复合颗粒、磁芯和电感器元件

文档序号:1044977 发布日期:2020-10-09 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 复合颗粒、磁芯和电感器元件 (Composite particle, magnetic core and inductor element ) 是由 山下保英 于 2020-03-26 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种成型后特性的偏差较小的复合颗粒、以及由该复合颗粒得到的磁芯和电感器元件。该复合颗粒具有粒径为10μm~50μm的大颗粒和附着于大颗粒的表面且粒径小于大颗粒的粘合剂颗粒。(The invention provides a composite particle with less characteristic deviation after molding, and a magnetic core and an inductor element obtained from the composite particle. The composite particles have large particles having a particle size of 10 to 50 μm and binder particles attached to the surfaces of the large particles and having a particle size smaller than the large particles.)

复合颗粒、磁芯和电感器元件

技术领域

本发明涉及一种复合颗粒,例如构成磁芯的复合颗粒。

背景技术

如专利文献1所记载的,作为线圈型电子部件,广泛使用通过将金属磁性颗粒和粘合剂放入规定的模具中并进行压缩成型而得到的磁芯。

然而,难以相对于金属磁性颗粒使粘合剂分散,其结果,存在成型后发生特性偏差的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开2012/147576号公报说明书

发明内容

本发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述技术问题而完成的,提供一种成型后特性偏差较小的复合颗粒、以及使用了该复合颗粒的磁芯和电感器元件。

用于解决技术问题的手段

即,本发明的实施方式如下所述。

[1]一种复合颗粒,其中,具有粒径为10μm~50μm的大颗粒和附着于所述大颗粒的表面并且粒径比所述大颗粒小的粘合剂颗粒。

[2]根据上述[1]所述的复合颗粒,其中,进一步具有两个以上的附着于所述大颗粒的表面且具有比所述大颗粒的粒径小的粒径的小颗粒,

所述粘合剂颗粒附着于所述大颗粒上并且存在于附着于所述大颗粒上的两个所述小颗粒之间。

[3]根据上述[2]所述的复合颗粒,其中,所述小颗粒是磁性颗粒。

[4]根据上述[1]~[3]中任一项所述的复合颗粒,其中,所述大颗粒是磁性颗粒。

[5]根据上述[2]~[4]中任一项所述的复合颗粒,其中,所述粘合剂颗粒具有小于所述小颗粒的粒径。

[6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的复合颗粒,其中,所述粘合剂颗粒析出并附着于所述大颗粒上。

[7]一种磁芯,其中,具有观察到上述[1]~[6]中任一项所述的复合颗粒的截面或表面。

[8]一种电感器元件,其中,具有上述[7]所述的磁芯。

[9]一种复合颗粒的制造方法,其中,具有:

准备在溶解有粘合剂的粘合剂可溶性溶液中分散有粒径为10μm~50μm的大颗粒的第1溶液的工序;

向所述第1溶液中加入粘合剂不溶性溶液来准备第2溶液的工序;和

将所述第2溶液干燥的工序,

所述粘合剂可溶性溶液对于所述粘合剂和所述粘合剂不溶性溶液可溶,

所述粘合剂不溶性溶液对于所述粘合剂不溶。

[10]根据上述[9]所述的复合颗粒的制造方法,其中,在准备所述第2溶液时,向所述第1溶液中添加聚集抑制剂。

[11]根据上述[9]或[10]所述的复合颗粒的制造方法,其中,所述第1溶液中,在所述大颗粒上附着有粒径比所述大颗粒小的小颗粒。

[12]通过上述[9]~[11]中任一项所述的制造方法得到的复合颗粒。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的电感器元件的截面图。

图2是本发明的一个实施方式的复合颗粒的示意截面图。

图3是本发明的一个实施方式的复合颗粒的示意截面图。

图4是本发明的比较例的颗粒的示意截面图。

图5是关于本发明的实施例1~4和比较例1~4的图表。

符号的说明:

2…电感器元件

4…绕组部

5…导体

6…磁芯

12…复合颗粒

14…大颗粒

16…粘合剂颗粒

18、18a、18b…小颗粒

24…大金属磁性颗粒的包覆部

28a、28b…小金属磁性颗粒的包覆部

38a、38b…小金属磁性颗粒与大金属磁性颗粒的接合点

46…粘合剂

具体实施方式

1.电感器元件

如图1所示,本发明的一个实施方式的电感器元件2具有绕组部4和磁芯6。绕组部4中,导体5以线圈状卷绕。磁芯6由颗粒和粘合剂构成。

磁芯6通过例如对颗粒和粘合剂进行压缩而成型。这样的磁芯6通过经由粘合剂将颗粒彼此粘合而被固定为规定的形状。

在本实施方式中,构成磁芯6的颗粒和粘合剂的至少一部分由例如图2所示的规定的复合颗粒12构成。

优选地,将构成磁芯6的颗粒和粘合剂的合计量设定为100质量%时,图2所示的规定的复合颗粒12为93质量%~99.5质量%。由此,可以得到后述的本实施方式的复合颗粒12的“成型后的特性偏差少”和“成型压力与成型后的磁芯6的耐电压的匹配性提高”的效果。

