特許 7459639 複合粒子、コアおよび電子部品

(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】2024-03-25

(45)【発行日】2024-04-02

(54)【発明の名称】複合粒子、コアおよび電子部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/20 20060101AFI20240326BHJP

   H01F 1/26 20060101ALI20240326BHJP

   H01F 1/24 20060101ALI20240326BHJP

   H01F 27/255 20060101ALI20240326BHJP

   B22F 1/16 20220101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H01F1/20

H01F1/26

H01F1/24

H01F27/255

B22F1/16 100

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020079622

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021174936

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-02-09

(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】山下 保英

(72)【発明者】

【氏名】寺尾 耕太郎

(72)【発明者】

【氏名】橋本 晋亮

【審査官】秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１５２５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７１４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３３８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８８６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１０１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２２０６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０１１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９２４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ １／２０

Ｈ０１Ｆ １／２６

Ｈ０１Ｆ １／２４

Ｈ０１Ｆ ２７／２５５

Ｂ２２Ｆ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性を有する大粒子と、前記大粒子の表面に直接的または間接的に付着してあり前記大粒子よりも平均粒径が小さい小粒子と、前記大粒子の周りに存在する小粒子の間に位置する前記大粒子の表面を少なくとも覆う相互緩衝膜と、を有し、
前記大粒子の平均粒径をＲとし、前記小粒子の平均粒径をｒとし、前記相互緩衝膜の平均厚みをｔとしたとき、
（ｒ／Ｒ）が０．００１２以上０．０２５以下であり、
（ｔ／ｒ）が０より大きく、０．７以下であり、
前記ｒが１２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である複合粒子。

【請求項2】

前記小粒子が非磁性および絶縁性を有する請求項１に記載の複合粒子。

【請求項3】

前記小粒子は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素およびフェライトからなる群から選択される少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１または２に記載の複合粒子。

【請求項4】

前記小粒子がＳｉＯ₂粒子である請求項１～３のいずれかに記載の複合粒子。

【請求項5】

前記相互緩衝膜が非磁性および絶縁性を有する請求項１～４のいずれかに記載の複合粒子。

【請求項6】

前記相互緩衝膜がテトラエトキシシラン由来のケイ素の酸化物を含む請求項１～５のいずれかに記載の複合粒子。

【請求項7】

請求項１～６のいずれかに記載の複合粒子が観察される断面または表面を持つコア。

【請求項8】

請求項７に記載のコアを有する電子部品。

【請求項9】

磁性を有する大粒子と、前記大粒子の表面に直接的または間接的に付着してあり前記大粒子よりも平均粒径が小さい小粒子と、前記大粒子の周りに存在する小粒子の間に位置する前記大粒子の表面を少なくとも覆う相互緩衝膜と、を有し、
前記大粒子の平均粒径をＲとし、前記小粒子の平均粒径をｒとし、前記相互緩衝膜の平均厚みをｔとしたとき、
（ｒ／Ｒ）が０．００１２以上０．０２５以下であり、
（ｔ／ｒ）が０より大きく、０．７以下であり、
前記ｒが１２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、
前記相互緩衝膜が、金属アルコキシドの前駆体または非金属アルコキシドのいずれか一方または両方を組み合わせたゾルゲル反応によって得られる複合粒子の製造方法。

【請求項10】

前記小粒子が非磁性および絶縁性を有する請求項９に記載の複合粒子の製造方法。

【請求項11】

前記小粒子は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素およびフェライトからなる群から選択される少なくとも１種からなることを特徴とする請求項９または１０に記載の複合粒子の製造方法。

【請求項12】

前記小粒子がＳｉＯ ₂ 粒子である請求項９～１１のいずれかに記載の複合粒子の製造方法。

【請求項13】

前記相互緩衝膜が非磁性および絶縁性を有する請求項９～１２のいずれかに記載の複合粒子の製造方法。

【請求項14】

前記相互緩衝膜がテトラエトキシシラン由来のケイ素の酸化物を含む請求項９～１３のいずれかに記載の複合粒子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インダクタ素子などの電子部品に係り、電子部品に用いるコアと、コアを構成する複合粒子に関する。

【背景技術】

【0002】

インダクタ素子などの電子部品には、磁性粒子とバインダを圧縮成形して得られるコアが用いられる。特に金属磁性粒子には防錆性および絶縁性を付与させるために、金属磁性粒子の表面に１０～１００ｎｍ程度の厚さのコーティングが施されている。

【0003】

たとえば、特許文献１では、Ｆｅ系の軟磁性粉末粒子の表面にリン酸塩被覆層が形成され、その外方にシリカ系絶縁被膜が形成されている。

【0004】

また、特許文献２の軟磁性粉体は、Ｆｅを含み、さらにＡｌやＳｉなどを含む粉体本体部と、ＡｌやＳｉなどの酸化物被膜と、Ｂの酸化物被膜とを有する。

【0005】

しかし、従来の被膜を有する磁性粒子を用いて製造されたコアを有する電子部品は直流重畳特性および耐圧が不十分であると共に、高温環境下での耐圧の低下が顕著であるという課題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－１８８６７８号公報

【文献】特開２００９―１０１８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記実情に鑑みてなされ、直流重畳特性および耐圧が高く、高温環境下における耐圧の低下が抑制されているインダクタ素子などの電子部品と、その電子部品に用いるコアと、そのコアを構成する複合粒子と、を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係る複合粒子は、磁性を有する大粒子と、前記大粒子の表面に直接的または間接的に付着してあり前記大粒子よりも平均粒径が小さい小粒子と、前記大粒子の周りに存在する小粒子の間に位置する前記大粒子の表面を少なくとも覆う相互緩衝膜と、を有し、
前記大粒子の平均粒径をＲとし、前記小粒子の平均粒径をｒとし、前記相互緩衝膜の平均厚みをｔとしたとき、
（ｒ／Ｒ）が０．００１２以上０．０２５以下であり、
（ｔ／ｒ）が０より大きく、０．７以下であり、
前記ｒが１２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

【0009】

本発明者は、本発明に係る複合粒子が上記の構成であることにより、該複合粒子を用いて成形したコアを有するインダクタ素子などの電子部品は、直流重畳特性および耐圧が高く、なおかつ透磁率も高く、高温環境下における耐圧の低下が抑制されていることを見出した。

【0010】

本発明の複合粒子は上記のような構成であることにより、高圧で成形されても大粒子同士が接触しにくいと考えられる。なぜならば、大粒子の間で小粒子がスペーサーとしての役割を果たすからである。これにより、大粒子間に所定の距離ができ、大粒子間の距離を一定以上にすることができると考えられる。大粒子間の距離を一定以上にできることにより、高圧で成形しても、大粒子同士が接触することを防ぎ、体積抵抗率の低下を防ぎ、耐圧を高めることができると考えられる。

【0011】

また、大粒子同士が接触することを防ぐことにより、磁界集中を防ぐことができ、それにより磁気飽和の発生を防ぐことができる。これにより、直流重畳特性を高められると考えられる。

【0012】

さらに、大粒子の表面は相互緩衝膜で覆われていることにより、成形時に、大粒子の表面の小粒子が大粒子の表面に沿って移動することを防ぐことができると考えられる。これにより、高圧で成形された場合において、大粒子の間で小粒子がスペーサーとして機能する確実性をより高められると考えられる。また、大粒子の表面が相互緩衝膜で覆われていることにより、磁界集中をより防げるため、直流重畳特性をより高められると考えられる。

【0013】

また、本発明の複合粒子は、上記のような構成であることにより、比較的高圧で成形することができる。このため、透磁率を高くすることができる。

【0014】

さらに、本発明では、相互緩衝膜の平均厚みを所定の範囲内にすることで、高い透磁率も確保でき、製造コストを低くすることができる。

【0015】

また、本発明では、小粒子により大粒子間の距離を一定以上にできるため、高温環境下における耐圧の低下を抑制することができる。

【0016】

本発明に係る複合粒子は、前記小粒子が非磁性および絶縁性を有することが好ましい。

【0017】

本発明に係る複合粒子では、前記小粒子は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素およびフェライトからなる群から選択される少なくとも１種からなっていてもよい。

【0018】

本発明に係る複合粒子は、前記小粒子がＳｉＯ_２粒子であってもよい。

【0019】

ＳｉＯ_２粒子は安価であるというメリットがある。また、ＳｉＯ_２粒子は数ｎｍから数１００ｎｍまでの粒度のラインナップがある。さらに、ＳｉＯ_２粒子は粒度分布が狭い傾向があることから、粒子間において均一なスペーサーとなり得る。

【0020】

本発明に係る複合粒子は、相互緩衝膜が非磁性および絶縁性を有することが好ましい。

【0021】

本発明に係る成形体では、前記相互緩衝膜が、金属アルコキシドの前駆体および非金属アルコキシドのいずれか一方または両方を組み合わせたゾルゲル反応によって得られてもよい。

【0022】

本発明に係る複合粒子は、前記相互緩衝膜がテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）であってもよい。

【0023】

本発明では、相互緩衝膜がＴＥＯＳであることにより、耐圧をより高くすることができる。また、ＴＥＯＳは材料コストが安価であるというメリットがある。さらに、相互緩衝膜としてＴＥＯＳを用いることにより、相互緩衝膜の厚みを温度、時間またはＴＥＯＳの仕込み量で調整することができる。

【0024】

本発明に係るコアは、上記の複合粒子が観察される断面または表面を持つ。

【0025】

本発明に係る電子部品は、上記の複合粒子を有する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る複合粒子の模式断面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係るインダクタ素子の断面図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係るコアの模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

［第１実施形態］
＜複合粒子＞
図１に示すように、本実施形態に係る複合粒子１２では、大粒子１４の表面に、大粒子１４よりも平均粒径が小さい小粒子１６が直接的または間接的に付着してある。すなわち、大粒子１４の表面に小粒子１６が直接的に付着していてもよいし、大粒子１４の表面に小粒子１６が後述する相互緩衝膜１８を介して間接的に付着していてもよいし、大粒子１４の表面に１以上の小粒子１６を介して他の小粒子１６が付着していてもよい。

