JP2008198790A - 複合磁性粉 - Google Patents

Abstract

【課題】低歪および低発熱で且つ絶縁抵抗の高いことが要求されるノイズ除去用インダクタなどの電子部品の材料として好適に用いられる、高透磁率および高絶縁性で、磁気特性に優れ、且つ磁性粉間の接着性が良く、機械的強度の高い成型品が得られる複合磁性粉を提供すること。
【解決手段】磁性粉表面を熱可塑性樹脂で被覆した、直流電圧１００Ｖから１０００Ｖ印加時の電気抵抗値が１．０×１０¹⁰Ω以上、見掛密度が１．０〜３．５ｇ／ｃｍ³ 、平均粒子径が１０〜２００μｍである複合磁性粉。この複合磁性粉の絶縁性および耐熱性は、熱可塑性樹脂に絶縁性微粒子を分散させることで制御することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノイズ除去用インダクタなどの電子部品の材料として好適に用いられる複合磁性粉に関する。

従来、インダクタなどの電子部品として高透磁率、高絶縁性を実現するために、空芯コイルを金型に入れた後、磁性粉と有機結合剤の混合粉、あるいは、樹脂で表面を被覆した磁性粉を金型内に充填して加圧成型、熱処理する方法が知られている（特許文献１〜３参照）。この方法は、形状にも自由度があり、任意の形状に成型することが可能である。上記磁性粉としては、絶縁性、磁気特性に優れ、且つ加圧成型または熱処理した際に磁性粉間の接着性が良く、成型品の機械的強度が強いことが求められている。

しかし、特許文献１では、磁性粉と有機結合剤の混合粉を使用しているが、有機結合剤が磁性粉表面を被覆することができず、絶縁性を向上することが困難である。また、絶縁性を向上させるために有機結合剤量を増加させると透磁率の減少が生じる。

また、特許文献２では、磁性粉の表面をエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で被覆した複合磁性粉を使用しているが、熱硬化性樹脂を磁性粉の表面に被覆する際、熱を伴うため硬化反応が進み、磁性粉間の接着性が弱まり、高圧での成型が必要となってしまう。また、熱硬化性樹脂を被覆した複合磁性粉は、長期間の保存に適していない。

また、特許文献３では、２種類以上の樹脂層で表面を被覆した磁性材粉を使用することを特徴としている。樹脂層の内側層の材料として、例えば機械的強度が強い熱硬化性樹脂を用いることで成型圧力を高くしたり、成型後に熱処理をしたりしても高い絶縁性を保つ。また、樹脂層の外側層の材料として、例えば熱可塑性樹脂を用いることで磁性材粉間での結合力を強めて隙間を少なくしている。しかしながら、磁性材粉に熱硬化樹脂を被覆後に熱可塑性樹脂を均一に被覆することは困難である。そのため、機械的強度を得るために熱可塑性樹脂の被覆量が多くなり、磁気特性の低下を招く。

特許第２７００７１３号公報 特開２００４−３６３４６６号公報 特許第３５９３９８６号公報

本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであり、低歪および低発熱で且つ絶縁抵抗の高いことが要求されるノイズ除去用インダクタなどの電子部品の材料として好適に用いられる、高透磁率および高絶縁性で、磁気特性に優れ、且つ磁性粉間の接着性が良く、機械的強度の高い成型品が得られる複合磁性粉を提供することを目的とする。

本発明は、磁性粉表面を熱可塑性樹脂で被覆した、直流電圧１００Ｖから１０００Ｖ印加時の電気抵抗値が１．０×１０¹⁰Ω以上、見掛密度が１．０〜３．５ｇ／ｃｍ³ 、平均粒子径が１０〜２００μｍである複合磁性粉を提供することにより、上記課題を解決したものである。

本発明の複合磁性粉は、高透磁率および高絶縁性で、磁気特性に優れ、且つ磁性粉間の接着性が良く、機械的強度の高い成型品が得られ、低歪および低発熱で且つ絶縁抵抗の高いことが要求されるノイズ除去用インダクタなどの電子部品の材料として好適に用いることができる。

本発明の複合磁性粉は、磁性粉表面を熱可塑性樹脂で被覆したものである。
上記磁性粉としては、例えば、純鉄粉（還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、カーボニル鉄粉など）、鉄系合金、アモルファス合金などの金属系磁性粉、また、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｍｇフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライトなどのフェライト系磁性粉を用いることができる。上記磁性粉は、平均粒子径が１０〜２００μｍであることが好ましく、２５〜１６５μｍであることがより好ましい。磁性粉の組成および平均粒子径により透磁率の周波数依存性が変わるため、これらの磁性粉の中から目的の特性にあった磁性粉を適宜選択すれば良い。

上記磁性粉を被覆する熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、単独で使用しても良く、複合的に使用（混合被覆または重層被覆）することもでき、共重合体を使用することも可能である。

被覆樹脂量は、磁性粉の０．０５〜１０．０重量％が好ましく、１．０〜４．０重量％がより好ましい。樹脂量が０．０５重量％未満では磁性粉表面が十分に被覆されないことがあり、１０．０重量％より多いと磁性粉間で造粒が生じ易くなる。

上記の熱可塑性樹脂の被覆方法については特に制限はなく、従来公知の方法は何れも使用することができ、適宜選択すればよい。例えば、流動床によるスプレー法や浸漬法が挙げられる。通常は、上記の熱可塑性樹脂を、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、クロロホルム、アルコールなどの有機溶剤、またはこれらの混合溶剤に希釈または分散させて、樹脂溶液またはエマルジョンを調製し、そして当該樹脂溶液またはエマルジョンに磁性粉を浸漬させるか、または磁性粉に上記樹脂溶液をスプレーすることにより、磁性粉表面に樹脂層を形成する方法により行うとよい。スプレー法の場合、予め磁性粉を流動化させた状態で上記樹脂溶液をスプレーすることにより、均一な被膜を得ることができる。
熱可塑性樹脂を被覆した磁性粉は、冷却した後、必要に応じて解砕および分級を行ってもよい。

磁性粉表面に熱可塑性樹脂が被覆された本発明の複合磁性粉は、直流電圧１００Ｖから１０００Ｖ印加時の電気抵抗値が１．０×１０¹⁰Ω以上、好ましくは１．０×１０¹⁰〜１．０×１０¹⁴Ωである。直流電圧１００Ｖから１０００Ｖ印加時の電気抵抗値が１．０×１０¹⁰Ω未満の場合では、磁性粉表面に対して被覆樹脂量が少ないことから、磁性粉表面に熱可塑性樹脂を均一に被覆できず、高透磁率、高絶縁性、および高い機械的強度が得られない。

また、本発明の複合磁性粉は、ハンドリングの観点から、見掛密度が１．０〜３．５ｇ／ｃｍ³ 、好ましくは２．０〜３．２ｇ／ｃｍ³ である。
また、本発明の複合磁性粉は、平均粒子径が１０〜２００μｍ、好ましくは２５〜１６５μｍである。平均粒子径が１０μｍより小さいと、熱可塑性樹脂を被覆する際に磁性粉間で造粒が生じ易くなり、また平均粒子径が２００μｍより大きいと、透磁率は向上するものの磁性粉間の接着性が悪化する。

