JP2020123598A - インダクタンス素子および電子・電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】インダクタンス素子が小型化した場合であっても、絶縁耐圧を適切に確保することが可能なインダクタンス素子を提供する。【解決手段】絶縁性材料で被覆された導電性金属材で巻かれたコイル体１０と、コイル体から延びる一対の端子板と、少なくともコイル体が内部に埋め込まれた磁性コア３０とを有するインダクタンス素子１００であって、一対の端子板２０、２５のそれぞれにおける一方の端部は磁性コア外に位置し、一対の端子板のそれぞれに電気的に接続されるとともに磁性コアの表面の一部を覆う一対の塗布型電極４０、４５をさらに備える。磁性コアは磁性粉末を含有し、磁性粉末の体積基準の累積粒度分布は、１０％累積径Ｄ１０が１．８μｍ以上３．０μｍ以下、５０％累積径Ｄ５０が４μｍ以上５μｍ以下、かつ９０％累積径Ｄ９０が７μｍ以上１０μｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、磁性コアにコイルが埋め込まれたインダクタンス素子および当該インダクタンス素子を備える電子・電気機器に関する。

特許文献１には、絶縁性材料で被覆された導電性金属材で巻かれたコイル体と、前記コイル体から延びる一対の端子板と、少なくとも前記コイル体が内部に埋め込まれた磁性コアとを有するインダクタンス素子であって、前記一対の端子板のそれぞれにおける一方の端部は前記磁性コア外に位置し、前記一対の端子板のそれぞれに電気的に接続される一対の塗布型電極をさらに備え、前記一対の塗布型電極のそれぞれは、前記コイル体の巻回軸に沿った方向を面内方向とする前記磁性コアの側面の一部上に設けられた側面塗布部分を有し、前記磁性コアは磁性粉末の集合体であり、前記磁性コアにおける、前記コイル体の外側面よりも外側の領域および前記コイル体の外側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の外周側の領域からなる第１領域に位置する磁性粉末の密度は、前記磁性コアにおける、前記コイル体の内側面よりも内側の領域および前記コイル体の内側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の内周側の領域からなる第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低いことを特徴とするインダクタンス素子が記載されている。

特開２０１７−１１０４２号公報

特許文献１に開示されるようなコイル封入圧粉磁心を備えるインダクタンス素子は、スマートフォンなどの携帯通信端末の表示部を駆動するための部品として多数使用されている。携帯通信端末には薄型化や小型化などの要請が継続的に存在し、最大表示輝度を高めるなど表示部の能力を高めることへの要請も継続的に存在する。こうした要請の存在を背景として、インダクタンス素子は、小型化（低背化を含む。）と絶縁耐圧の向上（駆動電圧の高電圧化への対応）という、基本的には二律背反の要請に応えることが求められている。

本発明は、かかる現状を背景として、インダクタンス素子が小型化した場合であっても、絶縁耐圧を適切に確保することが可能なインダクタンス素子を提供することを目的とする。本発明は、上記のインダクタンス素子が実装された電子・電気機器を提供することをも目的とする。

上記の課題を解決するために提供される本発明は、一態様において、絶縁性材料で被覆された導電性金属材で巻かれたコイル体と、前記コイル体から延びる一対の端子板と、少なくとも前記コイル体が内部に埋め込まれた磁性コアとを有するインダクタンス素子であって、前記一対の端子板のそれぞれにおける一方の端部は前記磁性コア外に位置し、前記一対の端子板のそれぞれに電気的に接続されるとともに前記磁性コアの表面の一部を覆う一対の電極をさらに備え、前記磁性コアは磁性粉末を含有し、前記磁性粉末の体積基準の累積粒度分布は、１０％累積径Ｄ１０が１．８μｍ以上３．０μｍ以下、５０％累積径Ｄ５０が４μｍ以上５μｍ以下、かつ９０％累積径Ｄ９０が７μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とするインダクタンス素子である。インダクタンス素子の圧粉コアに含有される磁性粉末の粒度分布を上記のように設定することにより、インダクタンス素子の磁気特性を適切に維持しつつ絶縁特性を向上させることができる。

上記のインダクタンス素子において、前記９０％累積径Ｄ９０から前記１０％累積径Ｄ１０を引いた差が５μｍ以上７μｍ以下であることが、インダクタンス素子の磁気特性を適切に維持しつつ絶縁特性を向上させることをより安定的に実現させる観点から好ましい場合がある。また、上記のインダクタンス素子において、前記５０％累積径Ｄ５０と、前記９０％累積径Ｄ９０から前記１０％累積径Ｄ１０を引いた差との積が２０μｍ^２以上３５μｍ^２以下であることが、インダクタンス素子の磁気特性を適切に維持しつつ絶縁特性を向上させることをより安定的に実現させる観点から好ましい場合がある。

