JP2014082382A - 磁性粉体、インダクタ素子およびインダクタ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱衝撃特性、絶縁性および耐電圧特性に優れ、Ｑ値不良発生率が低いインダクタ素子と、そのインダクタ素子を製造する方法と、その製造方法に用いられる磁性粉体を提供すること。
【解決手段】コイル状に導体が巻回してある巻線部６と、巻線部６の内周部と外周部と巻回軸両側端部とを一体化して覆い、ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体４０を圧縮成形してあるコア部４と、巻線部６からコア部４の外部に引き出され、導体に接続してあるリード部６ｂと、を有するインダクタ素子である。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル状に巻回してある巻線部が磁性体で構成されたコア部の内部に一体化してあるインダクタ素子と、その製造方法と、その製造方法に用いる磁性粉体に関する。

インダクタ素子として、たとえばパソコンや携帯型電子機器などに搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路素子として使用される表面実装タイプのインダクタンス素子が知られている。

このインダクタ素子の一例として、金属磁性粉にバインダを加えて加圧成形して得られるダストコア（金属磁性体粉末の表面を絶縁し、加圧成形したコア）の内部にコイルを埋設しているインダクタ素子が知られている。このインダクタ素子は、端子電極がダストコアに直接に接触する構造となるので、金属磁性粉には絶縁性が要求される。このため、金属磁性粉の粒子の表面に絶縁処理を施し、さらにバインダで被覆した後、この金属磁性粉を加圧成形していた。

下記の特許文献１では、合金磁性粉末の表面をガラス膜で覆い、さらにその外側を絶縁材と結着材を兼ねる熱硬化性樹脂で被覆した磁性材料が記載されている。高い透磁率を維持しながら、高い絶縁性を得るために、ガラス粉末を磁性粉に混ぜ粒子複合化装置炉において磁性粉表面にガラスをコーティングさせている。

しかしながら、耐熱の向上と高い絶縁性を得るために、ガラスを使用した場合の問題として、磁性粉が特に合金である場合に、コア部に熱衝撃が作用すると、金属とガラスの膨張係数の違いによりガラス表面にクラックが入るなどの問題がある。また、粒子複合化装置炉における磁性粉へのガラスコーティングでは、粉表面への均一なコーティングが困難であり、キュア後のクラック発生により絶縁性および耐電圧の安定化には問題があった。

特開２００６−２９４７７５号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、熱衝撃特性、絶縁性および耐電圧特性に優れ、Ｑ値不良発生率が低いインダクタ素子と、そのインダクタ素子を製造する方法と、その製造方法に用いられる磁性粉体を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るインダクタ素子は、
コイル状に導体が巻回してある巻線部と、
前記巻線部の内周部と外周部と巻回軸両側端部とを一体化して覆い、ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体を圧縮成形してあるコア部と、
前記巻線部から前記コア部の外部に引き出され、前記導体に接続してあるリード部と、を有する。

本発明に係るインダクタ素子の製造方法は、
コイル状に導体が巻回してある巻線部と、前記巻線部から外側に飛び出している少なくとも一対のリード部と、を有するインサート部材を準備する工程と、
磁性粉体とポリシロキサン樹脂の溶液とを撹拌して乾燥させ、ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体の顆粒を得る工程と、
金型のキャビティ内部に、前記巻線部が位置し、前記リード部が前記キャビティの外部に位置するように、前記インサート部材を配置する工程と、
前記インサート部材が配置してあるキャビティ内部を前記顆粒で満たす工程と、
前記キャビティ内部に圧力を加えて圧縮成形する工程と、を有する。

本発明の磁性粉体は、ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体である。

本発明では、熱衝撃特性、絶縁性および耐電圧特性に優れ、Ｑ値不良発生率が低いインダクタ素子を実現することができる。その理由としては、次の点が考えられる。

すなわち、本発明では、磁性粉体の表面をポリシロキサン樹脂で被覆することから、粉体の形状に合わせて比較的に均一厚みの膜で磁性粉体の表面を被覆することができる。また、絶縁性が高くかつ柔軟性の高いポリシロキサン樹脂を用いることによって、安定した絶縁性と耐電圧特性を、コア部に付与することができる。しかも、ポリシロキサン樹脂は、磁性粉体の絶縁被覆だけでなく、バインダとしても兼ねることができるために、従来では圧縮成形のための顆粒を作製する際に必要なバインダ樹脂を省略することができる。

