磁性基体、线圈部件、电路板和电子设备

文档序号:470906 发布日期:2021-12-31 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 磁性基体、线圈部件、电路板和电子设备 (Magnetic base, coil component, circuit board, and electronic device ) 是由 中岛启之 矢嶋景子 于 2021-06-29 设计创作,主要内容包括:本发明提供包含金属磁性颗粒的磁性基体、包括该磁性基体的线圈部件、包括该线圈部件的电路板、和包括该电路板的电子设备。本发明的一个或多个实施方式的磁性基体包括:金属磁性颗粒,该金属磁性颗粒的体积基准的粒度分布中的众数粒径小于2μm,且所述粒度分布中的从小径侧起至所述众数粒径的30%的粒径的累积频度为1%以下;和绝缘性的绝缘膜,其设置在所述金属磁性颗粒各自的表面。(The invention provides a magnetic base containing metal magnetic particles, a coil component including the magnetic base, a circuit board including the coil component, and an electronic apparatus including the circuit board. The magnetic matrix of one or more embodiments of the present invention includes: metal magnetic particles having a mode particle diameter of less than 2 μm in a volume-based particle size distribution, and a cumulative frequency of particle diameters from a small diameter side to 30% of the mode particle diameter in the particle size distribution of 1% or less; and insulating films provided on respective surfaces of the metal magnetic particles.)

磁性基体、线圈部件、电路板和电子设备

技术领域

本说明书的公开内容涉及包含金属磁性颗粒的磁性基体、包括该磁性基体的线圈部件、包括该线圈部件的电路板、和包括该电路板的电子设备。

背景技术

一直以来,作为线圈部件的磁性基体的材料,使用由含有Fe的软磁性金属材料构成的金属磁性颗粒。例如,在日本特开2010-153638号公报(专利文献1)中公开了包含金属磁性颗粒的以往的磁性基体。专利文献1中公开了一种由金属磁性颗粒构成的磁性基体(压粉磁芯),其中,金属磁性颗粒包含:平均粒径为100~145μm的Fe-3Si合金颗粒(即,Si为3wt%,剩余部分为Fe的合金颗粒);和平均粒径为20~50μm的纯铁颗粒。Fe-3Si合金颗粒和纯铁颗粒均被绝缘膜包覆,由此,能够确保相邻的颗粒之间的绝缘性。如国际公开第2017/047761号(专利文献2)中公开的那样,还已知利用金属磁性颗粒中包含的Fe及其以外的金属元素氧化而得到的氧化膜来确保相邻的颗粒之间的绝缘性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-153638号公报

专利文献2:国际公开第2017/047761号

发明内容

发明要解决的技术问题

在高频电路所使用的线圈部件中,磁性基体中的涡流损耗变大,因此,为了抑制涡流损耗,期望使构成磁性基体的金属磁性颗粒小径化。例如,在100MHz以上的高频段,为了抑制涡流损耗,期望使金属磁性颗粒的粒径小于2μm。

但是,本发明人发现,在由体积基准的粒度分布中的众数粒径小于2μm的金属磁性颗粒构成的磁性基体中,难以确保金属磁性颗粒之间的绝缘性。

本发明的目的在于解决或缓和上述的问题的至少一部分。本发明的更具体的目的之一在于,提高由金属磁性颗粒构成的磁性基体的绝缘性。本发明的具体的目的之一在于,提高由体积基准的粒径分布中的众数粒径小于2μm的金属磁性颗粒构成的磁性基体的绝缘性。

本说明书中公开的发明的上述以外的目的,通过参照本说明书整体将会变得明确。本说明书中公开的发明也可以不是解决上述的技术问题而是解决根据本说明书的记载可掌握的上述以外的技术问题,或者除了上述的技术问题以外,还解决根据本说明书的记载可掌握的上述以外的技术问题。

用于解决技术问题的手段

小径的金属磁性颗粒,由于制造技术的制约,具有广阔的粒度分布。适合于高频用途的众数粒径小于2μm的金属磁性颗粒,包含大量的粒径比其众数粒径的30%小的微粉。在由金属磁性颗粒构成的磁性基体中,具有众数粒径附近或比其大的粒径的颗粒形成骨架,具有众数粒径的30%以下的小的粒径的颗粒存在于形成该骨架的颗粒的间隙中。下面,为了说明方便起见,将磁性基体中包含的金属磁性颗粒中具有众数粒径的30%以下的粒径的颗粒称为“小颗粒”,将具有比小颗粒大的粒径的颗粒称为“大颗粒”。

例如,在众数粒径的颗粒配置在六方最密结构的晶格点的情况下,与连结4个最接近颗粒的中心而构成的正四面体内切的球的半径a,在设众数粒径(直径)为D=2r时,可表示为

因此,从与该正四面体内切的球的中心到该正四面体的顶点的距离b可表示为

因此,从与上述的正四面体内切的球的中心到中心在该正四面体的顶点的众数粒径的颗粒的表面的距离为0.22r(=1.22r-1r)。因此,在众数粒径的颗粒配置在六方最密结构的晶格点的情况下,半径为0.22r以下(即,直径为0.44r(0.22D)以下)的颗粒能够进入位于该众数粒径的颗粒之间的间隙中。在实际的磁性基体中,形成骨架的颗粒的粒径并不是统一为众数粒径(特别是,具有比众数粒径大的粒径的颗粒成为形成骨架的颗粒的一部分),因此,形成骨架的大颗粒的间隙大于以取得六方最密结构的方式填充的众数粒径的颗粒之间的间隙大。因此,在由具有规定的粒度分布的金属磁性颗粒构成的实际的磁性基体中,直径小于0.3D的颗粒(即,粒径比众数粒径的30%小的小颗粒)能够进入具有形成该磁性基体的骨架的众数粒径附近或比其大的粒径的大颗粒的间隙中。这样,粒径比众数粒径的30%小的小颗粒容易被配置在形成磁性基体的骨架的大颗粒的间隙中。

本发明人发现,在由众数粒径小于2μm的金属磁性颗粒构成的以往的磁性基体中,在形成磁性基体的骨架的大颗粒的表面上容易形成导电性的Fe3O4(四氧化三铁),会因该较大直径的颗粒的表面上的四氧化三铁的含有比例增加而导致磁性基体的绝缘性劣化。在大颗粒的表面上容易形成四氧化三铁的理由可认为是因为,小颗粒具有大的比表面积从而容易被氧化,因此,当在磁性基体的制造工艺中对金属磁性颗粒进行加热时,小颗粒大量消耗气氛中的氧,不能向包围该小颗粒的大颗粒充分地供给氧。

本发明是基于上述的新的见解而做出的。在本发明的一个或多个实施方式中,在体积基准的粒度分布中的众数粒径小于2μm的金属磁性颗粒中,使该粒度分布中的从小径侧起至众数粒径的30%的粒径的累积频度为1%以下。本发明的一个或多个实施方式的磁性基体包括:金属磁性颗粒,该金属磁性颗粒的体积基准的粒度分布中的众数粒径小于2μm,且所述粒度分布中的从小径侧起至所述众数粒径的30%的粒径的累积频度为1%以下;和绝缘性的绝缘膜,其设置在所述金属磁性颗粒各自的表面。

通过使磁性基体中包含的金属磁性颗粒的粒度分布中的从小径侧起至所述众数粒径的30%的粒径的累积频度为1%以下,在制造工序中对金属磁性颗粒进行加热时,能够抑制由粒径比众数粒径的30%小的小颗粒的氧化导致的氧的消耗量,因此,也能够向金属磁性颗粒中具有比众数粒径的30%大的粒径的颗粒充分地供给氧。因此,能够抑制具有比众数粒径的30%大的粒径的颗粒的表面上的导电性的四氧化三铁的生成。从而,能够提高磁性基体的绝缘性。

进入构成磁性基体的骨架的大颗粒的间隙中的小颗粒,能够提高磁性基体中的金属磁性颗粒的填充率,因此,在通常的线圈部件的设计中,为了提高线圈部件的磁导率,在金属磁性颗粒中积极地混合有进入大颗粒的间隙中的小颗粒。而在本申请发明的一个或多个实施方式中,通过使金属磁性颗粒中的小颗粒的比例降低,实现了高绝缘性。

在本发明的一个或多个实施方式中,磁性基体中包含的金属磁性颗粒的众数粒径为0.3μm以上。

在本发明的一个或多个实施方式中,金属磁性颗粒中包含的相邻的两个颗粒通过其表面的绝缘膜结合。

在本发明的一个或多个实施方式中,金属磁性颗粒由含Fe的合金构成。在本发明的一个或多个实施方式中,金属磁性颗粒中的Si和比Fe容易氧化的金属元素的合计含有率为8wt%以上。

在本发明的一个或多个实施方式中,绝缘膜包含Si的氧化物和比Fe容易氧化的金属元素的氧化物。

本发明的一个或多个实施方式涉及一种线圈部件,其包括:上述任一项的磁性基体;和设置于所述磁性基体的线圈导体。本发明的一个或多个实施方式涉及一种电路板,其包括上述的线圈部件。本发明的一个实施方式涉及一种电子设备,其包括上述的电路板。

