压粉磁芯及使用该压粉磁芯的磁性元件制造技术

本发明专利技术提供一种可应对大电流、实现高频化以及小型化、且还可实现耐电压的提高的压粉磁芯及使用该磁芯的磁性元件。本发明专利技术的压粉磁芯为含有金属磁性粉末、无机绝缘材料及热固化性树脂的压粉磁芯，其构成中，金属磁性粉末的维氏硬度（Ｈｖ）在２３０≤Ｈｖ≤１０００的范围，无机绝缘材料的压缩强度设定在１００００ｋｇ／ｃｍ２，且处于机械性破碎状态，在金属磁性粉末间介在有处于机械性破碎状态的无机绝缘材料和热固化性树脂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于车载用ECU或笔记本电脑用的电子设备的扼流线圈等的压粉磁芯以及使用该压粉磁芯的磁性元件。。
技术介绍
近年来，伴随着电子设备的小型化、薄型化，对他们使用的电子零件及器件也强烈要求小型化、薄型化。另一方面，CPU等LSI正在高速·高集成化，在向其供给的电源电路中，有时供给数A 数IOA的电流。由此，即使在线圈零件中，在小型化、薄型化的同时，也要求抑制直流叠加引起的电感降低。进而，还要求通过使用频率的高频化降低在高频区域的损失。另外，从成本降低的观点出发，期望经简便工序便可组装简单的形状的元件。艮口， 要求更廉价地提供在高频区域应对大电流的、小型化、薄型化的线圈零件。关于这种线圈零件中使用的磁芯，饱和磁通密度越高，越能改善直流叠加特性。另外，导磁率越高越可取得高的电感值，但因为容易磁饱和，所以直流叠加特性变差。因此，根据用途选择期望的导磁率的范围。另外，期望磁芯的磁损低。实际中使用的普通线圈零件为称为EE型或EI型的具有铁氧体磁芯和线圈的元件，但在该元件中因为铁氧体材料自身的导磁率高，饱和磁通密度低，所以磁饱和造成的电感值的下降很大，直流叠加特性变差。为了改善直流叠加特性，也可以相对于磁芯的磁路方向设置空隙，使表观的导磁率降低而使用，但在交流下驱动时，在该空隙部分会发生磁芯的振动，产生噪声。另外，即便使导磁率降低，因为铁氧体材料自身的饱和磁通密度仍然较低， 所以很难实现根本上的改善。于是，作为磁芯材料使用饱和磁通密度比铁氧体大的Fe-Si系、Fe-Si-Al系、 Fe-Ni系合金等狗系金属磁性材料。但是，这些金属磁性材料由于电阻率低，因此近年来使用频率区域高频化达到数百kHz 数MHz时，涡电流损失增加，在成块状态不能使用。于是， 正在开发将金属磁性材料粉末化且在金属磁性粉末间介在有树脂，实现了金属磁性粉末间的绝缘的压粉磁芯。这样的压粉磁芯通常是对由金属磁性粉末和树脂构成的颗粒状的混合物加压成型而制成。可通过混合物与线圈一体成型，将线圈埋设在压粉磁芯内，可制成线圈埋设型磁性元件。线圈埋设型磁性元件由于是通过线圈和混合物的一体成型而制成，所以其制作工序简便，成本降低。另外，线圈埋设型磁性元件与将线圈和压粉磁芯组装而制成的组装型磁性元件相比，在组装型磁性元件中，因为能够在线圈-压粉磁芯间产生的组装尺寸公差等无效腔中填充压粉磁芯，因此可实现磁路长度的缩短及磁路截面积的扩大，有利于元件的小型、薄型化。另一方面，线圈埋设型磁性元件由于线圈与压粉磁芯接触，因此在线圈端子间施加电压时，如果发生压粉磁芯的绝缘崩溃，则会在压粉磁芯内的线圈-线圈间诱发短路。另外，将使用了电阻率低的压粉磁芯的线圈埋设型磁性元件用于电源电路的情况下，有可能诱发漏电流引起的电路效率的下降。因而，压粉磁芯要求能应对线圈埋设型磁性元件用途的电阻率和耐电压。另外，作为有关该申请的专利技术的现有技术文献，已知有例如，专利文献1及专利文献2。在专利文献1中对于由金属磁性粉末、电绝缘材料、热固化性树脂构成，具有良好的磁特性和耐电压的压粉磁芯及使用该压粉磁芯的线圈埋设型磁性元件的制造方法进行了公开。但是，专利文献1的压粉磁芯在高温耐热试验后的电阻率(DC50V)急剧降低，可靠性方面存在技术问题。作为其技术问题的原因，可以列举专利文献1的压粉磁芯由于高温耐热试验中的历时变化而引起热固化处理后的树脂逐渐反应收缩，压粉磁芯内的金属磁性粉末间的距离缩小、或发生金属磁性粉末彼此的接触。专利文献2中对通过在金属磁性粉末表面的绝缘被膜中使用分子量为200 8000的有机系结合材料，防止高温耐热试验后的电阻率(DC50V)的下降的压粉磁芯。然而，在一部分用于车载用的ECU驱动电路的线圈中，要求在高温耐热试验后 100V左右的耐电压。使用现有的压粉磁芯的线圈埋设型磁性元件，由于不具有高温耐热试验后100V的耐电压，所以在压粉磁芯的进一步高耐压化方面存在技术问题。专利文献专利文献1 日本特开2002-305108号公报专利文献2 日本特开2005-136164号公报