本発明の複合磁性粉を成型後に高温で熱処理した場合、被覆樹脂が熱可塑性樹脂の単独では樹脂の分解による絶縁抵抗の低下が生じることがある。そのため、本発明の複合磁性粉は、絶縁抵抗の調整や加圧成型後に高温の熱処理が必要な場合などには、磁性粉表面に熱可塑性樹脂を被覆する際に、該熱可塑性樹脂中に絶縁性微粒子を分散することが好ましく、それにより絶縁性および耐熱性を制御することができる。
上記絶縁性微粒子としては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃などが挙げられ、平均粒子径が１．０〜１０００ｎｍのものが好ましく、５．０〜２００ｎｍのものがより好ましい。
上記絶縁性微粒子の分散量は、通常、熱可塑性樹脂１００重量部に対し、５〜６０重量部、好ましくは２０〜５０重量部である。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜１１および比較例１］
表１記載の磁性粉を表１記載の熱可塑性樹脂で被覆して複合磁性粉をそれぞれ製造した。被覆処理は、磁性粉表面にトルエンで希釈した熱可塑性樹脂溶液をスプレーコーティングすることにより行った。被覆樹脂量（対磁性粉）を表１に示す。実施例１１では、熱可塑性樹脂に対して絶縁性微粒子としてＳｉＯ2 を４０重量％添加した。比較例１は、熱可塑性樹脂を被覆しない場合である。
得られた複合磁性粉について、磁気特性（振動試料型磁力計により測定）、電気抵抗、見掛密度（JIS Z2504-1979に準ずる）、平均粒子径（レーザー回折式粒度分布により測定）の測定結果を表１に示す。尚、電気抵抗の測定には、Ｎ極およびＳ極を対向させ磁極間間隔８ｍｍとした測定器を用いた（磁極：表面磁束密度１５００Ｇ、対向磁極面積１０×３０ｍｍ）。この磁極間に非磁性の平行平板電極（電極面積１０×４０ｍｍ、電極間隔４ｍｍ）を配置し、該電極間に試料を２００ｍｇ入れ、磁力により電極間に試料を保持した。絶縁抵抗測定器（TR-8601 、武田理研製）を用いて直流電圧１００Ｖおよび１０００Ｖを印加して測定した。
また、実施例１および１１で得られた複合磁性粉の電子顕微鏡写真をそれぞれ図１および図２に示す。

［実施例１２］
実施例１１で得られた複合磁性粉を成型後、歪除去および機械的強度を上げるため、２００℃で１時間、大気下で熱処理した。該熱処理後の磁性粉の電子顕微鏡写真を図３に示す。

表１および図１〜３から次のことがわかる。実施例１〜１１と比較例１との対比から明らかなように、本発明の複合磁性粉は、磁性粉の組成および平均粒子径に依存せず、高い絶縁抵抗を有し、電気抵抗の１００Ｖから１０００Ｖまでの電圧依存性も一定である。これは、図１の電子顕微鏡写真から見られるように磁性粉表面に均一に樹脂が被覆されているからである。また、被覆樹脂量も多く必要とせず、磁気特性の大きな低下を防ぐことができる。

また、実施例１１から明らかなように、樹脂中に絶縁性微粒子を分散させても、図２の電子顕微鏡写真に示すように樹脂を磁性粉表面に均一に被覆することができる。また、図２と図３との対比から明らかなように、実施例１１で得られた本発明の複合磁性粉を成型後に高温で熱処理しても、熱処理前の被覆状態と差異が見られない。

実施例１で得られた複合磁性粉の被覆状態を示す電子顕微鏡写真（反射電子像、×２００）である。 実施例１１で得られた複合磁性粉の被覆状態を示す電子顕微鏡写真（反射電子像、×２００）である。 実施例１１で得られた複合磁性粉を成型後、２００℃で１時間、大気下で熱処理した複合の複合磁性粉の被覆状態を示す電子顕微鏡写真（反射電子像、×２００）である。

Claims (3)

1. 磁性粉表面を熱可塑性樹脂で被覆した、直流電圧１００Ｖから１０００Ｖ印加時の電気抵抗値が１．０×１０¹⁰Ω以上、見掛密度が１．０〜３．５ｇ／ｃｍ³ 、平均粒子径が１０〜２００μｍである複合磁性粉。
2. 熱可塑性樹脂中に絶縁性微粒子が分散している請求項１記載の複合磁性粉。
3. ノイズ除去用インダクタに用いられる請求項１または２記載の複合磁性粉。