上記のインダクタンス素子において、前記導電性金属材は帯状であってもよい。この場合には、前記コイル体はエッジワイズ巻であることが好ましい。エッジワイズ巻の場合には、コイル体において巻回されて互いに隣に位置する導電性金属材の間の電位差を、例えばアルファ巻の場合において互いに隣に位置する導電性金属材の間の電位差に比べて安定的に小さくすることができる。したがって、導電性金属材を被覆する絶縁性材料の絶縁性がインダクタンス素子の絶縁特性に与える影響の程度は低い。それゆえ、上記のように圧粉コアの磁性粉末の粒度分布を適切に管理することにより、インダクタンス素子の絶縁特性を安定的に向上させることができる。

上記のインダクタンス素子において、前記磁性粉末は少なくとも一部が非晶質磁性材料からなってもよい。非晶質磁性材料は結晶質磁性材料に比べて硬質であるため、磁性粉末から磁性コアを形成する工程として、例えば圧粉成形が行われた際に、磁性粉末の形状が変化しにくい。したがって、磁性コアを形成する前の原料部材としての磁性粉末について、上記のような粒度分布を有するように調製すれば、得られた磁性コアに含まれる磁性粉末の粒度分布もおおむね上記の粒度分布となる。このように、磁性粉末の少なくとも一部が非晶質磁性材料からなることにより、上記の粒度分布を有する磁性粉末を含む磁性コアを備えるインダクタンス素子を容易に得ることが可能である。

上記のインダクタンス素子において、前記電極は塗布型電極を含んでいてもよい。例えば導電ペーストの塗布を含む工程により形成される塗布型電極は、製造が容易であるため好ましい。電極は、塗布型電極と他の方法（めっき、スパッタ等が具体例として挙げられる。）により形成された電極との積層構造を有していていもよい。なお、近時のインダクタンス素子の小型化への強い要請を考慮すると、電極は塗布型電極ではなく、上記のような他の方法の電極から構成することが好ましい場合もある。

本発明は、他の一態様として、上記のインダクタンス素子が実装された電子・電気機器を提供する。

本発明に係るインダクタンス素子では、磁気特性を適切に維持しつつ絶縁特性を向上させることができる。したがって、本発明によれば、インダクタンス素子が小型化した場合であっても、絶縁耐圧を適切に確保することが可能なインダクタンス素子が提供される。また、本発明によれば、かかるインダクタンス素子が実装された電子・電気機器も提供される。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す斜視図である。 （ａ）図１に示されるインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す平面図、および（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 磁性コア内に形成される導電パスについて説明する図である。 （ａ）図１に示されるインダクタンス素子を形成するために用いられる巻回体の全体構成を示す斜視図、（ｂ）図１に示されるインダクタンス素子を形成するために用いられる磁性粉末を含む成形部材の一つを示す斜視図、および（ｃ）図１に示されるインダクタンス素子を形成するために用いられる磁性粉末を含む成形部材の他の一つを示す斜視図である。 図４に示される部材を用いてインダクタンス素子を製造する過程を示す断面図である。 実施例において用いた磁性粉末の一種について体積基準の累積粒度分布を測定した結果を示すグラフである。 実施例に係るトロイダルコアについての絶縁破壊電界と５０％累積径Ｄ５０との関係を示すグラフである。 実施例に係るトロイダルコイルについての比透磁率μと５０％累積径Ｄ５０との関係を示すグラフである。 実施例に係るトロイダルコアについての絶縁破壊電界と９０％累積径Ｄ９０から１０％累積径Ｄ１０を引いた差との関係を示すグラフである。 実施例に係るトロイダルコイルについての比透磁率μと９０％累積径Ｄ９０から１０％累積径Ｄ１０を引いた差との関係を示すグラフである。 実施例に係るトロイダルコアについての、絶縁破壊電界と、５０％累積径Ｄ５０と９０％累積径Ｄ９０から１０％累積径Ｄ１０を引いた差との積との関係を示すグラフである。 実施例に係るトロイダルコイルについての、比透磁率μと、５０％累積径Ｄ５０と９０％累積径Ｄ９０から１０％累積径Ｄ１０を引いた差との積との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示されるインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、磁性粉末を含む成形体を有しほぼ立方体もしくは直方体の磁性コア３０にコイル体１０が埋め込まれた構造を有する。エッジワイズコイルであるコイル体１０は、絶縁性材料で被覆された導電性金属材からなり、断面が長方形の帯状体である導電性帯体を巻いて形成されている。コイル体１０は、導電性帯体の板面が巻回軸（Ｚ１−Ｚ２方向に沿った方向である。）とほぼ垂直となり（すなわち、Ｘ−Ｙ面に沿った面となる。）、コイル体１０の厚さ方向を決めている導電性帯体の側端面が巻回軸と平行となる向きで、導電性帯体の板面どうしが巻回軸に沿って重なるように巻かれている。したがって、コイル体１０の上下端面（Ｚ１−Ｚ２方向の両端面）は、コイル体１０のコイルの巻回軸に沿った方向を法線とする。図１および図２に示されるように、コイル体１０は、導電性帯体が楕円形となるように巻かれている。コイル体１０の巻回の平面視形状は楕円形に限定されない。コイル体１０の巻回の平面視形状は真円形でも良く、当業者において適宜選択することができる。なお、コイル体１０の断面形状は限定されない。コイル体１０の断面形状は円形であってもよい。コイル体１０の断面形状が上記のように長方形などの矩形である場合には、コイル体１０の占有率を高めることができ、好ましい。

