软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备的制作方法

文档序号:13074091阅读:279来源:国知局
软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备的制作方法与工艺

本发明涉及软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备。



背景技术:

近年来,如笔记本电脑这样的移动设备的小型化、轻型化不断发展,为了实现兼顾小型化和高性能化,需要将开关电源高频率化。当前开关电源的驱动频率的高频率化发展至数百mhz左右,但是与此相伴地,对于内置于移动设备的扼流圈、电感器等磁性元件,也需要相对应地高频率化。

例如,在专利文献1中,公开有如下压粉磁芯:包含由fe(100-x-y-z-α-β)bxsiycuzmαm′β(原子%)(其中,m是从由nb、w、ta、zr、hf、ti、mo构成的组中选出的至少1种元素,m′是从由v、cr、mn、al、铂族元素、sc、y、au、zn、sn、re以及ag构成的组中选出的至少1种元素,x、y、z、α、β分别满足12≤x≤15、0<y≤15、0.1≤z≤3、0.1≤α≤30、0≤β≤10)所表示的组成的磁性粉末的压粉磁芯,且包含组织的至少50%以上具有结晶粒径100nm以下的纳米结晶组织的纳米结晶磁性粉末、或者能够通过热处理来显现所述纳米结晶组织的组成的非晶磁性粉末中的任一种磁性粉末。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004-349585号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

在专利文献1所记载的压粉磁芯中,通过如玻璃材料这样的绝缘材料来对磁性粉末的粒子之间进行绝缘。通过对粒子之间进行绝缘,能够实现高频率下的涡流损耗的减少。然而,当绝缘材料的比率降低时,磁性粉末的粒子之间变得易于接触,无法确保粒子间的绝缘性。因此,在某种程度上需要较多的绝缘材料,但是当增大绝缘材料的比例时,压粉磁芯中的磁性粉末的比率降低,因此无法充分地提高压粉磁芯的磁特性。

本发明的目的在于提供在被压粉时能够确保粒子间的较高绝缘性的软磁性粉末、低损耗且磁特性优异的压粉磁芯、磁性元件以及具备该磁性元件的可靠性较高的电子设备。

用于解决课题的技术方案

上述目的通过下述的本发明来实现。

本发明提供一种软磁性粉末,其特征在于,

具有由fe100-a-b-c-d-e-fcuasibbcmdm′exf表示的组成,其中,m是从由nb、w、ta、zr、hf、ti以及mo构成的组中选择出的至少1种元素,m′是从由v、cr、mn、al、铂族元素、sc、y、au、zn、sn以及re构成的组中选择出的至少1种元素,x是从由c、p、ge、ga、sb、in、be以及as构成的组中选择出的至少1种元素,以原子%,a、b、c、d、e以及f是满足0.1≤a≤3、0<b≤30、0<c≤25、5≤b+c≤30、0.1≤d≤30、0≤e≤10以及0≤f≤10,

含有40体积%以上的粒径1nm以上且30nm以下的结晶组织,

当向依次使用网眼45μm的jis标准筛子、网眼38μm的jis标准筛子以及网眼25μm的jis标准筛子的分级处理提供所述软磁性粉末时,

当将通过网眼45μm的jis标准筛子而未通过网眼38μm的jis标准筛子的粒子设为第一粒子,

将通过网眼38μm的jis标准筛子而未通过网眼25μm的jis标准筛子的粒子设为第二粒子,

将通过网眼25μm的jis标准筛子的粒子设为第三粒子时,

所述第一粒子的顽磁力hc1、所述第二粒子的顽磁力hc2以及所述第三粒子的顽磁力hc3满足hc2/hc1为0.85以上且1.4以下、hc3/hc1为0.5以上且1.5以下的关系。

由此,由于能够获得在被压粉时能够确保粒子间的较高的绝缘性的软磁性粉末,因此通过使用该软磁性粉末,能够制造低损耗且磁特性优异的压粉磁芯等。

在本发明的软磁性粉末中,优选的是,当设定在横轴表示粒径且在纵轴表示顽磁力的曲线区域,分别将所述第一粒子的数据、所述第二粒子的数据以及所述第三粒子的数据在所述曲线区域内曲线化,并且通过最小二乘法对所述数据进行线性近似并将所得的直线的斜率设为a时,满足-0.02≤a≤0.05。

由此,能够获得基于粒径的顽磁力的差足够小的软磁性粉末。因此,即使在通过压粉成形而获得压粉磁芯时产生有以粒径为单位的不均(空间分布上的偏差),也能够抑制涡流损耗局部增大,能够抑制压粉磁芯整体的铁损。另外,由于粒子之间的硬度差也变小,因此粒子在粒子之间的接触点特别难以毁坏,粒子之间的接触面积被抑制得更小,因此软磁性粉末的压粉体的电阻率变得特别高。其结果是,能够在被压粉时在粒子间确保特别高的绝缘性,能够进一步实现低铁损的压粉磁芯。

在本发明的软磁性粉末中,优选的是,被压粉的状态下的压粉体的体积电阻率为1kω·cm以上且500kω·cm以下。

由此,能够减少对软磁性粉末的粒子间进行绝缘的绝缘材料的使用量,与此相对应地,能够在压粉磁芯等中将软磁性粉末的比率最大化。其结果是,能够实现高度地兼顾较高的磁特性和低损耗的压粉磁芯。

在发明的软磁性粉末中,优选的是,所述软磁性粉末还含有非晶组织。

由此,由于结晶组织和非晶组织相互抵消磁致伸缩,因此能够进一步缩小软磁性粉末的磁致伸缩。其结果是,能够获得易于控制磁化的软磁性粉末。另外,由于非晶组织难以产生位错的运动,因此韧性较高。由此,有助于进一步提高软磁性粉末的韧性,例如能够获得难以产生压粉时的破坏的软磁性粉末。

本发明提供一种压粉磁芯,其特征在于,包含本发明的软磁性粉末。

由此,能够获得低损耗且磁特性优异的压粉磁芯。

本发明提供一种磁性元件,其特征在于,具备本发明的压粉磁芯。

由此,能够获得低损耗且磁特性优异的磁性元件。

本发明提供一种电子设备,其特征在于,具备本发明的磁性元件。

由此,能够获得可靠性较高的电子设备。

附图说明

图1是表示应用了本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流圈的示意图(俯视图)。

图2是表示应用了本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流圈的示意图(透视立体图)。

图3是表示通过高速旋转水流雾化法制造软磁性粉末的装置的一个例子的纵剖视图。

图4是表示应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的移动型(或者笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。

图5是表示应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的智能手机的结构的俯视图。

图6是表示应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的数码相机的结构的立体图。

图7是在横轴表示粒径[μm]且在纵轴表示顽磁力[oe]的曲线区域内将第一粒子的数据、第二粒子的数据以及第三粒子的数据曲线化、并且表示各数据的回归直线的图。

附图标记说明

1、冷却用筒体;2、盖体;3、开口部;4、冷却液喷出管;5、排出口;7、泵;8、罐;9、冷却液层;13、冷却液回收罩;14、排液口;15、坩埚;16、层厚调整用环;17、除液用网体;18、粉末回收容器;23、空间部;24、射流喷嘴;25、熔融金属;26、气体射流;27、气体供给管;30、粉末制造装置;10、20、扼流圈;11、21、压粉磁芯;12、22、导线;100、显示部;1000、磁性元件;1100、个人计算机;1102、键盘;1104、主体部;1106、显示单元;1200、智能手机;1202、操作按钮;1204、听筒口;1206、话筒口;1300、数码相机;1302、壳体;1304、受光单元;1306、快门按钮;1308、存储器;1312、视频信号输出端子;1314、输入输出端子;1430、电视监视器;1440、个人计算机。

具体实施方式

以下,基于附图所示的优选的实施方式,详细地说明本发明的软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备。

[软磁性粉末]

本发明的软磁性粉末是表示软磁性的金属粉末。该软磁性粉末也适用于利用了软磁性的任意用途,但是,例如,用于借助结合材料连结粒子之间并且成形为预定的形状,从而制造压粉磁芯。由于在这样的压粉磁芯中,软磁性粉末本身的粒子间的绝缘性较高,因此涡流损耗被抑制,且结合材料、绝缘材料的比率被抑制,因此磁特性优异。

本发明的软磁性粉末是具有由fe100-a-b-c-d-e-fcuasibbcmdm′exf(原子%)所表示的组成的粉末。在此,m是从由nb、w、ta、zr、hf、ti以及mo构成的组中选择出的至少1种元素,m′是从由v、cr、mn、al、铂族元素、sc、y、au、zn、sn以及re构成的组中选择出的至少1种元素,x是从由c、p、ge、ga、sb、in、be以及as构成的组中选择出的至少1种元素,a、b、c、d、e以及f是满足0.1≤a≤3、0<b≤30、0<c≤25、5≤b+c≤30、0.1≤d≤30、0≤e≤10以及0≤f≤10的数。

在此,由于具有上述组成的软磁性粉末在原本的状态下粒子间的绝缘性是不充分的,因此以往需要大量地使用绝缘材料来实施绝缘处理。因此,存在有如下问题:与使用绝缘材料的量相对应地,压粉磁芯中的软磁性粉末的比率降低,无法充分地提高压粉磁芯的磁特性。

鉴于该问题点,本发明人关于提高粒子间的绝缘性的手段反复进行了深入研究。然后,发现通过含有40体积%以上的粒径1nm以上30nm以下的结晶组织,并且通过分级将软磁性粉末的至少一部分分割为3个等级,并使等级间的顽磁力满足预定的关系,能够解决上述问题点,从而完成本发明。

即,本发明的软磁性粉末为如下这样的金属粉末,即,作为必要元素而含有fe、cu、si、b以及m,并含有40体积%以上的预定的粒径的结晶组织,且顽磁力在基于粒径分割而成的等级间满足预定的关系。对于这样的软磁性粉末,对其本身进行压粉而成的压粉体示出有较高的电阻率。因此,在被压粉时能够确保粒子间的较高的绝缘性。其结果是,能够以低成本并且省事地制造低涡流损耗优异的压粉磁芯。另外,在使用软磁性粉末制造压粉磁芯时,无需大量地使用绝缘性材料即可完成,与之相应地,能够提高软磁性粉末的比率。其结果是,也能够提高压粉磁芯的磁特性。如上所述,通过使用本发明的软磁性粉末,能够获得低损耗并且磁特性优异的压粉磁芯。

以下,详细叙述本发明的软磁性粉末的组成。

fe对本发明的软磁性粉末的基本的磁特性、机械特性带来较大的影响。

由于cu在从原材料制造本发明的软磁性粉末时具有与fe分离的趋势,因此在组成中产生有起伏,产生有易于局部结晶化的区域。其结果是,促进了比较易于结晶化的体心立方晶格的fe相,能够易于形成所述那样的具有微小的粒径的结晶组织。

cu的含量a被设为0.1原子%以上3原子%以下,优选被设为0.3原子%以上2原子%以下。此外,当cu的含量a低于所述下限值时,有损于结晶组织的微细化,有可能无法形成所述范围的粒径的结晶组织。另一方面,当cu的含量超过所述上限值时,软磁性粉末的机械特性降低,有可能变脆。

si在从原材料制造本发明的软磁性粉末时,促进非晶化。因此,通过在制造本发明的软磁性粉末时暂时形成均质的非晶组织,之后使其结晶化,易于形成更加均匀粒径的结晶组织。然后,由于均匀的粒径有助于各结晶粒中的结晶磁各向异性的平均化,因此能够使顽磁力降低,实现软磁性的提高。

si的含量b被设为超过0原子%且30原子%以下,优选被设为5原子%以上20原子%以下。此外,当si的含量b低于所述下限值时,非晶化变得不充分,因此有可能难以形成微小且均匀的粒径的结晶组织。另一方面,当si的含量超过所述上限值时,有可能导致饱和磁通密度、最大磁矩这样的磁特性的降低、机械特性的降低。

b在从原材料制造本发明的软磁性粉末时,促进非晶化。因此,通过在制造本发明的软磁性粉末时暂时形成均质的非晶组织,之后使其结晶化,易于形成更加均匀的粒径的结晶组织。然后,由于均匀的粒径有助于各结晶粒中的结晶磁各向异性的平均化,因此能够使顽磁力降低,实现软磁性的提高。另外,通过同时采用si与b,能够基于两者的原子半径之差,协同地促进非晶化。

b的含量c被设为超过0原子%且25原子%以下,优选被设为3原子%以上20原子%以下。此外,当b的含量c低于所述下限值时,非晶化变得不充分,因此有可能难以形成微小且均匀的粒径的结晶组织。另一方面,当b的含量超过所述上限值时,有可能导致饱和磁通密度、最大磁矩这样的磁特性的降低、机械特性的降低。

另外,对于si以及b,规定了合计的含量,被设为5原子%以上30原子%以下,优选被设为10原子%以上25原子%以下。此外,当si与b的合计的含量低于所述下限值时,有可能无法充分地实现非晶化。另一方面,当si与b的合计的含量超过所述上限值时,有可能导致磁特性的降低、机械特性的降低。

m是从由nb、w、ta、zr、hf、ti以及mo构成的组中选择出的至少1种元素。当对含有较多非晶组织的粉末实施热处理时,与cu一起有助于结晶组织的微细化。因此,能够易于形成所述那样的具有微小的粒径的结晶组织。

m的含量d被设为0.1原子%以上30原子%以下,优选被设为0.5原子%以上20原子%以下。另外,在作为m而包含多个元素的情况下,多个元素的含量被设为所述范围内。此外,当m的含量d低于所述下限值时,有损于结晶组织的微细化,有可能无法形成所述范围的粒径的结晶组织。另一方面,当m的含量超过所述上限值时,软磁性粉末的机械特性降低,有可能变脆。

另外,m特别优选含有nb。nb在结晶组织的微细化中贡献特别大。

除了以上那样的必要元素以外,本发明的软磁性粉末也可以根据需要包含任意元素、即m′以及x。

m′是从由v、cr、mn、al、铂族元素、sc、y、au、zn、sn以及re构成的组中选择出的至少1种元素。这样的m′提高软磁性粉末的磁特性,并且提高耐腐蚀性。此外,铂族元素是指在元素周期表中属于第五周期以及第六周期、并且属于第八族、第九族以及第十族的6种元素,具体地说是指ru、rh、pd、os、ir以及pt中的至少1种元素。

m′的含量e被设为0原子%以上10原子%以下,优选被设为0.1原子%以上5原子%以下。此外,当m′的含量e超过所述上限值时,有可能导致饱和磁通密度、最大磁矩这样的磁特性的降低、机械特性的降低。

