コイル型電子部品およびその製造方法
【課題】 低コストにて生産でき、かつ、高い透磁率と高い飽和磁束密度の両方の特性を兼ね備えた磁性体を用いたコイル型電子部品を提供する。
【解決手段】 素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、コイル型電子部品での素体は、鉄、ケイ素および鉄よりも酸化しやすいを含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性体粒子の表面は当該粒子が酸化した酸化層が形成され、当該酸化層は当該合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすいを多く含み、粒子同士は、当該酸化層を介して結合されている。
【解決手段】 素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、コイル型電子部品での素体は、鉄、ケイ素および鉄よりも酸化しやすいを含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性体粒子の表面は当該粒子が酸化した酸化層が形成され、当該酸化層は当該合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすいを多く含み、粒子同士は、当該酸化層を介して結合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル型電子部品およびその製造方法に関し、特に、回路基板上への面実装が可能な小型化されたコイル型電子部品に適した軟磁性合金を用いたコイル型電子部品、およびその製造方法に関する。
【０００２】
従来、高周波で用いられるチョークコイルの磁性コアとして、フェライトコアや金属薄板のカットコアや、圧粉磁芯が使用されている。
フェライトに比較して、金属磁性体を用いると、高い飽和磁束密度を得られる利点がある。一方、金属磁性体そのものは、絶縁性が低いので、絶縁処理を施す必要がある。
特許文献１には、表面酸化被膜を有するＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ粉末と結着剤からなる混合物を圧縮成形後、酸化性雰囲気中で熱処理することが提案されている。該特許文献によれば、酸化性雰囲気中で熱処理することで、圧縮成形時に合金粉末表面の絶縁層が破れたところに酸化層（アルミナ）を形成して、低いコア損失で良好な直流重畳特性を持つ複合磁性材料が得られるとしている。
特許文献２には、金属磁性体粒子を主成分とし、ガラスを含有する金属磁性体ペーストを用いて形成される金属磁性体層と、銀等の金属を含有する導体ペーストを用いて形成される導体パターンを積層して、積層体内にコイルパターンが形成された積層型電子部品、そして、この積層型電子部品は窒素雰囲気中において４００℃以上の温度で焼成されていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１５６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の複合磁性材料では、あらかじめ表面に酸化被膜を形成したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ粉末を使用して成型を行うので、圧縮成型時には大きな圧力が必要であった。
また、パワーインダクタのような、より大きな電流を流す必要がある電子部品に適用する場合においては、さらなる小型化に十分応えられるものではない、という課題があった。
また、特許文献２の積層型電子部品では、金属磁性体粒子を均一にガラス被覆する制御が必要であり、窒素雰囲気を利用しなければならず、生産コストが上がる課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、低コストにて生産することができ、かつ、高い透磁率と高い飽和磁束密度の両方の特性を兼ね備えた磁性体を備えたコイル型電子部品及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、鉄、ケイ素および鉄より酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子と結合材とを混合して成型し、その成型体を酸素雰囲気で熱処理して結合材を分解させ、軟磁性合金の粒子の表面を酸化させ酸化層を形成させると、熱処理前の透磁率よりも熱処理後の透磁率が高くなるという現象を見出した。そして、その熱処理した成型体は酸化層を介して軟磁性合金の粒子同士が結合されていることが見出された。
【０００７】
本発明は、これらの知見に基づいて完成に至ったものであり、以下のとおりのものである。
（１）素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、
素体は、鉄、ケイ素および鉄より酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子（「合金粒子」、「軟磁性体粒子」ともいう）群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は当該合金粒子に比較して鉄より酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士は当該酸化層を介して結合されていることを特徴とするコイル型電子部品。
（２）軟磁性体粒子同士を結合する部分の酸化層の厚みは、結合に関与しない軟磁性体粒子表面の酸化層よりも厚いことを特徴とする（１）記載のコイル型電子部品。
（３）軟磁性体粒子同士を結合する部分の酸化層の厚みは、結合に関与しない軟磁性体粒子表面の酸化層よりも薄いことを特徴とする（１）記載のコイル型電子部品。
（４）軟磁性体粒子のうち少なくとも一部は５０ｎｍ以上の厚さをもつ酸化層を有する粒子であることを特徴とする（１）または（２）に記載のコイル型電子部品。
（５）前記粒子同士を結合している前記酸化層は、同一の相であることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（６）前記鉄より酸化しやすい元素は、クロムであることを特徴とする（１）から（５）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（７）前記鉄より酸化しやすい元素は、アルミニウムであることを特徴とする（１）から（５）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（８）前記軟磁性合金は、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％の組成であることを特徴とする（６）に記載のコイル型電子部品。
（９）前記軟磁性合金は、アルミニウム ２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜１２ｗｔ％、鉄８０〜９６．５ｗｔ％の組成であることを特徴とする（７）に記載のコイル型電子部品。
（１０）軟磁性体粒子の算術平均粒径は、３０μｍ以下であることを特徴とする（１）から（９）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（１１）前記酸化層は、前記軟磁性体粒子側から見て外側に向かって、
前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が増加する第一の酸化層と、
前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が低下する第二の酸化層と、
をこの順番でこの順番で含むことを特徴とする（１）から（１０）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（１２）前記軟磁性体粒子側から見て外側に向かって、
前記第一の酸化層にて、前記ケイ素の含有量について変曲点を有することを特徴とする（１１）に記載のコイル型電子部品。
（１３）走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析によるＺＡＦ法で算出した鉄に対する酸化しやすい元素のピーク強度比が前記粒子における鉄に対する酸化しやすい元素のピーク強度比よりも大きい酸化層であることを特徴とする（１）から（１２）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（１４）前記コイルは、その端部が前記素体の表面に形成された導体膜と電気的に接続されていることを特徴とする（１）から（１３）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（１５）コイルを有するコイル型電子部品であって、
素体は、軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は鉄に比較して酸化しやすい金属を該合金粒子よりも多く含み、粒子同士は当該酸化層を介して結合されており、
当該素体の内部にコイル導体が形成されていることを特徴とするコイル型電子部品。
（１６）コイル導体は、導体パターンであり、素体と同時に焼成された導体であることを特徴とする（１５）記載のコイル型電子部品。
（１７）当該酸化層における鉄に比較して酸化しやすい金属は、クロムであることを特徴とする（１５）または（１６）記載のコイル型電子部品。
（１８）当該酸化層における鉄に比較して酸化しやすい金属は、アルミニウムであることを特徴とする（１５）または（１６）記載のコイル型電子部品。
（１９）素体にコイルが設けられたコイル型電子部品の製造方法において、
バインダーと軟磁性合金粒子の混合物をプレスして成型体を得る工程と、
前記成型体を酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記軟磁性合金粒子の表面に酸化層を形成し前記軟磁性合金粒子同士を酸化層を介して結合させて素体を得る工程と、
前記素体にコイルおよび外部取り出し用の電極を設ける工程と、
を含むコイル型電子部品の製造方法。
（２０）素体にコイルが設けられたコイル型電子部品の製造方法において、
バインダーと軟磁性合金粒子の混合物をシート状に加工し、
当該シートにコイル用導電パターンを形成して積層し成型体を得る工程と、
前記成型体を酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記軟磁性合金粒子の表面に酸化層を形成し、前記軟磁性合金粒子同士を酸化層を介して結合させて内部にコイルを有する素体を得る工程と、
前記素体に外部取り出し用の電極を設ける工程と、
を含むコイル型電子部品の製造方法。
（２１）前記酸素雰囲気が大気雰囲気であることを特徴とする（１９）または（２０）に記載のコイル型電子部品の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各軟磁性体粒子の絶縁層として、当該粒子を酸化して形成した酸化層を用いているので、絶縁のために、樹脂、ガラスを軟磁性体粒子に混合する必要がない。また、あらかじめ表面に酸化処理したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ粉末と比較して、成型時に大きな圧力をかける必要がない。そのため、低コストにて生産することができ、かつ、高い透磁率と高い飽和磁束密度の両方の特性を兼ね備えた磁性体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体の第１の実施形態を示す側面図である。
【図２】第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体の断面の拡大模式図である。
【図３】第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体を走査型電子顕微鏡を用いてエネルギー分散型Ｘ線分析で分析した結果を示す図である。
【図４】第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体をＸ線回折分析装置を用いて酸化層を分析した結果を示す図である。
【図５】第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体を走査型電子顕微鏡を用いてエネルギー分散型Ｘ線分析で線分析した結果を示す図である。
【図６】本発明のコイル型電子部品の第１の実施形態を示す一部を透視した側面図である。
【図７】第１の実施形態のコイル型電子部品の内部構造を示す縦端面図である。
【図８】本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体の実施形態の変形例の一例を示す内部構造の透視図である。
【図９】本発明の電子部品の実施形態の変形例の一例を示す内部構造の透視図である。
【図１０】本発明の実施例の３点曲げ破断応力の試料測定方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例の体積抵抗率の試料測定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において「粒子を酸化して形成した酸化層」は粒子の自然酸化以上の酸化反応により形成された酸化層であり、粒子による成型体を酸化性雰囲気で熱処理することにより粒子の表面と酸素とを反応させ成長させた酸化層をいう。なお、「層」は組成上、構造上、物性上、外観上、及び／又は製造工程上等によりほかと識別できる層であり、その境界は明確であるもの、明確でないものを含み、また、粒子上で連続膜であるもの、一部に非連続部分を有するものを含むものである。ある態様では、「酸化層」は粒子全体を被覆する連続酸化膜である。また、このような酸化層は本明細書で特定されるいずれかの特徴を有するものであり、粒子の表面の酸化反応により成長した酸化層は、別の方法により被覆された酸化膜層と識別され得るものである。また、本明細書において「より多い」、「よりし易い」等比較を表す表現は実質的な差異を意味し、機能、構造、作用効果において有意な差異を奏する程度の差異を意味する。
以下、本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体の第１の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０の外観を示す側面図である。
本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０は、巻線型チップインダクタのコイルを巻回するためのコアとして用いられるものである。ドラム型のコア１１は、回路基板等の実装面に並行に配設されコイルを巻回するための板状の巻芯部１１ａと、巻芯部１１ａの互いに対向する端部にそれぞれ配設された一対の鍔部１１ｂ、１１ｂを備え、外観はドラム型を呈する。コイルの端部は、鍔部１１ｂ、１１ｂの表面に形成された外部導体膜１４に電気的に接続されている。
本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０は、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）および鉄より酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性体粒子の表面は当該粒子が酸化した酸化層が形成され、当該酸化層は当該合金粒子に比較してクロムを多く含み、粒子同士は、当該酸化層を介して結合されていること特徴とする。
以下の記載は、元素名または、元素記号にて記す。
【００１２】
図２は、本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０の断面の拡大模式図であり、素体の厚さ方向の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて３０００倍で撮影して得られた組成像に基づいて作成したものである。
上記の模式図における複数の粒子、および酸化層の識別は、以下のようにして行うことができる。まず、素体の中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、得られた断面について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影して組成像を得る。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、構成元素の違いにより、組成像にコントラスト（明度）の違いとして表れる。
次に、上記で得られた組成像について、各画素を３段階の明度ランクに分類する。明度ランクは、上記組成像中で粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち、各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２が原料粒子（酸化層が形成されていない原料としての合金粒子）の平均粒径（ｄ５０％）より大きい粒子の組成コントラストを中心明度ランクとし、上記組成像中でこの明度ランクに該当する部分は粒子１と判断することができる。また、組成コントラストが上記中心明度ランクより暗い明度ランクの部分は酸化層２と判断することができる。なお、望ましくは、複数測定する。
また、上記中心明度ランクより明るい明度ランクの部分は空孔３と判断することができる。
酸化層２の厚みの測定は、粒子と酸化層２の境界面から、酸化層２と空孔３との境界面までの最短距離を酸化層２の厚みとすることにて、求めることができる。
【００１３】