【0028】

また、本実施形態では、相互緩衝膜１８が大粒子１４の周りに存在する小粒子１６の間に位置する大粒子１４の表面を少なくとも覆っている。なお、相互緩衝膜１８は大粒子１４の周りに存在する小粒子１６の間に位置する大粒子１４の表面を覆い、さらに小粒子１６の表面を覆っていてもよい。

【0029】

＜大粒子＞
本実施形態における大粒子１４は磁性を有する。本実施形態における大粒子１４は、金属磁性粒子またはフェライト粒子であることが好ましく、金属磁性粒子であることがより好ましく、Ｆｅを含むことがさらに好ましい。

【0030】

Ｆｅを含む金属磁性粒子としては、具体的には、純鉄、カルボニルＦｅ、Ｆｅ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶合金などが例示される。

【0031】

フェライト粒子としては、Ｎｉ－Ｃｕ系などのフェライト粒子が挙げられる。

【0032】

また、本実施形態では、大粒子１４として、材質が同じ複数の大粒子１４を用いてもよいし、材質が異なる複数の大粒子１４が混在して構成されていてもよい。たとえば、大粒子１４としての複数のＦｅ系合金粒子と、大粒子１４としての複数のＦｅ－Ｓｉ系合金粒子とを混合して用いてもよい。

【0033】

本実施形態の大粒子１４の平均粒径（Ｒ）は、４００ｎｍ以上１０００００ｎｍ以下であることが好ましく、３０００ｎｍ以上３００００ｎｍ以下であることがより好ましい。大粒子１４の平均粒径（Ｒ）が大きいと、透磁率がより高くなる傾向となる。

【0034】

大粒子１４が、２種類以上の異なる材質の大粒子１４で構成されている場合、ある材質で構成されている大粒子１４の平均粒径と、別の材質で構成されている大粒子１４との各平均粒径が上記範囲内となればよいが、それらは異なっていてもよい。

【0035】

なお、異なる材質とは、金属または合金を構成する元素が異なる場合または構成する元素が同じであってもその組成が異なる場合などが例示される。

【0036】

＜小粒子＞
本実施形態における小粒子１６は大粒子１４に比べて小さい。本実施形態では、大粒子１４の平均粒径をＲとし、該大粒子１４に付着している小粒子１６の平均粒径をｒとしたとき、（ｒ／Ｒ）は０．００１２以上０．０２５以下であり、好ましくは０．００２以上０．０１５以下である。

【0037】

また、小粒子１６の平均粒径（ｒ）は、１２ｎｍ～１００ｎｍであり、好ましくは１２ｎｍ～６０ｎｍである。

【0038】

複合粒子１２の断面において、大粒子１４の円周の長さをＬとし、図１に示すように、大粒子１４の円周上において隣接する２つの小粒子１６の間隔をａ１、ａ２・・・とする。この場合に、大粒子１４に対する小粒子１６の被覆率を｛Ｌ－（ａ１＋ａ２・・・）｝／Ｌと表す。本実施形態では、大粒子１４に対する小粒子１６の被覆率は、３０％以上１００％以下であることが好ましい。

【0039】

大粒子１４に付着している小粒子１６の数は特に限定されない。大粒子１４の概ね直径部分において複合粒子１２の断面を観察した場合に、小粒子１６が６個以上観察されることが好ましく、１２個以上観察されることがより好ましい。

【0040】

本実施形態では、小粒子１６の材質は特に限定されないが、非磁性および絶縁性を有することが好ましく、たとえばＳｉＯ_２粒子、ＴｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、ＳｎＯ_２粒子、ＭｇＯ粒子、Ｂｉ_２Ｏ_３粒子、Ｙ_２Ｏ_３粒子および／またはＣａＯ粒子等の金属酸化物またはフェライトから構成される粒子であることがより好ましく、ＳｉＯ_２粒子であることがさらに好ましい。

【0041】

また、本実施形態では、小粒子１６として、材質が同じ複数の小粒子１６を用いてもよいし、材質が異なる複数の小粒子１６が混在しているものを用いてもよい。

【0042】

なお、本実施形態の小粒子１６のＤ９０は、大粒子１４のＤ１０よりも小さいことが好ましい。

【0043】

ここで、Ｄ１０とは、粒径の小さな方から数えて累積頻度が１０％となる粒子の粒径である。

【0044】

また、Ｄ９０とは、粒径の小さな方から数えて累積頻度が９０％となる粒子の粒径である。

【0045】

なお、大粒子１４のＤ１０はレーザー回折式粒度分布測定機 ＨＥＬＯＳ（株式会社日本レーザー）などの粒度分布測定機により測定されることができる。また小粒子１６のＤ９０は、湿式の粒度分布測定機 ゼータサイザーナノＺＳ（スペクトリス株式会社）などにより測定することができる。

【0046】

小粒子１６が、２種類以上の異なる材質の小粒子１６で構成されている場合、ある材質で構成されている小粒子１６の平均粒径と、別の材質で構成されている小粒子１６の平均粒径とが異なっていてもよい。