1-1.复合颗粒

如图2所示,本实施方式的复合颗粒12成为小颗粒18和粘合剂颗粒16附着于大颗粒14上的构成。在此,大颗粒14的粒径为10μm~50μm,优选为10μm~25μm。

此外,在本实施方式中,粘合剂颗粒16附着于大颗粒14上并且存在于附着于大颗粒14上的两个小颗粒18a、18b之间。

在此,“粘合剂颗粒16附着于大颗粒14上并且存在于附着于大颗粒14上的两个小颗粒18a、18b之间”是指“粘合剂颗粒16附着于大颗粒14上并且存在于相邻的两个小颗粒18a、18b与大颗粒14的各个接合点38a、38b之间”。

另外,在以下进行说明,也可以图1的大颗粒14具有包覆部24,小颗粒18a、18b也具有包覆部28。因此,在该情况下,严格来说,上述“小颗粒18a与大颗粒14的接合点38a”成为“小颗粒18a的包覆部28a与大颗粒14的包覆部24的接合点38a”,“小颗粒18b与大颗粒14的接合点38b”成为“小颗粒18b的包覆部28b与大颗粒14的包覆部24的接合点38b”。

附着于大颗粒14上并且存在于附着于大颗粒14上的两个小颗粒18a、18b之间的粘合剂颗粒16的数量没有特别限定,优选为1个以上。更优选为6个以上。由此,可以得到相对于大颗粒14分散有粘合剂颗粒16的复合颗粒12。

另外,附着于大颗粒14上并且存在于附着于大颗粒14上的两个小颗粒18a、18b之间的粘合剂颗粒16的粒径没有特别限定,为小于大颗粒14和小颗粒18的粒径,优选为0.1μm~10μm,更优选为1μm~7.5μm。由此,可以得到相对于大颗粒14分散有粘合剂颗粒16的复合颗粒12。

附着于大颗粒14上的小颗粒18的数量没有特别限定,例如为6个以上。

在将大颗粒14的粒径设定为dL,将附着于该大颗粒14上的小颗粒18的粒径设定为dS,并且将附着于该大颗粒14上的粘合剂颗粒16的粒径设定为dB时,(dL/dS)、(dL/dB)和(dS/dB)优选分别满足以下的关系。

即,(dL/dS)优选为1<(dL/dS)≤25,更优选为1.4≤(dL/dS)≤8.3。

(dL/dB)优选为1<(dL/dB)≤500,更优选为2≤(dL/dB)≤25。

(dS/dB)优选为0.6≤(dS/dB)≤200,更优选为1.0<(dS/dB)≤7.0。

另外,如图3所示,两个以上的复合颗粒12也可以聚集。

将附着有小颗粒18的大颗粒14与粘合剂溶液混合,不使粘合剂颗粒析出而使粘合剂溶液的溶剂挥发,制成颗粒,将由此得到的颗粒加压压缩,制成磁芯6。或者,将粘合剂溶液喷雾于附着有小颗粒18的大颗粒14,使粘合剂溶液的溶剂挥发,制成颗粒,将由此得到的颗粒加压压缩,制成磁芯6。

然而,对于这样的颗粒,如图4所示,粘合剂46不均匀地结合大颗粒14和小颗粒18,颗粒之间的粘合剂46的厚度具有偏差,相对于大颗粒14粘合剂46没有分散附着。

此外,对于这样的颗粒,粘合剂46吸引小颗粒18,由此小颗粒18彼此聚集,小颗粒18有可能从大颗粒14分离。其结果,还存在大颗粒14和小颗粒18的排列改变,难以得到期望的特性的问题。

与此相对,本实施方式的复合颗粒12通过为如上所述的构成,从而小颗粒18和粘合剂颗粒16分散并附着于大颗粒14上。

此外,在使用本实施方式的复合颗粒12制得的磁芯6中,粘合剂相对于大颗粒14和小颗粒18均匀地存在。因此,使用本实施方式的复合颗粒12制得的磁芯6在成型后特性的偏差较小。

另外,通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,成型压力与成型后的磁芯6的耐电压的匹配性提高。具体而言,成型压力越高,则耐电压越高。这样,如果成型压力与耐电压的匹配性提高,则可以根据成型压力得到期望的耐电压,并且可以稳定地调节作为产品特性的耐电压特性。