技术实现思路
本专利技术的压粉磁芯为含有金属磁性粉末、无机绝缘材料和热固化性树脂的压粉磁芯，其构成的特征在于金属磁性粉末的维氏硬度(Hv)在230 SHvS 1000的范围，无机绝缘材料的压缩强度在lOOOOkg/cm2以下且处于机械性破碎状态，在金属磁性粉末间介在有处于机械性破碎状态的无机绝缘材料和热固化性树脂。进而，本专利技术的磁性元件为在上述的压粉磁芯内埋设了线圈的构成。根据上述构成，可应对大电流，实现高频化及小型化，并且，也可实现耐电压的提尚ο附图说明图1是本专利技术实施方式1的压粉磁芯的放大图；图2是本专利技术实施方式1的磁性元件的整体示意图；图3是图2中的磁性元件的A-A线剖视图。具体实施例方式(实施方式1)下面，对于本专利技术实施方式1中的压粉磁芯及使用该压粉磁芯的磁性元件进行说明。本专利技术的实施方式1中的压粉磁芯为含有金属磁性粉末、无机绝缘材料和热固化性树脂的压粉磁芯。其构成为，金属磁性粉末的维氏硬度(Hv)在230彡Hv彡1000的范围。 无机绝缘材料的压缩强度在lOOOOkg/cm2以下。本实施方式的压粉磁芯中，无机绝缘材料和热固化性树脂介于金属磁性粉末之间。根据该构成，压粉磁芯的磁特性、电阻率及耐电压变得良好。磁特性良好的理由是，通过将金属磁性粉末的维氏硬度和无机绝缘材料的压缩强度设定在上述范围，在压粉磁芯加压成型时，可促进无机绝缘材料的机械性破碎，提高压粉磁芯的填充率。电阻率以及耐电压良好的理由是，在金属磁性粉末间介在有无机绝缘材料，防止金属磁性粉末彼此的接触。另外，即使热固化处理后的树脂逐渐反应收缩，利用上述构成也可防止金属磁性粉末彼此间的接触，在高温耐热试验后，电阻率以及耐电压也良好。具体地说，理想的是，本实施方式中使用的金属磁性粉末为大致球形。因为使用扁平形状的金属磁性粉末时，赋予压粉磁芯磁各向异性，因此会受磁回路限制。理想的是，本实施方式1中使用的金属磁性粉末，将其维氏硬度(Hv)设定在 230 ^ Hv ^ 1000的范围。在维氏硬度小于230Hv的情况下，因为在压粉磁芯加压成型时， 无机绝缘材料不能充分地发生机械性破碎，得不到高填充率，所以得不到良好的直流叠加特性及低磁损。另一方面，维氏硬度大于IOOOHv时，因为金属磁性粉末的塑性变形能力显著降低而得不到高填充率，所以不优选。在此所说的机械性破碎表示在对压粉磁芯进行成型压缩时，绝缘材料被金属磁性粉末压缩，由此变得碎而细，成为绝缘材料介于金属磁性粉末间之间存在的状态。图1表示本实施方式的压粉磁芯的放大图。在金属磁性粉末1之间，无机绝缘材料2以机械性破碎的状态存在。另外，热固化性树脂3以将这些空隙填埋的形式存在。另外，理想的是，本实施方式1中使用的金属磁性粉末含有!^e-Ni系、Fe-Si-Al系、 Fe-Si系、Fe-Si-Cr系、!^e系的金属磁性粉末中的至少一种以上。以狗为主要成分的上述金属磁性粉末由于饱和磁通密度高，在大电流下的使用中有用。使用!^e-Ni系金属磁性粉末的情况，理想的是，其比率为Ni的含量为40重量％ 以上90重量％以下，其余由!^e及不可避免的杂质构成。在此，所谓不可避免的杂质可以列举例如Mn、Cr、Ni本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种压粉磁芯，其包含金属磁性粉末、无机绝缘材料以及热固化性树脂，其中，所述金属磁性粉末的维氏硬度Ｈｖ在２３０≤Ｈｖ≤１０００的范围，所述无机绝缘材料的压缩强度在１００００ｋｇ／ｃｍ２以下且处于机械性破碎状态，所述处于机械性破碎状态的无机绝缘材料和所述热固化性树脂介于所述金属磁性粉末之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：若林悠也，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP