JP2013125887A - コイル型電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、コイル型電子部品での素体は、酸化層を介して互いに結合されている軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金の粒子の内部には、複数の結晶粒が存在していることを特徴としており、好ましくは、前記酸化層は二層構造であって、前記酸化層のうちの外層が、内層よりも厚く形成されている。
【選択図】 図3
Description
フェライトに比較して、金属磁性体を用いると、高い飽和磁束密度を得られる利点がある。一方、金属磁性体そのものは、絶縁性が低いので、絶縁処理を施す必要がある。
特許文献1には、表面酸化被膜を有するFe−Al−Si粉末と結着剤からなる混合物を圧縮成形後、酸化性雰囲気中で熱処理することが提案されている。該特許文献によれば、酸化性雰囲気中で熱処理することで、圧縮成形時に合金粉末表面の絶縁層が破れたところに酸化層(アルミナ)を形成して、低いコア損失で良好な直流重畳特性を持つ複合磁性材料が得られるとしている。
特許文献2には、金属磁性体粒子を主成分とし、ガラスを含有する金属磁性体ペーストを用いて形成される金属磁性体層と、銀等の金属を含有する導体ペーストを用いて形成される導体パターンを積層して、積層体内にコイルパターンが形成された積層型電子部品、そして、この積層型電子部品は窒素雰囲気中において400℃以上の温度で焼成されていることが記載されている。
また、パワーインダクタのような、より大きな電流を流す必要がある電子部品に適用する場合においては、さらなる小型化に十分応えられるものではない、という課題があった。
また、特許文献2の積層型電子部品では、金属磁性体粒子を主成分とし、ガラスを含有する金属磁性体ペーストを用いて形成される金属磁性体層を用いた積層型電子部品を提案しているが、ガラス層により抵抗は改善するものの、ガラスの混合により金属磁性体の充填率が低下し、透磁率μをはじめとする磁気特性の低下が生じる。
〈1〉素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、
前記素体は、酸化層を介して互いに結合されている軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金の粒子の内部には、複数の結晶粒が存在していることを特徴とするコイル型電子部品。
〈2〉前記軟磁性合金は、鉄、クロム、およびケイ素を主成分とすることを特徴とする〈1〉に記載のコイル型電子部品。
〈3〉前記軟磁性合金は、鉄、アルミニウム、およびケイ素を主成分とすることを特徴とする〈1〉に記載のコイル型電子部品。
〈4〉前記素体は、前記酸化層を介さない、前記軟磁性合金粒子同士の結合を有していることを特徴とする〈1〉〜〈3〉のいずれかに記載のコイル型電子部品。
〈5〉前記酸化層は二層構造であり、前記酸化層のうちの外層が、内層よりも厚いことを特徴とする〈1〉〜〈4〉のいずれかに記載のコイル型電子部品。
〈6〉前記軟磁性合金の粒子同士を結合していない酸化層の外層の表面が凹凸面であることを特徴とする〈1〉〜〈5〉のいずれかに記載のコイル型電子部品。
図1は、本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体10の外観を示す側面図である。
本実施形態の電子部品用軟磁性合金を用いた素体10は、巻線型チップインダクタのコイルを巻回するためのコアとして用いられるものである。ドラム型のコア11は、回路基板等の実装面に並行に配設されコイルを巻回するための板状の巻芯部11aと、巻芯部11aの互いに対向する端部にそれぞれ配設された一対の鍔部11b、11bを備え、外観はドラム型を呈する。コイルの端部は、鍔部11b、11bの表面に形成された外部導体膜14に電気的に接続されている。
以下、本明細書の記載は、元素名または、元素記号にて記す。
さらに、軟磁性合金粒子同士の結合に関与していない酸化層の外層が凹凸表面を有しており、粒子比表面積が熱処理前に比して大きくなっていることで、絶縁性の改善効果が高まる。
これに対して、結晶粒の生成が認められないときには、粒子内の反射電子組成像は、すべて均一の明るさに見える。
該酸化層の識別は、以下のようにして行うことができる。
