JP2015065363A - 金属磁性材料、電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】素体を形成する金属磁性材料は、鉄と、ケイ素と、クロムとを含有する金属磁性合金粉末と、亜鉛と、が混在している。そして、この素体の内部には、コイル用導体パターン12a〜12cによりコイルパターンが形成されている。この金属磁性材料は、高温で熱処理しても磁気特性の劣化が少なく、コイルパターンの抵抗を低減させるための熱処理を適切な温度で行うことが可能である。
【選択図】図2
Description
例えば、特許文献1には、Fe−Cr−Si合金の表面をZnO系ガラスで被覆した材料を真空、無酸素、低酸素分圧下で焼成する電子部品が記載されている。しかし、真空、無酸素、低酸素分圧下では、焼結を防ぐため、コーティングを確実にする必要があり、ガラスの添加量を多くする必要があったり、コーティングのためコストが上昇したりするといった問題がある。
このように、樹脂等でボンド化したり、粒子を絶縁膜でコートしたりする従来の手法では、絶縁性をより確実にするため、磁性材料以外の絶縁材料の量を多くすることが必要であり、磁性材料以外の体積を増加させることは磁気特性の劣化につながるという問題があった。
図1は、本発明による電子部品10の第1実施形態を示す斜視図である。
図2は、本発明による電子部品10の分解斜視図である。図2では、外部端子13,14を省略している。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
素体11は、図2に示すように、金属磁性体層11a,11b,11c,11dと、コイル用導体パターン12a,12b,12cとを有している。
金属磁性合金粉末は、金属磁性体として、鉄(Fe)と、ケイ素(Si)と、クロム(Cr)とを含有する金属磁性合金(いわゆる、Fe−Cr−Si系金属磁性合金)の粉末である。素体11(金属磁性体層11aから11d)中では、金属磁性合金粉末の表面には、亜鉛系フェライトが析出しており、素体11中の金属磁性合金粉末同士が、亜鉛系フェライトを介して結合されている。金属磁性体層11aから11dを形成する金属磁性材料の詳細については、後述する。
金属磁性体層11bの表面には、コイル用導体パターン12bが形成されている。このコイル用導体パターン12bは、1ターン未満分が形成されている。コイル用導体パターン12bの一端は金属磁性体層11bのスルーホール内の導体を介してコイル用導体パターン12aの他端に接続されている。
金属磁性体層11cの表面には、コイル用導体パターン12cが形成されている。このコイル用導体パターン12cは、1ターン未満分が形成されている。コイル用導体パターン12cの一端は、金属磁性体層11cのスルーホール内の導体を介してコイル用導体パターン12bの他端に接続される。また、コイル用導体パターン12cの他端は、金属磁性体層11cの端面に引き出されており、外部端子14に接続されている。
このコイル用導体パターン12cが形成された金属磁性体層11cの上には、コイル用導体パターンを保護するための金属磁性体層11dが形成されている。
なお、ここでは、理解を容易にするために、金属磁性体層を4層としているが、この層の数を増加させて、コイルパターンの実質的な巻き数を増やしてもよい。
比較試験には、本発明による実施例を2例用意し、比較例を5例用意した。
この比較実験では、所定組成のFe−Cr−Si合金の粉末に図3に示す所定量の添加物を加えた後、混合して、PVA等のバインダをさらに添加し、これを混練した金属磁性材料ペーストを用いて素体(成形体)を形成し、400℃〜600℃で脱バインダ(脱脂)処理を行った後、800℃で熱処理してインダクタを作製した。なお、Fe−Cr−Si合金の粉末は、その表面に金属酸化物を形成するための処理が行われていないものを用いている。すなわち、特別な処理が行われていない、Fe−Cr−Si合金の粉末そのものを用いている。
一方、比較例の未添加品や軟化点の高いホウケイ酸ガラス、又は、ZnO以外の酸化物であるNiOを添加した比較例3から比較例5では、上記条件を満たす特性は得られなかった。この理由としては、Znフェライトの生成温度が関連していると考えられる。
なお、比較例1及び比較例2については、実施例と同様にZnOを添加したが、添加量が1.0wt%以上、2.0wt%以下の範囲を外れており、このような添加量不足、又は、添加量過多の場合には、抗折強度が低下したので、不可の判定となり、比較例としてある。
図4は、実施例2の金属磁性材料を用いた場合における、原料粉末を混合したもの、これを脱バインダ処理(ここでは400℃)したもの、さらにこれを800℃で熱処理したもののX線回折図である。なお、図4では、3種類の線図が重ならないように、縦軸(強度)の基準位置をずらして示している。
原料を混合しただけのものと脱バインダ後のものとは、いずれも2θ=30から40にZnOのピークが確認される。しかし、800℃の熱処理を行ったものでは、ZnOのピークは消失し、代わりにスピネルフェライト(ZnFe2O4)のピークが出現している。Zn添加の無いサンプルでは、この変化は確認されない。
図5を見ると、Znは、粒子の表面と粒子間に偏析して析出おり、粒子の内部には存在していない。すなわち、Znフェライトが粒子表面に形成されていることが確認できる。
図6は、本発明による電子部品20の第2実施形態を示す斜視図である。
図7は、電子部品20の断面図である。
第2実施形態の電子部品20は、素体21と、コイル22とを備えた巻線型のインダクタである。第2実施形態の電子部品20は、その製造方法が異なることから、コイル22の形態及び材料が第1実施形態とは異なっている。一方、素体21を形成する金属磁性材料は、第1実施形態の金属磁性体層11aから11dを形成する金属磁性材料と同様なものを用いている。
よって、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
コイル22は、金属磁性合金粉末と、亜鉛と、が混在する金属磁性材料により形成されている素体21により、その周囲が覆われている。
また、コイル22の両端は、素体21の端面から引き出され、底面に折り曲げられている。
先ず、所定組成のFe−Cr−Si合金の粉末に所定量の添加物(ZnO)を加えた後、混合して、PVA等のバインダをさらに添加する。そして、これを造粒して金属磁性材料を得る。また、コイル22を所定形状に形成する。
次に、コイル22が収納された金型内にこの樹脂のバインダに混合された金属磁性材料の粉を注入し、これに圧力を加えて素体21を形成する。
次に、この素体21は、大気中において400℃程度の温度で脱バインダ処理された後、例えば、800℃で熱処理が行われ、電子部品20が得られる。
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
11 素体
11a,11b,11c,11d 金属磁性体層
12a,12b,12c コイル用導体パターン
13,14 外部端子
20 電子部品
21 素体
22 コイル
Claims (12)
- 鉄と、ケイ素と、クロムとを含有する金属磁性合金粉末と、
亜鉛と、
が混在していること、
を特徴とする金属磁性材料。 - 鉄と、ケイ素と、クロムとを含有する金属磁性合金粉末と、
亜鉛と、
を含有し、
前記金属磁性合金粉末の表面には、前記亜鉛が析出していること、
を特徴とする金属磁性材料。 - 鉄と、ケイ素と、クロムとを含有する金属磁性合金粉末と、
亜鉛と、
を含有し、
前記金属磁性合金粉末の表面には、亜鉛系フェライトが析出していること、
を特徴とする金属磁性材料。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の金属磁性材料において、
前記金属磁性合金粉末は、その表面に金属酸化物を形成するための処理が行われていないこと、
を特徴とする金属磁性材料。 - 鉄と、ケイ素と、クロムとを含有する金属磁性合金粉末と、
亜鉛と、
が混在した金属磁性材料を用いて素体が形成され、
前記金属磁性合金粉末の表面には亜鉛が析出しており、
前記素体中の金属磁性合金粉末同士が、前記亜鉛を介して結合されており、
前記素体中にコイルが形成されていること、
を特徴とする電子部品。 - 鉄と、ケイ素と、クロムとを含有する金属磁性合金粉末と、
亜鉛と、
が混在した金属磁性材料を用いて素体が形成され、
前記金属磁性合金粉末の表面には、亜鉛系フェライトが析出しており、
前記素体中の金属磁性合金粉末同士が、前記亜鉛系フェライトを介して結合されており、
前記素体中にコイルが形成されていること、
を特徴とする電子部品。 - 鉄と、ケイ素と、クロムとを含有する金属磁性合金粉末と、
亜鉛と、
が混在した金属磁性材料を用いて素体が形成され、
前記素体を熱処理することにより、前記金属磁性合金粉末の表面には、亜鉛が析出しており、
前記素体中の金属磁性合金粉末同士が、前記亜鉛を介して結合しており、
前記素体中にコイルが形成されていること、
を特徴とする電子部品。 - 鉄と、ケイ素と、クロムとを含有する金属磁性合金粉末と、
亜鉛と、
が混在した金属磁性材料を用いて素体が形成され、
前記素体を熱処理することにより、前記金属磁性合金粉末の表面には、亜鉛系フェライトが析出しており、
前記素体中の金属磁性合金粉末同士が、前記亜鉛系フェライトを介して結合しており、
前記素体中にコイルが形成されていること、
を特徴とする電子部品。 - 請求項5から請求項8までのいずれか1項に記載の電子部品において、
前記素体の体積抵抗率が107Ω・cm以上であること、
を特徴とする電子部品。 - 請求項5から請求項9までのいずれか1項に記載の電子部品において、
前記素体の抗折強度が30MPa以上であること、
を特徴とする電子部品。 - 請求項5から請求項10までのいずれか1項に記載の電子部品において、
前記金属磁性合金粉末は、その表面に金属酸化物を形成するための処理が行われていないこと、
を特徴とする電子部品。 - 請求項5から請求項11までのいずれか1項に記載の電子部品において、
前記素体中の金属磁性合金粉末同士が、その表面に金属酸化物を介することなく前記素体を構成する他の材料を介して結合されている部分を有すること、
を特徴とする電子部品。
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