CN117954190A - 磁性基体和包括磁性基体的线圈部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供绝缘性和磁特性优异的磁性基体和线圈部件。一个实施方式的磁性基体包括多个软磁性金属颗粒和覆盖多个软磁性金属颗粒各自的表面的多个绝缘膜。多个软磁性金属颗粒包括第一软磁性金属颗粒,多个绝缘膜包括覆盖第一软磁性金属颗粒的表面的第一绝缘膜。第一绝缘膜包括:含有元素A的氧化物作为主要成分的第一氧化物区域,其覆盖作为第一软磁性金属颗粒的表面的一部分的第一表面区域;和含有元素B的氧化物作为主要成分的第二氧化物区域,其覆盖该第一软磁性金属颗粒的表面中与第一表面区域不同的第二表面区域。
Description
技术领域
本说明书的公开主要涉及磁性基体、包括磁性基体的线圈部件、包括线圈部件的电路板、和包括电路板的电子设备。
背景技术
在线圈部件中,使用包含由软磁性材料构成的多个软磁性金属颗粒的软磁性基体。软磁性基体中包含的软磁性金属颗粒各自的表面被绝缘膜覆盖,相邻的软磁性金属颗粒彼此经由该绝缘膜结合。软磁性基体具有与由铁氧体构成的磁性基体相比不易发生磁饱和的特征,因此,特别适合用于在流动大电流的电路中使用的线圈部件。
软磁性金属颗粒例如由以Fe为主要成分的软磁性材料构成。用于制作这样的以Fe为主要成分的Fe基的软磁性金属颗粒的原料粉末,为了改善磁特性和绝缘特性,除了含有Fe以外,还含有Si、Cr、Al等添加元素。
磁性基体可以通过将由软磁性材料构成的原料粉末与树脂混合而生成混合树脂组合物,并对该混合树脂组合物进行加热来制作。在加热处理时,原料粉末颗粒中包含的添加元素(例如Si、Cr、Al)会移动到各原料粉末颗粒的表面而被氧化。因此,在软磁性金属颗粒的表面形成包含原料粉末中所含的元素的氧化物的绝缘性的氧化覆膜。利用该氧化覆膜,将相邻的软磁性金属颗粒间电绝缘。
软磁性金属颗粒的表面可以被绝缘性的涂膜覆盖。作为绝缘性的涂膜,可以使用玻璃或非晶质的氧化硅膜。
这样,在软磁性金属颗粒的表面形成源自原料粉末中含有的元素的绝缘性的氧化物的覆膜、或者包含不源自原料粉末中含有的元素的绝缘性的物质的涂膜。
专利文献1公开了一种磁性基体,为了提高软磁性金属颗粒间的耐电压性,该磁性基体在软磁性金属颗粒的表面具有由4层的氧化物层层叠而得到的绝缘膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2021-158261号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
通过在软磁性金属颗粒的表面形成由多个绝缘层层叠而得到的绝缘膜,绝缘膜在磁性基体中所占的比例变高。当绝缘膜在磁性基体中所占的比例变高时,能够提高磁性基体的绝缘性,但是软磁性金属颗粒在磁性基体中所占的比例(即,磁性基体中的软磁性金属颗粒的填充率)降低。当磁性基体中的软磁性金属颗粒的填充率降低时,磁性基体的磁特性劣化。
通过这样使绝缘膜为将多个绝缘层层叠而得到的层叠结构,能够提高磁性基体的绝缘性,另一方面,存在磁特性劣化的问题。鉴于上述的问题,期望能够不使磁特性劣化而实现高绝缘性的磁性基体。
本说明书中公开的发明的目的在于,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,提供绝缘性和磁特性优异的磁性基体。
本发明的上述以外的目的,通过参照说明书整体的记载将会变得明确。权利要求书中记载的技术方案,也可以用于解决从“发明要解决的技术问题”可掌握的技术问题以外的技术问题。
用于解决技术问题的手段
一个实施方式的磁性基体包括:多个软磁性金属颗粒;和覆盖多个软磁性金属颗粒各自的表面的多个绝缘膜。多个软磁性金属颗粒包括第一软磁性金属颗粒,多个绝缘膜包括覆盖第一软磁性金属颗粒的表面的第一绝缘膜。第一绝缘膜包括:含有元素A的氧化物作为主要成分的第一氧化物区域,其覆盖作为第一软磁性金属颗粒的表面的一部分的第一表面区域;和含有元素B的氧化物作为主要成分的第二氧化物区域,其覆盖该第一软磁性金属颗粒的表面中与第一表面区域不同的第二表面区域。
发明效果
采用由本说明书公开的发明的实施方式,能够得到绝缘性和磁特性优异的磁性基体。
附图说明
图1是示意性地表示包括一个实施方式的磁性基体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是示意性地表示用I-I线将图1的线圈部件截断而得到的截面的截面图。
图4是将一个实施方式的磁性基体的截面的一部分区域放大并示意性地表示的放大截面图。
图5是将另一个实施方式的磁性基体的截面的一部分区域放大并示意性地表示的放大截面图。
图6是将又一个实施方式的磁性基体的截面的一部分区域放大并示意性地表示的放大截面图。
图7是表示本发明的一个实施方式的线圈部件的制造工序的流程图。
图8是表示本发明的另一个实施方式的线圈部件的制造工序的流程图。
附图标记说明
1线圈部件,10、110、210基体(磁性基体),21、22外部电极,30a第一软磁性金属颗粒,30b第二软磁性金属颗粒,30c第三软磁性金属颗粒,40a、40b、40c绝缘膜,41a、41b、41c第一氧化物区域,42a、42b、42c第二氧化物区域,43a、43b、43c、43d第三氧化物区域。
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,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。下面说明的本发明的实施方式并不一定是对权利要求书中的技术方案进行限定。下面的实施方式中说明的各要素,不一定是发明的解决方案中必须的。
本说明书中公开的一个实施方式涉及线圈部件的磁性基体。该磁性基体包括多个软磁性金属颗粒。下面,首先,参照图1~图3对包括一个实施方式的磁性基体的线圈部件1进行说明,然后,参照图4~图6对磁性基体的微观结构进行说明。
图1是示意性地表示线圈部件1的立体图,图2是线圈部件1的分解立体图。图3是沿着图1的I-I线将线圈部件1截断而得到的线圈部件1的示意性的截面图。在图2中,为了说明方便起见,省略了外部电极的图示。
在图1~图3中,作为线圈部件1的例子,表示出了层叠电感器。图示的层叠电感器是能够应用本发明的线圈部件1的一个例子,本发明能够应用于层叠电感器以外的各种线圈部件。例如,线圈部件1也能够应用于绕阻型的线圈部件和平面线圈。
如图示的那样,线圈部件1包括:基体10;设置在基体10的内部的线圈导体25;设置在基体10的表面上的外部电极21;和设置在基体10的表面上与外部电极21隔开间隔的位置的外部电极22。基体10是由磁性材料构成的磁性基体。基体10是权利要求书中记载的“磁性基体”的例子。
基体10包含多个软磁性金属颗粒。基体10中包含的多个软磁性金属颗粒的平均粒径例如为1μm~20μm的范围。基体10中包含的软磁性金属颗粒的平均粒径,可以将基体10沿着其厚度方向(T轴方向)截断以使截面露出,在利用扫描型电子显微镜(SEM)以10000倍~50000倍左右的倍率拍摄该截面而得到的SEM图像中,通过图像解析求出各软磁性金属颗粒的圆当量直径(海伍德直径),将该各软磁性金属颗粒的圆当量直径的平均值作为软磁性金属颗粒的平均粒径。基体10中包含的软磁性金属颗粒的平均粒径可以为1μm~10μm,也可以为2μm~8μm。软磁性金属颗粒的平均粒径与原料粉末的平均粒径没有大的差异,因此,也可以是按照JIS Z 8825利用激光衍射散射法来测量原料粉末的粒度分布,将利用该激光衍射散射法测量的体积基准的粒度分布的D50值作为基体10中包含的软磁性金属颗粒的平均粒径。
