試料Ａ１５の評価結果をプロットしている。図６Ａに示しように、歪度Ｓ_kが－０．５の実施例では、比較例よりも高いＩｓａｔが得られ、直流重畳特性が向上した。

【0080】

一方、図６Ｂは、磁気コアにおける軟磁性粉末の平均面積率ｘ_A（平均充填率）と、μｉとの関係を示すグラフである。図６Ｂの横軸が平均面積率ｘ_A、縦軸がμｉであり、表１に示す試料Ａ１～試料Ａ１５の評価結果をプロットしている。平均面積率ｘ_Aが７５％以上９０％の範囲では、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例におけるμｉが、比較例よりも向上した。

【0081】

磁性部品で用いられる磁気コアの設計においては、まず、所望のインダクタンスを得るための透磁率を定め、当該透磁率を実現するために必要な軟磁性粉末の平均充填率を設定する。直流重畳特性は、設定した平均充填率の結果として現れる特性である。歪度Ｓ_kが０．５０の実施例では、比較例よりも高い透磁率が得られるため、所望の透磁率を得るための平均充填率を低減することができる。たとえば、歪度Ｓ_kが０．００の比較例では、μｉ＝３０を得るために、軟磁性粉末の平均充填率を８５％程度に設定する必要があるが、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例では、約７６％程度の平均充填率でμｉ＝３０を実現できる。このように、平均充填率を低減できることから、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例では、所定の透磁率における直流重畳特性を比較例よりも向上させることができる。

【0082】

図６Ｃが、μｉとＩｓａｔの関係を示すグラフであり、表１に示す各試料の評価結果をプロットしている。図６Ｃから明らかなように、歪度Ｓ_kが０．００の比較例では、μｉ＝３０でのＩｓａｔが９．４Ａ程度であるのに対して、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例では、μｉ＝３０でのＩｓａｔが凡そ１０．７Ａであり、比較例よりも直流重畳特性を向上させることができる。なお、図６Ｃでは、プロットがグラフの右上に近づくほど磁気特性が良好であると判断できる。図６Ｃに示すグラフから、歪度Ｓ_kが－０．５０の実施例、および、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例では、高い透磁率と優れた直流重畳特性とを両立できることがわかった。

【0083】

（実験２）
実験２では、歪度Ｓ_kによる直流重畳特性の向上効果をより詳細に検討するために、表２および表３に示す磁気コアを製造した。なお、実験２では、表２および表３に示すように、所定の歪度Ｓ_kそれぞれに対して、平均面積率が異なる４つの磁気コアを製造した。

【0084】

試料Ｂ１～試料Ｂ２８
具体的に、表２に示す試料Ｂ１～試料Ｂ２８では、実験１と同じ軟磁性粉末および樹脂原料を用いて、実験１と同じ条件で１次顆粒を製造した。また、目開きが２０μｍ～１００μｍの篩を用いて混練工程後の顆粒を分級し、篩分級後の顆粒に対してさらに気流分級を実施することで、比重の小さい２次顆粒を抽出した。

【0085】

表２に示す試料Ｂ１～試料Ｂ２４では、いずれも、１次顆粒と比重の小さい２次顆粒とを混ぜ合わせた混合顆粒を用いて、トロイダル形状の磁気コアを製造した。その際に、軟磁性粉末の面積率分布における歪度Ｓ_kが表２に示す値となるように、１次顆粒と２次顆粒との配合比を設定した。また、表２に示す試料Ｂ２５～試料Ｂ２８では、比重の小さい２次顆粒のみを用いてトロイダル形状の磁気コアを製造した。

【0086】

上記のとおり、試料Ｂ１～試料Ｂ２８では、１次顆粒と２次顆粒との配合比を実験１の試料Ａ６～試料Ａ１０とは異なる比率に設定したが、大粒子および小粒子の仕様、大粒子と小粒子の比率、軟磁性粉末と樹脂の比率、トロイダル形状の磁気コアの寸法などのその他の条件は、実験１と同様とした。なお、試料Ｂ１～Ｂ２８においても、実験１と同様に、磁気コアを製造する際の成形圧により、平均面積率ｘ_A（平均充填率）を表２に示す値に制御した。

【0087】

試料Ｃ１～試料Ｃ２８
表３に示す試料Ｃ１～試料Ｃ２８では、実験１と同じ軟磁性粉末および樹脂原料を用いて、実験１と同じ条件で１次顆粒を製造した。また、目開きが２００μｍ～５００μｍの篩を用いて混練工程後の顆粒を分級し、篩分級後の顆粒に対してさらに気流分級を実施することで、比重の大きい２次顆粒を抽出した。

