CN104380402A - 层叠线圈部件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种层叠线圈部件的制造方法，其包括：层叠体块制造工序，在该工序中，将以含有玻璃材料的磁性金属材料为主要成分的磁性体层与含有导电性材料的导体层交互层叠，使所述导体层彼此之间电连接，形成线圈图案，制作为多个层叠体的集合体的层叠体块；将层叠体块切开、分割成各层叠体的分割工序；将含有磁性金属材料的磁性材料施加到层叠体侧面部的磁性材料施加工序；将施加有磁性材料的层叠体焙烧、制作部件基体1的焙烧工序。部件基体1由以磁性金属材料为主要成分并含有玻璃材料作为辅助成分的磁性体主体部8和形成在该磁性体主体部8的侧面部、由磁性材料构成的磁性材料施加部9a、9b构成。由此，能够在不损害直流叠加特性的情况下，实现可靠性提高、适合用作功率电感器的层叠线圈部件的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及层叠线圈部件的制造方法，更详细地，涉及具有以磁性金属材料为主要成分的磁性体层的功率电感器等层叠线圈部件的制造方法。
背景技术
以往，作为大电流流通的电源电路、DC/DC转换器电路用的功率电感器等中使用的电子部件，已知的有使用将磁性金属材料的表面用玻璃材料覆盖而得的金属系磁性材料、形成部件基体(部件素体)、将线圈导体内置于上述部件基体中而成的层叠线圈部件。
例如，在专利文献1中提出了一种电子部件的制造方法，即向含有Cr、Si和Fe的金属磁性合金粉末中添加以SiO2、B2O3、ZnO为主要成分且软化温度为600±50℃的玻璃，使玻璃体积小于该金属磁性合金粉末体积的10％，然后使用将该金属磁性合金粉末的表面用该玻璃粉末覆盖而成的金属磁性体，形成内置有线圈的成形体，将该成形体在真空或者无氧或低氧分压的非氧化环境中、在700℃以上、小于该线圈的导体材料的熔点的温度下焙烧，制造电子部件。
在该专利文献1中，通过使用上述制造方法，能够在不提高线圈电阻的情况下提高绝缘电阻，从而能够得到直流叠加特性良好、磁损耗少的功率电感器。
另一方面，以往也提出了各种使用铁素体系磁性材料的层叠线圈部件的技术方案。
例如，在专利文献2中提出了一种片式(chip)铁氧体部件，其具有由磁性铁氧体材料构成的部件基体(磁性铁氧体主体)和以构成线圈的方式埋设在该部件基体内部的内部导体，该内部导体的至少一部分露出在部件基体的外部，露出在外部的部分被非磁性材料覆盖。
在该专利文献2中，通过具有上述构成而形成开磁路结构，由此能够得到在大电流下稳定的电感器、具有电感器的片式铁氧体部件。
专利文献：
专利文献1：日本特开2010-62424号公报(权利要求1)
专利文献2：日本特开2001-44039号公报(权利要求1、2)
发明内容
专利文献1中的部件基体由金属系磁性材料形成，因而，与像专利文献2那样的部件基体由铁氧体系磁性材料形成的片式铁氧体部件相比，饱和磁通密度Bs高，不易发生磁饱和，因此，被认为能够得到即使通入大电流、电感的变化率仍小、直流叠加特性好的层叠线圈部件。
另一方面，从确保良好的生产率的角度考虑，这种层叠型线圈部件通常是通过所谓的多部件获取方式制得的。
多部件获取方式是使用层叠法等制作焙烧后成为部件基体的层叠体的集合体，将作为该层叠体集合体的层叠体块纵横切割、由1个层叠体块得到多个层叠体的方式。并且，通过对该层叠体进行焙烧，由1个层叠体块得到多个部件基体，再通过在该部件基体上形成外部电极，能够高效率地制造层叠线圈部件。
然而，在专利文献1中，在使用上述那样的多部件获取方式制造层叠线圈部件时，存在以下问题。