導電性金属材の具体的な組成は限定されない。銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの良導体であることが好ましい。導電性金属材を被覆する絶縁性材料の種類は限定されない。エナメルなどの樹脂系材料が好適な材料の具体例として挙げられる。コイル体１０がエッジワイズコイルの場合には、外側面側に位置する絶縁性材料が引き伸ばされやすいため、こうした引き伸ばしが行われても絶縁性が低下しにくい材料を使用することが好ましい。

コイル体１０が楕円状に巻かれた状態で、コイル体１０を構成する導電性帯体の双方の端部は、突出してさらに折り返されて、導電性帯体の末端に近い部分が端子板２０，２５を構成している。

図１に示すように、コイル体１０を構成する導電性帯体の一方の端部は、まず谷折り方向へほぼ直角に曲げられ、次に山折り方向へほぼ直角に曲げられ、さらに谷折り方向へほぼ直角に二度折り曲げられて、この最後の折り曲げ部から導電性帯体の末端に至る部分が端子板２０を構成している。コイル体１０を構成する導電性帯体の一方の端部は山折り部から二度目の谷折り部までの間において、磁性コア３０の内部から突出し、この部分から導電性帯体の末端に至る部分は、磁性コア３０外に位置する。上記のようにコイル体１０を構成する導電性帯体の一方の端部が折り曲げられることにより、コイル体１０から延びる端子板２０は、磁性コア３０におけるコイル体１０の巻回軸に沿った方向を法線とする面（以下、「磁性コア３０の上面」という。）上に位置し、端子板２０の一方の端部は磁性コア３０外に位置する。

コイル体１０を構成する導電性帯体の他方の端部は、まず山折れ方向へほぼ直角に折り曲げられ、次に谷折り方向へほぼ直角に三度折り曲げられて、この最後の折り曲げ部から導電性帯体の末端に至る部分が端子板２５を構成している。コイル体１０を構成する導電性帯体の他方の端部は一度目の谷折り部から二度目の谷折り部までの間において、磁性コア３０の内部から突出し、この部分から導電性帯体の末端に至る部分は、磁性コア３０外に位置する。上記のようにコイル体１０を構成する導電性帯体の一方の端部が折り曲げられることにより、コイル体１０から延びる端子板２５は、磁性コア３０の上面上に位置し、端子板２５の一方の端部は磁性コア３０外に位置する。

図１や図２に示されるインダクタンス素子１００では、コイル体１０と端子板２０，２５とは同一の部材（導電性帯体）から構成されているが、これに限定されない。コイル体１０を構成する導電性帯体の端部に別途部材が接合されて、その部材が端子板２０，２５を構成していてもよい。

一対の塗布型電極４０，４５は、磁性コア３０の上面において端子板２０，２５のそれぞれに電気的に接続され、さらに、磁性コア３０の側面の一部上に設けられた側面塗布部分４０ａ，４５ａを有する。図１に示されるように、塗布型電極４０，４５は、コイル体１０を構成する導電性帯体における磁性コア３０から突出する部分が位置する磁性コア３０の側面およびその側面に対向する側面の一部にも設けられている。また、図示はしていないが、塗布型電極４０，４５上には回路基板への実装の際に使用される半田との密着性を良好にするため、ニッケル、スズ等の金属元素からなるめっき膜を付与しても良い。あるいは、塗布型電極４０，４５の代わりに、スパッタやめっき等の手段により磁性コア３０上に電極膜を形成しても良い。

図２（ａ）に示されるように、コイル体１０は磁性コア３０の内部に埋め込まれている。コイル体１０はエッジワイズ巻のコイルであるから、コイル体１０を構成する導電性帯体は、Ｚ１−Ｚ２方向に沿った巻回軸を中心として巻回される。このため、図２（ｂ）に示されるように、コイル体１０においてＺ１−Ｚ２方向に隣り合う導電性帯体の間の電位差は比較的小さい。したがって、インダクタンス素子１００を使用している際に、これらの隣り合う導電性帯体の間で絶縁破壊が生じる可能性は低い。それゆえ、導電性帯体において導電性金属材を覆う絶縁性材料の絶縁性がインダクタンス素子１００の絶縁特性に対して与える影響は軽微である。

一方、コイル体１０に連続して設けられる２つの端子板２０，２５のうち、端子板２０は、図１に示されるように、コイル体１０のＺ１−Ｚ２方向Ｚ１側端部に連続している。このため、コイル体１０を構成する導電性帯体のうち、Ｚ１−Ｚ２方向Ｚ２側端部に位置して端子板２０に最近位な導電性帯体１０１と端子板２０との間の電位は、もう一方の端子板２５と端子板２５に最近位な導電性帯体１０２との間の電位よりも大きくなる。このため、インダクタンス素子１００において、端子板２０と導電性帯体１０１との間Ｇ１において絶縁破壊が生じやすい。また、端子板２０は塗布型電極４０と電気的に接続されているため、塗布型電極４０と導電性帯体１０１との間Ｇ２も絶縁破壊が生じやすい部分である。したがって、インダクタンス素子１００の絶縁特性に対して、磁性コア３０を構成する部材が支配的な影響を与える。

