CN103503088A - 磁性材料及线圈零件 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种一面谋求磁导率的提高与电阻绝缘电阻的提高，一面提高高温负荷、耐湿性、吸水性等可靠性特性的磁性材料及线圈零件。该磁性材料包括：多个金属粒子，包含Fe-Si-M系软磁性合金(其中，M是比Fe更易氧化的金属元素)；及氧化覆膜，形成在所述金属粒子的表面且包含所述软磁性合金的氧化物；且该磁性材料具有：由形成在邻接的金属粒子表面的氧化覆膜中介的结合部及不存在氧化覆膜的部分中的金属粒子彼此的结合部，且在因所述金属粒子的集积而产生的空隙的至少一部分中填充有树脂材料。

Description

磁性材料及线圈零件
技术领域
本发明是关于一种可于线圈(coil)、电感器(inductor)等中主要用作磁心的磁性材料及线圈零件。
背景技术
电感器、扼流圈(choke coil)、变压器(transformer)等线圈零件(所谓电感零件)具有磁性材料、及形成在所述磁性材料的内部或表面的线圈。作为磁性材料的材质一般可使用Ni-Cu-Zn系铁氧体等铁氧体。
近年来，对于此种线圈零件而言要求大电流化(意味着额定电流的高值化)，为了满足该要求，研究了将磁性体的材质自现有的铁氧体改换为Fe系合金的技术。
于专利文献1中，作为积层型线圈零件中磁性体部的制作方法，揭示了如下方法：使通过除Fe-Cr-Si合金粒子群以外还含有玻璃成分的磁膏所形成的磁性体层与导体图案积层并使它们在氮环境中(还原性环境中)焙烧之后，使该焙烧物含浸热硬化性树脂。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-027354号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，于专利文献1的发明中，为了确保绝缘性而采用金属粉与树脂的复合构造，故无法获得充分的磁导率。而且，为了维持树脂而不得不进行低温的热处理，从而无法使Ag电极致密化，无法获得充分的L、Rdc特性。
而且，考虑到金属磁性体本身的低绝缘性，而必需实施绝缘处理。进而，也期望提高可靠性特性。
考虑到这些情况，本发明的课题在于提供一种一面谋求磁导率的提高与电阻绝缘电阻的提高，一面提高高温负荷、耐湿性、吸水性等可靠性特性的磁性材料及线圈零件。
[解决问题的技术手段]
本发明者经过潜心研究之后完成如下所示的本发明。
本发明的磁性材料包括：多个金属粒子，包含Fe-Si-M系软磁性合金(其中，M是比Fe更易氧化的金属元素)；及氧化覆膜，形成在金属粒子的表面。该氧化覆膜包含软磁性合金自身的氧化物。磁性材料具有：由形成在邻接的金属粒子表面的氧化覆膜中介的结合部、及不存在氧化覆膜的部分中的金属粒子彼此的结合部。而且，于因所述金属粒子的集积而产生的空隙的至少一部分中填充有树脂材料。
优选的是，在该磁性材料的截面图上观察到的所述金属粒子及氧化覆膜的非存在区域的15％以上的面积的区域中，填充有树脂材料。另外优选的是，所述树脂材料包含选自硅氧系树脂、环氧系树脂、苯酚系树脂、硅酸盐系树脂、胺基甲酸酯系树脂、酰亚胺系树脂、丙烯酸系树脂、聚酯系树脂及聚乙烯系树脂所组成的群中的至少1种。
根据本发明，也可提供一种线圈零件，包括所述磁性材料、及形成在所述磁性材料的内部或表面的线圈。
[发明的效果]
根据本发明，可提供一种兼顾高磁导率、高绝缘电阻，且吸水性较低、可靠性较高的磁性材料。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的磁性材料的微细结构的截面图。
图2是本发明的磁性材料的示意截面图。
图3是表示本发明的磁性材料的一例的外观的侧视图。
图4是表示本发明的线圈零件的一例的一部分的透视侧视图。
图5是表示图4的线圈零件的内部构造的纵截面图。
图6是积层电感器的外观立体图。
图7是沿图6的S11-S11线的放大截面图。
图8是图6所示的零件主体的分解图。
图9是示意性地表示比较例中磁性材料的微细结构的截面图。
[符号的说明]
1、2       磁性材料
11         金属粒子
12         氧化覆膜
21         金属粒子彼此的结合部
22         由氧化覆膜中介的结合部
30         空隙
31         高分子树脂
110        磁性材料
111、112   磁心
114        外部导体膜
115        线圈
210        积层电感器
211        零件主体
212        磁性体部
213        线圈部
214、215   外部端子
具体实施方式
以下，适当参照图式对本发明进行详述。然而，本发明并不限定于图示出的态样，而且，于图式中有时会强调表现发明的特征性部分，因此，未必能够保证图式中各部分的比例尺的正确性。
根据本发明，磁性材料包含由特定的粒子以特定的结合样式集积而成的粒子成形体。
本发明中，磁性材料在线圈、电感器等磁性零件中承担磁路的作用，典型的是采用线圈的磁心等形态。
图1是示意性地表示本发明的磁性材料的微细结构的截面图。于本发明中，微观上，可将磁性材料1理解为原本独立的多个金属粒子11彼此结合而成的集合体，且于各个金属粒子11的周围的至少一部分、优选的是遍及其周围的大致全体而形成有氧化覆膜12，利用该氧化覆膜12而确保磁性材料1的绝缘性。邻接的金属粒子11彼此主要是借助于位于各金属粒子11的周围的氧化覆膜12的彼此结合，而构成具有固定的形状的磁性材料1。除了氧化覆膜12彼此的结合22之外，局部地存在邻接的金属粒子11的金属部分彼此的结合21。在现有的磁性材料中，使用有在已硬化的有机树脂的基质中分散有单独的磁性粒子或数个左右的磁性粒子的结合体的材料、或者在已硬化的玻璃成分的基质中分散有单独的磁性粒子或数个左右的磁性粒子的结合体的材料。
如下所述，在磁性材料1中含有树脂材料，但终究不过是以填埋金属粒子间的空隙的方式存在，形成磁性材料1的结合要素是所述两种的结合21、22。即便从磁性材料1中将存在树脂材料的部分除外，也可发现利用所述两种的结合21、22而成的连续结构。在本发明中，优选的是实际上不存在包含玻璃成分的基质。
各个金属粒子11主要包含特定的软磁性合金。在本发明中，金属粒子11包含Fe-Si-M系软磁性合金。此处，M是比Fe更易氧化的金属元素，且典型的可列举Cr(铬)、Al(铝)、Ti(钛)等，优选的是Cr或Al。
在软磁性合金为Fe-Cr-Si系合金的情况下，Si的含有率优选的是0.5～7.0wt％，更优选的是2.0～5.0wt％。若Si的含量较多则于高电阻、高磁导率的方面较佳，若Si的含量较少则成形性良好，考虑到所述情况而提出所述适宜的范围。
在软磁性合金为Fe-Cr-Si系合金的情况下，铬的含有率优选的是2.0～15wt％，更优选的是3.0～6.0wt％。就铬的存在而言，在热处理时形成钝态而控制过剩氧化并且体现强度及绝缘电阻的方面较佳，另一方面，就提高磁气特性的观点而言优选的是铬较少，考虑到所述情况而提出所述适宜的范围。
在软磁性合金为Fe-Si-Al系合金的情况下，Si的含有率优选的是1.5～12wt％。若Si的含量较多则于高电阻、高磁导率的方面较佳，若Si的含量较少则成形性良好，考虑到所述情况而提出所述适宜的范围。
在软磁性合金为Fe-Si-Al系合金的情况下，铝的含有率优选的是2.0～8wt％。Cr与Al的差别如下所述。
再者，关于软磁性合金中的各金属成分的所述适宜的含有率，是将合金成分的总量设为100wt％而记述。换而言之，在所述适宜的含量的计算中将氧化覆膜的组成除外。
