磁芯

摘要

一种磁芯，其具备：具有平均晶体粒径为100nm以下的晶体结构的多个铁基软磁性合金板和设置于多个铁基软磁性合金板的一个与另一个之间的绝缘层。磁芯中的多个铁基磁性合金板的占空系数为65％以上，100kHz频率时的初始导磁率为25000以上。

权利要求

1.一种磁芯，其具备：具有平均晶体粒径为100nm以下的晶体结构的多个铁基软磁性合金板；和设置于所述多个铁基软磁性合金板的一个与另一个之间的绝缘层，其中，所述多个铁基软磁性合金板各自的平均厚度为30μm以下，所述绝缘层的厚度为0.1μm～10μm，所述绝缘层包含平均粒径为0.001μm～0.1μm的绝缘性微粒，所述绝缘性微粒包含选自氧化硅、氧化镁及氧化铝中的至少一种氧化物，所述磁芯中的所述多个铁基软磁性合金板的占空系数为65％以上，100kHz频率时的初始导磁率为25000以上。

2.根据权利要求1所述的磁芯，其中，所述平均晶体粒径为50nm以下。

3.根据权利要求1所述的磁芯，其中，所述多个铁基软磁性合金板各自的组成由下式表示，

式：FeaCubMcM’dM”eSifBg式中，M表示选自周期表的4族元素、5族元素、6族元素及稀土类元素中的至少一个元素，所述4族元素包含钛、锆或铪，所述5族元素包含钒、铌或钽，所述6族元素包含铬、钼或钨，M’表示选自Mn、Al及铂族元素中的至少一个元素，M”表示选自Co及Ni中的至少一个元素，a为满足a+b+c+d+e+f+g＝100原子％的数，b为满足0.01≤b≤8原子％的数，c为满足

0.01≤c≤10原子％的数，d为满足0≤d≤10原子％的数，e为满足0≤e≤20原子％的数，f为满足10≤f≤25原子％的数，g为满足3≤g≤12原子％的数。

4.根据权利要求1所述的磁芯，其中，所述磁芯的密度的计算值相对于所述密度的实测值之比Ks1为满足1.00≤Ks1≤1.50的数。

5.根据权利要求4所述的磁芯，其中，在将所述磁芯进行四等分时，四个分割片各自的密度的计算值相对于所述密度的实测值之比Ks2与所述Ks1的值之差为±0.2以内。

6.根据权利要求1所述的磁芯，其中，所述初始导磁率为30000以上。

7.根据权利要求1所述的磁芯，其中，在所述铁基软磁性合金板与所述绝缘层相接触的边界，每100μm单位长度内的空隙的合计长度为0μm～5μm。

8.根据权利要求1所述的磁芯，其中，工作频率为50kHz以上。

9.根据权利要求1所述的磁芯，其中，所述绝缘性微粒包含所述氧化硅。

10.根据权利要求1所述的磁芯，其中，所述晶体结构具有Fe3Si相。

说明书

磁芯

技术领域

[0001] 实施方式涉及磁芯。

背景技术

[0002] 在高频区域中使用的以往的开关调节器等磁芯包含坡莫合金、铁素体等晶质材料。但是，坡莫合金由于比电阻小，因此在高频区域中的铁损大。铁素体虽然在高频区域中
的铁损小，但磁通密度低，为500高斯(G)左右。因此，在以大工作磁通密度使用时会接近饱
和而铁损增大。对此，开发了具有平均晶体粒径为50nm以下的微细晶体结构的铁基软磁性
合金。上述铁基软磁性合金在1kHz频率时的导磁率μ为约100000。

[0003] 开关调节器中使用的电源变压器、平滑扼流圈、共模扼流圈等部件需要磁芯的小型化。同样地，噪声滤波器、天线等部件也需要磁芯的小型化。

[0004] 开关调节器是开关电源的一种。开关电源作为商用电源的电力转换装置等被广泛利用。开关电源是通过利用反馈电路来控制半导体开关元件的通/断时间比率(占空比)而
使输出功率稳定的电源装置。开关电源被用于医疗设备、产业设备、铁道、通信设备等各种
设备。伴随着半导体开关元件的高性能化，工作频率高达50kHz以上。在1kHz频率时的导磁
率μ为100000的磁芯中，100kHz频率时的导磁率μ仅为20000左右。因此，50kHz的频率以上的
高频区域中的磁芯的小型化是困难的。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特开平10‑008224号公报

发明内容

[0008] 本发明所要解决的课题是提高磁芯的导磁率。

[0009] 实施方式的磁芯具备：具有平均晶体粒径为100nm以下的晶体结构的多个铁基软磁性合金板；和设置于多个铁基软磁性合金板的一个与另一个之间的绝缘层。磁芯中的多
个铁基磁性合金板的占空系数为65％以上，100kHz频率时的初始导磁率为25000以上。

