特許 7128439 圧粉磁芯およびインダクタ素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-23

(45)【発行日】2022-08-31

(54)【発明の名称】圧粉磁芯およびインダクタ素子

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/147 20060101AFI20220824BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20220824BHJP

   H01F 27/255 20060101ALI20220824BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20220824BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20220824BHJP

   B22F 3/00 20210101ALI20220824BHJP

【ＦＩ】

H01F1/147 141

H01F1/147 166

H01F17/04 F

H01F27/255

C22C38/00 303S

B22F1/00 Y

B22F3/00 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018095867

(22)【出願日】2018-05-18

(65)【公開番号】P2019201155

(43)【公開日】2019-11-21

【審査請求日】2021-03-10

(73)【特許権者】

【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】茂呂 英治

(72)【発明者】

【氏名】原田 明洋

(72)【発明者】

【氏名】小枝 真仁

【審査官】後藤 嘉宏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２０８００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０８２４８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０７３０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５３３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２９３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０３２６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ １／１４７

Ｈ０１Ｆ １７／０４

Ｈ０１Ｆ ２７／２５５

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｂ２２Ｆ １／００

Ｂ２２Ｆ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

断面において、観察される粒子の粒度分布で示されるピークをその粒子群の平均粒径とし、平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下にある粒子群である大粒子と、平均粒径が３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下にある粒子群である小粒子とが観察される圧粉磁芯であって、
前記断面において前記大粒子が占める面積と前記小粒子が占める面積との比が９：１～５：５であり、
前記大粒子および前記小粒子のビッカース硬度（Ｈｖ）がそれぞれ１５０以上６００以下であり、
前記小粒子がＦｅとＳｉを含む合金粉である圧粉磁芯。

【請求項2】

前記小粒子の電気抵抗が４０μΩ・ｃｍ以上である、請求項１に記載の圧粉磁芯。

【請求項3】

前記小粒子がＣｏおよびＣｒからなる群から選択される１以上の元素を含む、請求項１または２に記載の圧粉磁芯。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに記載の圧粉磁芯を有するインダクタ素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧粉磁芯およびそれを有するインダクタ素子に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電源の高周波化が進展しており、数ＭＨｚ程度の高周波帯域での使用に好適なインダクタ素子が求められている。また、小型化のため直流重畳特性に優れ、さらに、電源の高効率化のため渦電流損失（コアロス）の低減されたインダクタ素子が求められている。そして、車載用、特にＥＣＵ駆動回路の用途では、信頼性を確保するため耐電圧が大きい圧粉磁芯が求められる。

【0003】

特許文献１には、所定のビッカース硬度（Ｈｖ）を有する金属磁性粉末で構成された圧粉磁芯が開示されている。しかし、引用文献１では、数ＭＨｚといった高周波帯域での使用が考慮されておらず、金属磁性粉末として粒径の異なる２種類を用いるとの開示もない。

【0004】

特許文献２にも、所定のビッカース硬度（Ｈｖ）を有する金属磁性粉末で構成された圧粉磁芯が開示されている。しかし、特許文献２の実施例に開示された圧粉磁芯では、直流重畳特性（透磁率）が低く小型化には不十分である。また、高周波帯域（１ＭＨｚ）におけるコアロスが大きく、電源の高効率化にも不十分である。さらに、金属磁性粉末として粒径の異なる２種類を用いるとの開示もない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１０／０８２４８６号公報

【文献】国際公開第２０１０／１０３７０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明はかかる実情に鑑みてなされ、数ＭＨｚ程度の高周波帯域において、直流重畳特性に優れ、渦電流損失が小さく、かつ耐電圧に優れる圧粉磁芯、およびそれを有するインダクタ素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らは、所定範囲のビッカース硬度（Ｈｖ）を有する大粒子および小粒子を所定の割合で含有させることにより、数ＭＨｚ程度の高周波帯域において、直流重畳特性に優れ、渦電流損失が小さく、かつ耐電圧に優れる圧粉磁芯が得られることを見出した。