磁性コア３０は、磁性粉末を含有し、磁性粉末の成形体からなる部分を有する。磁性コア３０に含有される磁性粉末をレーザ回折・散乱法により測定して得られた体積基準の累積粒度分布は、いずれも小粒径側からの累積で、１０％累積径Ｄ１０が１．８μｍ以上３．０μｍ以下、５０％累積径Ｄ５０が４μｍ以上５μｍ以下、かつ９０％累積径Ｄ９０が７μｍ以上１０μｍ以下である。

磁性コア３０に含有される磁性粉末は、製造上の理由や入手容易性の理由などにより、単一粒径の粉末から構成されることはなく、異なる粒径の粉末の混合体から構成されて所定の粒度分布を有する。この所定の粒度分布を有する磁性粉末を含む磁性コア３０は、一般的に、磁性粉末のうち比較的粒径の大きい粗粒や中粒が隣り合うように配置されて磁性コア３０としての外形が構成され、これらの隣り合う粗粒や中粒の間に形成された隙間を充填するように、細粒の磁性粉末が位置する。

ここで、インダクタンス素子１００の絶縁特性に影響を与えるいくつかの因子のうち、磁性コア３０の絶縁破壊電界は、磁性コア３０における離間した２点（例えば磁性コア３０がリング状の形状を有している場合には、各底面の１点ずつ）に印加する電圧を高め、絶縁破壊が生じて２点間に電流が流れたときの電圧に基づいて定義される。この絶縁破壊が生じたときには、電圧が印加された２点間において最も抵抗が低い導電パスに電流が流れる。

図３は、磁性コア３０内に形成される導電パスを説明するための概念図である。図３に示されるように、磁性コア３０の離間した２つの印加点Ｐ１，Ｐ２のそれぞれに電圧印加端子ＰＲ１，ＰＲ２を接触させる。このとき２つの印加点Ｐ１，Ｐ２の間に形成される導電パスは、一方の印加点Ｐ１に位置する磁性粉末から数珠つながりのように複数の磁性粉末を経由して、他方の印加点Ｐ２に位置する磁性粉末へと至るように形成される。電圧が印加された２点Ｐ１，Ｐ２の間に位置する磁性粉末は上記のように所定の粒径分布を有するため、比較的粒径の大きい粗粒や中粒が隣り合うように位置し、これらの粗粒や中粒の隙間を充填するように細粒は位置する。したがって、２つの印加点Ｐ１，Ｐ２の間に形成される導電パスは、図３に示されるように、外形を構成する粗粒や中粒を主体的に流れる導電パスＥＰ１のみならず、粗粒および中粒に加えて細粒をも通過する導電パスＥＰ２，ＥＰ３も形成されうる。

導電パスに含まれる磁性粉末の内部は導電性が比較的高いため、導電パスにおいて隣り合う磁性粉末のそれぞれの表面に位置する酸化膜や表面絶縁被膜、隣り合う磁性粉末の間に位置する有機系成分などからなるバインダ成分など非導電性の物質が、導電パス全体の抵抗に対して支配的に影響を及ぼす。

したがって、電圧が印加された２点間に形成される導電パスのうち、外形を構成する粗粒や中粒を主体的に流れる導電パスＥＰ１では、導電パスを構成する磁性粉末の数が相対的に少ないため、導電パスに位置する非導電性の物質の量が相対的に少なくなって、導電パスの抵抗値は低くなりやすい。これに対し、電圧が印加された２点間に形成される導電パスのうち、外形を構成する粗粒や中粒だけでなく細粒も通過する導電パスＥＰ２，ＥＰ３では、導電パスを構成する磁性粉末の数が相対的に多いため、導電パスに位置する非導電性の物質の量が相対的に多くなって、導電パスの抵抗値は高くなりやすい。

上記のとおり、絶縁破壊が生じる際には、電圧が印加された２点Ｐ１，Ｐ２の間に形成される導電パスのうち、最も抵抗が低い導電パスにおいて電流が流れる。したがって、図３に示される３つの導電パスＥＰ１，ＥＰ２，ＥＰ３のうちでは、絶縁破壊が生じたときに電流が流れる導電パスは、外形を構成する粗粒や中流を主体的に流れ細粒を通過する量が少ない導電パスＥＰ１である。

以上の説明から明らかなように、所定の粒度分布を有する磁性粉末のうち、絶縁破壊のしやすさに大きな影響を及ぼすのは、粗粒や中粒の磁性粉末であり、細粒の磁性粉末が絶縁破壊のしやすさに与える影響は相対的に低い。すなわち、磁性コア３０に含まれる磁性粉末において粗粒の磁性粉末が多い場合には、導電パスの抵抗値は低くなりやすく、結果的に、インダクタンス素子１００に絶縁破壊が生じやすい。

このように、絶縁特性を高める観点からは、粗粒の磁性粉末が少ないことが好ましいことから、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００の磁性コア３０に含まれる磁性粉末の体積基準の累積粒度分布は、９０％累積径Ｄ９０が１０μｍ以下である。すなわち、磁性コア３０を構成する磁性粉末において１０μｍを超える粒径のものは体積基準で１０％未満と少ない。これにより、インダクタンス素子１００の絶縁特性を向上させることができる。

