特許 7498020 成形体、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】2024-06-03

(45)【発行日】2024-06-11

(54)【発明の名称】成形体、コアおよび電子部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/255 20060101AFI20240604BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

H01F27/255

H01F17/04 F

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020079618

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021174935

(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）

【文献】特開２０１１－２３３８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７１４１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２７／２５５

Ｈ０１Ｆ １７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形体の断面において、磁性を有する大粒子が１０個以上４０個以下観察可能な所定範囲の視野において、前記大粒子同士の間に、前記大粒子よりも平均粒径が小さい１以上の小粒子がスペーサーとして存在するスペーサー領域を１箇所以上有し、
前記所定範囲の視野において、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が少なくとも相互緩衝膜で覆われている箇所を有し、
前記小粒子が非磁性および絶縁性を有し、
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み、
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、（ｔ／ｒ）は０より大きく、０．７以下である成形体。

【請求項2】

前記所定範囲の視野において、前記スペーサー領域を３箇所以上有する請求項１に記載の成形体。

【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に記載の成形体。

【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成形体。

【請求項5】

前記大粒子の平均粒径は、４００ｎｍ以上１０００００ｎｍ以下である請求項１～４のいずれかに記載の成形体。

【請求項6】

請求項１～５のいずれかに記載の成形体からなるコア。

【請求項7】

請求項６に記載のコアを有する電子部品。

【請求項8】

成形体の断面において、磁性を有する大粒子が１０個以上４０個以下観察可能な所定範囲の視野において、前記大粒子同士の間に、前記大粒子よりも平均粒径が小さい１以上の小粒子がスペーサーとして存在するスペーサー領域を１箇所以上有し、
前記所定範囲の視野において、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が少なくとも相互緩衝膜で覆われている箇所を有し、
前記小粒子が非磁性および絶縁性を有し、
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、
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、（ｔ／ｒ）は０より大きく、０．７以下であることを特徴とする成形体の製造方法。

【請求項9】

前記所定範囲の視野において、前記スペーサー領域を３箇所以上有する請求項８に記載の成形体の製造方法。

【請求項10】

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８または９に記載の成形体の製造方法。

【請求項11】

前記小粒子がＳｉＯ₂粒子である請求項８～１０のいずれかに記載の成形体の製造方法。

【請求項12】

前記大粒子の平均粒径は、４００ｎｍ以上１０００００ｎｍ以下である請求項８～１１のいずれかに記載の成形体の製造方法。

【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、コアを構成する成形体に関する。

【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成形体としてのコアが用いられる。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初期透磁率が不十分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初期透磁率に優れた電子部品と、その電子部品に用いるコアと、そのコアを構成する成形体と、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、本発明に係る成形体は、成形体の断面において、磁性を有する大粒子が１０個以上４０個以下観察可能な所定範囲の視野において、前記大粒子同士の間に、前記大粒子よりも平均粒径が小さい１以上の小粒子がスペーサーとして存在するスペーサー領域を１箇所以上有する。

【0009】

本発明者は、本発明に係る成形体が上記の構成であることにより、該成形体からなる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初期透磁率に優れていることを見出した。

【0010】

本発明の成形体は所定範囲の視野において、スペーサー領域を１箇所以上有することから、大粒子同士が接触しにくい。これにより、大粒子間に所定の距離を確保することが可能になり、大粒子間の距離を一定以上にすることができる。大粒子間の距離を一定以上にできることにより、磁界集中を防ぐことができ、直流重畳特性を高められると考えられる。

【0011】

また、本発明では、初期透磁率が高い。これは、絶縁性を維持しつつ、高密度化できるためであると考えられる。

【0012】

本発明に係る成形体は前記所定範囲の視野において、前記スペーサー領域を３箇所以上有することが好ましい。

【0013】

本発明に係る成形体では、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。

【0014】

本発明に係る成形体では、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。

【0015】

本発明に係る成形体では、前記小粒子がＳｉＯ_２粒子であってもよい。

【0016】

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。

【0017】

本発明に係る成形体では、前記所定範囲の視野において、前記大粒子の周りに存在する前記小粒子の間に位置する前記大粒子の表面が少なくとも相互緩衝膜で覆われている箇所を有することが好ましい。

【0018】

小粒子の間に位置する大粒子の表面が相互緩衝膜で覆われていることにより、成形時に圧力が作用しても、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止していると考えられる。これにより、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向上させられると考えられる。