附图说明

[0010] 图1是表示卷绕型磁芯的结构例的截面示意图。

[0011] 图2是表示层叠型磁芯的结构例的截面示意图。

[0012] 图3是表示铁基软磁性合金板与绝缘层的边界的一个例子的截面图。

具体实施方式

[0013] 以下，参照附图对实施方式进行说明。附图是示意性的，例如各构成要素的厚度、宽度等尺寸有可能与实际的构成要素的尺寸不同。另外，实施方式中，有时会对实质上同一
构成要素标注同一符号并省略说明。

[0014] 图1是表示卷绕型磁芯的结构例的截面示意图。图2是表示层叠型磁芯的结构例的截面图示意图。图1及图2中所示的磁芯1具备铁基软磁性合金板2和绝缘层3。

[0015] 图1中所示的磁芯1为卷绕型磁芯，是通过夹持绝缘层3而将多个铁基软磁性合金板2的一个与另一个层叠并将该层叠体卷绕而形成的卷绕体。卷绕型磁芯也被称为环形磁
芯。图1中所示的磁芯1在磁芯1的中心具有中空部4。

[0016] 图2中所示的磁芯为层叠型磁芯，是通过在多个铁基软磁性合金板2的一个与另一个之间夹持绝缘层3并层叠而形成的层叠体。

[0017] 也可以在图1及图2中所示的磁芯1上卷绕有线圈。磁芯1根据需要也可以收纳于壳体中。也可以在将磁芯1收纳到壳体中后卷绕线圈。

[0018] 铁基软磁性合金板2例如由包含50原子％以上的铁(Fe)的软磁性合金薄板构成。铁基软磁性合金板2具有平均晶体粒径为100nm以下的微细晶体结构。如果平均晶体粒径超
过100nm，则软磁特性降低。因此，平均晶体粒径优选为100nm以下，进一步优选为50nm以下。
另外，平均晶体粒径更优选为10nm～30nm，更进一步优选为10nm以上且低于30nm。

[0019] 平均晶体粒径由通过X射线衍射(X‑ray Diffraction：XRD)分析求出的衍射峰的半值宽度通过谢乐(Scherrer)公式求出。谢乐公式以D＝(K·λ)/(βcosθ)表示。其中，D为平
均晶体粒径，K为形状因子，λ为X射线的波长，β为峰半值全宽(FWHM)，θ为布拉格角。形状因
子K设定为0.9。布拉格角为衍射角2θ的一半。XRD分析在Cu靶、管电压为40mV、管电流为
40mA、狭缝宽度(RS)为0.20mm的条件下进行。

[0020] 铁基软磁性合金板2的组成例如由下述通式(组成式)表示。

[0021] 通式：FeaCubMcM’dM”eSifBg

[0022] (式中，M为选自周期表的4族元素、5族元素、6族元素及稀土类元素中的至少一个元素，M’为选自Mn、Al及铂族元素中的至少一个元素，M”为选自Co及Ni中的至少一个元素，a
为满足a+b+c+d+e+f+g＝100原子％的数，b为满足0.01≤b≤8原子％的数，c为满足0.01≤c
≤10原子％的数，d为满足0≤d≤10的数，e为满足0≤e≤20原子％的数，f为满足10≤f≤25
原子％的数，g为满足3≤g≤12原子％的数。)

[0023] Cu会提高耐蚀性、防止晶粒的粗大化，对于改善铁损、导磁率等软磁特性是有效的。优选Cu的含量为0.01原子％～8原子％(0.01≤b≤8)。Cu含量低于0.01原子％时，添加
的效果小，如果Cu超过8原子％，则磁特性降低。

[0024] M为选自周期表的4族元素、5族元素、6族元素及稀土类元素中的至少一个元素。4族元素的例子包含Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)等。5族元素的例子包含V(钒)、Nb(铌)、Ta(钽)
等。6族元素的例子包含Cr(铬)、Mo(钼)、W(钨)等。稀土类元素的例子包含Y(钇)、镧系元素、
锕系元素等。M元素对于晶体粒径的均匀化和相对于温度变化的磁特性的稳定化是有效的。
优选M元素的含量为0.01原子％～10原子％(0.01≤c≤10)。

[0025] M’为选自Mn(锰)、Al(铝)及铂族元素中的至少一个元素。铂族元素的例子包含Ru(钌)、Rh(铑)、Pd(钯)、Os(锇)、Ir(铱)、Pt(铂)等。M’元素对于提高饱和磁通密度等软磁特
性是有效的。优选M’元素的含量为0原子％～10原子％(0≤d≤10)。

[0026] M”元素为选自Co(钴)及Ni(镍)中的至少一个元素。M”元素对于提高饱和磁通密度等软磁特性是有效的。优选M”元素的含量为0原子％～20原子％(0≤e≤20)。