なお、従来では、磁性粉体をガラスまたはリン酸鉄処理膜で被覆することが一般的であったために、磁性粉体を被覆する絶縁材料以外に、バインダ樹脂が必要であった。本発明では、このようなバインダ樹脂が不要となるために、絶縁性が向上するのみでは無く、磁性粉体とバインダとしての被覆樹脂との密着度が向上する。そのため、よりクラック発生が低減する。また、ポリシロキサン樹脂は、耐熱性が高い樹脂であるため、車載用途などの高温下で使用される部品としても使用可能となる。

本発明の製造方法では、前記巻線部の内周部に存在する磁性粉体の密度が、前記巻線部の外周部に位置する磁性粉体の密度よりも高くなるように、前記キャビティ内部に圧力を加えて圧縮成形してもよい。巻線部の内周部と外周部とに位置する顆粒は、キャビティ内部において、顆粒が相互に自由に移動可能な状態で圧縮成形されるため、内周部と外周部との間に明確な界面が存在せず、クラックが発生し難い。また、この方法では、いったん圧縮成形体を形成した後に、再度、その圧縮成形体の形状を変化させる工程を有さないため、この点でも、クラックを発生させにくい。

この方法では、コアの内部に存在するコイル状の導体に過度な加圧力が印加されず、コイル状の導体が潰されるおそれが少なく、したがって、コイル絶縁被覆破壊が発生するおそれが少なく、ショート不良が発生し難い。さらに、この方法により得られたインダクタ素子では、巻線部の内周部に存在する磁性粉体の密度が、巻線部の外周部に位置する磁性粉体の密度よりも高くなり、その結果として、初透磁率が向上することが本発明者等により見出された。

キャビティ内部に充填すべき前記顆粒の全量の一部を、前記キャビティ内に充填した後、前記キャビティの内部に、前記インサート部材を配置し、その後に、前記キャビティ内を前記顆粒で満たしてもよい。このような順序で顆粒をキャビティ内に充填することで、スペーサなどを用いること無く、巻線部を有するインサート部材をキャビティ内に配置しやすくなり、製造コストの低減に寄与する。

顆粒で満たされたキャビティ内部で、前記巻線部の内周部に位置する顆粒を選択的に圧縮してもよい。その前後、または同時に、キャビティ内部の全体に位置する顆粒に圧力を加える。巻線部の内周部に位置する顆粒を選択的に圧縮することで、巻線部の内周部での磁性粉体の密度を、外周部に比較して高めることができる。また、選択的な圧縮と全体的な圧縮とは、同時または連続して行われるために、成形体中にクラックなどを生じさせ難い。

金型は、
前記キャビティの内部に位置する顆粒を前記巻線部の巻軸方向の両側から全体的に圧縮する主パンチと
前記巻線部の内径よりも小径で、前記主パンチに対して相対移動可能な副パンチと、を有してもよく、
前記副パンチを、前記主パンチに対して、前記キャビティの内部に向かう方向に移動させることで、前記巻線部の内周部に位置する顆粒を選択的に圧縮してもよい。

このように選択的な圧縮を行うことで、巻線部の内周部での磁性粉体の密度を、外周部に比較して容易に高めることができる。

前記キャビティ内部に充填すべき前記顆粒の全量の一部と、その後に、キャビティ内に充填される前記顆粒とは、同一特性あるいは異なる特性であってもよい。たとえば最初にキャビティの内部に充填される顆粒が、ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体を含み、次に充填される顆粒は、一般的な磁性体粉とバインダとを含む顆粒であっても良い。

本発明に係るインダクタ素子は、
上記のいずれかに記載の製造方法により製造され、
前記巻線部の内周部に存在する磁性粉体の密度が、前記巻線部の外周部に位置する磁性粉体の密度よりも高くしてあってもよい。

また、本発明に係るインダクタ素子は、
コイル状に導体が巻回してある巻線部と、
前記巻線部の内周部と外周部と巻回軸両側端部とを一体化して覆い、磁性粉体およびバインダを含む顆粒を圧縮成形してあるコア部と、
前記巻線部から前記コア部の外部に引き出され、前記導体に接続してあるリード部と、を有するインダクタ素子であって、
前記コア部における前記巻線部の内周部と外周部とで前記磁性粉体の密度が異なり、
前記巻線部の内周部に位置する前記コア部における前記磁性粉体の密度が、前記巻線部の外周部に位置する前記コア部における前記磁性粉体の密度よりも高くしてあってもよい。

前記巻線部の外周部に位置する前記コア部における前記磁性粉体の密度よりも、前記巻線部の内周部に位置する前記コア部における前記磁性粉体の密度を、０．１ｇ／ｃｍ^２ 以上に高くしてもよい。このような関係にある時に、インダクタ素子の初透磁率が特に向上する。