另外,m′特别优选包含cr。由于cr抑制软磁性粉末的氧化,因此特别能够抑制伴随着氧化的磁特性的降低、机械特性的降低。

x是从由c、p、ge、ga、sb、in、be以及as构成的组中选择出的至少1种元素。与b相同,这样的x在从原材料制造本发明的软磁性粉末时,促进非晶化。因此,x有助于在软磁性粉末中形成更加均匀的粒径的结晶组织。

x的含量f被设为0原子%以上10原子%以下,优选被设为0.1原子%以上5原子%以下。此外,当x的含量f超过所述上限值时,有可能导致饱和磁通密度、最大磁矩这样的磁特性的降低、机械特性的降低。

以上,详细叙述了本发明的软磁性粉末的组成,但是在该软磁性粉末中也可以含有上述元素以外的元素。在该情况下,优选其它元素的含量小于所述必要元素、任意元素的含量,优选为小于0.1原子%。

此外,软磁性粉末所具有的组成例如能够通过jisg1257(2000)所规定的铁以及钢-原子吸光分析法、jisg1258(2007)所规定的铁以及钢-icp发光分光分析法、jisg1253(2002)所规定的铁以及钢-火花放电发光分光分析法、jisg1256(1997)所规定的铁以及钢-荧光x射线分析法、jisg1211~g1237所规定的重量·滴定·吸光光度法等来确定。具体地说,例如,列举有spectro社制固体发光分光分析装置(火花放电发光分光分析装置,型号:spectrolab,类型:lavmb08a)、株式会社rigaku制icp装置(ciros120型)。

另外,在确定c(碳)以及s(硫黄)时,也特别使用jisg1211(2011)所规定的氧气流燃烧(高频感应加热炉燃烧)-红外线吸收法。具体地说,列举有leco社制碳·硫黄分析装置,cs-200。

进而,在确定n(氮)以及o(氧)时,也特别使用jisg1228(2006)所规定的铁以及钢的氮定量方法、jisz2613(2006)所规定的金属材料的氧定量方法。具体地说,列举有leco社制氧·氮气分析装置,tc-300/ef-300。

本发明的软磁性粉末含有40体积%以上的粒径1nm以上30nm以下的结晶组织。由于这样的粒径的结晶组织是微小的,因此各结晶粒中的结晶磁各向异性易于平均化。因此,能够降低顽磁力,特别能够获得在磁性上软质的粉末。然后,通过含有所述下限值以上的这样的粒径的结晶组织,能够充分地获得这样的效果。

另外,所述粒径范围的结晶组织的含量被设为40体积%以上,优选被设为50体积%以上99体积%以下,更加优选被设为60体积%以上95体积%以下。此外,由于当所述粒径范围的结晶组织的含量低于所述下限值时,微小的粒径的结晶组织的比率降低,因此基于结晶粒之间的交换相互作用的结晶磁各向异性的平均化变得不充分,有可能导致软磁性粉末的顽磁力上升。另一方面,虽然所述粒径范围的结晶组织的含量也可以超过所述上限值,但是有可能如后所述地导致基于非晶组织共存的效果不充分。

另外,本发明的软磁性粉末也可以包含所述范围外的粒径的结晶组织。在该情况下,优选将范围外的粒径的结晶组织抑制在10体积%以下,更加优选抑制在5体积%以下。由此,能够通过范围外的粒径的结晶组织来抑制所述效果减少的情况。

此外,本发明的软磁性粉末的粒径例如通过以电子显微镜观察软磁性粉末的剖开面并从该观察像读取的方法等来求得。另外,含量(体积%)通过求得在观察像中上述粒径范围的结晶所占的面积率并将该面积率设为含量的方法来求得。

另外,本发明的软磁性粉末优选结晶组织的平均粒径为3nm以上30nm以下,更加优选5nm以上25nm以下。由此,上述效果变得更加显著,能够获得磁性上特别软质的粉末。

此外,本发明的软磁性粉末的平均粒径例如能够根据通过x射线衍射取得的光谱的衍射峰的宽度来进行计算。

另一方面,本发明的软磁性粉末也可以包含非晶组织。由于所述粒径范围的结晶组织与非晶组织共存而相互抵消磁致伸缩,因此能够进一步缩小软磁性粉末的磁致伸缩。其结果是,能够获得易于控制磁化的软磁性粉末。另外,由于非晶组织难以产生位移运动,因此韧性是较高的。由此,有助于进一步提高软磁性粉末的韧性,例如,能够获得难以产生压粉时的破坏的软磁性粉末。像这样难以产生破坏的软磁性粉末有助于进一步提高粒子间的绝缘性。

在该情况下,非晶组织的含量优选为所述粒径范围的结晶组织的含量的2体积%以上500体积%以下,更加优选为10体积%以上200体积%以下。由此,结晶组织与非晶组织的平衡被最佳化,基于结晶组织与非晶组织共存的效果变得更加显著。

此外,软磁性粉末所含有的组织是否为非晶例,如能够通过调查在由x射线衍射取得的光谱中是否认为有衍射峰来进行确认。然后,在结晶组织与非晶组织共存的情况下,在光谱中检测基于衍射线的峰值和基于散射线的光晕。由此,通过对光谱进行拟合,并且基于积分强度计算结晶化度,能够求得是否共存,并且能够求得结晶组织、非晶组织的含量。

另外,本发明的软磁性粉末是在基于粒径分割出的等级间顽磁力满足预定的关系的软磁性粉末。该关系如下所述那样求得。

首先,将本发明的软磁性粉末依次向网眼45μm的jis标准筛子、网眼38μm的jis标准筛子以及网眼25μm的jis标准筛子供给并使其通过上述筛子(筛分)。该筛分能够以基于jisz2510(2004)所规定的金属粉的干式筛分的粒度试验方法为基准来进行。然后,将通过网眼45μm的jis标准筛子而未通过网眼38μm的jis标准筛子的粒子设为“第一粒子”,将通过网眼38μm的jis标准筛子而未通过网眼25μm的jis标准筛子的粒子设为“第二粒子”,将通过网眼25μm的jis标准筛子的粒子设为“第三粒子”。在该基础上,关于第一粒子、第二粒子以及第三粒子,测定其各自的顽磁力,将第一粒子的顽磁力设为hc1,将第二粒子的顽磁力设为hc2,将第三粒子的顽磁力设为hc3。

然后,预定的关系是指hc2/hc1为0.85以上1.4以下、且hc3/hc1为0.5以上1.5以下这样的关系。对于满足这样的关系的软磁性粉末,当使用其制作压粉磁芯时,即使在以粒度为单位的空间分布上产生有偏差,也能够获得抑制了铁损等损耗的压粉磁芯。即,由于当hc2/hc1以及hc3/hc1低于所述下限值、或者超过所述上限值时,在hc1、hc2以及hc3之间相互的差变大,因此在对软磁性粉末进行压粉成形时在第一粒子、第二粒子以及第三粒子的各空间分布上产生有偏差的情况下,压粉磁芯的铁损有可能变大。换言之,由于在压粉磁芯中易于以粒径为单位产生有不均,因此在hc2/hc1以及hc3/hc1偏离所述范围的情况下,顽磁力有可能在空间分布上产生有偏差,压粉磁芯的铁损有可能变大。

另外,以粒径为单位的顽磁力的差较小的理由列举有在结晶组织的状态下软磁性粉末的粒径依赖性较小。由此,在本发明的软磁性粉末中,结晶组织的粒径与软磁性粉末的粒径无关地变得较为均匀。因此,软磁性粉末的粒子之间的硬度差也变小,即使在软磁性粉末被压缩时,在粒子之间的接触点,粒子也难以毁坏。由此,由于粒子之间的接触面积被抑制得较小,因此软磁性粉末的压粉体的电阻率变高。其结果是,在压粉时能够确保粒子间的较高的绝缘性。

