JP2016143700A - Metal magnetic material and electronic component - Google Patents

Metal magnetic material and electronic component Download PDF

Info

Publication number
JP2016143700A
JP2016143700A JP2015016641A JP2015016641A JP2016143700A JP 2016143700 A JP2016143700 A JP 2016143700A JP 2015016641 A JP2015016641 A JP 2015016641A JP 2015016641 A JP2015016641 A JP 2015016641A JP 2016143700 A JP2016143700 A JP 2016143700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal magnetic
magnetic material
layer
alloy particles
particles
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
JP2015016641A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
山本　誠
Makoto Yamamoto
山本　　誠
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.)
Toko Inc
Original Assignee
Toko Inc
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 Toko Inc filed Critical Toko Inc
Priority to JP2015016641A priority Critical patent/JP2016143700A/en
Publication of JP2016143700A publication Critical patent/JP2016143700A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that when bonding with a resin, or when coating a particle with an insulating film, it is required to increase the amount of an insulating material other than a magnetic material, for ensuring insulation furthermore, thus causing deterioration of the magnetic properties, and when forming an oxide film on a metal magnetic material particle, insulation is low and sufficient strength cannot be obtained, if Fe-Cr-Si alloy particles are used as the metal magnetic material particles.SOLUTION: A metal magnetic material has metal magnetic alloy particles, and a grain boundary layer between the metal magnetic material particles. The metal magnetic alloy particles contains 1.5-6.5 wt% of Si, and the remainder of Fe. A layer containing Si with a higher concentration than in the particle exists in the grain boundary layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電子回路に用いられるパワーインダクタ等に用いられる金属磁性材料と、それを用いた電子部品に関するものである。   The present invention relates to a metal magnetic material used for a power inductor or the like used in an electronic circuit, and an electronic component using the metal magnetic material.

電源回路で使用されるパワーインダクタは、小型化、低損失化、大電流対応化が要求されており、これらの要求に対応すべく、その磁性材料に飽和磁束密度の高い金属磁性材料を使用することが検討されている。金属磁性材料は、飽和磁束密度が高いという利点があるが、その材料単体の絶縁抵抗は低く、電子部品の磁性体として使用するためには、材料粒子同士の絶縁を確保する必要がある。絶縁が確保できないと、部品本体が導通してしまったり、材料特性が劣化して、製品の損失が増加してしまったりする。   Power inductors used in power supply circuits are required to be small, low loss, and capable of handling large currents. To meet these demands, a metal magnetic material with a high saturation magnetic flux density is used as the magnetic material. It is being considered. The metal magnetic material has an advantage that the saturation magnetic flux density is high, but the insulation resistance of the material itself is low, and in order to use it as a magnetic body of an electronic component, it is necessary to ensure insulation between the material particles. If insulation cannot be ensured, the component body will become conductive, material properties will deteriorate, and product loss will increase.

従来は、金属磁性材料を電子部品に用いるときに、樹脂等でボンド化したり、粒子を絶縁膜で被覆したりして、材料粒子同士の絶縁を確保することが行われていた。
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、材料粒子の被覆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、材料粒子の被覆のためコストが上昇したりするといった問題がある。
この様に、樹脂等でボンド化したり、粒子を絶縁膜で被覆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。 Conventionally, when a metal magnetic material is used for an electronic component, bonding between the resin particles or the like, or covering the particles with an insulating film, has ensured insulation between the material particles.
For example, Patent Document 1 describes an electronic component in which a material obtained by coating the surface of an Fe—Cr—Si alloy with ZnO-based glass is fired under vacuum, oxygen-free, and low oxygen partial pressure. However, under vacuum, oxygen-free, and low oxygen partial pressure, to prevent sintering, it is necessary to ensure the coating of material particles, it is necessary to increase the amount of glass added, and the cost for coating material particles There is a problem of rising.
As described above, in the conventional method of bonding with resin or coating particles with an insulating film, it is necessary to increase the amount of insulating material other than the magnetic material in order to further ensure insulation. However, there is a problem that increasing the volume other than the magnetic material leads to deterioration of magnetic properties.

また、材料粒子に原料組成のみに由来する酸化物の膜を形成する技術が開示されている（特許文献２、特許文献３）。この手法では、材料粒子にＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金を用い、このＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金粒子に原料組成のみに由来する酸化物の絶縁膜を利用するので、磁気特性の劣化は小さい。しかし、材料粒子にＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金を用いているため、形成される絶縁膜の絶縁性が低かったり、十分な強度が得られなかったりする場合があった。   Moreover, the technique which forms the film | membrane of the oxide derived only from a raw material composition in a material particle is disclosed (patent document 2, patent document 3). In this method, since Fe—Cr—Si alloy is used for the material particles and an oxide insulating film derived only from the raw material composition is used for the Fe—Cr—Si alloy particles, the deterioration of the magnetic characteristics is small. However, since the Fe—Cr—Si alloy is used for the material particles, the insulating properties of the formed insulating film may be low or sufficient strength may not be obtained.

特開２０１０−６２４２４号公報JP 2010-62424 A 特許第４８６６９７１号公報Japanese Patent No. 4866971 特許第５０８２００２号公報Japanese Patent No. 5082002

電子部品用の金属磁性材料は、磁性粒子同士を、最小の絶縁膜で絶縁して、高い絶縁性を確保する必要がある。また、絶縁膜は電気的、機械的にも強固である必要がある。さらに、材料粒子内の組成を均一に保つ必要がある。しかしながら、前述の様に、いずれの従来技術であっても、何らかの未解決な問題点を有していた。   Metal magnetic materials for electronic parts need to insulate magnetic particles with a minimum insulating film to ensure high insulation. The insulating film needs to be strong electrically and mechanically. Furthermore, it is necessary to keep the composition in the material particles uniform. However, as described above, any conventional technique has some unsolved problems.

本発明の課題は、絶縁を確実に行え、かつ、飽和磁束密度の高い金属磁性材料と、この金属磁性材料を用いた低損失、かつ、直流重畳特性の良好な、高い強度を有する電子部品を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metal magnetic material having a high saturation magnetic flux density and a high-strength electronic component having a low loss and good direct current superimposition characteristics using the metal magnetic material. Is to provide.

本発明の金属磁性材料は、金属磁性合金粒子と、その金属磁性合金粒子間に粒界層を有しており、金属磁性合金粒子が、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成され、粒界層には粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層が存在する。
また、本発明の電子部品は、金属磁性合金粒子が、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成され、金属磁性合金粒子間に粒界層を持ち、粒界層に、粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層が存在する金属磁性材料を用いて素体が形成され、素体の内部あるいは表面にコイルが形成されている。 The metal magnetic material of the present invention has metal magnetic alloy particles and a grain boundary layer between the metal magnetic alloy particles, the metal magnetic alloy particles contain 1.5 to 6.5 wt% of Si, and the balance Is composed of Fe, and the grain boundary layer includes a layer containing Si at a higher concentration than in the grains.
Further, in the electronic component of the present invention, the metal magnetic alloy particles contain 1.5 to 6.5 wt% of Si, the remainder is composed of Fe, and has a grain boundary layer between the metal magnetic alloy particles. In addition, an element body is formed using a metal magnetic material in which a layer containing Si at a higher concentration than in the particles is present, and a coil is formed inside or on the surface of the element body.

本発明の金属磁性材料は、金属磁性合金粒子と、その金属磁性合金粒子間に粒界層を有しており、金属磁性合金粒子が、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成され、粒界層には粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層が存在するので、簡便な方法で、絶縁を確実に行え、かつ、飽和磁束密度を高くすることができる。
また、本発明の電子部品は、金属磁性合金粒子が、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成され、金属磁性合金粒子間に粒界層を持ち、粒界層に、粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層が存在する金属磁性材料を用いて素体が形成され、素体の内部あるいは表面にコイルが形成されているので、低損失、かつ、直流重畳特性の良好な、高い強度を有するものとすることができる。 The metal magnetic material of the present invention has metal magnetic alloy particles and a grain boundary layer between the metal magnetic alloy particles, the metal magnetic alloy particles contain 1.5 to 6.5 wt% of Si, and the balance Is composed of Fe, and the grain boundary layer includes a layer containing Si at a higher concentration than in the grains, so that insulation can be reliably performed and the saturation magnetic flux density can be increased by a simple method. .
Further, in the electronic component of the present invention, the metal magnetic alloy particles contain 1.5 to 6.5 wt% of Si, the remainder is composed of Fe, and has a grain boundary layer between the metal magnetic alloy particles. In addition, the element body is formed using a metal magnetic material in which a layer containing Si at a higher concentration than the inside of the particle exists, and the coil is formed inside or on the surface of the element body. It has good superposition characteristics and high strength.

本発明による電子部品の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows embodiment of the electronic component by this invention. 図１の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1. 比較実験を行った実施例と比較例の組成と比較実験結果をまとめて示した表である。It is the table | surface which put together and showed the composition of the Example and comparative example which performed the comparative experiment, and the comparative experimental result. 実施例３と比較例３の特性を示すグラフである。5 is a graph showing characteristics of Example 3 and Comparative Example 3.

本発明の金属磁性材料は、複数の金属磁性合金粒子と、これらの金属磁性合金粒子間に粒界層を有している。金属磁性合金粒子は、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成されたものが用いられる。これらの金属磁性合金粒子間には、粒界層を有している。この粒界層には、６００℃以上、好ましくは６００〜８００℃の熱処理により、粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層を存在させることができる。この熱処理の温度は、６００℃未満であるとＳｉを含有する層を充分に形成することができず、８００℃を超えると酸化等の問題が発生する。また、Ｓｉを含有する層は、２つの粒子間に形成される粒界又は３つ以上の粒子間に存在する粒界に存在する。
従って、本発明の金属磁性材料は、金属磁性合金粒子に従来のものに比較して強固な絶縁膜が形成されるので、絶縁抵抗と耐電圧を従来のものよりも大きくでき、強度も従来のものよりも強くできる。
また、本発明の電子部品は、複数の金属磁性合金粒子と、これらの金属磁性合金粒子間に粒界層を有する金属磁性材料を用いて素体が形成される。金属磁性合金粒子は、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成されたものが用いられる。これらの金属磁性合金粒子間には、粒界層を有している。この粒界層には、６００℃以上、好ましくは６００〜８００℃の熱処理により、Ｓｉを含有する層を存在させることができる。この熱処理の温度は、６００℃未満であるとＳｉを含有する層を充分に形成することができず、８００℃を超えると酸化等の問題が発生する。また、Ｓｉを含有する層は、２つの粒子間に形成される粒界又は３つ以上の粒子間に存在する粒界に存在する。この様に構成された素体の内部あるいは表面にコイルが形成される。
従って、本発明の電子部品は、素体を構成する金属磁性合金粒子間を結合する粒界層を従来よりも強固なものとすることができるので、素体の強度を従来のものよりも向上させることができ、絶縁抵抗と耐電圧も従来のものよりも大きくできる。 The metal magnetic material of the present invention has a plurality of metal magnetic alloy particles and a grain boundary layer between these metal magnetic alloy particles. As the metal magnetic alloy particles, those containing 1.5 to 6.5 wt% of Si and the balance being composed of Fe are used. A grain boundary layer is provided between these metal magnetic alloy particles. In this grain boundary layer, a layer containing Si at a higher concentration than in the grains can be present by heat treatment at 600 ° C. or higher, preferably 600 to 800 ° C. If the temperature of this heat treatment is less than 600 ° C., a layer containing Si cannot be sufficiently formed, and if it exceeds 800 ° C., problems such as oxidation occur. Moreover, the layer containing Si exists in the grain boundary formed between the grain boundaries formed between two grains or between three or more grains.
Therefore, the metal magnetic material of the present invention forms a stronger insulating film on the metal magnetic alloy particles than the conventional one, so that the insulation resistance and the withstand voltage can be made larger than the conventional one, and the strength is also the conventional one. Can be stronger than things.
In the electronic component of the present invention, the element body is formed using a plurality of metal magnetic alloy particles and a metal magnetic material having a grain boundary layer between the metal magnetic alloy particles. As the metal magnetic alloy particles, those containing 1.5 to 6.5 wt% of Si and the balance being composed of Fe are used. A grain boundary layer is provided between these metal magnetic alloy particles. In this grain boundary layer, a layer containing Si can be present by heat treatment at 600 ° C. or higher, preferably 600 to 800 ° C. If the temperature of this heat treatment is less than 600 ° C., a layer containing Si cannot be sufficiently formed, and if it exceeds 800 ° C., problems such as oxidation occur. Moreover, the layer containing Si exists in the grain boundary formed between the grain boundaries formed between two grains or between three or more grains. A coil is formed inside or on the surface of the element body thus configured.
Therefore, in the electronic component of the present invention, the grain boundary layer for joining the metal magnetic alloy particles constituting the element body can be made stronger than before, so that the strength of the element body is improved compared to the conventional one. The insulation resistance and the withstand voltage can be made larger than those of the conventional one.

