CN114649126A - 线圈部件及其制造方法和电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供线圈部件及其制造方法和电路板。本发明的线圈部件包括金属磁性颗粒彼此经由厚度薄的绝缘膜结合而得到的电绝缘性高的压粉磁芯作为磁性基体。线圈部件包括磁性基体和配置在所述磁性基体的内部或表面的导体，所述磁性基体由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒和用于将所述金属磁性颗粒彼此接合的接合层形成，所述接合层含有氧和氮。

Description

线圈部件及其制造方法和电路板
技术领域
本发明涉及线圈部件及其制造方法和电路板。
背景技术
近年来，在便携式电话等高频通信用系统中，为了促进小型化和高性能化，对于在内部搭载的电子部件也要求小型化和高性能化。关于电感器等线圈部件，作为高性能化的一个标志，可以举出大电流化。为了满足这样的小型化和大电流化的要求，作为在线圈部件中使用的磁性材料，开始使用与铁氧体材料相比不易发生磁饱和的金属磁性材料。
在使用金属磁性材料时，因为金属磁性材料的电绝缘性比铁氧体材料的电绝缘性差，所以，为了改善电绝缘性，大多在由金属磁性材料形成的颗粒的表面形成绝缘层，使该颗粒彼此电绝缘。
例如，专利文献1中公开了：通过在氧气氛下对Fe-Si-Cr类软磁性合金颗粒的成形体进行热处理，形成具有该合金颗粒彼此经由表面的氧化膜结合的组织的磁芯材料。该磁芯材料具有下述特征：由于颗粒间的氧化物层的存在，容易得到高的机械强度和良好的绝缘性。
另外，专利文献2中公开了下述方法：使用在含有铁的软磁性材料的磁芯上利用溶胶-凝胶反应预先形成有绝缘膜的磁性体颗粒，来制作成形体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-46055号公报
专利文献2：国际公开第2018/131536号
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献1、2所公开的那样的将磁性粉末成形而得到的压粉磁芯中，提高构成压粉磁芯的磁性粉末的填充率、和使构成磁性粉末的各颗粒表面的绝缘膜的厚度变薄，关系到饱和磁通密度的提高。而且，由此，在相同体积的线圈部件中能够应对更大的输入电流，对于相同的输入电流，能够以更小体积的线圈部件应对。
在为了提高饱和磁通密度而提高磁性粉末的填充率的情况下，压粉磁芯和作为其前体的成形体中的空隙减少。因此，在如专利文献1所公开的那样，通过在氧气氛下对成形体进行热处理来形成氧化物的绝缘膜的情况下，由于成形体的空隙的减少，有时会产生如下那样的问题。首先，扩散到成形体的内部的氧的量减少，从而成形体内部的氧化反应被抑制，绝缘膜的形成变得不充分，存在磁芯的绝缘性降低的情况。在为了抑制该绝缘性的降低，而采取增加热处理气氛中的氧浓度、提高热处理温度和/或延长热处理时间等对策的情况下，存在成形体的表面附近的合金颗粒被过度氧化而导致磁特性降低的情况。
另一方面，在对在软磁性材料的磁芯上预先形成有绝缘膜的磁性体颗粒进行成形的专利文献2所公开的技术中，与通过成形体的热处理来形成绝缘膜的情况相比，绝缘膜的厚度有变厚的趋势。因此，成形体中的绝缘膜的体积比例变高，真正的软磁性材料的比例相应地降低，难以提高饱和磁通密度。另外，作为制法上的技术问题，还可以举出：需要另外设置用于在磁芯上形成绝缘膜的处理，因此制造成本上升。
因此，本发明的目的在于提供一种线圈部件，其包括金属磁性颗粒彼此经由厚度薄的绝缘膜结合而得到的电绝缘性高的压粉磁芯作为磁性基体。
用于解决技术问题的手段
本发明人为了解决上述问题进行了各种研究，结果发现，对于含有Fe、Si和Cr的金属磁性粉末的成形体，通过在用于形成绝缘膜的热处理之前、在脱脂处理后，在实质上不存在氧的氮气氛下实施热处理，能够得到金属磁性颗粒彼此由含有氧和氮的接合层接合的磁性基体，能够解决上述问题，从而完成了本发明。
即，用于解决上述技术问题的本发明的第1方面是一种线圈部件，其包括磁性基体和配置在所述磁性基体的内部或表面的导体，所述磁性基体由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒和用于将所述金属磁性颗粒彼此接合的接合层形成，所述接合层含有氧和氮。