发明效果

采用本发明的一个或多个实施方式,能够提高由体积基准的粒径分布中的众数粒径小于2μm的金属磁性颗粒构成的磁性基体的绝缘性。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的线圈部件的立体图。

图2是图1的线圈部件的分解立体图。

图3是示意性地表示沿着图1的I-I线的线圈部件的截面的图。

图4是示意性地表示图3所示的磁性基体的截面的区域A的图。

图5是表示磁性基体10中包含的金属磁性颗粒的体积基准的粒径分布的图。

图6是本发明的一个实施方式的线圈部件的正面图。

附图标记说明

1、101线圈部件,10、110磁性体部,21、22、121、122外部电极,25线圈导体,31大颗粒,32小颗粒,41、42绝缘膜,Ax线圈轴线。

具体实施方式

下面,适当参照附图对本发明的各种实施方式进行说明。对于多个附图中相同的构成要素,在该多个附图中标注相同的附图标记。需要注意的是,为了说明方便起见,各附图不一定是以准确的比例尺记载的。

参照图1~图4,对本发明的一个实施方式的线圈部件1进行说明。图1是本发明的一个实施方式的线圈部件1的立体图,图2是线圈部件1的分解立体图,图3是示意性地表示沿着图1的I-I线的线圈部件1的截面的图,图4是示意性地表示图3所示的线圈部件1的截面的区域A的图。线圈部件1为应用本发明的线圈部件的一个例子。在图示的实施方式中,线圈部件1为层叠电感器。该层叠电感器可以作为装入电源线中的功率电感器和除此以外的各种电感器使用。本发明也可以应用于图示的层叠电感器以外的各种线圈部件、例如通过薄膜工艺制作的线圈部件和在压缩磁芯(磁性基体)上卷绕导线而得到的绕阻型的线圈部件以及这些线圈部件中包含的磁性基体。

如图1和图3所示,本发明的一个或多个实施方式的线圈部件1包括:磁性基体10;线圈导体25,其具有绕线圈轴线Ax延伸的卷绕部25a;外部电极21,其设置在磁性基体10的表面;和外部电极22,其在磁性基体10的表面设置在与外部电极21隔开间隔的位置。

线圈部件1安装在安装基板2a上。在安装基板2a上设置有2个焊盘部3。线圈部件1通过将外部电极21、22各自和安装基板2a的对应的焊盘部3接合而被安装在安装基板2a上。如上所述,电路板2包括线圈部件1和用于安装该线圈部件1的安装基板2a。电路板2可以包括线圈部件1和线圈部件1以外的各种电子部件。

电路板2可搭载在各种电子设备中。可搭载电路板2的电子设备包括包含智能手机(smart phone)、平板(tablet)、游戏控制台(game console)、汽车的电气部件以及这些以外的各种电子设备。可搭载线圈部件1的电子设备并不限于本说明书中明示的电子设备。线圈部件1也可以是嵌入在电路板2的内部的内置部件。

在图示的实施方式中,磁性基体10具有大致长方体形状。磁性基体10具有第一主面10a、第二主面10b、第一端面10c、第二端面10d、第一侧面10e和第二侧面10f,磁性基体10的外表面由这6个面划定。第一主面10a和第二主面10b彼此相对,第一端面10c和第二端面10d彼此相对,第一侧面10e和第二侧面10f彼此相对。在图1中,第一主面10a位于磁性基体10的上侧,因此,有时将第一主面10a称为“上表面”。同样地,有时将第二主面10b称为“下表面”。磁耦合型线圈部件1以第二主面10b与安装基板2a相对的方式配置,因此,有时也将第二主面10b称为“安装面”。在提到线圈部件1的上下方向时,以图1的上下方向为基准。在本说明书中,除了从上下文来看另作他解的情况以外,线圈部件1的“长度”方向、“宽度”方向和“高度”方向分别为图1中的“L轴”方向、“W轴”方向和“T轴”方向。L轴、W轴和T轴彼此正交。线圈轴线Ax沿着T方向延伸。线圈轴线Ax例如穿过在俯视时具有长方形形状的第一主面10a的对角线的交点在与第一主面10a垂直的方向上延伸。

在本发明的一个或多个实施方式中,线圈部件1形成为长度尺寸(L轴方向的尺寸)为0.2~6.0mm、宽度尺寸(W轴方向的尺寸)为0.1~4.5mm、高度尺寸(T轴方向的尺寸)为0.1~4.0mm。这些尺寸只是例示性的,能够应用本发明的线圈部件1只要不违反本发明的主旨,就可以采用任意的尺寸。在一个或多个实施方式中,线圈部件1被形成为低高度。例如,线圈部件1被形成为其宽度尺寸大于高度尺寸。

磁性基体10由磁性材料构成。在本发明的一个或多个实施方式中,磁性基体10包含多个金属磁性颗粒。金属磁性颗粒为由软磁性金属材料构成的颗粒或粉末。金属磁性颗粒用的软磁性金属材料包含Fe、Si和比Fe容易氧化的金属元素(例如,Cr和Al中的至少一者),例如为(1)合金类的Fe-Si-Cr、Fe-Si-Al或Fe-Ni,(2)非晶质的Fe-Si-Cr-B-C或Fe-Si-B-Cr,或(3)它们的混合材料的颗粒。在金属磁性颗粒由合金类的材料构成的情况下,金属磁性颗粒中的Fe的含有比例可以为80wt%以上且小于92wt%。在金属磁性颗粒由非晶质的材料构成的情况下,金属磁性颗粒中的Fe的含有比例可以为72wt%以上且小于85wt%。通过含有Fe以外的元素(Si和比Fe容易氧化的金属元素),能够抑制金属磁性颗粒内的Fe的氧化。金属磁性颗粒中的Si和比Fe容易氧化的金属元素的合计含有比例可以为8wt%以上,也可以为10wt%以上。

在本发明的一个或多个实施方式中,磁性基体10中包含的金属磁性颗粒的粒径按照规定的粒度分布(有时也称为“颗粒直径分布”或“粒径分布”)来分布。在本发明的一个或多个实施方式中,构成磁性基体10的金属磁性颗粒的体积基准的粒度分布中的众数粒径为0.3μm以上且小于2μm。如本领域技术人员所知的那样,众数粒径有时也称为众数径(modediameter)。金属磁性颗粒的体积基准粒径可按照JIS Z 8825利用激光衍射散射法测量。作为激光衍射散射装置,例如,可以使用日本京都府京都市的株式会社堀场制作所制造的激光衍射/散射式粒径分布测量装置(型号:LA-960)。

磁性基体10中包含的金属磁性颗粒中具有众数粒径的30%以下的粒径的颗粒,存在于具有比众数粒径的30%大的粒径的颗粒的间隙中。在图4中,由附图标记31表示构成磁性基体10的金属磁性颗粒中具有比众数粒径的30%大的粒径的颗粒,由附图标记32表示具有众数粒径的30%以下的粒径的颗粒。在实施方式中,为方便起见,下面,将构成磁性基体10的金属磁性颗粒中具有比众数粒径的30%大的粒径的颗粒称为大颗粒31,将具有众数粒径的30%以下的粒径的颗粒称为小颗粒32。如图示的那样,大颗粒31形成磁性基体10的骨架,小颗粒32存在于位于相邻的大颗粒31之间的间隙中。

在磁性基体10中包含的金属磁性颗粒的表面设置有绝缘膜。如图4所示,在大颗粒31的表面设置有绝缘膜41,在小颗粒32的表面设置有绝缘膜42。金属磁性颗粒的表面的绝缘膜可以为Si氧化而得到的氧化膜和比Fe容易氧化的金属元素氧化而得到的氧化膜。金属磁性颗粒的表面的绝缘膜例如可以为金属磁性颗粒的表面被氧化而形成的氧化膜。金属磁性颗粒的表面的绝缘膜也可以为涂敷在金属磁性颗粒的表面的包含Si和比Fe容易氧化的金属元素的薄膜氧化而得到的氧化膜。

在本发明的一个或多个实施方式中,在构成磁性基体10的金属磁性颗粒的体积基准的粒度分布中,从小径侧起至众数粒径的30%的粒径的累积频度为1%以下。换言之,在设构成磁性基体10的金属磁性颗粒的合计体积为100vol%时,构成磁性基体10的金属磁性颗粒中众数粒径的30%以下的颗粒(即,小颗粒32)所占的比例为1vol%以下。通过这样使磁性基体10中包含的金属磁性颗粒中的小颗粒32所占的比例为1vol%以下,在制造工序中对金属磁性颗粒进行加热时,能够抑制由小颗粒32导致的氧的消耗量,因此,也能够向大颗粒31充分地供给氧。因此,能够抑制大颗粒31的表面上的导电性的四氧化三铁的生成。从而,能够提高磁性基体10的绝缘性。可以是,在磁性基体10的全部区域中,小颗粒的体积相对于金属磁性颗粒的合计体积为1vol%以下,也可以是,在磁性基体10的一部分区域中,小颗粒的体积相对于金属磁性颗粒的合计体积为1vol%以下。

如图2和图3所示,磁性基体10包括层叠的多个磁性体层。可以是如图示的那样,磁性基体10包括:主体部20;设置在该主体部20的上表面的上部覆盖层18;和设置在该主体部20的下表面的下部覆盖层19。主体部20包括层叠的磁性体层11~16。在磁性基体10中,在图2中从上向下依次层叠有上部覆盖层18、磁性体层11、磁性体层12、磁性体层13、磁性体层14、磁性体层15、磁性体层16、下部覆盖层19。

上部覆盖层18包括4片磁性体层18a~18d。在该上部覆盖层18中,在图2中从下向上依次层叠有磁性体层18a、磁性体层18b、磁性体层18c、磁性体层18d。

下部覆盖层19包括4片磁性体层19a~19d。在该下部覆盖层19中,在图2中从上向下依次层叠有磁性体层19a、磁性体层19b、磁性体层19c、磁性体层19d。

线圈部件1中,除了磁性体层11~磁性体层16、磁性体层18a~18d和磁性体层19a~19d以外,还可以根据需要包括任意数量的磁性体层。磁性体层11~磁性体层16、磁性体层18a~18d和磁性体层19a~19d的一部分可以适当省略。在图3中,表示出了磁性体层之间的边界,但是在应用本发明的实际的线圈部件的磁性基体10中,也有时无法看出磁性体层之间的边界。

在磁性体层11~磁性体层16的上表面分别形成有导体图案C11~C16。各导体图案C11~C16以绕线圈轴线Ax延伸的方式形成。导体图案C11~C16可以使用丝网印刷等印刷、镀覆、蚀刻或这些以外的任意的公知的方法来形成。在磁性体层11~磁性体层15的规定的位置分别形成有过孔(via)V1~V5。过孔V1~V5可以通过在磁性体层11~磁性体层15的规定的位置形成在T轴方向上贯穿磁性体层11~磁性体层15的贯通孔,并在该贯通孔中填埋导电性材料而形成。导体图案C11~C16和过孔V1~V5包含导电性优异的金属,例如Ag、Pd、Cu、Al或它们的合金。在图示的实施方式中,线圈轴线Ax在T轴方向延伸,与磁性体层11~磁性体层16的层叠方向一致。

导体图案C11~C16各自可经由过孔V1~V5与相邻的导体图案电连接。这样连接的导体图案C11~C16形成螺旋状的卷绕部25a。即,线圈导体25的卷绕部25a具有导体图案C11~C16和过孔V1~V5。

导体图案C11的与过孔V1连接的端部的相反侧的端部,经由引出导体25b2与外部电极22连接。导体图案C16的与过孔V5连接的端部的相反侧的端部,经由引出导体25b1与外部电极21连接。如上所述,线圈导体25具有卷绕部25a、引出导体25b1和引出导体25b2。

如上所述,线圈导体25具有绕线圈轴线Ax延伸的卷绕部25a,且配置在磁性基体10内。线圈导体25的引出导体25b1和引出导体25b2的端部从磁性基体10向外露出,但是除此以外的部分配置在磁性基体10内。

如上所述,在本发明的一个或多个实施方式中,在磁性基体10的全部区域中,小颗粒32的体积相对于金属磁性颗粒的合计体积的体积比例为1vol%以下。在该情况下,在构成磁性基体10的磁性体层11~16、18a~18d和19a~19d的每个磁性体层层中,小颗粒32的体积相对于金属磁性颗粒的合计体积的体积比例为1vol%以下。在本发明的一个或多个实施方式中,在磁性基体10的一部分区域中,小颗粒32的体积相对于金属磁性颗粒的合计体积的体积比例为1vol%以下。例如,在导体图案C11~C16中相邻的2个导体图案之间的区域中,该区域中包含的小颗粒32相对于金属磁性颗粒整体的体积比例为1vol%以下。在该情况下,在构成磁性基体10的磁性体层中的磁性体层11~15的每个磁性体层中,小颗粒32的体积相对于金属磁性颗粒的合计体积的体积比例为1vol%以下。在磁性体层18a~18d和磁性体层19a~19d的一部分或全部中,小颗粒32的体积相对于金属磁性颗粒的合计体积的体积比例可以大于1vol%。

接下来,对线圈部件1的制造方法的一个例子进行说明。在本发明的一个或多个实施方式中,线圈部件1可通过将磁性体片层叠的片层叠法来制作。在通过片层叠法制作线圈部件1的情况下,首先,形成成为上部覆盖层18的上部层叠体、成为主体部20的中间层叠体、和成为下部覆盖层19的下部层叠体。上部层叠体通过将成为磁性体层18a~18d的多个磁性体片层叠而形成,下部层叠体通过将成为磁性体层19a~19d的多个磁性体片层叠而形成,中间层叠体通过将成为磁性体层11~16的多个磁性体片层叠而形成。

为了制作磁性体片,准备金属磁性颗粒。金属磁性颗粒可通过对利用水雾化法等公知的方法形成的颗粒群(下面称为“原料颗粒”)进行分级来制作。原料颗粒的体积基准的粒径分布中的众数粒径小于2μm。接着,对原料颗粒进行分级,使得从原料颗粒中除去粒径大于规定的粒径(例如,5μm)的粗颗粒。下面,将对原料颗粒进行的分级称为“一次分级”,将从原料颗粒中除去粗颗粒而得到的颗粒群称为“中间颗粒”。中间颗粒的众数粒径与原料颗粒的众数粒径相同。接着,对中间颗粒进行分级,使得从中间颗粒中除去粒径为众数粒径的30%以下的小颗粒,得到用于制作磁性体片的金属磁性颗粒。金属磁性颗粒的众数粒径与中间颗粒的众数粒径相同。下面,将对中间颗粒进行的分级称为“二次分级”。进行二次分级的分级操作,使得在分级后的金属磁性颗粒的体积基准的粒度分布中从小径侧起至众数粒径的30%的粒径的累积频度成为1%以下。一次分级和二次分级可以使用气流分级法、沉降分级法或它们以外的公知的分级法。在二次分级中使用气流分级法的情况下,通过调整气流的量和流速,能够使分级后的金属磁性颗粒的体积基准的粒度分布中从小径侧起至众数粒径的30%的粒径的累积频度为1%以下。

图5表示出了中间颗粒和金属磁性颗粒的粒度分布。如图示的那样,中间颗粒的粒度分布51的众数粒径与金属磁性颗粒的粒度分布52的众数粒径相等。当对中间颗粒的粒度分布51和金属磁性颗粒的粒度分布52进行比较时,金属磁性颗粒的粒度分布52的众数粒径的30%以下的粒径的频度小于中间颗粒的粒度分布51的众数粒径的30%以下的粒径的频度。另外,金属磁性颗粒的粒度分布52为众数粒径附近的频度比中间颗粒的粒度分布51高的陡峭的分布。

接着,将如上述那样得到的金属磁性颗粒与树脂混炼生成浆料(将该浆料称为“金属磁性体膏”),通过将该金属磁性体膏放入成型模具中并施加规定的成形压力来制作磁性体片。作为与金属磁性颗粒混炼的树脂,例如,可以使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂、环氧树脂或上述树脂以外的公知的树脂。

中间层叠体可通过将形成有多个与导体图案C11~C16对应的未烧制导体图案的多个磁性体片层叠而形成。在中间层叠体用的各个磁性体片上形成在层叠方向上贯穿的贯通孔,通过在形成有该贯通孔的磁性体片上利用丝网印刷等涂敷导体膏,可形成在烧制后成为导体图案C11~C16的未烧制导体图案。此时,在磁性体片的贯通孔内填埋导体膏,形成成为过孔V1~V5的未烧制过孔。上部层叠体和下部层叠体分别可通过将4片在片准备工序中准备的磁性体片中没有形成未烧制导体图案的磁性体片层叠而形成。

接着,利用上部层叠体和下部层叠体从上下夹着如上述那样制作的中间层叠体,并将该上部层叠体和下部层叠体热压接在中间层叠体上而得到主体层叠体。接着,使用切割机或激光加工机等切割设备,将该主体层叠体单片化为想要的尺寸从而得到片层叠体。

接着,对该片层叠体进行脱脂,对脱脂后的片层叠体进行加热处理。对片层叠体的加热处理例如在400℃~900℃进行20分钟~120分钟。脱脂和加热处理可以同时进行。

接着,通过在进行了加热处理的片层叠体的表面涂敷导体膏(例如,银膏),来形成外部电极21和外部电极22。通过上述工序,得到线圈部件1。

线圈部件1也可以通过片材制法以外的本领域技术人员已知的方法、例如浆料构建法或薄膜工艺法来制作。

图示的层叠电感器为能够应用本发明的线圈部件的例子,本发明能够应用于层叠电感器以外的各种线圈部件。例如,本发明也能够应用于绕阻型的线圈部件。参照图6,对本发明的另一个实施方式的线圈部件101进行说明。图6所示的线圈部件101为在磁性基体110的周围卷绕有线圈导体125(绕阻125)的绕阻型的电感器。如图示的那样,线圈部件101包括磁性基体110、线圈导体125、第一外部电极121和第二外部电极122。磁性基体110具有:卷芯111;设置在该卷芯111的一个端部的长方体形状的凸缘112a;和设置在该卷芯111的另一个端部的长方体形状的凸缘112b。在卷芯111上卷绕有线圈导体125。线圈导体125具有:由导电性优异的金属材料构成的导线;和包覆该导线的周围的绝缘覆膜。第一外部电极121沿着凸缘112a的下表面设置,第二外部电极122沿着凸缘112b的下表面设置。

磁性基体110与磁性基体10同样由包含金属磁性颗粒的磁性材料构成,该金属磁性颗粒的体积基准的粒度分布中的众数粒径小于2μm,且上述粒度分布中的从小径侧起至上述众数粒径的30%的粒径的累积频度为1%以下。

接着,对线圈部件101的制造方法的例子进行说明。首先,制作磁性基体110。磁性基体110,首先,将金属磁性颗粒与树脂混炼,得到混合树脂组合物。接着,将该混合树脂组合物放入具有与磁性基体110对应的形状的型腔的成型模具中,对该成型模具内的混合树脂组合物进行加热并以规定的成形压力进行加压来制作成形体。接着,对该成形体进行脱脂,对脱脂后的成形体在氧浓度为10~5000ppm的弱氧化气氛中进行热处理,从而得到磁性基体110。该热处理的加热时间例如为20分钟~120分钟,加热温度例如为250~850℃。

接着,在通过上述的热处理工序得到的磁性基体110的周围卷绕线圈导体125,并将该线圈导体125的一端与第一外部电极121连接,将该线圈导体125的另一端与第二外部电极122连接。通过上述工序,得到线圈部件101。

线圈部件101的各构成要素的形状和配置并不限于图6所示的形状和配置。例如,磁性基体110也可以为环形状的环形磁芯。线圈部件101也可以为包括环形状的磁性基体110(环形磁芯110)和绕磁性基体110卷绕的线圈导体125的环形线圈。

实施例

接下来,对本发明的实施例进行说明。按如下方式制作作为评价对象的试样。首先,为了制作在表1中由试样编号A1~A8表示的8种试样,准备具有Fe-Si-Cr(Si:8wt%、Cr:2wt%、剩余部分为Fe和不可避免的杂质)的组成,且具有在表1中与A1~A8对应地记载的众数粒径和小颗粒比例的8种金属磁性颗粒。另外,为了制作由试样编号A9~A10表示的2种试样,准备具有Fe-Si-Cr-Al(Si:7wt%、Cr:1.5wt%、Al:1.5wt%、剩余部分为Fe和不可避免的杂质)的组成,且具有在表1中与A9~A10对应地记载的众数粒径和小颗粒比例的2种金属磁性颗粒。表1中的“小颗粒比例”是指在A1~A10各自的金属磁性颗粒的体积基准的粒度分布中,从小径侧起至众数粒径的30%的粒径的累积频度。

接着,将上述的10种金属磁性颗粒分别与PVB树脂和有机溶剂混合,生成10种金属磁性体膏。接着,将该10种金属磁性体膏放入成形模具内,并施加成形压力,从而制作出10种厚度1mm的板状的成形体。

接着,对该10种成形体分别进行冲裁,制作出外径10mmφ、内径5mmφ的环形磁芯状的成型体。接着,对该环形磁芯状的成形体进行脱脂,对脱脂后的成形体在氧浓度为1000ppm的弱氧化气氛中在600℃进行60分钟热处理。从而,制作出试样A1~A10。使用安捷伦(Agilent)公司制造的阻抗分析仪E4991A,对如上述那样得到的试样编号A1~试样编号A10的环形状的试验片分别测量相对磁导率,并将测得的各试验片的相对磁导率与各自的众数粒径和小颗粒比例一起汇总于表1。

【表1】

另外,对上述的10种成形体分别进行冲裁,制作出1cm见方的厚度为1mm的单板。接着,对该单板进行脱脂,对脱脂后的单板在氧浓度为1000ppm的弱氧化气氛中,在600℃进行60分钟热处理。接着,在实施了该热处理的单板的两面涂敷银膏形成一组电极,从而制作出试样B1~B10。如表2所示,试样B1~B10具有与对应的试样A1~A10相同的众数粒径和小颗粒,形状与试样A1~A10不同。使用ADCMT公司制造的高电阻计5451,对如上那样得到的试样编号B1~试样编号B10的单板分别测量电阻率。另外,对试样编号B1~试样编号B10的各个单板,使施加在电极之间的电压分阶段地增加,测量发生短路时的电压。将该发生短路时的电压除以电极之间的间隔而得到的值作为各试验片的耐电压。将这样测得的各试验片的电阻率和耐电压与各自的众数粒径和小颗粒比例一起汇总于表2。

【表2】

根据表2所示的试样B1~B4的测量结果可知:在小颗粒比例为1.0vol%以下时,具有108Ω·cm以上的高的电阻率和5.0V/μm以上的高的耐电压;并且,小颗粒比例越低,电阻率和耐电压越高。另外,根据试样B5~B6的测量结果可知,即使在众数粒径为1.9μm的情况下,在小颗粒比例为1.0vol%以下时,也能够得到108Ω·cm以上的高的电阻率和2.7V/μm的高的耐电压。另外,根据试样B7~B8的测量结果可知,即使在众数粒径为0.3μm的情况下,在小颗粒比例为1.0vol%以下时,也能够得到108Ω·cm以上的高的电阻率和6.2V/μm的高的耐电压。另外,根据试样B9~B10的测量结果可知,即使金属磁性颗粒的组成中含有Al,在小颗粒比例为1.0vol%以下时,也能够得到108Ω·cm以上的高的电阻率和3.4V/μm的高的耐电压。

根据表1所示的试样A1~A10的相对磁导率的测量结果,能够确认:即使小颗粒比例减小,相对磁导率也不会降低,反而略微提高。

根据上述的测量结果可知,由Fe基合金构成且具有0.3μm以上1.9μm以下的众数粒径的金属磁性颗粒,在小颗粒比例为1.0vol%以下时,能够不使相对磁导率劣化而实现优异的绝缘性(108Ω·cm以上的高的电阻率)。即使金属磁性颗粒的众数粒径变大,通过降低小颗粒比例(具体而言,使其为1.0vol%以下)能够抑制由小颗粒导致的过量的氧的消耗这一机理也不变,因此,可认为在适合于在高频段使用的众数粒径小于2μm的金属磁性颗粒中,也能够实现不使相对磁导率劣化而实现优异的绝缘性的效果。

接着,对上述的实施方式的作用效果进行说明。依照本发明的一个或多个实施方式,通过在磁性基体10或110中包含的金属磁性颗粒中使小颗粒32所占的比例为1vol%以下,能够抑制在制造工序中的金属磁性颗粒的加热时由小颗粒32导致的氧的消耗量从而也能够向大颗粒31充分地供给氧。因此,能够抑制大颗粒31的表面上的导电性的四氧化三铁的生成。从而,能够提高磁性基体10、110的绝缘性。

在磁性基体10、110的制造工序中的金属磁性颗粒的加热时,比表面积大的小颗粒32的氧化容易进行。因此,在加热处理完成时,小颗粒32中包含的发挥磁特性的元素(例如,Fe)大多会被氧化,小颗粒32变得不具有或几乎不具有磁特性。因此,使小颗粒32所占的比例为1vol%以下,其结果是,可认为即使磁性基体10、110中的金属磁性颗粒的填充率下降,与小颗粒32所占的比例为1vol%以上的情况相比,相对磁导率也不会劣化。因此,采用本发明的一个或多个实施方式,能够不使磁性基体10、110的磁导率劣化而提高绝缘性。另外,小颗粒32的磁特性与大颗粒31相比,经年变化大。通过在磁性基体10或110中包含的金属磁性颗粒中,使小颗粒32所占的比例为1vol%以下,能够使磁性基体10、110中容易产生经年变化的颗粒的存在比例降低,因此,能够抑制磁性基体10、110的磁特性的劣化。

依照本发明的一个或多个实施方式,金属磁性颗粒的众数粒径为2μm以下,因此,能够得到具有高的频率特性的磁性基体10、110。例如,在上述的环形状的试样中,在金属磁性颗粒的众数粒径为1.9μm的情况下,相对磁导率的虚数成分的上升频率为40MHz左右,但是,在金属磁性颗粒的众数粒径为0.9μm的情况下,相对磁导率的虚数成分的上升频率为更高的频段的300MHz左右。

依照本发明的一个或多个实施方式,Fe在金属磁性颗粒整体的质量中所占的含有比例小于92wt%,因此,能够进一步抑制具有众数粒径的30%以下的粒径的小颗粒的氧化。从而,能够进一步抑制在大颗粒31的表面上形成导电性的四氧化三铁。依照本发明的一个或多个实施方式,通过使Fe在金属磁性颗粒整体的质量中所占的含有比例为80wt%以上,能够得到优异的磁饱和特性。

依照本发明的一个或多个实施方式,金属磁性颗粒的众数粒径为2μm以下,因此,能够抑制金属磁性颗粒与线圈导体25、125之间的杂散电容。

本说明书中所说明的各构成要素的尺寸、材料和配置,并不限于在实施方式中明确地说明的内容,该各构成要素可以以具有本发明的范围中可包含的任意的尺寸、材料和配置的方式变形。此外,可以在已说明的实施方式中增加在本说明书中没有明确地说明的构成要素,也可以将各实施方式中已说明的构成要素的一部分省略。

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