CN115472374A - 压粉磁芯及电子部件 - Google Patents

压粉磁芯及电子部件 Download PDF

Info

Publication number
CN115472374A
CN115472374A CN202210631163.4A CN202210631163A CN115472374A CN 115472374 A CN115472374 A CN 115472374A CN 202210631163 A CN202210631163 A CN 202210631163A CN 115472374 A CN115472374 A CN 115472374A
Authority
CN
China
Prior art keywords
epoxy resin
magnetic particles
binder
mesogenic
magnetic core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210631163.4A
Other languages
English (en)
Inventor
谷口友祐
关淳一
岛村淳一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN115472374A publication Critical patent/CN115472374A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/28Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder dispersed or suspended in a bonding agent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/255Magnetic cores made from particles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/42Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of organic or organo-metallic materials, e.g. graphene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/24Di-epoxy compounds carbocyclic
    • C08G59/245Di-epoxy compounds carbocyclic aromatic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/28Di-epoxy compounds containing acyclic nitrogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/30Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen
    • C08G59/308Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen containing halogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62Alcohols or phenols
    • C08G59/621Phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02Ingredients treated with inorganic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • H01F1/26Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated by macromolecular organic substances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/01Magnetic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/10Metal compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

一种压粉磁芯,其具有含有环氧树脂的粘合剂和分散在粘合剂中的磁性颗粒。压粉磁芯中的环氧树脂在沿着分子链接近的两个环氧键之间具有至少两个以上介晶骨架。

Description

压粉磁芯及电子部件
技术领域
本发明涉及压粉磁芯及具备该压粉磁芯的电子部件。
背景技术
作为电感器或电抗器等磁性电子部件的磁芯,已知专利文献1所示的压粉磁芯。该压粉磁芯例如能够通过将磁性颗粒与粘合剂(粘结材料)一同进行混炼并压缩成型而制造。
在此,粘合剂通过在成型过程中熔融流动并填充于磁性颗粒之间,发挥在将磁性颗粒之间接合的同时将它们电绝缘的作用。因此,粘合剂的特性对压粉磁芯的密度或强度、相对磁导率等特性造成影响,是压粉磁芯的重要设计事项之一。
作为压粉磁芯中使用的代表性粘合剂,已知例如硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚硅氮烷树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、水玻璃、低熔点玻璃等。在这些粘合剂中,环氧树脂由于粘接力、电绝缘性、尺寸稳定性、耐溶剂性等特性优异、在200℃以下的低温下可以固化、能够容易地以低价格在工业规模获取等优点,被广泛使用。特别是,专利文献1中公开了通过使用具有规定的介晶骨架的环氧树脂,可得到高相对磁导率、高强度且高热传导率的压粉磁芯。
但是,在使用以往的环氧树脂的情况下,根据成型条件,有时发生成型体向模具的粘附等成型不良。特别是,在为了进一步提高磁芯密度而实施温热成型的情况下,容易发生上述粘附不良。因此,要求开发一种也能够与温热成型对应,能够更有效地实现高相对磁导率、高强度及高耐热性的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-12671号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明鉴于上述实际情况而研发,其目的在于提供一种具有优异的相对磁导率、强度及耐热性的压粉磁芯、和使用该压粉磁芯的电子部件。
用于解决问题的技术方案
为了实现上述目的,本发明提供一种压粉磁芯,
其具有含有环氧树脂的粘合剂和分散在上述粘合剂中的磁性颗粒,
上述环氧树脂在沿着分子链接近的两个环氧键之间具有至少两个以上介晶骨架。
本发明人等进行了锐意研究,结果发现,环氧树脂中的介晶骨架的数量对温热成型中的粘附不良造成影响。具体而言,根据本发明人等的实验,在使用不具有介晶骨架的环氧树脂或环氧键之间的介晶骨架数仅为一个的环氧树脂的情况下,在温热成型时成型体容易粘附在模具上,容易发生成型不良。因此,在这些以往的环氧树脂中,需要使用不易导致强度降低的润滑剂,或者通过冷成型而非温热成型进行制造。另一方面,在使用在环氧键之间具有至少两个以上的介晶骨架的环氧树脂的情况下,能够防止温热成型时的粘附不良。其结果,本发明的压粉磁芯表现出比使用以往的环氧树脂的情况更高的强度、相对磁导率及耐热性。
优选的是,上述磁性颗粒为金属磁性颗粒,上述粘合剂相对于上述金属磁性颗粒100质量份的含有量为1.0质量份以上且4.0质量份以下。
另外,优选的是,上述介晶骨架具有下述(I)式表示的结构。
Figure BDA0003679851010000021
(I)式中的Y从-H、烷基(碳原子数为4以下的脂肪烃)、乙酰基及卤素中选择,介晶骨架中的Y可以全部相同,也可以不同。*表示与相邻的原子的键合部位。
本发明的压粉磁芯可以应用于电感器、电抗器、变压器、非接触供电线圈、磁屏蔽零件等各种电子部件,特别优选作为电感器的磁芯利用。
在具有上述压粉磁芯的电感器中,
将在175℃下储存100小时后的体积电阻设为RA、储存前的体积电阻设为RB,优选的是,RA/RB>0.001。
在上述电感器中,在环氧键之间具有两个以上的介晶骨架的环氧树脂包含于压粉磁芯中,由此,能够实现上述RA/RB>0.001。其结果,在上述电感器中,能够降低能量损耗,能够很好地实现电感器的小型化或大电流化。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的电感器元件的概略剖视图。
图2是将图1所示的压粉磁芯的一部分放大后的剖视图。
附图标记说明
100电感器元件、110压粉磁芯、2粘合剂、4磁性颗粒、4a大颗粒、4b小颗粒、120线圈