図１は本発明の一実施形態に係るインダクタ素子の全体斜視図である。 図２は図１に示すII−II線に沿う概略断面図である。 図３（Ａ）および図３（Ｂ）は本発明の実施形態に係る磁性粉体の概略断面図、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）は従来例に係る磁性粉体の概略断面図である。 図４（Ａ）はポリシロキサン樹脂の重合体の分子式であり、図４（Ｂ）は硬化後のポリシロキサン樹脂の分子式である。 図５は本発明の他の実施形態に係るインダクタ素子の概略断面図である。 図６は図５に示すインダクタ素子の製造過程を示すフローチャート図である。 図７Ａは図６に示す製造過程における充填前の金型の概略断面図である。 図７Ｂは図７Ａの続きの工程を示す金型の概略断面図である。 図７Ｃは図７Ｂの続きの工程を示す金型の概略断面図である。 図７Ｄは図７Ｃの続きの工程を示す金型の概略断面図である。 図７Ｅは金型から取り出したインサート成形体の概略断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
第１実施形態
図１および図２に示すように、本発明の一実施形態におけるインダクタ素子２は、圧縮成形体としてのコア部４と、コア部４の内部でコイル状に導体６ａが巻回してある巻線部６とを有する。導体６ａは、たとえば、導線と、必要に応じて導線の外周を被覆してある絶縁被覆層とで構成してある。

導線は、たとえばＣｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、リン青銅などで構成してある。絶縁被覆層は、たとえばポリエステル、変性ポリエステル、ポリウレタン樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エナメル層などで構成してある。導体６ａの横断面形状は、特に限定されず、円形、平角形状などが例示される。

コア部４は、ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体を含む顆粒を圧縮成形して形成してある。磁性粉体としては、特に限定されないが、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎなどのフェライト、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ；鉄−シリコン−アルミニウム）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ（鉄−シリコン−クロム）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）などが例示される。

図２に示すように、巻線部６は、１本以上の導体６ａがコイル状に巻回してある部分であり、巻線部６からは導体６ａの両端である少なくとも一対のリード部６ｂが、コア部４の外部に引き出される。図示する実施形態では、巻線部６からは、Ｘ軸方向に沿って一対のリード部６ｂが引き出され、コア部４の外部に位置するリード部６ｂの先端がコア部４の外面に沿って折り曲げられ、一対の端子電極８に、溶接または導電性接着剤の手段でそれぞれ接続してある。各端子電極８は、本実施形態では、断面Ｌ字形状の導電性板材で構成してあり、コア部４の側面および下面に密着して接合してある。

本実施形態では、コア部４の下面は、相互に垂直なＸ軸およびＹ軸を通る平面と略平行に形成してあり、巻線部６の巻軸が、Ｘ軸およびＹ軸を通る平面と垂直なＺ軸に対して略平行になっている。本実施形態では、コア部４の上面は、その下面に対して略平行であり、４つの側面は、これらの上面および下面に対して略垂直となっている。ただし、本発明では、コア部４の形状は、特に限定されず、６面体に限らず、円柱形、楕円柱、多角柱などであっても良い。

図２に示すように、本実施形態では、コア部４は、巻線部６の内周部４ａと外周部４ｂと巻回軸両側端部とを一体化して覆うようになっている。

本実施形態のインダクタ素子２のサイズは、特に限定されないが、たとえばＸ軸方向幅が１〜２０ｍｍ、Ｙ軸方向幅が１〜２０ｍｍ、高さ０．８〜１０ｍｍである。

このインダクタ素子２は、たとえばパソコンや携帯型電子機器などに搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路素子やノイズ防止素子、ＴＶ、ハードディスクに搭載されるＤＣ／ＤＣコンバーターの回路素子やノイズ防止素子、車載用エンジンコントロール制御回路に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバーターの回路素子やノイズ防止素子などとして用いることができる。

次に、図１および図２に示すインダクタ素子２の製造方法について説明する。まず、磁性粉体を準備する。本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、磁性粉体４０は、球形に近いが、楕円形状でも良く、たとえば図３（Ｂ）に示すように、その他の異形形状でも良い。磁性粉体４０の外周は、ポリシロキサン樹脂から成る被覆層４２で被覆してある。ポリシロキサン樹脂の重合体の分子式を図４（Ａ）に示し、硬化後のポリシロキサン樹脂の分子式を図４（Ｂ）に示す。

磁性粉体４０の外周に、ポリシロキサン樹脂から成る被覆層４２を形成するには、磁性粉体４０とポリシロキサン樹脂の溶液とを撹拌して乾燥させれば良い。ポリシロキサン樹脂の溶液は、ポリシロキサン樹脂を溶剤で溶解させることにより得られ、溶剤としては、たとえばＩＰＡ、アセトン、ＭＥＫ、メタノールなどが用いられる。

