JP4881192B2

JP4881192B2 - 電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP4881192B2
Application number: JP2007059768A
Authority: JP
Inventors: 光男坂倉; 邦昭渡辺; 佳隆村上
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2008226960A

Description

本発明は、金属磁性体を用いて形成された成形体内にコイルが埋設された電子部品の製造方法に関するものである。

大電流が流れる電源回路やＤＣ／ＤＣコンバータ回路用のインダクタやトランス等として使用される電子部品に、コイルの周りが金属磁性体粉末を加圧成形した金属磁性体で覆われるものがある（例えば、特許文献１を参照。）。
特開2004-153068号公報

この種の電子部品においては、コイルとの絶縁性を保つために金属磁性体粉末とガラス粉末を樹脂に混合して加圧成形した成形体を形成したり、ガラスで被覆された金属磁性体粉末を樹脂に混合して加圧成形した成形体を形成したりすることが行われている。

しかしながら、この様な電子部品は、熱による絶縁抵抗の劣化が著しく、大電流を流した際の発熱や、高温になる場所での使用によって時間とともに損失が増加し、絶縁不良や耐圧不良の原因となる恐れがあった。

本発明は、高い絶縁性を保ち、かつ熱による絶縁抵抗の劣化のほとんどない電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品の製造方法は、金属磁性体粉末の表面をガラスで被覆した金属磁性体を用いてコイルを内蔵した成形体を形成し、成形体を低酸素濃度中において８００℃以上の温度で熱処理を施す。また、金属磁性体粉末はＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金の粉末が用いられ、ガラスはＢｉ_２Ｏ_３を含有するガラスが用いられる。

本発明の電子部品の製造方法は、金属磁性体粉末の表面をガラスで被覆した金属磁性体を用いてコイルを内蔵した成形体を形成し、成形体を低酸素濃度中において８００℃以上の温度で熱処理を施すので、製造工程を増やすことなく高い絶縁性を得ることができると共に、従来のものよりも熱による絶縁抵抗の劣化を少なくできる。

本発明の電子部品の製造方法は、金属磁性体であるＣｒとＳｉを含有する鉄の合金（いわゆる、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金）の粉末の表面をＢｉ_２Ｏ_３を含有するガラスで被覆し、このガラスで被覆された金属磁性体粉を樹脂に混合し、これを用いてコイルを内蔵した成形体が形成される。この成形体は、加圧されると共に、低酸素濃度中において８００℃以上の温度で熱処理が施される。
従って、本発明の電子部品の製造方法は、成形体を構成する金属磁性体粉末の表面に強固なガラス被膜を形成することができ、金属磁性体粉末のガラスによる被覆が破壊されることがなく、成形体の透磁率を向上させることができる。

以下、本発明の電子部品の製造方法を図１乃至図６を参照して説明する。
図１は本発明に係る電子部品の斜視図であり、図１において、１１は成形体、１２はコイルである。
コイル１２は、巻線を螺旋状に巻回して形成され、周りが金属磁性の成形体１１で覆われる。コイル１２の両端は、成形体１１の端面から引き出され、底面に折り曲げられる。
成形体１１は、金属磁性体としてＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金の粉末の表面をＢｉ_２Ｏ_３を含有するガラスで被覆したものが用いられ、このガラスで被覆された金属磁性体粉を樹脂に混合し、これを加圧成形して形成される。この成形体１１は、３００℃〜８００℃で脱脂した後、低酸素濃度中において８００℃以上の温度で熱処理される。

この様な電子部品は以下の様にして製造される。まず、金属磁性体粉末としてＣｒとＳｉを含有する鉄の合金（いわゆるＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金）の粉末が用いられる。また、金属磁性体粉末の平均粒径は２０μｍ程度のものが望ましい。この金属磁性体粉末は、機械的方法によってその表面全体にガラスの被膜が形成される。このガラスによる金属磁性体粉末表面の被覆は、ガラスと金属磁性体の体積比が０．８７％になる様に調整される。このガラスは、Ｂｉ_２Ｏ_３を含有する軟化温度が６００℃以下のものが用いられる。
次に、このガラスで被覆された金属磁性体粉は、樹脂のバインダに混合され、造粒される。樹脂のバインダは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が用いられ、バインダと金属磁性体粉の重量比が２．５％になるように調整される。
続いて、コイル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体粉を注入し、これに５ｔ／ｃｍ^２の圧力を加えて成形体が形成される。
次に、この成形体は、大気中において４００℃の温度で脱脂した後、酸素濃度が１００ｐｐｍ未満の窒素雰囲気中において８００℃以上の温度で熱処理が行われる。