【0047】

＜相互緩衝膜＞
本実施形態では、相互緩衝膜１８が大粒子１４の周りに存在する小粒子１６の間に位置する大粒子１４の表面を少なくとも覆っている。

【0048】

本実施形態では、小粒子１６の平均粒径をｒとし、相互緩衝膜１８の平均厚みをｔとしたとき、（ｔ／ｒ）は０より大きく、０．７以下であり、好ましくは０．１以上０．５以下である。

【0049】

本実施形態の相互緩衝膜１８の材質は特に限定されないが、非磁性および絶縁性を有することが好ましく、大粒子１４に防錆性を付与できることがより好ましい。本実施形態の相互緩衝膜１８は、ゾルゲル法によって生成されることが好ましく、金属アルコキシドの前駆体および非金属アルコキシドのいずれか一方または両方を組み合わせたゾルゲル反応によって得られることが好ましい。

【0050】

金属アルコキシドの前駆体としては、アルミン酸、チタン酸およびジルコン酸が挙げられ、非金属アルコキシドとしては、アルコキシシラン類またはアルコキシホウ酸塩などが用いられ、たとえばテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ：Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）およびテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）などが挙げられる。アルコキシシラン類のアルコキシ基としては、エチル基、メトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基またはその他の長鎖炭化水素アルコキシ基が用いられる。

【0051】

本実施形態の相互緩衝膜１８の材質は、具体的には、たとえばＴＥＯＳ、酸化マグネシウム、ガラス、樹脂または、リン酸亜鉛、リン酸カルシウムもしくはリン酸鉄などのリン酸塩が挙げられる。本実施形態の相互緩衝膜１８の材質は、ＴＥＯＳであることが好ましい。これにより耐圧をより高くすることができる。

【0052】

本実施形態の相互緩衝膜１８の平均厚み（ｔ）は、好ましくは０ｎｍより厚く、７０ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。なお、相互緩衝膜１８の平均厚みは小粒子１６の平均粒径に比べて小さいことが好ましい。相互緩衝膜１８の厚みが薄いほど透磁率が高くなる傾向となり、製造コストを低くすることができる。

【0053】

たとえば相互緩衝膜１８がＴＥＯＳである場合、相互緩衝膜１８の平均厚みは、大粒子１４と後述する相互緩衝膜原料液との反応時間および反応温度を変化させたり、相互緩衝膜原料液中のＴＥＯＳの濃度を変化させたりすることにより調整できる。

【0054】

＜インダクタ素子＞
本実施形態における複合粒子１２は、たとえば図２に示すインダクタ素子２のコア６を構成する粒子として用いることができる。図２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２は、巻線部４と、コア６と、を有する。巻線部４では、導体５がコイル状に巻回してある。コア６は、粒子およびバインダで構成されている。

【0055】

図３に示すように、コア６は、たとえば複合粒子１２とバインダ２０とを圧縮して成形される。このようなコア６は大粒子１４同士がバインダ２０を介して結合することにより、所定の形状に固定されている。なお、図３では、簡略化のため、相互緩衝膜１８を図示していないが、図３の複合粒子１２においても相互緩衝膜１８が大粒子１４の周りに存在する小粒子１６の間に位置する大粒子１４の表面を少なくとも覆っている。

【0056】

なお、本実施形態では、コア６の少なくとも一部（たとえばコア６の中心部６ａ）がたとえば図１に示す所定の複合粒子１２により構成されていればよい。

【0057】

好ましくは、コア６の少なくとも一部（たとえばコア６の中心部６ａ）を構成する粒子、その他の粒子およびバインダ２０の合計量を１００質量％としたとき、図１に示す所定の複合粒子１２が１０質量％以上９９．５質量％以下である。

【0058】

ここで、その他の粒子としては、所定の複合粒子１２およびバインダ２０以外の粒子を意味し、所定の複合粒子１２とは組成が異なるもの、相互緩衝膜１８が形成されていないもの等を意味する。その他の粒子の例としては純鉄、カルボニルＦｅ、Ｆｅ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶合金などが用いられる。

【0059】

コア６を構成するバインダ２０となる樹脂としては、公知の樹脂を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂などが例示され、好ましくはエポキシ樹脂である。また、コア６を構成するバインダとなる樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよいが、好ましくは熱硬化性樹脂である。

【0060】

本実施形態の複合粒子１２は上記のような構成であることにより、高圧で成形されても大粒子１４同士が接触しにくい。なぜならば、図３に示すように、大粒子１４同士の間に、大粒子１４よりも小さい１以上の小粒子１６がスペーサーとして存在するからである。これにより、大粒子１４間に所定の距離ができ、大粒子１４間の距離を一定以上にすることができる。

【0061】

なお、「大粒子１４同士の間に、大粒子１４よりも粒径が小さい１以上の小粒子１６がスペーサーとして存在する」とは、隣接する２つの大粒子１４のうち一方の大粒子１４の表面に直接的または間接的に付着してあり、なおかつ、他方の大粒子１４の表面にも直接的または間接的に付着している１以上の小粒子１６が存在することを意味する。この他、隣接する２つの大粒子１４のうち一方の大粒子１４の表面に直接的または間接的に付着してあり、なおかつ、他の小粒子１６を介して他方の大粒子１４の表面にも直接的または間接的に付着している１以上の小粒子１６が存在することも意味する。