まず、素体の中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、得られた断面について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて3000倍で撮影して組成像を得る。
走査型電子顕微鏡(SEM)では、構成元素の違いにより、組成像にコントラスト(明度)の違いとして表れる。次に、上記で得られた組成像について、各画素を4段階の明度ランクに分類する。明度ランクは、上記組成像中で粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち、各粒子の断面の長軸寸法d1と短軸寸法d2の単純平均D=(d1+d2)/2が原料粒子(酸化層が形成されていない原料としての合金粒子)の平均粒径(d50%)より大きい粒子の組成コントラストを、基準明度ランクとすると、上記組成像中でこの明度ランクに該当する部分は粒子1と判断することができる。また、組成コントラストが上記基準明度ランクより次に暗い明度ランクの部分は、酸化層の外層3、さらに暗い明度ランクの部分は、酸化層の内層2と判断することができる(図2の模式図参照)。なお、望ましくは、複数測定する。また、上記基準明度ランクのどれよりも暗い明度ランクの部分は空孔(図示なし)と判断することができる。
酸化層の厚みは、具体的には以下のように求めることができる。素体10の厚さ方向の断面を、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて1000倍ないし3000倍で撮影し、得られた組成像の1粒子について画像処理ソフトウェアを用いて重心を求め、その重心点から半径方向にEDS(エネルギー分散型X線分析装置)で線分析を行う。酸素濃度が重心点での酸素濃度の3倍以上の領域を酸化物と判定し(即ち、測定のブレを考慮し3倍を閾値としそれ未満は非酸化層と判定するということであり、実際の酸化層の酸素濃度は100倍以上にもなり得る)、粒子外周部までを、内層、外層2つの酸化層の合計厚みとして測長する。ここで、前記のように明度の違いから酸化層の外層3の厚みを求め、それを酸化層の合計厚みから差し引いた値を酸化層の内層2の厚みとする。
なお、酸化層の合計厚みは、上記方法で同定した粒子1の表面に存在する酸化層の粒子1の表面からの厚さの最厚部の厚さと最薄部の厚さの単純平均から求めた平均厚さとする。また、酸化層の外層3の厚さは、上記方法で同定した酸化層の内層2の表面に存在する酸化層の外層3の内層の表面からの厚さの最厚部の厚さと最薄部の厚さの単純平均から求めた平均厚さとする。
合金粒子の表面に形成された酸化層の厚みは、1つの合金粒子においても、部分により異なる厚みとすることができる。
態様として、全体として、合金粒子表面の酸化層(空孔に隣接する酸化層)よりも厚い酸化層で結合されている合金粒子同士とすることで、高強度の効果を得られる。
また別の態様として、全体として、合金粒子表面の酸化層(空孔に隣接する酸化層)よりも薄い酸化層で結合されている合金粒子同士とすることで、高透磁率の効果を得られる。
また、ある態様では、酸化層を有する軟磁性体粒子の平均粒径は、原料粒子(成形、熱処理前の粒子)の平均粒径と実質的にあるいはほぼ同じである。
この二層構造は、EDS(エネルギー分散型X線分析装置)にて確認でき、飽和磁束密度の低下を抑制する効果が得られる。
まず、原料粒子を粒子の中心を通る断面が露出するように研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて3000倍で撮影した組成像について、粒子の中心付近の組成をエネルギー分散型X線分析(EDS)によりZAF法で算出する。次に、上記電子部品用軟磁性合金素体のほぼ中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて3000倍で撮影した組成像中から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち各粒子の断面の長軸寸法d1と短軸寸法d2の単純平均D=(d1+d2)/2が原料粒子の平均粒径(d50%)より大きい粒子を抽出し、その長軸と短軸の交点付近の組成をエネルギー分散型X線分析(EDS)によりZAF法で算出し、これを上記原料粒子における組成比と対比することで上記電子部品用軟磁性合金を用いた素体中の合金粒子の組成比を知ることができる(原料粒子の組成は公知であるためZAF法で算出された組成同士を比較することで素体中の合金粒子の組成を求めることができる)。