この様に形成したところ、図２に模式的に示す様に、金属磁性体粉末２１の表面全体にガラスの被膜２２が破壊されることなく成形体内に分散されていた。
樹脂のバインダに混合された金属磁性体粉を用いてコイルを内蔵していない成形体を直径が７．２ｍｍ、厚みが２ｍｍの円柱状に形成し、両端面に電極を形成し、金属磁性体粉末とガラスの材質を変えた時に、熱処理の温度によって絶縁抵抗率がどのように変化するか測定したところ、図３、図４の様になった。なお、図３は金属磁性体粉末に平均粒径が２０μｍのＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金の粉末を用い、その金属磁性体粉末表面を覆うガラスの材質を変えた場合を示し、図４は、金属磁性体粉末表面を覆うガラスにＢｉ_２Ｏ_３を含有するガラスを用い、金属磁性体粉末の材質を変えた場合を示している。
図３に３１で示す様に、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金粉末の表面を覆うガラスにＢｉ_２Ｏ_３を含有するガラスを用いた場合、成形体を８００〜９００℃の熱処理を行なっても、他のガラスでは絶縁抵抗率が低下しているにもかかわらず、絶縁抵抗率が向上した。なお、３２はＰ_２Ｏ_５を含有するガラス、３３はＮａ_２Ｏ_３を含有する硼珪酸アルカリ系ガラス、３４はＮａ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３を含有する硼珪酸アルカリ系ガラス、３５は硼珪酸ガラス、３６はＭｇＯを含有する硼珪酸ガラス、３７はＡｌ_２Ｏ_３を含有する硼珪酸アルカリ系ガラス、３８はガラスを用いないものを示している。
図４に、４１で示す様にＢｉ_２Ｏ_３を含有するガラスで被覆された金属磁性体粉末にＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金粉末を用いた場合、成形体を８００〜９００℃の熱処理を行なっても、４２に示す金属磁性体粉末に純鉄を用いたものでは絶縁抵抗率が低下しているにもかかわらず、絶縁抵抗が向上した。
また、金属磁性体粉末にＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金の粉末を用い、金属磁性体粉末表面を覆うガラスにＢｉ_２Ｏ_３を含有するガラスを用いて形成した成形体を８００℃〜９００℃で焼成したものの比透磁率は、熱処理前の値を下回ることはなかった。
さらに、この様にして形成された電子部品を１８０℃の大気中に放置する耐熱試験を行なったところ、従来のものが１０時間程度で絶縁抵抗率が劣化するのに対し、本発明のものは絶縁抵抗率にほとんど変化が見られなかった。
さらにまた、本発明の電子部品の製造方法は、成形後に高温で熱処理を行なうので、成形体の形成と高絶縁性能化処理を同時にすることができた。