【0088】

試料Ｃ１～試料Ｃ２４では、いずれも、１次顆粒と比重の大きい２次顆粒とを混ぜ合わせた混合顆粒を用いて、トロイダル形状の磁気コアを製造した。その際に、軟磁性粉末の面積率分布における歪度Ｓ_kが表３に示す値となるように、１次顆粒と２次顆粒との配合比を設定した。また、表３に示す試料Ｃ２５～試料Ｃ２８では、比重の大きい２次顆粒のみを用いてトロイダル形状の磁気コアを製造した。

【0089】

上記のとおり、試料Ｃ１～試料Ｃ２８では、１次顆粒と２次顆粒との配合比を実験１の試料Ａ１１～試料Ａ１５とは異なる比率に設定したが、大粒子および小粒子の仕様、大粒子と小粒子の比率、軟磁性粉末と樹脂の比率、トロイダル形状の磁気コアの寸法などのその他の条件は、実験１と同様とした。なお、試料Ｃ１～Ｃ２８においても、実験１と同様に、磁気コアを製造する際の成形圧により、平均面積率ｘ_A（平均充填率）を表３に示す値に制御した。

【0090】

実験２の各試料においても、実験１と同じ方法で、平均面積率ｘ_A、歪度Ｓ_k、μｉ、およびＩｓａｔを測定した。各試料の評価結果を表２および表３に示す。表２は、歪度Ｓ_kを－０．０１以下に設定した実施例の評価結果を示しており、表３は、歪度Ｓ_kを０．０１以上に設定した実施例の評価結果を示している。また、図７は、μｉとＩｓａｔの関係を示すグラフであって、表２に示す評価結果の一部（歪度Ｓ_k＝０．００、－０．０１、－０．０５、－０．１０、－０．５０）をプロットした。図８は、μｉとＩｓａｔの関係を示すグラフであって、表３に示す評価結果の一部（歪度Ｓ_k＝０．００、０．０１、０．０５、０．１０、０．５０）をプロットした。

【0091】

また、実験２では、各歪度Ｓ_kにおける４つの試料の評価結果から、各歪度Ｓ_kでμｉを３０に設定した場合のＩｓａｔを算出した。具体的に、各歪度Ｓ_kにおける４つの試料の評価結果を、図７および図８に示すような、μｉとＩｓａｔの関係を示すグラフにプロットし、この４つのプロットに基づく近似直線を最小二乗法により求めた。そして、当該近似直線を用いて、μｉを３０に設定した場合のＩｓａｔを算出した。表２および表３に、近似直線の傾き（単位：Ａ）と切片（単位：Ａ）、および、μｉ＝３０でのＩｓａｔ（単位：Ａ）を示す。

【0092】

図９は、歪度の絶対値（｜Ｓ_k｜）と、μｉ＝３０でのＩｓａｔとの関係を示すグラフである。図９の横軸は歪度の絶対値を示す対数軸であり、縦軸がμｉ＝３０でのＩｓａｔを示す軸であり、表２に示す実施例（すなわちＳ_k≦－０．０１の実施例）の評価結果を、黒丸のマーカーと実線で示し、表３に示す実施例（すなわち０．０１≦Ｓ_kの実施例）の評価結果を、白抜きのマーカーと点線で示した。なお、図９に示す二点鎖線は、歪度Ｓ_kが０．００でμｉを３０に設定した場合のＩｓａｔを示すラインであり、グラフ横軸とは無関係である。

【0093】

また、μｉを３０に設定した場合において、歪度Ｓ_kが０．００である比較例のＩｓａｔを基準として、各歪度Ｓ_kにおけるＩｓａｔの向上率（単位：％）を算出した。具体的に、歪度Ｓ_kが０．００でμｉを３０に設定した場合のＩｓａｔを「Ｉ_STD」とし、各歪度Ｓ_kでμｉを３０に設定した場合のＩｓａｔを「Ｉ_Skew」として、各歪度Ｓ_kにおけるＩｓａｔの向上率を、計算式「Ｉ_Skew／Ｉ_STD（％）」に基づいて算出した。Ｉｓａｔの向上率は、５％以上を良好と判定し、１０％以上を特に良好と判定した。

【0094】

【表2】

【表3】

【0095】

表２に示す評価結果から、磁気コアにおける軟磁性粉末の面積率分布の歪度Ｓ_kを－０．０１以下に設定することで、直流重畳特性が向上することがわかった。より具体的に、図７のグラフにおいて、歪度Ｓ_kを－０．０１以下に設定することで、μｉとＩｓａｔの関係を示すプロットが、比較例のプロットよりもグラフ右上に向かって移動する傾向が確認できた。この結果から、歪度Ｓ_kを－０．０１以下に設定することで、高い透磁率を確保しつつ直流重畳特性の向上が図れることがわかった。