【0008】

本願発明の要旨は以下のとおりである。
（１）断面において、平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下にある大粒子と、平均粒径が３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下にある小粒子とが観察される圧粉磁芯であって、
前記断面において前記大粒子が占める面積と前記小粒子が占める面積との比が９：１～５：５であり、
前記大粒子および前記小粒子のビッカース硬度（Ｈｖ）がそれぞれ１５０以上６００以下であり、
前記小粒子がＦｅと少なくともＳｉまたはＮｉのいずれかとを含む合金粉である圧粉磁芯。

【0009】

（２）前記小粒子の電気抵抗が４０μΩ・ｃｍ以上である、（１）に記載の圧粉磁芯。

【0010】

（３）前記小粒子がＣｏおよびＣｒからなる群から選択される１以上の元素を含む、（１）または（２）に記載の圧粉磁芯。

【0011】

（４）上記（１）～（３）のいずれかに記載の圧粉磁芯を有するインダクタ素子。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、数ＭＨｚ程度の高周波帯域において、直流重畳特性に優れ、渦電流損失が小さく、かつ耐電圧に優れる圧粉磁芯、およびそれを有するインダクタ素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係るインダクタ素子を示す模式斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る圧粉磁芯の断面で観察される粒子の粒度分布の例である。

【図3】本発明の実施形態に係る圧粉磁芯の断面を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を、具体的な実施形態に基づき説明するが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変は許容される。

【0015】

（インダクタ素子）
本実施形態に係る圧粉磁芯は、インダクタ素子の磁芯として好適に用いられる。
そして、本実施形態に係るインダクタ素子は、たとえば、所定形状の圧粉磁芯内部に、ワイヤが巻回された空芯コイルが埋設されたコイル型電子部品であってもよい。

【0016】

圧粉磁芯内部にワイヤが巻回された空芯コイルが埋設されたコイル型電子部品として好適な例を図１に示す。図１において、インダクタ素子１００は、各面が互いに直角に連続する六面体状をなして一体成形されたコア１１０と、このコア１１０に埋設され、両端部のみが露出されているコイル１２０とを備えている。

【0017】

図１において、コイル１２０は断面が長方形の扁平状の平角線を、その長方形の一短辺が中心側を向くように螺旋状に巻回されてなる。コイル１２０の両端部は巻回された部分から引き出されている。また、コイル１２０は、その外周を絶縁層で被覆されている。コイル１２０の両端部はコア１１０の互いに平行な２つの側面の高さ方向中間部から外に突出している。これらの両端部は、巻回された部分から、まずコア１１０の上記側面に沿うように折り曲げられ、更に先端の部分でコア１１０の裏面に沿うように折り曲げられている。コイル１２０の両端部は端子として機能するため、上記絶縁層で被覆されていない。

【0018】

コイル１２０及びそれを被覆する絶縁層の材料は、従来のインダクタ素子の対応するコイル及び絶縁層の材料として用いられているものであれば、特に限定されない。

【0019】

このインダクタ素子１００のコア１１０は、本実施形態に係る圧粉磁芯からなる。

【0020】

また、本実施形態に係るインダクタ素子は、所定形状の圧粉磁芯の表面にワイヤが所定の巻き数だけ巻回されてなるコイル型電子部品であってもよい。ワイヤが巻回される磁芯の形状としては、ＦＴ型、ＥＴ型、ＥＩ型、ＵＵ型、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＵＩ型、ドラム型、トロイダル型、ポット型、カップ型等を例示することができる。

【0021】

（圧粉磁芯）
本実施形態に係る圧粉磁芯では、その断面（切断面）において大粒子と小粒子とが観察される。大粒子と小粒子とは、図２に示すような粒度分布で区別できる。粒度分布で示されるピークはその粒子群の平均粒径である。なお、図２は、平均粒径が１０μｍの大粒子と、平均粒径が４５０ｎｍの小粒子とを表示する、粒度分布の一例である。

【0022】

本実施形態に係る圧粉磁芯において、大粒子は、その断面において観察される粒子の粒度分布で平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下にある粒子群と定義される。また、小粒子は、その断面において観察される粒子の粒度分布で平均粒径が３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下にある粒子群と定義される。

【0023】

大粒子は、好ましくは平均粒径が３μｍ以上１０μｍ以下にある粒子群、より好ましくは平均粒径が５μｍ以上１０μｍ以下にある粒子群と定義される。

【0024】

また、小粒子は、好ましくは平均粒径が３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下にある粒子群、より好ましくは平均粒径が４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下にある粒子群にある粒子と定義される。