另外，本发明的第2方面是一种线圈部件的制造方法，其包括：对由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末进行成形来制作成形体的步骤；在实质上不存在氧的氮气氛中对所述成形体进行加热来进行第1热处理的步骤；在含氧气氛中对所述第1热处理后的成形体进行第2热处理来制作磁性基体的步骤；和在所述磁性基体的表面配置导体的步骤。
另外，本发明的第3方面是一种线圈部件的制造方法，其包括：对由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末和导体或其前体进行成形，制作在内部配置有所述导体或其前体的成形体的步骤；在实质上不存在氧的氮气氛中对所述成形体进行加热来进行第1热处理的步骤；和在含氧气氛中对所述第1热处理后的成形体进行第2热处理的步骤。
另外，本发明的第4方面是一种电路板，其搭载有上述的第1方面的线圈部件。
发明效果
采用本发明，能够提供包括金属磁性颗粒彼此经由厚度薄的绝缘膜结合而得到的绝缘性高的压粉磁芯作为磁性基体的线圈部件。
附图说明
图1是表示本发明的第1方面的线圈部件的结构的示意图。
图2是表示在本发明的第1方面中确定金属磁性颗粒和接合层的组成的方法的说明图。
图3是表示本发明的实施例和比较例中的接合层中的N/O比与磁性基体的电阻率的关系的图。
图4是表示本发明的实施例和比较例中的接合层中的Cr/Fe比与磁性基体的电阻率的关系的图。
附图标记说明
100线圈部件，10磁性基体(压粉磁芯)，1金属磁性颗粒，2接合层，20导体，A、B分析对象的线段的端点，w接合层的厚度，c在接合层的两端切取线段AB而得到的线段的中点。
具体实施方式
下面，参照附图，结合本发明的技术思想，对本发明的技术方案和作用效果进行说明。但是，作用机理包含推测的内容，其正确与否对本发明并没有限制。数值范围的记载(将2个数值用“～”连接的记载)，是指也包含作为下限和上限记载的数值在内的意思。
[线圈部件]
如图1中示意性地表示的那样，本发明的第1方面的线圈部件(下面，有时仅记载为“第1方面”)100由磁性基体10和配置在上述磁性基体10的内部或表面的导体20构成，磁性基体10由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒1和用于将上述金属磁性颗粒1彼此接合的接合层2形成，接合层2含有氧和氮。此外，图1中表示出了作为导体20的导线卷绕在磁性基体10的表面的形状，但是第1方面并不限于该形状。
金属磁性颗粒1含有Fe作为必须成分。通过金属磁性颗粒1含有Fe，能够使磁性基体10成为导磁率和饱和磁通密度高的磁性基体。金属磁性颗粒1中的Fe的含量，只要能够得到想要的特性的磁性基体10就没有特别限定。Fe的含量越多，能够得到越大的导磁率和饱和磁通密度，因此，Fe的含量优选为80质量％以上，更优选为85质量％以上，进一步优选为90质量％以上。另一方面，从抑制由Fe的氧化、涡电流的产生引起的磁特性的降低的观点出发，Fe的含量优选为99质量％以下，更优选为98质量％以下。
另外，金属磁性颗粒1含有Si作为必须成分。通过金属磁性颗粒1含有Si，电阻变高，能够抑制由涡电流引起的磁特性的降低。金属磁性颗粒1中的Si的含量，只要能够得到想要的特性的磁性基体10就没有特别限定。从充分发挥抑制涡电流的效果的观点出发，Si的含量优选为1质量％以上，更优选为1.5质量％以上。另一方面，从使金属磁性颗粒1中的Fe的含量增多从而得到优异的磁特性的观点出发，Si的含量优选为5质量％以下，更优选为4.5质量％以下。
进而，金属磁性颗粒1含有Cr作为必须成分。通过金属磁性颗粒1含有Cr，该颗粒中所含的Fe的氧化被抑制，能够保持高的导磁率和饱和磁通密度。金属磁性颗粒1中的Cr的含量，只要能够得到想要的特性的磁性基体10就没有特别限定。从充分发挥抑制Fe的氧化的效果的观点出发，Cr的含量优选为0.5质量％以上，更优选为1质量％以上。另一方面，从使金属磁性颗粒中的Fe的含量增多从而得到优异的磁特性的观点出发，Cr的含量优选为5质量％以下，更优选为4.5质量％以下。