【0096】

また、図９において黒塗りのマーカーと実線で示すグラフから、－０．５０≦Ｓ_k≦－０．０１の範囲では、歪度Ｓ_kの低下に伴って、Ｉｓａｔがより向上する傾向が確認でき、－１０．００≦Ｓ_k≦－０．５０の範囲では、Ｉｓａｔが高止まりする傾向が確認できた。表２、図７および図９の結果から、Ｓ_k≦－０．０１の場合、歪度Ｓ_kは、－０．０５以下であることが好ましく、－０．１０以下であることがより好ましく、－０．５０以下であることがさらに好ましいことが分かった。また、Ｓ_k≦－０．０１の場合、歪度Ｓ_kの下限は特に限定されず、たとえば、－１０．００であってもよいことがわかった。

【0097】

表３に示す評価結果から、磁気コアにおける軟磁性粉末の面積率分布の歪度Ｓ_kを０．０１以上に設定することで、透磁率が向上することがわかった。また、図８のグラフにおいて、歪度Ｓ_kを０．０１以上に設定することで、μｉとＩｓａｔの関係を示すプロットが、比較例のプロットよりもグラフ右上に向かって移動する傾向が確認できた。この結果から、歪度Ｓ_kを０．０１以上に設定することで、高い透磁率を確保しつつ直流重畳特性の向上が図れることがわかった。

【0098】

また、図９において白抜きのマーカーと点線で示すグラフから、０．０１≦Ｓ_k≦１．００の範囲では、歪度Ｓ_kの上昇に伴って、Ｉｓａｔがより向上する傾向が確認でき、１．００≦Ｓ_k≦１０．００の範囲においても、高いＩｓａｔが得られることが確認できた。表３、図８および図９の結果から、０．０１≦Ｓ_Kの場合、歪度Ｓ_kは、０．０５以上であることが好ましく、０．１０以上であることがより好ましく、０．５０以上であることがさらに好ましいことが分かった。また、０．０１≦Ｓ_kの場合、歪度Ｓ_kの上限は特に限定されず、たとえば、１０．００であってもよいことがわかった。

【0099】

以上のとおり、実験２の評価結果から、軟磁性粉末の平均面積率を７５％以上９０％以下に設定した磁気コアにおいて、歪度Ｓ_kの絶対値を０．０１以上に制御することで、高い透磁率を確保しつつ、直流重畳特性の向上が図れることが立証できた。

【0100】

（実験３）
実験３では、大粒子の絶縁被膜に関する条件を変更して、表４に示す１５種類の磁気コアを製造した。具体的に、試料Ｄ１～試料Ｄ３では、絶縁被膜を有していない大粒子を用いた。試料Ｄ４～試料Ｄ９では、大粒子における絶縁被膜の平均厚みを変更し、試料Ｄ１０～試料Ｄ１５では、大粒子における絶縁被膜の組成を変更した。軟磁性粉末に関するその他の仕様（大粒子の組成、大粒子の平均粒径、小粒子の仕様、および、大粒子と小粒子の比率など）は、実験１と同じであり、実験１と同様の条件で磁気コアを製造した。

【0101】

実験３では、大粒子の絶縁被膜に関する条件に応じて、それぞれ、歪度Ｓ_kが０．００の比較例、歪度Ｓ_kが－０．５０の実施例、および、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例の３種の磁気コアを製造した。各比較例では、１次顆粒のみを使用することで歪度Ｓ_kを０．００に制御し、各実施例における歪度Ｓ_kは、実験１と同様に、１次顆粒と２次顆粒の配合比により制御した。また、実験３では、対応する比較例および実施例が同程度の透磁率を示すように、各試料における成形圧を設定し、比較例におけるＩｓａｔを基準として、各実施例におけるＩｓａｔの向上率を算出した。

【0102】

実験３の評価結果を、表４に示す。

【表4】

【0103】

試料Ｄ１～試料Ｄ３の評価結果から、絶縁被膜の有無に拘わらず、歪度Ｓ_kに基づいて、直流重畳特性の向上が図れることがわかった。また、試料Ｄ４～試料Ｄ１５の評価結果から、絶縁被膜の組成や厚みを変えた場合であっても、歪度Ｓ_kに基づいて、直流重畳特性の向上が図れることがわかった。

【0104】

（実験４）
試料Ｅ１～試料Ｅ１５
試料Ｅ１～試料Ｅ１５では、大粒子と小粒子とを表５に示す比率で混ぜ合わせて、磁気コアを製造した。試料Ｅ１～試料Ｅ１５で使用した大粒子と小粒子の仕様（粒子組成、平均粒径、被膜組成、および被膜平均厚み）は、実験１と同じであり、大粒子と小粒子の比率以外の製造条件は、実験１と同様とした。