由此,由于当hc2/hc1以及hc3/hc1低于所述下限值、或者超过所述上限值时,在hc1、hc2以及hc3之间,相互的差变大,进而在第一粒子、第二粒子以及第三粒子之间,相互的硬度差变大,因此有可能导致粒子间的接触面积变大。

此外,hc1、hc2以及hc3优选满足hc2/hc1为0.9以上1.3以下、且hc3/hc1为0.6以上1.4以下这样的关系。

另外,如上所述,由于第一粒子是通过网眼45μm的jis标准筛子而未通过网眼38μm的jis标准筛子的粒子,因此能够将该第一粒子的代表性的粒径设为45μm与38μm的中间的41.5μm(中间直径)。

同样地,如上所述,由于第二粒子是通过网眼38μm的jis标准筛子而未通过网眼25μm的jis标准筛子的粒子,因此能够将该第二粒子的代表性的粒径设为38μm与25μm的中间的31.5μm(中间直径)。

进而,如上所述,由于第三粒子是通过网眼25μm的jis标准筛子的粒子,因此能够将该第三粒子的代表性的粒径设为25μm的一半的12.5μm(中间直径)。

在此,设定在横轴表示粒径[μm]且在纵轴表示顽磁力[oe]的曲线区域,分别将第一粒子的数据、第二粒子的数据以及第三粒子的数据在曲线区域内曲线化。由此,在曲线区域内,基于3个数据的3个点被曲线化。

接着,通过最小二乘法对3个数据进行线性近似,在曲线区域内表示根据所获得的近似式求得的直线(回归直线)。该回归直线表示软磁性粉末的顽磁力的粒径依赖性。

然后,计算所获得的回归直线的斜率、即顽磁力的变化量相对于粒径的变化量的比例。该回归直线的斜率形成为通过粒径来表示顽磁力的不同的程度的指标。

当将这样求得的回归直线的斜率设为a时,本发明的软磁性粉末优选满足-0.02≤a≤0.05,更加优选满足-0.01≤a≤0.04,进一步优选满足0<a≤0.03。对于这样的软磁性粉末,顽磁力的差因粒径而足够地小。因此,在对软磁性粉末进行压粉成形时,即使产生有以粒径为单位的不均(空间分布上的偏差),也能够抑制铁损局部地增大,能够抑制压粉磁芯整体的铁损。另外,与此相伴地,由于粒子之间的硬度差也变小,因此在粒子之间的接触点,粒子特别难以毁坏。由此,由于粒子之间的接触面积被抑制得更小,因此软磁性粉末的压粉体的电阻率变得特别高。其结果是,在被压粉时,在粒子间能够确保特别高的绝缘性,因此绝缘破坏电压较高,且能够进一步实现低铁损的压粉磁芯。

此时,对于回归直线的标准误差并无特殊限定,优选为1以下,更加优选为0.5以下,进一步优选为0.4以下。只要是具有这样的标准误差的线性近似,则称为能够充分信赖的近似。此外,回归直线的标准误差σ是用于评价作为从属变量的顽磁力相对于作为独立变量的粒径的误差的程度的指标。具体地说,当将各粒子的顽磁力的实测值与近似值的差(残差)的平方和设为s,将数据量设为n时,标准误差σ由σ={s/(n-2)}1/2来表示,在此,由于将软磁性粉末分割为3个等级,n=3,因此所述公式最终由σ=s1/2来表示。此外,意味着标准误差的值越小,近似的可靠性越高。

另外,对于本发明的软磁性粉末的粒子硬度并无特殊限定,但是粒子的维氏硬度优选为1000以上3000以下,更加优选为1200以上2500以下。在这样的硬度的软磁性粉末被压缩成形而形成为压粉磁芯时,粒子之间的接触点处的变形被抑制为最小限度。因此,接触面积被抑制得较小,软磁性粉末的压粉体的电阻率增高。其结果是,在被压粉时能够确保粒子间的较高的绝缘性。另外,由于通过确保粒子间的较高的绝缘性,电流难以在粒子间流动,因此能够抑制涡流损耗。

此外,当维氏硬度低于所述下限值时,当软磁性粉末被压缩成形时,在粒子之间的接触点,粒子易于毁坏。由此,由于接触面积变大,软磁性粉末的压粉体的电阻率变小,因此粒子间的绝缘性降低。另一方面,当维氏硬度超过所述上限值时,压粉成形性降低,形成为压粉磁芯时的密度降低,因此压粉磁芯的磁特性降低。

另外,软磁性粉末的粒子的维氏硬度是通过显微维氏硬度试验机在粒子的剖面的中心部来进行测定的。此外,粒子的剖面的中心部是指在以通过作为粒子的最大长度的长轴的方式切断粒子时,相当于该剖切面上的长轴的中点的部位。另外,将试验时的压片的压入负载设为50mn。

对于本发明的软磁性粉末的平均粒径d50并无特殊限定,优选为1μm以上40μm以下,更加优选为3μm以上30μm以下。由于通过使用这样的平均粒径的软磁性粉末,能够缩短涡流流动的路径,因此能够制造能够充分地抑制在软磁性粉末的粒子内产生的涡流损耗的压粉磁芯。另外,由于平均粒径小得恰当,因此能够提高压粉时的填充性。其结果是,能够提高压粉磁芯的填充密度,能够提高压粉磁芯的饱和磁通密度、导磁率。

此外,由于当软磁性粉末的平均粒径低于所述下限值时,软磁性粉末变得过细,因此软磁性粉末的填充性降低,压粉磁芯的成形密度降低,因此有可能导致压粉磁芯的饱和磁通密度、导磁率降低。另一方面,当软磁性粉末的平均粒径超过所述上限值时,无法充分地抑制在粒子内产生的涡流损耗,因此有可能导致压粉磁芯的铁损增加。此外,软磁性粉末的平均粒径作为在通过激光衍射法取得的质量基准的粒度分布中从小径侧形成为累积50%时的粒径而被求出。

另外,对于本发明的软磁性粉末的顽磁力并无特殊限定,优选为0.1[oe]以上2[oe]以下(7.98[a/m]以上160[a/m]以下),更加优选为0.5[oe]以上1.5[oe]以下(39.9[a/m]以上120[a/m]以下)。通过像这样地使用顽磁力较小的软磁性粉末,即使是在高频率下,也能够制造能够充分地抑制磁滞损耗的压粉磁芯。

此外,软磁性粉末的顽磁力能够通过磁化测定装置(例如,株式会社玉川制作所制,tm-vsm1230-mhhl等)来测定。

另外,对于本发明的软磁性粉末,作为压粉体时的体积电阻率优选为1[kω·cm]以上500[kω·cm]以下,更加优选为5[kω·cm]以上300[kω·cm]以下,进一步优选为10[kω·cm]以上200[kω·cm]以下。由于这样的体积电阻率是在不使用绝缘材料的情况下实现的,因此是基于软磁性粉末的粒子间的绝缘性本身的数据。由此,只要使用实现这样的体积电阻率的软磁性粉末,就能够减少绝缘材料的使用量,与此相对应地,能够将压粉磁芯等中的软磁性粉末的比率最大化。其结果是,能够实现高度地兼顾了较高的磁特性与低损耗的压粉磁芯。