【0062】

たとえば、図３では、点線で囲んだスペーサー領域２２において、大粒子１４同士の間に、大粒子１４よりも粒径が小さい小粒子１６がスペーサーとして存在している。

【0063】

さらに、図１に示すように、大粒子１４の表面は相互緩衝膜１８で覆われていることにより、成形時に、大粒子１４の表面の小粒子１６が大粒子１４の表面に沿って移動することを防ぐことができる。これにより、高圧で成形された場合において、大粒子１４の間で小粒子１６がスペーサーとして機能する確実性をより高めることができる。本実施形態の相互緩衝膜１８は、大粒子１４および小粒子１６のそれぞれの表面を連続的に覆っていることが好ましいが、必ずしも連続している必要は無い。

【0064】

図３に示すように、大粒子１４同士の間に、大粒子１４よりも小さい小粒子１６がスペーサーとして存在することにより、大粒子１４間に所定の距離ができ、大粒子１４間の距離を一定以上に保持することができる。したがって、高圧で成形されても大粒子１４同士が接触しにくいことから、複数の大粒子が集合体となることを防ぐことができ、体積抵抗率が高くなり、耐圧が高くなる。

【0065】

また、大粒子同士が接触することを防ぐことにより、磁界集中を防ぐことができ、それにより磁気飽和の発生を防ぐことができる。これにより、直流重畳特性を高められると考えられる。

【0066】

また、上記の通り、本実施形態の複合粒子１２では、大粒子１４の表面に付着した小粒子１６および相互緩衝膜１８は剥離しにくいため、より磁界集中を防ぐことができ、磁気飽和の発生がより抑制されている。その結果、このような複合粒子１２を用いたコア６は、直流重畳特性がより高くなる傾向となる。

【0067】

さらに、大粒子１４の表面に付着させる小粒子１６の平均粒径を変えることで、大粒子１４の間の距離を狙い通りに、かつ、一定に保つことができる。その結果、所望の直流重畳特性、耐圧および透磁率を得ることができ、製品特性としての直流重畳特性、耐圧および透磁率を安定的に調整することができる。

【0068】

また、本実施形態の複合粒子１２は上記のような構成であることにより、比較的高圧で成形することができる。このため透磁率を高くすることができる。

【0069】

さらに、相互緩衝膜１８の平均厚みを所定の範囲内にすることで、高い透磁率も確保することができ、製造コストを低くすることができる。

【0070】

また、本実施形態では、小粒子１６により大粒子１４間の距離が一定以上になるため、高温環境下における耐圧の低下を抑制することができる。たとえばインダクタ素子２は車載用途では耐熱温度が１５０℃以上であることが求められる。これに対して、本実施形態の複合粒子１２が観察される断面または表面を持つインダクタ素子２は、上記の通り、高温環境下においても、耐圧の低下を抑制することができるため、耐熱温度が１５０℃以上の車載用途に好適に用いることができる。

【0071】

＜複合粒子の製造方法＞
大粒子１４および小粒子１６を準備し、大粒子１４の表面に小粒子１６を付着させる。大粒子１４の表面に小粒子１６を付着させる方法は特に限定されず、たとえば静電吸着により大粒子１４の表面に小粒子１６を付着させてもよいし、メカノケミカル法により大粒子１４の表面に小粒子１６を付着させてもよいし、大粒子１４表面に小粒子１６を合成により析出させる方法により大粒子１４の表面に小粒子１６を付着させてもよいし、樹脂などの有機材料を介して大粒子１４に小粒子１６を付着させてもよい。

【0072】

本実施形態では、静電吸着により大粒子１４の表面に小粒子１６を付着させることが好ましい。なぜなら、静電吸着の場合は、低エネルギーで大粒子１４の表面に小粒子１６を付着させることが可能だからである。静電吸着はメカノケミカル法に比べて、低エネルギーで大粒子１４の表面に小粒子１６を付着させることが可能であることから、粒子のひずみが発生しにくいため、コアロスを小さくすることができる。また、静電吸着では、大粒子１４と小粒子１６にそれぞれ反対の電荷を帯びさせた後、吸着させるため、大粒子１４に付着する小粒子１６の量を制御することが容易であるというメリットもある。

【0073】

次に、小粒子１６が付着した大粒子１４に相互緩衝膜１８を形成する。相互緩衝膜１８を形成する方法は特に限定されず、たとえば相互緩衝膜１８を構成することとなる化合物またはその前駆体などを溶解した溶液に小粒子１６が付着した大粒子１４を浸漬する、または、当該溶液を小粒子１６が付着した大粒子１４に噴霧する。次に、当該溶液が付着した大粒子１４および小粒子１６に対して熱処理などを行う。これにより大粒子１４および小粒子１６に相互緩衝膜１８を形成することができる。

【0074】

具体的には、下記の方法により大粒子１４と小粒子１６に相互緩衝膜１８を形成することができる。まず、小粒子１６が付着した大粒子１４と、相互緩衝膜原料液と、を混合する。