1-1-1.大颗粒

在本实施方式中,大颗粒14是磁性颗粒。通过使用这样的大颗粒14制造磁芯6,可以得到电感器元件2。

作为大颗粒14所使用的磁性颗粒,优选为金属磁性颗粒或铁氧体颗粒,更优选为金属磁性颗粒,进一步优选包含Fe。

作为包含Fe的金属磁性颗粒,具体来说,例示纯铁、羰基Fe、Fe系合金、Fe-Si系合金、Fe-Al系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Si-Al系合金、Fe-Si-Cr系合金、Fe-Co系合金、Fe系非晶质合金、Fe系纳米晶合金,优选为Fe-Si系合金。

作为铁氧体颗粒,可以列举Mn-Zn、Ni-Cu-Zn等的铁氧体颗粒。

此外,在本实施方式中,作为大颗粒14,可以使用材质相同的多种大颗粒14,也可以混合存在材质不同的多种大颗粒14而构成。例如,也可以将作为大颗粒14的多个Fe系合金颗粒和作为大颗粒14的多个Fe-Si系合金颗粒混合来使用。

本实施方式的大颗粒14的粒径为10μm~50μm,更优选为20μm~25μm。

另外,上述粒径是不包括后述的大颗粒14的包覆部24的粒径。

当大颗粒14由两种以上的不同材质的大颗粒14构成时,由某种材质构成的大颗粒14的粒径与由另一种材质构成的大颗粒14的粒径也可以不同。

另外,不同的材质可以列示构成金属或合金的元素不同的情况或即使构成的元素相同但其组成不同的情况等。

1-1-2.小颗粒

本实施方式中,小颗粒18是磁性颗粒。通过使用这样的小颗粒18制造磁芯6,磁芯6的填充密度增大,可以得到耐电压更高的电感器元件2。

作为小颗粒18所使用的磁性颗粒,优选为金属磁性颗粒或铁氧体颗粒,更优选为金属磁性颗粒,进一步优选包含Fe。

作为包含Fe的金属磁性颗粒,具体来说,例示纯铁、羰基Fe、Fe系合金、Fe-Si系合金、Fe-Al系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Si-Al系合金、Fe-Si-Cr系合金、Fe-Co系合金、Fe系非晶质合金、Fe系纳米晶合金等,更优选羰基Fe。

作为铁氧体颗粒,可以列举Mn-Zn、Ni-Cu-Zn等铁氧体颗粒。

此外,在本实施方式中,作为小颗粒18,可以使用材质相同的多种小颗粒18,也可以使用材质不同的多种小颗粒18。例如,也可以将作为小颗粒18的羰基Fe和作为小颗粒18的多个Fe-Si系合金颗粒混合来使用。

在本实施方式中,大颗粒14的材质和小颗粒18的材质可以相同、也可以不同。

本实施方式的小颗粒18的粒径优选为2μm~20μm,更优选为3μm~7μm。

另外,上述粒径是不包括后述的小颗粒18的包覆部28的粒径。

当小颗粒18由两种以上的不同材质的小颗粒18构成时,由某种材质构成的小颗粒18的粒径与由另一种材质构成的小颗粒18的粒径也可以不同。

另外,不同的材质可以例示构成金属或合金的元素不同的情况或即使构成的元素相同但其组成不同的情况等。

1-1-3.包覆部

在本实施方式中,大颗粒14和小颗粒18各自的表面的至少一部分也可以具有包覆部。由于本实施方式的大颗粒14和小颗粒18在磁芯6的制造工序中有时与水接触,因此,可以通过具有包覆部来防止氧化。此外,如果大颗粒14彼此或小颗粒18彼此结合,或者如果大颗粒14和小颗粒18直接结合,则有时会影响磁特性(直流叠加特性和耐电压特性等)。因此,优选通过形成包覆部来确保晶界。

对包覆部的材质没有特别限定,可以列举TEOS、MgO、玻璃、树脂、或者磷酸锌、磷酸钙或磷酸铁等磷酸盐。

另外,大颗粒14的包覆部24的材质优选为TEOS。由此,可以保持磁芯的耐电压较高。

此外,小颗粒18的包覆部28的材质优选为MgO。因此,可以保持磁芯的耐电压特性较高,并且保持耐腐蚀性较高。

在本实施方式中,大颗粒14和小颗粒18各自的表面被物质覆盖,是指该物质与表面接触且以覆盖接触的部分的方式被固定。

覆盖大颗粒14和小颗粒18各自的表面的包覆部只要覆盖大颗粒14和小颗粒18各自的表面的至少一部分即可,但优选覆盖整个表面。进一步,包覆部可以连续地覆盖大颗粒14和小颗粒18各自的表面,也可以断续地覆盖。