また、磁性粉末の体積基準の累積粒度分布において、９０％累積径Ｄ９０が１０μｍ以下である場合には、磁性粉末の体積基準の累積粒度分布における５０％累積径Ｄ５０が５μｍ以下であることにより、磁性コア３０の絶縁破壊電界を特に高めることが可能である。

上記のとおり、磁性コア３０の絶縁破壊電界を高める観点からは磁性粉末は全体的に細粒であることが好ましいが、磁性粉末の粒度分布が過度に細粒側に寄っている場合には、磁性コア３０を構成する材料においてバインダ成分などの非磁性材料の割合が高まりやすくなる傾向がある。磁性コア３０において非磁性材料の割合が高まることは、比透磁率など磁気特性の低下をもたらす。また、磁性粉末の粒径が過度に小さい場合には、入手容易性や取扱い性が低下するなどの不具合が生じることもある。

したがって、インダクタンス素子１００の絶縁特性を高めつつ磁気特性などを適切に維持する観点から、インダクタンス素子１００の磁性コア３０に含まれる磁性粉末の体積基準の累積粒度分布は、１０％累積径Ｄ１０が１．８μｍ以上３．０μｍ以下、５０％累積径Ｄ５０が４μｍ以上５μｍ以下、かつ９０％累積径Ｄ９０が７μｍ以上１０μｍ以下とされる。インダクタンス素子１００の磁気特性を適切に維持することがより安定的に実現される観点から、上記の１０％累積径Ｄ１０は、２．０μｍ以上であることが好ましく、２．３μｍ以上であることがより好ましい。インダクタンス素子１００の絶縁特性を高めることがより安定的に実現される観点から、上記の９０％累積径Ｄ９０は、９．０μｍ以下であることが好ましく、８．８μｍ以下であることがより好ましい。

上記において、９０％累積径Ｄ９０から１０％累積径Ｄ１０を引いた差（Ｄ９０−Ｄ１０、以下、「ΔＤ」と記載する場合もある。）が５μｍ以上７μｍ以下であることがより好ましい。ΔＤが５μｍ以上である場合には、インダクタンス素子１００における比透磁率μなどの磁気特性がより安定的に高まりやすい。また、ΔＤが７μｍ以下である場合には、磁性コア３０の絶縁破壊電界がより安定的に高まりやすい。また、上記において、５０％累積径Ｄ５０とΔＤとを積算した値であるＤ５０×ΔＤが２０μｍ^２以上３５μｍ^２以下であることがさらに好ましい。Ｄ５０×ΔＤが２０μｍ^２以上である場合には、インダクタンス素子１００における比透磁率μなどの磁気特性がより安定的に高まりやすい。また、Ｄ５０×ΔＤが３５μｍ^２以下である場合には、磁性コア３０の絶縁破壊電界がより安定的に高まりやすい。

磁性粉末の組成および組織は限定されない。磁気特性を高める観点から、磁性粉末はＦｅ基合金であることが好ましい場合がある。また、磁性粉末は結晶質であってもよいし非晶質（アモルファス）であってもよいし、２０ｎｍ程度またはそれ以下の微細な結晶を含むいわゆるナノ結晶質であってもよい。Ｆｅ基の結晶質磁性材料の具体例として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、カルボニル鉄および純鉄が挙げられる。

非晶質磁性材料の具体例として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金およびＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金が挙げられる。上記の非晶質磁性材料は１種類の材料から構成されていてもよいし複数種類の材料から構成されていてもよい。非晶質磁性材料の粉末を構成する磁性材料は、上記の材料からなる群から選ばれた１種または２種以上の材料であることが好ましく、これらの中でも、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金を含有することが好ましく、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金からなることがより好ましい。Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金の具体例として、組成式が、Ｆｅ_{１００原子％−ａ−ｂ−ｃ−ｘ−ｙ−ｚ−ｔ}Ｎｉ_ａＳｎ_ｂＣｒ_ｃＰ_ｘＣ_ｙＢ_ｚＳｉ_ｔで示され、０原子％≦ａ≦１０原子％、０原子％≦ｂ≦３原子％、０原子％≦ｃ≦６原子％、６．８原子％≦ｘ≦１３原子％、２．２原子％≦ｙ≦１３原子％、０原子％≦ｚ≦９原子％、０原子％≦ｔ≦７原子％であるＦｅ基非晶質合金が挙げられる。上記の組成式において、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，ＢおよびＳｉは任意添加元素である。

磁性コア３０の磁性粉末は少なくとも一部が非晶質磁性材料からなってもよい。非晶質合金は結晶質合金に比べて硬質であるため、磁性粉末から磁性コア３０を形成する工程、例えば圧粉成形が行われた際に、磁性粉末の形状が変化しにくい。したがって、磁性コア３０を形成する前の原料部材としての磁性粉末について、上記のような粒度分布を有するように調製すれば、得られた磁性コア３０に含まれる磁性粉末の粒度分布もおおむね上記の粒度分布となる。このように、磁性粉末の少なくとも一部が非晶質磁性材料からなることにより、上記の粒度分布を有する磁性粉末を含む磁性コア３０を備えるインダクタンス素子１００を容易に得ることが可能である。