酸化層２の厚みは、具体的には以下のように求めることができる。素体１０の厚さ方向の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて１０００倍ないし３０００倍で撮影し、得られた組成像の１粒子について画像処理ソフトウェアを用いて重心を求め、その重心点から半径方向にＥＤＳ（エネルギー分散型X線分析装置）で線分析を行う。酸素濃度が重心点での酸素濃度の３倍以上の領域を酸化物と判定し（即ち、測定のブレを考慮し３倍を閾値としそれ未満は非酸化層と判定するということであり、実際の酸化層の酸素濃度は１００倍以上にもなり得る）、粒子外周部までを酸化層２の厚みとして測長する。ある態様においては、酸化層の領域は本明細書で記載するいずれかの方法（明度ランクによる識別法、酸素濃度による識別法、後述する組成比による識別法、ピーク強度比による識別法等）、あるいはその他酸素元素の存在（濃度）と関連付けられる公知のいずれかの方法から、適宜、評価方法を選択して画定することができる。
なお、ある態様では、酸化層を有する軟磁性体粒子の平均粒径は、原料粒子（成型、熱処理前の粒子）の平均粒径と実質的にあるいはほぼ同じである。
【００１４】
合金粒子の表面に形成された酸化層２の厚みは、１つの合金粒子においても、部分により異なる厚みとすることができる。
態様として、全体として、合金粒子表面の酸化層（空孔３に隣接する酸化層）よりも厚い酸化層で結合されている合金粒子同士とすることで、高強度の効果を得られる。
また別の態様として、全体として、合金粒子表面の酸化層（空孔３に隣接する酸化層）よりも薄い酸化層で結合されている合金粒子同士とすることで、高透磁率の効果を得られる。
さらに別の態様として少なくとも軟磁性体粒子群の一部は、５０ｎｍ以上の厚さをもつ酸化層（表面酸化層として）を部分的に有する粒子である。
別の態様として、前記粒子同士を結合している前記酸化層は、同一の相であることが好ましい。同一の相とは、粒子間の酸化層中に空隙が実質的に無く（酸下層が隣接する空孔以外には）各粒子が同一の結晶より構成され連続的に酸化層を介して結合していることであり、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により確認することができる。また、結晶の構造は、図４に示すようにＸ線回折分析装置により確認することができる。
酸化層の構造、組成、厚み等は、後述するように、原料粒子の組成、粒子間の距離（充填率）、熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気中の酸素量等により制御することができる。酸化層の厚みは、粒子間でもばらつくが、ある態様では、実質的の全ての或いはほとんどの酸化層は１０〜２００ｎｍの範囲で厚みを有する。
別の態様として、前記酸化層は、前記合金粒子側から見て、前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が増加する第一の酸化層と、前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が低下する第二の酸化層と、を含むことが好ましい。
さらに、前記合金粒子側から見て、前記第一の酸化層にて、前記ケイ素の含有量について変曲点を有することがより好ましい。なお、第一の酸化層と第二の酸化層との境界は明瞭でもよいし、曖昧でもよい。
この構造は、図５に示すようにＥＤＳ（エネルギー分散型X線分析装置）にて確認でき、飽和磁束密度の低下を抑制する効果が得られる。
【００１５】
上記電子部品用軟磁性合金を用いた素体における粒子の組成比は次のようにして確認することができる。まず、原料粒子を粒子の中心を通る断面が露出するように研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影した組成像について、粒子の中心付近の１μｍ□の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によりＺＡＦ法で算出する。次に、上記電子部品用軟磁性合金素体のほぼ中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影した組成像中から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２が原料粒子の平均粒径（ｄ５０％）より大きい粒子を抽出し、その長軸と短軸の交点付近の１μｍ□の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によりＺＡＦ法で算出し、これを上記原料粒子における組成比と対比することで上記電子部品用軟磁性合金を用いた素体中の合金粒子の組成比を知ることができる（原料粒子の組成は公知であるためZAF法で算出された組成同士を比較することで素体中の合金粒子の組成を求めることができる）。
上記電子部品用軟磁性合金を用いた素体における酸化層の厚さは、上記方法で同定した粒子１，１の表面に存在する酸化層の粒子１の表面からの厚さの最厚部の厚さｔ１と最薄部の厚さｔ２の単純平均から求めた平均厚さＴ＝（ｔ１＋ｔ２）／２とした。
【００１６】
本発明の一つの態様として、酸化しやすい元素の例として、クロムの態様をあげる。
本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０は、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％を含有する複数の粒子１，１と、粒子１の表面に生成された酸化層２を備える。酸化層２は、少なくとも鉄及びクロムを含み、透過型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析による鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ２が粒子における鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ１よりも実質的に大きい（例えばＲ２はＲ１の数倍以上、数十倍以上）。また、複数の粒子間には、空孔３が存在する箇所もある。
上記電子部品用軟磁性合金素体について、前記酸化層２における鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ２と、前記粒子１における鉄に対するクロムの強度比Ｒ１は、それぞれ次のようにして求めることができる。まず、上記組成像における粒子１の内部の長軸ｄ１と短軸ｄ２とが交わる点を中心とした１μｍ□の組成をＳＥＭ−ＥＤＳで求める。次に、上記組成像における粒子１の表面の酸化層２の最厚部の厚さｔ１と最薄部の厚さｔ２から平均厚さＴ＝（ｔ１＋ｔ２）／２に相当する酸化層厚さの部位における酸化層の厚さの中心点を中心とした１μｍ□の組成についてＳＥＭ−ＥＤＳで求める。そして、粒子１の内部における鉄の強度Ｃ１ＦｅＫａ、クロムの強度Ｃ１ＣｒＫａより、鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ１＝Ｃ１ＣｒＫａ／Ｃ１ＦｅＫａを求めることができる。また、酸化層２の厚さの中心点における鉄の強度Ｃ２ＦｅＫａ、クロムの強度Ｃ２ＣｒＫａより、鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ２＝Ｃ２ＣｒＫａ／Ｃ２ＦｅＫａを求めることができる。
【００１７】
また、本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体において、隣接する粒子１，１の表面に生成された酸化層を介して結合されていることは、上記組成像に基づいて作成される図２に示されるような模式図より確認することができる。また、隣接する粒子１，１の表面に生成された酸化層を介して結合されていることは、電子部品用軟磁性合金を用いた素体の磁気特性、強度の向上として現れる。
【００１８】
本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体を製造するには、態様の一つとして、最初に、クロム、ケイ素、鉄含有する原料粒子に例えば熱可塑性樹脂などの結合剤を添加し、攪拌混合させて造粒物を得る。次に、この造粒物を圧縮成形して成形体を形成し、得られた成形体を大気中で４００〜９００℃で熱処理する。この大気中で熱処理を行うことで、混合した熱可塑性樹脂を脱脂するとともに、もともと粒子中に存在し熱処理により表面に移動してきたクロムと、粒子の主成分である鉄を酸素と結合させながら、金属酸化物からなる酸化層を粒子表面に生成させ、かつ隣接する粒子の表面の酸化層同士を結合させる。生成された酸化層（金属酸化物層）は、主にＦｅとクロムからなる酸化物であり、粒子間の絶縁を確保し電子部品用軟磁性合金を用いた素体を提供することができる。
原料粒子の例としては、水アトマイズ法で製造した粒子、原料粒子の形状の例として、球状、扁平状があげられる。
【００１９】
本発明において、酸素雰囲気下にて熱処理温度をあげると結合剤は分解し、軟磁性合金体は酸化される。このため、成形体の熱処理条件として、大気中、４００〜９００℃で、１分以上保持することが好ましい。この温度範囲内で熱処理を行うことで、優れた酸化層を形成することができる。より好ましくは、６００〜８００℃である。大気中以外の条件、例えば、酸素分圧が大気と同程度の雰囲気中で熱処理してもよい。還元雰囲気又は非酸化雰囲気では、熱処理により金属酸化物からなる酸化層の生成が行われないため、粒子同士が燒結し体積抵抗率は著しく低下する。
雰囲気中の酸素濃度、水蒸気量については特に限定されないが、生産面から考慮すると、大気あるいは乾燥空気であることが望ましい。
熱処理温度が４００℃を越えると優れた強度と優れた体積抵抗率を得ることができる。
一方、熱処理温度が、９００℃を超えると、強度は増加するものの、体積抵抗率の低下が発生する。
上記熱処理温度中の保持時間は、１分以上とすることによりＦｅとクロムを含む金属酸化物からなる酸化層が生成されやすい。酸化層厚は一定値で飽和するため保持時間の上限はあえて設定しないが、生産性を考慮し２時間以下とすることが妥当である。
以上のとおり、熱処理条件を、上記範囲とすることで優れた強度と優れた体積抵抗率を同時に満たし、酸化層を有する軟磁性合金を用いた素体とすることができる。
つまり、熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気中の酸素量等により、酸化層の形成を制御している。
【００２０】
本発明の電子部品用軟磁性合金素体においては、上記の処理を鉄−ケイ素−鉄よりも酸化しやすい元素の合金粉に適用することで、高い透磁率と高い飽和磁束密度とを得ることができる。そして、この高い透磁率により、従来に比べてより小型の軟磁性合金素体でより大きい電流を流すことが可能な電子部品を得ることができる。
そして、軟磁性合金の粒子を樹脂またはガラスで結合させたコイル部品と異なり、樹脂もガラスも使わず、大きな圧力をかけて成型することもないので低コストにて生産することができる。
また、本実施形態の電子部品用軟磁性合金素体においては、高い飽和磁束密度を維持しつつ、大気中の熱処理後においても、素体表面へのガラス成分等の浮き出しが防止され、高い寸法安定性を有する小型のチップ状電子部品を提供することができる。
【００２１】
次に、本発明の電子部品の第１の実施形態について、図１、図２、図６および図７を参照して説明する。図１および図２は先の電子部品用軟磁性合金素体の実施形態と重複するので説明を省略する。図６は、本実施形態の電子部品を示す一部を透視した側面図である。また、図７は、本実施形態の電子部品の内部構造を示す縦断面図である。本実施形態の電子部品２０は、コイル型電子部品として巻線型チップインダクタである。上述した電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０であるドラム型のコア１１と、前記素体１０からなり、ドラム型のコア１１の両鍔部１１ｂ、１１ｂ間をそれぞれ連結する図示省略した一対の板状コア１２，１２を有する。コア１１の鍔部１１ｂ、１１ｂの実装面には一対の外部導体膜１４，１４がそれぞれ形成されている。また、コア１１の巻芯部１１ａには絶縁被覆導線からなるコイル１５が巻回されて巻回部１５ａが形成されるとともに、両端部１５ｂ、１５ｂが鍔部１１ｂ、１１ｂの実装面の外部導体膜１４，１４にそれぞれ熱圧着接合されている。外部導体膜１４，１４は、素体１０の表面に形成された焼付導体層１４ａと、この焼付導体層１４ａ上に積層形成されたＮｉメッキ層１４ｂ、およびＳｎメッキ層１４ｃを備える。上述した板状コア１２，１２は、樹脂系接着剤によりドラム型のコア１１の鍔部１１ｂ、１１ｂに接着されている。
【００２２】
本実施形態の電子部品２０は、クロム、ケイ素、鉄を含有する複数の粒子と、該粒子の表面に生成され、少なくとも鉄及びクロムを含み、走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析によりＺＡＦ法で算出した鉄に対するクロムのピーク強度比が前記粒子における鉄に対するクロムのピーク強度比よりも大きい酸化層と、を備え、隣接する前記粒子の表面に生成された酸化層同士が結合されている上述した電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０をコア１１として備える。また、素体１０の表面には、少なくとも一対の外部導体膜１４，１４が形成されている。本実施形態の電子部品２０における電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０については上述と重複するので説明を省略する。
【００２３】
コア１１は、少なくとも巻芯部１１ａを有し、巻芯部１１ａの断面の形状は、板状（長方形）、円形、楕円をとることができる。
さらに、前記巻芯部１１ａの端部に少なくとも鍔部１１を有することが好ましい。
鍔部１１があると、巻芯部１１ａに対するコイルの位置を鍔部１１で制御しやすくなり、インダクタンスなどの特性が安定する。
コア１１の態様は、一つの鍔を有する態様、二つ鍔を有する態様（ドラムコア）、巻芯部１１ａの軸長方向を実装面に対して垂直に配置する態様、水平に配置する態様がある。
特に、巻芯部１１ａの軸の一方のみに鍔を有し、巻芯部１１ａの軸長方向を実装面に対して垂直に配置した態様は、低背化をするのに好ましい。
【００２４】
外部導体膜１４は、電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０の表面に形成されており、前記外部導体膜１４に前記コイルの端部が接続されている。
外部導体膜１４は、焼き付け導体膜、樹脂導体膜がある。電子部品用軟磁性合金素体１０への焼き付け導体膜の形成例としては、銀にガラスを添加したペーストを、所定の温度で焼き付ける方法がある。電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０への樹脂導体膜の形成例としては、銀とエポキシ樹脂とを含有するペーストを塗布し、所定の温度処理する方法がある。焼き付け導体膜の場合、導体膜形成後、熱処理できる。
【００２５】
コイルの材質としては、銅、銀がある。コイルに絶縁被膜を施すことが好ましい。
コイルの形状としては、平角線、角線、丸線がある。平角線、角線の場合、巻き線間の隙間を小さくできるため、電子部品の小型化をするのに好ましい。
【００２６】
本実施形態の電子部品２０における電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０の表面の外部導体膜１４，１４の焼付導体膜層１４ａは、具体的な例としては、以下のようにして形成することができる。
上述した素体１０であるコア１１の鍔部１１ｂ、１１ｂの実装面に、金属粒子とガラスフリットとを含む焼付型の電極材料ペースト（本実施例では焼付型Ａｇペースト）を塗布し、大気中で熱処理を行うことで、素体１０の表面に直接電極材を焼結固着させる。またさらに、形成された焼付導体膜層１４ａの表面に電解メッキでＮｉ，Ｓｎの金属メッキ層を形成してもよい。
【００２７】
また、本実施形態の電子部品２０は、態様の一つとして以下の製造方法によっても得ることができる。
具体的な組成の例として、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％を含有する原料粒子と結合剤とを含む材料を成形し、得られた成形体の少なくても実装面となる表面に金属粉末とガラスフリットを含む焼付型の電極材料ペーストを塗布した後、得られた成形体を大気中４００〜９００℃で熱処理する。またさらに、形成された焼付導体層上に金属メッキ層を形成してもよい。この方法によれば、粒子の表面に酸化層が生成されるとともに隣接する粒子の表面の酸化層同士が結合された電子部品用軟磁性合金素体とこの素体の表面の導体膜の焼付導体層とを同時に形成することができ、製造プロセスを簡略化することができる。
鉄よりもクロムの方が酸化しやすいので、純鉄に比較して、酸化雰囲気で熱を加えたときに、鉄の酸化が進みすぎることを抑制できる。クロム以外としてアルミニウムをあげることができる。
【００２８】
次に、本発明の電子部品用軟磁性合金素体の実施形態の変形例について、図８を参照して説明する。図８は、変形例の一例の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０’を示す内部構造の透視図である。本変形例の素体１０’は、外観が直方体状を呈し、内部には蔓巻螺旋状に巻回された内部コイル３５が埋設されており、内部コイル３５の両端部の引出部がそれぞれ素体１０’の互いに対向する一対の端面に露出されている。素体１０’は、内部に埋設された内部コイル３５とともに積層体チップ３１を構成する。本変形例の電子部品用軟磁性合金素体１０’は、先の第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金素体１０と同様に、クロム、ケイ素、鉄を含有する複数の粒子と、粒子の表面に生成され、少なくとも鉄及びクロムを含み、走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析による鉄に対するクロムのピーク強度比が粒子における鉄に対するクロムのピーク強度比よりも大きい酸化層と、を備え、隣接する粒子の表面に生成された酸化層同士が結合されていることを特徴とする。