以下、本発明の金属磁性材料及び電子部品の実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は本発明による電子部品の実施形態を示す斜視図、図２は図１の分解斜視図である。
図１、図２において、１０は電子部品、１１は素体、１３、１４は外部端子である。
電子部品１０は、素体１１と、外部端子１３、１４とを備えた積層型のインダクタである。
素体１１は、金属磁性体層１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄと、コイル用導体パターン１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを有している。
金属磁性体層１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄは、鉄とケイ素からなる金属磁性合金（いわゆる、Ｆｅ−Ｓｉ系金属磁性合金）の粒子により形成される。この鉄とケイ素からなる金属磁性合金粒子は、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成されたものが用いられる。素体１１（金属磁性体層１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ）中では、金属磁性合金粒子間に粒界を有した状態で金属磁性合金粒子同士が結合されており、この粒界には粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層が存在している。このＳｉを含有する層は、２つの粒子間に形成される粒界又は３つ以上の粒子間に存在する粒界に存在しており、好ましくはＳｉの酸化物の層あるいはＳｉと他の元素の酸化物の層によって構成される。Ｓｉの酸化物の層及びＳｉと他の元素の酸化物の層は、アモルファス、結晶、これらの混合等様々な状態によって構成できる。また、Ｓｉを含有する層は、さらに金属磁性合金粒子の表面に存在しても良い。この場合、金属磁性合金粒子の表面の全体を覆う様に形成されている必要はなく、金属磁性合金粒子の表面の一部に形成されていたり、厚みが不均一であったり、その組成も不均質であったりしても良い。
コイル用導体パターン１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、銀、銀系、金、金系、銅、銅系等の金属材料をペースト状にした導体ペーストを用いて形成される。
金属磁性体層１１Ａの表面には、コイル用導体パターン１２Ａが形成されている。このコイル用導体パターン１２Ａ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１２Ａの一端は、金属磁性体層１１Ａの端面に引き出される。
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。
このように、金属磁性体層間のコイル用導体パターン１２Ａから１２Ｃによって素体１１内にコイルパターンが形成される。この素体１１の両端面には、図２に示す様に外部端子１３、１４が形成される。そして、コイル用導体パターン１２Ａの一端が外部端子１３に、コイル用導体パターン１２Ｃの他端が外部端子１４にそれぞれ接続されることにより、コイルパターンが外部端子１３と外部端子１４間に接続される。 Hereinafter, embodiments of a metal magnetic material and an electronic component of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an electronic component according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG.
1 and 2, 10 is an electronic component, 11 is an element body, and 13 and 14 are external terminals.
The electronic component 10 is a multilayer inductor that includes an element body 11 and external terminals 13 and 14.
The element body 11 includes metal magnetic layers 11A, 11B, 11C, and 11D, and coil conductor patterns 12A, 12B, and 12C.
The metal magnetic layers 11A, 11B, 11C, and 11D are formed of particles of a metal magnetic alloy (so-called Fe—Si based metal magnetic alloy) made of iron and silicon. As the metal magnetic alloy particles made of iron and silicon, those containing 1.5 to 6.5 wt% of Si and the balance being composed of Fe are used. In the element body 11 (the metal magnetic layers 11A, 11B, 11C, and 11D), the metal magnetic alloy particles are bonded to each other with a grain boundary between the metal magnetic alloy particles. There is a layer containing a higher concentration of Si. This Si-containing layer is present at a grain boundary formed between two grains or at a grain boundary present between three or more grains, and preferably a Si oxide layer or Si and another element. Composed of an oxide layer. The oxide layer of Si and the oxide layer of Si and other elements can be constituted by various states such as amorphous, crystal, and a mixture thereof. Moreover, the layer containing Si may further exist on the surface of the metal magnetic alloy particles. In this case, it is not necessary to cover the entire surface of the metal magnetic alloy particles, but it may be formed on a part of the surface of the metal magnetic alloy particles, the thickness may be nonuniform, or the composition may not be uniform. It may be homogeneous.
The coil conductor patterns 12A, 12B, and 12C are formed using a conductor paste in which a metal material such as silver, silver-based, gold, gold-based, copper, or copper-based is made into a paste.
A coil conductor pattern 12A is formed on the surface of the metal magnetic layer 11A. The coil conductor pattern 12A is formed with less than one turn. One end of the coil conductor pattern 12A is drawn to the end face of the metal magnetic layer 11A.
A coil conductor pattern 12B is formed on the surface of the metal magnetic layer 11B. The coil conductor pattern 12B is formed with less than one turn. One end of the coil conductor pattern 12B is connected to the other end of the coil conductor pattern 12A via a conductor in the through hole of the metal magnetic layer 11B.
A coil conductor pattern 12C is formed on the surface of the metal magnetic layer 11C. The coil conductor pattern 12C is formed with less than one turn. One end of the coil conductor pattern 12C is connected to the other end of the coil conductor pattern 12B via a conductor in the through hole of the metal magnetic layer 11C. The other end of the coil conductor pattern 12C is drawn to the end face of the metal magnetic layer 11C.
On the metal magnetic layer 11C on which the coil conductor pattern 12C is formed, a metal magnetic layer 11D for protecting the coil conductor pattern is formed.
Thus, a coil pattern is formed in the element body 11 by the coil conductor patterns 12A to 12C between the metal magnetic material layers. External terminals 13 and 14 are formed on both end surfaces of the element body 11 as shown in FIG. Then, one end of the coil conductor pattern 12A is connected to the external terminal 13, and the other end of the coil conductor pattern 12C is connected to the external terminal 14, whereby the coil pattern is connected between the external terminal 13 and the external terminal 14. .