金属磁性颗粒1在能够实现本发明的目的的范围内，可以含有上述的必须成分以外的元素。作为可以含有的元素，可例示Al、Ti和Zr等。
在磁性基体10中，金属磁性颗粒1通过含有氧和氮的接合层2与相邻的金属磁性颗粒1接合。
接合层2含有氧。这是由于接合层2是通过金属磁性颗粒1中所含的元素的氧化而形成的。作为金属磁性颗粒1的必须成分的Fe、Si和Cr的氧化物的电阻率均高于金属磁性颗粒1的电阻率。因此，通过将金属磁性颗粒1彼此接合的接合层2含有氧，换言之，含有选自Fe、Si和Cr中的至少1种元素的氧化物，能够使金属磁性颗粒1间电绝缘。
接合层2含有氮。由此，能够实现金属磁性颗粒1间的有效的电绝缘。可认为这是因为，含有氮表明接合层2中的Cr氧化物浓度与Fe氧化物浓度相比为足够高的状态。Cr与金属磁性颗粒1中的其它成分相比，与氮的反应性高。因此，接合层2中的氮会与Cr结合而作为氮化物或氮氧化物存在。而且，在接合层2中的存在氮的区域中，除了上述的Cr的氮化物或氮氧化物以外，还以比较高的浓度包含这些化合物被氧化而得到的Cr的氧化物。作为Cr的氧化物的Cr2O3，Cr的价数为+3价，是稳定的，电绝缘性良好。另一方面，已知Fe会形成Fe2O3(赤铁矿)、Fe3O4(磁铁矿)等各种氧化物，当在氧量少的状态下被氧化的情况下，会生成+2价和+3价共存的磁铁矿。磁铁矿因由Fe的价数变动引起的跳跃传导而显示出导电性，因此，当接合层2中包含磁铁矿时，金属磁性颗粒1间的电绝缘性降低。但是，Fe缺乏与氮的反应性，因此，在氮存在的区域中，成为比较低的浓度。因此，显示出导电性的磁铁矿的浓度也低。因此，含有氮的接合层2中，具有良好的电绝缘性的Cr2O3的浓度高，且具有导电性的磁铁矿的浓度低，从而能够有效地实现金属磁性颗粒1间的电绝缘。
在此，上述的金属磁性颗粒1和接合层2的组成分别可通过下述的流程来确定。
首先，使用聚焦离子束装置(FIB)从磁性基体10的中央部取出厚度50nm～100nm的薄片试样后，立即将其配置在搭载有环状暗视野检测器和能量色散型X射线光谱(EDS)检测器的扫描型透射电子显微镜(STEM)内。接着，进行薄片试样的STEM观察，基于对比度(明度)的差异，确定如图2中示意性地表示的那样的、金属磁性颗粒1彼此经由接合层2接合的接合部。接着，对于所确定的接合部，沿着从一个金属磁性颗粒1内的任意的点A穿过接合层2到达另一个金属磁性颗粒1内的任意的点B的线段AB，利用EDS进行线分析。EDS的测量条件是加速电压为200kV，电子束直径为1.0nm，测量时间设定成使得金属磁性颗粒1内的各点的6.22keV～6.58keV的范围的信号强度的累计值成为25计数以上。另外，测量点的间隔设定成使得后述的接合层2的中央部的测量点数为5点以上。接着，对各测量点计算OKα射线的信号强度(IOKα)相对于检测出的各金属元素的特性X射线中显示出最大强度的特性X射线的信号强度的合计(IM(total))之比(IOKα/IM(total))。例如，在作为金属元素检测出Fe和Cr的情况下，计算OKα射线的信号强度相对于Fe的特性X射线中的显示出最大强度的Kα射线的信号强度(IFeKα)和Cr的特性X射线中的显示出最大强度的Kα射线的信号强度(ICrKα)的合计之比(IOKα/(IFeKα+ICrKα))作为IOKα/IM(total)。将该值为0.5以上的区域作为接合层2，将该值小于0.5的区域作为金属磁性颗粒1。接着，对于作为金属磁性颗粒1的区域，以质量％计算各测量点处的元素的比例，对于该各元素的含有比例的变动为±1质量％以内的连续的3个测量点中最靠近接合层2的测量点，计算各元素的含有比例的平均值，将其作为金属磁性颗粒1的组成。此外，在磁性基体10的制造中使用的金属磁性粉末的组成已知的情况下，可以将该已知的组成作为金属磁性颗粒1的组成。接着，根据位于作为接合层2的区域的测量点彼此的间隔，计算接合层2的厚度w。然后，将从在接合层2的两端切取线段AB而得到的线段的中点c向接合层2的两端方向去的距离在上述接合层的厚度w的10％以内的区域、即相当于位于接合层2的中央的上述接合层2的厚度w的20％的区域作为接合层2的中央部。最后，对于位于接合层2的中央部的各测量点，分别计算各元素的原子比例(at％)，将基于这些求出的任意选择的连续的5点的平均值作为接合层2的组成。
接合层2含有氮这一点，可在利用上述的方法确定的接合层2的组成中，计算氮(N)相对于氧(O)的原子数比例(N/O)，根据其为0.03以上来确认。这样确定接合层2中是否含有氮的理由在于，接合层2中的氧的比例为50～60at％，而氮的比例即使高也为数at％非常低，因此，在上述原子数比例(N/O)小于0.03的情况下，难以区分由氮产生的特性X射线和噪声，无法确定氮的有无。反过来，在上述原子数比例(N/O)为0.03以上的情况下，可以说在接合层2中可靠地存在氮。接合层2中的氮的含量的上限没有特别限定，接合层2中的氮，如后所述，主要是通过在成形体的脱脂处理后进行的、在实质上不存在氧的氮气氛中的热处理(第1热处理)导入的，因此，在一般的热处理条件下形成的接合层2中，上述原子数比例(N/O)大约为0.20以下。另外，在通过用于尽可能抑制金属磁性颗粒1的氧化的、低温下的热处理形成的接合层2中，上述原子数比例(N/O)大约为0.16以下。本说明书中的实质上不存在氧的氮气氛是指具有作为氮气通常获得的气体以上的氮浓度的气氛，其氧浓度大致为10ppm以下。
接合层2优选氮(N)相对于氧(O)的原子数比例(N/O)为0.04以上。由此，接合层2中的Cr氧化物浓度与Fe氧化物浓度相比足够高，接合层2的电绝缘性进一步提高，从而能够实现金属磁性颗粒1间的更有效的电绝缘。从这一点出发，接合层2中的上述原子数比例(N/O)更优选为0.05以上，进一步优选为0.07以上。
磁性基体10优选金属磁性颗粒1的Fe含量为90质量％以上，且接合层2中的铬(Cr)相对于铁(Fe)的原子数比例(Cr/Fe)为3.0以上。从得到优异的磁特性的观点出发，优选金属磁性颗粒1的Fe含量为90质量％以上，但有时接合层2中的Fe浓度容易变高，会由于磁铁矿的生成而导致金属磁性颗粒1间的电绝缘性变得不充分。即使在含有这样的Fe的含有比例高的金属磁性颗粒1的情况下，在接合层2中，通过使上述原子数比例(Cr/Fe)为3.0以上，也能够保持充分的电绝缘性。从得到更高的电绝缘性的观点出发，上述原子数比例(Cr/Fe)更优选为3.5以上，进一步优选为4.0以上，特别优选为4.5以上。
在第1方面中使用的导体20的材质、形状和配置没有特别限定，与要求特性相应地适当确定即可。作为材质的一个例子，可以举出银或铜、或它们的合金等。另外，作为形状的一个例子，可以举出直线状、曲折状、平面线圈状、螺旋状等。另外，作为配置的一个例子，可以举出将带有包覆的导线卷绕在磁性基体10的周围的配置、将各种形状的导体20埋入在磁性基体10的内部的配置等。
上面说明的第1方面，为相对于电流不易发生磁饱和、低损耗的线圈部件。这是因为，磁性基体10由金属磁性颗粒1彼此经由电绝缘性优异的接合层2接合而形成，从而具有高的饱和磁通密度和电阻率。
[线圈部件的制造方法1]
本发明的第2方面的线圈部件的制造方法(下面，有时仅记载为“第2方面”)包括：对由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末进行成形来制作成形体的步骤；在根据需要对所述成形体进行脱脂处理后，在实质上不存在氧的氮气氛中对所述成形体进行加热来进行第1热处理的步骤；在含氧气氛中对所述第1热处理后的成形体进行第2热处理来制作磁性基体的步骤；和在所述磁性基体的表面配置导体的步骤。
金属磁性粉末由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒构成。金属磁性颗粒中的上述各元素的优选含量，与第1方面中的金属磁性颗粒中的含量相同。作为金属磁性粉末，当使用金属磁性颗粒中的Fe的含量多的金属磁性粉末时，该颗粒容易发生塑性变形，因此，在进行加压成形来制作成形体的情况下，从粉末的填充率提高的方面考虑是优选的。
