[发明专利]复合粒子及其制造方法、压粉磁芯、磁性元件及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及复合粒子、复合粒子的制造方法、压粉磁芯、磁性元件以及便携式电子设备。

背景技术

近年来，像笔记本型个人电脑这样的移动设备的小型化、轻量化显著。此外，笔记本型个人电脑的性能一直在谋求提高至不逊色于台式个人电脑的性能的程度。

这样，为了谋求移动式设备的小型化以及高性能，就需要开关电源的高频化。现在，虽然开关电源的驱动频率正在进行高频化至数100kz程度，但是，与其同时，被内置于移动设备中的扼流圈和感应器等磁性元件的驱动频率也必须满足高频化。

在例如专利文献1中，已经公开了由含有Fe、M（其中M是从Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W中选择的至少一种元素）、Si、B、C的非晶态合金形成的薄带。此外，已经公开通过层叠该薄带，再实施冲压加工等而制造的磁芯。通过这种磁芯，可以期待谋求交流磁特性的提高。

但是，在由薄带制造的磁芯中，在磁性元件的驱动频率进一步高频化时，由涡流产生的焦耳损耗（涡流损耗）的显著增大有可能不可被避免。

为了解决这样的问题，将软磁性粉末和结合材料（粘结剂）的混合物加压成形后的压粉磁芯正在被使用。在压粉磁芯中，由于涡流产生的路径被切断，因而就可以谋求涡流损耗的降低。

此外，在压粉磁芯中，通过使软磁性粉末的粒子彼此由粘结剂粘结，从而实现了粒子之间的绝缘与磁芯形状的保持。其另一方面，如果粘结剂过于多，则压粉磁芯的磁导率的下降就不可被避免。

于是，在专利文献2中，提出了通过使用非晶态软磁性粉末与结晶态软磁性粉末的混合粉末来解决这些课题。即，由于非晶态金属与结晶态金属相比硬度更高，因而通过在压缩成形时使结晶态软磁性粉末塑性变形，使填充率提高，进而能够提高磁导率。

可是，根据非晶态软磁性粉末或者结晶态软磁性粉末的组成和粒径等不同，由于粒子的偏析和均匀分散的课题等原因，有时不可以充分地提高填充率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-182594号公报

专利文献2日本特开2010-118486号公报

发明内容

本发明的目的在于提供可以制造填充率高且磁导率高的压粉磁芯的复合粒子、可以高效地制造这样的复合粒子的复合粒子的制造方法、使用所述复合粒子而制造的压粉磁芯、具备该压粉磁芯的磁性元件以及具备该磁性元件的便携式电子设备。

上述目的可以通过下述的本发明来达成：

本发明的复合粒子的特征在于，具有由软磁性金属材料形成的粒子和以覆盖所述粒子的方式熔接、由与所述粒子组成不同的软磁性金属材料形成的被覆层；在将所述粒子的维氏硬度设为HV1，将所述被覆层的维氏硬度设为HV2时，具有100≤HV1－HV2的关系；在将所述粒子的投影面积圆相当直径的一半设为r，将所述被覆层的平均厚度设为t时，具有0.05≤t/r≤1关系。

由此，在复合粒子的集合物（复合粒子粉末）被压缩成形时，粒子与被覆层均匀地分布，同时被覆层以变形而进入至粒子彼此的间隙的方式可以移动，从这一观点而言，得到可制造填充率高、磁导率高的压粉磁芯的复合粒子。

本发明的复合粒子优选具有250≤HV1≤1200以及100≤HV2＜250的关系。

由此，可以得到在被压缩时适度的被覆层能够进入至粒子彼此的间隙的复合粒子。

在本发明的复合粒子中，形成所述粒子的软磁性金属粉末和形成所述被覆层的软磁性金属粉末分别是结晶态金属材料，通过X射线衍射法测量的所述粒子的平均结晶粒径优选为通过X射线衍射法测量的所述被覆层的平均结晶粒径的0.2倍以上0.95倍以下。

由此，能够将粒子与被覆层的硬度的平衡进一步最优化。即，在压缩复合粒子时被覆层适度地变形，能够特别地提高压粉磁芯的填充率。

在本发明的复合粒子中，优选形成所述粒子的软磁性金属材料是非晶态金属材料或者纳米结晶金属材料，形成所述被覆层的软磁性金属材料为晶态金属材料。

由此，粒子变为硬度或者韧性、电阻率高的，被覆层变为硬度相对地小的，因而上述金属材料作为这些粒子的形成材料是有用的。

在本发明的复合粒子中，优选形成所述粒子的软磁性金属材料是Fe-Si系材料。

由此，可以得到磁导率高、韧性比较高的粒子。

在本发明的复合粒子中，形成所述被覆层的软磁性金属材料为纯Fe、Fe-B系材料、Fe-Cr系材料以及Fe-Ni系材料中的任意一种。