具体实施方式
以下,基于附图所示的实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示,本发明一个实施方式的电感器元件100具有压粉磁芯110和埋设于该压粉磁芯110的内部的线圈120。
压粉磁芯110的形状没有特别限制,例如可以为圆柱状、椭圆柱状、角柱状等形状。而且,如图2所示,压粉磁芯110包含作为粘结材料的粘合剂2和分散在粘合剂2中的磁性颗粒4,此外,也可以包含非磁性的无机颗粒等。即,压粉磁芯110通过多个磁性颗粒4经由粘合剂2结合,成型为规定的形状。以下,对构成压粉磁芯110的粘合剂2和磁性颗粒4进行详述。
粘合剂2主要由固化的环氧树脂及酚醛树脂构成,此外,也可以含有微量的有机成分。在此,“微量的有机成分”是指润滑剂、固化促进剂、柔化剂、增塑剂、分散剂、着色剂、抗沉降剂等带来的成分,相对于粘合剂2的主成分即环氧树脂100质量份,也可以含有1.0质量份以下左右。
在本实施方式中,其特征在于,粘合剂2的环氧树脂具有规定的分子结构。具体而言,粘合剂2的环氧树脂在沿着分子链接近的两个环氧键之间具有多个介晶骨架。
在此,本实施方式中的“环氧键”是指存在于预聚物中的环氧基通过聚合反应(固化反应)开环而形成的分子排列。另外,“介晶骨架”是含有多环芳烃或两个以上的芳环,并且具有刚直性及取向性的原子团的总称。
更具体而言,介晶骨架优选为以下的(J)式所示的部分结构。
Figure BDA0003679851010000041
在上述(J)式中,X为单键或选自下述的组(A)中的至少一种连结基团。
Figure BDA0003679851010000042
另外,在上述(J)式中,Y从-H(氢)、烷基(碳原子数为4以下的脂肪烃)、乙酰基及卤素中选择,介晶骨架中的Y可以全部相同,也可以不同。而且,(J)式中的*表示与相邻的原子的键合部位。
特别是在本实施方式中,介晶骨架更优选为以下的(I)式所示的部分结构。
Figure BDA0003679851010000051
上述(I)式中的Y及*与(J)式同样。即,在(I)式所示的介晶骨架中,将(J)式中的X设为单键,与(J)式相比,限定能够配置官能团(烷基、乙酰基、卤素等的侧链)的Y的数量。
认为上述介晶骨架表现出在成型过程中提高磁性颗粒4间的润滑性并高效地促进磁性颗粒4的重排的作用。另外,也认为在固化后的介晶骨架之间容易形成堆叠(分子重叠),该堆叠有助于粘合剂2及压粉磁芯110的机械强度的提高。而且,也认为介晶骨架也表现出减小磁性颗粒4间的热阻的作用。因此,通过由包含介晶骨架的环氧树脂形成压粉磁芯110,能够期待密度、强度、相对磁导率、热传导率等的提高。此外,上述中“磁性颗粒4的重排”是指颗粒通过加压而活动,接近最密填充状态。
在本实施方式的粘合剂2的环氧树脂中,在沿着分子链接近的两个环氧键之间存在至少两个以上(优选为10以下,更优选为3以下)的上述介晶骨架。存在于环氧键之间的介晶骨架的上限值没有特别限制,例如可以为100个以下。此外,存在接近的环氧键之间的多个介晶骨架可以互不相同,也可以为全部相同的结构。另外,在接近的两个环氧键之间,多个介晶骨架可以由单键连结而连续存在,也可以经由单个或多个连结基团连结。
在此,对“接近的两个环氧键”进行更详细说明。具有上述的多个介晶骨架的分子结构例如可以通过使具有以下(K)式所示的预聚物的环氧树脂固化而实现。
Figure BDA0003679851010000052
在(K)式所示的预聚物中,位于端部的E1及E2均为环氧基。另外,(K)式中的M1、M3为介晶骨架。如果使具有(K)式的预聚物的环氧树脂固化,则E1及E2的环氧基开环而形成高分子链。在该情况下,开环的E1和E2之间相当于“沿着分子链接近的两个环氧键之间”,在该环氧键之间存在“1个(M1)+n个(M3)”介晶骨架。
在接近的两个环氧键之间仅存在单一的介晶骨架的情况下,在温热成型时容易发生成型体粘附于模具的成型不良。另一方面,如上述,在接近的环氧键之间具有多个介晶骨架的情况下,能够抑制粘附不良,不仅通过冷成型可以实现压粉磁芯110的制造,通过温热成型也可以实现压粉磁芯110的制造。即,在本实施方式的压粉磁芯110中,通过在环氧键之间含有具有两个以上的介晶骨架的环氧树脂,可得到比使用仅具有单个介晶骨架的环氧树脂的情况更高的强度、相对磁导率及耐热性。