外部电极21与线圈导体25的一端电连接,外部电极22与线圈导体25的另一端电连接。
线圈部件1可安装在安装基板2a上。在图示的实施方式中,在安装基板2a上设置有焊盘部3a、3b。线圈部件1可以通过将外部电极21和焊盘部3a接合、并且将外部电极22和焊盘部3b连接而被安装在安装基板2a上。本发明的一个实施方式的电路板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可搭载在各种电子设备中。可搭载电路板2的电子设备包括智能手机(smart phone)、平板(tablet)、游戏机(game console)、汽车的电气部件、服务器和这些以外的各种电子设备。
线圈部件1可以是电感器、变压器、滤波器、电抗器、电感器阵列和这些以外的各种线圈部件。线圈部件1可以是耦合电感器、扼流线圈和这些以外的各种磁耦合型线圈部件。线圈部件1的用途并不限于在本说明书中明示的用途。
在线圈部件1为电感器阵列或磁耦合型线圈部件的情况下,线圈导体25由2个以上的导体部构成。构成线圈导体25的2个以上的导体部在基体10内彼此电绝缘。
在一个实施方式中,基体10构成为L轴方向上的尺寸(长度尺寸)大于W轴方向上的尺寸(宽度尺寸)和T轴方向上的尺寸(高度尺寸)。例如,长度尺寸在1.0mm~6.0mm的范围,宽度尺寸在0.5mm~4.5mm的范围,高度尺寸在0.5mm~4.5mm的范围。基体10的尺寸并不限于本说明书中具体说明的尺寸。在本说明书中称为“长方体”或“长方体形状”的情况,并不是仅指数学上严格意义的“长方体”。基体10的尺寸和形状并不限于在本说明书中明示的情况。
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。基体10的外表面由这6个面界定。第一主面10a和第二主面10b分别构成基体10的高度方向两端的面,第一端面10c和第二端面10d分别构成基体10的长度方向两端的面,第一侧面10e和第二侧面10f分别构成基体10的宽度方向两端的面。如图1所示,位于基体10的上侧的第一主面10a在本说明书中有时被称为“上表面”。同样,第二主面10b有时被称为“下表面”或“底面”。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,第二主面10b也有时被称为“安装面”。上表面10a与下表面10b之间以基体10的高度尺寸隔开间隔,第一端面10c与第二端面10d之间以基体10的长度尺寸隔开间隔,第一侧面10e与第二侧面10f之间以基体10的宽度尺寸隔开间隔。
如图2所示,基体10具有:主体层20;设置在主体层20的下表面的下侧覆盖层19;和设置在主体层20的上表面的上侧覆盖层18。上侧覆盖层18、下侧覆盖层19和主体层20为基体10的构成要素。
主体层20包括磁性膜11~17。在主体层20中,从T轴方向的负侧向正侧去,磁性膜17、磁性膜16、磁性膜15、磁性膜14、磁性膜13、磁性膜12、磁性膜11依次层叠。
在磁性膜11~17的上表面分别形成有导体图案C11~C17。多个导体图案C11~C17各自在与线圈轴线Ax1(参照图3)正交的平面(LW平面)内绕线圈轴线Ax1延伸。导体图案C11~C17例如可以通过将由导电性优异的金属或合金构成的导电性膏利用丝网印刷法印刷来形成。作为该导电性膏的材料,可以使用Ag、Pd、Cu、Al或它们的合金。导电性膏通过将由Ag、Pd、Cu、Al或它们的合金等导电性优异的导电性材料构成的导体粉末与粘合剂树脂和溶剂混炼而生成。粘合剂树脂可以为PVB树脂、酚醛树脂、上述以外的作为粘合剂树脂公知的树脂、或它们的混合物。在使用Cu粉作为导体粉末的情况下,为了抑制Cu粉在脱脂时的过度氧化,可以使用丙烯酸树脂等热分解性树脂作为粘合剂树脂。热分解性树脂能够和与氧的燃烧反应无关地被分解。热分解性树脂即使在非氧气氛(例如,氮气氛)中,在升温至热分解温度以上的温度的情况下也会进行热分解,不会残留残渣。因此,通过使用热分解性树脂作为粘合剂树脂,能够在非氧气氛下进行脱脂处理。作为导电性膏用的丙烯酸树脂,例如可以使用(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、或苯乙烯-(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物。作为溶剂,可以使用甲苯、乙醇、萜品醇或它们的混合物。导电性膏可以包含用于调节触变性的调节剂。导体图案C11~C17也可以是利用除此以外的材料和方法形成。导体图案C11~C17例如也可以利用溅射法、喷墨法或这些以外的公知方法形成。
在磁性膜11~磁性膜16的规定的位置分别形成有过孔(via)V1~V6。过孔V1~V6可以通过在磁性膜11~磁性膜16的规定的位置形成在T轴方向上贯穿磁性膜11~磁性膜16的贯通孔,并向该贯通孔中埋入导电材料料来形成。导体图案C11~C17各自经由过孔V1~V6与相邻的导体图案电连接。
导体图案C11的与过孔V1连接的端部的相反侧的端部,与外部电极22连接。导体图案C17的与过孔V6连接的端部的相反侧的端部,与外部电极21连接。
上侧覆盖层18包括由磁性材料构成的磁性膜18a~18d,下侧覆盖层19包括由磁性材料构成的磁性膜19a~19d。在本说明书中,有时将磁性膜18a~18d和磁性膜19a~19d统称为“覆盖层磁性膜”。另外,基体10的构成要素并不限于具有多个磁性膜层叠而得到的层叠结构。例如,上侧覆盖层18也可以不是多个磁性膜18a~18d层叠而得到的层叠体,而是由磁性材料成型而得到的成型体。
如图3所示,线圈导体25具有:绕沿着厚度方向(T轴方向)延伸的线圈轴线Ax1卷绕的卷绕部25a;从卷绕部25a的一端延伸至基体10的第一端面10c的引出部25b1;和从卷绕部25a的另一端延伸至基体10的第二端面10d的引出部25b2。导体图案C11~C17和过孔V1~V6形成螺旋状的卷绕部25a。即,卷绕部25a具有导体图案C11~C17和过孔V1~V6。
接着,参照图4对基体10的微观结构进行说明。图4是将图3所示的截面的一部分区域放大并示意性地表示的放大截面图。在图4中示意性地表示出了基体10中包含的多个软磁性金属颗粒中的2个一部分。
如图4所示,基体10中包含的软磁性金属颗粒包括第一软磁性金属颗粒30a和第二软磁性金属颗粒30b。第一软磁性金属颗粒30a与第二软磁性金属颗粒30b相邻地配置。在图4中,为方便起见,将第一软磁性金属颗粒30a和第二软磁性金属颗粒30b的截面描绘成圆形。基体10中包含的软磁性金属颗粒可以为圆形以外的各种截面形状。基体10中包含的软磁性金属颗粒以Fe为主要成分。第一软磁性金属颗粒30a和第二软磁性金属颗粒30b是基体10中包含的软磁性金属颗粒的例子。关于第一软磁性金属颗粒30a和第二软磁性金属颗粒30b的说明,也适用于基体10中包含的第一软磁性金属颗粒30a和第二软磁性金属颗粒30b以外的软磁性金属颗粒。