【0075】

ここで、相互緩衝膜原料液とは、相互緩衝膜１８を構成する成分を含む液である。本実施形態では、たとえば、相互緩衝膜１８がＴＥＯＳである場合には、ＴＥＯＳ、水、エタノールおよび塩酸を含む液を相互緩衝膜原料液とすることができる。

【0076】

小粒子１６が付着した大粒子１４と、相互緩衝膜原料液と、の混合液を密閉圧力容器内において加熱し、ゾルゲル反応によりＴＥＯＳの湿潤ゲルを得る。加熱温度は特に限定されないが、たとえば２０℃～８０℃である。加熱時間も特に限定されないが、５時間～１０時間である。ＴＥＯＳの湿潤ゲルをさらに６５℃～７５℃で、５～２４時間加熱し、乾燥ゲル体、すなわち複合粒子１２を得る。

【0077】

＜コアの製造方法＞
本実施形態では、上記の複合粒子１２を用いてコア６を製造する。

【0078】

図２に示すように上記の複合粒子１２と、導体（ワイヤ）５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型しコイルが内部に埋設された成形体を得る。圧縮方法は特に限定されず、一方向から圧縮してもよいし、ＷＩＰ（Ｗａｒｍ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）などによって等方的に圧縮してもよいが、好ましくは等方的に圧縮する。これにより、大粒子１４および小粒子１６の再配列と内部組織の高密度化を達成できる。

【0079】

得られた成形体に対して、熱処理を行うことにより、大粒子１４および小粒子１６が固定されており、コイルが埋設された所定形状のコア６が得られる。このようなコア６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２などのコイル型電子部品として機能する。

【0080】

［第２実施形態］
本実施形態は、以下に示す以外は、第１実施形態の複合粒子１２と同様である。図示していないが、本実施形態では、大粒子１４の表面の少なくとも一部にコーティング層を有している。本実施形態の大粒子１４は、図２に示すコア６の製造工程において、コーティング層を有することにより酸化を防止することができる。また、コーティング層を有することにより、大粒子１４の表面に非磁性および絶縁性を有する層を付与することができ、その結果、磁気特性（直流重畳特性および耐圧）を向上させることができる。

【0081】

コーティング層の材質は特に限定されず、ＴＥＯＳ、酸化マグネシウム、ガラス、樹脂または、リン酸亜鉛、リン酸カルシウムもしくはリン酸鉄などのリン酸塩が挙げられ、ＴＥＯＳであることが好ましい。これにより耐圧をより高く維持することができる。

【0082】

大粒子１４の表面を覆うコーティング層は、大粒子１４の表面の少なくとも一部を覆っていればよいが、表面の全部を覆っていることが好ましい。さらに、コーティング層は大粒子１４の表面を連続的に覆っていてもよいし、断続的に覆っていてもよい。

【0083】

なお、すべての大粒子１４がコーティング層を有していなくてもよく、たとえば５０％以上の大粒子１４がコーティング層を有していてもよい。

【0084】

本実施形態のように、大粒子１４がコーティング層を有する場合には、第１実施形態において大粒子１４の平均粒径（Ｒ）として記載している値は、大粒子１４の粒径にコーティング層が含まれるとして理解される。

【0085】

同様に、本実施形態のように、大粒子１４がコーティング層を有する場合には、第１実施形態において大粒子１４のＤ１０として記載している内容は、大粒子１４の粒径にコーティング層が含まれるとして理解される。

【0086】

大粒子１４の表面にコーティング層を形成する方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。たとえば、大粒子１４に対して湿式処理を行うことによりコーティング層を形成することができる。

【0087】

具体的には、コーティング層を構成することとなる化合物またはその前駆体などを溶解した溶液に大粒子１４を浸漬する、または、当該溶液を大粒子１４に噴霧する。次に、当該溶液が付着した大粒子１４に対して熱処理などを行う。これにより大粒子１４にコーティング層を形成することができる。

【0088】

本実施形態の複合粒子１２は上記のような構成であることにより、大粒子同士が接触し圧迫され、変形することにより、コーティング層が剥離したり、コーティング層に亀裂が入ったとしても、大粒子１４同士が接触しにくい。なぜならば、図３に示すように、大粒子１４同士の間に、大粒子１４よりも小さい小粒子１６がスペーサーとして存在するからである。これにより、大粒子１４間に所定の距離ができ、大粒子１４間の距離を一定以上にすることができる。

【0089】

このように、絶縁性を有するコーティング層の剥離および亀裂を防ぐことができることから、体積抵抗率の低下をより防ぐことができ、耐圧をより高くすることができる。

【0090】

また、コーティング層は非磁性層として機能することにより直流重畳特性をより良好なものとしている。本実施形態では、コーティング層の剥離および亀裂を防ぐことができることから、直流重畳特性がより高くなる傾向となる。

【0091】

また、本実施形態では、高温環境下において、大粒子１４とコーティング層との線膨張係数の違いにより、仮にコーティング層に剥離や亀裂が生じても、小粒子１６により大粒子１４間の距離を一定以上にできるため、耐圧の低下を抑制することができる。