此外,存在于环氧键之间的介晶骨架的数量能够通过分析粘合剂2的分子结构而特定。例如,适当地并用核磁共振谱测定(NMR)、傅立叶变换红外光谱法(FT-IR)、气相色谱-质谱法(GC/MS)、液相色谱-质谱法(LC/MS)等分析粘合剂2的分子结构即可。另外,测定用样品通过从图1所示的压粉磁芯110收集粘合剂2来准备即可。
在本实施方式中,磁性颗粒4也可以是软铁氧体等氧化物磁性颗粒,但优选为软磁性金属颗粒。作为软磁性金属颗粒,可例示例如纯铁、Fe-Si系合金(铁-硅)、Fe-Al系合金(铁-铝)、坡莫系合金(Fe-Ni)、铁硅铝系合金(Fe-Si-Al)、Fe-Si-Cr系合金(铁-硅-铬)、Fe-Si-Al-Ni系合金、Fe-Ni-Si-Co系合金、Fe系非晶合金、Fe系纳米结晶合金等。
优选在上述的软磁性金属颗粒的表面形成绝缘包覆。作为绝缘包覆,可以列举例如颗粒表层氧化形成的覆膜(氧化物膜)、磷酸盐覆膜、硅酸盐覆膜、玻璃涂层、含有BN、SiO2、MgO、Al2O3等的无机物系覆膜、或者有机物覆膜等。这些绝缘包覆能够通过热处理、磷酸盐处理、机械合金化处理、硅烷偶联处理、水热合成等表面处理形成。通过在软磁性金属颗粒上形成绝缘包覆,能够抑制压粉磁芯110的高频损耗。
磁性颗粒4的平均粒径(D50)没有特别限制,例如可以为50μm以下,优选为20μm~40μm的范围内。此外,磁性颗粒4的平均粒径通过对图2所示的压粉磁芯110的截面进行图像分析而测定即可。具体而言,通过测定图2所示的截面中包含的各颗粒的面积,并根据该面积值计算各颗粒的等效圆直径,可得到磁性颗粒4的粒度分布。在该测定中,测定视野的尺寸根据观测到的磁性颗粒4的粒度进行适当地调整即可,优选以至少5视野以上实施分析而得到粒度分布。
此外,压粉磁芯110中包含的磁性颗粒4可以全部由相同的材质构成,也可以由材质不同的多个颗粒组构成。另外,如图2所示,也可以由粒度不同的多个颗粒组构成磁性颗粒4。例如,可以将由Fe-Si系合金构成的大颗粒4a和由平均粒径比该大颗粒4a小的纯铁构成的小颗粒4b混合而构成磁性颗粒4。
另外,压粉磁芯110的截面上的磁性颗粒4的平均圆形度没有特别限制,但考虑到直流叠加特性,磁性颗粒4的平均圆形度优选高至0.9以上,更优选为0.95以上。磁性颗粒4的平均圆形度能够通过对图2所示的压粉磁芯110的截面进行图像分析而测定。具体而言,测定截面图像中包含的各磁性颗粒4的面积S和轮廓线的长度L,并基于以下计算式计算圆形度。对至少50个以上的磁性颗粒4实施该测定而得到圆形度分布,以累积频率50%的圆形度为平均圆形度进行计算即可。
圆形度=4πS/L2
在此,对磁性颗粒4的平均圆形度和压粉磁芯110的强度的关联性进行补充。如上述,在平均圆形度高的球状的磁性颗粒的情况下,在相邻的颗粒之间不易发生被称为锚定效应的颗粒彼此的纠缠,一般而言,压粉磁芯的强度降低。在本实施方式的压粉磁芯110中,即使在使用高圆形度的磁性颗粒4的情况下,通过在环氧键之间含有具有多个介晶骨架的环氧树脂,也可以得到高的强度。
另外,在磁性颗粒4为金属磁性颗粒的情况下,压粉磁芯110中的粘合剂2的含量相对于磁性颗粒100质量份优选为4.0质量份以下,更优选为1.0质量份~4.0质量份。在本实施方式的压粉磁芯110中,通过使用在环氧键之间具有多个介晶骨架的环氧树脂,即使减少粘合剂2相对于磁性颗粒4的比例也能够确保保形性,能够得到高强度。另外,通过使粘合剂2的含有量在上述范围内,能够兼顾并提高高强度和高的磁特性。
此外,粘合剂的含量能够通过使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析压粉磁芯来估算此时,使用例如盐酸等溶解压粉磁芯,制作分析用样品,通过估算由ICP-AES检测到的元素的强度来计算粘合剂含量。
具有含有上述的粘合剂2和磁性颗粒4的压粉磁芯110的电感器元件100具有优异的耐热性。具体而言,将电感器元件100在175℃下储存100小时后的圧粉磁心110的体积电阻设为RA、储存前的圧粉磁心110的体积电阻设为RB,优选满足RA/RB>0.001,更优选满足RA/RB≥0.01。该RA/RB表示储存后的体积电阻的变化率,RA/RB越大且越接近1.0,其含义是体积电阻的变化越少且电感器元件的耐热性越优异。
此外,储存前的体积电阻RB优选为1×1012Ω·cm以上,储存后的体积电阻RA优选为1×109Ω·cm以上。另外,体积电阻使用高电阻测试仪(例如HP公司的4339B等)进行测定即可。
在本实施方式的电感器元件100中,将在环氧键之间具有两个以上的介晶骨架的环氧树脂包含于压粉磁芯中,由此,能够实现上述耐热性。其结果,在电感器元件100中,能够降低能量损耗,能够很好地实现电感器的小型化或大电流化。