磁性コア３０の磁性粉末の表面には絶縁処理が施されていてもよい。そのような表面絶縁処理として、リン酸処理、リン酸塩処理、酸化処理などが例示される。リン酸系のガラス材料をメカノフュージョン法により磁性粉末の表面にコーティングしてもよい。この場合には、磁性コア３０あるいはインダクタンス素子１００として形成されるまでの間に磁性粉末をコーティングするリン酸系のガラス材料のガラス転移温度以上に磁性粉末を加熱することにより、インダクタンス素子１００の絶縁特性を特に高めることができる。なお、上記のようにガラス転移温度以上に加熱されたリン酸系のガラス材料のコーティングは、少なくとも一部が結晶化する場合もある。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００の製造方法は限定されない。以下に説明する製造方法を採用すれば、インダクタンス素子１００を効率的に製造することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００の製造方法は、コイル体１０の巻回軸に沿った方向（Ｚ１−Ｚ２方向）を加圧方向とする成形加工、および成形加工により得られた成形製造物の表面に塗布型電極４０，４５を形成する工程を含む。また、好ましい一例において、上記の成形加工は、複数の成形部材を加圧成形により一体化させる作業を含む。

図４（ａ）は、図１に示されるインダクタンス素子１００を形成するために用いられる巻回体１０Ｐの全体構成を示す斜視図である。図４（ｂ）は、インダクタンス素子１００を形成するために用いられる磁性粉末を含む成形部材の一つ（第１成形部材３１）を示す斜視図である。図４（ｃ）は、インダクタンス素子１００を形成するために用いられる磁性粉末を含む成形部材の他の一つ（第２成形部材３２）を示す斜視図である。図５は、上記の巻回体１０Ｐならびに第１成形部材３１および第２成形部材３２を用いてインダクタンス素子１００を製造する過程を示す断面図である。

図４（ａ）に示されるように、導電性帯体ＢＭを巻回して巻回体１０Ｐを用意する。図４（ａ）に示される巻回体１０Ｐは、インダクタンス素子１００が備えるコイル体１０を含む導電性帯体の形状と異なり、その両端の最後の谷折りが行われていない状態、すなわち、端子板２０，２５に相当する部分の板面が、巻回体１０Ｐの巻回軸に沿った方向（Ｚ１−Ｚ２方向）を面内方向にするように配置された状態にある。

図４（ｂ）に示される第１成形部材３１は、磁性コア３０の一部（磁性コア３０の下面側）を構成することになる部材である。第１成形部材３１は巻回体１０Ｐの一部を収容可能な中空部ＨＰ１を有し、この中空部ＨＰ１内に巻回体１０Ｐは載置される。

図４（ｃ）に示される第２成形部材３２は、磁性コア３０の他の一部（磁性コア３０の上面側）を構成することになる部材である。第２成形部材３２は巻回体１０Ｐの一部を収容可能な中空部ＨＰ２を有し、さらに、巻回体１０Ｐの端子板２０，２５に相当する部分が第２成形部材３２外に位置しうるように、スリット３３，３４を備える。巻回体１０Ｐの一部を収容した第１成形部材３１上に第２成形部材３２を載置して、中空部ＨＰ２内に巻回体１０Ｐの一部を収容することによって、インダクタンス素子１００の仮組体１００Ｐが得られる（図５）。

図５に示されるように、この仮組体１００Ｐを、プレス機５０の金型本体５１内に配置された上型５２と下型５３との間のキャビティ５４内に載置する。そして、上型５２および下型５３を加圧する。加圧の向きは、図５において矢印Ｐにより示されるように、上型５２と下型５３とが近接する向きである。

仮組体１００Ｐの成形条件（加圧力、加圧時の温度、加圧時間など）は、成形部材（第１成形部材３１、第２成形部材３２）の組成や形状などに応じて適宜設定される。常温（非加熱）にて成形する場合には、０．５ＧＰａから２ＧＰａ程度の加圧力で数秒間加圧することによって磁性コアを成形することができる（圧粉成形）。

加圧成形することにより、第１成形部材３１および第２成形部材３２が一体化して、コイル体１０を内包する磁性コア３０が形成される。また、この加圧成形の際に、コイル体１０の巻回軸に沿った方向が板面の面内方向になるように配置されていた端子板２０，２５を９０°折り曲げることにより、磁性コア３０の上面の上に端子板２０，２５を配置することができる。