即，在专利文献1中，内置有线圈的金属磁性体由表面用玻璃覆盖的金属系磁性材料形成，因而，在切割层叠体块时，会有金属磁性体损伤、覆盖金属系磁性材料的玻璃材料脱落、金属系磁性材料露出表面之虞。而且，由于该金属系磁性材料的耐腐蚀性差，因而，若该金属系磁性材料露出表面，则会有露出部分发生腐蚀、生锈，导致特性劣化之虞。
另一方面，在如专利文献2那样用铁氧体系磁性材料形成部件基体时，虽然比电阻高、高频区域下涡电流损失小，但与金属系磁性材料性比，饱和磁通密度Bs低，容易发生磁饱和。
因此，在专利文献2中，使部件基体的一部分露出在外部，将该露出在外部的部分用非磁性材料覆盖，形成开磁路结构，以提高直流叠加特性。
然而，专利文献2中使用的铁氧体系磁性材料因材料特性的原因而无法得到金属系磁性材料那样的良好的直流叠加特性，因此，难以得到功率电感器所需的规定的直流叠加特性。
本发明是鉴于上述情况而作出的，旨在在不损害直流叠加特性的情况下提供一种可靠性提高、适合功率电感器的层叠线圈部件的制造方法。
为达成上述目的，本发明的层叠线圈部件的制造方法的特征在于包括如下工序，即，层叠体块制造工序：将以至少含有玻璃材料的磁性金属材料为主要成分的磁性体层与含有导电性材料的导体层交互层叠，使含有导电性材料的导体层彼此之间电连接、形成线圈图案，制作为多个层叠体的集合体的层叠体块；分割工序：将上述层叠体块切开、分割成上述各层叠体；磁性材料施加工序：将含有上述磁性金属材料的磁性材料施加到上述层叠体的侧面部；焙烧工序：将施加了上述磁性材料的层叠体焙烧、制作部件基体。
由此，即使在分割工序中分割层叠体块时导体层中所含的玻璃材料出现损伤、脱落，由于在层叠体的侧面部施加了磁性材料，因此，焙烧后的部件基体的导体部分也不会露出表面。而且，由于如上所述，导体部分不会露出表面，因而导体部分不会与大气接触，所以也不会生锈，能够得到不会导致特性劣化的层叠线圈部件。
此外，在本发明的层叠线圈部件的制造方法中，优选上述分割工序以使上述导体层的至少一部分从上述层叠体的侧面部露出表面的方式对上述层叠体块进行分割。
这样，即使导体层的至少一部分从层叠体的侧面部露出表面，由于侧面上施加了磁性材料，因而不会生锈，能够得到适合更小型的功率电感器的层叠线圈部件。
此外，在本发明的层叠线圈部件的制造方法中，优选上述层叠体块制作工序包括如下工序，即，磁性体糊剂制作工序：制作以至少含有玻璃材料的磁性金属材料为主要成分的磁性体糊剂；磁性体层制作工序：对上述磁性体糊剂实施成形加工，制作片状的磁性体层；导体层形成工序：将含有上述导电性材料的导电性糊剂涂布到上述磁性体层上，形成具有规定的导体图案的导体层；层叠工序：层叠形成有上述导体层的磁性体层，并使上述导体层彼此之间电连接，形成线圈图案。并且，优选在上述磁性材料施加工序中，将上述磁性体糊剂涂布到上述层叠体的侧面部。
此外，在本发明的层叠线圈部件的制造方法中，优选上述磁性体糊剂制作工序包括将上述磁性金属材料的表面用上述玻璃材料覆盖、制作磁性体原料的磁性体原料制作工序和将上述磁性体原料糊剂化的糊剂化工序。
这样，即使在分割工序中进行切割时，覆盖磁性金属材料表面的玻璃材料出现损伤、脱落，磁性金属材料仍被磁性材料覆盖，能够避免内部导体生锈。
根据本发明的层叠线圈部件的制造方法，包括如下工序，即，层叠体块制造工序：将以至少含有玻璃材料的磁性金属材料为主要成分的磁性体层与含有导电性材料的导体层交互层叠，使含有导电性材料的导体层彼此之间电连接、形成线圈，制作为多个层叠体的集合体的层叠体块；分割工序：将上述层叠体块切开、分割成上述各层叠体；磁性材料施加工序：将含有上述磁性金属材料的磁性材料施加到上述层叠体的侧面部；焙烧工序：将施加了上述磁性材料的层叠体焙烧，制作部件主体。因此，即使在分割工序中分割层叠体块时导体层中所含的玻璃材料出现损伤、脱落，由于层叠体的侧面部上施加了磁性材料，因而焙烧后的部件基体中的耐腐蚀性差的磁性金属材料也不会露出表面。而且，由于如上所述，导体部分不会露出表面，因而导体部分也不会与大气接触而生锈，从而能够得到不会导致特性劣化的层叠线圈部件。