接下来,对图1所示的电感器元件100的制造方法的一例进行说明。
首先,准备粘合剂2的原料即树脂材料和磁性颗粒4的原料粉末。磁性颗粒4的原料粉末能够通过公知的粉末制造方法制作。作为粉末制造方法,可举出例如气体雾化法、水雾化法、旋转盘法、羰基法等。或者,也可以将通过单辊法得到的薄带机械粉碎,制造原料粉末。此外,在通过上述制法得到磁性颗粒4的原料粉末后,通过实施筛分级或气流分级等,能够控制磁性颗粒4的粒度。另外,在磁性颗粒4的表面形成绝缘包覆的情况下,对上述所得到的原料粉末实施热处理或者磷酸盐处理、机械合金化处理、硅烷偶联处理、水热合成等表面处理即可。
作为粘合剂2的树脂原料,准备由固化前的预聚物构成的环氧树脂。该环氧树脂在位于预聚物的端部的两个环氧基之间具有至少两个以上的介晶骨架。
而且,通过使上述环氧树脂和固化剂溶解于溶剂中,制作涂料。此时,优选使用分子量为500~10000左右的酚醛树脂,例如,优选使用联苯芳烷型的固化剂或者对二甲苯型的固化剂。另外,对于溶剂也没有特别限制,可以使用丙酮、异丙醇(IPA)、甲乙酮(MEK)、丁基二甘醇乙酸酯(BCA)、甲醇等。而且,也可以在上述涂料中适当添加固化促进剂(固化催化剂)、润滑剂、柔化剂、增塑剂、分散剂、着色剂、抗沉降剂等。此外,固化剂的添加量根据环氧树脂的配合量适当地确定即可。
接下来,将磁性颗粒4的原料粉末和含有环氧树脂的涂料投入捏合机或双螺杆挤出机等各种混炼机并进行混炼,制作压粉磁芯用的前体。此时,优选以粘合剂2相对于磁性颗粒100质量份达到为1~4质量份的方式,配合原料粉末和涂料。此外,在该混炼工序中,根据电感器元件的用途,也可以适当地添加非磁性陶瓷颗粒等。
接下来,使用上述的前体制造压粉磁芯。在图1所示的电感器元件100的情况下,将前体与作为嵌入部件的空芯线圈一起填充到模具内并压缩成型。由此,可得到具有应制作的压粉磁芯的形状的成型体,通过对该成型体适当地实施热处理,使成型体中的环氧树脂固化。此时的热处理条件没有特别限制,只要为环氧树脂充分固化的条件即可。例如,将热处理温度设为150℃~200℃,将处理时间设为1小时~5小时。热处理时的气氛没有特别限制,也可以为大气气氛(air)。
通过以上工序,可得到在压粉磁芯110的内部埋设有线圈120的电感器元件100。
(本实施方式的总结)
本实施方式的压粉磁芯110具有含有环氧树脂及酚醛树脂的粘合剂2和分散在粘合剂2中的磁性颗粒4。而且,粘合剂2中包含的环氧树脂在沿着分子链接近的两个环氧键之间具有至少两个以上介晶骨架。
本发明人等进行了深入研究,其结果发现,存在于环氧键之间的介晶骨架的数量对温热成型中的粘附不良造成影响。具体而言,根据本发明人等的实验,在使用不具有介晶骨架的环氧树脂或环氧键之间的介晶骨架数仅为一个的环氧树脂的情况下,在温热成型时成型体容易粘附在模具上,容易发生成型不良。因此,在这些以往的环氧树脂中,需要使用可能会导致强度降低的润滑剂,或者通过冷成型而非温热成型进行制造。另一方面,在使用在环氧键之间具有至少两个以上的介晶骨架的环氧树脂的情况下,能够防止温热成型时的粘附不良。其结果,本实施方式的压粉磁芯110表现出比使用以往的环氧树脂的情况更高的强度、相对磁导率及耐热性。
可得到上述效果的原因未必明确,但可以想到与多个介晶骨架形成的立体障碍有关。
在具有压粉磁芯110的电感器元件100中,将在175℃下储存100小时后的体积电阻设为RA、储存前的体积电阻设为RB时,满足RA/RB>0.001。其结果,在本实施方式的电感器元件100中,能够降低能量损耗,能够很好地实现电感器的小型化或大电流化。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改变。
例如,电感器元件等电子部件也可以将多个压粉磁芯组合而构成。另外,压粉磁芯的形状也没有特别限制,也可以为例如环型、FT型、ET型、EI型、UU型、EE型、EER型、UI型、鼓型、壶型、杯型的形状。而且,在上述实施方式中,在压粉磁芯中埋设有线圈,但线圈的配置不限于图1所示的结构,也可以通过在压粉磁芯的外侧卷绕导线来形成线圈。
压粉磁芯的制造方法也不限于上述的实施方式,可以通过片材法或注塑成型制造压粉磁芯,也可以通过两阶段压缩制造压粉磁芯。在基于两阶段压缩的制造方法中,例如,在将前体预压缩而制作多个预备成型体后,将这些预备成型体和空芯线圈组合而进行正式压缩。
