JPH11176680A - 磁芯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い透磁率で、しかも、高周波特性に優れた
磁芯の製造方法を提供すること。 【解決手段】 アスペクト比が５〜４０である扁平状の
軟磁性金属粉末とバインダーを用いて印刷積層法によっ
て５００μｍ以下のシートを作製し、このシートを１０
ｍｍ以下に重ねて加圧成形して、打ち抜く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョークコイル等
に用いられる高性能の磁芯の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波で用いられるチョークコイルとし
て、軟磁性フェライト磁芯や圧粉磁芯が使用されてい
る。これらのうち、フェライト磁芯は、飽和磁束密度が
小さいという欠点を有している。これに対して、軟磁性
金属粉末を成形して作製される圧粉磁芯は、フェライト
磁芯に比べて、著しく大きい飽和磁束密度を有するた
め、直流重畳特性に優れているという長所を有してい
る。しかし、圧粉磁芯は、金属粉末を有機バインダー等
と混合して圧縮成形して作製するため、透磁率が低く、
また透磁率の高周波特性が悪いという欠点を有してい
る。

【０００３】また、近年の電子機器における小型化要請
に伴う電子部品の小型化の要求に対し、圧粉磁芯の磁気
特性に対しても、高特性化が強く望まれている。これ
は、圧粉磁芯の小型化を達成しつつ、コイルのインダク
タンスは、同等であることが要求されているためであ
り、そのためには、圧粉磁芯の透磁率の向上及び周波数
特性の改善が必須である。

【０００４】圧粉磁芯の透磁率を向上させる方法は、大
別して以下の二点が考えられる。 金属粉末の充填率を上げる。 金属粉末の形状を扁平化させた粉末の長軸方向を圧粉
磁芯の磁路方向に配向させ反磁界係数を下げる。

【０００５】また、の方法では、磁路方向の粉末の断
面積が小さくなり、渦電流損失の低減による周波数特性
の改善も期待できる。

【０００６】の手段として、例えば、成形圧力を上げ
る、バインダーの条件を種々変化させる、二つ以上の異
種形状、粒度、組成等の異なる粉末の配合等が検討され
ている。しかし、それらの方法による圧粉磁芯の透磁率
の改善は、既に研究がし尽くされており、例えば、成形
圧力を上げる方法にしても、金型破損の増加等、製造コ
ストの面からも無視できない状況にある。

【０００７】の方法に関しても、金属粉末にバインダ
ーを加えて、圧縮成形を行う従来の製造方法では、圧粉
磁芯の形状が、リング状等の圧縮方向が磁芯の磁路に対
して直角方向である場合は、扁平化粉末の磁路方向への
配向がある程度期待できるが、成形用原料粉末の金型の
壁面との抵抗による配向乱れ等により、配向が不十分な
ものとなる等の問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、扁平
化させた粉末を印刷積層法によって磁路方向に十分に配
向させることにより、高い透磁率で、しかも、高周波特
性に優れた磁芯の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、扁平状の軟磁
性金属粉末とバインダーを用いて印刷積層法によってシ
ートを作製し、該シートを重ねて加圧成形して、成形体
を得、該成形体を打ち抜く磁芯の製造方法である。

【００１０】また、本発明は、上記の磁芯の製造方法に
おいて、前記成形体の厚さは、１０ｍｍ以下である磁芯
の製造方法である。

【００１１】また、本発明は、上記の磁芯の製造方法に
おいて、前記扁平状の軟磁性金属粉末は、アスペクト比
が５〜４０である磁芯の製造方法である。

【００１２】本発明では、図１（ａ）に示すように、扁
平状の粉末１を磁芯の磁路方向に十分に配向させるため
に、成形方法について印刷積層法を用いて、磁路方向と
印刷積層方向が一致するように積層する。このことによ
り、扁平状の粉末１は、せん断応力によって磁路方向に
十分に配向させることが可能となり、従来の方法で作製
された圧粉磁芯中の従来の粉末２［図１（ｂ）］の配向
状態よりも高特性の磁芯が得られる。

【００１３】本発明で用いられる軟磁性金属粉末として
は、鉄系の軟磁性金属の粒子からなる粉末を用いること
が好ましい。鉄系の軟磁性金属としては、Ｆｅ、Ｆｅ−
Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆ
ｅ−Ｐ、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｎｉ等より、必要とされる磁気特
性に応じて選択される。

【００１４】扁平状の軟磁性金属粉末は、必要な組成の
インゴットを振動ミル等で粗粉砕した粉末を作製し、次
に、圧延、せん断作用を持つボールミル等の粉砕メディ
アを用いた粉砕機で粉砕することにより得られる。上記
のインゴット粉砕法による粗粉砕の代わりに、ガスアト
マイズ法、水アトマイズ法、回転ディスク法等を用いる
ことも可能である。