金属磁性粉末的成形方法没有特别限定，例如可以举出将金属磁性粉末供给到模具等成形模具中，利用压制等进行加压，通过构成金属磁性粉末的金属磁性颗粒的塑性变形来得到成形体的方法。在利用压制的成形方法中，也可以是在对在金属磁性粉末中混合树脂而得到的混合物进行压制成形后，使树脂固化来制作成形体。此外，也可以采用对含有金属磁性粉末的生片进行层叠、压接的方法。
在利用使用模具等的压制成形得到成形体的情况下，压制的条件只要与金属磁性粉末和与其混合的树脂的种类、它们的配合比例等相应地适当确定即可。
作为与金属磁性粉末混合的树脂，只要是能够将金属磁性粉末的颗粒彼此粘接以成形并保形、并且能够通过后述的脱脂(脱粘合剂)处理使碳成分等不残留地挥发的树脂，就没有特别限定。作为一个例子，可以举出分解温度为500℃以下的丙烯酸树脂、丁缩醛树脂和乙烯基树脂等。另外，也可以与树脂一起或者代替树脂而使用以硬脂酸或其盐、磷酸或其盐、和硼酸或其盐为代表的润滑剂。树脂或润滑剂的添加量只要考虑成形性和保形性等适当确定即可，例如，相对于金属磁性粉末100质量份，可以为0.1～5质量份。
在对生片进行层叠、压接来得到成形体的情况下，可以采用使用吸附输送机等将各个生片层叠，使用压制机进行热压接的方法。在从被压接的层叠体得到多个线圈部件的情况下，可以使用切片机、激光切断机等切断机来分割该层叠体。
在该情况下，生片典型地可通过利用刮刀、模涂机等涂敷机将含有金属磁性粉末和粘合剂的浆料涂敷在塑料膜等基底膜的表面并进行干燥来制造。作为所使用的粘合剂，只要是能够将金属磁性粉末成形为片状并保持其形状、并且能够通过加热使碳成分等不残留地除去的粘合剂，就没有特别限定。作为一个例子，可以举出以聚乙烯醇缩丁醛为代表的聚乙烯醇缩醛树脂等。用于制备上述浆料的溶剂也没有特别限定，可以使用以丁基卡必醇为代表的二醇醚等。上述浆料中的各成分的含量，只要与采用的生片的成形方法、制备的生片的厚度等相应地适当调节即可。
在第2方面中，对金属磁性粉末的成形体进行后述的第1热处理和第2热处理，在成形体含有树脂等有机物的情况下，在第1热处理之前，进行将该有机物除去的脱粘合剂处理。脱粘合剂处理的条件，只要能够抑制成形体中的金属磁性颗粒的氧化并且将粘合剂除去就没有特别限定。作为一个例子，可以举出在大气中在200～400℃的温度保持30分钟～5小时。
对金属磁性粉末的成形体，在根据需要进行上述的脱粘合剂处理后，实施在实质上不存在氧的氮气氛中进行加热的第1热处理。由此，在金属磁性颗粒的表面生成Cr的氮化物，该表面的Cr浓度增大。该Cr浓度的增加有助于磁性基体中的Cr氧化物浓度与Fe氧化物浓度相比足够高的接合层的形成，从而金属磁性颗粒间的绝缘性提高。本说明书中的实质上不存在氧的氮气氛是指具有作为氮气通常获得的气体以上的氮浓度的气氛，其氧浓度大致为10ppm以下。
第1热处理的温度和时间，只要是金属磁性颗粒表面的Cr浓度与Fe浓度相比足够高的温度和时间就没有特别限定。作为一个例子，可以举出在500～800℃进行30分钟～3小时。热处理温度越高，氮与Cr的反应越活跃，并且从金属磁性颗粒的内部向表面扩散的Cr的量越多，因此，能够以短时间的热处理得到想要的Cr浓度。另外，热处理时间越长，与氮反应的Cr的量越增加，并且从金属磁性颗粒的内部向表面扩散的Cr的量越多，因此，即使在热处理温度低的情况下也能够得到想要的Cr浓度。从提高接合层中的氮含量以得到电绝缘性更优异的磁性基体的观点出发，第1热处理温度优选为550℃以上。
对进行了第1热处理的成形体，在含氧气氛中实施第2热处理。由此，在金属磁性颗粒表面形成了氮化物的Cr的一部分和金属磁性颗粒所含的元素分别被氧化，形成接合层将金属磁性颗粒彼此接合，从而成为磁性基体。
第2热处理中的气氛中的氧浓度没有特别限定，只要在能够应用的热处理温度和热处理时间能够得到具有想要的特性的磁性基体即可。一般而言，气氛中的氧浓度越高，越容易通过低温、短时间的热处理得到接合层，另一方面，成形体的表面附近和内部的接合层的厚度之差容易变大。因此，在确定气氛中的氧浓度时，考虑该一般的趋势，选择适合于想要制造的磁性基体的氧浓度即可。作为容易以薄且均匀的厚度得到电绝缘性优异且机械强度高的接合层的氧浓度，可例示500～5000ppm。