另外,在上述实施方式中,对电感器元件100进行了说明,但本发明的压粉磁芯也可以应用于电抗器、变压器、非接触供电器件、磁屏蔽零件等各种电子部件。
[实施例]
以下,基于具体的实施例,对本发明进行进一步详细说明。但是,本发明不限于以下的实施例。
实施例1~16
在本实施例中,通过以下所示的步骤制造实施例1~16的电感器试样。
首先,作为磁性颗粒4的原料粉末,通过气体雾化法制作Fe-4.5Si合金粉末。在该原料粉末的表面通过热处理形成平均厚度100nm左右的SiO2膜。
接下来,准备由预聚物构成的联苯型环氧树脂。该环氧树脂在位于预聚物的端部的环氧基之间具有多个(I)式所示的介晶骨架。具体而言,存在于环氧基间的介晶骨架的数量在实施例1~3中为2个,在实施例4~7、14中为3个,在实施例8~10、15中为10个,在实施例11~13、16中为20个。
通过使上述环氧树脂及固化剂溶解于丙酮溶剂而得到涂料。此时,在实施例1~13中,使用联苯芳烷型的固化剂A,在实施例14~16中,使用对二甲苯型的固化剂B。另外,在全部实施例中,固化剂的添加量相对于环氧树脂100质量份都为50质量份,此外,相对于环氧树脂100质量份都添加1质量份的固化促进剂。
接下来,将上述涂料和Fe-4.5Si合金粉末通过捏合机进行混炼,得到实施例1~16的压粉磁芯用前体。此时,以相对于磁性颗粒100质量份的粘合剂2的含量为1~5质量份的范围内的方式,调整涂料和合金粉末的配合比。
接下来,将上述前体投入到模具中进行压缩成型,由此得到磁形状的成型体。压缩成型以冷成型和温热成型双方进行实施,针对每个实施例得到通过冷成型而制造的样品和通过温热成型而制造的样品。冷成型以成型压力8.0MPa实施,温热成型在成型压力4.0MPa、模具温度110℃的条件下实施。另外,在压缩成型后,通过在180℃下将成型体加热3小时,使成型体中的环氧树脂固化,得到实施例1~16的压粉磁芯样品。此外,所制作的磁模具为外径:17.5mm、内径:10.0mm,压粉磁芯样品是称量5.0g重量而制作的。所制作的压粉磁芯样品的厚度(高度)为5mm左右。
关于各实施例的压粉磁芯样品,实施以下所示的评价。
(介晶骨架数的测量)
从所制作的压粉磁芯样品收集分子结构分析用的分析样品。然后,通过实施NMR、FT-IR、GC/MS、LC/MS,分析粘合剂2的分子结构,确定存在于接近的两个环氧键之间的介晶骨架的数量。
(压粉磁芯的分析)
另外,将压粉磁芯样品通过ICP-AES进行分析,测定压粉磁芯中包含的粘合剂量。而且,根据所测定的元素的强度,计算粘合剂2相对于磁性颗粒100质量份的含量。其结果,在全部实施例中,都能够确认出粘合剂2的含量为制造时的目标值,与前体中的环氧树脂的配合比同程度。
此外,在通过SEM观察截面时,测定磁性颗粒4的平均粒径(D50)及平均圆形度。其结果,在全部实施例中,平均粒径均在20~40μm的范围内,平均圆形度均为0.95以上。
(压环强度试验)
压粉磁芯的强度通过基于JIS.Z2507实施压环强度试验,并计算压环强度而进行评价。在压环强度为120MPa以上的情况下,判定为该样品的强度特性良好。
(相对磁导率的测定)
另外,对所制造的环型的压粉磁芯样品卷绕30匝导线,制作电感器元件,测定其相对磁导率。相对磁导率如下测定。使用LCR仪和直流偏置电源,测定频率100kHz、直流叠加磁场50mT下的电感,根据该电感计算室温下的相对磁导率。就相对磁导率而言,将25以上判定为合格、26以上判定为良好、28以上判定为特别良好。
(耐热性评价)
在耐热性试验中,使电感器元件在175℃下保持100小时,测定试验前后的体积电阻的变化率。具体而言,将在175℃下储存100小时后的体积电阻设为RA、储存前的体积电阻设为RB,计算各实施例的RA/RB。RA/RB越高,耐热性越良好,在本实施例中,将RA/RB>0.001判定为合格、将RA/RB≥0.01判定为特别良好。此外,体积电阻是使用高电阻测试仪(HP公司的4339B),与厚度方向平行地对准Φ1.0mm的探针而测定的。
比较例1~3
在比较例1中,使用不具有介晶骨架的邻甲酚醛型的环氧树脂,制造压粉磁芯样品。另外,在比较例2及比较例3中,使用在接近的环氧键之间的介晶骨架的数量仅为一个的联苯型的环氧树脂,制造压粉磁芯样品。此外,在比较例2中,使用联苯芳烷型的固化剂A,在比较例3中,使用对二甲苯型的固化剂B。这样,在比较例1~3中变更了所使用的环氧树脂的种类,但环氧树脂的种类以外的实验条件与上述实施例同样,实施与各实施例同样的评价。