図５は本発明に係る別の電子部品の分解斜視図であり、図５において、５１Ａ〜５１Ｄは金属磁性体層、５２Ａ〜５２Ｃは導体パターンである。
金属磁性体層５１Ａ〜５１Ｄは、金属磁性体としてＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金の粉末の表面をＢｉ_２Ｏ_３を含有するガラスで被覆したものが用いられる。また、導体パターン５２Ａ〜５２Ｃ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５１Ａの表面には、導体パターン５２Ａが形成される。この導体パターン５２Ａは、１ターン未満分が形成され、一端が金属磁性体層５１Ａの端面に引き出される。
金属磁性体層５１Ｂの表面には、導体パターン５２Ｂが形成される。この導体パターン５２Ｂは１ターン未満分が形成される。導体パターン５２Ｂの一端は金属磁性体層５１Ｂのスルーホール内の導体を介して導体パターン５２Ａの他端に接続される。
金属磁性体層５１Ｃの表面には、導体パターン５２Ｃが形成される。導体パターン５２Ｃは、１ターン未満分が形成され、その一端が金属磁性体層５１Ｃのスルーホール内の導体を介して導体パターン５２Ｂの他端に接続される。
この導体パターン５２Ｃが形成された金属磁性体層５１Ｃの上には、導体パターンを保護するための金属磁性体層５１Ｄが形成される。
この様にして金属磁性体層間の導体パターン５２Ａ〜５２Ｃによって成形体５１内にコイルパターンが形成され、図６に示す様に成形体５１の両端面に形成された外部端子５３、５４間に接続される。この成形体５１は、３００℃〜８００℃で脱脂した後、低酸素濃度中において８００℃以上の温度で熱処理される。

この様な電子部品は以下の様にして製造される。まず、金属磁性体粉末としてＣｒとＳｉを含有する鉄の合金（いわゆるＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金）の粉末が用いられる。また、金属磁性体粉末の平均粒径は２０μｍ程度のものが望ましい。この金属磁性体粉末は、メカノフュージョン等機械的方法によってその表面全体にガラスの被膜が形成される。このガラスによる金属磁性体粉末表面の被覆は、ガラスと金属磁性体の体積比が０．８７％になる様に調整される。このガラスは、Ｂｉ_２Ｏ_３を含有する軟化温度が６００℃以下のものが用いられる。
次に、このガラスで被覆された金属磁性体粉を樹脂のバインダに混合し、ペースト状にして金属磁性体ペーストが形成される。樹脂のバインダは、エチルセルロースが用いられ、バインダと金属磁性体粉の重量比が２．５％になるように調整される。また、この金属磁性体ペーストは、ブチルカルビトールを添加して粘度が調整される。
続いて、この金属磁性体ペーストと銀粒子をペースト状にした導体ペーストを交互に印刷して成形体が形成され、この成形体内にコイルパターンが形成される。
さらに、この成形体に５ｔ／ｃｍ^２の圧力を加えた後、大気中において４００℃の温度で脱脂し、酸素濃度が１００ｐｐｍ未満の窒素雰囲気中において８００℃以上の温度で焼成される。
この様に形成された電子部品は、従来の積層タイプの電子部品よりも直流重畳特性を改善することができると共に、絶縁抵抗が高く、損失の少ないパワーインダクタを形成することができた。

以上、本発明の電子部品の製造方法の実施例を述べたが、本発明はこの実施例に限られるものではない。例えば、金属磁性体ペーストを用いて金属磁性体層を形成し、この金属磁性体層表面に導体ペーストを用いて導体パターンを形成し、この導体パターン付きの金属磁性体層を積層してもよい。

本発明に係る電子部品の斜視図である。本発明の電子部品の製造方法における金属磁性体粉末の模式図である。本発明の電子部品の製造方法における特性図である。本発明の電子部品の製造方法における特性図である。本発明に係る別の電子部品の分解斜視図である。本発明に係る別の電子部品の斜視図である。

符号の説明

１１成形体
１２コイル

Claims

巻線を巻回してコイルを形成する工程、Ｆｅ―Ｃｒ―Ｓｉ系金属磁性合金粉末の表面をＢｉ _２Ｏ _３を含有し、軟化温度が６００℃以下のガラスで被覆した金属磁性体粉に樹脂を混合し、これを用いて該コイルを内蔵した状態で成形して成形体を形成する工程及び、該成形体を脱脂し、低酸素濃度中において８００℃以上の温度で熱処理を施す工程を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
Ｆｅ―Ｃｒ―Ｓｉ系金属磁性合金粉末の表面をＢｉ _２Ｏ _３を含有し、軟化温度が６００℃以下のガラスで被覆した金属磁性体粉を用いた金属磁性体層と導体パターンを積層し、該金属磁性体層間の導体パターンを接続してコイルが形成された成形体を形成する工程と、該成形体を脱脂し、低酸素濃度中において８００℃以上の温度で焼成する工程を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。