本変形例の電子部品用軟磁性合金素体１０’においても、先の第１の実施形態の電子部
品用軟磁性合金素体１０と同様の作用・効果を有する。
【００２９】
次に、本発明の電子部品の実施形態の変形例について、図９を参照して説明する。図９は、変形例の一例の電子部品４０を示す内部構造の透視図である。本変形例の電子部品４０は、上述した変形例の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０’の互いに対向する一対の端面およびその近傍に、内部コイル３５の露出された引出部と接続するように形成された一対の外部導体膜３４、３４を備える。外部導体膜３４，３４は、図示省略するが、先の第１の実施形態の電子部品２０の外部導体膜１４，１４と同様に、焼付導体層と、この焼付導体層上に積層形成されたＮｉメッキ層、Ｓｎメッキ層を備える。本変形例の電子部品４０においても、先の第１の実施形態の電子部品２０と同様の作用・効果を有する。
【００３０】
さらに、本発明における電子部品用軟磁性合金素体を構成する複数の粒子の組成は、２≦クロム≦８ｗｔ％で、かつ、１．５≦ケイ素≦７ｗｔ％、８８≦鉄≦９６．５％を含有とすることが好ましい。この範囲のとき、本発明の電子部品用軟磁性合金素体は、さらに、高い強度と高い体積抵抗率を示す。
一般的に、軟磁性合金はＦｅ量が多いほど高飽和磁束密度のため直流重畳特性に有利であるものの、高温多湿時に錆が発生やその錆の脱落等が磁性素子としての使用時に問題となっている。
また、磁性合金へのクロム添加が耐食性に効果があることはステンレス鋼に代表されるようによく知られている。しかしながら、クロムを含有する上記合金粉末を用いて非酸化性雰囲気中で熱処理を行った圧粉磁心では、絶縁抵抗計で測定した比抵抗が１０−１Ωcmと粒子間での渦電流損失が発生しない程度の値は有しているものの、外部導体膜を形成するには１０５Ωcm以上の比抵抗が必要であり、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層を形成することができなかった。
【００３１】
そこで、本発明では、上記組成を有する原料粒子と結合剤とを含む成形体を、酸化雰囲気中で熱処理することで粒子の表面に金属酸化物層からなる酸化層を生成させ、かつ隣接する粒子の表面の酸化層同士を結合させことで、高い強度を得るものである。得られた電子部品用軟磁性合金素体の体積抵抗率ρＶは、１０５Ωｃｍ以上と大幅に向上し、素体の表面に形成された外部導体膜の焼付導体層上へのＮｉ、Ｓｎ等の金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することが可能となった。
【００３２】
さらに好ましい形態の本発明の電子部品用軟磁性合金素体において、組成を限定する理由を説明する。
複数の粒子の組成中のクロムの含有量が、２ｗｔ％未満では、体積抵抗率は低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。
【００３３】
また、クロムが８ｗｔ％より多い場合にも、体積抵抗率は低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。
また、上記特許文献１に記載されたようにＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を用い大気中熱処理により酸化物の被覆を形成したものは、被覆がクロムを含まない酸化物である。このため、その体積抵抗率は１０５Ωcmに比べて低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。
【００３４】
上記電子部品用軟磁性合金素体において、複数の粒子の組成中のＳｉは体積抵抗率の改善の作用を有するが、１．５ｗｔ％未満ではその効果は得られず、一方、７ｗｔ％より大きい場合にも、その効果は十分でなく、その体積抵抗率は１０５Ωcmに満たないため、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。また、Ｓｉは透磁率の改善の作用も有するが、７ｗｔ％より大きい場合には、Ｆｅ含有量の相対的低下による飽和磁束密度の低下と成形性の悪化に伴う透磁率および飽和磁束密度の低下が生じる。
【００３５】
クロム以外の酸化されやすい元素としてアルミニウムを用いた場合は、アルミニウム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜１２ｗｔ％、鉄８０〜９６．５ｗｔ％が好ましい。
複数の粒子の組成中のアルミニウムの含有量が、２ｗｔ％未満では、体積抵抗率は低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。また、アルミニウムの含有量が、８ｗｔ％より大きい場合には、Ｆｅ含有量の相対的低下による飽和磁束密度の低下が生じる。
防錆の観点から、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％の組成であることが好ましい。
なお、鉄、クロム、ケイ素の合金粒子に、鉄、アルミニウム、ケイ素の合金粒子を混合（例えば合金粒子合計の５０ｗｔ％未満）したものでも適用可能である。
【００３６】
上記電子部品用軟磁性合金素体において、複数の粒子の組成中の鉄の含有量が８８ｗｔ％未満では飽和磁束密度の低下と成形性の悪化に伴う透磁率および飽和磁束密度の低下が生じる。また、鉄の含有量が９６．５ｗｔ％より大きい場合には、クロム含有量、ケイ素含有量の相対的低下により体積抵抗率が低下する。
【００３７】
本発明において、さらに、複数の粒子の平均粒径は原料粒子の平均粒子径ｄ５０％（算術平均）に換算したときに５〜３０μｍであることがより望ましい。また、上記複数の粒子の平均粒径は、素体の断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影した組成像中から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子について、各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２の総和を上記粒子の個数で割った値で近似することもできる。
【００３８】
合金金属粒子群は、粒度分布を持ち、必ずしも真球でなくいびつな形状をとなっている。
また、立体である合金金属粒子を２次元（平面）でみるとき、どこの断面で観察するかで見かけ大きさが異なる。
このため、本発明の平均粒径では、測定する粒子数を多くすることで、粒子径を評価する。
このため、少なくても下記条件にて該当する粒子数を少なくとも１００以上測定することが望ましい。
具体的方法は、粒子断面にて最大となる径を長軸とし、長軸の長さを２等分した点を求める。
その点が含まれ粒子断面にて最小となる径を短軸とする。これを長軸寸法、短軸寸法と定義する。
測定する粒子は、粒子断面にて最大となる径が大きい粒子を大きい順に順番に並べ、粒子断面の累計比率が、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の画像から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できない粒子と、空孔と、酸化層を除いた面積の９５％になる大きさのものを測定する。
上記平均粒径がこの範囲内にあると、高い飽和磁束密度（１．４Ｔ以上）と高い透磁率（２７以上）を得られるともに、１００ｋＨｚ以上の周波数においても、粒子内で渦電流損失が生じるのが抑制される。
なお、本明細書において、開示する具体的数値は、ある態様では約そのような数値であること意味し、また、範囲の記載において上限および・または下限の数値はある態様では範囲に含まれており、ある態様では含まれていない。また、ある態様では数値は平均値、典型値、中央値等を意味する。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００４０】
電子部品用軟磁性合金を用いた素体の磁気特性の良し悪しを判断するのに、原料粒子の充填率が８０体積％となるように成形圧力を６〜１２ｔｏｎ／ｃｍ２の間で調整して外径１４ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ３ｍｍのトロイダル状に成形し、大気中で熱処理を施したのち、得られた素体に直径０．３ｍｍのウレタン被覆銅線からなるコイルを２０ターン巻回して試験試料とした。飽和磁束密度Ｂｓの測定は、振動試料型磁力計（東英工業社製：ＶＳＭ）を用いて行い、透磁率μの測定は、Ｌクロムメーター（アジレントテクノロジー社製：４２８５Ａ）を用いて測定周波数１００ｋＨｚで測定した。飽和磁束密度Ｂｓが、０．７Ｔ以上を良と判定した。透磁率μが２０以上のものを良と判定した。
【００４１】
電子部品用軟磁性合金を用いた素体の強度の良し悪しを判断するのに、図１０に示す測定方法を用いて以下の通り、３点曲げ破断応力を測定した。３点曲げ破断応力を測定するための試験片は、原料粒子の充填率が８０体積％となるように成形圧力を６〜１２ｔｏｎ／ｃｍ２の間で調整して長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ４ｍｍの板状の成形体に成形したのち、大気中で熱処理を施したものである。
３点曲げ破断応力が１．０ｋｇｆ／ｍｍ２以上を良とした。
飽和磁束密度Ｂｓ、透磁率μ、３点曲げ破断応力とも良のものを、合格とした。
【００４２】
さらに、電子部品用軟磁性合金を用いた素体の体積抵抗率の良し悪しを判断するのに、図１１に示すように、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて測定を行った。体積抵抗率を測定するための試験片は、原料粒子の充填率が８０体積％となるように成形圧力を６〜１２ｔｏｎ／ｃｍ２の間で調整して直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状に成形したのち、大気中で熱処理を施したものである。
体積抵抗率が、１×１０−３Ωｃｍ以上を可、１×１０−１Ωｃｍ以上を良、１×１０５Ωｃｍ以上を優と判断した。１×１０−１Ωｃｍ以上であれば、高周波で使用したときに、渦電流による損失を小さくできる。さらに、１×１０５Ωｃｍ以上であれば、湿式メッキによる導体層上への金属メッキ層を形成できる。
【００４３】
また、電子部品用軟磁性合金素体の表面の外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層の形成の良し悪しを判断するのに、以下に述べる実施例では、電子部品用軟磁性合金素体の形状をドラム型とした。
得られた電子部品試料の外部導体膜上への金属メッキ層の形成の良し悪しの判断は、拡大鏡を用いた目視外観判断により、Ｎｉ、Ｓｎメッキが焼付導体層上に連続的に形成され、かつ焼付導体層からその周囲へのメッキ延びの発生がないものを○とし、その他を×とした。
【００４４】
（実施例１）
電子部品用軟磁性合金素体を得るための原料粒子として、平均粒子径（ｄ５０％）が１０μｍの水アトマイズ粉で、組成比がクロム：５ｗｔ％、ケイ素：３ｗｔ％、鉄：９２ｗｔ％の合金粉（エプソンアトミックス（株）社製 PF-20F）を用いた。上記原料粒子の平均粒子径ｄ５０％は、粒度分析計(日機装社製：９３２０ＨＲＡ）を用いて測定した。また、上記粒子を粒子の中心を通る断面が露出するまで研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：日立ハイテクノロジー社製Ｓ−４３００ＳＥ／Ｎ）を用いて３０００倍で撮影した組成像について、粒子の中心付近と表面近傍それぞれの１μｍ□の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によりＺＡＦ法で算出し、粒子の中心付近における上記の組成比と粒子の表面近傍における上記の組成比とがほぼ等しいことを確認した。
次に、上記粒子とポリビニルブチラール（積水化学社製：エスレックBL：固形分３０ｗｔ％濃度溶液）を湿式転動攪拌装置にて混合し造粒物を得た。
得られた造粒粉を、複数の粒子の充填率が８０体積％となるように、成形圧力を６〜１２ｔｏｎ／ｃｍ２の間で調整して、長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ４ｍｍの角板状の成形体と、直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状の成形体と、外径１４ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ３ｍｍのトロイダル状の成形体、および巻芯部（幅１．０ｍｍ×高さ０．３６ｍｍ×長さ１．４ｍｍ）の両端に角鍔（幅１．６ｍｍ×高さ０．６ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）を有するドラム型のコア成形体と、一対の板状コア成形体（長さ２．０ｍｍ×幅０．５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍ）を得た。
上記で得られた円板状の成形体、トロイダル状の成形体、ドラム型の成形体、一対の板状成形体について、大気中、７００℃で６０分の熱処理を行った。
【００４５】
上記円板状の成形体の熱処理により得られた円板状の素体について、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて体積抵抗率の測定を行い、結果を表１に示した。
また上記ドラム型の成形体の熱処理で得られたドラム型の素体について、巻芯部のほぼ中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、その断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影し組成像を得た。次に、上記で得られた組成像について、各画素を３段階の明度ランクに分類し、上記組成像中で粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち、各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２が原料粒子の平均粒径（ｄ５０％）より大きい粒子の組成コントラストを中心明度ランクとし、上記組成像中でこの明度ランクに該当する部分を粒子１と判断した。また、組成コントラストが上記中心明度ランクより暗い明度ランクの部分を酸化層２と判断した。また、上記中心明度ランクより明るい明度ランクの部分を空孔３と判断し、得られた結果を模式図として図２に示した。
【００４６】
次に、上記組成像中から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２が原料粒子の平均粒径（ｄ５０％）より大きい粒子を抽出し、その長軸と短軸の交点付近の１μｍ□の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によりＺＡＦ法で算出し、これを上記原料粒子における組成比と対比して、上記素体における複数の粒子の組成比が原料粒子の組成比とほぼあるいは実質的に等しいことを確認した。
【００４７】
次に、上記組成像における粒子１の内部の長軸ｄ１と短軸ｄ２とが交わる点を中心とした１μｍ□の組成をＳＥＭ−ＥＤＳで求め、その結果を図３（Ａ）に示した。次に、上記組成像における粒子１の表面の酸化層２の最厚部の厚さｔ１と最薄部の厚さｔ２から平均厚さＴ＝（ｔ１＋ｔ２）／２に相当する酸化層厚さの部位における酸化層の厚さの中心点を中心とした１μｍ□の組成についてＳＥＭ−ＥＤＳで求め、図３（Ｂ）に示した。図３（Ａ）より、粒子１の内部における鉄の強度Ｃ１ＦｅＫａが４２００ｃｏｕｎｔ、クロムの強度Ｃ１ＣｒＫａが１００ｃｏｕｎｔ、鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ１＝Ｃ１ＣｒＫａ／Ｃ１ＦｅＫａが０．０２４である。図３（Ｂ）より、酸化層２の厚さの中心点における鉄の強度Ｃ２ＦｅＫａが３０００ｃｏｕｎｔ、クロムの強度Ｃ２ＣｒＫａが１８００ｃｏｕｎｔ、鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ２＝Ｃ２ＣｒＫａ／Ｃ２ＦｅＫａが０．６０であり、前記粒子の内部における鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ１よりも大きいことがわかる。
また、本発明の電子部品用軟磁性合金素体において、隣接する粒子１，１の表面に生成された酸化層２，２同士が結合されていることは、上記組成像に基づいて作成された図２に示す模式図より確認することができた。
【００４８】
以上の結果より、本実施例１の電子部品用軟磁性合金素体は、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％を含有する複数の粒子１，１と、粒子１の表面に生成された酸化層を備え、酸化層は、少なくとも鉄及びクロムを含み、透過型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析による鉄に対するクロムのピーク強度比が粒子における鉄に対するクロムのピーク強度比よりも大きいものであることを確認した。
また、上記トロイダル状の成形体の熱処理により得られたトロイダル状の素体について、直径０．３ｍｍのウレタン被覆銅線からなるコイルを２０ターン巻回して試験試料とした。飽和磁束密度Ｂｓの測定は、振動試料型磁力計（東英工業社製：ＶＳＭ）を用いて行い、透磁率μの測定は、ＬＣＲメーター（アジレントテクノロジー社製：４２８５Ａ）を用いて測定周波数１００ｋＨｚで測定した。得られた結果を表１に示した。
【００４９】
また、上記で得られた角板状の成形体について、大気中において、熱処理温度１５０℃、２００℃、３００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、１０００℃でそれぞれ６０分間熱処理して得られた角板状の素体および室温にて放置した角板状の成形体について、３点曲げ破断応力を測定した結果を表１及び表２に示した。
また、上記ドラム型の素体の両鍔部の実装面に、焼付型のＡｇ導体膜ペーストを塗布し、大気中、約３０分かけて７００℃まで昇温し、７００℃で１０分保持し、その後約３０分かけて降温することにより、導体膜材料の焼付処理を行い、外部導体膜の焼付導体層を形成した。さらに、該導体膜表面上に、電解メッキ法にて、Ｎｉ（厚さ２μm）、Ｓｎ（厚さ７μm）を形成した。
【００５０】
得られた結果を表１に示した。
この結果、素体の強度が７．４ｋｇｆ／ｍｍ２、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５１Ｔ、透磁率μが４５で体積抵抗率が４．２×１０５Ωｃｍ、金属めっき層の形成性が○、および、それぞれ良好な測定結果及び判断結果が得られた。なお、透磁率μについては、熱処理前にも測定を行った。その結果を表３に示した。
次に、上記ドラム型素体の巻芯部に絶縁被覆導線からなるコイルを巻回するとともに両端部をそれぞれ前記外部導体膜に熱圧着接合し、さらに、上記板状成形体の熱処理で得られた板状の素体を前記ドラム型の素体の鍔部の両側にそれぞれ樹脂系接着剤で接着して巻線型チップインダクタを得た。
【００５１】
（実施例２）
原料粒子の組成比を、クロム：３ｗｔ％、ケイ素：５ｗｔ％、鉄：９２ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表１及び表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．４６Ｔ、透磁率μが４３で、素体の強度が２．８ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が２．０×１０５Ωｃｍ、金属めっき層の形成性が○で、実施例１と同様、良好な測定結果及び判断結果が得られた。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５２】
（実施例３）
原料粒子の平均粒子径（ｄ５０％）を６μｍにした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表１及び表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．４５Ｔ、透磁率μが２７で、素体の強度が６．６ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が３．０×１０５Ωｃｍ、金属めっき層の形成性が○、実施例１と同様、良好な測定結果及び判断結果が得られた。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５３】
（実施例４）
原料粒子の平均粒子径（ｄ５０％）を３μｍにした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表１及び表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．３８Ｔ、透磁率μが２０で、素体の強度が７．６ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が７．０×１０５Ωｃｍ、金属メッキ層の形成性が○で、実施例１と同様、良好な測定結果及び判断結果が得られた。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５４】
（実施例５）
原料粒子の組成比をクロム：９．５ｗｔ％、ケイ素：３ｗｔ％、鉄：８７．５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．３６Ｔ、透磁率μが３３で素体の強度が７．４ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が４．７×１０−３Ωｃｍ、金属めっきの形成性が×、あった。クロムが８ｗｔ％を超えると本実施例では、体積抵抗率が低下することがわかった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５５】
（実施例６）
原料粒子の組成比をクロム：５ｗｔ％、ケイ素：１ｗｔ％、鉄：９４ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５８Ｔ、透磁率μが２６で、素体の強度が１８ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が８．３×１０−３Ωｃｍ、金属めっきの形成性が×であることがわかった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５６】
（実施例７）
大気中での処理温度を、１０００℃とした以外は、実施例１と同様にして、インダクタ部品を得た。測定及び判断結果を表１に示す。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５０Ｔ、透磁率μが５０で素体の強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が２．０×１０２Ωｃｍ、金属めっきの形成性が×であった。熱処理温度を高くした本参考例では、３点曲げ破断応力が増加したが、体積抵抗率が実施例１に比較して低下した。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５７】
（実施例８）
原料粒子の組成比をケイ素：９．５ｗｔ％、アルミニウム：５．５ｗｔ％、鉄：８５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが０．７７Ｔ、透磁率μが３２で素体の強度が１．４ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が８．０×１０３Ωｃｍ、金属めっきの形成性が×、であった。体積抵抗率が低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層の形成を行なうことができないことがわかった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではアルミニウム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５８】
（比較例１）
原料粒子の組成比を、クロム：１ｗｔ％、ケイ素：６．５ｗｔ％、鉄：９２．５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．３６Ｔ、透磁率μが１７で、素体の強度が４．２ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が４．９×１０Ωｃｍ、金属めっき層の形成性が×、であった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、Ｃｒが２ｗｔ％未満の本比較例では、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）は、合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）を多く含む酸化物ではなく、そのため体積抵抗率が低いことがわかった。
【００５９】
（参考例１）
熱処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５０Ｔ、透磁率μが３５素体の強度が０．５４ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が１．４×１０５Ωｃｍ、であった。尚、本参考例においては、金属メッキ層の形成性について、試料の作成および評価を省略した。ＳＥＭ−ＥＤＳ分析の結果、本参考例では、粒子の表面には金属酸化物からなる酸化層の生成が行われなかった。このため、体積抵抗率が実施例に比較してやや低下した。
【００６０】
（参考例２）
大気中での処理温度を、３００℃とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５０Ｔ、透磁率μが３５で、素体の強度が０．８３ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が１．４×１０５Ωｃｍであった。尚、本参考例においては、金属メッキ層の形成性について、試料の作成および評価を省略した。ＳＥＭ−ＥＤＳ分析の結果、本参考例では熱処理温度が４００℃より低いために、粒子の表面には金属酸化物からなる酸化層の生成が十分に行われていないことがわかった。このため、体積抵抗率が実施例に比較してやや低下した。
【００６１】
（実施例９）
次に、積層タイプの実施例を示す。
実施例１と同じ合金粒子を用い、積層数が２０層で、形状が３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×０．８ｍｍとなる、素体内部にコイルを有するコイル型電子部品を作成した。
まず、合金金属粒子８５ｗｔ％、ブチルカルビトール（溶剤）１３ｗｔ％で、ポリビニルブチラール（バインダ）２ｗｔ％の混合物をダイコータの塗工機にて、厚み４０μｍのシート状に加工し、次にＡｇ粒子８５ｗｔ％、ブチルカルビトール（溶剤）１３ｗｔ％で、ポリビニルブチラール（バインダ）２ｗｔ％の導体ペーストをシートに塗布し、導電パターンを形成した。
次に導電パターンを形成したシートを積層しプレス圧 ２ｔｏｎ／ｃｍ２にて積層体を得た。
この積層体を、大気下で８００℃、２ｈｒの条件で熱処理し素体を得た。
この内部にコイルが形成された素体のコイルの引き出し部が露出している面および実装面に、Ａｇを含むペーストを塗布し、７００℃、１０ｍｉｎ熱処理をして、金属メッキ層を形成したコイル型電子部品を得た。磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓは１．４１Ｔ、透磁率μは１５であった。なお、熱処理前の透磁率μは１３であった。金属のメッキ層の形成はＮｉであった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
なお、実施例１から４での粒子は結合部分の厚みが合金粒子表面の酸化層よりも厚かったものが確認された。実施例５、６での粒子は結合部分の厚みが合金粒子表面の酸化層よりも薄かったものが確認された。実施例１から８の粒子の酸化層の厚みが５０ｎｍ以上であったものが確認された。
【００６２】
【表１】
【表２】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の電子部品用軟磁性合金素体および該素体を用いた電子部品は、回路基板上への
面実装が可能な小型化された電子部品に好適である。特に、大電流を流すパワーインダクタに用いた場合、部品の小型化に好適である。
【符号の説明】
【００６４】
１：粒子
２：酸化層
３：空孔
１０，１０’：電子部品用軟磁性合金を用いた素体
１１：ドラム型のコア
１１ａ：巻芯部
１１ｂ：鍔部
１２：板状コア
１４：外部導体膜
１４ａ：焼付導体膜層
１４ｂ：Ｎｉメッキ層
１４ｃ：Ｓｎメッキ層
１５：コイル
１５ａ：巻回部
１５ｂ：端部（接合部）
２０：電子部品（巻線型チップインダクタ）
３１：積層体チップ
３４：外部導体膜
３５：内部コイル
４０：電子部品（積層型チップインダクタ）
ｄ１：長軸寸法
ｄ２：短軸寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル型電子部品およびその製造方法に関し、特に、回路基板上への面実装が可能な小型化されたコイル型電子部品に適した軟磁性合金を用いたコイル型電子部品、およびその製造方法に関する。
【０００２】
従来、高周波で用いられるチョークコイルの磁性コアとして、フェライトコアや金属薄板のカットコアや、圧粉磁芯が使用されている。
フェライトに比較して、金属磁性体を用いると、高い飽和磁束密度を得られる利点がある。一方、金属磁性体そのものは、絶縁性が低いので、絶縁処理を施す必要がある。
特許文献１には、表面酸化被膜を有するＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ粉末と結着剤からなる混合物を圧縮成形後、酸化性雰囲気中で熱処理することが提案されている。該特許文献によれば、酸化性雰囲気中で熱処理することで、圧縮成形時に合金粉末表面の絶縁層が破れたところに酸化層（アルミナ）を形成して、低いコア損失で良好な直流重畳特性を持つ複合磁性材料が得られるとしている。
特許文献２には、金属磁性体粒子を主成分とし、ガラスを含有する金属磁性体ペーストを用いて形成される金属磁性体層と、銀等の金属を含有する導体ペーストを用いて形成される導体パターンを積層して、積層体内にコイルパターンが形成された積層型電子部品、そして、この積層型電子部品は窒素雰囲気中において４００℃以上の温度で焼成されていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１５６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の複合磁性材料では、あらかじめ表面に酸化被膜を形成したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ粉末を使用して成型を行うので、圧縮成型時には大きな圧力が必要であった。
また、パワーインダクタのような、より大きな電流を流す必要がある電子部品に適用する場合においては、さらなる小型化に十分応えられるものではない、という課題があった。
また、特許文献２の積層型電子部品では、金属磁性体粒子を均一にガラス被覆する制御が必要であり、窒素雰囲気を利用しなければならず、生産コストが上がる課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、低コストにて生産することができ、かつ、高い透磁率と高い飽和磁束密度の両方の特性を兼ね備えた磁性体を備えたコイル型電子部品及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、鉄、ケイ素および鉄より酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子と結合材とを混合して成型し、その成型体を酸素雰囲気で熱処理して結合材を分解させ、軟磁性合金の粒子の表面を酸化させ酸化層を形成させると、熱処理前の透磁率よりも熱処理後の透磁率が高くなるという現象を見出した。そして、その熱処理した成型体は酸化層を介して軟磁性合金の粒子同士が結合されていることが見出された。
【０００７】
本発明は、これらの知見に基づいて完成に至ったものであり、以下のとおりのものである。
（１）素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、
素体は、鉄、ケイ素および鉄より酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子（「合金粒子」、「軟磁性体粒子」ともいう）群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は当該合金粒子に比較して鉄より酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士は当該酸化層を介して結合されていることを特徴とするコイル型電子部品。
（２）軟磁性体粒子同士を結合する部分の酸化層の厚みは、結合に関与しない軟磁性体粒子表面の酸化層よりも厚いことを特徴とする（１）記載のコイル型電子部品。
（３）軟磁性体粒子同士を結合する部分の酸化層の厚みは、結合に関与しない軟磁性体粒子表面の酸化層よりも薄いことを特徴とする（１）記載のコイル型電子部品。
（４）軟磁性体粒子のうち少なくとも一部は５０ｎｍ以上の厚さをもつ酸化層を有する粒子であることを特徴とする（１）または（２）に記載のコイル型電子部品。
（５）前記粒子同士を結合している前記酸化層は、同一の相であることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（６）前記鉄より酸化しやすい元素は、クロムであることを特徴とする（１）から（５）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（７）前記鉄より酸化しやすい元素は、アルミニウムであることを特徴とする（１）から（５）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（８）前記軟磁性合金は、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％の組成であることを特徴とする（６）に記載のコイル型電子部品。
