软磁性合金粉末及其制造方法、线圈部件和电路板技术

本发明专利技术涉及软磁性合金粉末及其制造方法、线圈部件和电路板。本发明专利技术的软磁性合金粉末作为构成元素含有Fe和Si、以及Cr和Al的至少一者，在构成合金粉末的各颗粒的表面形成有氧化膜，该氧化膜作为构成元素除了Si以外还含有Cr和Al的至少一者，所含的这些元素的质量比例高于颗粒的合金部分，且用质量比例表示的Si的含量比Cr、或Al、或Cr和Al的合计多。本发明专利技术的软磁性金属粉末能够提高填充率。

【技术实现步骤摘要】
软磁性合金粉末及其制造方法、线圈部件和电路板
本专利技术涉及软磁性合金粉末及其制造方法、以及由软磁性合金粉末制作的线圈部件及装载有该线圈部件的电路板。
技术介绍
近年来，在用于通过大电流等的线圈部件中，除了小型化以外还要求大电流化。为了实现大电流化，需要使用对电流不容易磁饱和的磁性材料来构成磁芯，所以作为磁性材料，替代铁氧体系而使用铁系的金属磁性材料。特别是为了形成小型的线圈部件，要提高粉末状的软磁性金属材料的填充率，所以多使用微粒化粉末。这是因为，微粒化粉末是在熔融的金属的细流中吹附水、惰性气体等流体使之飞散、凝固而得的粉末，所以是比较接近球形的颗粒，并且颗粒的大小也小。然而，关于粉末状的软磁性金属材料，由于构成粉末的各个颗粒自身的绝缘电阻低，所以为了赋予绝缘性，多用绝缘膜覆盖构成它的各颗粒的表面来使用。作为在构成软磁性金属粉末的各颗粒的表面形成绝缘膜的方法，已知有在颗粒表面附着成为覆膜的材料的方法。例如，在专利文献1中报告了如下技术，即用包含钛醇盐类和硅醇盐类的处理液对软磁性金属粉末进行了涂敷，形成由这些聚合物构成的覆膜。另外，作为在构成软磁性金属粉末的各颗粒的表面形成绝缘膜的另一方法，已知有在粉末表面实施氧化处理的方法(专利文献2)。作为这样的氧化处理的具体方法，报告了：将以平均粒径成为100μm的方式调制的Fe-1％Si微粒化合金颗粒在氮气中混入水蒸气而形成相对湿度100％(常温)的非常低氧浓度的气氛中在450℃进行2小时氧化反应，结果在颗粒表面形成了膜厚5nm的SiO2氧化膜(专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2018-182040号公报专利文献2：日本特许第6439884号公报专利文献3：日本特开2006-49625号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题近年来，线圈部件有要使用的频率变高的趋势，所以构成它的粉末状的软磁性金属材料的微粉末化不断发展。因此，使用平均粒径为5μm以下的微粉末的情况也与日俱增。在由这种微小颗粒构成的软磁性金属粉末中，填充率高，需要防止填充率变高导致的绝缘降低。但是，现有的软磁性金属粉末，即使是上述的微粒化粉末，在微粉末化的情况下也容易凝聚，因此，难以通过通常的处理获得高填充率。为了对此进行弥补，例如需要在成型时施加高压力等特别的处理，存在磁性体的制造耗费时间的问题。而且，在成型时施加了高压力的情况下，因软磁性金属颗粒的变形而形成于表面的绝缘膜被破坏，绝缘性降低的情况也成为问题。于是，本专利技术用于解决上述问题点，目的在于提供一种能够提高填充率的软磁性金属粉末。用于解决技术问题的技术方案本专利技术人为了解决上述问题点进行了各种研讨，发现通过使软磁性金属粉末的组成为特定组成，并且在构成该金属粉末的各颗粒的表面形成具有特定组成的氧化膜，能够解决该问题点，从而完成了本专利技术。即，为了解决上述技术问题，本专利技术的第1实施方式是一种软磁性合金粉末，其特征在于：作为构成元素含有Fe和Si、以及Cr和Al的至少一者，在构成合金粉末的各颗粒的表面形成有氧化膜，该氧化膜作为构成元素除了Si以外还含有Cr和Al的至少一者，所含的这些元素的质量比例高于颗粒内的合金部分，且用质量比例表示的Si的含量比Cr、或Al、或Cr和Al的合计多。另外，本专利技术的第2实施方式是一种软磁性合金粉末的制造方法，其特征在于：将软磁性合金的原料粉末在氧浓度为5ppm～500ppm的气氛中以600℃以上的温度进行热处理，其中，该软磁性合金的原料粉末作为构成元素含有Fe和Si、以及Cr和Al的至少一者，以质量比例表示的Si的含量比Cr、或Al、或Cr和Al的合计多。另外，本专利技术的第3实施方式是一种包括由金属导体构成的线圈部和含有软磁性合金颗粒的磁性基体的线圈部件，上述软磁性合金颗粒是构成第1实施方式的软磁性合金粉末的软磁性合金颗粒。另外，本专利技术的第4实施方式是装载有第3实施方式的线圈部件的电路板。专利技术效果依照本专利技术，能够提供能够提高填充率的软磁性合金粉末。附图说明图1是本专利技术的实施方式的软磁性合金粉末的颗粒形状的例子的说明图。图2是本专利技术的实施方式的复合线圈部件的结构例的说明图。图3是本专利技术的实施方式的绕组线圈部件的结构例的说明图((a)：整体立体图；(b)：(a)的A-A截面图)。图4是本专利技术的实施方式的层叠线圈部件的结构例的说明图((a)：整体立体图；(b)：(a)的B-B截面图)。图5是本专利技术的实施方式的薄膜线圈部件的结构例的说明图。图6是本专利技术的实施方式的软磁性合金粉末(实施例1)和不满足本专利技术的必要条件的软磁性合金粉末(比较例1)的、各元素的浓度分布的测量结果(实线：实施例1；虚线：比较例1)。图7是本专利技术的实施方式的软磁性合金粉末(实施例1)和不满足本专利技术的必要条件的软磁性合金粉末(比较例1)的、Si/Cr质量比的分布的计算结果(实线：实施例1；虚线：比较例1)。图8是对于本专利技术的实施方式的软磁性合金粉末(实施例1～6)和不满足本专利技术的必要条件的软磁性合金粉末(比较例1～6)，表示比表面积S(m2/g)的常用对数与平均粒径D50(μm)的常用对数的关系的曲线图(涂黑的圆-实线：实施例1～6；空心的三角形-虚线：比较例1～6)。图9是本专利技术的实施方式的软磁性合金粉末(实施例7)的、Si/Al质量比的分布的计算结果(实线：实施例7；虚线：原料粉末)。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的结构和作用效果，结合技术思想进行说明。但是，对于作用机理包括推测，其正确与否并不限制本专利技术。此外，对于以下的实施方式的构成要素中表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。另外，数值范围的记载(将2个数值用“～”连接的记载)，是指也包括作为下限和上限记载的数值。(软磁性合金粉末)本专利技术的第1实施方式的软磁性合金粉末(以下有时简称为“第1实施方式”)，作为构成元素含有Fe和Si、以及Cr和Al的至少一者。而且，在构成合金粉末的各颗粒的表面形成有氧化膜，该氧化膜作为构成元素除了Si以外还含有Cr和Al的至少一者，并且所含的这些元素的质量比例高于颗粒内的合金部分，且用质量比例表示的Si的含量比Cr、或Al、或Cr和Al的合计多。图1示意性地表示第1实施方式的软磁性合金粉末的颗粒形状的例子。根据本专利技术人的探讨，发现在现有的软磁性金属粉末中，构成它的各颗粒的表面有可能因绝缘层的形成或者自然氧化而具有微小的凹凸。因此，即使颗粒形状是球形的，也会因该凹凸导致的颗粒间的较大的摩擦而导致流动性变得不充分，难以获得高填充率。与之相对地，在上述第1实施方式中，通过颗粒表面的氧化膜富集Si，成为像玻璃那样具有微小组织的光滑的表面，流动性优良。而且该氧化膜中的Cr或Al的质量比例高于合金部分，由此能够抑制自然氧化而确保氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软磁性合金粉末，其特征在于：/n作为构成元素含有Fe和Si、以及Cr和Al的至少一者，/n在构成合金粉末的各颗粒的表面形成有氧化膜，/n该氧化膜作为构成元素除了Si以外还含有Cr和Al的至少一者，所含的这些元素的质量比例高于颗粒内的合金部分，且用质量比例表示的Si的含量比Cr、或Al、或Cr和Al的合计多。/n