【0025】

本実施形態に係る圧粉磁芯の断面において、上記大粒子が占める面積と上記小粒子が占める面積との比［大粒子：小粒子］は９：１～５：５であり、好ましくは８．５：１．５～６．０：４．０であり、より好ましくは８．０：２．０～６．５：３．５である。

【0026】

なお、本実施形態に係る圧粉磁芯では、その断面において、上記大粒子および上記小粒子以外の粒子が観察されてもよい。すなわち、その断面の粒度分布において、平均粒径が３００ｎｍ未満の粒子群、９００ｎｍを超え３μｍ未満の粒子群、１５μｍを超える粒子群が存在してもよい。

【0027】

圧粉磁芯の断面はＳＥＭ画像で観察できる。その模式図を図３に示す。断面では、大粒子１１および小粒子１２が観察され、それらを覆う絶縁被覆１３も観察できる。間隙１４は、空隙でもよく、後述する結合材を含んでいてもよい。本実施形態では、断面のＳＥＭ画像で観察される粒子の円相当径を算出し、それを粒径とする。このとき、粒径には絶縁被膜１３の厚みは含まれない。この粒径から粒度分布を得る。

【0028】

本実施形態において、圧粉磁芯の断面における大粒子が占める面積と小粒子が占める面積との比は、圧粉磁芯に含まれる、大粒子の材料となる原料大粒子と小粒子の材料となる原料小粒子との重量比とほぼ等しい。したがって、本実施形態においては、圧粉磁芯に含まれる原料大粒子と原料小粒子との重量比を、圧粉磁芯の断面における大粒子が占める面積と小粒子が占める面積との比として扱うことができる。

【0029】

本実施形態に係る圧粉磁芯において、大粒子および小粒子のビッカース硬度（Ｈｖ）はそれぞれ１５０以上６００以下であり、好ましくは３００以上６００以下である。
圧粉磁芯は、後述するように、大粒子および小粒子の原料粒子を含む軟磁性材料粉を金型内で圧縮することで成形される。圧粉磁芯を金型から脱型するとき、圧粉磁芯側面は金型の内部表面と強く擦れ合う。ビッカース硬度（Ｈｖ）が低すぎると、脱型時に圧粉磁芯側面の軟磁性材料粉が伸びて変形し、その結果、耐電圧が低下するおそれがある。またビッカース硬度（Ｈｖ）が大きすぎると、粒子の充填量が低下して直流重畳特性が低下するおそれがある。なお、ビッカース硬度（Ｈｖ）は、上記の範囲内であれば、大粒子と小粒子とで同じ値でもよく、異なる値でもよい。

【0030】

ビッカース硬度（Ｈｖ）は、マイクロビッカース硬さ試験で求める。大粒子または小粒子に対面角１３６度のダイヤモンド正四角錐圧子を押込み、そのときにできる圧痕の寸法を測定し算出する。圧痕はＣＣＤカメラを通して観察できる。本実施形態では、５回以上測定したときの平均値を採用する。ビッカース硬度（Ｈｖ）は、荷重Ｆ［Ｎ］を窪み表面積Ｓ［ｍ^２］で除した値であり、測定する窪み対角線長さｄ［ｍ］に基づき下記式で求められる。
ビッカース硬度（Ｈｖ）＝Ｆ／Ｓ＝１．８５４×Ｆ／ｄ^２

【0031】

本実施形態において、小粒子の電気抵抗は、好ましくは２５μΩ・ｃｍ以上であり、より好ましくは４０μΩ・ｃｍ以上であり、さらに好ましくは５５μΩ・ｃｍ以上である。また、小粒子の電気抵抗の上限は特に制限されない。

【0032】

本実施形態において、小粒子は、Ｆｅと少なくともＳｉまたはＮｉのいずれかとを含む合金粉であり、好ましくは少なくともＦｅおよびＳｉを含む合金粉である。また、小粒子は、さらにＣｏおよびＣｒからなる群から選択される１以上の元素を含んでもよい。したがって、小粒子としては、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、およびＦｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｃｏ系合金等を用いることができる。

