[发明专利]压粉磁芯及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及由软磁性粉末构成的压粉磁芯及其制造方法。

背景技术

OA机器、太阳能发电系统、汽车、不间断电源等控制用电源中使用扼流圈作为电子机器，作为其芯，使用的是铁氧体磁芯或压粉磁芯。这些之中，铁氧体磁芯存在饱和磁通密度小的缺点。与此相对，将金属粉末成型制作的压粉磁芯具有比软磁性铁氧体高的饱和磁通密度，所以直流重叠特性优异。

由于提高能量交换效率和低放热等要求，压粉磁芯需要具有能够在小外加磁场下得到大磁通密度的磁特性和磁通密度变化中的能量损失小的磁特性。能量损失包括将压粉磁芯用于交流磁场时产生的被称作铁损(Pc)的能量损失。如[式1]所示，该铁损(Pc)可表示为磁滞损失(Ph)和涡流损失(Pe)之和。如[式2]所示，该磁滞损失与动作频率成比例，并且涡流损失(Pe)与动作频率的平方成比例。因此，磁滞损失(Ph)在低频率区域起主要作用，涡流损失(Pe)在高频率区域起主要作用。要求压粉磁芯具有减少该铁损(Pc)的发生的磁特性。

[式1]Pc＝Ph+Pe…(1)

[式2]Ph＝Kh×f  Pe＝Ke×f²…(2)

Kh：磁滞损失系数Ke＝涡流损失系数f＝频率

为了减少压粉磁芯的磁滞损失(Ph)，使磁壁的移动变得容易即可，为此，可以通过降低软磁性粉末颗粒的矫顽力来实现。此外，通过降低该矫顽力，能够实现初磁导率的提高和磁滞损失的减少。如[式3]所示，涡流损失与芯的比电阻成反比例。

[式3]Ke＝k1Bm²t²/ρ…(3)

k1：系数、Bm：磁通密度、t：粒径(板材的情况下为厚度)、ρ：比电阻

因此，以往广泛使用矫顽力小的纯铁作为软磁性粉末颗粒。例如已知有下述的方法：使用纯铁作为软磁性粉末，将杂质相对于软磁性粉末的质量比例控制在120ppm以下，由此减少磁滞损失的方法(例如参见专利文献1)；使用纯铁作为软磁性粉末，将软磁性粉末所含有的锰的量控制在0.013wt％以下，由此减少磁滞损失的方法(例如参见专利文献2)。此外，还已知对形成绝缘覆膜前的软磁性粉末进行加热处理的方法。

另外，还已知通过对形成绝缘覆膜前的软磁性粉末进行加热处理来减少磁滞损失的方法。通过该方法，除去了软磁性颗粒中存在的变形、除去了晶粒界面等缺陷、软磁性粉末颗粒中的晶粒成长(增大)，由此使得磁壁移动变得容易，能够降低矫顽力。例如已知下述方法：通过在惰性气氛中对以铁为主成分含有2～5wt％的Si且平均颗粒径为30～70μm、平均长径比为1～3的软磁性粉末进行800℃以上的加热处理，由此增大粉末颗粒中的晶粒，减小矫顽力，并减少磁滞损失(例如参见专利文献3)；将金属颗粒和间隙颗粒混合，使金属颗粒彼此相互分离，由此防止金属颗粒发生烧结凝固(例如参见专利文献4)。

专利文献1：日本特开2005-15914号公报

专利文献2：日本特开2007-59656号公报

专利文献3：日本特开2004-288983号公报

专利文献4：日本特开2005-336513号公报

发明内容

但是，专利文献1、2的发明中，在加压成型后的成型体的退火中，需要在软磁性粉末的表面的绝缘覆膜不发生热分解的程度的低温下进行热处理，存在不能有效减少磁滞损失的问题。

另外，专利文献3的发明中，软磁性颗粒是纯铁的情况下，出现了烧结凝固的现象，因此需要将软磁性颗粒机械粉碎，并且此时存在在软磁性颗粒的内部产生新的变形的问题。专利文献4的发明中，热处理后需要将金属颗粒和间隙颗粒分离，缺乏便利性。另外，分离时使用了磁石，所以存在金属颗粒的磁化等问题。

本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的是通过将熔点为1500℃以上的无机绝缘粉末均匀分散，以便利性好的方法有效地减少磁滞损失，并且不会在软磁性粉末的热处理时发生烧结凝固。另外，本发明的目的还在于提供一种压粉磁芯及其制造方法，其中，通过将无机绝缘粉末均匀分散，使得磁粉末间设置的间隙为分散型间隙，从而能够改善直流重叠特性。

为了实现上述目的，本发明的压粉磁芯的特征在于其是如下制成的：将软磁性粉末和无机绝缘粉末混合，对该混合物实施热处理，向实施了热处理的软磁性粉末和无机绝缘粉末中添加粘结性树脂，向该混合物中混合润滑性树脂，对得到的混合物进行加压成型处理，制作成型体，对该成型体进行退火处理，其中，所述无机绝缘粉末的添加量为0.4w t％～1.5wt％，在第1热处理温度为1000℃以上且软磁性粉末开始烧结的温度以下的非氧化性气氛中进行热处理，由此制作压粉磁芯。