磁性粉体１００重量部に対して、ポリシロキサン樹脂が０．１〜５．０重量部で含まれるように、ポリシロキサン樹脂の溶液を準備する。溶液を撹拌後に、撹拌物を１４０〜２５０℃で所定時間、好ましくは撹拌しながら乾燥させ、乾燥後に解砕し、潤滑剤を添加して、圧縮成形のための顆粒を準備する。潤滑剤としては、ステアリン酸塩、シリカなどを用いることができる。潤滑剤の添加量は、顆粒全体に対して、０．１〜１．０重量％である。

磁性粉体４０の平均粒径は、好ましくは０．５〜５０μｍである。磁性粉体４０が球形以外の場合における磁性粉体４０の平均粒径とは、たとえば磁性粉体の代表長さである。たとえば磁性粉体４０が楕円形であれば、長軸方向の長さを代表長さとし、その他の形状の場合には、その外接円の径を、代表長さとし、その平均を算出すれば良い。

本実施形態では、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、磁性粉体４０の外周にポリシロキサン樹脂から成る被覆層４２を形成するために、粉体の形状に合わせて比較的に均一な厚みの被覆層４２を形成することができる。被覆層４２の厚みは、好ましくは０．１〜５．０μｍである。

なお、従来では、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）に示すように、磁性粉体４０の外周にリン酸鉄処理膜またはガラス膜から成る被覆層４２ａを形成するために、比較的に均一な厚みの被覆層４２ａを形成することが困難であり、磁性粉体４０の一部が外部に露出し易い。そのために、従来では、圧縮成形のための顆粒を形成するためには、バインダ樹脂を必要としていた。本実施形態では、ポリシロキサン樹脂から成る被覆層４２がバインダ樹脂を兼ねることができるために、バインダ樹脂を必ずしも別途必要としなくなる。ただし、本実施形態においても、圧縮成形用の顆粒を形成するために、バインダ樹脂を添加しても良い。バインダ樹脂を添加しない方が、初透磁率が向上し、コアロスも低減できるが、バインダ樹脂を低減することで、耐電圧を向上させることができるという利点がある。

次に、本実施形態では、図示省略してある金型のキャビティに、巻線部６をセットすると共に、ポリシロキサン樹脂から成る被覆層４２が形成してある磁性粉体４０をキャビティに充填する。その後に、金型の型締めを行い、金型のキャビティ内部に充填してある顆粒を加圧する。加圧は、二段階以上で行っても良く、たとえば最初の加圧は、好ましくは０．１〜１ton ／ｃｍ^２ （１〜１０ＭＰａ）であり、その後の加圧は、好ましくは２〜１０ton ／ｃｍ^２ （２０〜１００ＭＰａ）である。

その後に、巻線部６がインサート成形された圧縮成形体を、金型のキャビティから取り出す。その後に、圧縮成形体を加熱して、ポリシロキサン樹脂を硬化させる。加熱温度は、好ましくは１４０〜１９０℃であり、加熱時間は、好ましくは４０〜１２０分である。次に、図２に示すリード部６ｂを、端子電極８に接続し、端子電極８を折り曲げて、コア部４の外面に密着させて表面実装可能な端子電極とする。このようにして図１および図２に示すインダクタ素子２を製造することができる。

本実施形態では、ポリシロキサン樹脂から成る被覆層４２が形成してある磁性粉体４０を用いるために、従来よりも成形圧力を低く設定しても、クラック発生率が少なく、従来よりも優れた特性の素子を得ることができる。すなわち、本実施形態では、熱衝撃特性、絶縁性および耐電圧特性に優れ、Ｑ値不良発生率が低いインダクタ素子を実現することができる。その理由としては、次の点が考えられる。

すなわち、本実施形態では、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、磁性粉体４０の表面をポリシロキサン樹脂から成る被覆層４２で被覆することから、粉体４０の形状に合わせて比較的に均一厚みの膜で磁性粉体の表面を被覆することができる。また、絶縁性が高くかつ柔軟性の高いポリシロキサン樹脂を用いることによって、安定した絶縁性と耐電圧特性を、図１および図２に示すインダクタ素子２のコア部４に付与することができる。しかも、ポリシロキサン樹脂は、磁性粉体４０の絶縁被覆だけでなく、バインダとしても兼ねることができるために、従来では圧縮成形のための顆粒を作製する際に必要なバインダ樹脂を省略することができる。

なお、従来では、磁性粉体をガラスまたはリン酸鉄処理膜で被覆することが一般的であったために、磁性粉体を被覆する絶縁材料以外に、バインダ樹脂が必要であった。本実施形態では、このようなバインダ樹脂が不要（または低減できる）となるために、絶縁性が向上するのみでは無く、磁性粉体とバインダとしての被覆樹脂との密着度が向上する。そのため、よりクラック発生が低減する。また、本実施形態では、バインダ樹脂の量を低減することができるために、圧縮成形のための加圧力を減らすことができ、低圧成形に有利であり、ショート不良も減ることが期待できる。

また、ポリシロキサン樹脂は、耐熱性が高い樹脂であるため、車載用途などの高温下で使用される部品としても使用可能となる。たとえば従来では、１２０℃の耐熱性であったインダクタ素子を、本実施形態では、１５０℃以上にまで高めることができる。

第２実施形態
上述した実施形態では、巻線部６の内周部４ａと外周部４ｂとでは、磁性粉体の密度はほぼ同じであるが、本実施形態では、図５に示すように、巻線部６の内周部４ａと外周部４ｂとでは、磁性粉体の密度が異なり、巻線部の内周部４ａに位置するコア部４における磁性粉体の密度が、巻線部６の外周部４ｂに位置するコア部４における磁性粉体の密度よりも高い。

以下の説明では、第１実施形態と重複する部分の説明は一部省略し、主として相違する部分について説明する。

本実施形態では、好ましくは、巻線部６の外周部４ｂに位置するコア部４における磁性粉体の密度よりも、巻線部６の内周部４ａに位置するコア部４における磁性粉体の密度が、０．１ｇ／ｃｍ^２ 以上、さらに好ましくは０．３ｇ／ｃｍ^２ 以上に高い。

図５に示すインダクタ素子２は、以下に示す方法により製造される。
図７Ａは、図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１の状態における金型１０の概略断面図である。図７Ａに示すように、本実施形態の金型１０は、下側主パンチ１２と上側下パンチ１４とを有する。これらの主パンチ１２および１４は、下外枠１５および上外枠１６に対してＺ軸方向の上下に相対移動自在に配置してある。しかも、図７Ａに示すように、下主パンチ１２の上側外周に下外枠１５が組み合わされ、下外枠１５の上に上外枠１６が配置されることで、下主パンチ１２の上で外枠１５および１６の内側には、キャビティ２０が形成される。

下主パンチ１２におけるＸ軸およびＹ軸平面の中央部には、下副パンチ１８が、Ｚ軸方向の上下に相対移動可能に配置してある。図７Ａでは、下副パンチ１８のＺ軸方向の上端面が、下主パンチ１２のＺ軸方向の上端面に対して、深さｄｘの段差で引き込んで配置してある。深さｄｘは、図１および図２に示すインダクタ素子２のサイズ、特にＺ軸方向の高さ厚みｔ０などに応じて決定され、ｄｘ／ｔ０＝０．０５〜０．６となるように決定されることが好ましい。

次に、本実施形態では、図６に示すステップＳ２に示すように、顆粒の第一充填を行う。顆粒の第一充填では、図７Ｂに示すように、キャビティ２０の内部に充填すべき顆粒の全量の一部４Ａを、キャビティ２０内に充填する。その後、キャビティ２０の内部に、インサート部材としての巻線部６を、巻線部６の巻軸芯が下副パンチ１８の移動軸芯に対して略一致するように、顆粒の全量の一部４Ａの上に配置する。巻線部６からのリード部６ｂは、外枠１５および１６の割面に挟まれるように構成しても良く、成形後には、リード部６ｂは成形体と共に取り出される。

巻線部６の内径ｄ０に対して、下副パンチ１８の外径ｄ１は、所定の関係にあることが好ましく、たとえばｄ０／ｄ１は、１以上であることが好ましく、さらに好ましくは、１より大きく５以下、特に好ましくは１．１〜５である。ｄ０／ｄ１が１より小さいと、内部クラック発生率が高くなりショート発生率も高くなる傾向にあり、ｄ０／ｄ１が大きすぎると、本発明の効果が小さくなる傾向にある。

次に、本実施形態では、図６に示すステップＳ３に示すように、顆粒の第二充填を行う。顆粒の第二充填では、図７Ｃに示すように、キャビティ２０の内部に充填すべき顆粒の全量のうちの残り４Ｂを充填する。その結果、キャビティ２０の内部は、顆粒４Ａおよび４Ｂで満たされる。

本実施形態では、顆粒４Ａおよび４Ｂは、相互に同じ磁性粉体で構成してあり、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、ポリシロキサン樹脂から成る被覆層４２が形成してある磁性粉体４０で構成してある。

次に本実施形態では、図６に示すステップＳ４に示すように、上主パンチ１４による低圧加圧を行う。上主パンチ１４と下主パンチ１２との間の加圧力は、好ましくは０．１〜１ton ／ｃｍ^２ （１〜１０ＭＰａ）である。その後、または同時に、図６に示すステップＳ５の下副パンチの上昇を行う。その状態を図７Ｄに示す。

図７Ｄに示すように、本実施形態では、下副パンチ１８の上面が下主パンチ１２の上面に一致する位置まで、下副パンチ１８を下主パンチ１２に対してＺ軸方向の上方向（キャビティ２０内に入り込む方向）に移動させる。この実施形態の場合には、下主パンチ１２に対する下副パンチ１８のＺ軸方向の相対移動量は、図７Ａに示す段差の深さｄｘに一致する。

また、この移動量に応じて、巻線部６の内周部４ａに位置する顆粒が、巻線部６の外周部４ｂに位置する顆粒に比較して、より大きく圧縮される。その結果として、巻線部の内周部４ａに位置するコア部４における磁性粉体の密度が、巻線部６の外周部４ｂに位置するコア部４における磁性粉体の密度よりも高くなる。

なお、上述した実施形態では、図７Ｄに示すように、下副パンチ１８の上面が下主パンチ１２の上面に一致するように移動させ、成形体の下面が面一の平面になるように巻線部６の内周部に位置する顆粒を圧縮させたが、必ずしも一致させる必要はない。また、上述した実施形態では、下主パンチ１２に対してのみ下副パンチを具備させたが、上主パンチ１４にも、同様な上副パンチを具備させても良い。いずれにしても、キャビティ２０の内部において、顆粒の自由な流動性が確保された状態で、キャビティ２０の内部に配置してある巻線部６の内周部に位置する顆粒に対して、外周部に位置する顆粒よりも圧力が高くなるようにキャビティ２０の内部を加圧すれば良い。

その後に、図６に示すステップＳ６に示すように、上下の主パンチ１２および１４を相互に近接する方向に、キャビティ２０の内部に存在する顆粒を高圧で加圧する。その高圧プレス時には、図７Ｄに示すように、下副パンチ１８は、下主パンチ１２と連動して上主パンチに向けて加圧される。高圧プレス時の加圧力は、好ましくは２〜１０ton ／ｃｍ^２ （２０〜１００ＭＰａ）である。

その後に、図６に示すステップＳ７では、図７Ｄに示す下外枠を、下主パンチ１２および下副パンチ１８と共に、Ｚ軸方向に下降させ、図７Ｅに示すように、コア部４が圧縮成形されたインサート成形体を取り出す。その後、このインサート成形体は、熱処理され、熱硬化性樹脂で構成してあるバインダ樹脂を硬化させる。その後に、図７Ｅに示すリード部６を、必要に応じて切断して所定の長さとし、図５に示す端子電極８に接続し、端子電極８を折り曲げて、コア部４の外面に密着させて表面実装可能な端子電極とする。このようにして図５に示すインダクタ素子２を製造することができる。

本実施形態に係るインダクタ素子２の製造方法では、巻線部６の内周部と外周部とに位置する顆粒は、キャビティ２０内部において、顆粒が相互に自由に移動可能な状態で圧縮成形されるため、内周部と外周部との間に明確な界面が存在せず、クラックが発生し難い。また、本実施形態の方法では、いったん圧縮成形体を形成した後に、再度、その圧縮成形体の形状を変化させる工程を有さないため、この点でも、クラックを発生させにくい。

また本実施形態の方法では、コアの内部に存在するコイル状の導体に過度な加圧力が印加されず、コイル状の導体が潰されるおそれが少なく、したがって、コイル状の導体における絶縁被覆破壊が発生するおそれが少なく、ショート不良が発生し難い。さらに、本実施形態の方法により得られたインダクタ素子では、巻線部６の内周部４ａに存在する磁性粉体の密度が、巻線部６の外周部４ｂに位置する磁性粉体の密度よりも高くなり、その結果として、初透磁率が向上することが本発明者等により見出された。

さらに本実施形態では、キャビティ内部に充填すべき顆粒の全量の一部を、キャビティ２０内に充填した後、金型の内部に、インサート部材としての巻線部６を配置し、その後に、キャビティ２０内を前記顆粒で満たす。このような順序で顆粒をキャビティ内に充填することで、スペーサなどを用いること無く、巻線部６を有するインサート部材をキャビティ内に配置しやすくなり、製造コストの低減に寄与する。

また本実施形態では、顆粒で満たされたキャビティ内部で、巻線部の内周部に位置する顆粒を選択的に圧縮し、その後に、キャビティ内部の全体に位置する顆粒に圧力を加える。巻線部の内周部に位置する顆粒を選択的に圧縮することで、巻線部の内周部での磁性粉体の密度を、外周部に比較して高めることができる。また、選択的な圧縮と全体的な圧縮とは、連続して行われるために、成形体中にクラックなどを生じさせ難い。

また本実施形態では、金型１０が、キャビティ２０の内部に位置する顆粒を巻線部６の巻軸方向の両側から全体的に圧縮する主パンチ１２，１４と、巻線部６の内径よりも小径で、主パンチ１２に対して相対移動可能な副パンチ１８と、を有し、副パンチ１８を、主パンチ１２に対して、キャビティ２０の内部に向かう方向に移動させることで、巻線部６の内周部に位置する顆粒を選択的に圧縮する。このように選択的な圧縮を行うことで、巻線部６の内周部での磁性粉体の密度を、外周部に比較して容易に高めることができる。

本実施形態では、上述した以外は、前述した第１実施形態と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。

第３実施形態
上述した第２実施形態では、図６に示すステップＳ２で行う第一充填における顆粒と、ステップＳ３で行う第二充填における顆粒とが同じものであったが、本実施形態では、異なる顆粒を用いる。それ以外は、本実施形態は、前述した第２実施形態と同様であり、同様な作用効果を奏する。以下、異なる部分について詳細に説明し、共通する部分についてはその説明を一部省略する。

たとえば最初に充填する顆粒における磁性粉体の粒径（平均粒径）を、後で充填する顆粒における磁性粉体の粒径（平均粒径）よりも小さくしても良い。あるいは、最初に充填する顆粒４Ａａにおける磁性粉体の硬度が、後で充填する顆粒４Ｂｂにおける磁性粉体の硬度よりも高くなるように、磁性体の種類を選択しても良い。

上述したように構成することで、巻線部６の内周部での磁性粉体の密度を、外周部に比較して、さらに高めることができる。また、インダクタ素子における初透磁率が高くなり、ショート不良も発生しにくくなる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、上述した第２実施形態では、金型の主パンチ１２および１４をＺ軸方向に沿って鉛直方向の上下に配置したが、Ｚ軸方向に沿って水平方向、あるいは鉛直と水平との間の角度方向に配置しても良い。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
まず、金型のキャビティ内に充填すべき顆粒を準備した。磁性粉体としてＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金（平均粒径０．５〜１０μｍ）を準備した。この磁性粉体１００ｇと、ＩＰＡ１０〜１００ｇ中のポリシロキサン樹脂を０．１〜４．０ｗｔ％添加して３０分間攪拌した。攪拌後、攪拌物を１４０℃〜２５０℃で１時間乾燥、若しくは１４０〜２５０℃で１時間した後、温度を変えて更に１４０〜２５０℃１時間の計２時間、撹拌しながら乾燥した。乾燥後ポリシロキサン樹脂で被覆された材料を解砕しステアリンサン塩などの潤滑剤を０．１〜０．４ｗｔ％添加して顆粒を形成した。

このようにして形成された顆粒を、巻線部６がセットされた金型キャビティ内に充填し、金型の型締めを行い、圧縮成形後に、金型から成形体を取り出し、１４０〜１９０℃で４０〜１２０分の加熱処理を行い、ポリシロキサン樹脂を硬化させた。コア部４の寸法は、縦７ｍｍ×横７ｍｍ×高さ５．４ｍｍであった。

その後に、巻線部６からコア部４の外側に引き出されたリード部６ｂに、図２に示すニッケル製端子電極８を溶接で接合し、端子部分を折り曲げ、表面実装可能な端子電極８を形成し、ＳＭＤ型のインダクタ素子２のサンプルを得た。

このようにして得られたインダクタ素子２のサンプルについて、クラック発生数、ショート不良発生率（Ｑ小不良発生率）、強度、耐熱性、耐電圧、コアロス、初透磁率について測定を行った。結果を表１に示す。

クラック発生数の測定は、１００個のサンプルについて、Ｘ線解析（ＣＴスキャン）によって内部状態を観察し、クラックが発生している個数を調べることにより行った。

ショート不良発生率（Ｑ小不良発生率）の測定は、１００個のサンプルについて、マルチメータ（ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製 ４２８５Ａ）で測定を行い、３００ｋＨｚでのＱ値を測定し、Ｑ値が６０以下をショート不良とし、その個数を測定した。

強度の測定は、１００個のサンプルについて、プッシュプルゲージを用いて抗折強度を測定し、４ｋｇ以上のサンプルが１００個以上であった場合を○とし、４ｋｇ以上のサンプルが５０個以下であった場合を×とした。

耐熱性の測定は、１００個のサンプルについて、リフロー炉を用いてピーク温度２６０℃（１０sec）で加熱し、５分後に取り出し、３００ｋＨｚでのＱ値を測定し、Ｑ値が６０以上のサンプルが１００個であった場合を○とし、Ｑ値が４０未満のサンプルが２個以上であった場合を×とし、Ｑ値が４０以上６０未満のサンプルが１個以上であった場合を△とした。

耐電圧の測定は、１００個のサンプルについて、ＫＩＫＵＳＵＩ電子のＴＯＳ５０５１Ａを用いて耐電圧を測定し、ＣｕｔＯｆｆ電流が０．５ｍＡとなる電圧の平均値を耐電圧とした。
コアロスの測定は、１００個のサンプルについて、岩通製ＢＨアナライザーを用いてコアロス（ｋＷ/ｍ^３ ）を測定し、コアロスの平均値が、低い順序（良い順）を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順序とした。
初透磁率の測定は、１００個のサンプルについて、アジデントテクノロジー社製ＬＣＲメータ４２８５Ａを用いて初透磁率を測定し、初透磁率の平均値が、高い順序（良い順）を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順序とした。

実施例２
以下に示す以外は、実施例１と同様にして素子のサンプルを作製し、実施例１と同様にして、測定を行った。結果を表１に示す。

この実施例では、乾燥後ポリシロキサン樹脂で被覆された材料を解砕し、アセトンに希釈したエポキシ樹脂（バインダ樹脂）を磁性粉重量に対して１〜８重量％加え攪拌した後、２５０ミクロンの目開きのメッシュをパスさせ、室温で２４時間乾燥させ、圧縮成形のための顆粒を得た。

比較例１
以下に示す以外は、実施例１と同様にして素子のサンプルを作製し、実施例１と同様にして、測定を行った。結果を表１に示す。

磁性粉体としてＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金（平均粒径０．５〜１０μｍ）１００ｇに、ＩＰＡとリン酸（０．１〜２．０％）の混合撹拌を行うことで、リン酸鉄処理により磁性粉体表面に絶縁被膜を形成した。上記磁性粉にアセトンに希釈したエポキシ樹脂（バインダ樹脂）を磁性粉体重量に対して３重量％加え攪拌した後、２５０ミクロンの目開きのメッシュをパスさせ、室温で２４時間乾燥させ、圧縮成形のための顆粒を得た。

比較例２
以下に示す以外は、実施例１と同様にして素子のサンプルを作製し、実施例１と同様にして、測定を行った。結果を表１に示す。

磁性粉体としてＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金（平均粒径０．５〜１０μｍ）１００ｇに、水に溶解したシランカップリング剤を加え、１１０℃で３０分加熱し、磁性粉体表面に絶縁被膜を形成した。上記磁性粉にアセトンに希釈したエポキシ樹脂（バインダ樹脂）を磁性粉体重量に対して３重量％加え攪拌した後、２５０ミクロンの目開きのメッシュをパスさせ、室温で２４時間乾燥させ、圧縮成形のための顆粒を得た。

評価
表１に示すように、実施例１および２では、比較例１および２に比較して、いずれの評価項目においても向上することが確認できた。

２… インダクタ素子
４… コア部
４ａ… 内周部
４ｂ… 外周部
６… 巻線部
６ａ… 導体
６ｂ… リード部
８… 端子電極
１０… 金型
１２… 下主パンチ
１４… 上主パンチ
１５，１６… 外枠
１８… 下副パンチ
２０… キャビティ
４０… 磁性粉体
４２… 被覆層

Claims (3)

1. ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体。
2. コイル状に導体が巻回してある巻線部と、
   前記巻線部の内周部と外周部と巻回軸両側端部とを一体化して覆い、ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体を圧縮成形してあるコア部と、
   前記巻線部から前記コア部の外部に引き出され、前記導体に接続してあるリード部と、を有するインダクタ素子。
3. コイル状に導体が巻回してある巻線部と、前記巻線部から外側に飛び出している少なくとも一対のリード部と、を有するインサート部材を準備する工程と、
   磁性粉体とポリシロキサン樹脂の溶液とを撹拌して乾燥させ、ポリシロキサン樹脂で被覆してある磁性粉体の顆粒を得る工程と、
   金型のキャビティ内部に、前記巻線部が位置し、前記リード部が前記キャビティの外部に位置するように、前記インサート部材を配置する工程と、
   前記インサート部材が配置してあるキャビティ内部を前記顆粒で満たす工程と、
   前記キャビティ内部に圧力を加えて圧縮成形する工程と、を有するインダクタ素子の製造方法。

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