【0033】

また本実施形態において、大粒子は、好ましくはＦｅと少なくともＳｉまたはＮｉのいずれかとを含む合金粉であり、より好ましくは少なくともＦｅおよびＳｉを含む合金粉である。大粒子は、さらにＣｏおよびＣｒからなる群から選択される１以上の元素を含んでもよい。したがって、大粒子としては、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、およびＦｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｃｏ系合金等を用いることができる。

【0034】

本実施形態において、大粒子と小粒子とは同じ組成でもよく、異なる組成でもよい。

【0035】

大粒子の材料となる原料大粒子の製造方法には特に制限はないが、例えば、アトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法により製造される。好ましくは、水アトマイズ法である。

【0036】

また、小粒子の材料となる原料小粒子の製造方法には特に制限はないが、例えば、粉砕法、液相法、噴霧熱分解法、溶融法等の各種粉末化法により製造される。

【0037】

本実施形態において、大粒子の材料となる原料大粒子の平均粒径は、好ましくは３～１５μｍであり、より好ましくは３～１０μｍであり、さらに好ましくは５～１０μｍである。また、小粒子の材料となる原料小粒子の平均粒径は、好ましくは３００～９００ｎｍであり、より好ましくは３００～７００ｎｍであり、さらに好ましくは４５０～７００ｎｍである。

【0038】

なお、本実施形態において、原料大粒子の平均粒径は、圧粉磁芯の断面における大粒子の平均粒径と略一致する。また、原料小粒子の平均粒径は、圧粉磁芯の断面における小粒子の平均粒径と略一致する。

【0039】

本実施形態において、原料大粒子および原料小粒子はそれぞれ絶縁されていることが好ましい。絶縁方法としては、例えば、粒子表面に絶縁被膜を形成する方法が挙げられる。絶縁被膜としては、樹脂または無機材料で形成する被膜、および熱処理により粒子表面を酸化して形成する酸化被膜が挙げられる。樹脂または無機材料で絶縁被膜を形成する場合、樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。無機材料としては、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩（水ガラス）、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス、硫酸塩ガラスなどが挙げられる。原料大粒子および原料小粒子の表面に絶縁被膜を形成することで、各粒子の絶縁性を高めることができる。

【0040】

原料大粒子における絶縁被膜の厚みは、好ましくは１０～４００ｎｍ、より好ましくは２０～２００ｎｍ、さらに好ましくは３０～１５０ｎｍである。また、原料小粒子における絶縁被膜の厚みは、好ましくは３～３０ｎｍ、より好ましくは５～２０ｎｍ、さらに好ましくは５～１０ｎｍである。原料大粒子および原料小粒子における絶縁被膜の厚みは、圧粉磁芯の断面で観察される絶縁被膜の厚みと一致する。絶縁被膜の厚みを上記範囲とすることで、耐食性が得られ、透磁率μおよび耐電圧の低下を抑制できる。絶縁被膜は、原料大粒子および原料小粒子の表面全体を覆っていてもよく、一部のみを覆っていてもよい。

【0041】

（結合材）
圧粉磁芯は、結合材を含むことができる。結合材としては、特に制限はないが、各種有機高分子樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、および水ガラス等が例示される。結合剤の含有量には特に制限はない。例えば、圧粉磁芯全体を１００質量％とすると、原料大粒子および原料小粒子の合計含有量を９０質量％～９８質量％とし、結合材の含有量を２質量％～１０質量％とすることができる。

【0042】

（圧粉磁芯の製造方法）
圧粉磁芯の製造方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用できる。例えば、次のような方法が挙げられる。まず、大粒子の材料となる原料大粒子および小粒子の材料となる原料小粒子を所定割合で混合し軟磁性材料粉とする。絶縁された軟磁性材料粉と結合材とを混合し、混合粉を得る。また、必要に応じて、得られた混合粉を造粒粉としてもよい。そして、混合粉または造粒粉を金型内に充填して圧縮成形し、作製すべき磁性体（圧粉磁芯）の形状を有する成形体を得る。得られた成形体に対して、必要に応じて熱処理を行うことにより、金属磁性粉が固定された所定形状の圧粉磁芯が得られる。熱処理の条件に特に制限はなく、例えば、熱処理温度を１５０～２２０℃とし、熱処理時間を１～１０時間とすることができる。また、熱処理時の雰囲気にも特に制限はなく、例えば大気雰囲気、またはアルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気中で熱処理できる。得られた圧粉磁芯に、ワイヤを所定回数だけ巻回することにより、インダクタ素子が得られる。