【0105】

試料Ｆ１～試料Ｆ１２
試料Ｆ１～試料Ｆ１２では、小粒子を表６に示す組成に変更して、磁気コアを製造した。試料Ｆ１～試料Ｆ１２における小粒子の平均粒径は、いずれも、１μｍであった。また、試料Ｆ１～試料Ｆ１２では、いずれも、大粒子の比率を８０ｗｔ％、小粒子の比率を２０％に設定した。上記以外の実験条件は、実験１と同様とした。

【0106】

実験４では、変更した製造条件（大粒子と小粒子の比率（表５）、小粒子の組成（表６））に応じて、それぞれ、歪度Ｓ_kが０．００の比較例、歪度Ｓ_kが－０．５０の実施例、および、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例の３種の磁気コアを製造した。また、実験４では、対応する比較例および実施例が同程度の透磁率を示すように、各試料における成形圧を設定し、比較例におけるＩｓａｔを基準として、各実施例におけるＩｓａｔの向上率を算出した。

【0107】

【表5】

【表6】

【0108】

表５に示す評価結果から、大粒子と小粒子の比率を変えた場合であっても、歪度Ｓ_kに基づいて、直流重畳特性の向上が図れることがわかった。また、透磁率を高める観点では、大粒子の比率を６０ｗｔ％以上に設定することが好ましいことがわかった。

【0109】

表６に示す評価結果から、小粒子の組成を変えた場合であっても、歪度Ｓ_kに基づいて、直流重畳特性の向上が図れることがわかった。

【0110】

（実験５）
実験５では、大粒子、中粒子、および、小粒子を含む軟磁性粉末を用いて、１５種類の磁気コアを製造した。実験５の各試料で使用した大粒子および小粒子の仕様（粒子組成、平均粒径、被膜組成、および被膜平均厚み）は、実験１と同様とし、１次顆粒の製造時に大粒子および小粒子と共に、表７に示す組成を有する中粒子を添加した。試料Ｇ１～試料Ｇ１５で使用した中粒子の平均粒径は、いずれも、５μｍであった。また、試料Ｇ１～試料Ｇ１５では、いずれも、大粒子の比率を８０ｗｔ％、中粒子の比率を１０ｗｔ％、および、小粒子の比率を１０％に設定した。上記以外の実験条件は、実験１と同様とした。

【0111】

実験５では、軟磁性粉末の構成に応じて、それぞれ、歪度Ｓ_kが０．００の比較例、歪度Ｓ_kが－０．５０の実施例、および、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例の３種の磁気コアを製造した。また、実験５では、対応する比較例および実施例が同程度の透磁率を示すように、各試料における成形圧を設定し、比較例におけるＩｓａｔを基準として、各実施例におけるＩｓａｔの向上率を算出した。

【0112】

【表7】

【0113】

表７に示す評価結果から、軟磁性粉末を３種の粒子群で構成した場合であっても、歪度Ｓ_kに基づいて、直流重畳特性の向上が図れることがわかった。

【0114】

（実験６）
実験６では、大粒子の組成を変更して、表８～表１０に示す磁気コアを製造した。表８の試料Ｈ１～試料Ｈ９では、非晶質構造を有する大粒子を用い、表９の試料Ｉ１～試料Ｉ９では、ナノ結晶構造を有する大粒子を用い、表１０の試料Ｊ１～試料Ｊ１２では、結晶質構造を有する大粒子を用いた。実験６の各実施例で使用した大粒子の平均粒径は、いずれも２５μｍであり、各試料における大粒子には、いずれも、平均厚みが２０ｎｍで実験１と同じ組成を有する絶縁被膜を形成した。

【0115】

実験６では、大粒子の組成に応じて、それぞれ、歪度Ｓ_kが０．００の比較例、歪度Ｓ_kが－０．５０の実施例、および、歪度Ｓ_kが０．５０の実施例の３種の磁気コアを製造した。また、実験６では、対応する比較例および実施例が同程度の透磁率を示すように、各試料における成形圧を設定し、比較例におけるＩｓａｔを基準として、各実施例におけるＩｓａｔの向上率を算出した。

【0116】

【表8】

【表9】

【表10】

【0117】

実験６の表８～表１０に示す評価結果から、大粒子の組成に拘わらず、歪度Ｓ_kに基づいて、直流重畳特性の向上が図れることがわかった。

【符号の説明】

【0118】

２ … 磁気コア
１ … 軟磁性粉末
１０ … 金属粒子
１０ａ … 大粒子
１０ｂ … 小粒子
１０ｃ … 中粒子
３ … 樹脂
２０ … 正方形領域
１００ … 磁性部品
５ … コイル
５ａ，５ｂ … 端部
６，８ … 外部電極

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】