（９）前記軟磁性合金は、アルミニウム ２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜１２ｗｔ％、鉄８０〜９６．５ｗｔ％の組成であることを特徴とする（７）に記載のコイル型電子部品。
（１０）軟磁性体粒子の算術平均粒径は、３０μｍ以下であることを特徴とする（１）から（９）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（１１）前記酸化層は、前記軟磁性体粒子側から見て外側に向かって、
前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が増加する第一の酸化層と、
前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が低下する第二の酸化層と、
をこの順番でこの順番で含むことを特徴とする（１）から（１０）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（１２）前記軟磁性体粒子側から見て外側に向かって、
前記第一の酸化層にて、前記ケイ素の含有量について変曲点を有することを特徴とする（１１）に記載のコイル型電子部品。
（１３）走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析によるＺＡＦ法で算出した鉄に対する酸化しやすい元素のピーク強度比が前記粒子における鉄に対する酸化しやすい元素のピーク強度比よりも大きい酸化層であることを特徴とする（１）から（１２）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（１４）前記コイルは、その端部が前記素体の表面に形成された導体膜と電気的に接続されていることを特徴とする（１）から（１３）のいずれか１つに記載のコイル型電子部品。
（１５）コイルを有するコイル型電子部品であって、
素体は、軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は鉄に比較して酸化しやすい金属を該合金粒子よりも多く含み、粒子同士は当該酸化層を介して結合されており、
当該素体の内部にコイル導体が形成されていることを特徴とするコイル型電子部品。
（１６）コイル導体は、導体パターンであり、素体と同時に焼成された導体であることを特徴とする（１５）記載のコイル型電子部品。
（１７）当該酸化層における鉄に比較して酸化しやすい金属は、クロムであることを特徴とする（１５）または（１６）記載のコイル型電子部品。
（１８）当該酸化層における鉄に比較して酸化しやすい金属は、アルミニウムであることを特徴とする（１５）または（１６）記載のコイル型電子部品。
（１９）素体にコイルが設けられたコイル型電子部品の製造方法において、
バインダーと軟磁性合金粒子の混合物をプレスして成型体を得る工程と、
前記成型体を酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記軟磁性合金粒子の表面に酸化層を形成し前記軟磁性合金粒子同士を酸化層を介して結合させて素体を得る工程と、
前記素体にコイルおよび外部取り出し用の電極を設ける工程と、
を含むコイル型電子部品の製造方法。
（２０）素体にコイルが設けられたコイル型電子部品の製造方法において、
バインダーと軟磁性合金粒子の混合物をシート状に加工し、
当該シートにコイル用導電パターンを形成して積層し成型体を得る工程と、
前記成型体を酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記軟磁性合金粒子の表面に酸化層を形成し、前記軟磁性合金粒子同士を酸化層を介して結合させて内部にコイルを有する素体を得る工程と、
前記素体に外部取り出し用の電極を設ける工程と、
を含むコイル型電子部品の製造方法。
（２１）前記酸素雰囲気が大気雰囲気であることを特徴とする（１９）または（２０）に記載のコイル型電子部品の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各軟磁性体粒子の絶縁層として、当該粒子を酸化して形成した酸化層を用いているので、絶縁のために、樹脂、ガラスを軟磁性体粒子に混合する必要がない。また、あらかじめ表面に酸化処理したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ粉末と比較して、成型時に大きな圧力をかける必要がない。そのため、低コストにて生産することができ、かつ、高い透磁率と高い飽和磁束密度の両方の特性を兼ね備えた磁性体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体の第１の実施形態を示す側面図である。
【図２】第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体の断面の拡大模式図である。
【図３】第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体を走査型電子顕微鏡を用いてエネルギー分散型Ｘ線分析で分析した結果を示す図である。
【図４】第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体をＸ線回折分析装置を用いて酸化層を分析した結果を示す図である。
【図５】第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体を走査型電子顕微鏡を用いてエネルギー分散型Ｘ線分析で線分析した結果を示す図である。
【図６】本発明のコイル型電子部品の第１の実施形態を示す一部を透視した側面図である。
【図７】第１の実施形態のコイル型電子部品の内部構造を示す縦端面図である。
【図８】本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体の実施形態の変形例の一例を示す内部構造の透視図である。
【図９】本発明の電子部品の実施形態の変形例の一例を示す内部構造の透視図である。
【図１０】本発明の実施例の３点曲げ破断応力の試料測定方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例の体積抵抗率の試料測定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において「粒子を酸化して形成した酸化層」は粒子の自然酸化以上の酸化反応により形成された酸化層であり、粒子による成型体を酸化性雰囲気で熱処理することにより粒子の表面と酸素とを反応させ成長させた酸化層をいう。なお、「層」は組成上、構造上、物性上、外観上、及び／又は製造工程上等によりほかと識別できる層であり、その境界は明確であるもの、明確でないものを含み、また、粒子上で連続膜であるもの、一部に非連続部分を有するものを含むものである。ある態様では、「酸化層」は粒子全体を被覆する連続酸化膜である。また、このような酸化層は本明細書で特定されるいずれかの特徴を有するものであり、粒子の表面の酸化反応により成長した酸化層は、別の方法により被覆された酸化膜層と識別され得るものである。また、本明細書において「より多い」、「よりし易い」等比較を表す表現は実質的な差異を意味し、機能、構造、作用効果において有意な差異を奏する程度の差異を意味する。
以下、本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体の第１の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０の外観を示す側面図である。
本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０は、巻線型チップインダクタのコイルを巻回するためのコアとして用いられるものである。ドラム型のコア１１は、回路基板等の実装面に並行に配設されコイルを巻回するための板状の巻芯部１１ａと、巻芯部１１ａの互いに対向する端部にそれぞれ配設された一対の鍔部１１ｂ、１１ｂを備え、外観はドラム型を呈する。コイルの端部は、鍔部１１ｂ、１１ｂの表面に形成された外部導体膜１４に電気的に接続されている。
本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０は、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）および鉄より酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性体粒子の表面は当該粒子が酸化した酸化層が形成され、当該酸化層は当該合金粒子に比較してクロムを多く含み、粒子同士は、当該酸化層を介して結合されていること特徴とする。
以下の記載は、元素名または、元素記号にて記す。
【００１２】
図２は、本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０の断面の拡大模式図であり、素体の厚さ方向の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて３０００倍で撮影して得られた組成像に基づいて作成したものである。
上記の模式図における複数の粒子、および酸化層の識別は、以下のようにして行うことができる。まず、素体の中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、得られた断面について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影して組成像を得る。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、構成元素の違いにより、組成像にコントラスト（明度）の違いとして表れる。
次に、上記で得られた組成像について、各画素を３段階の明度ランクに分類する。明度ランクは、上記組成像中で粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち、各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２が原料粒子（酸化層が形成されていない原料としての合金粒子）の平均粒径（ｄ５０％）より大きい粒子の組成コントラストを中心明度ランクとし、上記組成像中でこの明度ランクに該当する部分は粒子１と判断することができる。また、組成コントラストが上記中心明度ランクより暗い明度ランクの部分は酸化層２と判断することができる。なお、望ましくは、複数測定する。
また、上記中心明度ランクより明るい明度ランクの部分は空孔３と判断することができる。
酸化層２の厚みの測定は、粒子と酸化層２の境界面から、酸化層２と空孔３との境界面までの最短距離を酸化層２の厚みとすることにて、求めることができる。
【００１３】
酸化層２の厚みは、具体的には以下のように求めることができる。素体１０の厚さ方向の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて１０００倍ないし３０００倍で撮影し、得られた組成像の１粒子について画像処理ソフトウェアを用いて重心を求め、その重心点から半径方向にＥＤＳ（エネルギー分散型X線分析装置）で線分析を行う。酸素濃度が重心点での酸素濃度の３倍以上の領域を酸化物と判定し（即ち、測定のブレを考慮し３倍を閾値としそれ未満は非酸化層と判定するということであり、実際の酸化層の酸素濃度は１００倍以上にもなり得る）、粒子外周部までを酸化層２の厚みとして測長する。ある態様においては、酸化層の領域は本明細書で記載するいずれかの方法（明度ランクによる識別法、酸素濃度による識別法、後述する組成比による識別法、ピーク強度比による識別法等）、あるいはその他酸素元素の存在（濃度）と関連付けられる公知のいずれかの方法から、適宜、評価方法を選択して画定することができる。
なお、ある態様では、酸化層を有する軟磁性体粒子の平均粒径は、原料粒子（成型、熱処理前の粒子）の平均粒径と実質的にあるいはほぼ同じである。
【００１４】
合金粒子の表面に形成された酸化層２の厚みは、１つの合金粒子においても、部分により異なる厚みとすることができる。
態様として、全体として、合金粒子表面の酸化層（空孔３に隣接する酸化層）よりも厚い酸化層で結合されている合金粒子同士とすることで、高強度の効果を得られる。
また別の態様として、全体として、合金粒子表面の酸化層（空孔３に隣接する酸化層）よりも薄い酸化層で結合されている合金粒子同士とすることで、高透磁率の効果を得られる。
さらに別の態様として少なくとも軟磁性体粒子群の一部は、５０ｎｍ以上の厚さをもつ酸化層（表面酸化層として）を部分的に有する粒子である。
別の態様として、前記粒子同士を結合している前記酸化層は、同一の相であることが好ましい。同一の相とは、粒子間の酸化層中に空隙が実質的に無く（酸下層が隣接する空孔以外には）各粒子が同一の結晶より構成され連続的に酸化層を介して結合していることであり、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により確認することができる。また、結晶の構造は、図４に示すようにＸ線回折分析装置により確認することができる。
酸化層の構造、組成、厚み等は、後述するように、原料粒子の組成、粒子間の距離（充填率）、熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気中の酸素量等により制御することができる。酸化層の厚みは、粒子間でもばらつくが、ある態様では、実質的の全ての或いはほとんどの酸化層は１０〜２００ｎｍの範囲で厚みを有する。
別の態様として、前記酸化層は、前記合金粒子側から見て、前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が増加する第一の酸化層と、前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が低下する第二の酸化層と、を含むことが好ましい。
さらに、前記合金粒子側から見て、前記第一の酸化層にて、前記ケイ素の含有量について変曲点を有することがより好ましい。なお、第一の酸化層と第二の酸化層との境界は明瞭でもよいし、曖昧でもよい。
この構造は、図５に示すようにＥＤＳ（エネルギー分散型X線分析装置）にて確認でき、飽和磁束密度の低下を抑制する効果が得られる。
【００１５】
上記電子部品用軟磁性合金を用いた素体における粒子の組成比は次のようにして確認することができる。まず、原料粒子を粒子の中心を通る断面が露出するように研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影した組成像について、粒子の中心付近の１μｍ□の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によりＺＡＦ法で算出する。次に、上記電子部品用軟磁性合金素体のほぼ中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影した組成像中から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２が原料粒子の平均粒径（ｄ５０％）より大きい粒子を抽出し、その長軸と短軸の交点付近の１μｍ□の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によりＺＡＦ法で算出し、これを上記原料粒子における組成比と対比することで上記電子部品用軟磁性合金を用いた素体中の合金粒子の組成比を知ることができる（原料粒子の組成は公知であるためZAF法で算出された組成同士を比較することで素体中の合金粒子の組成を求めることができる）。
上記電子部品用軟磁性合金を用いた素体における酸化層の厚さは、上記方法で同定した粒子１，１の表面に存在する酸化層の粒子１の表面からの厚さの最厚部の厚さｔ１と最薄部の厚さｔ２の単純平均から求めた平均厚さＴ＝（ｔ１＋ｔ２）／２とした。
【００１６】
本発明の一つの態様として、酸化しやすい元素の例として、クロムの態様をあげる。
本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０は、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％を含有する複数の粒子１，１と、粒子１の表面に生成された酸化層２を備える。酸化層２は、少なくとも鉄及びクロムを含み、透過型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析による鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ２が粒子における鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ１よりも実質的に大きい（例えばＲ２はＲ１の数倍以上、数十倍以上）。また、複数の粒子間には、空孔３が存在する箇所もある。
上記電子部品用軟磁性合金素体について、前記酸化層２における鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ２と、前記粒子１における鉄に対するクロムの強度比Ｒ１は、それぞれ次のようにして求めることができる。まず、上記組成像における粒子１の内部の長軸ｄ１と短軸ｄ２とが交わる点を中心とした１μｍ□の組成をＳＥＭ−ＥＤＳで求める。次に、上記組成像における粒子１の表面の酸化層２の最厚部の厚さｔ１と最薄部の厚さｔ２から平均厚さＴ＝（ｔ１＋ｔ２）／２に相当する酸化層厚さの部位における酸化層の厚さの中心点を中心とした１μｍ□の組成についてＳＥＭ−ＥＤＳで求める。そして、粒子１の内部における鉄の強度Ｃ１ＦｅＫａ、クロムの強度Ｃ１ＣｒＫａより、鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ１＝Ｃ１ＣｒＫａ／Ｃ１ＦｅＫａを求めることができる。また、酸化層２の厚さの中心点における鉄の強度Ｃ２ＦｅＫａ、クロムの強度Ｃ２ＣｒＫａより、鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ２＝Ｃ２ＣｒＫａ／Ｃ２ＦｅＫａを求めることができる。