[0027] Si(硅)及B(硼)有助于制造时的合金的非晶质化或微结晶的析出。Si及B对于改善结晶化温度、用于提高磁特性的热处理是有效的。特别是Si会固溶于微细晶粒的主要成分
即Fe中，对于降低磁致伸缩和磁各向异性是有效的。优选Si的含量为10原子％～25原子％
(10≤f≤25)。优选B的含量为3原子％～12原子％(3≤g≤12)。

[0028] 在满足上述通式的情况下，会形成Fe3Si相。平均晶体粒径为100nm以下的微细晶体主要具有选自α‑Fe相、Fe3Si相及Fe2B相中的至少一个相。各晶体也可以包含满足通式的
构成元素。

[0029] 优选与Fe3Si晶相平行方向地产生拉伸应力、与Fe3Si晶相垂直方向地产生压缩应力。解析拉伸应力及压缩应力的有无是使用XRD的残留应力解析方法来进行。平行方向为铁
基软磁性合金板2的长度方向。即，平行方向为通过骤冷辊挤塑法制作的薄带的长度方向。
垂直方向是指薄带的宽度方向。

[0030] 利用XRD分析进行的残留应力解析通过以下的方法来进行。XRD分析是在Cu靶、管电压为40mV、管电流为40mA、狭缝宽度(RS)为0.20mm的条件下进行。

[0031] 以在衍射角(2θ)为140度～180度的范围内出现的最大的峰作为基准。一边使X射线的照射角度以15度单位移动至45度一边进行测定。如果该峰的位置朝着偏向右侧则成为
拉伸应力，如果偏向左侧则成为压缩应力。

[0032] 对Fe3Si晶相的拉伸应力及压缩应力的产生表示铁基软磁性合金板具有磁各向异性。如上所述，含有Fe(铁)、Si(硅)、B(硼)作为构成元素的铁基软磁性合金板2具有选自α‑
Fe、Fe3Si及Fe2B中的至少一个晶相。具有以往的微细晶体的磁性材料通过消除磁各向异性
而能够赋予软磁特性。就该方法而言，其以上的初始导磁率的提高是困难的。

[0033] 实施方式的磁芯通过对Fe3Si晶相赋予磁各向异性，能够增大初始导磁率。特别是能够将频率100kHz的初始导磁率增大到25000以上，进而增大到30000以上。通过赋予磁各
向异性，能够增大热处理后的磁芯的直流顽磁力。

[0034] 铁基软磁性合金板2的平均厚度优选为30μm以下。如果铁基软磁性合金板2变厚，2 2 2
则涡流损耗变大。涡流损耗X由式子X＝Bfd/ρ来表示。B表示磁芯1的磁通密度，f表示磁芯
1的频率，d表示铁基软磁性合金板2的平均厚度，ρ表示磁芯1的电阻率。铁基软磁性合金板2
的平均厚度更优选为20μm以下，更进一步优选为18μm以下。在使用扫描型电子显微镜
(Scanning Electron Microscope：SEM)对铁基软磁性合金板2的截面进行观察时，平均厚
度由任意的5处的厚度的平均值来定义。

[0035] 铁基软磁性合金板2的密度的计算值相对于该密度的实测值之比Ks优选为满足1.00≤Ks≤1.50的数。密度的计算值为由铁基软磁性合金板2的组成求出的理论值。铁基软
磁性合金板2的组成由式子Fe73Cu1Nb4Si15B7表示时的密度的计算值如以下那样被算出。在
3 3 3
将Fe的密度设为7.87g/cm 、将Cu的密度设为8.96g/cm 、将Nb的密度设为8.56g/cm 、将Si的
3 3
密度设为2.33g/cm、将B的密度设为2.37g/cm 时，铁基软磁性合金板2的密度的计算值为
3
7.87×0.73+8.96×0.01+8.56×0.04+2.33×0.15+2.37×0.07＝6.6925g/cm (≈6.69g/
3 2
cm)。另外，密度的实测值如以下那样被算出。从铁基软磁性合金板2中切取出仅1cm的面
积，测定密度。密度的实测值为所测定的密度除以铁基软磁性合金板2的平均厚度而得到的
值。Ks越接近1.00，则表示密度的实测值越接近理论值。

[0036] Ks超过1.50表示铁基软磁性合金板2的表面的凹凸大或凸部多。如果表面凹凸过大，则增大磁芯1中的多个铁基软磁性合金板2的占空系数变得困难。如后述那样，减小铁基
软磁性合金板2与绝缘层3之间的空隙也变得困难。更优选Ks为1.00～1.30。

[0037] 如果具有铁基软磁性合金板2的组成的信息，则可以直接使用磁芯1来算出Ks。如后述那样，例如在具有由氧化物形成的厚度为10μm以下的绝缘层3的情况下，也可以直接使
用磁芯1来测定密度的实测值。如果是由薄的氧化物层形成的绝缘层3，则由于绝缘层3的质
量相对于磁芯1的质量的比例为3％以下，因此也可以不考虑绝缘层3的质量来算出Ks。可以
将直接使用磁芯1所测定的Ks视为由磁芯1整体求出的Ks。优选由磁芯1整体求出的Ks为
1.00～1.50。Ks更优选为1.1～1.3。