在软磁性合金为Fe-Si-M系合金的情况下，Si及M以外的剩余部分除不可避免的杂质外，优选的是铁。作为除Fe、Si及M以外也可包含的金属，可列举镁、钙、钛、锰、钴、镍、铜等，作为非金属可列举磷、硫、碳等。
关于构成磁性材料1中的各金属粒子11的合金，例如，可使用扫描式电子显微镜(SEM，Scanning Electron Microscope)拍摄磁性材料1的截面，以能量分散型X射线分析(EDS，Energy Dispersive Spectrometer)中的ZAF(Atomic Number Effect(原子序数效应)、Absorption Effect(吸收效应)、Fluorescence Excitation Effect(荧光效应))法计算其化学组成。
本发明的磁性材料可通过使包含所述特定的软磁性合金的金属粒子成形并实施热处理而制造。此时，适宜以如下方式实施热处理：不仅形成作为原料的金属粒子(以下也记载为“原料粒子”)本身具有的氧化覆膜，而且也使在原料的金属粒子中处于金属形态的部分的一部分氧化而形成氧化覆膜12。如此，于本发明中，氧化覆膜12包含构成金属粒子11的合金粒子的氧化物，且主要是金属粒子11的表面部分氧化而成。在适宜的态样中，除金属粒子11氧化而成的氧化物以外的氧化物、例如二氧化硅或磷酸化合物等并不包含于本发明的磁性材料内。
在构成磁性材料1的各个金属粒子11的周围的至少一部分形成有氧化覆膜12。氧化覆膜12也可在形成磁性材料1之前的原料粒子的阶段形成，又可在原料粒子的阶段不存在或极少地存在氧化覆膜，而在成形过程中产生氧化覆膜。就氧化覆膜12的存在而言，可于利用扫描式电子显微镜(SEM)的3000倍左右的拍摄像中识别为对比度(亮度)的差异。因氧化覆膜12的存在而可保证磁性材料整体的绝缘性。
适宜的是，在氧化覆膜12中以摩尔换算计，与铁元素相比而更多地含有金属M元素。为了获得此种构成的氧化覆膜12，可列举如下等方法：使得用以获得磁性材料的原料粒子中尽可能少地包含铁的氧化物或尽可能不包含铁的氧化物，从而在获得磁性材料1的过程中利用加热处理等而使合金的表面部分氧化。利用此种处理，比铁更易氧化的金属M选择性地被氧化，结果，氧化覆膜12中所含的金属M的摩尔比率相对地大于铁。通过使氧化覆膜12中与铁元素相比而更多地含有金属M元素，而存在如下优点：抑制合金粒子的过剩氧化。
磁性材料1中氧化覆膜12的化学组成的测定方法如下所述。首先，使磁性材料1断裂等而使其截面露出。其次，利用离子研磨(ionmilling)等而露出平滑面并以扫描式电子显微镜(SEM)拍摄，对于氧化覆膜12以能量分散型X射线分析(EDS)的ZAF法计算化学组成。
氧化覆膜12中金属M的含量相对于铁1摩尔而言，优选的是1.0～5.0摩尔，更优选的是1.0～2.5摩尔，进而优选的是1.0～1.7摩尔。若所述含量较多则在抑制过剩氧化这一方面较佳，另一方面，若所述含量较少则在金属粒子间的烧结这一方面较佳。为了增多所述含量，可列举例如在弱氧化环境下进行热处理等方法；相反，为了增多所述含量，可列举例如在强氧化环境中进行热处理等方法。
在磁性材料1中粒子彼此的结合主要是氧化覆膜12彼此的结合22。就氧化覆膜12彼此的结合22的存在而言，能够通过例如在放大至约3000倍的SEM观察像等中，目测邻接的金属粒子11具有的氧化覆膜12为同一相等，而明确判断。因氧化覆膜12彼此的结合22的存在，可谋求机械强度与绝缘性的提高。优选的是，遍及磁性材料1整体，邻接的金属粒子11具有的氧化覆膜12彼此结合，但若即便有一部分结合，也可相应地谋求机械强度与绝缘性的提高，可以说这种形态也是本发明的一态样。适宜的是，存在与磁性材料1中所含的金属粒子11的数量相同或者该数量以上的氧化覆膜12彼此的结合22。而且，如下所述，也局部地存在金属粒子11彼此的结合21，而无由氧化覆膜12中介的彼此的结合。进而，也可为如下情形：邻接的金属粒子11既不存在氧化覆膜12彼此的结合，又不存在金属粒子11彼此的结合，而是局部地存在仅物理性地接触或接近的形态(未图示)。