【００１７】
また、本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体において、隣接する粒子１，１の表面に生成された酸化層を介して結合されていることは、上記組成像に基づいて作成される図２に示されるような模式図より確認することができる。また、隣接する粒子１，１の表面に生成された酸化層を介して結合されていることは、電子部品用軟磁性合金を用いた素体の磁気特性、強度の向上として現れる。
【００１８】
本発明の電子部品用軟磁性合金を用いた素体を製造するには、態様の一つとして、最初に、クロム、ケイ素、鉄含有する原料粒子に例えば熱可塑性樹脂などの結合剤を添加し、攪拌混合させて造粒物を得る。次に、この造粒物を圧縮成形して成形体を形成し、得られた成形体を大気中で４００〜９００℃で熱処理する。この大気中で熱処理を行うことで、混合した熱可塑性樹脂を脱脂するとともに、もともと粒子中に存在し熱処理により表面に移動してきたクロムと、粒子の主成分である鉄を酸素と結合させながら、金属酸化物からなる酸化層を粒子表面に生成させ、かつ隣接する粒子の表面の酸化層同士を結合させる。生成された酸化層（金属酸化物層）は、主にＦｅとクロムからなる酸化物であり、粒子間の絶縁を確保し電子部品用軟磁性合金を用いた素体を提供することができる。
原料粒子の例としては、水アトマイズ法で製造した粒子、原料粒子の形状の例として、球状、扁平状があげられる。
【００１９】
本発明において、酸素雰囲気下にて熱処理温度をあげると結合剤は分解し、軟磁性合金体は酸化される。このため、成形体の熱処理条件として、大気中、４００〜９００℃で、１分以上保持することが好ましい。この温度範囲内で熱処理を行うことで、優れた酸化層を形成することができる。より好ましくは、６００〜８００℃である。大気中以外の条件、例えば、酸素分圧が大気と同程度の雰囲気中で熱処理してもよい。還元雰囲気又は非酸化雰囲気では、熱処理により金属酸化物からなる酸化層の生成が行われないため、粒子同士が燒結し体積抵抗率は著しく低下する。
雰囲気中の酸素濃度、水蒸気量については特に限定されないが、生産面から考慮すると、大気あるいは乾燥空気であることが望ましい。
熱処理温度が４００℃を越えると優れた強度と優れた体積抵抗率を得ることができる。
一方、熱処理温度が、９００℃を超えると、強度は増加するものの、体積抵抗率の低下が発生する。
上記熱処理温度中の保持時間は、１分以上とすることによりＦｅとクロムを含む金属酸化物からなる酸化層が生成されやすい。酸化層厚は一定値で飽和するため保持時間の上限はあえて設定しないが、生産性を考慮し２時間以下とすることが妥当である。
以上のとおり、熱処理条件を、上記範囲とすることで優れた強度と優れた体積抵抗率を同時に満たし、酸化層を有する軟磁性合金を用いた素体とすることができる。
つまり、熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気中の酸素量等により、酸化層の形成を制御している。
【００２０】
本発明の電子部品用軟磁性合金素体においては、上記の処理を鉄−ケイ素−鉄よりも酸化しやすい元素の合金粉に適用することで、高い透磁率と高い飽和磁束密度とを得ることができる。そして、この高い透磁率により、従来に比べてより小型の軟磁性合金素体でより大きい電流を流すことが可能な電子部品を得ることができる。
そして、軟磁性合金の粒子を樹脂またはガラスで結合させたコイル部品と異なり、樹脂もガラスも使わず、大きな圧力をかけて成型することもないので低コストにて生産することができる。
また、本実施形態の電子部品用軟磁性合金素体においては、高い飽和磁束密度を維持しつつ、大気中の熱処理後においても、素体表面へのガラス成分等の浮き出しが防止され、高い寸法安定性を有する小型のチップ状電子部品を提供することができる。
【００２１】
次に、本発明の電子部品の第１の実施形態について、図１、図２、図６および図７を参照して説明する。図１および図２は先の電子部品用軟磁性合金素体の実施形態と重複するので説明を省略する。図６は、本実施形態の電子部品を示す一部を透視した側面図である。また、図７は、本実施形態の電子部品の内部構造を示す縦断面図である。本実施形態の電子部品２０は、コイル型電子部品として巻線型チップインダクタである。上述した電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０であるドラム型のコア１１と、前記素体１０からなり、ドラム型のコア１１の両鍔部１１ｂ、１１ｂ間をそれぞれ連結する図示省略した一対の板状コア１２，１２を有する。コア１１の鍔部１１ｂ、１１ｂの実装面には一対の外部導体膜１４，１４がそれぞれ形成されている。また、コア１１の巻芯部１１ａには絶縁被覆導線からなるコイル１５が巻回されて巻回部１５ａが形成されるとともに、両端部１５ｂ、１５ｂが鍔部１１ｂ、１１ｂの実装面の外部導体膜１４，１４にそれぞれ熱圧着接合されている。外部導体膜１４，１４は、素体１０の表面に形成された焼付導体層１４ａと、この焼付導体層１４ａ上に積層形成されたＮｉメッキ層１４ｂ、およびＳｎメッキ層１４ｃを備える。上述した板状コア１２，１２は、樹脂系接着剤によりドラム型のコア１１の鍔部１１ｂ、１１ｂに接着されている。
【００２２】
本実施形態の電子部品２０は、クロム、ケイ素、鉄を含有する複数の粒子と、該粒子の表面に生成され、少なくとも鉄及びクロムを含み、走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析によりＺＡＦ法で算出した鉄に対するクロムのピーク強度比が前記粒子における鉄に対するクロムのピーク強度比よりも大きい酸化層と、を備え、隣接する前記粒子の表面に生成された酸化層同士が結合されている上述した電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０をコア１１として備える。また、素体１０の表面には、少なくとも一対の外部導体膜１４，１４が形成されている。本実施形態の電子部品２０における電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０については上述と重複するので説明を省略する。
【００２３】
コア１１は、少なくとも巻芯部１１ａを有し、巻芯部１１ａの断面の形状は、板状（長方形）、円形、楕円をとることができる。
さらに、前記巻芯部１１ａの端部に少なくとも鍔部１１を有することが好ましい。
鍔部１１があると、巻芯部１１ａに対するコイルの位置を鍔部１１で制御しやすくなり、インダクタンスなどの特性が安定する。
コア１１の態様は、一つの鍔を有する態様、二つ鍔を有する態様（ドラムコア）、巻芯部１１ａの軸長方向を実装面に対して垂直に配置する態様、水平に配置する態様がある。
特に、巻芯部１１ａの軸の一方のみに鍔を有し、巻芯部１１ａの軸長方向を実装面に対して垂直に配置した態様は、低背化をするのに好ましい。
【００２４】
外部導体膜１４は、電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０の表面に形成されており、前記外部導体膜１４に前記コイルの端部が接続されている。
外部導体膜１４は、焼き付け導体膜、樹脂導体膜がある。電子部品用軟磁性合金素体１０への焼き付け導体膜の形成例としては、銀にガラスを添加したペーストを、所定の温度で焼き付ける方法がある。電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０への樹脂導体膜の形成例としては、銀とエポキシ樹脂とを含有するペーストを塗布し、所定の温度処理する方法がある。焼き付け導体膜の場合、導体膜形成後、熱処理できる。
【００２５】
コイルの材質としては、銅、銀がある。コイルに絶縁被膜を施すことが好ましい。
コイルの形状としては、平角線、角線、丸線がある。平角線、角線の場合、巻き線間の隙間を小さくできるため、電子部品の小型化をするのに好ましい。
【００２６】
本実施形態の電子部品２０における電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０の表面の外部導体膜１４，１４の焼付導体膜層１４ａは、具体的な例としては、以下のようにして形成することができる。
上述した素体１０であるコア１１の鍔部１１ｂ、１１ｂの実装面に、金属粒子とガラスフリットとを含む焼付型の電極材料ペースト（本実施例では焼付型Ａｇペースト）を塗布し、大気中で熱処理を行うことで、素体１０の表面に直接電極材を焼結固着させる。またさらに、形成された焼付導体膜層１４ａの表面に電解メッキでＮｉ，Ｓｎの金属メッキ層を形成してもよい。
【００２７】
また、本実施形態の電子部品２０は、態様の一つとして以下の製造方法によっても得ることができる。
具体的な組成の例として、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％を含有する原料粒子と結合剤とを含む材料を成形し、得られた成形体の少なくても実装面となる表面に金属粉末とガラスフリットを含む焼付型の電極材料ペーストを塗布した後、得られた成形体を大気中４００〜９００℃で熱処理する。またさらに、形成された焼付導体層上に金属メッキ層を形成してもよい。この方法によれば、粒子の表面に酸化層が生成されるとともに隣接する粒子の表面の酸化層同士が結合された電子部品用軟磁性合金素体とこの素体の表面の導体膜の焼付導体層とを同時に形成することができ、製造プロセスを簡略化することができる。
鉄よりもクロムの方が酸化しやすいので、純鉄に比較して、酸化雰囲気で熱を加えたときに、鉄の酸化が進みすぎることを抑制できる。クロム以外としてアルミニウムをあげることができる。
【００２８】
次に、本発明の電子部品用軟磁性合金素体の実施形態の変形例について、図８を参照して説明する。図８は、変形例の一例の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０’を示す内部構造の透視図である。本変形例の素体１０’は、外観が直方体状を呈し、内部には蔓巻螺旋状に巻回された内部コイル３５が埋設されており、内部コイル３５の両端部の引出部がそれぞれ素体１０’の互いに対向する一対の端面に露出されている。素体１０’は、内部に埋設された内部コイル３５とともに積層体チップ３１を構成する。本変形例の電子部品用軟磁性合金素体１０’は、先の第１の実施形態の電子部品用軟磁性合金素体１０と同様に、クロム、ケイ素、鉄を含有する複数の粒子と、粒子の表面に生成され、少なくとも鉄及びクロムを含み、走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析による鉄に対するクロムのピーク強度比が粒子における鉄に対するクロムのピーク強度比よりも大きい酸化層と、を備え、隣接する粒子の表面に生成された酸化層同士が結合されていることを特徴とする。
本変形例の電子部品用軟磁性合金素体１０’においても、先の第１の実施形態の電子部
品用軟磁性合金素体１０と同様の作用・効果を有する。
【００２９】
次に、本発明の電子部品の実施形態の変形例について、図９を参照して説明する。図９は、変形例の一例の電子部品４０を示す内部構造の透視図である。本変形例の電子部品４０は、上述した変形例の電子部品用軟磁性合金を用いた素体１０’の互いに対向する一対の端面およびその近傍に、内部コイル３５の露出された引出部と接続するように形成された一対の外部導体膜３４、３４を備える。外部導体膜３４，３４は、図示省略するが、先の第１の実施形態の電子部品２０の外部導体膜１４，１４と同様に、焼付導体層と、この焼付導体層上に積層形成されたＮｉメッキ層、Ｓｎメッキ層を備える。本変形例の電子部品４０においても、先の第１の実施形態の電子部品２０と同様の作用・効果を有する。
【００３０】
さらに、本発明における電子部品用軟磁性合金素体を構成する複数の粒子の組成は、２≦クロム≦８ｗｔ％で、かつ、１．５≦ケイ素≦７ｗｔ％、８８≦鉄≦９６．５％を含有とすることが好ましい。この範囲のとき、本発明の電子部品用軟磁性合金素体は、さらに、高い強度と高い体積抵抗率を示す。
一般的に、軟磁性合金はＦｅ量が多いほど高飽和磁束密度のため直流重畳特性に有利であるものの、高温多湿時に錆が発生やその錆の脱落等が磁性素子としての使用時に問題となっている。
また、磁性合金へのクロム添加が耐食性に効果があることはステンレス鋼に代表されるようによく知られている。しかしながら、クロムを含有する上記合金粉末を用いて非酸化性雰囲気中で熱処理を行った圧粉磁心では、絶縁抵抗計で測定した比抵抗が１０−１Ωcmと粒子間での渦電流損失が発生しない程度の値は有しているものの、外部導体膜を形成するには１０５Ωcm以上の比抵抗が必要であり、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層を形成することができなかった。
【００３１】
そこで、本発明では、上記組成を有する原料粒子と結合剤とを含む成形体を、酸化雰囲気中で熱処理することで粒子の表面に金属酸化物層からなる酸化層を生成させ、かつ隣接する粒子の表面の酸化層同士を結合させことで、高い強度を得るものである。得られた電子部品用軟磁性合金素体の体積抵抗率ρＶは、１０５Ωｃｍ以上と大幅に向上し、素体の表面に形成された外部導体膜の焼付導体層上へのＮｉ、Ｓｎ等の金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することが可能となった。
【００３２】
さらに好ましい形態の本発明の電子部品用軟磁性合金素体において、組成を限定する理由を説明する。
複数の粒子の組成中のクロムの含有量が、２ｗｔ％未満では、体積抵抗率は低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。
【００３３】
また、クロムが８ｗｔ％より多い場合にも、体積抵抗率は低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。
また、上記特許文献１に記載されたようにＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を用い大気中熱処理により酸化物の被覆を形成したものは、被覆がクロムを含まない酸化物である。このため、その体積抵抗率は１０５Ωcmに比べて低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。
【００３４】
上記電子部品用軟磁性合金素体において、複数の粒子の組成中のＳｉは体積抵抗率の改善の作用を有するが、１．５ｗｔ％未満ではその効果は得られず、一方、７ｗｔ％より大きい場合にも、その効果は十分でなく、その体積抵抗率は１０５Ωcmに満たないため、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。また、Ｓｉは透磁率の改善の作用も有するが、７ｗｔ％より大きい場合には、Ｆｅ含有量の相対的低下による飽和磁束密度の低下と成形性の悪化に伴う透磁率および飽和磁束密度の低下が生じる。
【００３５】
クロム以外の酸化されやすい元素としてアルミニウムを用いた場合は、アルミニウム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜１２ｗｔ％、鉄８０〜９６．５ｗｔ％が好ましい。
複数の粒子の組成中のアルミニウムの含有量が、２ｗｔ％未満では、体積抵抗率は低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。また、アルミニウムの含有量が、８ｗｔ％より大きい場合には、Ｆｅ含有量の相対的低下による飽和磁束密度の低下が生じる。
防錆の観点から、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％の組成であることが好ましい。
なお、鉄、クロム、ケイ素の合金粒子に、鉄、アルミニウム、ケイ素の合金粒子を混合（例えば合金粒子合計の５０ｗｔ％未満）したものでも適用可能である。
【００３６】
上記電子部品用軟磁性合金素体において、複数の粒子の組成中の鉄の含有量が８８ｗｔ％未満では飽和磁束密度の低下と成形性の悪化に伴う透磁率および飽和磁束密度の低下が生じる。また、鉄の含有量が９６．５ｗｔ％より大きい場合には、クロム含有量、ケイ素含有量の相対的低下により体積抵抗率が低下する。
【００３７】
本発明において、さらに、複数の粒子の平均粒径は原料粒子の平均粒子径ｄ５０％（算術平均）に換算したときに５〜３０μｍであることがより望ましい。また、上記複数の粒子の平均粒径は、素体の断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影した組成像中から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子について、各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２の総和を上記粒子の個数で割った値で近似することもできる。
【００３８】
合金金属粒子群は、粒度分布を持ち、必ずしも真球でなくいびつな形状をとなっている。
また、立体である合金金属粒子を２次元（平面）でみるとき、どこの断面で観察するかで見かけ大きさが異なる。
このため、本発明の平均粒径では、測定する粒子数を多くすることで、粒子径を評価する。