第2热处理中的热处理温度没有特别限定，只要在能够应用的气氛中的氧浓度和热处理时间能够得到具有想要的特性的磁性基体即可。一般而言，热处理温度越高，越容易通过低氧气氛中、短时间的热处理得到接合层，另一方面，由于接合层中的Fe浓度变高，电绝缘性容易降低。考虑该一般的趋势，选择适合于想要制造的磁性基体的热处理温度即可。作为容易较薄地形成电绝缘性优异且机械强度高的接合层的热处理温度，可例示500～900℃。
第2热处理中的热处理时间也没有特别限定，只要在能够应用的气氛中的氧浓度和热处理温度能够得到具有想要的特性的磁性基体即可。一般而言，热处理时间越长，越容易通过低氧气氛中、低温的热处理得到接合层，另一方面，由于制造所需要的时间变长，生产率降低。考虑该一般的趋势，选择适合于想要制造的磁性基体的热处理时间即可。作为容易以充分的厚度形成电绝缘性优异且机械强度高的接合层的热处理时间，可例示30分钟～3小时。
上述的脱粘合剂处理、第1热处理和第2热处理，可以是使用能够进行切换气氛和温度的设定的单一的热处理装置连续地进行，也可以是使用2个以上的不同的热处理装置断续地进行。
在第2方面中，在经过第2热处理而得到的磁性基体的表面配置导体。作为具体的配置方法，可例示：在磁性基体上卷绕带有包覆的导线的方法；通过导体膏的印刷等在磁性基体的表面配置导体的前体之后，使用烧制炉等加热装置进行烧结处理的方法。
[线圈部件的制造方法2]
本发明的第3方面的线圈部件的制造方法(下面，有时仅记载为“第3方面”)包括：对由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末和导体或其前体进行成形，制作在内部配置有所述导体或其前体的成形体的步骤；在根据需要对所述成形体进行脱脂处理后，在实质上不存在氧的氮气氛中对所述成形体进行加热来进行第1热处理的步骤；和在含氧气氛中对所述第1热处理后的成形体进行第2热处理的步骤。
在第3方面中使用的金属磁性粉末与在上述的第2方面中使用的金属磁性粉末相同，因此省略说明。另外，对金属磁性粉末进行成形的方法，也可以与第2方面同样地采用压制成形或对生片进行层叠、压接的方法。
在第3方面中，在金属磁性粉末的成形体的内部配置导体或其前体。在此，导体是指能够直接在线圈部件中作为导电路径发挥作用的物质，导体的前体是指，除了在线圈部件中形成导体的导电性的材料以外还包含粘合剂树脂等，能够通过热处理而成为导体的物质。作为配置导体或其前体的方法，在通过压制成形得到上述成形体的情况下，可以采用在预先配置有导体或其前体的模具中填充金属磁性粉末并进行压制的方法。另外，在通过生片的层叠、压接来得到上述成形体的情况下，可以采用通过导体膏的印刷等在生片上配置导体的前体之后进行层叠、压接的方法。
在使用导体膏配置导体的前体的情况下，作为所使用的导体膏，可以举出含有导体粉末和有机媒介物的导体膏。作为导体粉末，可以使用银或铜或它们的合金等的粉末。导体粉末的粒径没有特别限定，例如可以使用从以体积基准测量的粒度分布计算的平均粒径(中值粒径(D50))为1μm～10μm的导体粉末。有机媒介物的组成只要考虑与生片所含的粘合剂的相容性来确定即可。作为一个例子，可以举出使聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等聚乙烯醇缩醛树脂在丁基卡必醇等二醇醚类溶剂中溶解或溶胀而得到的物质。导体膏中的导体粉末和有机媒介物的配合比例，可以与适合于使用的印刷机的膏的粘度、想要形成的导体图案的膜厚等相应地适当调节。
在第3方面中，对成形体进行的第1热处理和第2热处理、以及根据需要在第1热处理前进行的脱粘合剂处理的条件，与上述的第2方面相同，因此省略说明。
采用上面说明的第2方面和第3方面，能够得到如在上述第1方面中所说明的那样的包括电绝缘性高的磁性基体的线圈部件。
[电路板]
本发明的第4方面的电路板(下面，有时仅记载为“第4方面”)是搭载有上述的第1方面的线圈部件的电路板。
电路板的结构等没有限定，只要采用与目的相应的结构等即可。
第4方面通过使用第1方面的线圈部件，成为损失小的电路板。
(实施例)
下面，通过实施例对本发明更具体地进行说明，但是本发明并不限于该实施例。
[实施例1]
(磁性基体的制造)