此外,上述体积电阻率是如下所述地测定出的值。

首先,将测定对象的软磁性粉末0.8g填充于氧化铝制的圆筒。然后,在圆筒的上下配置黄铜制的电极。

接着,使用数字压力计,在上下电极间加压10mpa的压力,并且使用数字万用表,测定上下电极间的电阻。

然后,通过将测定出的电阻、加压时的电极间距离以及圆筒的内部的横截面积代入下述计算式来计算体积电阻率。

体积电阻率[kω·cm]=电阻[kω]×圆筒的内部的横截面积[cm2]/电极间距离[cm]

此外,圆筒的内部的横截面积能够在将圆筒的内径设为2r[cm]时通过πr2[cm2]来求得。

[压粉磁芯以及磁性元件]

接着,说明本发明的压粉磁芯以及本发明的磁性元件。

本发明的磁性元件能够应用于如扼流圈、电感器、噪声滤波器、电抗器、变压器、马达、促动器、电磁阀、发电机那样具备磁芯的各种磁性元件中。另外,本发明的压粉磁芯能够应用于这些磁性元件所具备的磁芯。

以下,作为磁性元件的一个例子,以两种扼流圈为代表进行说明。

(第一实施方式)

首先,说明应用了本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流圈。

图1是表示应用了本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流圈的示意图(俯视图)。

图1所示的扼流圈10具有环状(环形形状)的压粉磁芯11和卷绕于该压粉磁芯11的导线12。这样的扼流圈10通常被称作环形线圈。

压粉磁芯(本发明的压粉磁芯)11是通过混合本发明的软磁性粉末、结合材料(粘合剂)以及有机溶剂并将所获得的混合物向成形模具供给,并且进行加压、成形而获得的。

作为压粉磁芯11的制作所使用的结合材料的构成材料,例如,列举有硅系树脂、环氧类树脂、酚系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚苯硫醚系树脂等有机材料、磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、磷酸锰、磷酸镉这样的磷酸盐、硅酸钠这样的硅酸盐(水玻璃)等无机材料等,特别优选热固化性聚酰亚胺或者环氧类树脂。这些树脂材料通过被加热而易于固化,并且耐热性优异。由此,能够提高压粉磁芯11的制造容易性以及耐热性。

另外,结合材料相对于软磁性粉末的比例根据作为制作的压粉磁芯11的目的的饱和磁通密度、机械特性、允许的涡流损耗等而稍有不同,优选为0.5质量%以上5质量%以下左右,更加优选为1质量%以上3质量%以下左右。由此,能够获得使软磁性粉末的各粒子之间充分地连结、并且饱和磁通密度、导磁率这样的磁特性优异的压粉磁芯11。

另外,作为有机溶剂,只要能够溶解结合材料,则并无特殊限定,例如,列举有甲苯、异丙醇、丙酮、甲乙酮、氯仿、乙酸乙酯等各种溶剂。

此外,也可以根据需要在所述混合物中以任意的目的添加各种添加剂。

另一方面,作为导线12的构成材料,列举有导电性较高的材料,例如,列举有包含cu、al、ag、au、ni等的金属材料。

此外,优选在导线12的表面具备具有绝缘性的表面层。由此,能够可靠地防止压粉磁芯11与导线12的短路。作为该表面层的构成材料,例如,列举有各种树脂材料等。

接着,说明扼流圈10的制造方法。

首先,混合本发明的软磁性粉末、结合材料、各种添加剂、有机溶剂而获得混合物。

接着,在使混合物干燥而获得块状的干燥体后,粉碎该干燥体,从而形成造粒粉末。

接着,将该造粒粉末成形为应制作的压粉磁芯的形状,从而获得成形体。

作为该情况下的成形方法,并无特殊限定,例如,列举有冲压成形、挤出成形、注塑成形等方法。此外,该成形体的形状尺寸是考虑了加热之后的成形体时的收缩量而决定的。另外,冲压成形的情况下的成形压力被设为1t/cm2(98mpa)以上10t/cm2(981mpa)以下左右。

接着,加热所获得的成形体,从而使结合材料固化,获得压粉磁芯11。此时,加热温度根据结合材料的组成等而稍有不同,但是在结合材料由有机材料构成的情况下,优选被设为100℃以上500℃以下左右,更加优选被设为120℃以上250℃以下左右。另外,加热时间根据加热温度而不同,但是被设为0.5小时以上5小时以下左右。

如上所述,获得对本发明的软磁性粉末进行加压、成形而成的压粉磁芯11以及沿该压粉磁芯11的外周面卷绕导线12而成的扼流圈10(本发明的磁性元件)。

此外,压粉磁芯11的形状并不局限于图1所示的环状,例如既可以是环的一部分缺损后的形状,也可以是棒状。

(第二实施方式)

接着,说明应用了本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流圈。

图2是表示应用了本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流圈的示意图(透视立体图)。

以下,说明第二实施方式的扼流圈,但是在以下的说明中,以与所述第一实施方式的扼流圈之间的不同点为中心进行说明,对于相同的事项,省略其说明。

如图2所示,本实施方式的扼流圈20是通过将成形为线圈状的导线22埋设于压粉磁芯21的内部而形成的。即,扼流圈20通过在压粉磁芯21中模制导线22而形成。

对于这样的形态的扼流圈20,能够比较容易地获得较小型的扼流圈。然后,通过在制造这样的小型的扼流圈20的过程中,使用饱和磁通密度以及导磁率较大、且损耗较小的压粉磁芯21,尽管是小型也能获得能够应对大电流的低损耗·低发热的扼流圈20。

另外,由于导线22埋设在压粉磁芯21的内部,因此在导线22与压粉磁芯21之间难以产生间隙。因此,能够抑制基于压粉磁芯21的磁致伸缩的振动,也能够抑制该振动带来的噪声的产生。

在制造以上这样的本实施方式的扼流圈20的情况下,首先,在成形模具的腔体内配置导线22,并且利用包含本发明的软磁性粉末的造粒粉末填充腔体内。即,以包围导线22的方式填充造粒粉末。

接着,将造粒粉末与导线22一起进行加压,从而获得成形体。

接着,与所述第一实施方式相同,对该成形体实施热处理。由此,使结合材料固化,从而获得压粉磁芯21以及扼流圈20(本发明的磁性元件)。

[软磁性粉末的制造方法]

接着,说明制造本发明的软磁性粉末的方法。

本发明的软磁性粉末能够通过任意制造方法来进行制造,例如,能够通过雾化法(例如,水雾化法、气雾化法、高速旋转水流雾化法等)、还原法、羧酸法、粉碎法等各种粉末化法来进行制造。

在雾化法中,根据冷却介质的种类、装置结构的不同,已知有水雾化法、气雾化法、高速旋转水流雾化法等。其中,本发明的软磁性粉末优选通过雾化法来进行制造,进一步优选通过水雾化法或者高速旋转水流雾化法来进行制造,更加优选通过高速旋转水流雾化法来进行制造。雾化法是通过使熔融金属(熔体)与高速喷射的流体(液体或者气体)碰撞而微粉化并且冷却,继而制造金属粉末(软磁性粉末)的方法。通过以这样的雾化法来制造软磁性粉末,能够高效地制造极其微小的粉末。另外,所获得的粉末的粒子形状因表面张力的作用而接近于球形状。因此,在制造压粉磁芯时获得填充率较高的压粉磁芯。即,能够获得能够制造导磁率以及饱和磁通密度较高的压粉磁芯的软磁性粉末。

此外,本说明书中的“水雾化法”是指如下方法:作为冷却液使用水或者油这样的液体,在呈将该液体集束于一点的倒圆锥状进行喷射的状态下,使熔融金属朝向该集束点流下并碰撞,从而使熔融金属微粉化而制造金属粉末。

另一方面,由于采用高速旋转水流雾化法,能够极高速地冷却熔体,因此能够以高度维持了熔融金属中的无秩序的原子配置的状态直至固化。因此,通过之后实施结晶化处理,能够高效地制造具有均匀的粒径的结晶组织的软磁性粉末。

以下,说明基于高速旋转水流雾化法的软磁性粉末的制造方法。

在高速旋转水流雾化法中,沿冷却用筒体的内周面喷出供给冷却液并使其沿冷却用筒体的内周面旋转,从而在内周面形成冷却液层。另一方面,熔融软磁性粉末的原材料,使所获得的熔融金属自然落下,并且对其喷射液体或者气体的射流。由此,使熔融金属飞散,并在冷却液层获取飞散的熔融金属。其结果是,飞散而微粉化的熔融金属被迅速冷却而固化,从而获得软磁性粉末。

图3是表示通过高速旋转水流雾化法来制造软磁性粉末的装置的一个例子的纵剖视图。

图3所示的粉末制造装置30具备:冷却用筒体1,用于在内周面形成冷却液层9;坩埚15,用作使熔融金属25流下并将其向冷却液层9的内侧的空间部23供给的供给容器;泵7,是用于向冷却用筒体1供给冷却液的部件;以及射流喷嘴24,喷出用于将流下的细流状的熔融金属25呈液滴状断开并且向冷却液层9供给的气体射流26。

冷却用筒体1呈圆筒状,设置为筒体轴线沿铅垂方向、或者相对于铅垂方向以30°以下的角度倾斜。此外,在图3中,筒体轴线相对于铅垂方向倾斜,但是筒体轴线也可以与铅垂方向平行。

冷却用筒体1的上端开口被盖体2封闭,在盖体2形成有用于将流下的熔融金属25向冷却用筒体1的空间部23供给的开口部3。

另外,在冷却用筒体1的上部设有冷却液喷出管4,该冷却液喷出管4构成为能够沿冷却用筒体1的内周面的切线方向喷出供给冷却液。然后,冷却液喷出管4的排出口5沿冷却用筒体1的周向等间隔地设置有多个。另外,冷却液喷出管4的管轴方向被设定为相对于与冷却用筒体1的轴线正交的平面向0°以上20°以下左右的下方倾斜。

冷却液喷出管4借助泵7经由配管与罐8连接,通过泵7吸取的罐8内的冷却液经由冷却液喷出管4向冷却用筒体1内喷出供给。由此,冷却液沿冷却用筒体1的内周面旋转并且缓缓流下,与此相伴地,形成有沿内周面的冷却液的层(冷却液层9)。此外,也可以根据需要在罐8内、循环流路的中途夹设冷却器。作为冷却液,除了水以外,也可以使用油(硅油等),进而也可以添加各种添加物。另外,通过预先去除冷却液中的溶解氧,能够抑制对制造的粉末的冷却所带来的氧化。

另外,在冷却用筒体1的内周面下部装卸自如地设有调整冷却液层9的层厚的层厚调整用环16。通过设置该层厚调整用环16,能够抑制冷却液的流下速度,确保冷却液层9的层厚,并且能够实现层厚的均匀化。此外,层厚调整用环16根据需要设置即可。

另外,在冷却用筒体1的下部相连设置有圆筒状的除液用网体17,在该除液用网体17的下侧设有漏斗状的粉末回收容器18。在除液用网体17的周围,以覆盖除液用网体17的方式设有冷却液回收罩13,形成于该冷却液回收罩13的底部的排液口14经由配管与罐8连接。

另外,在空间部23设有用于喷出空气、惰性气体等气体的射流喷嘴24。该射流喷嘴24安装于经由盖体2的开口部3插入的气体供给管27的顶端,其喷出口配置为指向细流状的熔融金属25,进而指向其之前的冷却液层9。

为了在这样的粉末制造装置30中制造软磁性粉末,首先,使泵7工作,在冷却用筒体1的内周面形成冷却液层9,接着,使坩埚15内的熔融金属25向空间部23流下。当向该熔融金属25喷射气体射流26时,熔融金属25飞散,微粉化了的熔融金属25被卷入冷却液层9。其结果是,微粉化了的熔融金属25被冷却固化,从而获得软磁性粉末。

在高速旋转水流雾化法中,通过连续供给冷却液,能够稳定地维持极大的冷却速度,因此制造的软磁性粉末的非晶化度稳定。其结果是,通过在之后实施结晶化处理,能够高效地制造具有均匀粒径的结晶组织的软磁性粉末。

另外,通过气体射流26而被以一定的大小微细化了的熔融金属25直到被卷入冷却液层9为止惯性落下,因此在此时实现液滴的球形化。其结果是,能够制造软磁性粉末。

例如,关于从坩埚15流下的熔融金属25的流下量,根据装置尺寸而不同,并无特殊限定,优选抑制在每1分钟1kg以下。由此,当熔融金属25飞散时,作为适度大小的液滴而飞散,因此能够获得上述那样的平均粒径的软磁性粉末。另外,由于通过在某种程度上抑制被以一定时间内供给的熔融金属25的量,也能够充分地获得冷却速度,因此非晶化度增高,能够获得具有均匀粒径的结晶组织的软磁性粉末。此外,例如,通过在所述范围内减少熔融金属25的流下量,能够进行缩小平均粒径这样的调整。

另一方面,对于从坩埚15流下的熔融金属25的细流的外径、即坩埚15的流下口的内径并无特殊限定,优选为1mm以下。由此,由于易于使气体射流26均匀地与熔融金属25的细流碰撞,因此适度大小的液滴易于均匀地飞散。其结果是,能够获得上述这样的平均粒径的软磁性粉末。然后,由于一定时间内供给的熔融金属25的量仍然被抑制,因此也能够充分地获得冷却速度,能够实现充分的非晶化。

另外,对于气体射流26的流速并无特殊限定,优选设定为100m/s以上1000m/s以下。由此,仍然能够使熔融金属25作为适度大小的液滴而飞散,因此能够获得上述那样的平均粒径的软磁性粉末。另外,由于气体射流26具有足够的速度,因此也能够赋予飞散的液滴足够的速度,使得液滴变得更加微小,并且能够实现直到被卷入冷却液层9为止的时间缩短。其结果是,使液滴在短时间内球形化、且在短时间内冷却,因此能够实现进一步的非晶化。此外,例如,通过在所述范围内增大气体射流26的流速,能够进行缩小平均粒径这样的调整。

另外,作为其他的条件,例如,优选将向冷却用筒体1供给的冷却液的喷出时的压力设定为50mpa以上200mpa以下左右,将液温设定为-10℃以上40℃以下左右。由此,能够实现冷却液层9的流速的最佳化,能够适度且均匀地冷却微粉化了的熔融金属25。

另外,在熔融软磁性粉末的原材料时,该熔融温度相对于原材料的熔点tm,优选被设定为tm+20℃以上tm+200℃以下左右,更加优选被设定为tm+50℃以上tm+150℃以下左右。由此,在通过气体射流26将熔融金属25微粉化时,能够在粒子间将特性的偏差抑制得特别小,并且能够更加可靠地实现软磁性粉末的非晶化。