基体10中包含的软磁性金属颗粒优选以95wt%以上的含有比例含有Fe,以使得基体10具有高的磁饱和特性。基体10中包含的软磁性金属颗粒中含有的Fe的含有比例,可以通过将基体10沿着线圈轴线Ax截断而使基体10的截面露出,在该截面中进行能量色散型X射线光谱(EDS)分析来测量。Fe的含有比例的测量可以利用搭载有能量色散型X射线光谱(EDS)检测器的扫描型电子显微镜(SEM)进行。由搭载有EDS检测器的SEM进行的EDS分析被称为SEM-EDS分析。Fe的含有比例例如可以使用株式会社Hitachi High-Tech制造的扫描型电子显微镜SU7000和AMETEK株式会社制造的能量色散型X射线光谱检测器Octane Elite,以加速电压5kV来测量。第一软磁性金属颗粒30a中包含的Fe以外的元素的含有比例,也可以与Fe的含有比例同样地通过SEM-EDS分析来测量。
基体10中包含的软磁性金属颗粒各自的表面被绝缘膜覆盖。因此,基体10中包含的软磁性金属颗粒彼此电绝缘。例如,第一软磁性金属颗粒30a的表面被第一绝缘膜40a覆盖,第二软磁性金属颗粒30b的表面被第二绝缘膜40b覆盖。优选第一绝缘膜40a覆盖第一软磁性金属颗粒30a的表面整体,优选第二绝缘膜40b覆盖第二软磁性金属颗粒30b的表面整体。在基体10中,各软磁性金属颗粒与相邻的软磁性金属颗粒经由设置在各自的表面的绝缘膜结合。即,设置在相邻的软磁性金属颗粒各自的表面的绝缘膜彼此结合,通过该绝缘膜彼此的结合,被绝缘膜覆盖的软磁性金属颗粒彼此结合。例如,第一软磁性金属颗粒30a和与该第一软磁性金属颗粒30a相邻的第二软磁性金属颗粒30b,经由设置在该第一软磁性金属颗粒30a的表面的第一绝缘膜40a和设置在该第二软磁性金属颗粒30b的表面的第二绝缘膜40b结合。
基体10中包含的软磁性金属颗粒例如可以通过对由软磁性材料构成的原料粉末进行加热而得到。如在后面详细说明的那样,基体10可以通过将由软磁性材料构成的软磁性金属粉与树脂混合而生成混合树脂组合物,并对该混合树脂组合物进行加热来制作。通过该基体10的制造工艺中的加热处理,原料粉末中包含的元素扩散至原料粉末的表面,在原料粉末的表面上被氧化,从而在软磁性金属颗粒的表面形成含有原料粉末中包含的元素的氧化物的绝缘膜。
基体10中包含的软磁性金属颗粒的原料粉末以Fe为主要成分。基体10中包含的软磁性金属颗粒的原料粉末,除了含有Fe以外,还可以含有2种以上的添加元素。例如,基体10中包含的软磁性金属颗粒的原料粉末,除了含有Fe以外,还含有元素A和元素B作为添加物。
元素A和元素B是比Fe容易氧化的元素。元素A可以是比元素B容易氧化的元素。软磁性金属颗粒的原料粉末,除了含有元素A和元素B以外,还可以含有比Fe容易氧化的元素C。在一个实施方式中,元素A是比元素B容易氧化的元素。另外,在一个实施方式中,元素B是比元素C容易氧化的元素。例如,元素A、元素B、元素C选自Si、Ti、Al、Cr、Zr和Mn。在一个实施方式中,元素A为Al。在一个实施方式中,元素B为Si。元素B也可以为Ti。在一个实施方式中,元素C为Cr。元素A~元素C均比Fe容易被氧化,因此,当在存在氧的气氛中对原料粉末进行加热处理时,比Fe先被氧化。因此,通过原料粉末中除了Fe以外还存在元素A~元素C,能够抑制Fe的氧化。软磁性金属颗粒的原料粉末可以微量地含有Fe、元素A、元素B、元素C以外的元素。软磁性金属颗粒的原料粉末中可以微量地含有的元素包括钒(V)、锌(Zn)、硼(B)、碳(C)和镍(Ni)。
在基体10中包含的软磁性金属颗粒的表面设置的绝缘膜,含有原料粉末中包含的元素的氧化物。“在基体10中包含的软磁性金属颗粒的表面设置的绝缘膜”包括设置在第一软磁性金属颗粒30a的表面的第一绝缘膜40a和设置在第二软磁性金属颗粒30b的表面的第二绝缘膜40b。为了说明方便起见,有时将在基体10中包含的软磁性金属颗粒的表面设置的绝缘膜仅称为“绝缘膜”。元素A和元素B比Fe容易被氧化,因此,在原料粉末除了含有Fe以外还含有元素A和元素B的情况下,在绝缘膜中含有元素A的氧化物和元素B的氧化物。也可以在绝缘膜中含有元素C的氧化物。也可以在绝缘膜中,除了含有上述的氧化物以外,还含有钒(V)、锌(Zn)、硼(B)、碳(C)和镍(Ni)中的至少一者的氧化物。在一个实施方式中,绝缘膜的厚度与相邻的软磁性金属颗粒间的距离相等。可以将以规定的倍率(例如,5000倍)观察基体10的截面而得到的观察视场中包含的多个软磁性金属颗粒中相邻的软磁性金属颗粒彼此之间的距离的平均值作为设置在软磁性金属颗粒的表面的绝缘膜的厚度。绝缘膜的厚度例如为5~20nm。绝缘膜的厚度可以沿着软磁性金属颗粒的周向不均匀。换言之,绝缘膜可以在软磁性金属颗粒的周向的不同的位置具有不同的厚度。在绝缘膜与软磁性金属颗粒的周向的位置相应地具有不同的厚度的情况下,可以将该不同的厚度的平均值作为绝缘膜的厚度。绝缘膜中最薄的部位的厚度可以比5nm薄。绝缘膜中最厚的部位的厚度可以比20nm厚。在绝缘膜与软磁性金属颗粒的周向的位置相应地具有不同的厚度的情况下,其最大厚度小于最小厚度的10倍。
参照图4对覆盖软磁性金属颗粒的表面的绝缘膜进一步进行说明。如图4所示,第一绝缘膜40a包括:含有元素A的氧化物作为主要成分的第一氧化物区域41a,其覆盖作为第一软磁性金属颗粒30a的表面的一部分的第一表面区域31a;和含有元素B的氧化物作为主要成分的第二氧化物区域42a,其覆盖作为第一软磁性金属颗粒30a的表面的一部分的第二表面区域32a。
在元素A为Al的情况下,第一氧化物区域41a含有氧化铝(Al2O3)作为主要成分。当在EDS分析中,第一氧化物区域41a中包含的氧以外的元素中Al元素的存在量(Al元素的原子比例(at%))最多的情况下,可以说第一氧化物区域41a具有氧化铝作为主要成分。第一氧化物区域41a以绝缘性的氧化铝为主要成分,因此,具有高的绝缘性。在第一氧化物区域41a中有可能含有氧化铝以外的铝的氧化物(例如,氧化铝(II))的情况下,可以通过进行拉曼光谱分析,来确定在第一氧化物区域41a中作为主要成分含有的氧化物不是氧化铝(II)而是氧化铝(氧化铝(III))。
在元素B为Si的情况下,第二氧化物区域42a含有二氧化硅(SiO2)作为主要成分。当在EDS分析中,第二氧化物区域42a中包含的氧以外的元素中Si元素的存在量(Si元素的原子比例(at%))最多的情况下,可以说第二氧化物区域42a含有二氧化硅作为主要成分。第二氧化物区域42a以绝缘性的二氧化硅为主要成分,因此,具有高的绝缘性。在第二氧化物区域42a中有可能含有二氧化硅以外的硅的氧化物(例如,一氧化硅)的情况下,可以通过进行拉曼光谱分析,来确定第二氧化物区域42a中作为主要成分含有的氧化物不是一氧化硅而是二氧化硅(二氧化硅)。
绝缘膜除了含有原料粉末中包含的元素的氧化物以外,还可以含有该元素的氮化物。氧化物在绝缘膜中所占的比例(质量基准)比氮化物在绝缘膜中所占的比例多。绝缘膜中包含的氮化物可以包括氮化铝、氮化硅。通过在绝缘膜中含有原料粉末中包含的元素的氮化物,能够抑制原料粉末中包含的元素的过度氧化。通常,氧化物具有比氮化物高的硬度,因此,通过在绝缘膜中含有比氮化物更多的氧化物,能够提高基体10的机械强度。
第一软磁性金属颗粒30a的表面被划分为第一表面区域31a和第二表面区域32a。第一软磁性金属颗粒30a的表面中,第一表面区域31a被第一氧化物区域41a覆盖,第二表面区域32a被第二氧化物区域42a覆盖,因此,第一软磁性金属颗粒30a的表面整体被绝缘性的第一氧化物区域41a和第二氧化物区域42a覆盖。