而且，由于部件基体以金属材料为主要成分，与部件基体由铁氧体系材料形成的情况相比，直流叠加特性良好，因此，能够得到直流叠加特性良好且具有良好可靠性的适合功率电感器的层叠线圈部件。
附图说明
图1是显示用本发明的制造方法制得的层叠线圈部件的一实施方式的斜视图。
图2是图1的示意截面图。
图3是显示层叠体块的一实施方式的斜视图。
图4是层叠体的分解斜视图。
图5是层叠体的斜视图。
图6是形成有磁性材料涂布部的层叠体的斜视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是显示本发明的层叠线圈部件的一实施方式的斜视图，图2是图1的示意截面图。
该层叠线圈部件由部件基体1、内置在部件基体1中的导体2和形成在部件基体1的两端部的外部导体3a、3b构成。
此外，在线圈导体2中，如图2所示，形成为具有规定的导体图案的内部导体4(4a～4o)介由导通导体(图中未示出)而电串联，卷绕成线圈状。而且，在本层叠线圈部件中，内部导体4o的引出部6与一方的外部电极3a电连接，且内部导体4a的引出部7与另一方的外部电极3b电连接。
此外，部件基体1如图1所示，由以磁性金属材料为主要成分且含有玻璃材料为辅助成分的磁性体主体部8和形成在该磁性体主体部8的侧面部、由磁性材料构成的磁性材料施加部9a、9b构成。
下面对上述层叠线圈部件的制造方法进行详述。
首先，准备磁性金属材料和玻璃材料。
作为磁性金属材料，只要是具有磁性的金属材料即可，无特殊限制，可以使用例如以Fe为主要成分、还含有Si的Fe-Si系、还含有Si、Cr的Fe-Si-Cr系、还含有Ni的Fe-Ni系、还含有Si、Al的Fe-Si-Al系等的结晶系或无定形系的各种磁性金属材料。
此外，对玻璃材料也无特殊限制，可以使用Si-B系、Si-B-碱金属系、Si-B-Zn系、水玻璃等各种玻璃材料。
将这些磁性金属材料和玻璃材料混合，用玻璃材料覆盖磁性金属材料表面，制作磁性体原料。
对将该玻璃材料覆盖到磁性金属材料表面的覆盖方法无特殊限制，例如可以使用机械融合法等，用玻璃材料覆盖磁性金属材料表面。即，可以通过将磁性金属材料和玻璃材料混合，对该混合物施加机械能而使该混合物产生机械化学反应，从而用玻璃材料覆盖磁性金属材料表面。
另外，作为磁性金属材料与玻璃材料的混合比率，只要磁性金属材料形成主要成分即可，例如可以用磁性金属材料的含量为70～90重量％的方式进行混合。
向该磁性体原料中加入有机溶剂、有机粘合剂、分散剂、增塑剂等添加剂进行混炼，由此制作磁性体糊剂。
此外，向Ag粉末等导电性粉末中加入清漆、有机溶剂进行混炼，由此制作内部导体用导电性糊剂(下面称作“内部导体糊剂”)。
接着，使用上述磁性体糊剂和内部导体糊剂，制作层叠体块。
图3是层叠体块的斜视图。
该层叠体块10是层叠体11的集合体，用层叠法制作在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等基膜(图中未示出)上。在该层叠体块10中，在层叠体块10上设有切割线15、16，以使1个层叠体11在焙烧后形成1个部件基体1。并用切片机、切割刀片等切割工具沿切割线15、16切割层叠体块10，由此形成在焙烧后成为部件基体1的层叠体11。
下面对该层叠体11的制作方法进行说明。
图4是层叠体11的分解斜视图。
首先，将磁性体糊剂涂布在基膜上，干燥，由此制作磁性体片12a、12b。接着，向该磁性体片12b表面用丝网印刷法等涂布内部导体糊剂，干燥，形成规定图案的导体层13a。
然后，向形成有导体层13a的磁性体片12b上涂布磁性体糊剂，干燥，由此制作磁性体片12c。然后在该磁性体片12c表面用丝网印刷法等涂布内部导体糊剂，干燥，形成规定图案的导体层13b。在形成磁性体片12c时，先形成导通孔14a，使导体层13b和导体层13a能够导通。