[0038] 优选的是，将由磁芯1整体求出的Ks设为Ks1时，铁基软磁性合金板2的平均厚度为20μm以下，Ks1为满足1.00≤Ks1≤1.50的数。另外，在Ks1为满足1.00≤Ks1≤1.50的数、且将
磁芯1四等分而得到的四个分割片各自的密度的计算值相对于实测值之比Ks设定为Ks2时，
Ks2与Ks1之差优选为±0.2以内。Ks1、Ks2如以下那样算出。将磁芯1进行四等分，将测定四个
分割片各自的密度而得到的密度的实测值设为Ks2。另外，Ks1由四个分割片的Ks2的平均值
来定义。通过算出上述差，能够确认磁芯1的局部性不均的有无。通过减小Ks的局部性不均，
能够设置薄的绝缘层3，能够增大磁芯1中的多个铁基软磁性合金板2的占空系数。

[0039] 磁芯1优选具有绝缘层3、并且多个铁基软磁性合金板2的占空系数为65％以上。在不设置绝缘层3的情况下，据认为有下述两种结构：(1)铁基软磁性合金板2彼此接触的结
构、(2)铁基软磁性合金板2彼此的间隔大的结构。如果铁基软磁性合金板2彼此直接接触，
则导磁率降低。如果铁基软磁性合金板2彼此的间隔大，则铁基软磁性合金板2的占空系数
下降，因此导磁率下降。即，为了提高导磁率，需要按照铁基软磁性合金板2彼此不直接接触
的方式将铁基软磁性合金板2之间绝缘、并且提高占空系数。占空系数更优选为75％以上。
占空系数的上限没有特别限定，优选为95％以下。如果占空系数超过95％，则有可能层间绝
缘会变得不充分。

[0040] 以下对占空系数的测定方法进行说明。首先，对磁芯1的任意的截面进行SEM观察，求出观察图像中的铁基软磁性合金板2的合计面积。通过截面的SEM观察来算出单位面积为
500μm×500μm的5处区域的占空系数，将其平均值作为磁芯的占空系数(％)。

[0041] 绝缘层3的厚度优选为0.1μm以上。如果绝缘层3的厚度低于0.1μm，则有可能局部地产生层间绝缘不充分的部位。绝缘层3的厚度优选为10μm以下。如果绝缘层3的厚度超过
10μm，则增大占空系数是困难的。即，绝缘层3的厚度优选为0.1μm～10μm，进一步优选为0.5
μm～3μm。绝缘层3的厚度是在磁芯1的任意的截面中测定的。在任意的5处进行该作业，将其
平均值作为绝缘层的厚度(平均厚度)。

[0042] 绝缘层3优选为通过堆积平均粒径为0.001μm以上(1nm以上)的绝缘性微粒而形成的绝缘膜。通过堆积绝缘性微粒，能够不对铁基软磁性合金板2施加应力。作为绝缘性微粒，
优选为氧化物，绝缘性微粒的例子包含氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)等氧化
物、树脂粉末。特别优选使用氧化硅(SiO2)。由于氧化物在干燥时不会伴随有收缩，因此能
够抑制应力的产生。特别是，由于氧化硅与铁基软磁性合金板2的融洽性良好，因此能够降
低导磁率的不均。据认为这是由于：氧化硅与铁基软磁性合金板2都含有硅作为必需的构成
元素。

[0043] 优选绝缘性微粒的平均粒径为0.001μm～0.1μm。如果绝缘性微粒的平均粒径超过0.1μm(100nm)，则绝缘性微粒彼此的间隙变宽，因此难以提高占空系数。如上所述，在铁基
软磁性合金板2的表面上有微小的凹凸的情况下，变得容易在铁基软磁性合金板2与绝缘层
3的边界形成间隙。在使用绝缘性微粒的情况下，可以通过在含有绝缘性微粒的溶液中浸渍
铁基软磁性合金板2并使其干燥的方法来形成绝缘层3。如果为该方法，则不会伴随有绝缘
材料的收缩，因此不会对铁基软磁性合金板2施加应力。因此，绝缘性微粒的平均粒径优选
为0.001μm～0.1μm，进一步优选为0.005μm～0.05μm(5nm～50nm)。是否为包含所堆积的绝
缘性微粒的绝缘层3例如可以通过利用SEM观察等而得到的放大照片来判别。