另外,也可以不是所有大颗粒14和小颗粒18都具有包覆部,例如,可以50%以上的大颗粒14和50%以上的小颗粒18具有包覆部。

1-1-4.粘合剂

作为成为构成磁芯6的粘合剂的树脂,即成为复合颗粒2中的粘合剂颗粒6的树脂,可以使用公知的树脂。具体而言,例示环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、硅树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂、呋喃树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂等,优选环氧树脂。此外,成为粘合剂颗粒16的树脂可以是热固性树脂、也可以是热塑性树脂,优选为热固性树脂。

2.磁芯的制造方法

在本实施方式中,使用上述的复合颗粒12制造磁芯6。因此,首先说明复合颗粒2的制造方法,然后说明使用复合颗粒12制造磁芯6的方法。

2-1.复合颗粒的制造方法

本实施方式的复合颗粒12的制造方法具有:准备在溶解有粘合剂的粘合剂可溶性溶液中分散有大颗粒14的第1溶液的工序;向第1溶液中加入粘合剂不溶性溶液来准备第2溶液的工序;和将第2溶液干燥的工序。

首先,准备大颗粒14和小颗粒18。

大颗粒14和小颗粒18也可以具有包覆部。作为在大颗粒14和小颗粒18各自的表面上形成包覆部的方法,没有特别限制,可以采用公知的方法。例如,可以通过分别对大颗粒14和小颗粒进行湿式处理来形成包覆部。

具体来说,分别将大颗粒14和小颗粒18浸渍于溶解有构成包覆部的化合物或其前体等的溶液中,或者将该溶液分别喷雾于大颗粒14和小颗粒18。接着,对附着有该溶液的大颗粒14和小颗粒18分别进行热处理等。由此,可以分别在大颗粒14和小颗粒18上形成包覆部。

接着,使具有包覆部的小颗粒18附着于具有包覆部的大颗粒14的表面。使小颗粒18附着于大颗粒14的表面的方法没有特别限定,例如,可以通过静电吸附使小颗粒18附着于大颗粒14的表面,也可以通过机械化学法或利用合成将小颗粒析出于大颗粒表面的方法使小颗粒18附着于大颗粒14的表面。

另外,为了使粘合剂颗粒16附着于大颗粒14上并且存在于附着于大颗粒14上的两个小颗粒18a、18b之间,需要有两个小颗粒18a和18b在一定程度上分开存在之处。这样,从设置两个小颗粒18a和18b在一定程度上分开存在之处的观点来看,优选通过静电吸附使小颗粒18附着于大颗粒14的表面。这是因为,在静电吸附中,在使大颗粒14和小颗粒18分别带有相反的电荷之后使其吸附,因此,可以控制附着于大颗粒14上的小颗粒18的量。

另外,本实施方式的小颗粒18的D90优选小于大颗粒14的D10。

在此,D10是从较小的粒径算起累积频率为10%的颗粒的粒径。

此外,D90是从较小的粒径算起累积频率为90%的颗粒的粒径。

另外,D10或D90等的粒度分布可以通过激光衍射式粒度分布测定机HELOS(日本激光株式会社)等的粒度分布测定机来进行测定。

将由此得到的附着有小颗粒18的大颗粒14与粘合剂可溶性溶液混合。

此处,粘合剂可溶性溶液是可溶于在下一工序中要添加的粘合剂和粘合剂不溶性溶液的溶液。

例如,在下一工序中要添加的粘合剂是环氧树脂(SP值=10.9)或酚醛树脂(SP值=11.3)等SP值为10~15的粘合剂时,作为粘合剂可溶性溶液,可以采用丙酮(SP值=9.9)、甲乙酮(SP值=9.3)等SP值为9.3~11的溶剂。

对第1溶液中的大颗粒14和小颗粒18的合计浓度没有特别限制,例如为10质量%~80质量%。由此,使得粘合剂颗粒16在随后的工序中容易附着于大颗粒14上。

接着,将粘合剂添加到包含大颗粒14的粘合剂可溶性溶液中,生成第1溶液。对将粘合剂添加到含有大颗粒14的粘合剂可溶性溶液中的方法没有特别限制,例如可以在将粘合剂固体成分溶解于上述粘合剂可溶性溶液中之后,添加到包含大颗粒14的粘合剂可溶性溶液中。

在第1溶液中,相对于合计100质量份的大颗粒14和小颗粒18,粘合剂固体成分含量优选为0.7质量份~4质量份。由此,使得粘合剂颗粒16在随后的工序中容易附着于大颗粒14。