下面，按同样的方法、顺序使用磁性体糊剂和内部导体糊剂，依次形成磁性体片12d～12q、导体层13c～13o，用同样方法形成磁性体片12d～12p时，先形成导通孔14b～14n，使上下导体层导通。由此，在基膜上以矩阵状一体地制作多个层叠体11，形成层叠体块10。
然后，如上述那样，使用切割工具沿切割线15、16切割层叠体块10，形成图5所示的层叠体11。
接着，在向层叠体11的侧面部涂布磁性体糊剂、施加磁性材料之后，将该施加了磁性材料的层叠体11装入匣子中，在氮气氛下、在300～500℃的温度下进行脱脂(debinding)处理，之后在氮气氛下、在900～1000℃的温度下进行焙烧处理，由此得到部件基体1。
图6是部件基体1的斜视图，在磁性体主体部8的侧面部形成有磁性材料施加部9a、9b。
之后，在部件基体1的两端部上涂布以Ag等为主要成分的外部电极用糊剂，进行焙烧处理，形成外部电极3a、3b，由此形成层叠线圈部件。
这样，在本实施方式中包括如下工序，即，层叠体块制造工序：将以至少含有玻璃材料的磁性金属材料为主要成分的磁性体片12a～12q(磁性体层)与上述导体层13a～13o交互层叠，使含有导电性材料的导体层13a～13o彼此之间电连接、形成线圈图案，制作为多个层叠体11的集合体的层叠体块10；分割工序：将上述层叠体块10切开、分割成各层叠体11；磁性材料施加工序：将含有上述磁性金属材料的磁性材料施加到上述层叠体11的侧面部；焙烧工序：将施加了上述磁性材料的层叠体11焙烧，制作部件基体。因此，即使在分割工序中分割层叠体块10时导体层13a～13o中所含的玻璃材料出现损伤、脱落，由于层叠体11的侧面部上施加了磁性材料，因而焙烧后的部件基体1中的耐腐蚀性差的磁性金属材料也不会露出表面。即，即使在分割工序中的切割时包覆磁性金属材料表面的玻璃材料出现损伤、脱落，由于磁性金属材料被磁性材料包覆，因而能够避免线圈导体2生锈。
而且，由于如上所述，磁性金属材料不会露出表面，因而导体部分也不会接触大气而生锈，能够得到不会导致特性劣化的层叠线圈部件。
并且，由于部件基体1以磁性金属材料为主要成分，因而与部件基体1由铁氧体系材料形成的情况相比，直流叠加特性良好，所以能够得到直流叠加特性良好且具有良好可靠性的适合功率电感器等的层叠线圈部件。
另外，本发明不局限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可做各种变更。
上述分割工序中，层叠体块10上设有切割线15、16，沿切割线15、16切割层叠体块10，使1个层叠体11在焙烧后形成1个部件基体1，但优选以使导体层13a～13o的至少一部分从层叠体11的侧面部露出表面的方式切割上述层叠体块10。这种情况下，虽然导体层13a～13o的至少一部分从层叠体11的侧面部露出表面，但由于侧面部上被施加了磁性材料，因而不会生锈，能够得到适合进一步小型化的功率电感器的层叠线圈部件。
下面对本发明的实施例进行具体说明。
实施例
作为磁性金属材料，准备Fe：92.0重量％、Si：3.5重量％、Cr：4.5重量％、平均粒径为6μm的Fe－Si－Cr系磁性金属粉末。
此外，作为玻璃材料，准备SiO2：79重量％、B2O3：19重量％、K2O：2重量％、软化点为760℃、平均粒径为1μm的碱硼硅酸盐玻璃的玻璃粉末。
接着，混合上述磁性金属材料和上述玻璃材料，使磁性金属粉末为88重量％、玻璃粉末为12重量％，使用机械融合法将磁性金属材料表面用玻璃材料覆盖，制得磁性体原料。
然后，相对于该磁性体原料100重量份，称量作为有机溶剂的二氢乙酸松油酯26重量份、作为有机粘合剂的乙基纤维素3重量份、分散剂1重量份、增塑剂1重量份，混炼，制得磁性体糊剂。