【0043】

また、上記の混合粉または造粒粉と、ワイヤを所定回数だけ巻回して形成された空心コイルとを、金型内に充填して圧縮成形しコイルが内部に埋設された成形体を得てもよい。得られた成形体に対して、必要に応じて熱処理を行うことにより、コイルが埋設された所定形状の圧粉磁芯が得られる。このような圧粉磁芯は、その内部にコイルが埋設されているので、インダクタ素子として機能する。

【0044】

（磁気特性）
＜透磁率＞
周波数３ＭＨｚにおける圧粉磁芯のインダクタンスを測定し、インダクタンスから圧粉磁芯の透磁率を算出する。本実施形態の圧粉磁芯において、直流重畳磁界が０Ａ／ｍおよび８０００Ａ／ｍのときの透磁率を、それぞれ初期透磁率μｉ（０Ａ／ｍ）および直流透磁率μｄｃ（８０００Ａ／ｍ）とする。
本実施形態の圧粉磁芯の初期透磁率μｉは、好ましくは３５以上、より好ましくは３６以上、さらに好ましくは４８以上である。
また、本実施形態の圧粉磁芯の直流透磁率μｄｃは、好ましくは３０以上、より好ましくは３６以上、さらに好ましくは４２以上である。

【0045】

＜渦電流損失（コアロス）＞
渦電流損失（コアロス）は、周波数３ＭＨｚおよび５ＭＨｚ、測定磁束密度１０ｍＴの条件で測定する。
本実施形態の圧粉磁芯の周波数３ＭＨｚにおけるコアロスは、好ましくは４９５ｋＷ／ｍ^３以下、より好ましくは４００ｋＷ／ｍ^３以下、さらに好ましくは３００ｋＷ／ｍ^３以下、特に好ましくは２５０ｋＷ／ｍ^３以下である。
また、本実施形態の圧粉磁芯の周波数５ＭＨｚにおけるコアロスは、好ましくは９９０ｋＷ／ｍ^３以下、より好ましくは８００ｋＷ／ｍ^３以下、さらに好ましくは５７０ｋＷ／ｍ^３以下、特に好ましくは４８５ｋＷ／ｍ^３以下である。

【0046】

＜耐電圧＞
直径１２．７ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状に成形した圧粉磁芯を一対の銅板で挟み、銅板に電圧を印加して、０．５ｍＡの電流が流れたときの電圧を耐電圧とする。
本実施形態の圧粉磁芯の耐電圧は、好ましくは５００Ｖ／５ｍｍ以上、より好ましくは７００Ｖ／５ｍｍ以上、さらに好ましくは１０００Ｖ／５ｍｍ以上である。

【0047】

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。

【実施例】

【0048】

以下、実施例を用いて、発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
平均粒径、面積比、ビッカース硬度（Ｈｖ）、小粒子の電気抵抗、初期透磁率（μｉ）、直流透磁率（μｄｃ）、およびコアロスは以下のように測定した。結果を表１に示す。

【0049】

＜平均粒径および面積比＞
圧粉磁芯を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨してＳＥＭで観察を行った。画像解析ソフト（マウンテック社製Ｍａｃ－Ｖｉｅｗ）を用いてＳＥＭ画像中の軟磁性材料粉の粒度分布を測定し、大粒子および小粒子の平均粒径（Ｄ５０）を得た。平均粒径が３～１５μｍの範囲にある粒子群を大粒子とし、平均粒径が３００～９００ｎｍの範囲にある粒子群を小粒子とした。圧粉磁芯の断面における大粒子の占める面積と小粒子の占める面積との比を求めた。

【0050】

＜ビッカース硬度（Ｈｖ）＞
ビッカース硬度（Ｈｖ）は、微小硬度計（明石製作所製ＭＶＫ―０３）を用いて測定した。

【0051】

＜小粒子の電気抵抗＞
小粒子と同じ組成を有するよう作製した試料粒子の電気抵抗を測定し、それを小粒子の電気抵抗とした。すなわち、小粒子と同じ組成を有する、直径およそ１０μｍの試料粒子を樹脂で固定し、断面を切り出し、そこにタングステンからなる４本の測定端子をあてて電圧を印可し、その際の電流を測定して電気抵抗を求めた。電気抵抗は組成に大きく依存するため、上記試料粒子の電気抵抗は、粒径がより小さい小粒子の電気抵抗と同じと考えられる。