接着,将粘合剂不溶性溶液添加到第1溶液中,生成第2溶液。

此处,粘合剂不溶性溶液是对在先前的工序中添加的粘合剂不溶并且可溶于粘合剂可溶性溶液的溶液。

例如,当在上述工序中使用的粘合剂可溶性溶液是丙酮等SP值为9.3~11的溶剂,且上述工序中添加的粘合剂是环氧树脂的情况下,作为粘合剂不溶性溶液,可以使用水(SP值=23.4)或乙醇(SP值=12.7)等。

通过将粘合剂不溶性溶液添加到第1溶液中生成第2溶液,粘合剂可溶性溶液溶解于粘合剂不溶性溶液中。因此,可以使溶解于粘合剂可溶性溶液中的粘合剂作为粘合剂颗粒16析出。这样,通过使粘合剂作为粘合剂颗粒16析出,从而可以在下一工序中使粘合剂颗粒16均匀地附着于大颗粒14的表面。

将粘合剂不溶性溶液添加到第1溶液中时,可以以轻轻摇晃的程度进行搅拌。

对粘合剂不溶性溶液的添加量没有特别限制,例如相对于粘合剂可溶性溶液100质量份优选为15质量份~50质量份。

接着,将聚集抑制剂添加到第2溶液中。作为聚集抑制剂,可以列举乙醇、IPA等。由此,调节第2溶液的表面张力,可以抑制在随后的工序中将第2溶液干燥时复合颗粒12聚集。此外,由此成型压力和耐电压的匹配性变得更高。

相对于100质量份的粘合剂可溶性溶液,优选添加10质量份~50质量份的聚集抑制剂。

接着,将添加有聚集抑制剂的第2溶液干燥。由此,析出的粘合剂颗粒16附着于大颗粒14的表面,从而能够得到在大颗粒14的表面析出有粘合剂颗粒16的复合颗粒12。本实施方式的粘合剂颗粒16优选为0.1μm~10μm,更优选为1μm~5μm。由此,可以得到相对于大颗粒14分散有粘合剂颗粒16的复合颗粒12。

对上述的干燥条件没有特别限定,例如将粘合剂可溶性溶液的沸点和粘合剂不溶性溶液的沸点之中较高的温度设定为Tb℃时,可以在(Tb-30)℃~Tb℃的条件下干燥30分钟~2小时。

2-2.磁芯的制造方法

如图1所示,将上述复合颗粒12和通过将导体(导线)5仅卷绕规定次数形成的空芯线圈填充到模具内并进行压缩成型,从而得到内部埋设有线圈的型体。压缩方法没有特别限制,可以从一个方向进行压缩,也可以通过WIP、CIP等各向同性地压缩,优选各向同性地压缩。由此,可以实现大颗粒14和小颗粒18的重排和内部组织的致密化。

对得到的成型体进行热处理,由此将大颗粒14和小颗粒18固定,从而得到埋设有线圈的规定形状的磁芯6。由于这样的磁芯6在其内部埋设有线圈,因此,作为电感器元件2等的线圈型电子部件起作用。

3.本实施方式的总结

上述说明的本实施方式涉及具有粒径为10μm~50μm的大颗粒14和附着于大颗粒14的表面且粒径小于大颗粒14的粘合剂颗粒16的复合颗粒12。

这样的复合颗粒12在成型后特性的偏差较小。具体来说,在使用本实施方式的复合颗粒12制得的磁芯6中,粘合剂相对于大颗粒14均匀地存在。因此,使用本实施方式的复合颗粒12制得的磁芯6在成型后特性的偏差较小。

此外,通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,成型压力与成型后的磁芯6的耐电压之间的匹配性变高。具体而言,成型压力越高,则耐电压越高。这样,如果成型压力和耐电压的匹配性变高,则可以根据成型压力得到期望的耐电压,并且可以稳定地调节作为产品特性的耐电压特性。

作为上述本实施方式的具体方式,可以列举进一步具有附着于大颗粒14的表面上并且具有比大颗粒14的粒径小的粒径的两个以上的小颗粒18,并且粘合剂颗粒16附着于大颗粒14上且存在于附着于大颗粒14的两个小颗粒18之间的复合颗粒12。

通过使用这样的复合颗粒12制造磁芯6,从而磁芯6的填充密度提高,并且耐电压特性进一步提高。

作为上述本实施方式的具体方式,可以列举小颗粒18是磁性颗粒的复合颗粒12。

通过使用这样的复合颗粒12制造磁芯6,可以制造电感器元件2。

作为上述本实施方式的具体方式,可以列举大颗粒14是磁性颗粒的复合颗粒12。

通过使用这样的复合颗粒12制造磁芯6,可以制造电感器元件2。

作为上述本实施方式的具体方式,可以列举粘合剂颗粒16具有小于小颗粒18的粒径的复合颗粒12。

这样的复合颗粒12在成型后特性的偏差更小。

此外,通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,成型压力与成型后的磁芯6的耐电压之间的匹配性进一步变高。

作为上述本实施方式的具体方式,可以列举粘合剂颗粒16析出并附着于大颗粒14上的复合颗粒。

由于控制了附着于大颗粒14上的粘合剂颗粒16的大小和数量,因此,这样的复合颗粒12在成型后特性的偏差更小。

此外,通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,从而成型压力与成型后的磁芯6的耐电压之间的匹配性进一步变高。

此外,本实施方式涉及具有观察到上述的复合颗粒12的截面或表面的磁芯6。

在使用本实施方式的复合颗粒12制得的磁芯6中,粘合剂相对于大颗粒14均匀地存在。因此,使用本实施方式的复合颗粒12制得的磁芯6在成型后特性的偏差较小。

另外,通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,从而成型压力与成型后的磁芯6的耐电压之间的匹配性变高。

进一步,本实施方式涉及具有上述磁芯6的电感器元件2。

在使用本实施方式的复合颗粒12制得的磁芯6中,粘合剂相对于大颗粒14均匀地存在。因此,使用本实施方式的复合颗粒12制得的磁芯6在成型后特性的偏差较小。因此,通过使用这样的磁芯6,可以得到特性的偏差较小的电感器元件2。

此外,通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,从而成型压力与成型后的磁芯6的耐电压之间的匹配性变高。因此,通过使用这样的磁芯6,可以得到稳定地调节了作为产品特性的耐电压特性的电感器元件2。

进一步,本实施方式涉及一种复合颗粒的制造方法,其具有:准备在溶解有粘合剂的粘合剂可溶性溶液中分散有粒径为10μm~50μm的大颗粒14的第1溶液的工序;向第1溶液中加入粘合剂不溶性溶液来准备第2溶液的工序;和将第2溶液干燥的工序,粘合剂可溶性溶液对于所述粘合剂和所述粘合剂不溶性液可溶,粘合剂不溶性溶液对于粘合剂不溶。

通过这样的制造方法得到的复合颗粒12在成型后特性的偏差较小。

此外,通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,从而成型压力与成型后的磁芯6的耐电压之间的匹配性变高。

此外,作为上述本实施方式的具体方式,可以列举在准备第2溶液时向第1溶液中添加聚集抑制剂的复合颗粒12的制造方法。

通过这样的制造方法,可以调节第2溶液的表面张力,抑制在将第2溶液干燥时复合颗粒12凝集。此外,由此通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,从而成型压力与成型后的磁芯6的耐电压之间的匹配性变高。

此外,作为上述实施方式的具体方式,可以列举在第1溶液中在大颗粒14上附着有粒径比大颗粒14小的小颗粒18的复合颗粒12的制造方法。

通过这样的制造方法,磁芯6的填充密度增大,并且耐电压特性进一步提高。

进一步,本实施方式涉及通过上述制造方法得到的复合颗粒12。

通过这样的制造方法得到的复合颗粒12在成型后特性的偏差较小。

此外,通过使用本实施方式的复合颗粒12制造磁芯6,从而成型压力与成型后的磁芯6的耐电压之间的匹配性变高。

上面已经说明了本发明的实施方式,但是本发明不限于上述实施方式,可以在本发明的范围内以各种方式进行改变。

例如,在上述说明中,作为电感器元件2,如图1所示,示出了将卷绕有导体5的空芯线圈埋设于规定形状的磁芯6的内部的结构,但是该结构没有特别地限制,只要是在规定形状的磁芯的表面卷绕有导体的结构即可。

例如,作为磁芯的形状,可以例示FT型、ET型、EI型、UU型、EE型、EER型、UI型、鼓型、环型、锅型、杯型等。

此外,例如上述实施方式中,复合颗粒12包含小颗粒18,但是也可以小颗粒18未必包含于复合颗粒12中。

在该情况下,附着于大颗粒14上而存在的粘合剂颗粒16的数量优选为1个以上,更优选为6个以上。由此,可以得到相对于大颗粒14分散有粘合剂颗粒16的复合颗粒12。

此外,在该情况下,附着于大颗粒14上而存在的粘合剂颗粒16的粒径为小于大颗粒14的粒径,优选为0.1μm~10μm,更优选为1μm~5μm。由此,可以得到相对于大颗粒14分散有粘合剂颗粒16的复合颗粒12。