さらに、複数の粒子間には、空孔が存在する箇所もある。
まず、上記組成像における粒子1の内部の長軸d1と短軸d2とが交わる点における組成をSEM−EDSで求める。次に、上記組成像における粒子1の表面の酸化層の合計厚み、および外層3の、それぞれの最厚部の厚さt1と最薄部の厚さt2を測定する。測定値から、それぞれの平均厚さ(T=(t1+t2)/2)を求め、酸化層の合計厚みの平均厚さから、外層3の平均厚さを差し引いた値を、酸化層の内層2の平均厚みとする。次に、内層2の平均厚み及び外層3の平均厚みに相当するそれぞれの酸化層の厚さの部位を探し、その中心点における組成についてSEM−EDSで求める。そして、粒子1の内部における鉄の強度C1FeKa、クロムの強度C1CrKaより、鉄に対するクロムのピーク強度比R1=C1CrKa/C1FeKaを求めることができる。また、酸化層の内層2の厚さの中心点における鉄の強度C2FeKa、クロムの強度C2CrKaより、鉄に対するクロムのピーク強度比R2=C2CrKa/C2FeKaを求めることができる。さらに、酸化層の外層3の厚さの中心点における鉄の強度C3FeKa、クロムの強度C3CrKaより、鉄に対するクロムのピーク強度比R3=C3CrKa/C3FeKaを求めることができる。
また、本発明の酸化層は、後で詳述するとおり、粒子1と熱可塑性樹脂などの結合剤を攪拌混合して得られた造粒物を圧縮成形して成形体を形成した後、熱処理することにより粒子1の表面に形成されるが、成形体の成形圧力を高くした場合には、酸化層を介さずに粒子1同士が直接結合される(図2(B)参照)ことが、SEM観察した結果から確認することができる。
また、軟磁性合金粒子同士に結合に関与していない酸化層の外表層が凹凸表面を有しており、粒子比表面積が熱処理前に比して大きくなっていることで、絶縁性の改善効果が高まる。
原料粒子の例としては、水アトマイズ法で製造した粒子、原料粒子の形状の例として、球状、扁平状があげられる。
該粒子内結晶粒を形成するための成形体の熱処理条件として、大気中、昇温速度30〜300℃/時間で500〜900℃まで昇温し、更に、1〜10時間滞留させることが望ましい。この温度範囲内及びこの昇温速度で熱処理を行うことで、粒子内部が焼結して粒子内結晶粒を生成するとともに、前記の好ましい二層構造の酸化層を形成することができる。より好ましくは、600〜800℃である。大気中以外の条件、例えば、酸素分圧が大気と同程度の雰囲気中で熱処理してもよい。還元雰囲気又は非酸化雰囲気では、熱処理により金属酸化物からなる酸化層の生成が行われないため、粒子同士が焼結し体積抵抗率は著しく低下する。
雰囲気中の酸素濃度、水蒸気量については特に限定されないが、生産面から考慮すると、大気あるいは乾燥空気であることが望ましい。
熱処理温度が500℃を越えると、優れた強度と優れた体積抵抗率を得ることができる。一方、熱処理温度が、900℃を超えると、強度は増加するものの、体積抵抗率の低下が発生する。
さらに、昇温速度が300℃/時間より速すぎると、粒子内結晶粒の生成は行われず、一層の酸化層となってしまう。
またさらに、上記昇温速度で昇温する過程で一定温度に保持する時間があってもよく、例えば、熱処理温度が700℃である場合、上記昇温速度で500〜600℃まで昇温した後、この温度で1時間保持した後、さらに上記の昇温速度で700℃まで昇温する等があってもよい。
以上のとおり、熱処理条件を、上記範囲とすることで優れた強度と優れた体積抵抗率を同時に満たし、酸化層を有する軟磁性合金を用いた素体とすることができる。
つまり、熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気中の酸素量等により、粒子内結晶粒及び酸化層の形成を制御している。
そして、軟磁性合金の粒子を樹脂またはガラスで結合させたコイル部品と異なり、樹脂もガラスも使わず、大きな圧力をかけて成形することもないので低コストにて生産することができる。
また、本実施形態の電子部品用軟磁性合金素体においては、高い飽和磁束密度を維持しつつ、大気中の熱処理後においても、素体表面へのガラス成分等の浮き出しが防止され、高い寸法安定性を有する小型のチップ状電子部品を提供することができる。
さらに、前記巻芯部11aの端部に少なくとも鍔部11を有することが好ましい。