[0044] 图3是表示铁基软磁性合金板2与绝缘层3的边界的一个例子的截面示意图。如后述的那样，铁基软磁性合金板2是使用通过骤冷辊挤塑法而制作的非晶质铁基合金薄带作
为原材料而形成。就通过骤冷辊挤塑法而制作的薄带而言，冷却辊表面的微小的凹凸会对
薄带表面的表面性造成影响。因此，如果微观地放大，则在铁基软磁性合金板2的表面形成
有微小的凹凸。如果使用绝缘性微粒，则能够按照将磁性薄带的微小的凹凸填埋的方式来
设置绝缘层3。另一方面，在树脂糊剂的情况下，在通过加热而固化时会伴随有树脂层的收
缩，因此会在铁基软磁性合金板2中产生应力。如果在铁基软磁性合金板2中产生应力，则会
造成导磁率的降低。

[0045] 在铁基软磁性合金板2与绝缘层3的边界，优选每100μm单位长度L的空隙5的合计长度P为5μm以下(包括零)。通过减小铁基软磁性合金板2与绝缘层3的边界的空隙(间隙)，
能够以薄的绝缘层3提高占空系数。其结果是，能够提高导磁率。图3中示出空隙5为1个的例
子，但也有多个的情况。如果其合计长度为5μm以下，则能够提高占空系数。

[0046] 铁基软磁性合金板2与绝缘层3的边界的空隙的比例(面积比例)是利用通过SEM观察而得到的截面照片来测定。在SEM观察图像中，空隙5与铁基软磁性合金板2及绝缘层3的
对比度不同。空隙的比例例如优选为5％以下，进一步优选为2％以下。

[0047] 以上那样的磁芯在100kHz频率时的初始导磁率μ为25000以上。此外，能够将100kHz频率时的初始导磁率μ设定为30000以上。初始导磁率μ的测定方法利用阻抗分析仪
并设定为：室温、1匝、1V。阻抗分析仪设定为Hewlett‑Packard Japan,Ltd.制YHP4192A。

[0048] 以往的使用了具有微细晶体结构的铁基软磁性合金的磁芯在工作频率为50kHz以上的区域，对于小型化是有限的。据认为其原因是：具有微细晶体结构的铁基软磁性合金板
的导磁率低，进而占空系数低。

[0049] 实施方式的磁芯是将铁基软磁性合金板的占空系数提高至65％以上并且抑制损耗，100kHz频率时的初始导磁率μ高且为25000以上。由此，能够将磁芯1小型化。

[0050] 近年来，伴随着半导体元件(半导体开关元件)的高性能化，工作频率高达50kHz以上。半导体元件的工作频率变得高至400kHz。实施方式的磁芯将100kHz频率时的初始导磁
率设定为25000以上。因此，作为搭载于具有工作频率为50kHz～400kHz的半导体元件的电
子设备中的磁芯显示出优异的特性。

[0051] 具有工作频率为50kHz～400kHz的半导体元件的电子设备可列举出开关电源、天线装置、变换器等。电子设备被用于通信基站、太阳能发电厂、电动汽车(Electric 
Vehicle：EV)、混合动力电动汽车(Hybrid‑Electric Vehicle：HEV)、插电式混合动力汽车
(Plug‑in Hybrid Vehicle：PHV)那样的汽车、产业设备等中。除此以外，还可以用于个人电
脑、服务器等办公自动化(OA)设备中。

[0052] 实施方式的磁芯能够增大AL值。AL值满足式子“AL值∝μ×Ae/Le”的关系。μ表示初始导磁率，Ae表示平均磁路长度，Le表示有效横截面积。AL值是表示磁芯1的性能的指标。AL
值越高，则表示电感值越高。

[0053] 在磁芯的尺寸(Ae/Le)相同时，初始导磁率μ越大，则AL值变得越高。通过减小有效横截面积Le或者增大平均磁路长度Ae，从而AL值变大。通过增长平均磁路长度Ae，从而AL值
变大。通过减小有效横截面积Le，从而AL值变大。

[0054] 如果将磁芯1大型化，则AL值变大。另一方面，磁芯1的大型化会产生电子设备内的配置空间的问题。实施方式的磁芯增大了初始导磁率μ、并且增大了铁基软磁性合金板的占
空系数。如果提高占空系数，则如果铁基软磁性合金板的使用量相同，就能够减小磁芯的体
积。由此，能够减小磁芯的有效横截面积Le。如果提高占空系数，则在磁芯的尺寸相同时，铁
基软磁性合金板2的使用量增加，因此能够增长平均磁路长度Ae。实施方式的磁芯由于初始
导磁率、占空系数这两者高，因此能够提高AL值。AL值的提高能够实现磁芯的小型化。由此，
变得容易确保磁芯的轻量化和电子设备中的配置空间。因而，能够提高电子设备内的设计
的自由度。例如，在将100kHz频率时的初始导磁率μ为17000的磁芯与30000的磁芯进行比较
的情况下，初始导磁率为30000的磁芯的直径能够小型化约20％。