为了不产生氧化覆膜12彼此的结合22，可列举例如，当制造磁性材料1时于存在氧气的环境下(例如空气中)以下述特定的温度进行热处理等。
根据本发明，在磁性材料1中，不仅存在氧化覆膜12彼此的结合22，还存在金属粒子11彼此的结合21。与所述氧化覆膜12彼此的结合22的情况相同，例如，在放大至约3000倍的SEM观察像等中，通过目测到邻接的金属粒子11彼此保持同一相并且具有结合点等，而可明确地判断金属粒子11彼此的结合21的存在。因金属粒子11彼此的结合21的存在，而可谋求磁导率的进一步提高。
为了产生金属粒子11彼此的结合21，可列举例如，将氧化覆膜较少的粒子用作原料粒子、或者在用以制造磁性材料1的热处理中对温度或氧分压以如下方式进行调节、或者对由原料粒子获得磁性材料1时的成形密度进行调节等。关于热处理的温度，可提出金属粒子11彼此结合、且难以产生氧化物的程度。关于具体的适宜的温度范围如下所述。关于氧分压，例如也可为空气中的氧分压，且氧分压越低氧化物越难以产生，结果容易产生金属粒子11彼此的结合。
本发明的磁性材料可通过使包含特定的合金的金属粒子成形而制造。此时，邻接的金属粒子彼此主要由氧化覆膜中介而结合，而且，局部未由氧化覆膜中介而结合，由此，整体上可获得所需形状的粒子成形体。
关于本发明的磁性材料的制造中用作原料的金属粒子(原料粒子)，适宜使用包含Fe-M-Si系合金的粒子，更优选的是包含Fe-Cr-Si系合金的粒子。原料粒子的合金组成是由最终获得的磁性材料的合金组成所反映。因此，可根据最终所要获得的磁性材料的合金组成而适当地选择原料粒子的合金组成，其适宜的组成范围与所述磁性材料的适宜的组成范围相同。各个原料粒子也可由氧化覆膜覆盖。换而言之，各个原料粒子也可包括：位于中心部分的特定的软磁性合金、及位于其周围的至少一部分的该软磁性合金氧化而成的氧化覆膜。
各个原料粒子的尺寸实际上与最终获得的磁性材料中构成磁性材料1的粒子的尺寸相同。作为原料粒子的尺寸，若考虑到磁导率与粒内涡流损耗，则d50优选的是2～30μm，更优选的是2～20μm，d50的更适宜的下限值为5μm。原料粒子的d50可采用利用激光绕射散射的测定装置而测定。
原料粒子是以例如雾化(atomize)法所制造的粒子。如上所述，磁性材料1中不仅存在由氧化覆膜12中介的结合部22，还存在金属粒子11彼此的结合部21。因此，原料粒子中虽也可存在氧化覆膜但最好是不过剩地存在。利用雾化法制造的粒子在氧化覆膜较少这一方面较佳。原料粒子中包含合金的芯与氧化覆膜的比率可以如下方式进行定量化。对原料粒子以XPS(X-ray photoelectron spectroscopy，X射线光电子光谱法)进行分析，着眼于Fe的峰值强度，求出Fe以金属状态存在的峰值(706.9eV)的积分值FeMetal、与Fe以氧化物的状态存在的峰值的积分值FeOxide，计算出FeMetal/(FeMetal+FeOxide)，以此进行定量化。此处，在FeOxide的计算中，是以Fe2O3(710.9eV)、FeO(709.6eV)及Fe3O4(710.7eV)这三种氧化物的结合能为中心的常态分布的重合与实测资料一致的方式进行拟合(fitting)。结果，作为经峰值分离的积分面积之和而计算出FeOxide。从因在热处理时使合金彼此的结合部21容易产生而结果使磁导率提高的观点而言，所述值优选的是0.2以上。所述值的上限值并无特别限定，就制造的容易度等观点而言，可列举例如0.6等，上限值优选的是0.3。作为提高所述值的方法，可列举：在还原环境下实施热处理、或者利用酸去除表面氧化层等化学处理等。作为还原处理，可列举例如，在氮中或氩中包含25～35％的氢的环境下，以750～850℃保持0.5～1.5小时等。作为氧化处理，可列举例如，在空气中以400～600℃保持0.5～1.5小时等。