此外,也能够根据需要以液体射流来代替气体射流26。

另外,在雾化法中冷却熔融金属时的冷却速度优选为1×104℃/s以上,更加优选为1×105℃/s以上。通过如此迅速冷却,尤其能够获得非晶化度较高的软磁性粉末,最终,能够获得具有均匀粒径的结晶组织的软磁性粉末。另外,能够抑制软磁性粉末的粒子间的组成比的偏差。

对于如上述那样制造而成的软磁性粉末实施结晶化处理。由此,非晶组织的至少一部分结晶化而形成结晶组织。

结晶化处理能够通过对包含非晶组织的软磁性粉末实施热处理来进行。对于热处理的温度并无特殊限定,优选为520℃以上640℃以下,更加优选为560℃以上630℃以下,进一步优选为570℃以上620℃以下。另外,对于热处理的时间,优选将在所述温度下维持的时间设为1分钟以上180分钟以下,更加优选设为3分钟以上120分钟以下,进一步优选设为5分钟以上60分钟以下。通过将热处理的温度以及时间分别设定在所述范围内,能够更加均衡地产生更加均匀粒径的结晶组织。其结果是,能够获得含有40体积%以上的粒径1nm以上30nm以下的结晶组织、且在基于粒径分割而成的等级间顽磁力满足预定的关系(以粒径为单位的顽磁力的差较小)的软磁性粉末。这样,通过在某种程度上较多地(40体积%以上)含有微小并且均匀的粒径的结晶组织,与非晶组织占优势的情况、较多地含有粗大的粒径的结晶组织的情况相比,能够进一步实现低顽磁力化。

另外,在向结晶化处理提供的软磁性粉末的非晶化度为均质的情况下,在伴随着结晶化处理的结晶化的进度中,粒径依赖性变小。因此,通过施加接近结晶化所需的最小限度的热量,能够形成微小且均匀的粒径的结晶组织。其结果是,能够获得以粒径为单位的顽磁力的差较小的软磁性粉末。

另外,可认为,通过含有微小且均匀的粒径的结晶组织,结晶组织与非晶组织的界面处的相互作用特别占优势,与此相伴地,硬度增高。

此外,由于当热处理的温度或者时间低于所述下限值时,对于粒径较大的粒子而言,结晶化变得不充分,因此有可能导致以粒子为单位的硬度差变大,并且以粒子为单位的顽磁力的差变大。因此,有可能导致压粉体中的电阻率降低而无法确保粒子间的较高的绝缘性、或者压粉磁芯的铁损增加。另一方面,由于当热处理的温度或者时间超过所述上限值时,结晶化过度进行,因此软磁性粉末的粒径的影响易于波及到结晶组织的粒径。因此,在硬度上,软磁性粉末的粒径依赖性变大,并且在顽磁力上,软磁性粉末的粒径依赖性也变大。其结果是,有可能导致压粉体中的电阻率降低而无法确保粒子间的较高的绝缘性、或者压粉磁芯的铁损增加。

另外,对于结晶化处理的环境并无特殊限定,优选氮气、氩气这样的惰性气体环境、氢气、氨气分解气这样的还原性气体环境、或者这些气体的减压环境。由此,能够在抑制金属的氧化的同时使其结晶化,能够获得磁特性优异的软磁性粉末。

通过如上所述,能够制造本发明的软磁性粉末。

此外,也可以根据需要对如此获得的软磁性粉末进行分级。作为分级的方法,例如,列举有筛分分级、惯性分级、离心分级、风力分级这样的干式分级、沉降分级这样的湿式分级等。

另外,也可以根据需要在所获得的软磁性粉末的各粒子表面形成绝缘膜。作为该绝缘膜的构成材料,例如,列举有磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、磷酸锰、磷酸镉这样的磷酸盐、硅酸钠这样的硅酸盐(水玻璃)等无机材料等。另外,作为上述的结合材料的构成材料,也可以是从列举的有机材料中适当地选择出的材料。

[电子设备]

接着,基于图4~图6,详细地说明具备本发明的磁性元件的电子设备(本发明的电子设备)。

图4是表示应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的移动型(或者笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。在该图中,个人计算机1100由具备键盘1102的主体部1104和具备显示部100的显示单元1106构成,显示单元1106借助铰接构造部以能够转动的方式支承于主体部1104。在这样的个人计算机1100中,例如,内置有开关电源用的扼流圈、电感器、马达等磁性元件1000。

图5是表示应用了具有本发明的磁性元件的电子设备的智能手机的结构的俯视图。在该图中,智能手机1200具备多个操作按钮1202、听筒口1204以及话筒口1206,在操作按钮1202与听筒口1204之间配置有显示部100。在这样的智能手机1200中,例如,内置有电感器、噪声滤波器、马达等磁性元件1000。

图6是表示应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的数码相机的结构的立体图。此外,在该图中,还简易地示出了与外部设备之间的连接。数码相机1300通过ccd(chargecoupleddevice)等拍摄元件对被拍摄体的光像进行光电转换而生成拍摄信号(图像信号)。

在数码相机1300中的壳体(主体)1302的背面设有显示部,形成为显示基于ccd的拍摄信号拍摄而成的图像的结构,显示部作为将被拍摄体作为电子图像进行显示的取景器发挥功能。另外,在壳体1302的正面侧(图中背面侧)设有包含光学透镜(拍摄光学系统)、ccd等的受光单元1304。

拍摄者确认在显示部显示的被拍摄体像,当按下快门按钮1306时,该时刻下的ccd的拍摄信号被向存储器1308转送并储存。另外,在该数码相机1300中,在壳体1302的侧面设有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。然后,如图示那样,根据需要在视频信号输出端子1312连接有电视监视器1430,在数据通信用的输入输出端子1314连接有个人计算机1440。进而,形成为储存于存储器1308的拍摄信号通过预定的操作被向电视监视器1430、个人计算机1440输出的结构。在这样的数码相机1300中,例如,也内置有电感器、噪声滤波器等磁性元件1000。

此外,具备本发明的磁性元件的电子设备除了图4的个人计算机(移动型个人计算机)、图5的智能手机、图6的数码相机以外,例如,还能够应用于移动电话、平板终端、喷墨式喷射装置(例如喷墨打印机)、触摸式个人计算机、电视、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本(也包含通信功能)、电子词典、计算器、电子游戏机、文字处理器、工作站、视频电话、防犯用电视监视器、电子双筒望远镜、pos终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、探鱼器、各种测定设备、仪表类(例如,车辆、航空机、船舶的仪表类)、移动体控制设备类(例如,汽车驱动用控制设备等)、飞行模拟器等。

以上,基于优选的实施方式,说明了本发明的软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备,但是本发明并不局限于此。

例如,在所述实施方式中,作为本发明的软磁性粉末的用途例,列举说明了压粉磁芯,但是用途例并不局限于此,例如,也可以是磁性流体、磁屏蔽片、磁头等磁性装置。

另外,压粉磁芯、磁性元件的形状也并不局限于图示的形状,也可以为任意形状。

[实施例]

接着,说明本发明的具体的实施例。

1.压粉磁芯的制造

(样本no.1)

[1]首先,通过高频感应炉熔融原材料,并且通过高速旋转水流雾化法进行粉末化而获得软磁性粉末。此时,将从坩埚流下的熔融金属的流下量设为0.5kg/分,将坩埚的流下口的内径设为1mm,将气体射流的流速设为900m/s。接着,通过风力分级机进行分级。在表1中示出所获得的软磁性粉末的合金组成。此外,在合金组成的确定中,使用了spectro社制固体发光分光分析装置(火花发光分析装置),型号:spectrolab,类型:lavmb08a。