[0055] 如果将磁芯1小型化，则构成磁芯1的材料少即可，因此还能够降低成本。即使减少绕线次数，也能够得到同等的特性。绕线次数的减少由于能够减少绕线的使用量，因此会带
来成本降低。进而，通过减少绕线次数，能够减少在绕线工序中磁芯破损的概率。因此，能够
提高绕线工序中的成品率。如果减少绕线次数，则能够降低绕线的发热量。

[0056] 磁芯1的小型化还会带来轻量化。即，在磁芯1的特性与以往的磁芯的特性同等的情况下，小型轻量化成为可能。磁芯1的小型轻量化会带来开关电源、天线装置、变换器等电
子设备的小型轻量化。

[0057] 接下来，对实施方式的磁芯1的制造方法进行说明。磁芯1的制造方法只要磁芯1具有上述构成则没有特别限定，但作为用于以良好成品率获得的磁芯1方法，可列举出下面的
方法。

[0058] 首先，制作铁基非晶质合金薄带。按照铁基非晶质合金满足上述的通式(组成式)的方式，制备混合了各构成成分的原料粉末。接着，将该原料粉末熔化而制作原料熔液。使
用原料熔液并通过骤冷辊挤塑法来制作长条的铁基非晶质合金薄带。在进行骤冷辊挤塑法
时，优选将冷却辊的表面粗糙度Ra设定为1μm以下。通过使冷却辊的表面变得平坦，能够减
小所得到的铁基非晶质合金薄带的位于表面的凹凸。由此，能够将Ks设定为1.00～1.30。为
了减小表面凹凸，在不活泼气氛中进行也是有效的。作为不活泼气氛优选氩。通过控制冷却
辊的旋转速度、气氛的温度等，能够控制平均厚度。

[0059] 接着，形成绝缘层3。绝缘层3例如使用平均粒径为0.001μm～0.1μm的绝缘性微粒来形成。绝缘性微粒优选使用氧化物或树脂来形成。特别优选包含选自氧化硅、氧化镁及氧
化铝中的至少一种氧化物。在含有绝缘性微粒的溶液中浸渍由铁基非晶质合金薄带形成的
合金板。之后，使其干燥从而在合金板上设置绝缘层3。根据需要，也可以交替地反复进行浸
渍和干燥。形成绝缘层3的工序可以在预先将合金板切割成目标磁芯的尺寸后进行，也可以
以长条的磁性薄带的状态进行。

[0060] 接着，制作磁芯1。在卷绕型磁芯的情况下，将设置有绝缘层的长条的磁性薄带(铁基软磁性合金板2)进行卷绕。将卷绕的最外周通过点焊、粘接剂进行固定。如果将绝缘层3
的厚度调整为4μm以下，则在卷绕工序中绝缘层难以剥离。

[0061] 在层叠型磁芯的情况下，可列举出下述方法：将设置有绝缘层3的长条的磁性薄带(铁基软磁性合金板2)进行层叠，然后切割成所需要的尺寸。也可以将设置有绝缘层3的长
条的磁性薄带切割成必要的尺寸后进行层叠。将层叠体的侧面通过粘接剂进行固定。优选
在磁芯的表面涂敷树脂。通过树脂涂敷，能够提高磁芯的强度。

[0062] 接着，对合金板进行热处理而使微细晶体析出，形成铁基软磁性合金板2。在卷绕型磁芯的情况下，优选卷绕后进行热处理。在层叠型磁芯的情况下，可以层叠后进行热处
理，也可以将预先经过热处理的铁基软磁性合金板2进行层叠。铁基非晶质合金板由于通过
使微细晶体析出而变脆，因此优选在制作磁芯后进行热处理。

[0063] 热处理温度优选为结晶化温度附近的温度或比其高的温度。优选高于结晶化温度‑20℃的温度。如果是满足上述的通式的铁基软磁性合金板2，则结晶化温度为500℃～
515℃。因此，热处理温度优选为480℃～600℃。进一步优选为510℃～560℃。

[0064] 热处理温度按照磁芯1的温度成为480℃～600℃的方式进行控制。例如在为电炉的情况下，通过调整电热器的温度，能够控制磁芯的温度。在靠近电热器的地方和远离电热
器的地方温度会产生差异。如果配置多个磁芯1而进行热处理，则会产生炉内的温度不均。
为了控制磁芯1的热处理温度，优选使用温度传感器来测定热处理中的磁芯1的温度。例如
使用热电偶来直接测定磁芯1的温度的方法是有效的。

[0065] 通过对能够抑制炉的温度不均的个数的磁芯1进行热处理，能够易于控制热处理温度。也可以通过在多处设置炉内的电热器来控制热处理温度。通过使炉内的气氛循环，能
够易于控制热处理温度。也可以通过使用大型的热处理炉来控制热处理温度。通过用热导
率高的材料包围炉内、使散热性变得均匀，能够易于控制热处理温度。

[0066] 优选热处理时间为30小时以下。热处理时间是指磁芯的温度为480℃～600℃时的时间。如果超过30小时，则微细晶粒的平均粒径有可能超过100nm。热处理时间更优选为20
分钟～20小时。热处理时间更优选为1小时～10小时。如果为该范围则容易将平均晶体粒径
控制在50nm以下。