【技术特征摘要】
20190228 JP 2019-036937;20191118 JP 2019-2076051.一种软磁性合金粉末，其特征在于：
作为构成元素含有Fe和Si、以及Cr和Al的至少一者，
在构成合金粉末的各颗粒的表面形成有氧化膜，
该氧化膜作为构成元素除了Si以外还含有Cr和Al的至少一者，所含的这些元素的质量比例高于颗粒内的合金部分，且用质量比例表示的Si的含量比Cr、或Al、或Cr和Al的合计多。


2.如权利要求1所述的软磁性合金粉末，其特征在于：
比表面积S(m2/g)和平均粒径D50(μm)满足下述式(1)：
logS≤-0.98logD50+0.34(1)。


3.如权利要求1或2所述的软磁性合金粉末，其特征在于：
所述氧化膜的最表面的Si/Cr质量比或Si/Al质量比为1～10。


4.如权利要求1～3中任一项所述的软磁性合金粉末，其特征在于：
所述合金部分的组成含有1～10质量％的Si、合计0.2～2质量％的Cr和Al、或Cr、或Al，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。


5.如权利要求1～4中任一项所述的软磁性合金粉末，其特征在于：
作为构成元素含有Fe、Si和Al，
所述合金部分的组成含有1～10质量％的Si、0.2～1质量％的Al，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。


6.一种软磁性合金粉末的制造方法，其特征在于：
将软磁性合金的原料粉末在氧浓度为5ppm～500ppm的气氛中以600℃以上的温度进行热处理，其中所述软磁性合金的原料粉末作为构成元素含有Fe和Si、以及Cr和Al的至少一者，以质量比例表示的Si的含量比Cr、或Al、或Cr和Al的合计多。


7.如权利要求6所述的软磁性合金粉末的制造方法，其特征在于：
所述原料粉末的组成为含有1～10质量％的Si、合计0.2～2质量％的Cr和Al、或Cr、或Al，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。


8.如权利要求6或7所述的软磁性合金粉末的制造方法，其特征在于：
所述原料粉末的组成为含有1～10质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：织茂洋子，竹冈伸介，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP