含有金属磁性粒子的磁性基体和含有该磁性基体的电子部件

文档序号:1674202 发布日期:2019-12-31 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 含有金属磁性粒子的磁性基体和含有该磁性基体的电子部件 (Magnetic matrix containing metal magnetic particles and electronic component containing the same ) 是由 松浦准 于 2019-06-11 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种金属磁性粒子的填充率高,并且,允许电流得到改善的磁性成形体。本发明的一实施方式的磁性基体,具备具有第一平均粒径的第一金属磁性粒子,和具有比所述第一平均粒径小的第二平均粒径的第二金属磁性粒子。在该实施方式中,在所述第一金属磁性粒子的表面设有具有第一厚度的第一绝缘层,在所述第二金属磁性粒子的表面设有具有比所述第一厚度薄的第二厚度的第二绝缘层。(The present invention provides a magnetic molded body in which the filling rate of metal magnetic particles is high and the allowable current is improved. A magnetic substrate according to an embodiment of the present invention includes first metal magnetic particles having a first average particle diameter, and second metal magnetic particles having a second average particle diameter smaller than the first average particle diameter. In this embodiment, a first insulating layer having a first thickness is provided on the surface of the first metal magnetic particle, and a second insulating layer having a second thickness smaller than the first thickness is provided on the surface of the second metal magnetic particle.)

含有金属磁性粒子的磁性基体和含有该磁性基体的电子部件

技术领域

本发明涉及含有金属磁性粒子的磁性基体和含有该磁性基体的电子部件。

背景技术

在感应器等的电子部件中,一直以来使用各种各样的磁性材料。例如,在感应器中,通常具有由磁性材料构成的磁性基体、埋设于该磁性基体中的线圈导体、和连接于该线圈导体的端部的外部电极。

作为线圈部件用的磁性材料,广泛使用铁氧体。铁氧体由于磁导率高,所以适合作为感应器用的磁性材料。

作为铁氧体以外的电子部件用的磁性材料,可知有金属磁性粒子。在金属磁性粒子的表面设有低磁导率的绝缘膜。含有金属磁性粒子的磁性基体,可以通过加压成形制作。含有金属磁性粒子的磁性基体,例如,可通过如下方式制作:将金属磁性粒子和粘合材料经混炼而得到的浆料注入模具,在该模具内对浆料施加压力而制作。

为了使含有金属磁性粒子的磁性基体的磁导率提高,提高该磁性基体的金属磁性粒子的填充率即可。一直以来,提出有为了磁导率提高而用于提高磁性基体的磁性粒子的填充率的提案。例如,在日本特开2006-179621号公报中,公开有一种含有第一磁性粒子和第二磁性粒子的复合磁性材料,该第二磁性粒子的平均粒径是该第一磁性粒子的平均粒径的50%以下,设该第一磁性粒子的含有率为X[wt%],设该第二磁性粒子的含有率为Y[wt%]时,使之满足0.05≤Y/(X+Y)≤0.30的关系,由此,能够得到以高密度填充有磁性粒子的成形体。另外,在日本特开2010-34102号公报中,公开有一种混合了两种以上的平均粒径不同的非晶质金属磁性粒子和绝缘性的粘合材料的粘土状的磁性基体。根据这样的磁性基体,能够实现高填充率和低铁损。

在日本特开2015-026812号公报中公开的是,使磁性基体中所含的第一金属磁性粒子和第二金属磁性粒子为含铁(Fe)的非晶质金属制,使该第一磁性粒子为长轴的长度为15μm以上的粗粉,使该第二磁性粒子为长轴的长度为5μm以下的微粉,由此使金属磁性粒子的填充率提高。

在日本特开2016-208002号公报中公开的是,通过磁性实体含有具有三种以上的粒度分布的磁性粒子,从而提高磁性粒子的填充率。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2006-179621号公报

【专利文献2】日本特开2010-034102号公报

【专利文献3】日本特开2015-026812号公报

【专利文献4】日本特开2016-208002号公报

在含有平均粒径互不相同的多种金属磁性粒子的磁性基体中,因为具有较大的平均粒径的金属磁性粒子的一方比具有较小的平均粒径的金属粒子的磁导率高,所以磁通容易通过具有较大的平均粒径的金属磁性粒子的存在比率高的路径。因此,在这样的磁性基体内设有线圈导体的线圈部件中,若流通于该线圈导体的直流电流增加,则在该磁性基体内通过的磁通的众多磁路之中,从平均粒径大的金属磁性粒子的存在比率高的磁路起,按顺序发生磁饱和。如此,在现有的磁性基体中,有容易发生磁饱和的路径和难以发生的路径。因此,若流通于线圈导体的直流电流增加,则在多条磁通路径中,从容易发生磁饱和的路径起,按顺序阶段性地发生磁饱和,因此线圈部件的电感慢慢降低。如此,在含有金属磁性粒子的磁性基体中,存在磁通的分布不均匀的问题。另外,含有金属磁性粒子的磁性基体被用于线圈部件时,由于磁通分布的不均匀性引起电感的降低缓慢降低。因此,在具有含金属磁性粒子的磁性基体的线圈部件中,提高允许电流困难。

发明内容

本发明的目的,是解决或缓和上述问题的至少一部分。更具体的本发明的目的之一是,提供一种金属磁性粒子的填充率高,并且,允许电流得到改善的磁性成形体。本发明的在此之外的目的,通过说明书整体的记述阐明。

本发明的一个实施方式的磁性基体具备:具有第一平均粒径的第一金属磁性粒子,和具有比所述第一平均粒径小的第二平均粒径的第二金属磁性粒子。在该实施方式中,在所述第一金属磁性粒子的表面设有具有第一厚度的第一绝缘层,在所述第二金属磁性粒子的表面设有具有比所述第一厚度薄的第二厚度的第二绝缘层。

在本发明的一个实施方式的磁性基体中,作为所述第二平均粒径对于所述第一平均粒径的比的平均粒径比,与作为所述第二厚度对于所述第一厚度的比的厚度比的、两者之比在0.5~1.5的范围内。

在本发明的一个实施方式的磁性基体中,所述第一金属磁性粒子和所述第二金属磁性粒子均含有Fe,所述第二金属磁性粒子的Fe的含有比率,比所述第一金属磁性粒子的Fe的含有比率高。

在本发明的一个实施方式的磁性基体中,所述第一金属磁性粒子和所述第二金属磁性粒子均含有Si,所述第一金属磁性粒子的Si的含有比率,比所述第二金属磁性粒子的Si的含有比率高。

在本发明的一个实施方式的磁性基体中,还具备第三金属磁性粒子,其具有比所述第二平均粒径小的第三平均粒径。在该第三金属磁性粒子的表面也可以设有第三绝缘层。

在本发明的一个实施方式的磁性基体中,所述第三金属磁性粒子含有Ni和Co中的至少一方。

在本发明的一个实施方式的磁性基体中,所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述第三绝缘层中的至少一个含有Si。

在本发明的一个实施方式的磁性基体中,所述第一金属磁性粒子含有Fe,所述第一绝缘层含有Fe的氧化物。

本发明的一个实施方式的磁性基体,还具备粘合材料。

本发明的一个实施方式涉及电子部件。该电子部件含有上述的磁性基体。

本发明的一个实施方式的电子部件,具备上述的磁性基体,和设于所述磁性基体内的线圈。

根据本说明书的公开,能够提供金属磁性粒子的填充率高,并且,允许电流得到改善的磁性成形体。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的线圈部件的立体图。

图2是示意性地表示以I-I线切断图1的线圈部件的剖面的图。

图3是放大图2的磁性实体的区域A而示意性地加以展示的图。

图4a是示意性地表示图2的磁性实体中所包含的第一金属磁性粒子的剖面的图。

图4b是示意性地表示图2的磁性实体中所包含的第二金属磁性粒子的剖面的图。

图5a是表示图2的磁性实体中所包含的金属磁性粒子的体积基准的粒度分布的图。

图5b是表示图2的磁性实体中所包含的金属磁性粒子的体积基准的粒度分布的图。

图6是示意性地表示本发明的一实施方式的磁性体的电流-电感特性的图。

图7是放大本发明的另一实施方式的磁性实体的区域A示意性地加以展示的图。

图8是示意性地表示图7的磁性实体中所包含的第三金属磁性粒子的剖面的图。

图9是本发明的另一实施方式的线圈部件的立体图。

图10是概略性地表示图9的线圈部件的剖面的剖视图。

符号说明

10,110 线圈部件

20,120 磁性基体

25,125 线圈导体

31 第一金属磁性粒子

32 第二金属磁性粒子

33 第三金属磁性粒子

41 第一绝缘层

42 第二绝缘层

43 第三绝缘层

具体实施方式

以下,适宜参照附图,说明本发明的各种实施方式。还有,在多张附图中,对于共通的构成要素在该多张附图中附加相同的参照符号。要留意的一点是,各附图为了说明方便,未必按照准确的比例尺记述。

参照图1和图2,对于本发明的一实施方式的线圈部件10进行说明。图1是本发明的一实施方式的线圈部件1的立体图,图2是示意性地表示以I-I线切断了图1的线圈部件1的剖面的图。在图1中,透过线圈部件的构成要素之中的一部分而图示线圈部件10的内部构造。

本发明能够适用于各种各样的线圈部件。本发明能够适用于,例如,感应器、滤波器、电抗器和其以外的各种线圈部件以及其以外的电子部件。本发明通过适用于被施加大电流的线圈部件和其以外的电子部件,其效果更显著地发挥。被用于DC-DC变换器的感应器,是可施加大电流的线圈部件的例子。图1和图2中,作为适用本发明的线圈部件10的一例,显示用于DC-DC变换器的磁耦合型的感应器。本发明除了磁耦合型的感应器以外,也能够适用于变压器、共模扼流线圈、耦合电感及其以外的各种磁耦合型线圈部件。

如图示,本发明的一个实施方式的线圈部件10,具备磁性基体20、设于磁性基体20内的线圈导体25、绝缘基板50、4个外部电极21~24。线圈导体25含有形成于绝缘基板50的上表面的线圈导体25a,和形成于该绝缘基板50的下表面的线圈导体25b。

外部电极21与线圈导体25a的一端电连接,外部电极22与该线圈导体25a的另一端电连接。外部电极23与线圈导体25b的一端电连接,外部电极24与该线圈导体25b的另一端电连接。