[2]接着,对所获得的软磁性粉末进行粒度分布测定。此外,该测定是通过激光衍射方式的粒度分布测定装置(microtruck,hra9320-x100日机装株式会社制)来进行的。然后,根据粒度分布求得软磁性粉末的d50(平均粒径),为20μm。

[3]接着,在氮气体环境下将所获得的软磁性粉末进行560℃×15分钟的加热。由此,使粒子中的非晶组织结晶化。

[4]接着,混合所获得的软磁性粉末、环氧树脂(结合材料)、甲苯(有机溶剂)而获得混合物。此外,相对于软磁性粉末100质量份,将环氧树脂的添加量设为2质量份。

[5]接着,在搅拌了所获得的混合物之后,使其短时间干燥,从而获得块状的干燥体。接着,使该干燥体通过网眼400μm的筛子,并粉碎干燥体,从而获得造粒粉末。使所获得的造粒粉末在50℃下干燥1小时。

[6]接着,将所获得的造粒粉末填充到成形模具中,基于下述的成形条件获得成形体。

<成形条件>

·成形方法:冲压成形

·成形体的形状:环状

·成形体的尺寸:外径28mm、内径14mm、厚度5mm

·成形压力:1t/cm2(98mpa)

[7]接着,在大气环境中以温度150℃将成形体加热0.75小时而使结合材料固化。由此,获得压粉磁芯。

(样本no.2~no.30)

作为软磁性粉末,除了分别使用了表1所示的材料以外,均与样本no.1相同,获得压粉磁芯。

表1

此外,在表1中,将高速旋转水流雾化法表示为“旋转水”,将水雾化法表示为“喷射水”。

另外,在表1、表2中,将各样本no.的软磁性粉末中与本发明相当的内容表示为“实施例”,将不与本发明相当的内容表示为“比较例”。

2.软磁性粉末以及压粉磁芯的评价

2.1软磁性粉末的磁特性的测定

对于通过各实施例以及各比较例所获得的软磁性粉末,基于以下的测定条件,测定各自的顽磁力。

<顽磁力的测定条件>

·测定装置:磁化测定装置(株式会社玉川制作所制vsm系统,tm-vsm1230-mhhl)

接着,根据以下的评价基准来评价测定出的顽磁力。

<顽磁力的评价基准>

◎:顽磁力不足0.5

○:顽磁力为0.5以上且不足1.0

△:顽磁力为1.0以上且不足2.0

×:顽磁力为2.0以上

在表2中示出评价结果。

2.2软磁性粉末的顽磁力的粒径依赖性的评价

对于通过各实施例以及各比较例所获得的软磁性粉末,分别进行使其依次通过网眼45μm的jis标准筛子、网眼38μm的jis标准筛子以及网眼25μm的jis标准筛子的筛分作业(分级处理)。然后,测定残留在网眼38μm的jis标准筛子上的粒子(第一粒子)的顽磁力hc1、残留在网眼25μm的jis标准筛子上的粒子(第二粒子)的顽磁力hc2以及通过了网眼25μm的jis标准筛子的粒子(第三粒子)的顽磁力hc3。

然后,对于各非晶合金粉末,求得hc2/hc1以及hc3/hc1。在表2中示出计算结果。

另外,设定在横轴表示粒径[μm]且在纵轴表示顽磁力[oe]的曲线区域,分别将第一粒子的数据、第二粒子的数据以及第三粒子的数据在曲线区域内曲线化。由此,在曲线区域内,基于3个数据的3个点被曲线化。

接着,通过最小二乘法对3个数据进行线性近似,在曲线区域内表示根据所获得的近似式求得的回归直线。然后,求得所获得的回归直线的斜率a。在表2中示出计算结果。

另外,求得回归直线的标准误差。其结果是,在各实施例以及各比较例的任意例中,回归直线的标准误差均为0.4以下。

此外,在关于通过各实施例以及各比较例所获得的软磁性粉末的回归直线中,作为代表,在图7中示出关于样本no.8、no.27、no.29的软磁性粉末的回归直线。样本no.8的软磁性粉末相当于实施例,样本no.27、no.29的软磁性粉末相当于比较例。

如根据图7可知那样,确认到样本no.8的软磁性粉末中的顽磁力的数据能够通过回归直线良好地近似。另外,确认到关于样本no.8的软磁性粉末(相当于实施例)的回归直线的斜率a比关于样本no.27、no.29的软磁性粉末(相当于比较例)的回归直线的斜率a小。

此外,关于样本no.8的软磁性粉末的回归直线的标准误差为0.0001。另外,关于样本no.27的软磁性粉末的回归直线的标准误差为0.03。另外,关于样本no.29的软磁性粉末的回归直线的标准误差为0.38。

2.3软磁性粉末的结晶组织以及非晶组织的含量的测定

对于通过各实施例以及各比较例所获得的软磁性粉末,以包含长轴的平面切开粒子。然后,通过透射式电子显微镜观察剖切面,确定结晶组织以及非晶组织。

接着,根据观察图像测定结晶组织的粒径,求得确定的粒径范围(1nm以上30nm以下)内所含有的结晶组织的面积率。

接着,求得非晶组织的面积率,并且求得非晶组织的面积率与结晶组织的面积率之比(非晶/结晶)。

在表2中示出测定结果。

2.4软磁性粉末的平均结晶粒径的测定

对于通过各实施例以及各比较例所获得的软磁性粉末,基于通过x射线衍射而取得的衍射峰的宽度,求得结晶组织的平均粒径。

在表2中示出测定结果。

2.5软磁性粉末的维氏硬度的测定

对于通过各实施例以及各比较例所获得的软磁性粉末,以包含长轴的平面切开粒子。然后,对剖切面的中心部,通过显微维氏硬度试验机来测定维氏硬度。

在表2中示出测定结果。

2.6软磁性粉末的体积电阻率的测定

对于通过各实施例以及各比较例所获得的软磁性粉末,使用数字万用表来测定作为压粉体时的体积电阻率。

在表2中示出测定结果。

2.7压粉磁芯的绝缘破坏电压的测定

对于通过各实施例以及各比较例所求得的压粉磁芯,测定绝缘破坏电压。

具体地说,在压粉磁芯配置了一对电极之后,对电极间施加50v的直流电压,使用自动耐压绝缘试验器(菊水电子工业株式会社,tos9000)测定电极间的电阻。

然后,以50v为单位进行升压,并且重复同样的电阻测定。然后,将低于电阻的测定极限时的电压记录为绝缘破坏电压。

在表2中示出测定结果。

表2

如根据表2可知那样,确认到在通过各实施例所获得的软磁性粉末中,预定粒径的结晶组织的含量占40体积%以上。另外,确认到顽磁力的粒径依赖性也较小。进而,未使用绝缘材料的压粉体的体积电阻率均为1[kω·cm]以上,其大小足够使粒子间的涡流减少。另外,使用结合材料进行压粉而成的压粉磁芯的绝缘破坏电压均为足够的高度。

另一方面,确认到在通过各比较例所获得的软磁性粉末中,未使用绝缘材料的压粉体的体积电阻率较小,与此相伴地,压粉磁芯的绝缘破坏电压较低。

如上所述,根据本发明,明确到能够获得在被压粉时能够确保粒子间的较高的绝缘性的软磁性粉末。

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