第１成形部材３１および第２成形部材３２は予備成形により形成すればよい。第１成形部材３１および第２成形部材３２を構成する材料は、磁性粉末を含んでいれば他は限定されない。磁性粉末から構成されていてもよいし、有機系成分をさらに含んでいてもよい。有機系成分は、磁性粉末を互いに結着させるバインダ成分であることが好ましい。バインダ成分である有機系成分の具体的な組成は限定されない。有機系成分は樹脂材料を含んでいてもよく、樹脂材料として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂などが例示される。有機系成分は上記のような樹脂材料が熱処理を受けて形成された物質を含んでいてもよい。かかる物質の組成は、熱処理を受ける樹脂材料の組成、熱処理条件などにより調整されうる。有機系成分は、第１成形部材３１および第２成形部材３２に含まれる磁性粉末を互いに電気的に独立にできることが好ましい。有機系成分に係る樹脂材料は１種類から構成されていてもよいし、複数種類から構成されていてもよい。例えば、有機系成分に係る樹脂材料は、フェノール樹脂のような熱硬化性の樹脂と、アクリル樹脂のような熱可塑性樹脂との混合体であってもよい。

第１成形部材３１および第２成形部材３２が有機系成分を含有する場合において、第１成形部材３１および第２成形部材３２のそれぞれにおける有機系成分の含有量は限定されない。有機系成分がバインダ成分である場合には、バインダ成分としての機能が適切に発揮される量を含有させることが好ましい。なお、有機系成分の含有量が過度に高い場合には、第１成形部材３１および第２成形部材３２からなる磁性コア３０を備えるインダクタンス素子１００の磁気特性が低下する傾向がみられる場合があることを考慮して、第１成形部材３１および第２成形部材３２のそれぞれにおける有機系成分の含有量を設定することが好ましい。

第１成形部材３１および第２成形部材３２のそれぞれは、磁性粉末および有機系成分以外の物質を含有してもよい。かかる物質として、ガラス、アルミナ等の絶縁性の無機系成分；シランカップリング剤等の、磁性粉末および有機系成分との密着性を向上するためのカップリング剤などが挙げられる。第１成形部材３１および第２成形部材３２がこれらの物質の含有する場合において、第１成形部材３１および第２成形部材３２のそれぞれにおけるこれらの物質の含有量は限定されない。

磁性コア３０は、その表面および必要に応じて表面近傍の部分に絶縁層を有していてもよい。絶縁層を有することにより、磁性コア３０の絶縁性を高めることができる。絶縁層を構成する材料は限定されない。絶縁層を構成する材料の具体例として、シリコーン系の樹脂、エポキシ系の樹脂、ブチラールフェノール系の樹脂、アクリル系の樹脂等有機系の材料、酸化物、窒化物、炭化物等の無機系材料などが挙げられる。

磁性コア３０の上に設けられる塗布型電極４０，４５を構成する材料は限定されない。生産性に優れる観点から、銀ペーストなどの導電ペーストから形成されたメタライズ層とこのメタライズ層上に形成されためっき層とを備えることが好ましい。このめっき層を形成する材料は限定されない。当該材料が含有する金属元素として、銅、アルミ、亜鉛、ニッケル、鉄、スズなどが例示される。塗布型電極４０，４５がメタライズ層とめっき層とを備える場合には、メタライズ層を形成するための導電ペーストの塗布量として０．０５ｇ／ｃｍ^２程度が例示され、めっき層の厚さの範囲として５〜１０μｍ程度が例示される。なお、上記磁性コア３０においては、塗布型電極４０，４５を形成しているが、このような塗布型電極４０，４５の代わりに磁性コア３０上にめっきやスパッタ等の手段により銅、アルミ、亜鉛、ニッケル、鉄、スズなどで形成された電極を磁性コア３０上に直接形成しても良い。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、磁性コア３０が含む磁性粉末の粒度分布が適切に制御されているため、インダクタンス素子１００が特に小型である場合であっても、絶縁破壊が生じにくい。したがって、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、特に小型であっても動作安定性に優れる。それゆえ、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００を実装した電子・電気機器は小型化が容易となる。また、電子・電気機器の実装スペースに、多数の電子部品を実装することが可能となる。この点に関し、インダクタンス素子１００が小型であることにより、電源スイッチング回路、電圧昇降回路、平滑回路、高周波電流を阻止する回路などを小型化することが可能である。それゆえ、電子・電気機器の電源供給回路を増やすことが容易となる。その結果、より精密な電源制御が可能となって、電子・電気機器の消費電力を抑えることが可能となる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

（実施例１）
上記の本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子の磁性コアに含まれるものと同種の磁性粉末を用いてトロイダルコアを作製した。トロイダルコアの形状、製造条件などは次のとおりであった。

（形状）
タイプ１：外径２０ｍｍ×内径１２．７ｍｍ×厚さ３．０ｍｍ
タイプ２：外径９ｍｍ×内径５ｍｍ×厚さ１．０ｍｍ

（磁性粉末）
磁性粉末はいずれも、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系非晶質合金材料からなり、メカノフュージョン法によるリン酸系ガラスのコーティングが施されたものであった。各実施例に係る磁性粉末の体積基準の累積粒度分布は、日機装社製「マイクロトラック粒度分布測定装置 ＭＴ３３００ＥＸ」を用いて測定された。これらの累積粒度分布における、１０％累積径Ｄ１０、５０％累積径Ｄ５０および９０％累積径Ｄ９０は表１のとおりであった。また、得られた粒度分布から算出したΔＤ（Ｄ９０−Ｄ１０）およびＤ５０×ΔＤも表１に示した。図６は、実施例５および実施例１０において使用された磁性粉末の累積粒度分布である。