この様な構成を有する本発明の電子部品は以下のようにして製造される。
まず、所定組成のＦｅ−Ｓｉ系金属磁性合金の粒子に所定量のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のバインダを添加し、これを混練してペースト状にして金属磁性材料ペーストを得る。また、コイル用導体パターン１２Ａ〜１２Ｃを形成する導体ペーストを別途用意する。この金属磁性材料ペーストと導体ペーストとを交互に層状に印刷することにより、素体（成形体）１１が得られる。得られた素体１１は、大気中において所定温度で脱バインダ処理、及び、６００℃以上、好ましくは６００〜８００℃で熱処理が行われて、電子部品１０が得られる。なお、外部端子１３、１４については、例えば、熱処理後に形成することができる。この場合、例えば、熱処理後の素体１１の両端に、外部端子用の導体ペーストを塗布した後、加熱処理を行うことにより、外部端子１３、１４を設けることができる。また、この外部端子１３、１４は、熱処理後の素体１１の両端に、外部端子用の導体ペーストを塗布した後、焼付け処理を行い、焼付けられた導体にめっきを施すことによっても設けることができる。この場合、素体１１に存在する空隙にめっき液が侵入するのを防止するために素体１１に存在する空隙に樹脂を含浸してもよい。 The electronic component of the present invention having such a configuration is manufactured as follows.
First, a predetermined amount of a binder such as PVA (polyvinyl alcohol) is added to Fe-Si based metal magnetic alloy particles having a predetermined composition, and this is kneaded to obtain a metal magnetic material paste. Further, a conductor paste for forming the coil conductor patterns 12A to 12C is separately prepared. An element body (molded body) 11 is obtained by printing the metal magnetic material paste and the conductor paste alternately in layers. The obtained element body 11 is subjected to a binder removal treatment at a predetermined temperature in the atmosphere and a heat treatment at 600 ° C. or higher, preferably 600 to 800 ° C., whereby the electronic component 10 is obtained. The external terminals 13 and 14 can be formed after heat treatment, for example. In this case, for example, the external terminals 13 and 14 can be provided by applying heat treatment after applying a conductor paste for external terminals to both ends of the heat-treated body 11. The external terminals 13 and 14 may also be provided by applying an external terminal conductor paste to both ends of the heat-treated body 11 and then performing a baking process and plating the baked conductor. it can. In this case, in order to prevent the plating solution from entering the voids existing in the element body 11, the voids existing in the element body 11 may be impregnated with resin.

本実施形態では、素体１１を構成する金属磁性体層１１Ａから１１Ｄに用いられる金属磁性材料に、金属磁性合金粒子と、その金属磁性合金粒子間に粒界層を有しており、金属磁性合金粒子が、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成され、粒界層に粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層が存在するものを用いることにより、磁気特性と絶縁特性との両立を図っている。以下この金属磁性材料について、より具体的な実施例を、比較例を含めた比較実験結果を挙げて説明する。   In the present embodiment, the metal magnetic material used for the metal magnetic material layers 11A to 11D constituting the element body 11 has metal magnetic alloy particles and a grain boundary layer between the metal magnetic alloy particles. The alloy particles contain 1.5 to 6.5 wt% of Si, the remainder is composed of Fe, and the grain boundary layer includes a layer containing Si at a higher concentration than in the particles, thereby providing magnetic properties. Both the characteristics and the insulation characteristics are achieved. Hereinafter, more specific examples of this metal magnetic material will be described with reference to the results of comparative experiments including comparative examples.

図３は、比較実験を行った実施例と比較例の組成と比較実験結果とをまとめて示した表である。
この比較実験では、平均粒径が１０μｍの図３に示す所定組成のＦｅ−Ｓｉ合金の粒子又は所定組成のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金の粒子に所定量のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のバインダを添加し、これを混練した金属磁性材料ペーストを用い、３４３Ｍｐａの圧力で加圧して素体（成形体）を形成し、大気中において４００℃で脱バインダ（脱脂）処理を行った後、大気中において６５０℃で熱処理してインダクタを形成した。 FIG. 3 is a table summarizing the compositions of Examples and Comparative Examples in which comparative experiments were performed, and the results of comparative experiments.
In this comparative experiment, a predetermined amount of a binder such as PVA (polyvinyl alcohol) is added to the particles of the predetermined composition Fe-Si alloy shown in FIG. 3 or the particles of the predetermined composition Fe-Si-Cr alloy shown in FIG. Then, using a metal magnetic material paste kneaded with this, pressurizing at a pressure of 343 Mpa to form an element body (molded body), and after performing a debinding (degreasing) treatment at 400 ° C. in the atmosphere, An inductor was formed by heat treatment at 650 ° C.

図３に示した比較実験において、１０ＭＨｚでの複素透磁率μ’が１５以上、抗折強度が３０Ｍｐａ以上のものを○、それ以外を×として判定した結果を判定欄に示した。この条件は、インダクタとして利用可能な最低限の条件として設定してある。
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金の粒子を用いた比較例１乃至３は、透磁率と抗折強度の両方の条件を満たすものがなかった。それに対し、本発明の金属磁性材料は、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成されたＦｅ−Ｓｉ合金の粒子を用いることにより、いずれも透磁率と抗折強度の両方の条件を満たすことができた。
また、本発明の金属磁性材料をＳＥＭ−ＥＤＸで観察したところ、金属磁性合金粒子の表面及び金属磁性合金粒子間に存在する粒界層に粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層を有することが確認できた。 In the comparative experiment shown in FIG. 3, the result of determining that the complex permeability μ ′ at 10 MHz is 15 or more, the bending strength is 30 Mpa or more is indicated as “◯”, and the other is indicated as “X” is shown in the determination column. This condition is set as a minimum condition that can be used as an inductor.
Comparative Examples 1 to 3 using particles of Fe—Si—Cr alloy did not satisfy both the magnetic permeability and the bending strength. On the other hand, the metal magnetic material of the present invention contains Fe-Si alloy particles containing 1.5 to 6.5 wt% Si and the balance being composed of Fe, so that both the magnetic permeability and the bending strength. We were able to meet both conditions.
Further, when the metal magnetic material of the present invention was observed by SEM-EDX, the surface of the metal magnetic alloy particles and the grain boundary layer existing between the metal magnetic alloy particles had a layer containing Si at a higher concentration than in the particles. I was able to confirm.

透磁率がほぼ同じ実施例３と比較例３について、内部に９．５ターンのコイルパターンが形成され、縦、横、高さがそれぞれ１．６ｍｍ、０．８ｍｍ、０．８ｍｍになる様に素体を形成し、大気中において４００℃で脱バインダ（脱脂）処理を行った後、大気中において６５０℃で熱処理してインダクタを形成したところ、図４に示す様な特性が得られた。
実施例３と比較例３は、いずれも１ＭＨｚにおけるインダクタンス値が約１μＨ、直流抵抗値が約２１０ｍΩとなった。
実施例３は、図４（Ａ）に示す様に、インダクタンス特性３１が比較例４のインダクタンス特性３２よりも高い周波数までインダクタンス値を維持することができた。
また、実施例３は、比較例３の抵抗率が１．４６×１０６Ω・ｃｍであるのに対して抵抗率が２．５５×１０８Ω・ｃｍと材料の絶縁性が従来のものよりも高いため、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示す様に、Ｑの周波数特性３３及び直流重畳特性３５を、比較例３のＱの周波数特性３４及び直流重畳特性３６よりも良くすることができた。
さらに、実施例３は、比較例３の耐電圧が１５５Ｖ／ｍｍなのに対して耐電圧が３０９Ｖ／ｍｍと材料の耐電圧が比較例３よりも高いため、実施例３の製品の耐電圧も比較例３が２０．１Ｖなのに対して５３．２Ｖと高くすることができた。これにより、電位差のより大きな回路へ適用することが可能になったり、信頼性の高い電子部品を提供することが可能になったりする。 In Example 3 and Comparative Example 3 having substantially the same magnetic permeability, a coil pattern of 9.5 turns is formed inside, and the height, width, and height are 1.6 mm, 0.8 mm, and 0.8 mm, respectively. After forming an element body and performing a binder removal (degreasing) treatment at 400 ° C. in the atmosphere, heat treatment was performed at 650 ° C. in the atmosphere to form an inductor. The characteristics shown in FIG. 4 were obtained.
In Example 3 and Comparative Example 3, the inductance value at 1 MHz was about 1 μH, and the DC resistance value was about 210 mΩ.
In Example 3, as shown in FIG. 4A, the inductance value 31 was able to maintain the inductance value up to a frequency higher than the inductance characteristic 32 of Comparative Example 4.
Further, in Example 3, the resistivity of the comparative example 3 is 1.46 × 10 6 Ω · cm, whereas the resistivity is 2.55 × 10 8 Ω · cm, and the insulation of the material is conventional. 4B and 4C, the Q frequency characteristic 33 and the DC superposition characteristic 35 are better than the Q frequency characteristic 34 and the DC superposition characteristic 36 of Comparative Example 3. We were able to.
Further, in Example 3, the withstand voltage of Comparative Example 3 is 155 V / mm, but the withstand voltage is 309 V / mm, which is higher than that of Comparative Example 3, so the withstand voltage of the product of Example 3 is also compared. The voltage of Example 3 was 20.1V, but could be as high as 53.2V. As a result, it can be applied to a circuit having a larger potential difference, or a highly reliable electronic component can be provided.

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。
（１）実施形態において、熱処理を行う温度について、具体例を挙げて説明したが、これに限らず、熱処理を行う温度は、磁性材料の組成、磁性材料の粒子径、所望の磁気特性等に応じて適宜変更しても良い。
（２）実施形態において示した金属磁性材料にガラスを添加しても良い。この場合の添加量は磁性材料の粒子径や所望の磁気特性等に応じて調整することができる。
（３）金属磁性合金は、Ｆｅ−Ｓｉ系金属磁性合金であれば良く、組成が異なるもの、粒子径が異なるものを混合しても同様な効果が得られる。また、金属磁性合金に製造上不可避的に混入する微量成分が含まれていても同様な効果が得られる。
（４）素体が棒状、ドラム状、Ｈ状等のコアとして形成され、コイルがこのコアの外周に巻回して構成されても良い。
なお、実施形態及び変形実施形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In the embodiment, the temperature at which the heat treatment is performed has been described with a specific example. You may change suitably according to it.
(2) Glass may be added to the metal magnetic material shown in the embodiment. The addition amount in this case can be adjusted according to the particle diameter of the magnetic material, desired magnetic properties, and the like.
(3) The metal magnetic alloy only needs to be an Fe—Si-based metal magnetic alloy, and the same effect can be obtained by mixing materials having different compositions and particles having different particle diameters. Further, the same effect can be obtained even if a trace amount component inevitably mixed in the production is included in the metal magnetic alloy.
(4) The element body may be formed as a rod-shaped, drum-shaped, H-shaped or the like core, and the coil may be wound around the core.
Note that the embodiment and the modified embodiment can be used in appropriate combination, but detailed description thereof is omitted. Further, the present invention is not limited by the embodiments described above.

１０ 電子部品
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electronic component 11 Element body 11A, 11B, 11C, 11D Metal magnetic body layer 12A, 12B, 12C Coil conductor pattern 13, 14 External terminal

Claims (6)

金属磁性合金粒子と、その金属磁性合金粒子間に粒界層を有しており、
該金属磁性合金粒子が、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成され、該粒界層には、粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層が存在することを特徴とする金属磁性材料。 It has a grain boundary layer between the metal magnetic alloy particles and the metal magnetic alloy particles,
The metal magnetic alloy particles contain 1.5 to 6.5 wt% of Si, the remainder is composed of Fe, and the grain boundary layer has a layer containing Si at a higher concentration than in the particles. Metallic magnetic material characterized by 前記Ｓｉを含有する層は、Ｓｉの酸化物の層あるいはＳｉと他の元素の酸化物の層である請求項１に記載の金属磁性材料。   2. The metal magnetic material according to claim 1, wherein the layer containing Si is an oxide layer of Si or an oxide layer of Si and another element. 前記Ｓｉを含有する層が前記金属磁性合金粒子の表面に形成された請求項１又は請求項２に記載の金属磁性材料。   The metal magnetic material according to claim 1 or 2, wherein the Si-containing layer is formed on a surface of the metal magnetic alloy particle. 金属磁性合金粒子が、Ｓｉを１．５〜６．５ｗｔ％含有し、残部がＦｅで構成され、該金属磁性合金粒子間に粒界層を持ち、該粒界層に、粒子内よりも高濃度のＳｉを含有する層が存在する金属磁性材料を用いて素体が形成され、
該素体の内部あるいは表面にコイルが形成されていることを特徴とする電子部品。 The metal magnetic alloy particles contain 1.5 to 6.5 wt% of Si, the remainder is composed of Fe, and has a grain boundary layer between the metal magnetic alloy particles. An element body is formed using a metal magnetic material having a layer containing Si at a concentration,
An electronic component comprising a coil formed inside or on the surface of the element body. 前記Ｓｉを含有する層は、Ｓｉの酸化物の層あるいはＳｉと他の元素の酸化物の層である請求項４に記載の電子部品。   The electronic component according to claim 4, wherein the Si-containing layer is a Si oxide layer or a Si and other element oxide layer. 前記Ｓｉを含有する層が前記金属磁性合金粒子の表面に形成された請求項４又は請求項５に記載の電子部品。   The electronic component according to claim 4, wherein the Si-containing layer is formed on a surface of the metal magnetic alloy particle.
JP2015016641A 2015-01-30 2015-01-30 Metal magnetic material and electronic component Pending JP2016143700A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015016641A JP2016143700A (en) 2015-01-30 2015-01-30 Metal magnetic material and electronic component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015016641A JP2016143700A (en) 2015-01-30 2015-01-30 Metal magnetic material and electronic component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016143700A true JP2016143700A (en) 2016-08-08