[0067] 优选结晶化温度时刻的升温速度为7℃/分钟～30℃/分钟。如果为该范围则容易赋予上述的拉伸应力及压缩应力。如果升温速度超过30℃/分钟，则有可能引起急剧的晶粒
成长从而磁特性降低。升温速度的下限没有特别限定，优选为1℃/分钟以上。如果低于1℃/
分钟，则升温时间过长从而量产性降低。因此，结晶化温度时刻的升温速度优选为7℃/分钟
～30℃/分钟、进一步优选为10℃/分钟～20℃/分钟。

[0068] 通过进行以上那样的热处理，能够将磁芯1的直流顽磁力设定为2A/m～4A/m。以往的磁芯在热处理后的直流顽磁力为1A/m左右。通过将顽磁力设定为2A/m～4A/m，能够增大
初始导磁率。如果直流顽磁力超过4A/m，则软磁特性降低。

[0069] 接着，根据需要，也可以进一步进行磁场中的热处理。在磁场中的热处理中，优选沿铁基软磁性合金板2的短边方向施加磁场。就卷绕型磁芯而言，沿铁基软磁性合金板2的
宽度方向施加磁场。就层叠型磁芯而言，沿铁基软磁性合金板2的短边侧方向施加磁场。通
过一边沿铁基软磁性合金板2的短边方向施加磁场一边进行热处理，能够使铁基软磁性合
金板2的磁畴壁消失。通过降低磁畴壁从而损耗降低，因此导磁率提高。施加的磁场优选为
80kA/m以上，进一步优选为100kA/m以上。热处理温度优选为200℃～700℃。磁场中热处理
的热处理时间优选为20分钟～10小时。磁场中热处理也可以与上述的用于微细晶体析出的
热处理在一个工序中进行。根据需要，也可以将磁芯收纳于壳体中。在搭载于各种电子设备
中时，根据需要，也可以实施绕线处理。

[0070] 如果是以上那样的制造方法，则能够提高占空系数，并且将100kHz频率时的初始导磁率μ设定为25000以上，进而设定为30000以上。通过将占空系数、用于微细晶体析出的
热处理、磁场中热处理组合1个或2个以上，能够将100kHz频率时的初始导磁率μ增大到
25000以上，进而增大到30000以上。

[0071] 实施例

[0072] (实施例1～8、比较例1～2)

[0073] 使用骤冷辊挤塑法而制作了铁基非晶质合金薄带。通过改变骤冷辊挤塑法的条件，从而改变了平均厚度及Ks。通过该作业，准备了试样1～4的铁基非晶质合金板。铁基非
晶质合金板的平均厚度、Ks如表1中所示的那样。试样1～4的结晶化温度为500℃～515℃。

[0074] [表1]

[0075]

[0076] 接着，在铁基非晶质合金板的表面形成了绝缘层。就实施例1～8、比较例1而言，如表2中所示的那样在试样1～4中的任一合金板的表面上使用氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)或
氧化铝(Al2O3)的绝缘性微粒并通过上述的方法形成了绝缘层。在比较例2中，在试样1的合
金板的表面涂布树脂糊剂而形成了绝缘层。将绝缘性微粒的材质、平均粒径、绝缘层的厚度
示于表2中。

[0077] [表2]

[0078]

[0079] 形成绝缘层后，将合金板进行卷绕而制作了卷绕型磁芯。之后，进行了用于使微细晶体析出的第1热处理和磁场中的第2热处理。由此，制作了实施例1～8及比较例1～2的卷
绕型磁芯。实施例及比较例的磁芯的尺寸统一为外径12mm×内径10mm×宽度2mm。将第1热
处理及第2热处理的条件示于表3中。在第1热处理后测定了磁芯的顽磁力。将结果示于表3
中。

[0080] [表3]

[0081]

[0082] 在第1热处理中，用热电偶测定了磁芯的温度。在实施例1～8中，热处理温度为磁芯的结晶化温度附近。按照成为表3的范围内的方式使用“电容量大的炉”对热处理温度进
行了控制。在实施例中第1热处理后的顽磁力为2A/m～4A/m。

[0083] 另一方面，在比较例1、2中，升温速度为50℃/分钟，脱离了优选的范围。关于实施例及比较例的卷绕型磁芯，对微细晶体结构的平均晶体粒径及Fe3Si晶相的应力进行了测
定。微细晶体结构的平均晶体粒径如上所述是由通过XRD求出的衍射峰的半值宽度通过谢
乐公式求出的。Fe3Si晶相的应力通过XRD的残留应力解析法来进行。将在Fe3Si晶相的长度
方向成分上观察到拉伸应力及在垂直方向成分上观察到压缩应力的磁芯设定为“○(好)”，
将不是这样的磁芯设定为“×(差)”。长度方向是指铁基软磁性合金板的长度方向，垂直方
向是指铁基软磁性合金板的宽度方向。将其结果示于表4中。