将各实施例及各比较例的评价结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0003679851010000141
如表1所示,在不具有介晶骨架的比较例1及介晶骨架的数量仅为一个的比较例2、3中,压环强度低于120MPa,不能满足强度合格与否的基准。另外,在比较例1~3中,RA/RB为0.001以下,不能满足耐热性合格与否的基准。而且,在比较例1~3中,在温热成型时发生粘附在模具上的不良,难以确保合格品。即,在比较例1~3中,不能实施经温热成型的样品的特性评价,只能应用基于冷成型的制法。
另一方面,在存在于环氧键之间的介晶骨架的数量为两个以上的实施例1~16中,在通过冷成型进行制造的情况下,可得到高于比较例1~3的强度,且能够满足耐热性合格与否的基准。根据该结果可知,通过将存在于环氧键之间的介晶骨架的数量设为多个而非单个,能够同时实现高强度、高相对磁导率、高耐热性。
另外,在实施例1~16中,能够抑制温热成型时的粘附不良,通过温热成型可得到具有高于冷成型的强度和相对磁导率的压粉磁芯。根据该结果可知,通过将存在于环氧键之间的介晶骨架的数量设为多个而非单个,能够飞跃性地抑制成型不良,可以更高效地实现各特性(强度、相对磁导率、耐热性)的提高。
另外,如果将各实施例的评价结果进行比较,则能够确认出如果压粉磁芯中的粘合剂的含量少则相对磁导率变高的趋势,能够确认出如果粘合剂的含有量多则强度变高的趋势。还可知,在粘合剂的含量为1~4质量份的情况下,能够均衡地提高强度和磁特性。而且,根据实施例7的结果能够确认出,如果粘合剂的含量多于4质量份,则存在磁导率降低的趋势。根据以上结果可知,相对于金属磁性颗粒100质量份的粘合剂的含量优选为1~4质量份的范围内。

Claims (5)

1.一种压粉磁芯,其特征在于,
其具有含有环氧树脂的粘合剂和分散在所述粘合剂中的磁性颗粒,
所述环氧树脂在沿着分子链接近的两个环氧键之间具有至少两个以上介晶骨架。
2.如权利要求1所述的压粉磁芯,其特征在于,
所述磁性颗粒为金属磁性颗粒,
所述粘合剂相对于所述金属磁性颗粒100质量份的含有量为1.0质量份以上且4.0质量份以下。
3.如权利要求1或2所述的压粉磁芯,其特征在于,
所述介晶骨架具有下述(I)式表示的结构,
Figure FDA0003679851000000011
(I)式中的Y从-H、烷基(碳原子数为4以下的脂肪烃)、乙酰基及卤素中选择,介晶骨架中的Y可以全部相同,也可以不同,*表示与相邻的原子的键合部位。
4.一种电感器,其特征在于,
其具备权利要求1~3中任一项所述的压粉磁芯。
5.如权利要求4所述的电感器,其特征在于,
将所述电感器在175℃下储存100小时后的体积电阻设为RA、储存前的体积电阻设为RB时,
满足RA/RB>0.001。
CN202210631163.4A 2021-06-10 2022-06-06 压粉磁芯及电子部件 Pending CN115472374A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-097228 2021-06-10
JP2021097228A JP2022188934A (ja) 2021-06-10 2021-06-10 圧粉磁心および電子部品

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115472374A true CN115472374A (zh) 2022-12-13

Family

ID=84364544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210631163.4A Pending CN115472374A (zh) 2021-06-10 2022-06-06 压粉磁芯及电子部件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220406501A1 (zh)
JP (1) JP2022188934A (zh)
KR (1) KR102708861B1 (zh)
