压粉磁芯及其制造方法、电子电气部件及电子电气设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及压粉磁芯、该压粉磁芯的制造方法、具备该压粉磁芯的电子电气部件、 及安装有该电子电气部件的电子电气设备。
【背景技术】
[0002] 混合动力汽车等的升压电路、发电/变电设备中所用的电抗器（reactor)、变压 器、扼流线圈等中所使用的压粉磁芯，可以通过对许多软磁性粉末进行压粉成形，并对所得 到的成形体进行热处理而得压粉磁芯。在下述专利文献1中公开了压粉磁芯的一例。
[0003] 此外，专利文献1中公开了一种电感器，作为与以往相比芯强度及绝缘电阻高、且 芯损失少的电感器，该电感器具备如下的磁心（压粉磁芯），其含有由90~98mass%的非 晶质软磁性粉末和2~lOmass%的结晶质软磁性粉末的配合比形成的混合粉末和绝缘性 材料的混合物固化而成的物质。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2010 - 118486号公报
【发明内容】
[0007] 近年来，要求使用压粉磁芯的电感器等电子电气部件应对工作频率的高频化。然 而，在专利文献1中，评价使用了磁心（压粉磁芯）的环形磁芯的芯损失时的励磁条件止步 于300kHz，在1MHz以上的高频带区域，含有结晶质软磁性粉末及非晶质软磁性粉末的材料 作为磁心（压粉磁芯）的材料是否合适，尚不明确。
[0008] 本发明的目的在于提供一种压粉磁芯，其是含有结晶质磁性材料粉末及非晶质磁 性材料粉末的压粉磁芯，在1MHz以上的高频带区域也具有优异的磁特性。本发明的课题还 在于提供该压粉磁芯的制造方法、具备该压粉磁芯的电子电气部件及安装有该电子电气部 件的电子电气设备。
[0009] 为了解决上述课题，本发明人研究的结果得到如下新见解：通过使如下公式中所 用的2个常数的范围为规定范围，由此可提供MHz以上的高频带区域也具备优异磁特性的 压粉磁芯，上述公式为表达在有效最大磁通密度1^为15mT的条件下所测定的铁损Pcv(单 位：kW/m3)的频率f(单位：kHz)依赖性的公式。
[0010] 基于该见解而完成的发明如下所示。
[0011] 本发明的一方案为压粉磁芯，含有结晶质磁性材料粉末及非晶质磁性材料粉末， 在使用2个常数匕及I通过下述公式（1)表示在有效最大磁通密度B"为15mT的条件下 测定的铁损Pcv(单位：kW/m3)的频率f(单位：khz)依赖性时，满足
[0012] Pcv=khXfXBnL6+keXf2XBn2 (1)
[0013]所述常数匕为 1· 5X10 _3kW/m3/kHV(mT)L6以下，且所述常数ke为 3· 0X10 _7kW/ m3/(kHz)2/(mT)2 以下。
[0014] 通过使常数kh、kj^于上述范围内，由此使得压粉磁芯的铁损Pcv随着频率f的上 升而上升的程度缓慢。因此，即使是1MHz以上的高频，压粉磁芯的铁损Pcv也难以变高。
[0015] 优选是，所述结晶质磁性材料粉末的含量相对于所述结晶质磁性材料粉末的含量 与所述非晶质磁性材料粉末的含量之和的质量比率为5质量％以上且40质量％以下。通 过使该质量比率处于上述范围内，由此能更稳定地实现压粉磁芯的绝缘电阻的提高、低频 带区域的铁损Pcv的降低。
[0016] 本发明的另一方案为压粉磁芯，含有结晶质磁性材料粉末及非晶质磁性材料粉 末，所述结晶质磁性材料粉末的含量相对于所述结晶质磁性材料粉末的含量与所述非晶质 磁性材料粉末的含量之和的质量比率为5质量％以上且40质量％以下。通过使该质量比 率处于上述范围内，由此能稳定地实现压粉磁芯的铁损Pcv的降低。
[0017] 所述结晶质磁性材料可以包括选自Fe-Si-Cr类合金、Fe-Ni类合金、Fe-Co类合金、Fe-V类合金、Fe-A1类合金、Fe-Si类合金、Fe-Si-A1类合金、羰基铁 及纯铁中的1种或2种以上的材料。
[0018] 优选是所述结晶质磁性材料由羰基铁形成。
[0019] 所述非晶质磁性材料可以包括选自Fe-Si-B类合金、Fe-P-C类合金及 Co-Fe-Si-B类合金中的1种或2种以上的材料。
[0020] 优选是所述非晶质磁性材料由Fe-P-C类合金形成。
[0021] 优选是所述结晶质磁性材料粉末由实施了绝缘处理的材料形成。通过处于上述范 围内，由此能更稳定地实现压粉磁芯的绝缘电阻的提高、低频带区域的铁损Pcv的降低。
[0022] 存在所述非晶质磁性材料粉末的中值粒径D50为6μπι以下较为优选的情况。通 过该中值粒径D50为6μπι以下，由此有时常数k容易降低。存在所述非晶质磁性材料粉 末的中值粒径D50为5μπι以下较为优选的情况。通过该中值粒径D50为5μπι以下，有时 在高频带区域的铁损Pcv容易降低、或直流叠加特性变得容易提高。