在本说明书中,除去文中另行解释的情况,线圈部件10的“长度”方向、“宽度”方向和“厚度”方向,分别为图1的“L”方向,“W”方向和“T”方向。在提及线圈部件10的上下方向时,以图1的上下方向为基准。

在本发明的一个实施方式中,线圈部件10形成为:使长度尺寸(L方向的尺寸)为1.0mm~2.6mm,宽度尺寸(W方向的尺寸)为0.5~2.1mm,高度尺寸(H方向的尺寸)为0.5~1.0mm。

绝缘基板50是由磁性材料形成为板状的构件。绝缘基板50用的磁性材料,例如,是含有粘合材料和填充粒子的复合磁性材料。该粘合材料,例如,是绝缘性优异的热固性树脂,例如是环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯乙烯(PS)树脂、高密度聚乙烯(HDPE)树脂、聚甲醛(POM)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚偏氟乙烯(PVDF)树脂、酚醛(Phenolic)树脂,聚四氟乙烯(PTFE)树脂、或聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)树脂。

在本发明的一个实施方式中,绝缘基板50中包含的所使用的填充粒子,是铁氧体材料的粒子、金属磁性粒子、SiO2和Al2O3等的无机材料粒子、玻璃系粒子或其以外的任意的公知的填充粒子。可以适用于本发明的铁氧体材料的粒子,例如,是Ni-Zn铁氧体的粒子或Ni-Zn-Cu铁氧体的粒子。

在本发明的一个实施方式中,绝缘基板50构成为,具有比磁性基体20大的电阻值。由此,即使减薄绝缘基板50,也能够确保线圈导体25a与线圈导体25b之间的电绝缘。

线圈导体25a形成为,在绝缘基板50的上表面具有规定的图案。在图示的实施方式中,线圈导体25a形成为,具有在线圈轴CL的周围缠绕多匝的环绕部。

同样,线圈导体25b形成为,在绝缘基板50的下表面具有规定的图案。在图示的实施方式中,线圈导体25b形成为,具有在线圈轴CL周围的缠绕多匝的环绕部。在本发明的一实施方式中,线圈导体25b形成为,使此环绕部的上表面与线圈导体25a的环绕部的下表面对置。

在线圈导体25a的一个端部,设有引出导体26a,在另一个端部,设有引出导体27a。线圈导体25a,经由该引出导体26a与外部电极21电连接,经由引出导体27a与外部电极22电连接。同样,在线圈导体25b的一个端部,设有引出导体26b,在另一个端部,设有引出导体27b。线圈导体25b,经由该引出导体26b与外部电极23电连接,经由引出导体27b与外部电极24电连接。

在一实施方式中,线圈导体25a和线圈导体25b以如下方式形成,将图案化的抗蚀剂形成于绝缘基板50的表面,通过镀覆处理,以导电性金属填充该抗蚀剂的开口部。

在本发明的一实施方式中,磁性基体20具有第一主面20a、第二主面20b、第一端面20c、第二端面20d、第一侧面20e及第二侧面20f。磁性基体20其外表面由这6个面划定。

外部电极21和外部电极23,设于磁性基体20的第一端面20c。外部电极22和外部电极24,设于磁性基体20的第二端面20d。各外部电极,如图示,延伸至磁性基体20的上表面20a和下表面20c。

在本发明的一实施方式中,磁性基体20由在粘合材料中混炼大量的金属磁性粒子而得到的复合树脂材料形成。在本发明的一实施方式中,磁性基体20中包含的粘合材料是树脂,例如是绝缘性优异的热固化性的树脂。作为磁性基体20用的热固性树脂,能够使用苯并环丁烯(BCB)、环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚酰亚胺树脂(PI)、聚苯醚树脂(PPO)、双马来酰亚胺三嗪氰酸酯树脂(ビスマレイミドトリアジンシアネートエステル樹脂)、富马酸酯树脂、聚丁二烯树脂、或聚乙烯基苄基醚树脂(ポリビニルベンジルエーテル樹脂)。

如上述,磁性基体20中包含大量的金属磁性粒子。该金属磁性粒子含有平均粒径互不相同的两种以上的金属磁性粒子。在本发明的一实施方式中,磁性基体20含有平均粒径互不相同的两种金属磁性粒子。含有平均粒径互不相同的两种金属磁性粒子的磁性基体20的剖面的放大图显示在图3中。图3是放大磁性实体20的图2所示的区域A而示意性显示的图。区域A是磁性实体20内的任意的区域。在图3所示的实施方式中,磁性基体20含有多个第一金属磁性粒子31和多个第二金属磁性粒子32。

在其他实施方式中,磁性基体20也可以含有平均粒径互不相同的三种金属磁性粒子。含有平均粒径互不相同的三种金属磁性粒子的磁性基体20的剖面的放大图显示在图7中。如图7所示,磁性基体20除了含有多个第一金属磁性粒子31和多个第二金属磁性粒子32以外,也可以还含有多个第三金属磁性粒子33。

需要留意的一点是,图3和图7所示的各金属磁性粒子,为了强调表现平均粒径的差异,并非按准确的尺寸比率记述。在图3和图7中,第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33以外的区域被粘合剂填充。利用该粘合材料,第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33彼此结合。

在三种磁性粒子之中,第一金属磁性粒子31具有最大的平均粒径。第一金属磁性粒子31的平均粒径,例如为1μm~200μm。第二金属磁性粒子32的平均粒径,比第一金属磁性粒子31的平均粒径小。

在一个实施方式中,第二金属磁性粒子32的平均粒径为第一金属磁性粒子31的平均粒径的1/10以下。第二金属磁性粒子32的平均粒径,例如为0.1μm~20μm。第二金属磁性粒子32的平均粒径为第一金属磁性粒子31的平均粒径的1/10以下时,第二金属磁性粒子32容易进入到邻接的第一金属磁性粒子31之间,其结果是,能够提高磁性基体20的金属磁性粒子的填充率(Density)。

在一个实施方式中,第三金属磁性粒子33的平均粒径比第二金属磁性粒子32的平均粒径小。在一个实施方式中,第三金属磁性粒子33的平均粒径低于2μm。第三金属磁性粒子33的平均粒径也可以在0.5μm以下。由此,即使以高频激励线圈部件时,也能够抑制第三金属磁性粒子33内的涡电流的发生。由此,能够得到具有优异的高频特性的线圈部件10。

第一金属磁性粒子31的平均粒径比第二金属磁性粒子32的平均粒径大,另外,第二金属磁性粒子32的平均粒径比第三金属磁性粒子33的平均粒径大,因此根据需要,将第一金属磁性粒子31称为大粒子,将第二金属磁性粒子32称为中粒子,将第三金属磁性粒子33称为小粒子。

关于磁性基体20中包含的金属磁性粒子所设的金属磁性粒子的平均粒径,通过如下方式规定,即,将该磁性基体沿着其厚度方向(T方向)切断而使断面露出,利用扫描型电子显微镜(SEM)以1000倍~2000倍的倍率拍摄该断面,基于所拍摄的照片求得粒度分布,基于此粒度分布进行规定。例如,能够将基于SEM照片而求得的粒度分布的50%值作为金属磁性粒子的平均粒径。

磁性基体20包含具有互不相同的平均粒径的两种金属磁性粒子时,基于SEM照片求得的粒度分布,为后述的图5a或图5b所示的形状。图5a和图5b是表示磁性基体20中包含的第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32的粒度分布的一例的图。如图示,该粒度分布的图中,包含2个峰,即,第一峰P1和第二峰P2。含有该第一峰P1的粒度分布,表示第一金属磁性粒子31的粒度分布,含有该第二峰P2的粒度分布,表示第二金属磁性粒子32的粒度分布。一个实施方式的磁性基体20,是以规定的比例混合第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32而得到的。图5a或图5b,表示该混合后的两种磁性粒子的粒度分布。在本发明的一实施方式中,如图5a所示,第一磁性粒子31的粒度分布,与第二金属磁性粒子32的粒度分布完全不重复,或几乎不重复。在本发明的一实施方式中,如图5b所示,第一磁性粒子31的粒度分布也可以与第二金属磁性粒子32的粒度分布重复。例如,也可以按第一金属磁性粒子31的粒度分布的5%值,为第二磁性粒子32的粒度分布的95%值以上的方式,使两者的粒度分布重复。基于这样的粒度分布,能够求得实际制作的磁性基体中包含的两种(或三种以上)的金属磁性粒子的平均粒径。

磁性基体20还含有第三金属磁性粒子33时,表示该第三金属磁性粒子33的粒度分布的第三个峰出现。第二磁性粒子32的粒度分布与第三金属磁性粒子33的粒度分布可以重复,也可以不重复。

如以上,通过使平均粒径互不相同的两种以上的金属磁性粒子混合,能够提高磁性基体20的金属磁性粒子的填充率。在本发明的一实施方式中,所述磁性基体的所述金属磁性粒子的填充率为87%以上。由此,能够得到磁导率优异的磁性基体。

在本说明书中,分别将第一金属磁性粒子31的平均粒径称为第一平均粒径,将第二金属磁性粒子32的平均粒径称为第二平均粒径,将第三金属磁性粒子33的平均粒径称为第三平均粒径。

在一个实施方式中,第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33可以形成为球形,也可以形成为扁平形状。磁性基体20也可以包含具有互不相同的平均粒径的四种以上的金属磁性粒子。

如图4a所示,在第一金属磁性粒子31的表面设有第一绝缘层41。第一绝缘层41希望以如下方式形成,覆盖第一金属磁性粒子31的整个表面,以使第一金属磁性粒子31不会与其他的金属磁性粒子发生短路。第一绝缘层41也有并非覆盖第一金属磁性粒子31的整个表面,而只覆盖其一部分的情况。在线圈部件1的制造工序中,第一绝缘层41的一部分会从第一金属磁性粒子31脱落,在这种情况下,第一绝缘层41成为不覆盖第一金属磁性粒子31的全部表面,而只覆盖其一部分的情况。

如图4b所示,在第二金属磁性粒子32的表面设有第二绝缘层42。第二绝缘层42覆盖第二金属磁性粒子32的表面的全部或一部分。

如图8所示,在第三金属磁性粒子33的表面设有第三绝缘层43。第三绝缘层43覆盖第三金属磁性粒子33的表面的全部或一部分。第三绝缘层43根据磁性基体20所要求的绝缘性而可以省略。

本发明的在一个实施方式中,第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33,由含有铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)之中至少一个元素的晶质或非晶质的金属或合金形成。第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33,也可以还含有硅(Si)、铬(Cr)和铝(Al)之中至少一个元素。第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33也可以是由Fe和不可避免的杂质构成的纯铁的粒子。第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33也可以是含有铁(Fe)的Fe基非晶质合金。在该Fe基非晶质合金中,例如,包括Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe―Si-Cr-B、Fe-Si-B-C、和Fe-Si-P-B-C。第一金属磁性粒子31,也可以只含单一种类的金属或单一种类的合金的粒子。例如,第一金属磁性粒子31也可以是全部由纯铁或特定种类的Fe基非晶质合金构成的粒子。这对于第二金属磁性粒子32和第三金属磁性粒子33也适用。第一金属磁性粒子31也可以含有多个不同种类的金属或合金的粒子。例如,第一金属磁性粒子31,也可以包含具有由纯铁构成的第一金属磁性粒子31的多个粒子,和具有由Fe-Si构成的第一金属磁性粒子31的多个粒子。这对于第二金属磁性粒子32和第三金属磁性粒子33也适用。

在一个实施方式中,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子均含有Fe,第二金属磁性粒子32的Fe的含有比率,比第一金属磁性粒子31的Fe的含有比率高。

如上述,在一个实施方式中,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32,也可以由纯铁或含Fe的合金形成。这种情况下,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32也可以按如下方式形成,即,使第二金属磁性粒子32的Fe的含有比率比第一金属磁性粒子31的Fe的含有比率高。例如,第一金属磁性粒子31中,含Fe为72wt%~80wt%,第二金属磁性粒子32中,含Fe为87wt%~99.8wt%。第三金属磁性粒子33,例如,也可以含Fe为50wt%~93wt%。第二金属磁性粒子32和第三金属磁性粒子33的Fe的含有比率也可以为92wt%以上。

如上述,第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33也可以均含有Si。在一个实施方式中,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32形成为,使第一金属磁性粒子31的Si的含有比率比第二金属磁性粒子32的Si的含有比率高。在一个实施方式中,第二金属磁性粒子32和第三金属磁性粒子33形成为,使第二金属磁性粒子32的Si的含有比率比第三金属磁性粒子33的Si的含有比率高。

如上述,第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33也可以均含有Ni和Co的至少一方。在一个实施方式中,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32形成为,使第二金属磁性粒子32的Ni的含有比率比第一金属磁性粒子31的Ni的含有比率高。在一个实施方式中,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32形成为,使第二金属磁性粒子32的Co的含有比率比第一金属磁性粒子31的Co的含有比率高。在一个实施方式中,第二金属磁性粒子32和第三金属磁性粒子33形成为,使第三金属磁性粒子33的Ni的含有比率比第二金属磁性粒子32的Ni的含有比率高。在一个实施方式中,第二金属磁性粒子32和第三金属磁性粒子33形成为,使第三金属磁性粒子33的Co的含有比率比第二金属磁性粒子32的Co的含有比率高。

接着,对于第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43进行说明。第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43由有机材料或无机材料形成。作为第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43的材料,能够使用非磁性材料或磁导率比第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33低的磁性材料。

作为第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43用的有机材料,能够使用环氧、酚醛、硅酮、聚酰亚胺或其以外的热固性树脂。作为第一绝缘层41用的有机材料使用硅酮时,在使硅酮树脂溶解于二甲苯等的石油系有机溶剂的硅酮树脂溶液中,投入第一金属磁性粒子31,其后使有机溶剂从该硅酮树脂溶液中蒸发,在该第一金属磁性粒子31的表面形成由硅酮构成的第一绝缘层41。为了使膜厚的均匀性提高,也可以根据需要搅拌硅酮树脂溶液。第二绝缘层42和第三绝缘层43也能够与第一绝缘层41同样地形成。

作为第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43用的无机材料,能够使用磷酸盐、硼酸盐、铬酸盐、玻璃(例如,SiO2)、及金属氧化物(例如,Fe2O3或Al2O3)。

第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43,能够由粉末混合法、浸渍法、溶胶-凝胶法、CVD法、PVD法或所述以外的公知各种方法形成。

SiO2层,例如,能够通过使用溶胶-凝胶法的涂层工艺形成于金属磁性粒子的表面。具体来说,首先,在含有金属磁性粒子、乙醇和氨水的混合液中,混合含有TEOS(四乙氧基硅烷,Si(OC2H5)4)、乙醇和水的处理液而制成混合液,其次,在搅拌该混合液后进行过滤,从而分离在表面形成有由SiO2构成的绝缘层的金属磁性粒子。