第一氧化物区域41a可以形成为不仅覆盖第一软磁性金属颗粒30a的第一表面区域31a,而且还覆盖第二氧化物区域42a的外侧的表面的至少一部分。通过利用第一氧化物区域41a覆盖第二氧化物区域42a的外侧的表面,即使在第二氧化物区域42a的一部分产生缺陷,也能够利用第一氧化物区域41a覆盖产生该缺陷的部位,从而防止以在第二氧化物区域42a中产生的缺陷为起点而产生绝缘击穿。在图4所示的方式中,第二氧化物区域42a的外侧的表面的整体被第一氧化物区域41a覆盖。通过利用第一氧化物区域41a覆盖第二氧化物区域42a的外侧的表面的整体,能够进一步抑制绝缘击穿。
第一氧化物区域41a也可以设置成仅覆盖第二氧化物区域42a的外侧的表面的一部分。在该情况下,能够使存在于第一软磁性金属颗粒30a的表面的第一氧化物区域41a的量减少。因此,通过第一氧化物区域41a仅覆盖第二氧化物区域42a的外侧的表面的一部分,与第一氧化物区域41a覆盖第二氧化物区域42a的外侧的表面的整体的方式相比,能够提高基体10中的软磁性金属颗粒的填充率。
在图4所示的方式中,第一绝缘膜40a包括彼此隔开间隔的多个第二氧化物区域42a。这样,元素B的氧化物不是以覆盖第一软磁性金属颗粒30a的表面的整体的方式形成为层状,而是在第一软磁性金属颗粒30a的表面上分割地形成在多个第二氧化物区域42a。通过使原料粉末含有的元素B的量为微量,能够在第一软磁性金属颗粒30a的表面上离散地形成多个第二氧化物区域42a。用于在第一软磁性金属颗粒30a的表面上离散地形成多个第二氧化物区域42a的原料粉末中的元素B的含有率,例如为3wt%以下。原料粉末中的元素B的含有率可以为1~3wt%。另外,为了将绝缘膜的厚度设置得较薄,元素A的含有率例如可以为0.5wt%以下。原料粉末中的元素B的含有率可以为1~2wt%。特别是通过使原料粉末中的元素B的含有率比元素A的含有率少,能够使第二氧化物区域42a离散,并且使绝缘膜的厚度变薄。
在与第一软磁性金属颗粒30a相邻地配置的第二软磁性金属颗粒30b的表面,设置有第二绝缘膜40b。第二绝缘膜40b包括:含有元素A的氧化物作为主要成分的第一氧化物区域41b,其覆盖作为第二软磁性金属颗粒30b的表面的一部分的第一表面区域31b;和含有元素B的氧化物作为主要成分的第二氧化物区域42b,其覆盖作为第二软磁性金属颗粒30b的表面的一部分的第二表面区域32b。第一氧化物区域41b与第一氧化物区域41a同样地含有元素A的氧化物作为主要成分。关于第一氧化物区域41a的上述说明也适用于第一氧化物区域41b。第二氧化物区域42b与第二氧化物区域42a同样地含有元素B的氧化物作为主要成分。关于第二氧化物区域42a的上述说明也适用于第二氧化物区域42b。
在图4中,第一绝缘膜40a与第二绝缘膜40b之间的边界用虚线表示,但是在观察基体10的截面的情况下,有时无法清晰地辨识第一绝缘膜40a与第二绝缘膜40b的边界。位于第一软磁性金属颗粒30a与第二软磁性金属颗粒30b之间的区域的氧化物区域(例如,以Al氧化物为主要成分的氧化物区域或以Si氧化物为主要成分的氧化物区域),可以是包含在第一绝缘膜40a中,也可以是包含在第二绝缘膜40b中。
在图4中表示出了第一软磁性金属颗粒30a的几何中心Ca和第二软磁性金属颗粒30b的几何中心Cb以及通过该几何中心Ca、Cb的虚拟的直线L1。另外,在图4中表示出了基准线RL,该基准线RL与通过几何中心Ca、Cb的虚拟的直线L1垂直地相交,且基准线RL距第一软磁性金属颗粒30a的表面的距离与基准线RL距第二软磁性金属颗粒30b的表面的距离相等。第一软磁性金属颗粒30a与基准线RL的距离是指从第一软磁性金属颗粒30a的表面的任意点向基准线RL引的垂线的长度中最短的长度。同样,第二软磁性金属颗粒30b与基准线RL的距离是指从第二软磁性金属颗粒30b的表面的任意点向基准线RL引的垂线的长度中最短的长度。第二绝缘膜40b与第一绝缘膜40a相对于基准线RL非对称。例如,第二绝缘膜40b中包含的第二氧化物区域42b相对于基准线RL配置在与第一绝缘膜40a中包含的第二氧化物区域42a非对称的位置。在图4所示的方式中,当沿着直线L1观察第一软磁性金属颗粒30a的表面与第二软磁性金属颗粒30b的表面之间的区域时,在第一软磁性金属颗粒30a的表面上设置有第二氧化物区域42a,在该第二氧化物区域42a的外侧设置有第一氧化物区域41a,但是在第二软磁性金属颗粒30b的表面上仅设置有第一氧化物区域41b。这样,第一绝缘膜40a和第二绝缘膜40b的相对于基准线RL的非对称性,可以通过沿着直线L1观察第一绝缘膜40a和第二绝缘膜40b来确认。
在基体10中,软磁性金属颗粒被含有2种元素(即,元素A和元素B)的氧化物的绝缘膜覆盖,因此,基体10的绝缘性优异。在一个实施方式中,软磁性金属颗粒被含有2种元素的氧化物的绝缘膜覆盖,因此,能够提高基体10的绝缘性。为了利用由单一种类的氧化物构成的绝缘膜实现高绝缘性,必须利用该氧化物的层覆盖软磁性金属颗粒的表面整体。但是,在基体10的制造工序中,当以原料粉末的填充率不降低的方式制作原料粉末的成型体时,在对该成型体进行加热时被氧化的元素无法充分扩散,存在该元素的氧化物在软磁性金属颗粒的表面的一部分形成得较薄的情况。该氧化物的厚度较薄的部分容易产生在软磁性金属颗粒间。根据成型体的填充率和加热条件的不同,也存在软磁性金属颗粒的表面的一部分没有被绝缘膜覆盖,相邻的软磁性金属颗粒彼此直接接触,导致磁性基体的绝缘性劣化的情况。在本申请的基体10中,即使原料粉末的成型体具有高的填充率,因为绝缘覆膜含有2种元素的氧化物,所以软磁性金属颗粒的表面也被含有2种元素的氧化物的绝缘膜覆盖。因此,即使在软磁性金属颗粒的表面存在没有被一种元素的氧化物覆盖的区域,也能够利用另一种元素的氧化物覆盖该区域。具体而言,在基体10中,仅在第一软磁性金属颗粒30a的一部分(即,仅在第二表面区域32a)形成第二氧化物区域42a,但是第一软磁性金属颗粒30a的表面的其它区域(即,第一表面区域31a)被以元素A的氧化物为主要成分的第一氧化物区域41a覆盖。因此,能够抑制由第一软磁性金属颗粒30a的表面的一部分露出所引起的绝缘性的降低。基体10中包含的第一软磁性金属颗粒30a以外的软磁性金属颗粒也被含有2种元素(即,元素A和元素B)的氧化物的绝缘膜覆盖,因此,能够提高基体10的绝缘性。
对在本申请的基体10中包含的软磁性金属颗粒的表面设置的绝缘膜(例如,第一绝缘膜40a)与在以往的软磁性金属颗粒的表面设置的绝缘膜的不同进行说明。以往,在覆盖软磁性金属颗粒的表面的绝缘膜含有2种以上的元素的氧化物的情况下,该绝缘膜具有各元素的氧化物形成为层状,且形成为该层状的氧化物层层叠的层叠结构。即,以往的磁性基体的绝缘膜中,以第一元素的氧化物为主要成分的第一氧化物层覆盖软磁性金属颗粒的外表面的整体,以第二元素的氧化物为主要成分的第二氧化物层覆盖该第一氧化物层的外表面的整体。绝缘膜具有层叠结构的以往的磁性基体例如在日本特开2021-158261号公报中有记载。
而在本申请的基体10中,第一软磁性金属颗粒30a的表面中的第一表面区域31a被第一氧化物区域41a覆盖,第一软磁性金属颗粒30a的第二表面区域32a被第二氧化物区域覆盖。因此,在应用本发明的基体10中,与具有2个以上的氧化物层层叠而成的绝缘膜的以往的磁性基体相比,能够使绝缘膜在基体10所占的比例减小。其结果是,能够使基体10中的软磁性金属颗粒的填充率增大,因此,与具有2个以上的氧化物层层叠而成的绝缘膜的以往的磁性基体相比,能够改善磁特性。
如上所述,覆盖基体10中包含的软磁性金属颗粒的表面的绝缘膜中包含的元素A的氧化物,可以源自软磁性金属颗粒的原料粉末中包含的元素A,但是在另一个实施方式中,元素A的氧化物也可以不源自软磁性金属颗粒的原料粉末。在元素A为Al的情况下,可以通过将软磁性金属颗粒的原料粉末和氧化铝颗粒在摩擦混合机内混合,来使氧化铝颗粒固着在软磁性金属颗粒的表面。由此,能够使不源自原料粉末中含有的Al元素的Al的氧化物附着在软磁性金属颗粒的表面。第一氧化物区域41a、41b也可以由附着在该软磁性金属颗粒上的氧化铝颗粒构成。在覆盖软磁性金属颗粒的表面的绝缘膜中包含的元素A的氧化物不源自原料粉末中包含的元素的情况下,原料粉末也可以不含有元素A。
另外,如上所述,覆盖基体10中包含的软磁性金属颗粒的表面的绝缘膜中包含的元素B的氧化物,可以源自软磁性金属颗粒的原料粉末中包含的元素B,但是在另一个实施方式中,元素B的氧化物也可以不源自软磁性金属颗粒的原料粉末。在元素B为Si的情况下,可以通过使原料粉末含浸在将TEOS(四乙氧基硅烷)、乙醇和氨水混合而得到的混合溶液中,在搅拌该混合溶液后进行干燥,来在原料粉末(软磁性金属颗粒)的表面形成Si的氧化物(二氧化硅)。这样生成的Si的氧化物可以为非晶质。由此,能够使不源自原料粉末中含有的Si元素的Si的氧化物附着在软磁性金属颗粒的表面。第二氧化物区域42a、42b也可以由形成在该软磁性金属颗粒的表面的二氧化硅构成。在覆盖软磁性金属颗粒的表面的绝缘膜中包含的元素B的氧化物不源自原料粉末中包含的元素的情况下,原料粉末也可以不含有元素B。
在覆盖软磁性金属颗粒的表面的绝缘膜中包含的元素A的氧化物或元素B的氧化物不源自原料粉末中包含的元素A或元素B的情况下,能够进一步减少原料粉末中的元素A或元素B的含有比例。在绝缘膜中包含的Al氧化物不源自原料粉末中包含的元素A的情况下,可以使原料粉末中的元素A的含有比例为0.1~0.8wt%。在绝缘膜中包含的Si氧化物不源自原料粉末中包含的元素B的情况下,可以使原料粉末中的元素B的含有比例为0.7~2.5wt%。通过使原料粉末中的Al或Si的含有比例降低,能够提高原料粉末中的Fe的含有比例,其结果是,也能够提高软磁性金属颗粒中的Fe的含有比例。
接着,参照图5对应用本发明的基体的另一个实施方式进行说明。图5是将另一个实施方式的基体110的截面的一部分区域放大并示意性地表示的放大截面图。图5所示的基体110在绝缘膜包括以元素C的氧化物为主要成分的第三氧化物区域这一点上与基体10不同。如图5所示,在基体110中,覆盖第一软磁性金属颗粒30a的第一绝缘膜40a除了具有第一氧化物区域41a和第二氧化物区域42a以外,还具有第三氧化物区域43a,覆盖第二软磁性金属颗粒30b的第二绝缘膜40b除了具有第一氧化物区域41b和第二氧化物区域42b以外,还具有第三氧化物区域43b。第一绝缘膜40a可以包括彼此隔开间隔的多个第三氧化物区域43a。第二绝缘膜40b可以包括彼此隔开间隔的多个第三氧化物区域43b。
第三氧化物区域43a形成在与第一软磁性金属颗粒30a的表面隔开间隔的位置。换言之,在第三氧化物区域43a与第一软磁性金属颗粒30a的表面之间设置有第一氧化物区域41a和第二氧化物区域42a中的至少一者。在图示的实施方式中,第三氧化物区域43a也与第二氧化物区域42a隔开间隔地配置。换言之,在第三氧化物区域43a与第二氧化物区域42a之间设置有第一氧化物区域41a。第三氧化物区域43a也可以形成为与第二氧化物区域42a接触。
第三氧化物区域43a设置在比第一氧化物区域41a靠第一软磁性金属颗粒30a的径向外侧的位置。在一个实施方式中,可以是多个第三氧化物区域43a中的至少一个第三氧化物区域43a在绕第一软磁性金属颗粒30a的周向上设置在与第一表面区域31a对应的位置。换言之,可以是多个第三氧化物区域43a中的至少一个第三氧化物区域43a设置在第一表面区域31a的径向外侧。在第一软磁性金属颗粒30a的周向上的与第一表面区域31a对应的区域,设置有第一氧化物区域41a,没有设置第二氧化物区域42a。另一方面,在第一软磁性金属颗粒30a的周向上的与第二表面区域32a对应的区域,设置有第二氧化物区域42a,在其径向外侧还设置有第一氧化物区域41a。因此,第一氧化物区域41a在第一软磁性金属颗粒30a的周向上的与第一表面区域31a对应的位置向内侧凹陷。在一个实施方式中,第三氧化物区域43a在第一软磁性金属颗粒30a的周向上,配置在位于与第一表面区域31a对应的位置的第一氧化物区域41a的凹部。通过在第一氧化物区域41a的凹部配置第三氧化物区域43a,能够使第一绝缘膜40a的膜厚在周向上均匀。在第一绝缘膜40a的一部分比其它部位薄的情况下,有可能从该膜厚薄的部位发生绝缘击穿。通过使第一绝缘膜40a的膜厚在周向上均匀,能够防止从第一绝缘膜40a的膜厚薄的部位发生绝缘击穿。在第三氧化物区域43a设置在第一表面区域31a的径向外侧的情况下,连结第一软磁性金属颗粒30a的几何中心Ca和设置在第一表面区域31a的径向外侧的第三氧化物区域43a的直线,通过第一氧化物区域41a但不通过第二氧化物区域42a。
与第三氧化物区域43a同样地,第三氧化物区域43b形成在与第二软磁性金属颗粒30b的表面隔开间隔的位置。另外,第三氧化物区域43b可以与第二氧化物区域42b隔开间隔地配置。第三氧化物区域43b也可以形成为与第二氧化物区域42b接触。而且,第三氧化物区域43b也可以在第二软磁性金属颗粒30b的周向上,配置在位于与第一表面区域31b对应的位置的第一氧化物区域41b的凹部。
第三氧化物区域43a、43b以元素C的氧化物为主要成分。在元素C为Cr的情况下,第三氧化物区域43a、43b含有铬铁矿(FeCr2O4)作为主要成分。在覆盖Fe基的软磁性金属颗粒的绝缘膜上形成含有Fe的氧化物的情况下,有时该Fe的氧化物以赤铁矿(Fe2O3)或磁铁矿(Fe3O4)的形式存在。当在软磁性金属颗粒间混合存在非磁性的赤铁矿和铁磁性的磁铁矿时,容易在磁铁矿存在的区域产生局部的磁饱和。通过使含有Fe的第三氧化物区域43a的主要成分为非磁性的铬铁矿,能够提高软磁性金属颗粒间的磁通的均匀性,其结果是,能够抑制在软磁性金属颗粒间产生局部的磁饱和。由此,在基体110中,与包含大量磁铁矿的磁性基体相比,磁饱和特性提高。
绝缘膜中含有的第三氧化物区域43a、43b各自可以包含铬铁矿(FeCr2O4)、赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)。在一个实施方式中,在第三氧化物区域43a、43b各自中,铬铁矿占上述的氧化物的合计(铬铁矿、赤铁矿、磁铁矿的合计)的含有比例可以为50%以上。通过使非磁性的铬铁矿的含有比例为50%以上,与包含大量铁磁性的氧化物(例如,磁铁矿)的情况相比,能够使绝缘膜的相对磁导率减小,能够提高基体110的磁饱和特性。在另一个实施方式中,铬铁矿占上述的氧化物的合计的含有比例与赤铁矿占上述的氧化物的合计的含有比例的合计可以为80%以上。通过使非磁性的铬铁矿和赤铁矿的含有比例的合计为80%以上,与包含大量铁磁性的氧化物(例如,磁铁矿)的情况相比,能够使绝缘膜的相对磁导率减小,能够提高基体110的磁饱和特性。
接着,参照图6对应用本发明的基体210进行说明。图6是将基体210的截面的一部分区域放大并示意性地表示的放大截面图。图6所示的基体210的截面中,将3个软磁性金属颗粒的边界附近放大表示。如图示的那样,基体210具有第一软磁性金属颗粒30a、第二软磁性金属颗粒30b和第三软磁性金属颗粒30c。第一软磁性金属颗粒30a、第二软磁性金属颗粒30b和第三软磁性金属颗粒30c彼此相邻地配置。如上所述,第一软磁性金属颗粒30a被第一绝缘膜40a覆盖,第二软磁性金属颗粒30b被第二绝缘膜40b覆盖。与此同样地,第三软磁性金属颗粒30c被第三绝缘膜40c覆盖。第三绝缘膜40c与第一绝缘膜40a和第二绝缘膜40b同样地构成。即,第三绝缘膜40c包括:含有元素A的氧化物作为主要成分的第一氧化物区域41c,其覆盖作为第三软磁性金属颗粒30c的表面的一部分的第一表面区域31c;含有元素B的氧化物作为主要成分的第二氧化物区域42c,其覆盖作为第三软磁性金属颗粒30c的表面的一部分的第二表面区域32c;和以元素C的氧化物为主要成分的第三氧化物区域43c,其与第三软磁性金属颗粒30c的表面隔开间隔地配置。第三氧化物区域43c的主要成分可以与第三氧化物区域43a、43b同样地为铬铁矿。
在基体210中,在软磁性金属颗粒之间存在没有被绝缘膜填埋的空隙。例如,如图6所示,在基体210中,在第一软磁性金属颗粒30a、第二软磁性金属颗粒30b和第三软磁性金属颗粒30c之间存在空隙G1。空隙G1的至少一部分由以元素C的氧化物为主要成分的第三氧化物区域43d界定。换言之,第三氧化物区域43d配置在面向存在于软磁性金属颗粒之间的空隙的位置。第三氧化物区域43d的主要成分可以与第三氧化物区域43a~43c同样地为铬铁矿。在图示的例子中,空隙G1由第三氧化物区域43d和第一氧化物区域41a~41c界定。
在基体210中,存在于软磁性金属颗粒之间的空隙的一部分被第三氧化物区域43d填埋,因此,与不存在第三氧化物区域43d的情况相比,能够提高基体210的机械强度。在第三氧化物区域43d的主要成分为铬铁矿的情况下,空隙的一部分被以具有高硬度的铬铁矿为主要成分的第三氧化物区域43d填充,因此,能够进一步提高基体210的机械强度。
第一绝缘膜40a除了包括第一氧化物区域41a、第二氧化物区域42a、第三氧化物区域43a以外,还可以包括第四氧化物区域。第四氧化物区域可以含有源自软磁性金属颗粒的原料粉末中包含的元素的氧化物,也可以含有除此以外的氧化物。第四氧化物区域可以为绝缘性。
接着,参照图7对线圈部件1的制造方法的一个例子进行说明。在制造线圈部件1的过程中要制作基体10,因此,基体10的制造方法也参照图7来进行说明。在原料粉末含有Cr的情况下,在图7的工序中,制作含有Cr的氧化物的基体110或基体210,来代替基体10。图7是表示本发明的一个实施方式的线圈部件1的制造方法的流程图。在下面的说明中,假定利用片材层叠法来制造线圈部件1。线圈部件1也可以利用片材层叠法以外的公知的方法来制作。例如,线圈部件1可以利用印刷层叠法、薄膜工艺法或浆料构建法等层叠法来制作。
首先,在步骤S1中,制作磁性体片材。磁性体片材由将作为软磁性金属颗粒的原料的软磁性金属粉(原料粉末)与粘合剂树脂和溶剂混炼而得到的磁性材料膏生成。该原料粉末由软磁性金属材料构成。原料粉末含有Fe、元素A和元素B。原料粉末也可以含有元素C。在下面的制造方法的说明中,为了容易理解说明,假定使用含有Al作为元素A、含有Si作为元素B、含有Cr作为元素C的原料粉末。原料粉末含有95wt%以上的Fe。元素A~元素C和除此以外的添加元素的含有比例合计为5wt%以下。原料粉末可以含有0.2~1wt%的Al。原料粉末可以含有1~3wt%的Si。原料粉末可以含有0.5~1.5wt%的Cr。原料粉末中的Si的含有率可以高于Al的含有率。
磁性材料膏用的粘合剂树脂例如为丙烯酸树脂。磁性材料膏用的粘合剂树脂可以为PVB树脂、酚醛树脂、上述以外的作为粘合剂树脂公知的树脂、或它们的混合物。溶剂例如为甲苯。该磁性材料膏可以利用刮刀法或除此以外的一般的方法涂敷在塑料制的基底膜表面。通过使涂敷在该基底膜表面的磁性材料膏干燥,得到片状的成型体。通过将该片状的成型体在模具内以10~100MPa左右的成型压力进行加压成型,制作多个磁性体片材。
接着,在步骤S2中,在步骤S1中准备的多个磁性体片材的一部分上涂敷导电性膏。导电性膏通过将由Ag、Pd、Cu、Al或它们的合金等导电性优异的导电性材料构成的导体粉末与粘合剂树脂和溶剂混炼而生成。导电性膏用的粘合剂树脂可以为与磁性材料膏用的粘合剂树脂相同种类的树脂。导电性膏用的粘合剂树脂和磁性材料膏用的粘合剂树脂均可以为丙烯酸树脂。
通过在磁性体片材上涂敷导电性膏,在该磁性体片材上形成在烧制后成为导体图案C11~C17的未烧制导体图案。在磁性体片材的一部分形成在层叠方向上贯穿的贯通孔。当在具有贯通孔的磁性体片材上涂敷导电性膏时,导电性膏也被埋入到贯通孔内。这样,在磁性体片材的贯通孔内形成在烧制后成为过孔V1~V6的未烧制过孔。导电性膏例如通过丝网印刷法涂敷在磁性体片材上。
接着,在步骤S3中,通过将在步骤S1中制作的磁性体片材层叠,来制作成为上侧覆盖层18的上部层叠体、成为主体层20的中间层叠体、和成为下侧覆盖层19的下部层叠体。上部层叠体和下部层叠体分别通过将步骤S1中准备的磁性体片材中没有形成未烧制导体图案的磁性体片材层叠4张而形成。上部层叠体的4张磁性体片材在作为完成品的线圈部件1中成为磁性膜18a~18d,下部层叠体的4张磁性体片材在作为完成品的线圈部件1中成为磁性膜19a~19d。中间层叠体通过将7张形成有未烧制导体图案的磁性体片材以规定的顺序层叠而形成。中间层叠体的7张磁性体片材在作为完成品的线圈部件1中成为磁性膜11~17。将上述那样制作的中间层叠体利用上部层叠体和下部层叠体从上下夹持,将该上部层叠体和下部层叠体与中间层叠体热压接而得到主体层叠体。接着,通过使用切割机或激光加工机等切断机将该主体层叠体单片化为期望的尺寸,得到片层叠体。片层叠体是包括在加热处理后成为基体10的素体和在加热处理后成为线圈导体25的未烧制导体图案的成型体的例子。包括在加热处理后成为基体10的素体和在加热处理后成为线圈导体25的未烧制导体图案的成型体,也可以利用片材层叠法以外的方法来制作。
在步骤S3中制作的成型体中,原料粉末的填充率为85%以上。成型体中的原料粉末的填充率,可以通过与粘合剂树脂的种类、原料粉末的粒径、和这些以外的参数相应地调节将磁性体片材成型时的成型压力来实现。成型体中的原料粉末的填充率可以为,将在成型体的截面的SEM图像中,原料粉末所占的面积相对于其观察视场的总面积之比用百分率表示而得到的值。
接着,在步骤S4中,对在步骤S3中制作的成型体进行脱脂处理。在使用热分解性树脂作为磁性材料膏和导电性膏的粘合剂树脂的情况下,对成型体的脱脂处理能够在氮气氛等非氧气氛下进行。通过在非氧气氛下进行脱脂处理,能够防止原料粉末中包含的Fe在脱脂处理中被氧化。脱脂处理在比磁性材料膏用的粘合剂树脂的热分解开始温度高的温度进行。在使用丙烯酸树脂作为磁性材料膏用的粘合剂树脂的情况下,脱脂在比丙烯酸树脂的热分解开始温度高的温度、例如300℃~500℃进行。通过脱脂处理,成型体中包含的热分解性树脂被分解,因此,在脱脂处理完成后的成型体中不残留热分解性树脂。通过使导电性膏用的粘合剂树脂为与磁性材料膏用的粘合剂树脂相同的热分解性树脂,在步骤S4的脱脂处理中,未烧制导体图案中包含的热分解性树脂也会被热分解。这样,在步骤S4中,构成成型体的磁性体片材和未烧制导体图案两者被脱脂。
接着,在步骤S5中,对被脱脂后的成型体实施第一加热处理。第一加热处理在含有5~1000ppm范围的氧的低氧浓度气氛中,在750℃~900℃的第一加热温度进行。第一加热处理也可以在5~10ppm左右的低氧浓度气氛中进行。通过在750℃~900℃对原料粉末进行加热,在各原料粉末中,Al和Si通过热扩散而扩散至表面附近,并与气氛中的氧结合。在原料粉末含有Cr的情况下,Cr也扩散至原料粉末的表面附近。在第一加热处理中,能够生成已迁移至各原料粉末的表面的添加元素中容易被氧化的Al和Si的氧化物。通过第一加热处理,能够在被加热后的原料粉末的表面,如图4~图6所示的那样,形成以Al的氧化物为主要成分的氧化物区域(例如,第一氧化物区域41a)和以Si的氧化物为主要成分的氧化物区域(例如,第二氧化物区域42a)。进行第一加热处理的第一加热时间可以为1小时~6小时之间。第一加热时间例如可以为1小时。在第一加热处理中,与Al和Si相比不易氧化的Fe也有可能稍微氧化。第一加热处理在低氧浓度气氛中进行,因此,在Fe被氧化的情况下,作为Fe的氧化物,与赤铁矿(Fe2O3)相比,会生成大量的磁铁矿(Fe3O4)。在第一加热处理中,Fe的氧化物生成在比第一氧化物区域41a和第二氧化物区域42a靠径向外侧的位置。
接着,在步骤S6中,对在第一加热处理中被加热之后的成型体,以比第一加热处理中的氧浓度高的氧浓度实施第二加热处理。第二加热处理可以在比1000ppm大且为10000ppm以下的低氧气氛中进行。第二加热处理以比第一加热处理高的氧浓度进行,因此,Si和Al的氧化进一步进行。在原料粉末含有Cr的情况下,在第二加热处理的期间,在第一加热处理中生成的磁铁矿会与Cr结合而生成铬铁矿(FeCr2O4)。如上所述,成型体中的原料粉末的填充率高至85%以上,因此,能够抑制向原料粉末表面供给过量的氧。因此,在第二加热处理中,在原料粉末的表面附近存在磁铁矿和Cr元素的区域中,与赤铁矿(Fe2O3)和氧化铬(III)相比,容易生成铬铁矿(FeCr2O4)。
这样,在原料粉末中含有Cr的情况下,通过第二加热处理,能够在第一氧化物区域41a或第二氧化物区域42a的径向外侧生成以铬铁矿为主要成分的氧化物区域(例如,第三氧化物区域43a)。在原料粉末中不含有Cr的情况下,无法生成铬铁矿。另外,通过提高成型体中的原料粉末的填充率(例如,使填充率为85%以上),能够使进行第二加热处理的气氛的氧浓度的范围扩大(使上限提高)。
在第二加热处理中,除了会发生原料粉末的氧化以外,还会发生未烧结导体图案中的导体粉末的烧结。通过未烧结导体图案中的导体粉末进行烧结,得到线圈导体25。在使用铜粉作为导体粉末的情况下,铜结晶会致密地烧结,成为线圈导体25。
第二加热处理在第二加热温度进行第二加热时间。第二加热温度和第二加热时间以能够在原料粉末的表面形成具有充分确保绝缘性的膜厚的绝缘膜的方式确定。第二加热温度例如可以为500℃~700℃之间的温度。第二加热温度越高,氧化的进行越快,因此,第二加热时间会与第二加热温度相应地改变。在第二加热温度为500℃的情况下,第二加热时间可以为1小时~6小时之间。在第二加热温度为700℃的情况下,第二加热时间可以为30分钟~1小时之间。
这样,通过第一加热处理和第二加热处理,成型体中包含的原料粉末被氧化,由此,由原料粉末生成表面被绝缘膜覆盖的软磁性金属颗粒。在原料粉末中不含有Cr的情况下,例如如图4所示的那样,能够生成由第一绝缘膜40a覆盖的第一软磁性金属颗粒30a和由第二绝缘膜40b覆盖的第二软磁性金属颗粒30b。在原料粉末中含有Cr的情况下,如图5或图6所示的那样,能够以包括以铬铁矿为主要成分的第三氧化物区域43a的方式生成第一绝缘膜40a,并且,能够以包括以铬铁矿为主要成分的第三氧化物区域43b的方式生成第二绝缘膜40b。通过第二加热处理,相邻的软磁性金属颗粒彼此能够经由在彼此的表面形成的绝缘膜结合。这样,能够得到软磁性金属颗粒结合而得到的基体10、110或210。
接着,在步骤S7中,在步骤S6中得到的基体10表面形成外部电极21和外部电极22。外部电极21与线圈导体25的一端连接,外部电极22与线圈导体25的另一端连接。可以在形成外部电极21、22之前,使第二加热处理后的成型体含浸树脂。成型体可以含浸例如环氧树脂等热固性树脂。由此,树脂能够浸透在基体10内的软磁性金属颗粒的间隙中。然后,通过使含浸在基体10中的树脂固化,能够提高基体10的机械强度。
通过上述的工序,制作出线圈部件1。
接着,参照图8对线圈部件1的制造方法的另一个方式进行说明。图8所示的制造方法在以下方面与图7所示的制造方法不同:在制作磁性体片材之前,对原料粉末进行预加热,通过该预加热在原料粉末的表面生成元素B的氧化物。
如图8所示,首先,在步骤S21中,准备作为软磁性金属颗粒的原料的原料粉末,并对该原料粉末进行预加热。预加热在低于500℃的温度进行1小时。通过该预加热,在原料粉末的表面离散地生成元素B(Si或Ti)的氧化物。使用该在表面离散地形成有元素B的氧化物的原料粉末,与图7同样地进行步骤S1~S3的工序,制作出磁性体片材层叠而得到的成型体。对该成型体,在步骤S4中进行脱脂。
接着,在步骤S22中,对脱脂后的成型体进行加热处理。步骤S22中的加热处理,在与图7的步骤S6中的第二加热处理相同的条件下进行。通过该第二加热处理,成型体中包含的原料粉末的元素A被氧化而生成元素A的氧化物,由此,由原料粉末生成表面被绝缘膜覆盖的软磁性金属颗粒。通过步骤S22中的加热处理,相邻的软磁性金属颗粒彼此经由在彼此的表面形成的绝缘膜结合。这样,能够得到软磁性金属颗粒结合而得到的基体10。
接着,在步骤S7中,在步骤S22中得到的基体10的表面形成外部电极21和外部电极22。通过上述的工序,制作出线圈部件1。
上述的各种实施方式中说明的各构成要素的尺寸、材料和配置,分别并不限于在各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。
可以在上述的各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。
本说明书等中的“第一”、“第二”、“第三”等表述,是为了识别构成要素而添加的,不一定是对数量、顺序或其内容进行限定。另外,用于识别构成要素的编号是按每个语境使用的,在一个语境中使用的编号在另一个语境中不一定表示相同的构成。另外,不妨碍用某个编号识别的构成要素兼具用另一个编号识别的构成要素的功能。
在本说明书中还公开以下的技术方案。
[附记1]
一种磁性基体,其特征在于,包括:
多个软磁性金属颗粒;和
覆盖所述多个软磁性金属颗粒各自的表面的多个绝缘膜,
所述多个软磁性金属颗粒包括第一软磁性金属颗粒,
所述多个绝缘膜包括覆盖所述第一软磁性金属颗粒的表面的第一绝缘膜,
所述第一绝缘膜包括:含有元素A的氧化物作为主要成分的第一氧化物区域,其覆盖作为所述第一软磁性金属颗粒的表面的一部分的第一表面区域;和含有元素B的氧化物作为主要成分的第二氧化物区域,其覆盖所述第一软磁性金属颗粒的表面中与所述第一表面区域不同的第二表面区域。
[附记2]
根据[附记1]所述的磁性基体,其特征在于:
所述第一氧化物区域覆盖所述第二氧化物区域的外侧的表面的至少一部分。
[附记3]
根据[附记1]或[附记2]所述的磁性基体,其特征在于:
所述第二氧化物区域包括彼此隔开间隔的多个单位第二氧化物区域。
[附记4]
根据[附记1]~[附记3]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
所述多个软磁性金属颗粒还包括与所述第一软磁性金属颗粒相邻的第二软磁性金属颗粒,
所述多个绝缘膜还包括覆盖所述第二软磁性金属颗粒的表面的第二绝缘膜,
所述第二绝缘膜与所述第一绝缘膜相对于基准面非对称,其中,所述基准面与用通过所述第一软磁性金属颗粒和所述第二软磁性金属颗粒的平面截断而得到的所述磁性基体的截面中的、通过所述第一软磁性金属颗粒的几何中心和所述第二软磁性金属颗粒的几何中心的直线垂直地相交,且所述基准面距所述第一软磁性金属颗粒的表面的距离与所述基准面距所述第二软磁性金属颗粒的表面的距离相等。
[附记5]
根据[附记1]~[附记4]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
所述第一绝缘膜还包括含有元素C的氧化物作为主要成分的第三氧化物区域。
[附记6]
根据[附记5]所述的磁性基体,其特征在于:
所述第三氧化物区域含有FeCr2O4作为主要成分。
[附记7]
根据[附记5]或[附记6]所述的磁性基体,其特征在于:
所述第三氧化物区域位于所述第一氧化物区域的径向外侧。
[附记8]
根据[附记5]~[附记7]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
所述第三氧化物区域位于所述第一表面区域的径向外侧。
[附记9]
根据[附记5]~[附记8]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
所述第三氧化物区域包括彼此隔开间隔的多个单位第三氧化物区域。
[附记10]
根据[附记5]~[附记9]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
连结所述第一软磁性金属颗粒的几何中心和所述多个单位第三氧化物区域中的一个单位第三氧化物区域的线段,通过所述第一氧化物区域但不通过所述第二氧化物区域。
[附记11]
根据[附记5]~[附记10]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
所述多个软磁性金属颗粒包括:与所述第一软磁性金属颗粒相邻的第二软磁性金属颗粒;以及与所述第一软磁性金属颗粒和所述第二软磁性金属颗粒分别相邻的第三软磁性金属颗粒,
存在于所述第一软磁性金属颗粒、所述第二软磁性金属颗粒和所述第三软磁性金属颗粒之间的空隙的至少一部分,由所述第三氧化物区域界定。
[附记12]
根据[附记1]~[附记11]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
所述多个软磁性金属颗粒各自含有Fe。
[附记13]
根据[附记1]~[附记12]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
所述多个软磁性金属颗粒各自中的Fe的含有率为95wt%以上。
[附记14]
根据[附记1]~[附记13]中任一项所述的磁性基体,其特征在于:
所述元素B为比Fe容易氧化的元素,
所述元素A为比所述元素B容易氧化的元素。
[附记15]
一种线圈部件,其特征在于,包括:
[附记1]~[附记14]中任一项所述的磁性基体;和
设置于所述磁性基体的线圈导体。
[附记16]
一种电路板,其特征在于:包括[附记15]所述的线圈部件。
[附记17]
一种电子部件,其特征在于:包括[附记16]所述的电路板。
[附记18]
一种磁性基体,其特征在于,包括:
多个软磁性金属颗粒;和
覆盖所述多个软磁性金属颗粒各自的表面的多个绝缘膜,
所述多个软磁性金属颗粒包括第一软磁性金属颗粒,
所述多个绝缘膜包括覆盖所述第一软磁性金属颗粒的表面的第一绝缘膜,
所述第一绝缘膜包括:含有元素A的氧化物的第一氧化物区域,其覆盖作为所述第一软磁性金属颗粒的表面的第一表面区域;和含有元素B的氧化物的第二氧化物区域,其覆盖与所述第一表面区域不同的第二表面区域。
Claims (15)
1.一种磁性基体,其特征在于,包括:
多个软磁性金属颗粒;和
覆盖所述多个软磁性金属颗粒各自的表面的多个绝缘膜,
所述多个软磁性金属颗粒包括第一软磁性金属颗粒,
所述多个绝缘膜包括覆盖所述第一软磁性金属颗粒的表面的第一绝缘膜,
所述第一绝缘膜包括:含有元素A的氧化物作为主要成分的第一氧化物区域,其覆盖作为所述第一软磁性金属颗粒的表面的一部分的第一表面区域;和含有元素B的氧化物作为主要成分的第二氧化物区域,其覆盖所述第一软磁性金属颗粒的表面中与所述第一表面区域不同的第二表面区域。
2.根据权利要求1所述的磁性基体,其特征在于:
所述第一氧化物区域覆盖所述第二氧化物区域的外侧的表面的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的磁性基体,其特征在于:
所述第二氧化物区域包括彼此隔开间隔的多个单位第二氧化物区域。
4.根据权利要求1或2所述的磁性基体,其特征在于:
所述多个软磁性金属颗粒还包括与所述第一软磁性金属颗粒相邻的第二软磁性金属颗粒,
所述多个绝缘膜还包括覆盖所述第二软磁性金属颗粒的表面的第二绝缘膜,
所述第二绝缘膜与所述第一绝缘膜相对于基准面非对称,其中,所述基准面与用通过所述第一软磁性金属颗粒和所述第二软磁性金属颗粒的平面截断而得到的所述磁性基体的截面中的、通过所述第一软磁性金属颗粒的几何中心和所述第二软磁性金属颗粒的几何中心的直线垂直地相交,且所述基准面距所述第一软磁性金属颗粒的表面的距离与所述基准面距所述第二软磁性金属颗粒的表面的距离相等。
5.根据权利要求1或2所述的磁性基体,其特征在于:
所述第一绝缘膜还包括含有元素C的氧化物作为主要成分的第三氧化物区域。
6.根据权利要求5所述的磁性基体,其特征在于:
所述第三氧化物区域含有FeCr2O4作为主要成分。
7.根据权利要求5所述的磁性基体,其特征在于:
所述第三氧化物区域位于所述第一氧化物区域的径向外侧。
8.根据权利要求7所述的磁性基体,其特征在于:
所述第三氧化物区域位于所述第一表面区域的径向外侧。
9.根据权利要求5所述的磁性基体,其特征在于:
所述第三氧化物区域包括彼此隔开间隔的多个单位第三氧化物区域。
10.根据权利要求9所述的磁性基体,其特征在于:
连结所述第一软磁性金属颗粒的几何中心和所述多个单位第三氧化物区域中的一个单位第三氧化物区域的线段,通过所述第一氧化物区域但不通过所述第二氧化物区域。
11.根据权利要求5所述的磁性基体,其特征在于:
所述多个软磁性金属颗粒包括:与所述第一软磁性金属颗粒相邻的第二软磁性金属颗粒;以及与所述第一软磁性金属颗粒和所述第二软磁性金属颗粒分别相邻的第三软磁性金属颗粒,
存在于所述第一软磁性金属颗粒、所述第二软磁性金属颗粒和所述第三软磁性金属颗粒之间的空隙的至少一部分,由所述第三氧化物区域界定。
12.根据权利要求1或2所述的磁性基体,其特征在于:
所述多个软磁性金属颗粒各自含有Fe。
13.根据权利要求12所述的磁性基体,其特征在于:
所述多个软磁性金属颗粒各自中的Fe的含有率为95wt%以上。
14.根据权利要求12所述的磁性基体,其特征在于:
所述元素B为比Fe容易氧化的元素,
所述元素A为比所述元素B容易氧化的元素。
15.一种线圈部件,其特征在于,包括:
权利要求1或2所述的磁性基体;和
设置于所述磁性基体的线圈导体。
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