鍔部11があると、巻芯部11aに対するコイルの位置を鍔部11で制御しやすくなり、インダクタンスなどの特性が安定する。
コア11の態様は、一つの鍔を有する態様、二つ鍔を有する態様(ドラムコア)、巻芯部11aの軸長方向を実装面に対して垂直に配置する態様、水平に配置する態様がある。
特に、巻芯部11aの軸の一方のみに鍔を有し、巻芯部11aの軸長方向を実装面に対して垂直に配置した態様は、低背化をするのに好ましい。
外部導体膜14は、焼き付け導体膜、樹脂導体膜がある。電子部品用軟磁性合金素体10への焼き付け導体膜の形成例としては、銀にガラスを添加したペーストを、所定の温度で焼き付ける方法がある。電子部品用軟磁性合金を用いた素体10への樹脂導体膜の形成例としては、銀とエポキシ樹脂とを含有するペーストを塗布し、所定の温度処理する方法がある。焼き付け導体膜の場合、導体膜形成後、熱処理できる。
コイルの形状としては、平角線、角線、丸線がある。平角線、角線の場合、巻き線間の隙間を小さくできるため、電子部品の小型化をするのに好ましい。
上述した素体10であるコア11の鍔部11b、11bの実装面に、金属粒子とガラスフリットとを含む焼付型の電極材料ペースト(本実施例では焼付型Agペースト)を塗布し、大気中で熱処理を行うことで、素体10の表面に直接電極材を焼結固着させる。またさらに、形成された焼付導体膜層14aの表面に電解メッキでNi,Snの金属メッキ層を形成してもよい。
具体的な組成の例として、クロム2〜8wt%、ケイ素1.5〜7wt%および鉄88〜96.5wt%、或いはアルミニウム2〜8wt%、ケイ素1.5〜12wt%および鉄80〜96.5wt%を含有する原料粒子と結合剤とを含む材料を成形し、得られた成形体の少なくても実装面となる表面に金属粉末とガラスフリットを含む焼付型の電極材料ペーストを塗布した後、得られた成形体を大気中400〜900℃で熱処理する。またさらに、形成された焼付導体層上に金属メッキ層を形成してもよい。この方法によれば、粒子の表面に酸化層が生成されるとともに隣接する粒子の表面の酸化層同士が結合された電子部品用軟磁性合金素体とこの素体の表面の導体膜の焼付導体層とを同時に形成することができ、製造プロセスを簡略化することができる。
鉄よりもクロム或いはアルミニウムの方が酸化しやすいので、純鉄に比較して、酸化雰囲気で熱を加えたときに、鉄の酸化が進みすぎることを抑制できる。
本変形例の電子部品用軟磁性合金素体10’においても、先の第1の実施形態の電子部
品用軟磁性合金素体10と同様の作用・効果を有する。
一般的に、軟磁性合金はFe量が多いほど高飽和磁束密度のため直流重畳特性に有利であるものの、高温多湿時に錆が発生やその錆の脱落等が磁性素子としての使用時に問題となっている。
また、磁性合金へのクロム添加が耐食性に効果があることはステンレス鋼に代表されるようによく知られている。しかしながら、クロムを含有する上記合金粉末を用いて非酸化性雰囲気中で熱処理を行った圧粉磁心では、絶縁抵抗計で測定した比抵抗が10−1Ω・cmと粒子間での渦電流損失が発生しない程度の値は有しているものの、外部導体膜を形成するには105Ω・cm以上の比抵抗が必要であり、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層を形成することができなかった。
複数の粒子の組成中のクロムの含有量が、2wt%未満では、体積抵抗率は低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。
複数の粒子の組成中のアルミニウムの含有量が、2wt%未満では、体積抵抗率は低く、外部導体膜の焼付導体層上への金属メッキ層をメッキ延びを生じさせることなく形成することができない。また、アルミニウムの含有量が、8wt%より大きい場合には、Fe含有量の相対的低下による飽和磁束密度の低下が生じる。
また、立体である合金金属粒子を2次元(平面)でみるとき、どこの断面で観察するかで見かけ大きさが異なる。
このため、本発明の平均粒径では、測定する粒子数を多くすることで、粒子径を評価する。
このため、少なくても下記条件にて該当する粒子数を少なくとも100以上測定することが望ましい。
具体的方法は、粒子断面にて最大となる径を長軸とし、長軸の長さを2等分した点を求める。その点が含まれ粒子断面にて最小となる径を短軸とする。これを長軸寸法、短軸寸法と定義する。