【0019】

本発明に係る成形体は、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。

【0020】

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。

【0021】

本発明に係る成形体は、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。

【0022】

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。

【0023】

本発明に係るコアは、上記の成形体からなる。

【0024】

本発明に係る電子部品は、上記のコアを有する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１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2】図２は、本発明の一実施形態に係るコア（成形体）の模式断面図である。

【図3】図３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4】図４は、本発明の他の実施形態に係る複合粒子の模式断面図である。

【図5】図５は、本発明の比較例１、実施例１、実施例２および比較例２に関するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［第１実施形態］
＜インダクタ素子＞
本実施形態における成形体は、たとえば図１に示すインダクタ素子２のコア６として用いることができる。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。

【0027】

図２に示すように、コア６は、たとえば大粒子１４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。

【0028】

本実施形態では、大粒子１４同士の間に、大粒子１４よりも平均粒径が小さい１以上の小粒子１６がスペーサーとして存在するスペーサー領域２２を有する。言い換えると、スペーサー領域２２とは２つの大粒子１４をまたぎ、なおかつ、その領域においてスペーサーとして機能している１以上の小粒子１６を含む領域である。

【0029】

なお、「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小粒子１６が存在することも意味する。

【0030】

たとえば、図２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。

【0031】

本実施形態では、大粒子１４が１０個以上４０個以下観察可能な所定範囲の視野において、スペーサー領域２２を１箇所以上有し、３箇所以上有することが好ましい。

【0032】

本実施形態では、スペーサー領域２２においてスペーサーとして存在する小粒子１６の数が１個以上であることが好ましく、４個以上であることがより好ましい。

【0033】

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２に示す所定の成形体により構成されていればよい。

【0034】

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。

【0035】

＜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。

【0036】

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。

【0037】

フェライト粒子としては、Ｎｉ－Ｃｕ系、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎなどのフェライト粒子が挙げられる。

【0038】

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。

【0039】

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、初期透磁率がより高くなる傾向となる。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

＜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以下であることが好ましく、より好ましくは０．００２以上０．１５以下である。

【0043】

また、小粒子１６の平均粒径（ｒ）は、１２ｎｍ～１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１２ｎｍ～６０ｎｍである。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

なお、Ｄ１０またはＤ９０などの粒度分布は、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。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。

【0050】

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。

【0051】

本実施形態のコア６は図２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スペーサー領域２２を有する。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。したがって、大粒子１４同士が接触しにくいことから、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、直流重畳特性が向上する。ここで直流重畳特性が向上するとはコイルに流れる電流により発生する磁界の強さによって、コアの透磁率が低下しにくくなることを意味する。

【0052】

また、本実施形態では、上記の通り、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、比較的高圧で成形しても、高い直流重畳特性を確保することができる。

【0053】

さらに、スペーサーとして存在する小粒子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と所望の初期透磁率を得ることができる。

【0054】

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、本実施形態の成形体から構成されるコア６を有するインダクタ素子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。

【0055】

＜インダクタ素子コアの製造方法＞
大粒子１４および小粒子１６を準備し、図３に示すように、大粒子１４の表面に小粒子１６が付着した複合粒子１２を準備する。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。

【0056】

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。

【0057】

図３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。

【0058】

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３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、２０％以上１００％以下であることが好ましく、３０％以上１００％以下であることがより好ましい。

【0059】

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い。

【0060】

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。図１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。

【0061】

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。

【0062】

［第２実施形態］
本実施形態では、以下に示す以外は、第１実施形態のコア６と同様である。本実施形態では、図４に示すように、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。好ましくは、相互緩衝膜１８は、小粒子１６の表面も覆っている。

【0063】

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以下であることが好ましく、より好ましくは０．１以上０．５以下である。

【0064】

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。

【0065】

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）が挙げられる。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

また、本実施形態では、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、直流重畳特性がより高くなる傾向となる。

【0069】

大粒子１４の表面を相互緩衝膜１８で覆う方法としては、特に限定されないが、以下の方法が挙げられる。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。これにより図４に示す大粒子１４および小粒子１６に相互緩衝膜１８が形成された複合粒子１２ａを得ることができる。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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、すなわち図４に示す複合粒子１２ａを得る。

【0073】

なお、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。

【0074】

図４に示すように、本実施形態に係る複合粒子１２ａ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。

【0075】

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。

【0076】

このようにして得られた複合粒子１２ａを用いて、第１実施形態と同様にしてコア６を製造することができる。

【0077】

図４に示すように、大粒子１４の表面が相互緩衝膜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。

【0078】

［第３実施形態］
本実施形態は下記に示す以外は、第２実施形態と同様である。すなわち、第２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１８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１８を形成する方法の一例は下記の通りである。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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１２ａを得ることができる。

【0083】

［第４実施形態］
本実施形態は、以下に示す以外は、第１実施形態のコア６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１および図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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

また、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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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２に示すように、コア６が大粒子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スペーサー領域を有するからである。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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

たとえば上記では、インダクタ素子２として、図１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。

【0097】

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。

【0098】

また、上記ではコア６として用いられる成形体を説明したが、本発明の成形体はコア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、たとえば誘電体組成物および／または電極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または全固体型電池用電極または磁気シールドシートに用いることができる。

【0099】

本実施形態の成形体を誘電体組成物として用いる場合、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。

【0100】

本実施形態の成形体を電極として用いる場合、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】

【0101】

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。

【0102】

（比較例１）
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、大粒子と混合した。大粒子の材質はＦｅであり、平均粒径は４０００ｎｍであった。

【0103】

大粒子と、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、乾燥ゲル体を得た。

【0104】

このようにして得られた乾燥ゲル体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、乾燥ゲル体とエポキシ樹脂を混合し、攪拌して、顆粒を生成した。

【0105】

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、成型圧力を表１に記載の通りとして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。

【0106】

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。

【0107】

得られたサンプルに対して、ＬＣＲメータ（ＨＰ社製ＬＣＲ４２８Ａ）によって初期透磁率（μｉ）を測定した。結果を表１に示す。

【0108】

トロイダルコアに巻いた電線に電流印加していき、透磁率の変化を測定した。電流の増大に伴って磁界の強さが上昇すると透磁率は徐々に低下し、初期透磁率の８０％値となった時の磁界強さを直流重畳特性とした。結果を表１に示す。

【0109】

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、大粒子が１０個以上４０個以下観察可能な所定範囲の視野におけるスペーサー領域２２の個数を測定した。結果を表１に示す。また、上記の所定範囲の視野のスペーサー領域においてスペーサーとして存在する小粒子１６の数の平均を測定した。結果を表１に示す。

【0110】

【表1】

【0111】

（実施例１）
「大粒子」の代わりに、「静電吸着により小粒子１６が表面に付着した大粒子１４」を用い、さらに相互緩衝膜を形成しなかった以外は比較例１と同様にしてサンプルを作製し、初期透磁率、直流重畳特性、所定範囲の視野におけるスペーサー領域２２の箇所数およびスペーサー領域２２においてスペーサーとして存在する小粒子１６の個数を測定した。結果を表２に示す。小粒子１６の材質はＳｉＯ_２であり、平均粒径は１００ｎｍであった。

【0112】

【表2】

【0113】

（実施例２）
「大粒子」の代わりに、「静電吸着により小粒子１６が表面に付着した大粒子１４」を用いた以外は比較例１と同様にしてサンプルを作製し、初期透磁率、直流重畳特性、所定範囲の視野におけるスペーサー領域２２の箇所数およびスペーサー領域２２においてスペーサーとして存在する小粒子１６の個数を測定した。結果を表３に示す。小粒子１６の材質はＳｉＯ_２であり、平均粒径は１００ｎｍであった。

【0114】

【表3】

【0115】

（比較例２）
相互緩衝膜を形成しなかった以外は比較例１と同様にしてサンプルを作製し、初期透磁率、直流重畳特性、所定範囲の視野におけるスペーサー領域２２の箇所数およびスペーサー領域２２においてスペーサーとして存在する小粒子１６の個数を測定した。結果を表４に示す。

【0116】

【表4】

【0117】

図５において、●は比較例１（Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｅｘａｍｐｌｅ １）を示し、▲は実施例１（Ｅｘａｍｐｌｅ １）を示し、〇は実施例２（Ｅｘａｍｐｌｅ ２）を示し、×は比較例２（Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｅｘａｍｐｌｅ ２）を示す。図５のY軸は直流重畳特性を示し、X軸は初期透磁率（μｉ）を示す。

【0118】

表１～表４、図５より、所定範囲の視野におけるスペーサー領域２２の箇所数が１箇所以上の場合（実施例１、実施例２）は、直流重畳特性および初期透磁率がいずれも高くなることが確認できた。

【符号の説明】

【0119】

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、１２ａ… 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】

【図4】

【図5】