如上所述的原料粒子也可采用合金粒子制造的周知的方法，例如也可使用作为EPSON ATMIX(股)公司制造的PF20-F、日本雾化加工(股)公司制造的SFR-FeSiAl等而市售的类型。关于市售品，未考虑所述FeMetal/(FeMetal+FeOxide)的值的可能性极高，因此，优选的还有挑选出原料粒子、或者实施所述热处理或化学处理等预处理。
关于由原料粒子获得成形体的方法并无特别限定，可适当采取磁性材料制造的周知的方法。以下，作为典型的制造方法而说明如下方法：在使原料粒子于非加热条件下成形之后实施加热处理。本发明并未限定于此制造方法。
使原料粒子在非加热条件下成形时，作为粘合剂优选的是添加有机树脂。作为有机树脂，使用包含热分解温度为500℃以下的PVA(Polyvinyl Alcohol，聚乙烯醇)树脂、丁醛树脂、乙烯树脂等的有机树脂，其在热处理后粘合剂难以残留这一方面较佳。在成形时，也可添加周知的润滑剂。作为润滑剂，可列举有机酸盐等，具体而言可列举硬脂酸锌、硬脂酸钙等。润滑剂的量相对于原料粒子100重量份优选的是0～1.5重量份，更优选的是0.1～1.0重量份，进而优选的是0.15～0.45重量份，最优选的是0.15～0.25重量份。所谓润滑剂的量为零，是表示未使用润滑剂。相对于原料粒子任意添加粘合剂及/或润滑剂并搅拌后，成形为所需的形状。在成形时可列举施加例如2～20ton/cm2的压力等、或者将成形温度设为例如20～120℃等。
以下对热处理的优选的态样进行说明。
热处理优选的是在氧化环境下进行。更具体而言，加热中的氧浓度优选的是1％以上，由此，氧化覆膜彼此的结合22及金属彼此的结合21两者均容易产生。氧浓度的上限并未特别规定，但考虑到制造成本等而可列举空气中的氧浓度(约21％)。关于加热温度，就容易产生氧化覆膜12而产生氧化覆膜12彼此的结合的观点而言优选的是600℃以上，就适度抑制氧化而维持金属彼此的结合21的存在从而提高磁导率的观点而言优选的是900℃以下。加热温度更优选的是700～800℃。就使氧化覆膜12彼此的结合22及金属彼此的结合21两者均容易产生的观点而言，加热时间优选的是0.5～3小时。观察到，产生由氧化覆膜12中介的结合及金属粒子彼此的结合21的机制是与例如高于600℃左右的高温区域中的所谓陶瓷的烧结相似的机制。即，根据本发明者的新见解，在此热处理中，重要的是：(A)因氧化覆膜充分地接触于氧化环境并且随时从金属粒子供给金属元素而使氧化覆膜本身成长、以及(B)邻接的氧化覆膜彼此直接接触而使构成氧化覆膜的物质相互扩散。因此，优选的是可于600℃以上的高温区域中残存的热硬化性树脂或硅氧等在热处理时实际上不存在。
在所获得的磁性材料1的内部存在空隙30。该空隙30的至少一部分中填充有树脂材料。在树脂材料的填充时，可列举如下等方法：例如，在液体状态的树脂材料或树脂材料的溶液等树脂材料的液状物中浸渍磁性材料1而降低制造系统的压力、或者将所述树脂材料的液状物涂布于磁性材料1上而使其渗入至表面附近的空隙30。因磁性材料1的空隙30中填充有树脂材料31，从而具有增加强度或抑制吸湿性的优点，具体而言，在高湿下水分难以进入磁性材料内，故绝缘电阻难以下降。作为树脂材料31，可无特别限定地列举有机树脂、或硅氧树脂等，优选的是包含选自硅氧系树脂、环氧系树脂、苯酚系树脂、硅酸盐系树脂、胺基甲酸酯系树脂、酰亚胺系树脂、丙烯酸系树脂、聚酯系树脂及聚乙烯系树脂所组成的群中的至少1种。