第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43由玻璃或金属氧化物构成时,也可以对于设有这些绝缘层的第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33进行热处理。该热处理可以在大气气氛下进行,也可以在真空气氛下进行,也可以在惰性气体气氛下进行。作为惰性气体,能够使用氮、氦或氩等稀有气体。加热温度,例如为400℃~850℃,或500℃~750℃。能够该热处理,能够减小第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33的应力应变。例如,加热温度为650℃以下时,进行60分钟以上加热。加热温度高于650℃时,加热时间为比60分钟短的时间。通过以此加热温度和加热时间进行热处理,在第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43中可实现预期的体积电阻率。第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43的体积效率,例如,为106Ω·cm以上。另外,通过以上述的加热温度和加热时间进行热处理,能够抑制第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33的过剩的氧化反应的发生。由此,通过加热处理能够防止或抑制第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33的磁导率降低。上述的热处理的方法和加热温度不是限定性的。

由有机材料形成的第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43的厚度可以分别为1μm~50μm,或10~30μm。由无机材料形成的第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43的厚度可以分别为1nm~500nm、1nm~100nm、1nm~50nm或1nm~20nm。具有1nm~50nm或1nm~20nm的膜厚的绝缘层,能够由溶胶-凝胶法实现。

实际制作的磁性基体中包含的金属磁性粒子上所设的绝缘层的厚度,能够将该磁性基体沿其厚度方向(T方向)切断而使断面露出,用扫描型电子显微镜(SEM)以50000倍~100000倍的倍率拍摄该断面,基于该拍摄的照片进行测量。例如,SEM照片中包含的一个金属磁性粒子上所设的绝缘层的厚度可以为如下,假想一条直线连接这一金属磁性粒子在该SEM照片中的几何学上的重心和与该金属磁性粒子邻接的别的金属磁性粒子的几何学上的重心,沿着这条假想的直线的方向上的该绝缘层的尺寸。SEM照片中包含的金属磁性粒子上所设的绝缘层的厚度也可以为如下,从该金属磁性粒子的该SEM照片中的几何学上的重心朝着该SEM照片的上下方向划一条延伸的假想线,沿着这条假想线的该绝缘层的尺寸。这时,因为测量相对于该重心而言处于上侧的位置的尺寸和处于下侧的位置的尺寸,所以,也可以将其平均作为该金属磁性粒子的绝缘层的厚度。SEM照片中第一金属磁性粒子有多个时,也可以对该多个金属磁性粒子分别求出绝缘层的厚度,将其平均值作为磁性基体中的第一金属磁性粒子上所设的绝缘层的厚度。

第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43用的材料,根据磁性基体20中所要求的绝缘性进行选择。作为第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43用的材料,也可以使用多种材料。第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43用,也可以是由不同材料构成的两层以上的层。

第二绝缘层42形成得比第一绝缘层41薄。第二绝缘层42的厚度,例如为第一绝缘层41的厚度的1/10以下。第三绝缘层43形成得比第一绝缘层42薄。第三绝缘层43的厚度,例如为第二绝缘层42的厚度的1/10以下。

在本说明书中,将第一绝缘层41的厚度称为第一厚度,将第二绝缘层42的厚度称为第二厚度,将第三绝缘层43的厚度称为第三厚度。

如后述,也可以通过对于包含设有第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43的第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33的复合树脂材料进行加压成形,从而形成磁性基体20。由无机材料形成的绝缘层,与由有机材料形成的绝缘层相比,加压成形时的膜厚的变化小。因此,为了得到处于预期的范围的膜厚,作为第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43的材料,优选使用无机材料。

在本发明的一个实施方式中,平均粒径比与厚度比这两者之比为0.5~1.5的范围,其中,所述平均粒径比是指作为第二金属磁性粒子32的平均粒径的第二平均粒径,对于作为第一金属磁性粒子31的平均粒径的第一平均粒径的比,所述厚度比是指作为设于该第二金属磁性粒子32的第二绝缘层42的厚度的第二厚度,对于作为设于该第一金属磁性粒子31的第一绝缘层41的厚度的第一厚度的比。为了说明的方便,若图4a中的r1表示第一金属磁性粒子31的平均粒径,并且t1表示第一绝缘层41的第一厚度,图4b中的r2表示第二金属磁性粒子32的平均粒径,并且t2表示第二绝缘层42的第二厚度,则平均粒径比以r2/r1表示,厚度比以t2/t1表示。这时,平均粒径比r2/r1与厚度比t2/t1之比为r2·t1/r1·t2。如上述,在一个实施方式中,因为r2为r1的1/10以下,t2为t1的1/10以下,所以假如r2为r1的1/20,t2为t1的1/15,则这时,平均粒径比r2/r1与厚度比t2/t1之比,即r2·t1/r1·t2为0.75。

接下来,说明线圈部件10的制造方法的一例。首先准备由磁性材料形成为板状的绝缘基板。该绝缘基板,例如与上述绝缘基板50同样地构成。其次,在该绝缘基板的上表面和下表面涂布光致抗蚀剂,接着,在该绝缘基板的上表面和下表面分别曝光·转印导体图案,进行显影处理。由此,在该绝缘基板的上表面和下表面,分别形成具有用于形成线圈导体的开口图案的抗蚀剂。形成于绝缘基板的上表面的导体图案,例如,是与上述的线圈导体25a对应的导体图案,形成于绝缘基板的下表面的导体图案,例如,是与上述的线圈导体25b对应的导体图案。

接着,通过镀覆处理,以导电性金属分别填充该开口图案。接下来,通过蚀刻从上述绝缘基板上除去抗蚀剂,由此分别在该绝缘基板的上表面和下表面形成线圈导体。

接着,在形成有上述线圈导体的绝缘基板的两面,形成磁性基体。该磁性基体,例如,对应前述的磁性基体20。该磁性基体,例如,通过片状成型制成。具体来说,在成型模具中配置形成有上述的线圈导体的绝缘基板,将混炼三种金属磁性粒子和热固性树脂(例如,环氧树脂)而得到的树脂组成物(浆料)注入该成型模具中,施加压力,从而能够得到在该绝缘基板上形成有磁性基体的成型品。替代对树脂组成物加压,或除了对树脂组成物加压以外,也可以对该树脂组成物加热。这三种磁性粒子,例如,是前述的第一金属磁性粒子31、第二金属磁性粒子32、和第三金属磁性粒子33。

接着,在该在绝缘基板上形成有磁性基体的成型品上形成规定数量的外部电极。该外部电极,例如,对应前述的外部电极21~24。各外部电极通过如下方式形成,在磁性基体的表面涂布导电膏而形成基础电极,在该基础电极的表面形成镀层。镀层例如为含镍的镍镀层和含锡的锡镀层的双层构造。

通过以上的工序,能够得到本发明的一实施方式的线圈部件10。上述的线圈部件10的制造方法不过是一例,线圈部件10的制造方法不限于上述方法。

接着,参照图9和图10,对于本发明的另一实施方式的线圈部件110进行说明。线圈部件110是感应器。如图示,线圈部件110具备磁性基体120、埋设于磁性基体120中的线圈导体125、外部电极121、外部电极122。线圈导体125其构成为,其一端与外部电极121电连接,另一端与外部电极122电连接。

磁性基体120与磁性基体20同样,含有平均粒径互不相同的两种以上的金属磁性粒子。本说明书中的关于磁性基体20的说明,只要不违反文中内容,也适用于磁性基体120。

接下来,对于上述的实施方式的作用效果进行说明。在上述的一个实施方式中,磁性基体20含有平均粒径互不相同的两种以上的金属磁性粒子(例如,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32)。由此,与只含有一种金属磁性粒子的磁性基体相比,能够提高磁性基体20的金属磁性粒子的填充率。

在上述的一个实施方式中,磁性基体20具备具有第一平均粒径的第一金属磁性粒子31,和具有小于该第一平均粒径的第二平均粒径的第二金属磁性粒子32。在该实施方式中,在该第一金属磁性粒子的表面,设有具有第一厚度的第一绝缘层41,在第二金属磁性粒子的表面,设有具有比第一厚度薄的第二厚度的第二绝缘层42。一般来说,在含有平均粒径互不相同的多个金属磁性粒子的磁性基体中,相对于平均粒径小的粒子而言,磁通更容易通过平均粒径大的粒子。因此,若金属磁性粒子不论其平均粒径的大小而形成有均匀厚度的绝缘层,则磁性基体内的磁通分布不均匀。这样的磁性基体内的磁通分布的不均匀,其发生是如下原因导致的,即,平均粒径大的金属磁性粒子与平均粒径小的金属磁性粒子具有同厚度的绝缘层,其结果是,平均粒径大的金属磁性粒子之间的粒子间距与平均粒径小的金属磁性粒子之间的粒子间距为同程度。在此,金属磁性粒子之间的粒子间距,也可以是相邻的金属磁性粒子的外表面间的距离的意思。因此,在磁性基体中,若金属磁性粒子不论其平均粒径的大小而形成均匀厚度的绝缘层,则将在经由平均粒径大的金属磁性粒子的磁路上率先发生磁饱和,依次在经由平均粒径小的金属磁性粒子的磁路上发生磁饱和。相对于此,在上述实施方式中,因为形成于第一金属磁性粒子31的第一绝缘层41比形成于第二金属磁性粒子32的第二绝缘层42形成得厚,所以能够抑制磁通向含有第一金属磁性粒子31的磁路集中。由此,能够使磁性基体中的磁通分布更均匀。因此,能够改善磁性基体的磁饱和特性。该磁性基体在线圈部件中使用时,能够增大该线圈部件的允许电流。

在上述的一实施方式中,平均粒径比与厚度比这两者之比为0.5~1.5的范围,其中,所述平均粒径比是指作为第二金属磁性粒子32的平均粒径的第二平均粒径对于作为第一金属磁性粒子31的平均粒径的第一平均粒径的比,所述厚度比是指作为第二绝缘层42的第二厚度对于作为第一绝缘层41的第一厚度的比。根据上述实施方式,在磁性基体20的多条磁路中,磁导率高的金属磁性粒子(第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32)占据的磁路长度,与磁导率低的绝缘层(第一绝缘层41和第二绝缘层32)占有的磁路长度的比例为0.5~1.5的范围内。由此,能够缩小磁性基体20内的多条磁路各自的实效磁导率的不同。由此,能够使磁性基体20的磁通分布更均匀。

若磁性基体20的金属磁性粒子的填充率低,则在磁性基体20内的磁路中,粘合材料占有的比例变高。若在磁路中粘合材料存在的区域相对于磁路全长的比例大,则根据粘合材料的比例,各磁路的实效磁导率发生变化。因此,通过提高磁性基体20的金属磁性粒子的填充率,能够减小粘合材料对各磁路的实效磁导率造成的影响。由此,能够更显著地获得对于金属磁性粒子的平均粒径和形成于该金属磁性粒子上的绝缘层的膜厚的调整所带来的磁通分布的均匀化的效果。

在上述的一个实施方式中,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32均含有Fe,第二金属磁性粒子32的Fe的含有比率,比第一金属磁性粒子31的Fe的含有比率高。形成于第二金属磁性粒子32的第二绝缘层42比第一绝缘层41薄,因此在加压成形时容易被破坏。若第二绝缘层42被破坏,则由该第二绝缘层42被覆的第二金属磁性粒子32容易与相邻的其他金属磁性粒子(第一金属磁性粒子、第二金属磁性粒子或其以外的金属磁性粒子)电连接。因为在电连接的2个金属磁性粒子上,磁通比连接前更容易集中,所以第二绝缘层42的破坏成为使磁通分布不均匀的要因。因此,通过在第二金属磁性粒子41中提高饱和磁通密度高的Fe的含有比率,从而即使第二绝缘层42遭到破坏时,也能够缓和磁通向由该第二绝缘层42被覆的第二金属粒子42的集中。

在上述的一个实施方式中,第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32均含有Si,第一金属磁性粒子31的Si的含有比率,比第二金属磁性粒子32的Si的含有比率高。因为第一金属磁性粒子31的Si的含有比率比第二金属磁性粒子32的Si的含有比率高,所以第一金属磁性粒子31在加压成形时更难以变形,反之,第二金属磁性粒子32在加压成形时更容易变形。据此,通过该磁性体的成形时的加压,能够以填补第一金属磁性粒子间的间隙的方式配置第二金属磁性粒子。其结果是,能够提高磁性体的金属磁性粒子的填充率。另外,因为能够在加压时抑制第一金属磁性粒子的变形,所以能够减少该第一金属磁性粒子的内部的应力应变。通过减小第一金属磁性粒子的应力应变,能够在第一金属磁性粒子中抑制因应力应变引起的磁导率的劣化。

在上述的一个实施方式中,还具备具有比第二平均粒径小的第三平均粒径,在其表面形成有第三绝缘层的第三金属磁性粒子。利用第三金属磁性粒子33,能够进一步提高磁性基体20的金属磁性粒子的填充率。另外,第三金属磁性粒子33进入第一金属磁性粒子31彼此之间、第二金属磁性粒子32彼此之间、和第一金属磁性粒子31与第二金属磁性粒子32之间,由此能够提高磁性基体20的机械强度。如此,第三金属磁性粒子33,因为具有比第一金属磁性粒子31和第二金属磁性粒子32小的第三平均粒径,所以,尽管对磁性基体20的磁饱和特性的影响小,但有助于磁性基体20的填充率的改善和磁性基体20的机械强度的提高。

在上述的一个实施方式中,磁性基体20具有第三金属磁性粒子33,该第三金属磁性粒子33含有Ni和Co的至少一方。在一实施方式中,第三金属磁性粒子33含Fe时,第三金属磁性粒子33的Fe的含有比率,比第一磁性金属粒子31的Fe的含有比率和第二金属磁性粒子32的Fe的含有比率低。在别的实施方式中,第三金属磁性粒子33也可以不含Fe。在这样的第三金属磁性粒子33的Fe的含有比率低的实施方式中,相比第三金属磁性粒子33的Fe的含有比率高的情况,第三金属磁性粒子33难以氧化。由此,能够在第三金属磁性粒子33中抑制因氧化造成的磁导率的降低。金属磁性粒子直径越小,因氧化造成的磁导率或其以外的磁特性的变化的影响越大。根据上述实施方式,通过降低三种平均粒径互不相同的金属磁性粒子之中直径最小的第三金属磁性粒子33的Fe的含有比率(或使之不含Fe),从而能够抑制因小直径的第三金属磁性粒子33的氧化带来的磁特性的变化。

在上述的一个实施方式中,第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43的至少一个含有Si。通过第一绝缘层41、第二绝缘层42、和第三绝缘层43含有Si,能够提高该绝缘层的绝缘性。

在上述的一个实施方式中,第一金属磁性粒子31含有Fe,第一绝缘层41含有Fe的氧化物。由此,能够提高第一金属磁性粒子31与第一绝缘层41的密接性,因此能够抑制第一绝缘层41从第一金属磁性粒子31剥落而造成的绝缘破坏的发生。

上述的一实施方式的线圈部件10,具备磁性基体20、和设于磁性基体20内的线圈25。由此,线圈25被激励时的磁性基体20内的磁通分布均匀,因此能够改善线圈部件10的允许电流。

关于磁性基体20说明的上述的作用效果,也同样适用于磁性基体120。另外,关于线圈部件10说明的上述的作用效果,也同样适用于线圈部件110。

本说明书中说明的各构成要素的尺寸、材料以及配置,不限定于实施方式中明确说明的内容,其各构成要素能够以具有本发明的范围所能包含的任意的尺寸、材料以及配置的方式加以变形。另外,还能够将本说明书中未明示说明的构成要素附加于说明的实施方式,也能够将各实施方式中说明的构成要素的一部分省略。

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