作为金属磁性粉末，准备由Fe-Si-Cr类的金属磁性颗粒构成的、平均粒径约4μm的金属磁性粉末，其中，上述Fe-Si-Cr类的金属磁性颗粒在设Fe、Si和Cr的合计为100wt％时含有96wt％的Fe、2wt％的Si和2wt％的Cr。将该金属磁性粉末与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)类的粘合剂树脂和分散介质混合来制备浆料。将所得到的浆料利用刮刀法涂敷在PET膜上，进行干燥，得到生片。将该生片层叠后，以7ton/cm2的压力进行压接来制作成形体。将所得到的成形体在大气中在350℃进行2小时的脱粘合剂后，对该成形体，在N2气氛(O2浓度为10ppm以下)中在600℃进行1小时的第1热处理，紧接着，在N2-O2混合气氛(O2浓度为1600ppm)中在600℃进行1小时的第2热处理，得到实施例1的试验用磁性基体。
(磁性基体中的接合层的组成分析)
对所得到的试验用磁性基体，使用STEM-EDS(日本电子株式会社制造的JEM2100F)，利用上述的方法确定接合层的组成。根据所得到的组成，分别计算氮相对于氧的原子数比例(N/O)、和铬(Cr)相对于铁(Fe)的原子数比例(Cr/Fe)，结果为N/O＝0.10、Cr/Fe＝5.7。
(磁性基体的电阻率ρ的测量)
对所得到的试验用磁性基体，为了确认电绝缘性，进行电阻率ρ的测量。首先，在直径8mm、厚度0.5mm的试验用磁性基体的正面和背面(面积最大的相对的2个面)涂敷Ag膏之后，进行烧结处理形成电极。接着，使用电阻计(日置电机株式会社制造的RM3544)测量该试验用磁性基体的电阻值，根据所得到的电阻值、以及电极面积和试验用磁性基体的厚度来计算电阻率(Ω·cm)。所得到的电阻率ρ为1.3×107Ω·cm。
[实施例2～4]
(磁性基体的制造)
除了将第1热处理的温度分别改变为500℃(实施例2)、550℃(实施例3)和650℃(实施例4)以外，利用与实施例1同样的方法制造实施例2、实施例3和实施例4的试验用磁性基体。
(磁性基体中的接合层的组成分析和磁性基体的电阻率测量)
对所得到的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法，进行接合层的组成的确定和电阻率的测量。其结果是，在实施例2的试验用磁性基体中，接合层的N/O比为0.03，Cr/Fe比为1.7，电阻率ρ为6.6×105Ω·cm。另外，在实施例3的试验用磁性基体中，接合层的N/O比为0.04，Cr/Fe比为3.0，电阻率ρ为3.0×106Ω·cm。另外，在实施例4的试验用磁性基体中，接合层的N/O比为0.15，Cr/Fe比为6.7，电阻率ρ为1.5×107Ω·cm。
[实施例5～6]
(磁性基体的制造)
除了将第2热处理时的气氛中的氧浓度分别改变为800ppm(实施例5)和3000ppm(实施例6)以外，利用与实施例1同样的方法制造实施例5和实施例6的试验用磁性基体。
(磁性基体中的接合层的组成分析和磁性基体的电阻率测量)
对所得到的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法，进行接合层的组成的确定和电阻率的测量。其结果是，在实施例5的试验用磁性基体中，接合层的N/O比为0.07，Cr/Fe比为4.5，电阻率ρ为1.0×107Ω·cm。另外，在实施例6的试验用磁性基体中，接合层的N/O比为0.13，Cr/Fe比为6.2，电阻率ρ为1.4×107Ω·cm。
[比较例1]
(磁性基体的制造)
除了不进行第1热处理以外，利用与实施例1同样的方法制造比较例1的试验用磁性基体。
(磁性基体中的接合层的组成分析和磁性基体的电阻率测量)
对所得到的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法，进行接合层的组成的确定和电阻率的测量。其结果是，接合层的N/O比为0.01，Cr/Fe比为0.8，电阻率ρ为5.4×105Ω·cm。
将上面所说明的实施例和比较例的结果汇总示于表1。另外，将基于所得到的结果作成的、表示接合层中的N/O比与磁性基体的电阻率的关系的图示于图3，将基于所得到的结果作成的、表示接合层中的Fe/Cr比与磁性基体的电阻率的关系的图示于图4。