优选的是，以占磁性材料内产生的空隙的特定比例以上的方式填充树脂材料。树脂材料的填充程度是通过对作为测定对象的积层电感器实施镜面研磨、离子研磨(CP，Cross-section Polishing，截面抛光仪)、以及扫描式电子显微镜(SEM)观察而进行定量化。具体而言是以如下方式进行。首先，以穿过积层体的中心使厚度方向的截面露出的方式研磨测定对象物。对所获得的截面的制品中央附近使用扫描式电子显微镜(SEM)以3000倍进行拍摄，获得2次电子像与组成像。图2是获得的像的示意图。在观察像中，因构成元素的差异，而使组成像中产生对比度(亮度)的差异。按亮度由高到低的顺序，鉴定为金属粒子11、氧化覆膜(未图示)、树脂材料的填充部31、空隙30。在观察像中，计算出空隙30的面积相对于与金属粒子11及氧化覆膜树的非存在区域相当的面积的计算比例，将此比例定义为空隙率。然后，以(100-空隙率)而计算出树脂填充率(％)。就使本发明的效果更实效地存在的观点而言，树脂填充率优选的是15％以上。
根据本发明，可将包含此种磁性材料1的磁性材料用作各种电子零件的构成要素。例如，也可通过将本发明的磁性材料用作芯并于其周围缠绕绝缘被覆导线而形成线圈。或者，以周知的方法形成包含所述原料粒子的生片(green sheet)，在其上藉由印刷等而形成特定图案的导电膏之后，通过将印刷完毕的生片积层并进行加压从而成形，其次，通过以所述条件实施热处理，从而也可获得在包含粒子成形体的本发明的磁性材料的内部形成线圈而成的电感器(线圈零件)。此外，使用本发明的磁性材料，通过在其内部或表面形成线圈而可获得各种线圈零件。线圈零件也可为表面安装型或通孔安装型等各种安装形态，包括构成这些安装形态的线圈零件的方法在内，关于由磁性材料获得线圈零件的方法，可适当采取电子零件的领域中周知的制造手法。例如，在下述实施例中对于线圈零件为积层电感器的形态的示例进行介绍。
以下表示线圈零件的一例。图3是表示本发明的磁性材料的一例的外观的侧视图。图4是表示线圈零件的一例的一部分的透视侧视图。图5是表示图4的线圈零件的内部构造的纵截面图。图3所示的磁性材料110是用作用以卷绕卷线型芯片电感器的线圈的磁心者。鼓型磁心111包括：板状的卷芯部111a，用以卷绕并列地配设在电路基板等的安装面上的线圈；及一对凹缘部111b，分别配设在卷芯部111a的相互对向的端部；且外观呈鼓型。线圈的端部是与形成在凹缘部111b的表面上的外部导体膜114电性连接。
作为此线圈零件的卷线型芯片电感器120，包括所述磁心111及省略图示的一对板状磁心112。该磁心111及板状磁心112包含本发明的磁性材料110。板状磁心112是分别连结于磁心111的两凹缘部111b、111b之间。在磁心111的凹缘部111b的安装面上分别形成着一对外部导体膜114。而且，在磁心111的卷芯部111a卷绕有包含绝缘被覆导线的线圈115从而形成有卷绕部115a，并且两端部115b分别热压接合于凹缘部111b的安装面的外部导体膜114。外部导体膜114包括：烧附导体层114a，形成在磁性材料110的表面；镀Ni层114b，积层形成在该烧附导体层114a上；及镀Sn层114c。所述板状磁心112是利用树脂系接着剂而与所述磁心111的凹缘部111b、111b接着。外部导体膜114是形成在磁性材料110的表面，且磁心的端部与外部导体膜114连接。外部导体膜114是将在银中添加有玻璃的膏体于特定的温度下烧附于磁性材料110上而形成。
在制造该线圈零件时，优选的是在线圈115的卷绕之前，将树脂材料填充于磁心111的磁性材料的空隙中。
[实施例]
以下，通过实施例而进一步具体地说明本发明。然而，本发明并不限定于这些实施例中所记载的态样。
[实施例1～6]
(原料粒子)