Family

ID=56568895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015016641A Pending JP2016143700A (en) 2015-01-30 2015-01-30 Metal magnetic material and electronic component

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016143700A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109979700A (en) * 2017-12-27 2019-07-05 Tdk株式会社 Superimposed line ring electronic component
CN110634640A (en) * 2018-06-21 2019-12-31 太阳诱电株式会社 Magnetic matrix containing metal magnetic particles and electronic component containing the same
KR20230022120A (en) 2021-08-06 2023-02-14 티디케이가부시기가이샤 Soft magnetic alloy powder, dust core, and coil component

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03278501A (en) * 1990-03-28 1991-12-10 Nippon Steel Corp Soft magnetic core material and manufacture thereof
JP2006049625A (en) * 2004-08-05 2006-02-16 Denso Corp Manufacturing method of soft magnetic material
JP2012230948A (en) * 2011-04-25 2012-11-22 Toyota Central R&D Labs Inc Powder for magnetic core, dust core, and method of manufacturing the same
JP2013171967A (en) * 2012-02-21 2013-09-02 Hitachi Ltd Soft magnetic powder dust core, reactor, choke coil, stator and motor using the same, and method for producing soft magnetic powder dust core

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03278501A (en) * 1990-03-28 1991-12-10 Nippon Steel Corp Soft magnetic core material and manufacture thereof
JP2006049625A (en) * 2004-08-05 2006-02-16 Denso Corp Manufacturing method of soft magnetic material
JP2012230948A (en) * 2011-04-25 2012-11-22 Toyota Central R&D Labs Inc Powder for magnetic core, dust core, and method of manufacturing the same
JP2013171967A (en) * 2012-02-21 2013-09-02 Hitachi Ltd Soft magnetic powder dust core, reactor, choke coil, stator and motor using the same, and method for producing soft magnetic powder dust core

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109979700A (en) * 2017-12-27 2019-07-05 Tdk株式会社 Superimposed line ring electronic component
JP2019117898A (en) * 2017-12-27 2019-07-18 Tdk株式会社 Multilayer coil type electronic component
US11302466B2 (en) 2017-12-27 2022-04-12 Tdk Corporation Multilayer coil electronic component
JP7145610B2 (en) 2017-12-27 2022-10-03 Tdk株式会社 Laminated coil type electronic component
JP2022171894A (en) * 2017-12-27 2022-11-11 Tdk株式会社 Lamination coil type electron component
CN110634640A (en) * 2018-06-21 2019-12-31 太阳诱电株式会社 Magnetic matrix containing metal magnetic particles and electronic component containing the same
KR20230022120A (en) 2021-08-06 2023-02-14 티디케이가부시기가이샤 Soft magnetic alloy powder, dust core, and coil component
US11996220B2 (en) 2021-08-06 2024-05-28 Tdk Corporation Soft magnetic alloy powder, dust core, and coil component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6583627B2 (en) Coil parts
JP6340805B2 (en) Electronic components
JP2007027354A (en) Laminated electronic component and manufacturing method thereof
JP2015079931A (en) Laminated type electronic component
TW201423779A (en) Surface-mount inductor
JP6149386B2 (en) Multilayer electronic components
JP7433938B2 (en) Coil parts and method for manufacturing coil parts
JP2016143700A (en) Metal magnetic material and electronic component
US20180218822A1 (en) Layered electronic component
JP4881192B2 (en) Manufacturing method of electronic parts
JP4694860B2 (en) Method for producing laminated beads
JP6233246B2 (en) Multilayer electronic components
JP5913246B2 (en) Metal magnetic materials, electronic components
JP6427933B2 (en) Metal magnetic materials and electronic components
JP2006319020A (en) Inductance component
JP2013045928A (en) Wound inductor and manufacturing method therefor
JP2016167497A (en) Inductor element and manufacturing method thereof
JP6428416B2 (en) Metal magnetic materials and electronic components
WO2015159981A1 (en) Metal magnetic material and electronic device
JP2018022867A (en) Coil electronic component
JP2015088522A (en) Laminate coil component
JP6427932B2 (en) Metal magnetic materials and electronic components
JP6493778B2 (en) Laminated component and manufacturing method thereof
WO2015045689A1 (en) Metallic magnetic material and electronic component
JP2002231060A (en) Magnetic wire

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160623

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20160920

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170111

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20170116

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170203

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170616

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180109