このため、少なくても下記条件にて該当する粒子数を少なくとも１００以上測定することが望ましい。
具体的方法は、粒子断面にて最大となる径を長軸とし、長軸の長さを２等分した点を求める。
その点が含まれ粒子断面にて最小となる径を短軸とする。これを長軸寸法、短軸寸法と定義する。
測定する粒子は、粒子断面にて最大となる径が大きい粒子を大きい順に順番に並べ、粒子断面の累計比率が、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の画像から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できない粒子と、空孔と、酸化層を除いた面積の９５％になる大きさのものを測定する。
上記平均粒径がこの範囲内にあると、高い飽和磁束密度（１．４Ｔ以上）と高い透磁率（２７以上）を得られるともに、１００ｋＨｚ以上の周波数においても、粒子内で渦電流損失が生じるのが抑制される。
なお、本明細書において、開示する具体的数値は、ある態様では約そのような数値であること意味し、また、範囲の記載において上限および・または下限の数値はある態様では範囲に含まれており、ある態様では含まれていない。また、ある態様では数値は平均値、典型値、中央値等を意味する。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００４０】
電子部品用軟磁性合金を用いた素体の磁気特性の良し悪しを判断するのに、原料粒子の充填率が８０体積％となるように成形圧力を６〜１２ｔｏｎ／ｃｍ２の間で調整して外径１４ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ３ｍｍのトロイダル状に成形し、大気中で熱処理を施したのち、得られた素体に直径０．３ｍｍのウレタン被覆銅線からなるコイルを２０ターン巻回して試験試料とした。飽和磁束密度Ｂｓの測定は、振動試料型磁力計（東英工業社製：ＶＳＭ）を用いて行い、透磁率μの測定は、Ｌクロムメーター（アジレントテクノロジー社製：４２８５Ａ）を用いて測定周波数１００ｋＨｚで測定した。飽和磁束密度Ｂｓが、０．７Ｔ以上を良と判定した。透磁率μが２０以上のものを良と判定した。
【００４１】
電子部品用軟磁性合金を用いた素体の強度の良し悪しを判断するのに、図１０に示す測定方法を用いて以下の通り、３点曲げ破断応力を測定した。３点曲げ破断応力を測定するための試験片は、原料粒子の充填率が８０体積％となるように成形圧力を６〜１２ｔｏｎ／ｃｍ２の間で調整して長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ４ｍｍの板状の成形体に成形したのち、大気中で熱処理を施したものである。
３点曲げ破断応力が１．０ｋｇｆ／ｍｍ２以上を良とした。
飽和磁束密度Ｂｓ、透磁率μ、３点曲げ破断応力とも良のものを、合格とした。
【００４２】
さらに、電子部品用軟磁性合金を用いた素体の体積抵抗率の良し悪しを判断するのに、図１１に示すように、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて測定を行った。体積抵抗率を測定するための試験片は、原料粒子の充填率が８０体積％となるように成形圧力を６〜１２ｔｏｎ／ｃｍ２の間で調整して直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状に成形したのち、大気中で熱処理を施したものである。
体積抵抗率が、１×１０−３Ωｃｍ以上を可、１×１０−１Ωｃｍ以上を良、１×１０５Ωｃｍ以上を優と判断した。１×１０−１Ωｃｍ以上であれば、高周波で使用したときに、渦電流による損失を小さくできる。さらに、１×１０５Ωｃｍ以上であれば、湿式メッキによる導体層上への金属メッキ層を形成できる。
【００４３】
また、電子部品用軟磁性合金素体の表面の外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層の形成の良し悪しを判断するのに、以下に述べる実施例では、電子部品用軟磁性合金素体の形状をドラム型とした。
得られた電子部品試料の外部導体膜上への金属メッキ層の形成の良し悪しの判断は、拡大鏡を用いた目視外観判断により、Ｎｉ、Ｓｎメッキが焼付導体層上に連続的に形成され、かつ焼付導体層からその周囲へのメッキ延びの発生がないものを○とし、その他を×とした。
【００４４】
（実施例１）
電子部品用軟磁性合金素体を得るための原料粒子として、平均粒子径（ｄ５０％）が１０μｍの水アトマイズ粉で、組成比がクロム：５ｗｔ％、ケイ素：３ｗｔ％、鉄：９２ｗｔ％の合金粉（エプソンアトミックス（株）社製 PF-20F）を用いた。上記原料粒子の平均粒子径ｄ５０％は、粒度分析計(日機装社製：９３２０ＨＲＡ）を用いて測定した。また、上記粒子を粒子の中心を通る断面が露出するまで研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：日立ハイテクノロジー社製Ｓ−４３００ＳＥ／Ｎ）を用いて３０００倍で撮影した組成像について、粒子の中心付近と表面近傍それぞれの１μｍ□の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によりＺＡＦ法で算出し、粒子の中心付近における上記の組成比と粒子の表面近傍における上記の組成比とがほぼ等しいことを確認した。
次に、上記粒子とポリビニルブチラール（積水化学社製：エスレックBL：固形分３０ｗｔ％濃度溶液）を湿式転動攪拌装置にて混合し造粒物を得た。
得られた造粒粉を、複数の粒子の充填率が８０体積％となるように、成形圧力を６〜１２ｔｏｎ／ｃｍ２の間で調整して、長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ４ｍｍの角板状の成形体と、直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状の成形体と、外径１４ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ３ｍｍのトロイダル状の成形体、および巻芯部（幅１．０ｍｍ×高さ０．３６ｍｍ×長さ１．４ｍｍ）の両端に角鍔（幅１．６ｍｍ×高さ０．６ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）を有するドラム型のコア成形体と、一対の板状コア成形体（長さ２．０ｍｍ×幅０．５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍ）を得た。
上記で得られた円板状の成形体、トロイダル状の成形体、ドラム型の成形体、一対の板状成形体について、大気中、７００℃で６０分の熱処理を行った。
【００４５】
上記円板状の成形体の熱処理により得られた円板状の素体について、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて体積抵抗率の測定を行い、結果を表１に示した。
また上記ドラム型の成形体の熱処理で得られたドラム型の素体について、巻芯部のほぼ中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、その断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて３０００倍で撮影し組成像を得た。次に、上記で得られた組成像について、各画素を３段階の明度ランクに分類し、上記組成像中で粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち、各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２が原料粒子の平均粒径（ｄ５０％）より大きい粒子の組成コントラストを中心明度ランクとし、上記組成像中でこの明度ランクに該当する部分を粒子１と判断した。また、組成コントラストが上記中心明度ランクより暗い明度ランクの部分を酸化層２と判断した。また、上記中心明度ランクより明るい明度ランクの部分を空孔３と判断し、得られた結果を模式図として図２に示した。
【００４６】
次に、上記組成像中から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち各粒子の断面の長軸寸法ｄ１と短軸寸法ｄ２の単純平均Ｄ＝（ｄ１＋ｄ２）／２が原料粒子の平均粒径（ｄ５０％）より大きい粒子を抽出し、その長軸と短軸の交点付近の１μｍ□の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によりＺＡＦ法で算出し、これを上記原料粒子における組成比と対比して、上記素体における複数の粒子の組成比が原料粒子の組成比とほぼあるいは実質的に等しいことを確認した。
【００４７】
次に、上記組成像における粒子１の内部の長軸ｄ１と短軸ｄ２とが交わる点を中心とした１μｍ□の組成をＳＥＭ−ＥＤＳで求め、その結果を図３（Ａ）に示した。次に、上記組成像における粒子１の表面の酸化層２の最厚部の厚さｔ１と最薄部の厚さｔ２から平均厚さＴ＝（ｔ１＋ｔ２）／２に相当する酸化層厚さの部位における酸化層の厚さの中心点を中心とした１μｍ□の組成についてＳＥＭ−ＥＤＳで求め、図３（Ｂ）に示した。図３（Ａ）より、粒子１の内部における鉄の強度Ｃ１ＦｅＫａが４２００ｃｏｕｎｔ、クロムの強度Ｃ１ＣｒＫａが１００ｃｏｕｎｔ、鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ１＝Ｃ１ＣｒＫａ／Ｃ１ＦｅＫａが０．０２４である。図３（Ｂ）より、酸化層２の厚さの中心点における鉄の強度Ｃ２ＦｅＫａが３０００ｃｏｕｎｔ、クロムの強度Ｃ２ＣｒＫａが１８００ｃｏｕｎｔ、鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ２＝Ｃ２ＣｒＫａ／Ｃ２ＦｅＫａが０．６０であり、前記粒子の内部における鉄に対するクロムのピーク強度比Ｒ１よりも大きいことがわかる。
また、本発明の電子部品用軟磁性合金素体において、隣接する粒子１，１の表面に生成された酸化層２，２同士が結合されていることは、上記組成像に基づいて作成された図２に示す模式図より確認することができた。
【００４８】
以上の結果より、本実施例１の電子部品用軟磁性合金素体は、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％を含有する複数の粒子１，１と、粒子１の表面に生成された酸化層を備え、酸化層は、少なくとも鉄及びクロムを含み、透過型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析による鉄に対するクロムのピーク強度比が粒子における鉄に対するクロムのピーク強度比よりも大きいものであることを確認した。
また、上記トロイダル状の成形体の熱処理により得られたトロイダル状の素体について、直径０．３ｍｍのウレタン被覆銅線からなるコイルを２０ターン巻回して試験試料とした。飽和磁束密度Ｂｓの測定は、振動試料型磁力計（東英工業社製：ＶＳＭ）を用いて行い、透磁率μの測定は、ＬＣＲメーター（アジレントテクノロジー社製：４２８５Ａ）を用いて測定周波数１００ｋＨｚで測定した。得られた結果を表１に示した。
【００４９】
また、上記で得られた角板状の成形体について、大気中において、熱処理温度１５０℃、２００℃、３００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、１０００℃でそれぞれ６０分間熱処理して得られた角板状の素体および室温にて放置した角板状の成形体について、３点曲げ破断応力を測定した結果を表１及び表２に示した。
また、上記ドラム型の素体の両鍔部の実装面に、焼付型のＡｇ導体膜ペーストを塗布し、大気中、約３０分かけて７００℃まで昇温し、７００℃で１０分保持し、その後約３０分かけて降温することにより、導体膜材料の焼付処理を行い、外部導体膜の焼付導体層を形成した。さらに、該導体膜表面上に、電解メッキ法にて、Ｎｉ（厚さ２μm）、Ｓｎ（厚さ７μm）を形成した。
【００５０】
得られた結果を表１に示した。
この結果、素体の強度が７．４ｋｇｆ／ｍｍ２、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５１Ｔ、透磁率μが４５で体積抵抗率が４．２×１０５Ωｃｍ、金属めっき層の形成性が○、および、それぞれ良好な測定結果及び判断結果が得られた。なお、透磁率μについては、熱処理前にも測定を行った。その結果を表３に示した。
次に、上記ドラム型素体の巻芯部に絶縁被覆導線からなるコイルを巻回するとともに両端部をそれぞれ前記外部導体膜に熱圧着接合し、さらに、上記板状成形体の熱処理で得られた板状の素体を前記ドラム型の素体の鍔部の両側にそれぞれ樹脂系接着剤で接着して巻線型チップインダクタを得た。
【００５１】
（実施例２）
原料粒子の組成比を、クロム：３ｗｔ％、ケイ素：５ｗｔ％、鉄：９２ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表１及び表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．４６Ｔ、透磁率μが４３で、素体の強度が２．８ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が２．０×１０５Ωｃｍ、金属めっき層の形成性が○で、実施例１と同様、良好な測定結果及び判断結果が得られた。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５２】
（実施例３）
原料粒子の平均粒子径（ｄ５０％）を６μｍにした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表１及び表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．４５Ｔ、透磁率μが２７で、素体の強度が６．６ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が３．０×１０５Ωｃｍ、金属めっき層の形成性が○、実施例１と同様、良好な測定結果及び判断結果が得られた。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５３】
（実施例４）
原料粒子の平均粒子径（ｄ５０％）を３μｍにした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表１及び表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．３８Ｔ、透磁率μが２０で、素体の強度が７．６ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が７．０×１０５Ωｃｍ、金属メッキ層の形成性が○で、実施例１と同様、良好な測定結果及び判断結果が得られた。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５４】
（実施例５）
原料粒子の組成比をクロム：９．５ｗｔ％、ケイ素：３ｗｔ％、鉄：８７．５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．３６Ｔ、透磁率μが３３で素体の強度が７．４ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が４．７×１０−３Ωｃｍ、金属めっきの形成性が×、あった。クロムが８ｗｔ％を超えると本実施例では、体積抵抗率が低下することがわかった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５５】
（実施例６）
原料粒子の組成比をクロム：５ｗｔ％、ケイ素：１ｗｔ％、鉄：９４ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５８Ｔ、透磁率μが２６で、素体の強度が１８ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が８．３×１０−３Ωｃｍ、金属めっきの形成性が×であることがわかった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５６】
（実施例７）
大気中での処理温度を、１０００℃とした以外は、実施例１と同様にして、インダクタ部品を得た。測定及び判断結果を表１に示す。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５０Ｔ、透磁率μが５０で素体の強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が２．０×１０２Ωｃｍ、金属めっきの形成性が×であった。熱処理温度を高くした本参考例では、３点曲げ破断応力が増加したが、体積抵抗率が実施例１に比較して低下した。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５７】
（実施例８）
原料粒子の組成比をケイ素：９．５ｗｔ％、アルミニウム：５．５ｗｔ％、鉄：８５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが０．７７Ｔ、透磁率μが３２で素体の強度が１．４ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が８．０×１０３Ωｃｍ、金属めっきの形成性が×、であった。体積抵抗率が低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層の形成を行なうことができないことがわかった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではアルミニウム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