（成形）
温度：常温（２５℃）
圧力：０．６〜１．２ＧＰａ

（熱処理）
最高到達温度：３５０〜５００℃
加熱時間：０．１〜１時間

得られたトロイダルコアの上下の底面を印加点として、Ｃｈｒｏｍａ社製「ＰＲＯＧＲＡＭＡＢＬＥ ＨＦ ＡＣ ＴＥＳＴＥＲ ＭＯＥＤＬ １１８０２」を用いて、絶縁耐圧（単位：Ｖ）を測定し、得られた絶縁耐圧をトロイダルコアの厚さ（ｍｍ）で除して、絶縁破壊電界（Ｖ／ｍｍ）を算出した。算出結果を表１に示した。

また、タイプ２のトロイダルコアに被覆銅線を５回巻いて得られたトロイダルコイルについて、インピーダンスアナライザー（ＨＰ社製「４１９２Ａ」）を用いて、１００ｋＨｚの条件で比透磁率μを測定した。測定結果を表１に示した。

表１および表１の結果から作成した図７および図８に示されるように、５０％累積径Ｄ５０について、４μｍ以上である場合には比透磁率μが安定的に２０以上となり、５μｍ以下である場合には絶縁破壊電界が安定的に１００Ｖ／ｍｍ以下となることが確認された。この場合には、表１に示されるように、１０％累積径Ｄ１０は１．８μｍ以上３．０μｍ以下を満たし、９０％累積径Ｄ９０が７μｍ以上１０μｍ以下を満たしていた。

また、表１および表１の結果から作成した図９および図１０に示されるように、ΔＤについて、５μｍ以上である場合には比透磁率μがより安定的に２０以上となり、７μｍ以下である場合には絶縁破壊電界がより安定的に１００Ｖ／ｍｍ以下となることが確認された。さらに、表１および表１の結果から作成した図１１および図１２に示されるように、Ｄ５０×ΔＤについて、２０μｍ^２以上である場合には比透磁率μがより安定的に２０以上となり、３５μｍ^２以下である場合には絶縁破壊電界がより安定的に１００Ｖ／ｍｍ以下となることが確認された。なお、表１ならびに図８、図１０および図１２に示されるように、トロイダルコアの形状（特に厚さ）が絶縁破壊電界に与える影響は軽微であった。

本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子を備えたインダクタンス素子は、スマートフォン、ノートパソコンなど携帯電子機器における表示部の電源回路の構成要素として好適に使用されうる。

１００ インダクタンス素子
１０ コイル体
２０，２５ 端子板
３０ 磁性コア
４０，４５ 塗布型電極
４０ａ，４５ａ 側面塗布部分
１０１ 端子板２０に最近位な導電性帯体
１０２ 端子板２５に最近位な導電性帯体
Ｇ１ 端子板２０と導電性帯体１０１との間
Ｇ２ 塗布型電極４０と導電性帯体１０１との間
Ｐ１，Ｐ２ 印加点
ＰＲ１，ＰＲ２ 電圧印加端子
ＥＰ１，ＥＰ２，ＥＰ３ 導電パス
ＢＭ 導電性帯体
１０Ｐ 巻回体
３１ 第１成形部材
ＨＰ１ 中空部
３２ 第２成形部材
ＨＰ２ 中空部
３３，３４ スリット
１００Ｐ 仮組体
５０ プレス機
５１ 金型本体
５２ 上型
５３ 下型
５４ キャビティ
Ｐ 矢印

Claims (7)

1. 絶縁性材料で被覆された導電性金属材で巻かれたコイル体と、前記コイル体から延びる一対の端子板と、少なくとも前記コイル体が内部に埋め込まれた磁性コアとを有するインダクタンス素子であって、
   前記一対の端子板のそれぞれにおける一方の端部は前記磁性コア外に位置し、
   前記一対の端子板のそれぞれに電気的に接続されるとともに前記磁性コアの表面の一部を覆う一対の電極をさらに備え、
   前記磁性コアは磁性粉末を含有し、前記磁性粉末の体積基準の累積粒度分布は、１０％累積径Ｄ１０が１．８μｍ以上３．０μｍ以下、５０％累積径Ｄ５０が４μｍ以上５μｍ以下、かつ９０％累積径Ｄ９０が７μｍ以上１０μｍ以下であること
   を特徴とするインダクタンス素子。
2. 前記９０％累積径Ｄ９０から前記１０％累積径Ｄ１０を引いた差が５μｍ以上７μｍ以下である、請求項１に記載のインダクタンス素子。
3. 前記５０％累積径Ｄ５０と、前記９０％累積径Ｄ９０から前記１０％累積径Ｄ１０を引いた差との積が２０μｍ^２以上３５μｍ^２以下である、請求項１または２に記載のインダクタンス素子。
4. 前記導電性金属材は帯状であって前記コイル体はエッジワイズ巻である、請求項１から３のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
5. 前記磁性粉末は少なくとも一部が非晶質磁性材料からなる、請求項１から４のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
6. 前記電極は塗布型電極を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載されるインダクタンス素子が実装された電子・電気機器。