測定する粒子は、粒子断面にて最大となる径が大きい粒子を大きい順に順番に並べ、粒子断面の累計比率が、走査型電子顕微鏡(SEM)の画像から、粒子の断面の輪郭がすべて確認できない粒子と、空孔と、酸化層を除いた面積の95%になる大きさのものを測定する。
上記平均粒径がこの範囲内にあると、高い飽和磁束密度(1.4T以上)と高い透磁率(27以上)を得られるともに、100kHz以上の周波数においても、粒子内で渦電流損失が生じるのが抑制される。
なお、本明細書において、開示する具体的数値は、ある態様では約そのような数値であること意味し、また、範囲の記載において上限および・または下限の数値はある態様では範囲に含まれており、ある態様では含まれていない。また、ある態様では数値は平均値、典型値、中央値等を意味する。
電子部品用軟磁性合金素体を得るための原料粒子として、平均粒子径(d50%)が10μmの水アトマイズ粉で、組成比がクロム:5wt%、ケイ素:3wt%、鉄:92wt%の合金粉(エプソンアトミックス(株)社製 PF-20F)を用いた。上記原料粒子の平均粒子径d50%は、粒度分析計(日機装社製:9320HRA)を用いて測定した。また、上記粒子を粒子の中心を通る断面が露出するまで研磨し、得られた断面を走査型電子顕微鏡(SEM:日立ハイテクノロジー社製S−4300SE/N)を用いて3000倍で撮影した組成像について、粒子の中心付近と表面近傍それぞれの組成をエネルギー分散型X線分析(EDS)によりZAF法で算出し、粒子の中心付近における上記の組成比と粒子の表面近傍における上記の組成比とがほぼ等しいことを確認した。
次に、上記粒子とポリビニルブチラール(積水化学社製:エスレックBL:固形分30wt%濃度溶液)を湿式転動攪拌装置にて混合し造粒物を得た。
得られた造粒粉を、複数の粒子の充填率が80体積%となるように、成形圧力を8ton/cm2とし、長さ50mm、幅10mm、厚さ4mmの角板状の成形体と、直径100mm、厚さ2mmの円板状の成形体と、外径14mm、内径8mm、厚さ3mmのトロイダル状の成形体、および巻芯部(幅1.0mm×高さ0.36mm×長さ1.4mm)の両端に角鍔(幅1.6mm×高さ0.6mm×厚さ0.3mm)を有するドラム型のコア成形体と、一対の板状コア成形体(長さ2.0mm×幅0.5mm×厚さ0.2mm)を得た。
上記で得られた円板状の成形体、トロイダル状の成形体、ドラム型の成形体、一対の板状成形体について、大気中、100℃/時間の昇温速度で700℃に昇温し、3時間の熱処理を行った。
また、上記ドラム型の成形体の熱処理で得られたドラム型の素体について、鏡面研磨後イオンミリング(CP)を施した後、電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)により反射電子組成像を観察して、粒子内結晶粒が生成されていることを確認した。
さらに、巻芯部のほぼ中心を通る厚さ方向の断面が露出するように研磨し、その断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて3000倍で撮影し組成像を得た。次に、上記で得られた組成像について、各画素を4段階の明度ランクに分類し、上記組成像中で粒子の断面の輪郭がすべて確認できる粒子のうち、各粒子の断面の長軸寸法d1と短軸寸法d2の単純平均D=(d1+d2)/2が原料粒子の平均粒径(d50%)より大きい粒子の組成コントラストを基準明度ランクとし、上記組成像中でこの明度ランクに該当する部分を粒子1と判断した。また、組成コントラストが、上記基準明度ランクより次に暗い明度ランクの部分を、酸化層の外層3、さらに暗い明度ランクの部分を、酸化層の内層2と判断した。また、もっとも暗い明度ランクの部分を空孔(図示なし)と判断した。この結果、隣接する粒子1の表面に生成された酸化層の外層3同士が結合していることが確認することができた。次に、上記で得られた組成像について、この結果、隣接する粒子1の表面に生成された酸化層同士が結合していることが確認することができた。
この結果、透磁率μが59、素体の強度(破断応力)が14kgf/mm2、体積抵抗率が4.2×107Ω・cm、磁気損失Pcvが9.8×106W/m3と、それぞれ良好な測定結果が得られた。
次に、上記ドラム型素体の巻芯部に絶縁被覆導線からなるコイルを巻回するとともに両端部をそれぞれ前記外部導体膜に熱圧着接合し、さらに、上記板状成形体の熱処理で得られた板状の素体を前記ドラム型の素体の鍔部の両側にそれぞれ樹脂系接着剤で接着して巻線型チップインダクタを得た。