将以雾化法制造的具有Cr4.5wt％、Si3.5wt％、剩余部分为Fe的组成、且平均粒径d50为6μm的市售的合金粉末用作原料粒子。对该合金粉末的集合体表面以XPS进行分析，计算所述FeMetal/(FeMetal+FeOxide)，结果为0.25。
在此实施例中，制造作为线圈零件的积层电感器。
图6是积层电感器的外观立体图。图7是沿图6的S11-S11线的放大截面图。图8是图6所示的零件主体的分解图。在图6中，该实施例中所制造的积层电感器210的长度L约为3.2mm、宽度W约为1.6mm、高度H约为0.8mm，整体呈长方体形状。该积层电感器210包括：长方体形状的零件主体211、及设置于该零件主体211的长度方向的两端部的1对外部端子214及215。如图7所示，零件主体211包括长方体形状的磁性体部212、及由该磁性体部212覆盖的螺旋状的线圈部213，该线圈部213的一端与外部端子214连接且另一端与外部端子215连接。如图8所示，磁性体部212具有由共计20层的磁性体层ML1～ML6一体化而成的构造，长度约为3.2mm、宽度约为1.6mm、高度约为0.8mm。各磁性体层ML1～ML6的长度约为3.2mm、宽度约为1.6mm、厚度约为40μm。线圈部213具有如下构造：共计5个线圈段CS1～CS5、与连接该线圈段CS1～CS5的共计4个转接段IS1～IS4呈螺旋状一体化，且其卷数约为3.5。该线圈部213是将d50为5μm的Ag粒子作为原料。
4个线圈段CS1～CS4呈コ字状，1个线圈段CS5呈带状，各线圈段CS1～CS5的厚度约为20μm、宽度约为0.2mm。最上位的线圈段CS1连续地具有用于与外部端子214连接的L字状的引出部分LS1，最下位的线圈段CS5连续地具有用于与外部端子15连接的L字状的引出部分LS2。各转接段IS1～IS4是呈贯通于磁性体层ML1～ML4的柱状，且各自的口径约为15μm。各外部端子214及215是遍及零件主体211的长度方向的各端面与该端面附近的4个侧面，且其厚度约为20μm。其中的一外部端子214是与最上位的线圈段CS1的引出部分LS1的端缘连接，另一外部端子215是与最下位的线圈段CS5的引出部分LS2的端缘连接。该各外部端子214及215是将d50为5μm的Ag粒子作为原料。
在制造积层电感器210时，使用刮刀作为涂布机，将预先准备的磁膏涂布在塑胶制的基底膜(省略图示)的表面，对其使用热风干燥机在约80℃、约5min的条件下进行干燥，而分别制作对应于磁性体层ML1～ML6(参照图8)且适合于多腔模的尺寸的第1～第6片材。作为磁膏，所述原料粒子为85wt％、丁基卡必醇(溶剂)为13wt％、聚乙烯丁醛(粘合剂)为2wt％。接着，使用打孔加工机，在对应于磁性体层ML1的第1片材上进行穿孔，以特定排列而形成对应于转接段IS1的贯通孔。同样，分别在对应于磁性体层ML2～ML4的第2～第4片材上，以特定排列而形成对应于转接段IS2～IS4的贯通孔。
接着，使用网版印刷机，将预先准备的导电膏印刷在对应于磁性体层ML1的第1片材的表面上，对其使用热风干燥机等，在约80℃、约5min的条件下进行干燥，以特定排列而制作对应于线圈段CS1的第1印刷层。同样，分别在对应于磁性体层ML2～ML5的第2～第5片材的表面上，以特定排列而制作对应于线圈段CS2～CS5的第2～第5印刷层。关于导电膏的组成，Ag原料为85wt％、丁基卡必醇(溶剂)为13wt％、聚乙烯丁醛(粘合剂)为2wt％。分别形成在对应于磁性体层ML1～ML4的第1～第4片材上的特定排列的贯通孔是位于与特定排列的第1～第4印刷层各自的端部重叠的位置，因此，在印刷第1～第4印刷层时一部分导电膏填充于各贯通孔中，而形成对应于转接段IS1～IS4的第1～第4填充部。