此外，准备含有Ag粉末、清漆和有机溶剂的内部导体糊剂。
然后，将磁性体糊剂涂布到PET膜上，干燥，重复该操作多次，制作磁性体片，接着在该磁性体片的表面上使用丝网印刷法涂布内部导体糊剂，干燥，形成规定图案的导体层。
然后，在形成有导体层的磁性体片上涂布磁性体糊剂，干燥，由此制得磁性体片。此时，在磁性体片的规定处形成导通孔。然后，在该磁性体片的表面上使用丝网印刷法涂布内部导体糊剂，干燥，形成规定图案的导体层。此时，介由导通孔，与最初形成的导体层导通。
下面，按同样的方法、顺序使用磁性体糊剂和内部导体糊剂依次形成磁性体片和导体层，由此形成图4所示的具有导体图案的层叠体的集合体、即层叠体块。
然后，使用切片机切割层叠体块，由此得到层叠体。
接着，在层叠体的侧面部涂布磁性体糊剂，干燥，得到涂布有磁性材料的层叠体。
然后，将该层叠体装入匣子中，在氮气氛中、在400℃的温度下加热2小时进行脱脂处理后，在氮气氛中、在900℃的温度下进行90分钟焙烧处理，得到部件基体。
接着，使用浸渍法将以Ag等为主要成分的外部电极用糊剂涂布到部件基体的两端部，在氮气氛中、在100℃的温度下干燥10分钟后，在780℃的温度下进行15分钟烘焙处理，形成外部电极，由此制得层叠线圈部件(实施例试样)。
此外，作为比较例，按与上述同样的方法、顺序制作层叠体块，之后，切开该层叠体块，按层叠体逐个分割，在不在该层叠体的侧面部涂布磁性体糊剂的情况下进行焙烧，得到以此作为部件基体的层叠线圈部件(比较例试样)。
下面，将这样制得的实施例试样和比较例试样的各试样100个在保持在相对湿度95％RH、温度40℃下的恒温槽中放置500小时，用光学显微镜观察各试样是否因锈迹等而变色。
结果发现，在比较例试样中，100个试样中有60个试样的外观发生变色，与此相对，在实施例试样中，无一变色试样。
根据本发明，即使在用多部件获取方式制作具有以磁性金属材料为主要成分的部件基体的层叠线圈部件的情况下，也能够避免外表面生锈，实现直流叠加特性良好、可靠性优异的层叠线圈部件。
符号说明：
2 线圈导体
10 层叠体块
11 层叠体
12a～12q 磁性体片(磁性体层)
13a～13o 导体层
Claims (4)
1.层叠线圈部件的制造方法，其包括：
层叠体块制造工序：将以至少含有玻璃材料的磁性金属材料为主要成分的磁性体层与含有导电性材料的导体层交互层叠，使所述导体层彼此之间电连接，形成线圈图案，制作为多个层叠体的集合体的层叠体块；
分割工序：将所述层叠体块切开、分割成所述各层叠体；
磁性材料施加工序：将含有所述磁性金属材料的磁性材料施加到所述层叠体的侧面部；
焙烧工序：将施加有所述磁性材料的层叠体焙烧，制作部件基体。
2.根据权利要求1所述的层叠线圈部件的制造方法，其特征在于，在所述分割工序中，以使所述导体层的至少一部分从所述层叠体的侧面部露出表面的方式将所述层叠体块分割。
3.根据权利要求1或2所述的层叠线圈部件的制造方法，其特征在于，所述层叠体块制作工序包括：
制作以至少含有玻璃材料的磁性金属材料为主要成分的磁性体糊剂的磁性体糊剂制作工序、
对所述磁性体糊剂实施成形加工、制作片状的磁性体层的磁性体层制作工序、
将含有所述导电性材料的导电性糊剂涂布到所述磁性体层上、形成具有规定的导体图案的导体层的导体层形成工序、
层叠形成有所述导体层的磁性体层、使所述导体层彼此之间电连接、形成线圈图案的层叠工序；
在所述磁性材料施加工序中，将所述磁性体糊剂涂布在所述层叠体的侧面部。
4.根据权利要求3所述的层叠线圈部件的制造方法，其特征在于，所述磁性体糊剂制造工序包括：
将所述磁性金属材料的表面用所述玻璃材料覆盖、制作磁性体原料的磁性体原料制作工序，以及
将所述磁性体原料进行糊剂化的糊剂化工序。
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