原料粒子の組成比を、クロム:3wt%、ケイ素:5wt%、鉄:92wt%とした以外は、実施例1と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表1に示した。
表1に示すとおり、透磁率μが53で、素体の強度(破断応力)が9kgf/mm2、体積抵抗率が2.0×107Ω・cm、磁気損失Pcvが1.1×107W/m3と、実施例1と同様、良好な測定結果が得られた。
また、実施例1と同様の、FE−SEM観察、SEM観察及びSEM−EDSによる分析の結果、熱処理により、粒子内結晶粒が形成されるとともに、粒子表面に金属酸化物(酸化層)が形成され、形成された酸化層は、クロムの酸化物から形成された内層2(平均厚さ30nm)と、鉄およびクロムの酸化物から形成された外層3(平均厚さ66nm)とからなる二層構造を有し、該酸化層の外層3同士が結合していることが確認できた。
原料粒子の組成比を、クロム:6wt%、ケイ素:2wt%、鉄:92wt%とした以外は、実施例1と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表1に示した。
表1に示すとおり、透磁率μが49で、素体の強度(破断応力)が14kgf/mm2、体積抵抗率が7.0×106Ω・cm、磁気損失Pcvが2.0×107W/m3と、実施例1と同様、良好な測定結果が得られた。
また、実施例1と同様のFE−SEM観察、SEM観察及びSEM−EDSによる分析の結果、熱処理により、粒子内結晶粒が形成されるとともに、粒子表面に金属酸化物(酸化層)が形成され、形成された酸化層は、クロムの酸化物から形成された内層2(平均厚さ50nm)と、鉄およびクロムの酸化物から形成された外層3(平均厚さ80nm)とからなる二層構造を有し、該酸化層の外層3同士が結合していることが確認できた。
原料粒子の組成比を、クロム:6wt%、ケイ素:4wt%、鉄:94wt%とした以外は、実施例1と同様にして、評価試料を作成し、得られた結果を表1に示した。
表1に示すとおり、透磁率μが50で、素体の強度(破断応力)が14kgf/mm2、体積抵抗率が8.0×106Ω・cm、磁気損失Pcvが1.2×107W/m3で、実施例1と同様、良好な測定結果が得られた。
また、実施例1と同様のFE−SEM観察、SEM観察及びSEM−EDSによる分析の結果、熱処理により、粒子内結晶粒が形成されるとともに、粒子表面に金属酸化物(酸化層)が形成され、形成された酸化層は、クロムの酸化物から形成された内層2(平均厚さ40nm)と、鉄およびクロムの酸化物から形成された外層3(平均厚さ75nm)とからなる二層構造を有し、該酸化層の外層3同士が結合していることが確認できた。
原料粒子の組成比を、クロム:4wt%、ケイ素:2wt%、鉄:89wt%とした以外は、実施例1と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果を表1に示した。
表1に示すとおり、透磁率μが49で、素体の強度(破断応力)が18kgf/mm2、体積抵抗率が5.1×105Ω・cm、磁気損失Pcvが2.3×107W/m3と、実施例1と同様、良好な測定結果が得られた。
また、実施例1と同様のFE−SEM観察、SEM観察及びSEM−EDSによる分析の結果、熱処理により、粒子内結晶粒が形成されるとともに、粒子表面に金属酸化物(酸化層)が形成され、形成された酸化層は、クロムの酸化物から形成された内層2(平均厚さ35nm)と、鉄およびクロムの酸化物から形成された外層3(平均厚さ70nm)とからなる二層構造を有し、該酸化層の外層3同士が結合していることが確認できた。
成形圧力を12ton/cm2とした以外は、実施例1と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果を表1に示した。
表1に示すとおり、透磁率μが59で、素体の強度(破断応力)が15kgf/mm2、体積抵抗率が4.2×105Ω・cm、磁気損失Pcvが9.2×106W/m3と、実施例1と同様、良好な測定結果が得られた。
また、実施例1と同様のFE−SEM観察、SEM観察及びSEM−EDSによる分析の結果、熱処理により、粒子内結晶粒が形成されるとともに、粒子表面に金属酸化物(酸化層)が形成され、形成された酸化層は、クロムの酸化物から形成された内層2(平均厚さ35nm)と、鉄およびクロムの酸化物から形成された外層3(平均厚さ65nm)とからなる二層構造を有していることが確認された。