接着，使用吸附搬送机与冲压机(均省略图示)，将设置有印刷层及填充部的第1～第4片材(对应于磁性体层ML1～ML4)、仅设置有印刷层的第5片材(对应于磁性体层ML5)、及未设置印刷层及填充部的第6片材(对应于磁性体层ML6)，以图8所示的顺序堆积并进行热压接合，从而制作积层体。接着，使用切割机，将积层体切断成零件主体尺寸，制作加热处理前芯片(包含加热处理前的磁性体部及线圈部)。接着，使用焙烧炉等，在大气环境下对多个加热处理前芯片一同进行加热处理。该加热处理包含脱脂制程与氧化物膜形成制程，脱脂制程是在约300℃、约1hr的条件下执行，氧化物膜形成制程是在约750℃、约2hr的条件下执行。接着，使用浸渍式涂布机，将所述导电膏涂布于零件主体211的长度方向两端部，对其使用焙烧炉且于约600℃、约1hr的条件下进行烧附处理，通过该烧附处理进行溶剂及粘合剂的消失与Ag粒子群的烧结，从而制作外部端子214及215。
其次，通过将所获得的积层电感器浸渍于包含各树脂材料的溶液中而将树脂材料填充于空隙中，其后，通过以150℃热处理60分钟而使树脂材料硬化。树脂材料的种类与填充的程度是如表1所述。填充程度的控制是通过树脂的稀释浓度及黏度调整而进行。表1中的“硅氧系”是具有下述(1)的基本构造的树脂，“环氧系”是具有下述(2)的基本构造的树脂。
[化1]
Figure BDA0000401953630000121
通过所获得的积层电感器的截面的SEM观察(3000倍)，确认存在由形成在包含软磁性合金的金属粒子表面的氧化覆膜中介的结合部、与未存在氧化覆膜的部分中的金属粒子彼此的结合部。
[比较例1]
除了未进行树脂材料的填充以外，与实施例相同地制造积层电感器。图6是比较例的磁性材料层的示意截面图。在该磁性材料2中，于金属粒子11及氧化覆膜12的非存在区域中未填充有树脂材料，而是形成空隙30。
[评价]
对于各实施例、比较例中的积层电感器，于L＝1.0uH、Q(1MHz)＝30、Rdc＝0.1Ω下，实施以下的可靠性试验。(n＝100)
(1)高温负荷试验：85℃、施加0.8A、1000小时
(2)加速负荷试验：85℃、施加1.2A、300小时
(3)耐湿负荷试验：60℃、湿度95％、施加0.8A、300小时
在各试验结束后，将L或Q减少至初期值的70％以下的情况视为不良。
进而，对于各实施例、比较例中的积层电感器，以如下方式测定磁性材料部分的吸水率。吸水率是将使本试料浸渍于沸腾水中3小时之时的吸水质量与全干质量之差除以全干质量而求出。表1中汇总表示出制造条件、不良产生率及吸水率的测定结果。
[表1]
Figure BDA0000401953630000131
如上所述，在填充有树脂的实施例中吸水率较低，因此认为可靠性提高，尤其是在填充率为15％以上时该效果较为显著。

Claims (4)

1.一种磁性材料，包括：多个金属粒子，包含Fe-Si-M系软磁性合金(其中，M是比Fe更易氧化的金属元素)；及氧化覆膜，形成在所述金属粒子的表面且包含所述软磁性合金的氧化物；且该磁性材料具有：由形成在邻接的金属粒子表面的氧化覆膜中介的结合部及不存在氧化覆膜的部分中的金属粒子彼此的结合部；且，在因所述金属粒子的集积而产生的空隙的至少一部中填充有树脂材料。
2.根据权利要求1所述的磁性材料，其中，在该磁性材料的截面图上观察到的所述金属粒子及氧化覆膜的非存在区域的15％以上的面积的区域中，填充有树脂材料。
3.根据权利要求1或2所述的磁性材料，其中，所述树脂材料包含选自硅氧系树脂、环氧系树脂、苯酚系树脂、硅酸盐系树脂、胺基甲酸酯系树脂、酰亚胺系树脂、丙烯酸系树脂、聚酯系树脂及聚乙烯系树脂所组成的群中的至少1种。
4.一种线圈零件，包括：如权利要求1至3中任一项所述的磁性材料及形成在所述磁性材料的内部或表面的线圈。
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