【0052】

＜初期透磁率（μｉ）、直流透磁率（μｄｃ）＞
ＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー社製４２８４Ａ）および直流バイアス電源（アジレント・テクノロジー社製４２８４１Ａ）を用いて、周波数３ＭＨｚにおける圧粉磁芯のインダクタンスを測定し、インダクタンスから圧粉磁芯の透磁率を算出した。直流重畳磁界が０Ａ／ｍの場合と８０００Ａ／ｍの場合について測定し、それぞれの透磁率をμｉ（０Ａ／ｍ）、μｄｃ（８０００Ａ／ｍ）とした。

【0053】

＜コアロス＞
ＢＨアナライザ（岩通計測社製ＳＹ－８２５８）を用いて、周波数３ＭＨｚおよび５ＭＨｚ、測定磁束密度１０ｍＴの条件で測定した。

【0054】

＜耐電圧＞
直径１２．７ｍｍ、高さ５ｍｍの円柱状に成形した圧粉磁芯を一対の銅板で挟み、銅板に電圧を印加して、０．５ｍＡの電流が流れたときの電圧を測定した。

【0055】

（実施例１）
水アトマイズ法にて、組成がＦｅ_６．５Ｓｉで平均粒径が３μｍである原料大粒子を得た。また、液相法にて、組成がＦｅ_６．５Ｓｉで平均粒径が３００ｎｍである原料小粒子を得た。

【0056】

原料大粒子と原料小粒子とを７：３の重量比で配合し、これを軟磁性材料粉とした。
軟磁性材料粉にリン酸亜鉛を用いて厚さ１０ｎｍの絶縁被膜を形成した。

【0057】

絶縁被膜を形成した軟磁性材料粉の合計１００質量％に対して、シリコーン樹脂が３質量％となるようにキシレンにて希釈して添加し、ニーダーで混練し、乾燥して得られた凝集物を３５５μｍ以下となるように整粒して、顆粒を得た。これを外径１７．５ｍｍ、内径１１．０ｍｍのトロイダル形状の金型に充填し、成形圧６ｔ／ｃｍ^２で加圧し成形体を得た。コア重量は５ｇとした。得られた成形体をベルト炉にて７５０℃で３０ｍｉｎ、窒素雰囲気中で熱処理して圧粉磁芯を得た。

【0058】

圧粉磁芯を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨してＳＥＭで観察を行った。ＳＥＭ画像中の軟磁性材料粉の粒度分布を測定し、平均粒径を得た。平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下にある粒子群を大粒子とし、平均粒径が３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下にある粒子群を小粒子とした。大粒子が占める面積と小粒子が占める面積との比を求めたところ７：３であり、圧粉磁芯が含む原料大粒子と原料小粒子との重量比と一致した。

【0059】

なお、以下の実施例においても、得られた圧粉磁芯の断面における、大粒子が占める面積と小粒子が占める面積との比は、圧粉磁芯が含む原料大粒子と原料小粒子との重量比と一致した。
また、全ての実施例において、原料大粒子の平均粒径は、圧粉磁芯の断面における大粒子の平均粒径と略一致した。さらに、原料小粒子の平均粒径は、圧粉磁芯の断面における小粒子の平均粒径と略一致した。

【0060】

（実施例２）
原料大粒子として平均粒径５μｍの粒子、および原料小粒子として平均粒径４５０ｎｍの粒子を用いた他は、実施例１と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0061】

（実施例３）
原料大粒子として平均粒径１０μｍの粒子、および原料小粒子として平均粒径７００ｎｍの粒子を用いた他は、実施例１と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0062】

（実施例４）
原料大粒子として平均粒径１５μｍの粒子、および原料小粒子として平均粒径９００ｎｍの粒子を用いた他は、実施例１と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0063】

（実施例５）
組成がＦｅ_４Ｓｉ_２Ｃｒの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0064】

（実施例６）
組成がＦｅＮｉ_２Ｓｉ_３Ｃｏの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0065】