また、実施例1と同様のSEM観察の結果、粒子同士が、酸化層を介さずに直接結合しているものが存在することが分かった。これは、成形圧力を高くしたことにより、粒子同士の接触面積が増加したためと思われる。
原料粒子の組成比を、アルミニウム:5.5wt%、ケイ素:9.5t%、鉄:85wt%とした以外は、実施例1と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果を表1に示した。
表1に示すとおり、透磁率μが45で、素体の強度(破断応力)が9kgf/mm2、体積抵抗率が4.2×104Ω・cm、磁気損失Pcvが9.5×106W/m3で、実施例1と同様、良好な測定結果が得られた。
熱処理における昇温速度を、400℃/時間とした以外は、実施例1と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果を表1に示した。
表1に示すとおり、透磁率μが45で、素体の強度(破断応力)が7.4kgf/mm2、体積抵抗率が4.2×105Ω・cm、磁気損失Pcvが5.3×107W/m3で、いずれも実施例1〜6の測定結果より優れたものは得られなかった。
また、実施例1と同様のSEM観察及びSEM−EDSによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物(酸化層)により粒子同士が結合されていたが、該酸化層は、鉄及びクロムの酸化物からなる一層だけであることが確認できた。
熱処理における昇温速度を、400℃/時間とした以外は、実施例7と同様にして、評価試料を作成し、得られた測定結果を表1に示した。
表1に示すとおり、透磁率μが32で、素体の強度(破断応力)が1.4kgf/mm2、体積抵抗率が8.0×103Ω・cm、磁気損失Pcvが3.9×107W/m3で、いずれも実施例1〜6の測定結果より優れたものは得られなかった。
また、実施例1と同様のSEM観察及びSEM−EDSによる分析の結果、熱処理により粒子表面に形成された金属酸化物(酸化層)により粒子同士が結合されていたが、該酸化層は、鉄及びアルミニウムの酸化物からなる一層だけであることが確認できた。
面実装が可能な小型化された電子部品に好適である。特に、大電流を流すパワーインダクタに用いた場合、部品の小型化に好適である。
2:酸化層の内層
3:酸化層の外層
10,10’:電子部品用軟磁性合金を用いた素体
11:ドラム型のコア
11a:巻芯部
11b:鍔部
12:板状コア
14:外部導体膜
14a:焼付導体膜層
14b:Niメッキ層
14c:Snメッキ層
15:コイル
15a:巻回部
15b:端部(接合部)
20:電子部品(巻線型チップインダクタ)
31:積層体チップ
34:外部導体膜
35:内部コイル
40:電子部品(積層型チップインダクタ)
Claims (6)
- 素体の内部あるいは表面にコイルを有するコイル型電子部品であって、
前記素体は、酸化層を介して互いに結合されている軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金の粒子の内部には、複数の結晶粒が存在していることを特徴とするコイル型電子部品。 - 前記軟磁性合金は、鉄、クロム、およびケイ素を主成分とすることを特徴とする請求項1に記載のコイル型電子部品。
- 前記軟磁性合金は、鉄、アルミニウム、およびケイ素を主成分とすることを特徴とする請求項1に記載のコイル型電子部品。
- 前記素体は、前記酸化層を介さない、前記軟磁性合金粒子同士の結合を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のコイル型電子部品。
- 前記酸化層は二層構造であり、前記酸化層のうちの外層が、内層よりも厚いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のコイル型電子部品。
- 前記軟磁性合金の粒子同士を結合していない酸化層の外層の表面が凹凸面であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のコイル型電子部品。
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