【００１５】扁平状の粉末のアスペクト比（径／厚さ）
は、５〜４０程度が好ましく、実際の径としては、１０
〜８０μｍが高い磁気特性を得るため望ましい。

【００１６】本発明で用いられるバインダーとしては、
各種有機高分子やシリコーン樹脂を用いることが可能で
あり、必要とされる磁心の特性に応じて各種選択され
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】扁平状の軟磁性金属粉末にバイン
ダーを混合して粉末ペーストを得る。この粉末ペースト
を用いて印刷積層法により、扁平状粉末が磁路方向に配
向された、厚さが５００μｍ以下のシートを得る。この
シートを積層して、加圧成形し、所定の形状に打ち抜
く。

【００１８】

【実施例】（実施例１）Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金のインゴ
ット粉末をディスクミルで粗粉砕し、得られた粉末を５
０ｈｒ粉砕し、長手方向が平均４０μｍ、厚さが平均２
μｍであり、アスペクト比が約２０である扁平状の粉末
を得た。

【００１９】得られた扁平状の粉末を表１の比率でバイ
ンダ、溶剤と配合し、配合物を三本ロールで混練して粉
末ペーストを得た。

【００２０】

【００２１】次に、粉末ペーストを用い、印刷積層法に
より、厚さが２００μｍのシートを得た。得られたシー
トを重ねて０.５，１，４，７，１０ｍｍとなるように
加圧成形した後、その成形体をφ１５ｍｍ×１０ｍｍの
トロイダル形状に打ち抜き、７００℃×２ｈｒ熱処理を
行い、磁芯を得た。又、扁平状の粉末のアスペクト比を
２，５，１０，２０，４０と変え、成形体の厚さを４ｍ
ｍに一定にしたシートより、上記と同じ形状に打ち抜
き、同様の処理を行って圧粉磁芯を得た。

【００２２】比較例として、上記成形用原料粉末をφ１
５ｍｍ×１０ｍｍの金型を使用し、厚さが０.５，１，
４，７，１０ｍｍとなるように圧縮成形し、圧粉磁芯を
得て同様に熱処理を行った。なお、粉末の充填率は、全
試料において、約７５％となるように作製した。

【００２３】次に、この圧粉磁芯に巻線をして、ＹＨＰ
製インピーダンスアナライザー４１９４Ａで周波数１０
０ｋＨｚでの透磁率を測定した。成形体の厚さを変えた
場合の測定結果を表２に示す。また、アスペクト比を変
えた場合の測定結果を表３に示す。なお、表３中、＊は
従来の方法を示す。

【００２４】

【００２５】

【００２６】表２より、本発明の方法による試料厚さが
１０ｍｍ以下の磁芯の透磁率は、従来の方法での圧粉磁
芯の透磁率に比べ、高い値を示していることがわかる。
また、本発明の方法によるトロイダルを積層して作製し
た厚さ１０ｍｍの磁芯は、従来の方法での厚さ１０ｍｍ
の圧粉磁芯よりも高透磁率となっていることがわかる。

【００２７】また、表３より、アスペクト比が５以上で
あると、従来の方法よりも高透磁率であることがわか
る。

【００２８】図２に、本発明の方法及び従来の方法によ
る、厚さ０.５ｍｍの磁芯の透磁率の周波数特性を示
す。図２より、本発明の方法での磁芯の透磁率の方が、
より高周波数まで一定値を示しているのがわかる。

【００２９】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
高い透磁率で、しかも、高周波特性に優れた磁芯の製造
方法を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法と従来の方法における粉末の配向
状態を模式的に示した図。図１（ａ）は、本発明の方法
を示す図。図１（ｂ）は、従来の方法を示す図。

【図２】試料の厚さが０.５ｍｍのときの磁芯の透磁率
の周波数特性を示す図。

【符号の説明】

１ 扁平状の粉末 ２ 従来の粉末 Ａ 本発明 Ｂ 従来

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 扁平状の軟磁性金属粉末とバインダーを
   用いて印刷積層法によってシートを作製し、該シートを
   重ねて加圧成形して、成形体を得、該成形体を打ち抜く
   ことを特徴とする磁芯の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁芯の製造方法におい
   て、前記成形体の厚さは、１０ｍｍ以下であることを特
   徴とする磁芯の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の磁芯の製造方法に
   おいて、前記扁平状の軟磁性金属粉末は、アスペクト比
   が５〜４０であることを特徴とする磁芯の製造方法。