（実施例７）
組成がＦｅ_４８Ｎｉの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0066】

（実施例８）
組成がＦｅ_１．５Ｓｉの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0067】

（実施例９）
組成がＦｅ_７．５Ｓｉの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0068】

（実施例１０）
組成がＦｅ_４．５Ｓｉの原料大粒子、および組成がＦｅ_４．５Ｓｉの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0069】

（実施例１１）
組成をＦｅ_３Ｓｉの原料大粒子、および組成がＦｅ_３Ｓｉの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0070】

（実施例１２）
組成がＦｅ_４Ｓｉ_２Ｃｒの原料大粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0071】

（実施例１３）
組成がＦｅＮｉ_２Ｓｉ_３Ｃｏの原料大粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0072】

（実施例１４）
組成がＦｅ_１．５Ｓｉの原料大粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0073】

（実施例１５）
組成がＦｅ_７．５Ｓｉの原料大粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0074】

（実施例１６）
原料大粒子と原料小粒子とを９：１の重量比で配合した他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0075】

（実施例１７）
原料大粒子と原料小粒子とを８：２の重量比で配合した他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0076】

（実施例１８）
原料大粒子と原料小粒子とを６：４の重量比で配合した他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0077】

（実施例１９）
原料大粒子と原料小粒子とを５：５の重量比で配合した他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0078】

（比較例１）
原料大粒子と原料小粒子とを４：６の重量比で配合した他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0079】

（比較例２）
平均粒径１０μｍの原料大粒子のみを用いた他は、実施例１と同様にして圧粉磁芯を得た。なお、圧粉磁芯の断面のＳＥＭ画像から得られた粒度分布では、平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下にある粒子のみが観察された。

【0080】

（比較例３）
組成がＦｅの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0081】

（比較例４）
組成がＦｅ_９．５Ｓｉ_５．５Ａｌの原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0082】

（比較例５）
組成がＦｅ_８１Ｓｉ_９Ｎｂ_７Ｂ_３の原料小粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。

【0083】

（比較例６）
原料小粒子として平均粒径１５０ｎｍの粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。なお、圧粉磁芯の断面のＳＥＭ画像から得られた粒度分布では、平均粒径が３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下にある粒子の存在が確認できなかった。

【0084】

（比較例７）
原料小粒子として平均粒径１２００ｎｍの粒子を用いた他は、実施例３と同様にして圧粉磁芯を得た。なお、圧粉磁芯の断面のＳＥＭ画像から得られた粒度分布では、平均粒径が３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下にある粒子の存在が確認できなかった。

【0085】

（比較例８）
原料大粒子として平均粒径２５μｍの粒子、および原料小粒子として平均粒径５００ｎｍの粒子を用いた他は、実施例１と同様にして圧粉磁芯を得た。なお、圧粉磁芯の断面のＳＥＭ画像から得られた粒度分布では、平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下にある粒子の存在が確認できなかった。

【0086】

【表1】

【0087】

表１より、実施例１～１９では、直流重畳特性（透磁率μｉ、μｄｃ）が高く、コアロスが低く、かつ耐電圧が高いことが確認された。

【0088】

一方、断面における大粒子が占める面積と小粒子が占める面積との比が９：１～５：５の範囲外である場合には、透磁率が低下した（比較例１）。

【0089】

断面において、大粒子のみが観察される場合には、透磁率が低下し、コアロスが増大した（比較例２）。

【0090】

小粒子のビッカース硬度（Ｈｖ）が１５０未満の場合には、耐電圧が著しく低下した（比較例３）。また、小粒子のビッカース硬度（Ｈｖ）が６００を超える場合には、透磁率が低下した（比較例４、５）。

【0091】

断面の粒度分布において、平均粒径が３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下にある粒子が確認されない場合には、透磁率が低下した（比較例６、７）。

【0092】

断面の粒度分布において、平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下にある粒子が確認されない場合には、耐電圧が低下した（比較例８）。

【符号の説明】

【0093】

１００ インダクタ素子
１１０ コア
１２０ コイル
１０ 圧粉磁芯
１１ 大粒子
１２ 小粒子
１３ 絶縁被膜
１４ 間隙

【図1】

【図2】

【図3】