此外,在上述说明中,大颗粒14具有包覆部24,小颗粒18具有包覆部28,但是大颗粒14和小颗粒18也可以分别不具有包覆部。

进一步,上述实施方式中,在含有大颗粒14的粘合剂可溶性溶液中添加粘合剂而生成第1溶液,但也可以在含有粘合剂的粘合剂可溶性溶液中添加大颗粒14而生成第1溶液。

进一步,上述实施方式中,在生成第2溶液之后将聚集抑制剂添加到第2溶液中,但是可以在准备第2溶液时添加聚集抑制剂。即,可以将聚集抑制剂添加到第1溶液后加入粘合剂不溶性溶液而制成第2溶液,也可以将聚集抑制剂和粘合剂不溶性溶液同时添加到第1溶液而制成第2溶液。

进一步,上述已经说明了用于磁芯6的复合颗粒12,但是本发明的复合颗粒12的用途不限于磁芯6,可以用于包含颗粒和粘合剂的产品,例如可以用于电介质膏体或电极膏体等的膏体产品、混合有磁性粉末和粘合剂的粘结磁铁、或者混合有锂离子导电性固体电解质材料和粘合剂的高分子固体电解质等,此外,也可以用于磁屏蔽片。

在将本实施方式的复合颗粒12用于电介质膏体的情况下,作为大颗粒14的材质,例如可以列举钛酸钡、钛酸钙、钛酸锶等,作为小颗粒18的材质,可以列举硅、稀土元素、碱土金属等。

在将本实施方式的复合颗粒12用于电极膏体的情况下,作为大颗粒14的材质,例如可以列举Ni、Cu、Ag或Au,或者它们的合金等。

进一步,对大颗粒14的材质没有特别地限制。可以是如上述实施方式的磁性颗粒,也可以是如上所述钛酸钡等的陶瓷或者Ni等,除此之外,也可以是氧化铝或聚合物(环氧树脂、PPS、PES、PS、PMMA、Pa)等。

对小颗粒18的材质也没有特别地限制。可以是如上述实施方式的磁性颗粒,也可以是如上所述硅等,除此之外,也可以是氧化铝或钛酸钡等的陶瓷或者聚合物(环氧树脂、PPS、PES、PS、PMMA、Pa)等。

实施例

在下文中,使用实施例更加详细地说明本发明,但本发明不限于这些实施例。

(实施例1)

通过静电吸附准备在表面附着有小颗粒18的大颗粒14。

大颗粒14的材质为Fe-Si系合金,平均粒径为30μm,形成有包覆部24。大颗粒14的包覆部24的材质是TEOS。

小颗粒18的材质为羰基Fe,平均粒径为4.0μm,形成有包覆部28。小颗粒18的包覆部28的材质是MgO。

接着,准备丙酮作为粘合剂可溶性溶液,将丙酮与附着有小颗粒18的大颗粒14混合并分散,使得丙酮中的大颗粒14和小颗粒18的合计浓度成为33质量%。

接着,通过将粘合剂溶液(粘合剂固体成分:环氧树脂、粘合剂固体成分浓度:33质量%)添加到上述混合液中来准备第1溶液。在第1溶液中,相对于合计100质量份的大颗粒14和小颗粒18,粘合剂固体成分为2质量份。

接着,准备水作为粘合剂不溶性溶液,相对于第1溶液中所包含的丙酮100质量份,添加水7.5质量份,生成第2溶液。

接着,将乙醇作为聚集抑制剂添加到第2溶液中。相对于100质量份的丙酮,乙醇为7.5质量份。

接着,将添加有乙醇的第2溶液在70℃~100℃下干燥1小时,得到复合颗粒12。

将这样得到的复合颗粒12填充到配置有规定的***部件的规定的长方体形状的模具内。规定的***部件是导体5,其具有内径为4mm、高度为3mm的绕组部4。将模具的温度设定为80℃,从一个方向以400MPa的成型压力施加压力,得到磁芯6的成型体。将制得的磁芯6的成型体在大气中在200℃下进行5小时的热固化处理,从而得到长方体状磁芯6(长7mm×宽7mm×高5.4mm)。

制造了三个上述的磁芯6。

另外,确认了大颗粒14的粒径、小颗粒18的粒径、大颗粒14的配合比、小颗粒18的配合比以及粘合剂16的配合比通过上述制造工序没有改变。

使用KEYSIGHT制造的DC POWER SUPPLY和LCR仪,在长方体状磁芯6的端子电极之间施加电压,将流过0.5mA的电流时的电压作为耐电压。分别对三个长方体状磁芯6进行该测定。

(实施例2~4)

实施例2~4中,除了如表1所示那样改变成型压力之外,与实施例1同样地得到长方体状磁芯6,测定耐电压。结果如表1所示。

(比较例1)