[0023] 所述压粉磁芯可以含有粘结成分，所述粘结成分使所述结晶质磁性材料粉末及所 述非晶质磁性材料粉末与所述压粉磁芯中所含有的其他材料粘结。
[0024] 所述粘结成分优选是含有基于树脂材料的成分。
[0025] 本发明的另一方案是上述的压粉磁芯的制造方法，包括通过成形处理而获得成形 制造物的成形工序，所述成形处理包括混合物的加压成形，所述混合物含有所述结晶质磁 性材料粉末及所述非晶质磁性材料粉末、以及由所述树脂材料形成的粘合剂成分。通过这 样的制造方法，可实现更高效率地制造上述的压粉磁芯。
[0026] 上述制造方法中，通过所述成形工序而获得的所述成形制造物可以是所述压粉磁 芯。或者，上述制造方法可以包括热处理工序，其通过对经所述成形工序获得的所述成形制 造物进行加热的热处理，获得所述压粉磁芯。
[0027] 本发明的又一方案是一种电子电气部件，包括上述的压粉磁芯、线圈及与所述线 圈的各个端部连接的连接端子，所述压粉磁芯的至少一部分被配置成位于在经由所述连接 端子向所述线圈流过电流时由所述电流产生的感应磁场内。在该电子电气部件为电感元件 时，基于上述压粉磁芯的优异特性，可以同时实现高频化和优异的直流叠加特性及低损失。
[0028] 本发明的又一方案是一种电子电气设备，其特征在于，安装有上述的电子电气部 件，所述电子电气部件经由所述连接端子而连接于基板。作为该电子电气设备，例示有具有 电源开关电路、电压升降电路、平滑电路等的电源装置、小型便携通信设备等。本发明涉及 的电子电气设备由于具有上述的电子电气部件，因此容易应对小型化、高速化。
[0029] 上述的发明涉及的压粉磁芯，即使在1MHz以上的高频带区域磁特性也优异。此 外，根据本发明，可提供上述压粉磁芯的制造方法、具备上述压粉磁芯的电子电气部件及安 装有该电子电气部件的电子电气设备。
【附图说明】
[0030] 图1是示意性表示本发明的一实施方式涉及的压粉磁芯的形状的立体图。
[0031] 图2是示意性表示在制造造粒粉的方法的一例中使用的喷雾干燥装置及其工作 的图。
[0032] 图3是示意性表示具备本发明的一实施方式涉及的压粉磁芯的电子电气部件即 环形磁芯的形状的立体图。
[0033] 图4是以局部透视的方式表示具备本发明的別的一实施方式涉及的压粉磁芯的 电子电气部件即电感元件的整体构成的立体图。
[0034] 图5是表示将图4所示的电感元件安装于安装基板上的状态的局部主视图。
[0035] 图6是表示实施例中的铁损Pcv的频率依赖性的测定结果的曲线图。
[0036] 图7是表示常数kh相对于第一混合比率的依赖性的曲线图。
[0037] 图8是表示常数k相对于第一混合比率的依赖性的曲线图。
[0038] 图9是表示100kHz及2MHz时的铁损变化率相对于第一混合比率的依赖性的曲线 图。
[0039] 图10是表示基于表2及4的、绝缘电阻相对于第一混合比率的依赖性的曲线图。
[0040] 图11是表示频率为100kHz时的铁损Pcv相对于第一混合比率的依赖性的曲线 图。
[0041 ] 图12是表示频率为1MHz时的铁损Pcv相对于第一混合比率的依赖性的曲线图。
[0042] 图13是表示频率为2MHz时的铁损Pcv相对于第一混合比率的依赖性的曲线图。
[0043] 图14是表示频率为3MHz时的铁损Pcv相对于第一混合比率的依赖性的曲线图。
[0044] 图15是表示电感L的变化量△L相对于叠加电流施加前（初期）的电感L的值 L。的比例（AL/L。）达到30%时的施加电流值（Isat)的、相对于第一混合比率的依赖性的 曲线图。
[0045] 附图标记的说明
[0046] 1…压粉磁芯（环形磁芯）
[0047] 10…环形线圈
[0048] 2…被覆导电线
[0049] 2a…线圈
[0050] 2b，2c…被覆导电线2的端部
[0051] 2d，2e…线圈2a的端部
[0052] 20…电感元件
[0053] 3…压粉磁芯
[0054] 3a…压粉磁芯3的安装面
[0055] 3b，3c…压粉磁芯3的侧面
[0056] 4…端子部
[0057] 5…空芯线圈
[0058] 5a…空芯线圈5的缠绕部
[0059] 5b…空芯线圈5的引出端部
[0060] 30…容纳凹部
[0061] 40…连接端部
[0062] 42a…第1曲折部
[0063] 42b…第2曲折部
[0064] 100…安装基板
[0065] 110…焊盘部
[0066] 120…钎焊层
[0067] 200…喷雾干燥装置
[0068] 201…转子
[0069] S…浆料
[0070] P…造粒粉
【具体实施方式】
[0071] 以下，详细说明本发明的实施方式。
[0072] 1.压粉磁芯
[0073] 图1所示的本发明的一实施方式涉及的压粉磁芯1，其外观为环状，含有结晶质磁 性材料粉末及非晶质磁性材料粉末。本实施方式涉及的压粉磁芯1是通过包括如下的