【0092】

［第３実施形態］
本実施形態は下記に示す以外は、第１実施形態と同様である。すなわち、第１実施形態では、相互緩衝膜１８としてＴＥＯＳを用いたが、本実施形態では、相互緩衝膜１８は樹脂である。本実施形態において相互緩衝膜を形成する方法は特に限定されない。本実施形態において相互緩衝膜を形成する方法の一例は下記の通りである。

【0093】

小粒子１６が付着した大粒子１４と、樹脂が溶解してある樹脂可溶性溶液と、を混合し、第１溶液を生成する。

【0094】

次に、第１溶液に樹脂不溶性溶液を添加し、第２溶液を生成する。ここで、樹脂不溶性溶液とは、前の工程で溶解された樹脂に不溶であり、なおかつ、樹脂可溶性溶液に可溶な溶液である。

【0095】

第１溶液に樹脂不溶性溶液を添加して第２溶液を生成することにより、樹脂可溶性溶液が樹脂不溶性溶液に溶解する。このため、樹脂可溶性溶液に溶解していた樹脂を相互緩衝膜１８として析出させることができる。

【0096】

次に、第２溶液を乾燥する。これにより、析出した相互緩衝膜１８（樹脂）が大粒子１４の表面に付着し、大粒子１４の表面に相互緩衝膜１８（樹脂）が付着した複合粒子１２を得ることができる。

【0097】

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よい。

【0098】

たとえば上記では、インダクタ素子２として、図２に示すように所定形状のコア６の内部に、導体５が巻回された空芯コイルが埋設された構造を示したが、その構造は特に限定されず、所定形状のコアの表面に導体が巻回された構造であればよい。

【0099】

また、コアの形状としては、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、カップ型などを例示することができる。

【0100】

また、上記ではコア６に用いられる複合粒子１２を説明したが、本発明の複合粒子１２の用途はコア６に限られず、粒子を含むその他の電子部品などに用いることができ、たとえば誘電体ペーストまたは電極ペーストなどを用いて形成される電子部品、磁性粉末を含む磁石、リチウムイオン電池及び全固体型リチウム電池、または磁気シールドシートに用いることができる。

【0101】

本実施形態の複合粒子１２を誘電体ペーストの誘電体粒子として用いる場合、大粒子１４の材質としては、たとえばチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムなどが挙げられ、小粒子１６の材質としては、ケイ素、希土類元素、アルカリ土類金属などが挙げられる。

【0102】

本実施形態の複合粒子１２を電極ペーストの電極粒子として用いる場合、大粒子１４の材質としては、たとえばＮｉ、Ｃｕ、ＡｇもしくはＡｕ、またはこれらの合金の他、カーボンなどが挙げられる。

【実施例】

【0103】

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。

【0104】

（実施例１）
静電吸着により、小粒子１６が表面に付着した大粒子１４を準備した。

【0105】

大粒子１４の材質はＦｅであり、平均粒径は４０００ｎｍであった。

【0106】

小粒子１６の材質はＳｉＯ_２であり、平均粒径は表１に記載の通りであった。

【0107】

次に、ＴＥＯＳ、水、エタノールおよび塩酸を含む相互緩衝膜原料液を準備し、小粒子１６が付着した大粒子１４と混合した。

【0108】

ここで、小粒子１６の平均粒径rと相互緩衝膜の厚みtの比率である（ｔ／ｒ）が表１に記載の通りとなるように、相互緩衝膜１８の厚みを調整した。具体的には、相互緩衝膜原料液の添加量、後述の加熱温度および加熱時間を調整することによって相互緩衝膜１８の厚みを調整した。

【0109】

小粒子１６が付着した大粒子１４と、相互緩衝膜原料液と、の混合液を密閉圧力容器内において加熱し、ＴＥＯＳの湿潤ゲルを得た。加熱温度は５０℃、加熱時間は８時間とした。ＴＥＯＳの湿潤ゲルをさらに約１００℃で、１週間加熱し、複合粒子１２を得た。

【0110】

このようにして得られた複合粒子１２ １００質量部に対してエポキシ樹脂の固形分が３質量部になるようにエポキシ樹脂を秤量して、複合粒子１２とエポキシ樹脂を混合し、攪拌して、顆粒を生成した。

【0111】

得られた顆粒を所定のトロイダル形状の金型内に充填し、成型圧力６ｔ／ｃｍ^２の圧力で加圧しコアの成形体を得た。作製したコアの成形体を２００℃で４時間、大気中での熱硬化処理を行い、トロイダルコア（外径１７ｍｍ、内径１０ｍｍ）を得た。

【0112】

トロイダルコアに巻数３２で銅線を巻き、サンプルを作製した。

【0113】

得られたサンプルに対して、直流電流を０から印加していき、電流０の時のインダクタンス（μＨ）に対して、８０％に低下する時に流れる電流の値（アンペア）をＩｄｃ１とし、Ｉｄｃ１の数値で評価した。Ｉｄｃ１が３０．０Ａ以上の場合を「Ａ」と評価し、Ｉｄｃ１が２０．０Ａ以上３０．０Ａ未満の場合を「Ｂ」と評価し、Ｉｄｃ１が２０．０Ａ未満の場合を「Ｃ」と評価した。結果を表２に示す。