[表1]
Figure BDA0003396161230000151
根据上述的结果可知，在制造磁性基体时，通过在脱脂处理后，在实质上不存在氧的氮气氛中进行第1热处理、并且在含氧气氛中进行第2热处理，能够形成除了氧以外还含有氮的接合层，能够表现出优异的电绝缘性。可知，特别是在接合层中的N/O比为0.04以上的磁性基体中，电阻率的值急剧上升，电绝缘性更优异。而且可知，在接合层中的N/O比为0.07以上的磁性基体中，能够得到107Ω·cm量级的电阻率，电绝缘性极其优异。
[参考例1～2]
对提高第2热处理的温度的情况下接合层中的N/O比的值有无变化进行了研究。这是因为，当第2热处理的温度变高时，磁性基体中的成分的氧化反应变得活跃，因此，在接合层中生成的Cr的氮化物或氮氧化物的大部分被氧化之后，由Fe的氧化引起的磁铁矿的生成开始，电绝缘性有可能降低。如果即使提高第2热处理的温度，接合层中的N/O比也保持得高，那么可以说Fe的氧化受到了抑制。
(磁性基体的制造)
除了将第2热处理的温度分别改变为700℃(参考例1)和800℃(参考例2)以外，利用与实施例1同样的方法制造参考例1～2的试验用磁性基体。
(磁性基体中的接合层的组成分析)
对所得到的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法，进行接合层的组成的确定。其结果是，接合层的N/O比在参考例1和参考例2中均为0.16。根据该结果可知，在本研究的范围内，即使提高第2热处理的温度，接合层中的Cr的氮化物或氮氧化物也稳定地存在。
产业上的可利用性
采用本发明，能够提供包括金属磁性颗粒彼此经由厚度薄的绝缘膜结合而得到的绝缘性高的压粉磁芯作为磁性基体的线圈部件。该线圈部件在磁性基体中以大的体积比例包括不易发生磁饱和的金属磁性颗粒，因此，能够流动大电流。而且，用于将金属磁性颗粒彼此接合的接合层具有良好的电绝缘性，从而磁性基体的电阻率变大，电流难以流动，因此，能量损失也变小。因此，本发明在能够实现线圈部件的高性能化和小型化的方面是有用的。

Claims (7)

1.一种线圈部件，其特征在于：
包括磁性基体和配置在所述磁性基体的内部或表面的导体，
所述磁性基体由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒和用于将所述金属磁性颗粒彼此接合的接合层形成，所述接合层含有氧和氮。
2.如权利要求1所述的线圈部件，其特征在于：
所述接合层中的氮(N)相对于氧(O)的原子数比例(N/O)为0.04以上。
3.如权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于：
所述金属磁性颗粒的Fe含量为90质量％以上，并且，
所述接合层中的铬(Cr)相对于铁(Fe)的原子数比例(Cr/Fe)为3.0以上。
4.一种线圈部件的制造方法，其特征在于，包括：
对由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末进行成形来制作成形体的步骤；
在实质上不存在氧的氮气氛中对所述成形体进行加热来进行第1热处理的步骤；
在含氧气氛中对所述第1热处理后的成形体进行第2热处理来制作磁性基体的步骤；和
在所述磁性基体的表面配置导体的步骤。
5.一种线圈部件的制造方法，其特征在于，包括：
对由含有Fe、Si和Cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末和导体或其前体进行成形，制作在内部配置有所述导体或其前体的成形体的步骤；
在实质上不存在氧的氮气氛中对所述成形体进行加热来进行第1热处理的步骤；和
在含氧气氛中对所述第1热处理后的成形体进行第2热处理的步骤。
6.如权利要求4或5所述的线圈部件的制造方法，其特征在于：
所述第1热处理在550℃以上的温度进行。
7.一种电路板，其特征在于：
搭载有权利要求1～3中任一项所述的线圈部件。
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