[0084] [表4]

[0085]

[0086] 如由表中可知的那样，实施例的磁芯的平均晶体粒径为50nm以下。在利用XRD分析进行的残留应力解析中也确认到在长度方向上被赋予了拉伸应力、在垂直方向上被赋予了
压缩应力。比较例的平均晶体粒径为50nm以下。但是，没有确认到拉伸应力及压缩应力这两
者的赋予。

[0087] 对于实施例及比较例的卷绕型磁芯，测定了占空系数(％)、初始导磁率μ、损耗3
(kW/m)。占空系数是对磁芯的任意的截面进行SEM观察，对5处500μm×500μm的单位面积测
定铁基软磁性合金板的面积比例，将铁基软磁性合金板的面积比例的平均值设定为占空系
数(％)。

[0088] 初始导磁率μ的测定方法是利用阻抗分析仪(Hewlett‑Packard Japan,Ltd.制YHP4192A)以室温、1匝、1V来进行的。对于初始导磁率μ，测定了10kHz频率时的初始导磁率
和100kHz频率时的初始导磁率。

[0089] 损耗是使用BH分析仪(岩崎通信机株式会社SY‑8216)并设定为室温、1次侧2匝、2次侧2匝、频率100kHz、200mT而进行了测定。将结果示于表5中。

[0090] [表5]

[0091]

[0092] 如由表中可知的那样，实施例的磁芯的100kHz频率时的初始导磁率μ为25000以上、进而为30000以上。可知：通过将占空系数、第1热处理、第2热处理设定为优选的条件，能
够增大100kHz频率时的初始导磁率μ。与此相对，就如比较例那样绝缘材料厚的磁芯而言，
占空系数大大降低，而且导磁率也降低。实施例的磁芯关于损耗也都为低的值。比较例的磁
芯的10kHz频率时的初始导磁率高，为90000以上，为95000。但是，100kHz频率时的初始导磁
率降低。

[0093] 对实施例1和比较例1的1kHz频率时的初始导磁率μ进行了测定，其结果是，实施例1为63000，比较例1为100000，没有太大的差异。因此可知：在将工作频率提高至50kHz以上
的情况下是特别有效的。

[0094] 对磁芯的截面进行SEM观察，测定了位于铁基软磁性合金板与绝缘层的边界的空隙的存在比例。测定了任意的截面中的100μm单位长度中的空隙的长度。将结果示于表6中。
测定了由磁芯整体求出的Ks1、由将磁芯四等分(切割成1/4尺寸)后的试样求出的Ks2。将由
将磁芯四等分后的试样求出的Ks1和四个Ks2中的最小值和最大值示于表6中。

[0095] [表6]

[0096]

[0097] 如由表中可知的那样，就实施例的磁芯而言，位于铁基软磁性合金板与绝缘层的边界的空隙小(包括零)。由此可知：通过降低空隙，能够提高占空系数。

[0098] (实施例9、比较例3)

[0099] 制作了磁芯作为比较例3，该磁芯除了设定为外径37mm×内径23mm×宽度15mm以外与比较例1相同。另外，制作了磁芯作为实施例9，该磁芯除了设定为相同尺寸(外径37mm
×内径23mm×宽度15mm)以外与实施例7相同。就100kHz频率的初始导磁率μ而言，比较例3
为17000，实施例9为35000。

[0100] 在比较例3的磁芯上卷绕了8匝绕线的磁芯的L值为1.2mH。与此相对，实施例9的卷绕了6匝绕线的磁芯的L值为1.4mH。在磁芯尺寸相同的情况下，100kHz频率的初始导磁率μ
大的实施例9尽管绕线数少，但L值也变大。因此，通过增大100kHz频率的初始导磁率，能够
减少绕线数。

[0101] (实施例10、比较例4)

[0102] 准备了比较例4的磁芯(外径37mm×内径23mm×宽度15mm、绕线数为8匝、L值为1.2mH)。制作了磁芯作为实施例10，该磁芯除了按照绕线后的磁芯的L值成为相同的1.2mH
的方式改变了实施例9(100kHz频率的初始导磁率μ为35000)的磁芯尺寸以外与实施例9同
样。实施例10的磁芯尺寸为外径29mm×内径23mm×宽度15mm，实现了小型化。比较例4的磁
芯的质量为57g，与此相对，实施例10为21g。可知：在像这样增大了100kHz频率的初始导磁
率μ的情况下，如果要求相同的性能，则能够小型化。

[0103] 以上，对本发明的几个实施方式进行了例示，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以以其它各种方式实施，在不脱离发
明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式和其变形例包含于发
明的范围和主旨中，并且包含于权利要求书中记载的发明和其同等的范围内。上述的各实
施方式可以相互组合来实施。