【００５８】
（比較例１）
原料粒子の組成比を、クロム：１ｗｔ％、ケイ素：６．５ｗｔ％、鉄：９２．５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．３６Ｔ、透磁率μが１７で、素体の強度が４．２ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が４．９×１０Ωｃｍ、金属めっき層の形成性が×、であった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、Ｃｒが２ｗｔ％未満の本比較例では、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）は、合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）を多く含む酸化物ではなく、そのため体積抵抗率が低いことがわかった。
【００５９】
（参考例１）
熱処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５０Ｔ、透磁率μが３５素体の強度が０．５４ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が１．４×１０５Ωｃｍ、であった。尚、本参考例においては、金属メッキ層の形成性について、試料の作成および評価を省略した。ＳＥＭ−ＥＤＳ分析の結果、本参考例では、粒子の表面には金属酸化物からなる酸化層の生成が行われなかった。このため、体積抵抗率が実施例に比較してやや低下した。
【００６０】
（参考例２）
大気中での処理温度を、３００℃とした以外は、実施例１と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果及び判断結果を表１および表２に示した。
表１および表２に示すとおり、磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓが１．５０Ｔ、透磁率μが３５で、素体の強度が０．８３ｋｇｆ／ｍｍ２、体積抵抗率が１．４×１０５Ωｃｍであった。尚、本参考例においては、金属メッキ層の形成性について、試料の作成および評価を省略した。ＳＥＭ−ＥＤＳ分析の結果、本参考例では熱処理温度が４００℃より低いために、粒子の表面には金属酸化物からなる酸化層の生成が十分に行われていないことがわかった。このため、体積抵抗率が実施例に比較してやや低下した。
【００６１】
（実施例９）
次に、積層タイプの実施例を示す。
実施例１と同じ合金粒子を用い、積層数が２０層で、形状が３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×０．８ｍｍとなる、素体内部にコイルを有するコイル型電子部品を作成した。
まず、合金金属粒子８５ｗｔ％、ブチルカルビトール（溶剤）１３ｗｔ％で、ポリビニルブチラール（バインダ）２ｗｔ％の混合物をダイコータの塗工機にて、厚み４０μｍのシート状に加工し、次にＡｇ粒子８５ｗｔ％、ブチルカルビトール（溶剤）１３ｗｔ％で、ポリビニルブチラール（バインダ）２ｗｔ％の導体ペーストをシートに塗布し、導電パターンを形成した。
次に導電パターンを形成したシートを積層しプレス圧 ２ｔｏｎ／ｃｍ２にて積層体を得た。
この積層体を、大気下で８００℃、２ｈｒの条件で熱処理し素体を得た。
この内部にコイルが形成された素体のコイルの引き出し部が露出している面および実装面に、Ａｇを含むペーストを塗布し、７００℃、１０ｍｉｎ熱処理をして、金属メッキ層を形成したコイル型電子部品を得た。磁気特性としての飽和磁束密度Ｂｓは１．４１Ｔ、透磁率μは１５であった。なお、熱処理前の透磁率μは１３であった。金属のメッキ層の形成はＮｉであった。また、ＳＥＭ−ＥＤＳによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物（酸化層）により粒子同士が結合され、該酸化層は合金粒子に比較して鉄よりも酸化しやすい元素（ここではクロム）が多く含む酸化物であることが確認できた。
なお、実施例１から４での粒子は結合部分の厚みが合金粒子表面の酸化層よりも厚かったものが確認された。実施例５、６での粒子は結合部分の厚みが合金粒子表面の酸化層よりも薄かったものが確認された。実施例１から８の粒子の酸化層の厚みが５０ｎｍ以上であったものが確認された。
【００６２】
【表１】
【表２】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の電子部品用軟磁性合金素体および該素体を用いた電子部品は、回路基板上への
面実装が可能な小型化された電子部品に好適である。特に、大電流を流すパワーインダクタに用いた場合、部品の小型化に好適である。
【符号の説明】
【００６４】
１：粒子
２：酸化層
３：空孔
１０，１０’：電子部品用軟磁性合金を用いた素体
１１：ドラム型のコア
１１ａ：巻芯部
１１ｂ：鍔部
１２：板状コア
１４：外部導体膜
１４ａ：焼付導体膜層
１４ｂ：Ｎｉメッキ層
１４ｃ：Ｓｎメッキ層
１５：コイル
１５ａ：巻回部
１５ｂ：端部（接合部）
２０：電子部品（巻線型チップインダクタ）
３１：積層体チップ
３４：外部導体膜
３５：内部コイル
４０：電子部品（積層型チップインダクタ）
ｄ１：長軸寸法
ｄ２：短軸寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、
素体は、鉄、ケイ素および鉄より酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は当該合金粒子に比較して鉄より酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士は当該酸化層を介して結合されていることを特徴とするコイル型電子部品。
【請求項２】
軟磁性体粒子同士を結合する部分の酸化層の厚みは、結合に関与しない軟磁性体粒子表面の酸化層よりも厚いことを特徴とする請求項１記載のコイル型電子部品。
【請求項３】
軟磁性体粒子同士を結合する部分の酸化層の厚みは、結合に関与しない軟磁性体粒子表面の酸化層よりも薄いことを特徴とする請求項１記載のコイル型電子部品。
【請求項４】
軟磁性体粒子のうち少なくとも一部は５０ナノメータ以上の厚さをもつ酸化層を有する粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル型電子部品。
【請求項５】
前記粒子同士を結合している前記酸化層は、同一の相であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項６】
前記鉄より酸化しやすい元素は、クロムであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項７】
前記鉄より酸化しやすい元素は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項８】
前記軟磁性合金は、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％の組成であることを特徴とする請求項６に記載のコイル型電子部品。
【請求項９】
前記軟磁性合金は、アルミニウム ２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜１２ｗｔ％、鉄８０〜９６．５ｗｔ％の組成であることを特徴とする請求項７に記載のコイル型電子部品。
【請求項１０】
軟磁性体粒子の算術平均粒径は、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項１１】
前記酸化層は、前記軟磁性体粒子側から見て外側に向かって、
前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が増加する第一の酸化層と、
前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が低下する第二の酸化層と、
をこの順番で含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項１２】
前記軟磁性体粒子側から見て外側に向かって、
前記第一の酸化層にて、前記ケイ素の含有量について変曲点を有することを特徴とする請求項１１に記載のコイル型電子部品。
【請求項１３】
走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析によるＺＡＦ法で算出した鉄に対する酸化しやすい元素のピーク強度比が前記粒子における鉄に対する酸化しやすい元素のピーク強度比よりも大きい酸化層であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項１４】
前記コイルは、その端部が前記素体の表面に形成された導体膜と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項１５】
コイルを有するコイル型電子部品であって、
素体は、軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は鉄に比較して酸化しやすい金属を該合金粒子よりも多く含み、粒子同士は当該酸化層を介して結合されており、
当該素体の内部にコイル導体が形成されていることを特徴とするコイル型電子部品。
【請求項１６】
コイル導体は、導体パターンであり、素体と同時に焼成された導体であることを特徴とする請求項１５記載のコイル型電子部品。
【請求項１７】
当該酸化層における鉄に比較して酸化しやすい金属は、クロムであることを特徴とする請求項１５または１６記載のコイル型電子部品。
【請求項１８】
当該酸化層における鉄に比較して酸化しやすい金属は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１５または１６記載のコイル型電子部品。
【請求項１９】
素体にコイルが設けられたコイル型電子部品の製造方法において、
バインダーと軟磁性合金粒子の混合物をプレスして成型体を得る工程と、
前記成型体を酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記軟磁性合金粒子の表面に酸化層を形成し前記軟磁性合金粒子同士を酸化層を介して結合させて素体を得る工程と、
前記素体にコイルおよび外部取り出し用の電極を設ける工程と、
を含むコイル型電子部品の製造方法。
【請求項２０】
素体にコイルが設けられたコイル型電子部品の製造方法において、
バインダーと軟磁性合金粒子の混合物をシート状に加工し、
当該シートにコイル用導電パターンを形成して積層し成型体を得る工程と、
前記成型体を酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記軟磁性合金粒子の表面に酸化層を形成し、前記軟磁性合金粒子同士を酸化層を介して結合させて内部にコイルを有する素体を得る工程と、
前記素体に外部取り出し用の電極を設ける工程と、
を含むコイル型電子部品の製造方法。
【請求項２１】
前記酸素雰囲気が大気雰囲気であることを特徴とする請求項１９または２０に記載のコイル型電子部品の製造方法。
【請求項１】
素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、
素体は、鉄、ケイ素および鉄より酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は当該合金粒子に比較して鉄より酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士は当該酸化層を介して結合されていることを特徴とするコイル型電子部品。
【請求項２】
軟磁性体粒子同士を結合する部分の酸化層の厚みは、結合に関与しない軟磁性体粒子表面の酸化層よりも厚いことを特徴とする請求項１記載のコイル型電子部品。
【請求項３】
軟磁性体粒子同士を結合する部分の酸化層の厚みは、結合に関与しない軟磁性体粒子表面の酸化層よりも薄いことを特徴とする請求項１記載のコイル型電子部品。
【請求項４】
軟磁性体粒子のうち少なくとも一部は５０ナノメータ以上の厚さをもつ酸化層を有する粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル型電子部品。
【請求項５】
前記粒子同士を結合している前記酸化層は、同一の相であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項６】
前記鉄より酸化しやすい元素は、クロムであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項７】
前記鉄より酸化しやすい元素は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項８】
前記軟磁性合金は、クロム２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜７ｗｔ％、鉄８８〜９６．５ｗｔ％の組成であることを特徴とする請求項６に記載のコイル型電子部品。
【請求項９】
前記軟磁性合金は、アルミニウム ２〜８ｗｔ％、ケイ素１．５〜１２ｗｔ％、鉄８０〜９６．５ｗｔ％の組成であることを特徴とする請求項７に記載のコイル型電子部品。
【請求項１０】
軟磁性体粒子の算術平均粒径は、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項１１】
前記酸化層は、前記軟磁性体粒子側から見て外側に向かって、
前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が増加する第一の酸化層と、
前記鉄成分の含有量が低下し、且、前記酸化しやすい元素の含有量が低下する第二の酸化層と、
をこの順番で含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項１２】
前記軟磁性体粒子側から見て外側に向かって、
前記第一の酸化層にて、前記ケイ素の含有量について変曲点を有することを特徴とする請求項１１に記載のコイル型電子部品。
【請求項１３】
走査型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析によるＺＡＦ法で算出した鉄に対する酸化しやすい元素のピーク強度比が前記粒子における鉄に対する酸化しやすい元素のピーク強度比よりも大きい酸化層であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項１４】
前記コイルは、その端部が前記素体の表面に形成された導体膜と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のコイル型電子部品。
【請求項１５】
コイルを有するコイル型電子部品であって、
素体は、軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は鉄に比較して酸化しやすい金属を該合金粒子よりも多く含み、粒子同士は当該酸化層を介して結合されており、
当該素体の内部にコイル導体が形成されていることを特徴とするコイル型電子部品。
【請求項１６】
コイル導体は、導体パターンであり、素体と同時に焼成された導体であることを特徴とする請求項１５記載のコイル型電子部品。
【請求項１７】
当該酸化層における鉄に比較して酸化しやすい金属は、クロムであることを特徴とする請求項１５または１６記載のコイル型電子部品。
【請求項１８】
当該酸化層における鉄に比較して酸化しやすい金属は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１５または１６記載のコイル型電子部品。
【請求項１９】
素体にコイルが設けられたコイル型電子部品の製造方法において、
バインダーと軟磁性合金粒子の混合物をプレスして成型体を得る工程と、
前記成型体を酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記軟磁性合金粒子の表面に酸化層を形成し前記軟磁性合金粒子同士を酸化層を介して結合させて素体を得る工程と、
前記素体にコイルおよび外部取り出し用の電極を設ける工程と、
を含むコイル型電子部品の製造方法。
【請求項２０】
素体にコイルが設けられたコイル型電子部品の製造方法において、
バインダーと軟磁性合金粒子の混合物をシート状に加工し、
当該シートにコイル用導電パターンを形成して積層し成型体を得る工程と、
前記成型体を酸素を含む雰囲気で熱処理して、前記軟磁性合金粒子の表面に酸化層を形成し、前記軟磁性合金粒子同士を酸化層を介して結合させて内部にコイルを有する素体を得る工程と、
前記素体に外部取り出し用の電極を設ける工程と、
を含むコイル型電子部品の製造方法。
【請求項２１】
前記酸素雰囲気が大気雰囲気であることを特徴とする請求項１９または２０に記載のコイル型電子部品の製造方法。
【図１】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２４９７７４（Ｐ２０１１−２４９７７４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１８７９（Ｐ２０１１−９１８７９）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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