通过静电吸附,准备在表面附着有小颗粒18的大颗粒14。大颗粒14和小颗粒18的材质、平均粒径和包覆部的材质为与实施例1相同的条件。

将表面附着有小颗粒18的大颗粒14与环氧树脂溶液(溶剂:丙酮)混合。相对于大颗粒14和小颗粒18的合计100质量份,环氧树脂的固体成分为2质量份。混合后,将丙酮挥发得到颗粒。

除了使用这样得到的颗粒之外,以与实施例1相同的方式得到比较例1的长方体磁性材料,测定耐电压。结果如表2所示。

(比较例2~4)

除了如表2所示那样改变成型压力以外,以与比较例1相同的方式得到比较例2~4的长方体状磁芯6,测定耐电压。结果如表2所示。

[表1]

[表2]

Figure BDA0002426355980000172

图5是基于表1和表2制成的图表。图5的X轴是耐电压,Y轴是成型压力。此外,Examples是实施例,基于实施例1~4。Comparative Examples是比较例,基于比较例1~4。

根据图5可以确认,使用规定的复合颗粒制得的磁芯(实施例)与使用通过比较例的方法制造的颗粒(以下,称为“比较例的颗粒”)制得的磁芯相比,即使增加成型压力,每个样品的耐电压的偏差也较小。即,根据图5可以确认,与使用比较例的颗粒所制造的磁芯相比,使用规定的复合颗粒制造的磁芯(实施例)成型后的耐电压的偏差较小。

进一步,成型压力越高,则使用规定的复合颗粒制造的磁芯(实施例)的耐电压越高。这样,可以确认实施例中成型压力与耐电压的匹配性较高。此外,还可以确认与使用比较例的颗粒制造的磁芯相比,实施例的成型压力的耐电压的匹配性更高。

这样,认为在实施例中成型后特性的偏差较小,并且成型压力与耐电压的匹配性高是由于在实施例中使用了本申请发明的规定的复合颗粒。如图2和图3所示,在本发明的复合颗粒中,粘合剂以粘合剂颗粒的形式存在,并且粘合剂颗粒均匀地分散并附着于大颗粒的表面。因此,认为即使将这样的复合颗粒放入模具中并施加压力,大颗粒、小颗粒和粘合剂颗粒也保持均匀分散的状态。而且,认为大颗粒、小颗粒和粘合剂颗粒的这样的分散状态有助于成型后特性的偏差较小并且成型压力与耐电压的匹配性高的效果。

与此相对,如图4所示,认为比较例中粘合剂不均匀地附着在大颗粒的表面。因此,认为比较例在成型后的特性的偏差以及成型压力与耐电压的匹配性劣于实施例。

(实施例5)

在实施例5中,除了将成型压力改变为600MPa,将成型温度改变为50℃之外,以与实施例1相同的方式得到长方体状磁芯6,测定耐电压。结果如表3所示。此外,在实施例5中,除了长方体状磁芯6之外还得到了环形磁芯,也测定了初始磁导率。结果如表3所示。通过以下的方法得到环形磁芯。另外,初始磁导率通过以下的方法进行测定。

将与实施例1同样地得到的复合颗粒2填充到规定的环形的模具内,以400MPa的成型压力加压而得到磁芯的成型体。将制得的磁芯的成型体在大气中在200℃下进行5小时的热固化处理,得到环形磁芯(外径15mm、内径9mm、厚度0.7mm)。

将线圈以32匝卷绕于环形磁芯上,利用LCR仪(HP公司制造的LCR428A)测定初始磁导率μi。

(实施例6)

实施例6中,除了使成型时的模具温度为70℃以外,以与实施例5同样的方式得到长方体状磁芯和环形磁芯,测定了耐电压和初始磁导率。结果如表3所示。

(实施例7)

在实施例7中,在长方体状磁芯和环形磁芯成型时,用温等静压机(WIP:WarmIsostatic Press)在200MPa的成型压力、80℃下加压,分别得到磁芯的成型体,除此以外,以与实施例6同样的方式得到长方体状磁芯和环形磁芯,测定了耐电压和初始磁导率。结果如表3所示。

[表3]

试样编号 成型压力[MPa] 耐电压[V] 初始磁导率
实施例5 600 0.07~0.4 25
实施例6 600 0.12~0.50 26.5~30
实施例7 200 0.96~2.13 25~29.5

根据表3可以确认,在单向成型(实施例5、6)的情况下和各向同性成型(实施例7)的情况下,初始磁导率几乎相同。

根据表3可以确认,与单向成型的情况(实施例5、6)相比,各向同性成型的情况下(实施例7)的耐电压更高。认为这是由于在各向同性成型(WIP)的情况下(实施例7),可以实现大颗粒和小颗粒的重排以及内部结构的致密化。

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