【0114】

得られたサンプルの端子電極間にＫＥＹＳＩＧＨＴ製 ＤＣ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹおよびＬＣＲメータを用いて電圧を印加し、０．５ｍＡの電流が流れたときの電圧を耐圧とした。耐圧が２．０ｋＶを超える場合を「Ａ」と評価し、耐圧が１ｋＶ以上２．０ｋＶ未満である場合を「Ｂ」と評価し、耐圧が１ｋＶ未満である場合を「Ｃ」と評価した。結果を表２に示す。

【0115】

得られたサンプルに対して、ＬＣＲメータ（ＨＰ社製ＬＣＲ４２８Ａ）によって透磁率を測定した。透磁率が２５以上の場合を「Ａ」と評価し、透磁率が２０以上２５未満の場合を「Ｂ」と評価し、透磁率が２０未満の場合を「Ｃ」と評価した。結果を表２に示す。

【0116】

得られたサンプルを切断した。その切断面のコア６の部分を走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察し、相互緩衝膜１８の平均厚み（ｔ）を測定したところ、３０ｎｍであった。また、同じ断面における大粒子１４に対する小粒子１６の平均被覆率は５０％であった。

【0117】

【表1】

【0118】

【表2】

【0119】

（実施例２）
大粒子１４の平均粒径を１００００ｎｍとして、小粒子１６の平均粒径を表３に記載の通りとした以外は実施例１と同様にしてサンプルを作製し、直流重畳特性、耐圧および透磁率を測定した。結果を表４に示す。

【0120】

【表3】

【0121】

【表4】

【0122】

表１～表４より、（ｒ／Ｒ）が０．００１２以上０．０２５以下であり、（ｔ／ｒ）が０より大きく、０．７以下であり、ｒが１２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合（試料番号３～７および１３～１６）は、ｒが２００ｎｍ以上であり、（ｒ／Ｒ）が０．０３０以上である場合（試料番号１、２および１１）に比べて、透磁率が良好であることが確認できた。

【0123】

表１～表４より、（ｒ／Ｒ）が０．００１２以上０．０２５以下であり、（ｔ／ｒ）が０より大きく、０．７以下であり、ｒが１２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合（試料番号３～７および１３～１６）は、ｒが９ｎｍ以下であり、（ｔ／ｒ）が０．８８９以上である場合（試料番号８および１７）に比べて、耐圧が良好であることが確認できた。

【0124】

（実施例３）
大粒子１４の平均粒径（Ｒ）を４０００ｎｍとして、小粒子１６の平均粒径（ｒ）および相互緩衝膜１８の平均厚み（ｔ）を表５および表７の通り変化させた。なお、相互緩衝膜１８の平均厚みは大粒子１４に対する相互緩衝膜原料液の反応時間を変化させることにより調整した。それ以外は、実施例１と同様にサンプルを作製した。得られたサンプルに関して、実施例１と同様にして相互緩衝膜１８の厚みおよび透磁率を測定した。

【0125】

さらに、得られたサンプルについて、加熱前（室温の雰囲気）における耐圧と、加熱後（雰囲気温度１７５℃）における耐圧を実施例１と同様にして測定した。なお、加熱後における耐圧は、サンプルを１７５℃で４８時間以上放置した後、室温に戻し、室温雰囲気で測定した。本発明では、加熱前の耐圧が２．０ｋＶ以上であり、加熱後の耐圧が１ｋＶ以上である場合は「Ａ」と評価し、加熱前の耐圧が１．８ｋＶ以上２．０ｋＶ未満であり、加熱後の耐圧が１ｋＶ以上である場合は「Ｂ」と評価し、加熱後の耐圧が１ｋＶ未満である場合は「Ｃ」と評価した。結果を表６および表８に示す。

【0126】

【表5】

【0127】

【表6】

【0128】

【表7】

【0129】

【表8】

【0130】

表５～表８より、（ｒ／Ｒ）が０．００１２以上０．０２５以下であり、（ｔ／ｒ）が０より大きく、０．７以下であり、ｒが１２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合（試料番号２２～２６、４２～４９）は、ｒが２００ｎｍである場合（試料番号２１）および（ｔ／ｒ）が０．８３である場合（試料番号４１）に比べて透磁率が高いことが確認できた。

【0131】

また、表５～表８より、（ｒ／Ｒ）が０．００１２以上０．０２５以下であり、（ｔ／ｒ）が０より大きく、０．７以下であり、ｒが１２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合（試料番号２２～２６、４２～４９）は、ｒが９ｎｍ以下である場合（試料番号２７～３５）、（ｔ／ｒ）が０である場合（試料番号５０）に比べて高温環境下における耐圧の低下が抑制されていることが確認できた。

【符号の説明】

【0132】

２… インダクタ素子
４… 巻線部
５… 導体
６… コア
６ａ… コアの中心部
１２… 複合粒子
１４… 大粒子
１６… 小粒子
１８… 相互緩衝膜
２０… 樹脂
２２… スペーサー領域

【図1】

【図2】

【図3】