CN (1) CN115472374A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7312350B1 (ja) 2022-12-26 2023-07-21 株式会社Ibis 発熱体構造とその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4707054B2 (ja) * 2005-08-03 2011-06-22 住友電気工業株式会社 軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法
CN104282406B (zh) * 2013-07-04 2017-04-12 Tdk株式会社 软磁性体组合物及其制造方法、磁芯、以及线圈型电子部件
JP6330517B2 (ja) * 2014-06-30 2018-05-30 Tdk株式会社 圧粉磁心用前駆体、圧粉磁心、および電子部品
JP2017107935A (ja) 2015-12-08 2017-06-15 Tdk株式会社 圧粉磁心および磁性素子

Also Published As

Publication number Publication date
US20220406501A1 (en) 2022-12-22
KR102708861B1 (ko) 2024-09-24
KR20220166740A (ko) 2022-12-19
JP2022188934A (ja) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5333859B2 (ja) 軟磁性材料、圧粉磁心、およびリアクトル
KR100187347B1 (ko) 압연코어
JP5022999B2 (ja) 圧粉磁心及びその製造方法
EP2482291B1 (en) Magnetic powder material and low-loss composite magnetic material containing same
US8797137B2 (en) Soft magnetic powder, granulated powder, dust core, electromagnetic component, and method for producing dust core
JP6427862B2 (ja) 圧粉磁心、その製造方法、該圧粉磁心を用いたインダクタンス素子および回転電機
JP2010251697A (ja) コアシェル型磁性材料、コアシェル型磁性材料の製造方法、デバイス装置、およびアンテナ装置
CN113272086B (zh) 磁性材料的制造方法、压粉磁芯的制造方法、线圈部件的制造方法、压粉磁芯、线圈部件以及造粒粉
JP2010272604A (ja) 軟磁性粉末及びそれを用いた圧粉磁芯、インダクタ並びにその製造方法
WO2010061525A1 (ja) 軟磁性材料の製造方法、および圧粉磁心の製造方法
CN113410021A (zh) 热塑性树脂与环氧树脂复合粘接剂的包覆磁粉芯及其制备方法
CN115472374A (zh) 压粉磁芯及电子部件
KR101503349B1 (ko) Fe기 연자성 분말, 상기 Fe기 연자성 분말을 이용한 복합 자성 분말 및 상기 복합 자성 분말을 이용한 압분 자심
WO2009105921A1 (en) Polymer-bonded magnetic materials
KR102708860B1 (ko) 압분 자심 및 전자 부품
JP2022188938A (ja) 圧粉磁心および電子部品
JP2008013827A (ja) 複合軟磁性粉末及びそれを用いた圧粉磁芯
Li et al. Improved soft magnetic properties of Fe-based amorphous powder cores by softening phenolic resin shell
JP2019029676A (ja) アモルファス磁性コアおよび磁性素子
JP2019192880A (ja) 軟磁性材料、圧粉磁心、およびインダクタ
JP2001196217A (ja) 圧粉磁心の製造方法
CN117393307B (zh) 一体成型电感用高频低损耗软磁复合材料及其制备方法
WO2024176656A1 (ja) 圧粉磁心の製造方法
CN112542284A (zh) 压粉成形体及其制造方法、压粉磁芯的制造方法
JP2011042811A (ja) 軟磁性材料の製造方法、軟磁性材料、および圧粉磁心

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination