JP6339474B2 - Inductance element and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、磁性部材、導電性部材および接続端部を備えるインダクタンス素子および当該インダクタンス素子を実装した電子機器に関する。 The present invention relates to an inductance element including a magnetic member, a conductive member, and a connection end, and an electronic device on which the inductance element is mounted.
近年、電子機器の小型化が進み、電子部品の実装スペースは小さくなる傾向がある。その一方で、電子機器に求められる性能は、高速化、多機能化、省電力化など多様化している。これらの要求に応えられるように、電子機器に実装されるべき電子部品の数は増大する傾向にある。それゆえ、電子部品を小型化することに対する要求は、近時、特に高まっている。 In recent years, electronic devices have been miniaturized, and the mounting space for electronic components tends to be small. On the other hand, the performance required for electronic devices is diversifying, such as high speed, multi-function, and power saving. In order to meet these requirements, the number of electronic components to be mounted on an electronic device tends to increase. Therefore, the demand for downsizing electronic components has recently been particularly increased.
このような要求に適切に応えるべく、電子部品が小型化されることによって機能低下しないように、電子部品を構成する材料の見直しが積極的に行われている。例えば、電子部品の一種であるインダクタンス素子が備える磁性部材に含まれる磁性材料として、従来、フェライト粉末が用いられてきたが、最近は、フェライト粉末に比較して飽和磁束密度が大きく、直流重畳特性が高磁界まで保たれる強磁性金属粉末が用いられているようになってきた。 In order to appropriately respond to such a demand, the materials constituting the electronic component are actively reviewed so that the function of the electronic component is not reduced by downsizing. For example, ferrite powder has conventionally been used as a magnetic material included in a magnetic member included in an inductance element, which is a type of electronic component. Recently, however, the saturation magnetic flux density is larger than that of ferrite powder, and the DC superposition characteristics. However, ferromagnetic metal powders that maintain a high magnetic field have been used.
このような強磁性金属粉末として、Ｆｅ基非晶質合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉末、純鉄粉末（高純度鉄粉）等の軟磁性合金粉末が例示される。具体例として、特許文献１には、組成式が、Ｆｅ100-a-b-c-x-y-z-tＮｉaＳｎbＣｒcＰxＣyＢzＳｉtで示され、０ａｔ％≦ａ≦１０ａｔ％、０ａｔ％＜ｃ≦３ａｔ％、６．８ａｔ％≦ｘ≦１０．８ａｔ％、２．２ａｔ％≦ｙ≦９．８ａｔ％、０ａｔ％≦ｚ≦４ａｔ％、０ａｔ％≦ｔ≦１ａｔ％であり、（Ｂの添加量ｚ＋Ｓｉの添加量ｔ）は、１ａｔ％〜４ａｔ％の範囲内であり、ガラス遷移温度（Ｔｇ）が７１０Ｋ以下であるＦｅ基非晶質合金が開示されている。また、特許文献２には、Ｎｉ：４１ｗｔ％以上４５ｗｔ％未満、添加物Ａ：１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物の組成を有し、前記添加物Ａは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｃｕのうち少なくとも１種であるＦｅ−Ｎｉ系軟磁性合金粉末が開示されている。 Examples of such ferromagnetic metal powders include soft magnetic alloy powders such as Fe-based amorphous alloy powders, Fe—Ni alloy powders, Fe—Si alloy powders, and pure iron powders (high purity iron powders). . As a specific example, Patent Document 1, the composition formula is represented by Fe 100-abcxyzt Ni a Sn b Cr c P x C y B z Si t, 0at% ≦ a ≦ 10at%, 0at% <c ≦ 3at %, 6.8 at% ≦ x ≦ 10.8 at%, 2.2 at% ≦ y ≦ 9.8 at%, 0 at% ≦ z ≦ 4 at%, 0 at% ≦ t ≦ 1 at%, and (B addition amount z + Si A Fe-based amorphous alloy having a glass transition temperature (Tg) of 710 K or less is disclosed in which the addition amount t) is in the range of 1 at% to 4 at%. Patent Document 2 has a composition of Ni: 41 wt% or more and less than 45 wt%, additive A: 1 wt% or more and 5 wt% or less, balance: Fe and unavoidable impurities, and the additive A includes Al, Si , Mn, Mo, Cr, Cu, Fe—Ni-based soft magnetic alloy powder is disclosed.
上記の特許文献に開示されるような強磁性金属粉末を含む成形体を有する磁性部材を備え、導電性の接続端部をその表面に複数備えるインダクタンス素子は、これらの接続端部間で短絡が生じないように、磁性部材の表面が適切な絶縁性を有していることが求められる。 An inductance element including a magnetic member having a molded body containing a ferromagnetic metal powder as disclosed in the above patent document and having a plurality of conductive connection end portions on the surface thereof is short-circuited between these connection end portions. In order not to occur, the surface of the magnetic member is required to have appropriate insulating properties.
特に、導電性の接続端部を構成する部材を電気めっきにより形成しようとする場合には、次に説明するように、磁性部材の表面が十分な絶縁性を有していることが好ましい。すなわち、磁性部材の表面上に電気めっきによりめっき層を形成する場合には、電気めっきを行う前に、磁性部材の表面の一部の領域上に導電性ペーストなどからなるメタライズ層を形成してその領域を通電領域とすることが行われる。磁性部材の表面が十分な絶縁性を有していれば、電気めっきを行った際に、アノードからの電気力線は磁性部材の表面のうち通電領域に到達して、この通電領域上に選択的にめっき層を形成することができる。 In particular, when the member constituting the conductive connection end is to be formed by electroplating, it is preferable that the surface of the magnetic member has sufficient insulation as described below. That is, when a plating layer is formed on the surface of the magnetic member by electroplating, a metallized layer made of a conductive paste or the like is formed on a part of the surface of the magnetic member before electroplating. The area is set as an energized area. If the surface of the magnetic member has sufficient insulation, the electric lines of force from the anode will reach the current-carrying region on the surface of the magnetic member and be selected on this current-carrying region when electroplating is performed. Thus, a plating layer can be formed.
ところで、強磁性金属粉末を成形する際にはアクリル樹脂やシリコーン樹脂といったバインダー樹脂を強磁性金属粉末とを混合複合化した造粒粉末を成形金型等で加圧し成形するのが一般的に知られている。この場合、成形体の表面の絶縁は主にバインダー樹脂によって保持されることとなるが、成形体を成形する際に成形金型と上記した造粒粉末が摩擦し、成形体の表面に強磁性金属粉末の表面が露出してしまうことがある。これにより、磁性部材が十分な絶縁性を保持できなくなることがあった。このような場合、電気めっきを行った際に、アノードからの電気力線が、磁性部材の表面における上記の通電領域に隣接する領域（隣接領域）にも到達してしまう。その結果、めっき層は、通電領域をはみ出して、この隣接領域にも形成されてしまう。 By the way, it is generally known that when forming a ferromagnetic metal powder, a granulated powder obtained by mixing and compounding a binder resin such as an acrylic resin or a silicone resin with a ferromagnetic metal powder is pressed by a molding die or the like. It has been. In this case, the insulation of the surface of the molded body is mainly held by the binder resin. However, when the molded body is molded, the molding die and the granulated powder rub against each other, and the surface of the molded body is ferromagnetic. The surface of the metal powder may be exposed. As a result, the magnetic member may not be able to maintain sufficient insulation. In such a case, when electroplating is performed, the electric lines of force from the anode also reach a region (adjacent region) adjacent to the current-carrying region on the surface of the magnetic member. As a result, the plating layer protrudes from the energized region and is also formed in this adjacent region.
このような、いわゆる、「めっき伸び」現象が生じると、導電性層の平面視形状はメタライズ層の平面視形状とは異なってしまうため、インダクタンス素子に外観不良が生じる。めっき伸び量が多い場合には、互いに接しないように磁性部材の表面に設けられていた通電領域間を電気的に短絡させるようにめっき層が形成されて、インダクタンス素子はその機能を適切に果たすことができなくなってしまう。 When such a so-called “plating elongation” phenomenon occurs, the shape of the conductive layer in plan view differs from that of the metallized layer in plan view, resulting in poor appearance of the inductance element. When the amount of plating elongation is large, a plating layer is formed so as to electrically short-circuit between current-carrying regions provided on the surface of the magnetic member so as not to contact each other, and the inductance element performs its function appropriately. It becomes impossible to do.
かかる現状を鑑み、本発明は、磁性部材の表面の絶縁性が高められたインダクタンス素子を提供することを目的とする。また、本発明は、上記のインダクタンス素子を実装した電子機器を提供することを目的とする。 In view of such a current situation, an object of the present invention is to provide an inductance element with improved insulation on the surface of a magnetic member. Moreover, an object of this invention is to provide the electronic device which mounted said inductance element.
本発明者らが検討した結果、磁性部材の表層に位置する絶縁層が、リン酸塩処理により形成されたリン酸塩層を備えることにより、上記課題を解決しうるとの新たな知見を得た。 As a result of investigations by the present inventors, new knowledge has been obtained that the insulating layer located on the surface layer of the magnetic member is provided with a phosphate layer formed by phosphate treatment, whereby the above-mentioned problems can be solved. It was.
以上の新たな知見に基づき提供される本発明の一態様は、Ｆｅを含有する強磁性金属粉末を含む成形体および成形体の表面部上に形成された絶縁層を備える磁性部材と、磁性部材の内部に位置する部分を有する導電性部材と、導電性部材に対して電気的に接続された状態で磁性部材の表面上に形成された導電性の接続端部とを備え、絶縁層はリン酸塩処理により形成されたリン酸塩層を備えるインダクタンス素子である。 One aspect of the present invention provided on the basis of the above new knowledge is a magnetic body including a molded body including a ferromagnetic metal powder containing Fe, an insulating layer formed on a surface portion of the molded body, and a magnetic member. And a conductive connection end formed on the surface of the magnetic member in a state of being electrically connected to the conductive member, and the insulating layer is a phosphorous layer. An inductance element including a phosphate layer formed by acid treatment.
リン酸塩処理は成形体を構成する強磁性金属粉末のうち被処理部材の表面に位置するＦｅの溶解を素過程に含むため、強磁性金属粉末のうち、成形体表面に露出した部分に対して、優先的にリン酸塩層が形成される。このため、リン酸塩層の厚さはサブミクロンまたはそれ以下の厚さでありながら、成形体を適切に絶縁する絶縁層となることが可能である。 Since the phosphate treatment includes dissolution of Fe located on the surface of the member to be processed in the ferromagnetic metal powder constituting the molded body, the portion of the ferromagnetic metal powder exposed to the surface of the molded body is included. Thus, a phosphate layer is preferentially formed. For this reason, the thickness of the phosphate layer can be an insulating layer that appropriately insulates the molded body, while having a thickness of submicron or less.
リン酸塩処理は、特に強磁性金属粉末がＦｅを主成分とする場合には、Ｆｅと良く反応してリン酸塩層を形成するため、強磁性金属粉末はＦｅを主成分とするものであることが望ましい。 Phosphating treatment is particularly effective when the ferromagnetic metal powder contains Fe as a main component, because it reacts well with Fe to form a phosphate layer. It is desirable to be.
上記のインダクタンス素子の接続端部はめっき層を備えていてもよい。このめっき層は、絶縁層上に設けられたメタライズ層上に電気めっきにより形成されたものであってもよい。 The connection end of the inductance element may include a plating layer. This plating layer may be formed by electroplating on a metallized layer provided on the insulating layer.
上記のインダクタンス素子の磁性部材は空孔を有していてもよい。 The magnetic member of the inductance element may have a hole.
上記のインダクタンス素子の絶縁層は、含浸コート層を備えていてもよい。この場合は、成形体の機械的強度が向上し、成形体のクラックや欠けといった不具合が発生しにくくなる。 The insulating layer of the inductance element may include an impregnation coat layer. In this case, the mechanical strength of the molded body is improved, and problems such as cracks and chipping of the molded body are less likely to occur.
本発明の別の一態様は、上記のインダクタンス素子を実装した電子機器である。 Another embodiment of the present invention is an electronic device on which the inductance element is mounted.
上記の発明に係るインダクタンス素子は、磁性部材の絶縁層がリン酸塩層を有するため、磁性部材の表面の絶縁性を高めることができる。また、本発明によれば、上記のインダクタンス素子を実装した電子機器も提供される。 In the inductance element according to the above invention, since the insulating layer of the magnetic member has a phosphate layer, the insulation of the surface of the magnetic member can be improved. In addition, according to the present invention, an electronic device in which the inductance element is mounted is also provided.
以下、本発明の実施形態について、インダクタンス素子が、図１に示されるインダクタンス素子１０である場合を具体例として説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described by taking a case where the inductance element is the inductance element 10 shown in FIG. 1 as a specific example.
１．インダクタンス素子
図１に示されるように、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０は、磁性部材１、導電性部材２および２つの接続端部３ａ，３ｂを備える。磁性部材１は、成形体および絶縁層を備える。導電性部材２は、磁性部材１の内部に位置する部分を有する。具体的には、図１に示されるインダクタンス素子１０では、磁性部材１の成形体の内部にコイルが埋設されている。導電性の接続端部３ａ，３ｂは、導電性部材２に対して電気的に接続された状態で、磁性部材１の表面上に形成されたものである。
1. Inductance Element As shown in FIG. 1, an inductance element 10 according to an embodiment of the present invention includes a magnetic member 1, a conductive member 2, and two connection ends 3a and 3b. The magnetic member 1 includes a molded body and an insulating layer. The conductive member 2 has a portion located inside the magnetic member 1. Specifically, in the inductance element 10 shown in FIG. 1, a coil is embedded in the molded body of the magnetic member 1. The conductive connection ends 3 a and 3 b are formed on the surface of the magnetic member 1 while being electrically connected to the conductive member 2.
本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０の大きさは限定されない。後述するように、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０の磁性部材１の表面の絶縁性は十分に高いことから、その大きさは、２ｍｍ×１．６ｍｍ、高さ１ｍｍ程度の、特に小型であってもよい。また、接続端部３ａ，３ｂの離間距離は、１ｍｍ以下であってもよい。 The magnitude | size of the inductance element 10 which concerns on one Embodiment of this invention is not limited. As will be described later, since the insulation property of the surface of the magnetic member 1 of the inductance element 10 according to an embodiment of the present invention is sufficiently high, the size is about 2 mm × 1.6 mm and the height is about 1 mm. It may be small. Further, the distance between the connection end portions 3a and 3b may be 1 mm or less.
以下、磁性部材１が備える成形体および絶縁層、導電性部材２ならびに接続端部３ａ，３ｂについて説明する。 Hereinafter, the molded body and the insulating layer, the conductive member 2, and the connection end portions 3a and 3b included in the magnetic member 1 will be described.
（１）磁性部材
（１−１）成形体
成形体は、Ｆｅを含有する強磁性金属粉末を含む。Ｆｅを含有する限り、強磁性金属粉末の種類は限定されない。前述のように、強磁性金属粉末として、Ｆｅ基非晶質合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉末、純鉄粉末（高純度鉄粉）等の軟磁性合金粉末が例示される。特に後述するリン酸塩処理によりリン酸塩層を形成する場合には、強磁性金属粉末に含有されるＦｅが反応してリン酸塩層の形成が行われる。この反応を効率的に進行させる観点から、強磁性金属粉末はＦｅを主成分とするものであることが望ましい。強磁性金属粉末は導電性が高いため、成形体の最表面が強磁性金属粉末の面からなる場合には、成形体の表面の絶縁性を確保することは困難である。このため、粉末の段階で何らかの手段で酸化物層等からなる絶縁層を軟磁性合金粉末の表面に形成していても良い。なお、リン酸塩とは主にＦｅ、Ｐ、Ｏ、Ｍ（＝Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃａ等）を含む化合物である。
(1) Magnetic member (1-1) Molded body The molded body includes a ferromagnetic metal powder containing Fe. As long as it contains Fe, the type of the ferromagnetic metal powder is not limited. As described above, examples of the ferromagnetic metal powder include soft magnetic alloy powders such as Fe-based amorphous alloy powder, Fe-Ni alloy powder, Fe-Si alloy powder, and pure iron powder (high purity iron powder). Is done. In particular, when a phosphate layer is formed by a phosphate treatment described later, Fe contained in the ferromagnetic metal powder reacts to form a phosphate layer. From the viewpoint of efficiently proceeding with this reaction, the ferromagnetic metal powder is desirably composed mainly of Fe. Since the ferromagnetic metal powder has high conductivity, it is difficult to ensure the insulation of the surface of the molded body when the outermost surface of the molded body is composed of the surface of the ferromagnetic metal powder. Therefore, an insulating layer made of an oxide layer or the like may be formed on the surface of the soft magnetic alloy powder by some means at the powder stage. The phosphate is a compound mainly containing Fe, P, O, and M (= Fe, Zn, Mn, Ca, etc.).
成形体は、有機系成分を含んでいてもよい。有機系成分は、強磁性金属粉末を互いに結着させるバインダーとして機能できることが好ましい。かかる結着機能を有する有機系成分の具体的な組成は限定されない。有機系成分は樹脂材料を含んでいてもよく、樹脂材料として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂などが例示される。有機系成分は上記のような樹脂材料が熱処理を受けて形成された物質を含んでいてもよい。かかる物質の組成は、熱処理を受ける樹脂材料の組成、熱処理条件などにより調整されうる。有機系成分は、成形体に含まれる強磁性金属粉末を互いに電気的に独立にすることができることが好ましい。有機系成分に係る樹脂材料は１種類から構成されていてもよいし、複数種類から構成されていてもよい。例えば、有機系成分に係る樹脂材料は、フェノール樹脂のような熱硬化性の樹脂と、アクリル樹脂のような熱可塑性樹脂との混合体であってもよい。 The molded body may contain an organic component. It is preferable that the organic component can function as a binder for binding the ferromagnetic metal powders to each other. The specific composition of the organic component having such a binding function is not limited. The organic component may contain a resin material, and examples of the resin material include silicone resin, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, acrylic resin, and olefin resin. The organic component may include a substance formed by subjecting the resin material as described above to a heat treatment. The composition of such a substance can be adjusted by the composition of the resin material that is subjected to heat treatment, the heat treatment conditions, and the like. It is preferable that the organic component can make the ferromagnetic metal powder contained in the compact electrically independent from each other. The resin material related to the organic component may be composed of one type or a plurality of types. For example, the resin material related to the organic component may be a mixture of a thermosetting resin such as a phenol resin and a thermoplastic resin such as an acrylic resin.
成形体が有機系成分を含有する場合において、成形体における有機系成分の含有量は限定されない。有機系成分が結着機能を有する場合には、その機能が適切に発揮される量を含有させることが好ましい。なお、有機系成分の含有量が過度に高い場合には、成形体を備える磁性部材１の磁気的特性が低下する傾向がみられる場合があることを考慮して、成形体における有機系成分の含有量を設定することが好ましい。 When a molded object contains an organic component, content of the organic component in a molded object is not limited. In the case where the organic component has a binding function, it is preferable to contain an amount capable of appropriately exhibiting the function. It should be noted that when the content of the organic component is excessively high, there is a tendency that the magnetic properties of the magnetic member 1 provided with the molded body tend to be reduced. It is preferable to set the content.
成形体は、強磁性金属粉末および有機系成分以外の物質を含有してもよい。かかる物質として、ガラス、アルミナ等の絶縁性の無機系成分；シランカップリング剤等の、強磁性金属粉末および有機系成分との密着性を向上するためのカップリング剤などが挙げられる。これらの物質の成形体における含有量は限定されない。 The molded body may contain substances other than the ferromagnetic metal powder and the organic component. Examples of such substances include insulating inorganic components such as glass and alumina; coupling agents for improving adhesion to ferromagnetic metal powders and organic components such as silane coupling agents. The content of these substances in the molded body is not limited.
成形体は空孔を有していてもよい。この空孔の形成過程は限定されない。成形後のスプリングバックによって形成されたものであってもよいし、後述するように、成形により得られた成形製造物に対してアニール処理が行われたことにより形成されたものであってもよい。成形体が空孔を有している場合には、成形体内の強磁性粉末間の絶縁が良好になって磁性部材１の磁気特性が向上する傾向を有する。ただし、成形体内の空孔の存在密度が過度に高いと、成形体内の強磁性粉末間の結着の程度が低下して磁性部材１の機械的強度が低下するおそれが高まる。したがって、成形体が空孔を有している場合には、成形体の空隙率（成形体において固体物質が存在しない部分として定義される空隙部の体積の、成形体全体の体積に対する百分率）は、３％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましい。 The molded body may have pores. The formation process of this hole is not limited. It may be formed by a springback after molding, or may be formed by performing an annealing process on a molded product obtained by molding, as will be described later. . When the molded body has pores, the insulation between the ferromagnetic powders in the molded body tends to be good, and the magnetic properties of the magnetic member 1 tend to be improved. However, when the existence density of the voids in the molded body is excessively high, the degree of binding between the ferromagnetic powders in the molded body is lowered, and the mechanical strength of the magnetic member 1 is likely to be lowered. Therefore, when the molded body has pores, the porosity of the molded body (percentage of the volume of the void portion defined as a portion where no solid substance exists in the molded body with respect to the volume of the entire molded body) is It is preferably 3% or less, and more preferably 1% or less.
（１−２）絶縁層
絶縁層は、磁性部材１の表面が絶縁性を有するように、成形体の表面および必要に応じて表面近傍の部分（本明細書において、これらを「表面部」と総称する。）上に形成される。本発明の一実施形態に係る磁性部材１は、その絶縁層が、リン酸塩処理により形成されたリン酸塩層を備える。
(1-2) Insulating layer The insulating layer is formed so that the surface of the magnetic member 1 is insulative, and the part near the surface as necessary (in the present specification, these are referred to as “surface part”). Generically)) formed on. In the magnetic member 1 according to the embodiment of the present invention, the insulating layer includes a phosphate layer formed by phosphate treatment.
リン酸塩処理に用いられる金属イオンの種類は限定されない。鉄、マンガン、亜鉛、カルシウムなどが例示される。リン酸塩処理は、その素過程として、被処理部材の表面に位置する金属性材料、特にＦｅの溶解を含む。そして、この金属性材料の溶解反応の対反応として位置付けられる水素イオンから水素分子が形成される反応により、金属性材料が溶解した部分の近傍に位置する処理液のｐＨが上昇する。処理液におけるｐＨが高まった領域では、処理液に含有される金属イオン（金属材料が溶解して生じたイオンも含む。）とリン酸とが反応して難溶性のリン酸塩が生じる。この難溶性のリン酸塩が、被処理部材上に析出することにより、リン酸塩層が形成される。 The kind of metal ion used for phosphating is not limited. Examples include iron, manganese, zinc, calcium and the like. The phosphate treatment includes dissolution of a metallic material, particularly Fe, located on the surface of the member to be treated as an elementary process. And the pH of the process liquid located in the vicinity of the part which the metallic material melt | dissolved rises by the reaction in which a hydrogen molecule is formed from the hydrogen ion positioned as a counter reaction of the dissolution reaction of this metallic material. In the region where the pH of the treatment liquid is increased, metal ions (including ions produced by dissolving the metal material) contained in the treatment liquid react with phosphoric acid to form a hardly soluble phosphate. The poorly soluble phosphate is deposited on the member to be treated, thereby forming a phosphate layer.
したがって、リン酸塩層は、リン酸塩処理の被処理部材である磁性部材における、Ｆｅを含有する金属性材料、すなわち、強磁性金属粉末からなる表面が露出してしまった部分に優先的に形成される。それゆえ、リン酸塩層は、効率的に絶縁層を形成することが可能である。 Therefore, the phosphate layer is preferentially placed on the portion of the magnetic member, which is a member to be treated with phosphate treatment, where the metallic material containing Fe, that is, the surface made of the ferromagnetic metal powder has been exposed. It is formed. Therefore, the phosphate layer can efficiently form an insulating layer.
リン酸塩層の厚さは、多くても数十ｎｍ程度であって、電子顕微鏡を用いて断面観察を行っても、リン酸塩層を確認することは容易でない（図２参照。）。しかしながら、上記のように、Ｆｅを含有する強磁性金属粉末の露出した部分を優先的に絶縁するため、リン酸塩層は優れた絶縁機能を有する絶縁層となることができる。上記のようなリン酸塩層が形成される反応は、強磁性金属粉末がＦｅを主成分とする場合に効率的に進行する。 The thickness of the phosphate layer is about several tens of nm at most, and it is not easy to confirm the phosphate layer even if cross-sectional observation is performed using an electron microscope (see FIG. 2). However, since the exposed portion of the ferromagnetic metal powder containing Fe is preferentially insulated as described above, the phosphate layer can be an insulating layer having an excellent insulating function. The reaction for forming the phosphate layer as described above efficiently proceeds when the ferromagnetic metal powder contains Fe as a main component.
絶縁層は、成形体の最表面に位置する強磁性金属粉末（以下、「表面粉末」ともいう。）を覆うように設けられていることが好ましい。表面粉末は、成形後のスプリングバックにより成形金型から取り出す際に金型表面と擦れたり、成形工程後の製造過程において他の部材と接触したりすることにより、金属性材料からなる表面が露出してしまう場合がある。そのような場合であっても、強磁性金属粉末はＦｅを含有するため、リン酸塩処理を行うことにより、表面粉末における金属性材料からなる表面を優先的に絶縁層を形成することができる。したがって、絶縁層がリン酸塩層を備えることにより、磁性部材１の表面の絶縁性を高めることが可能となる。 The insulating layer is preferably provided so as to cover a ferromagnetic metal powder (hereinafter also referred to as “surface powder”) located on the outermost surface of the molded body. When the surface powder is removed from the molding die by the spring back after molding, the surface made of a metallic material is exposed by rubbing against the mold surface or coming into contact with other members in the manufacturing process after the molding process. May end up. Even in such a case, since the ferromagnetic metal powder contains Fe, an insulating layer can be preferentially formed on the surface of the surface powder made of the metallic material by performing the phosphate treatment. . Therefore, when the insulating layer includes the phosphate layer, it is possible to improve the insulation of the surface of the magnetic member 1.
絶縁層の絶縁抵抗は、後述する絶縁抵抗の測定により測定した絶縁抵抗が５×１０１１Ω以上となる。この程度の絶縁抵抗であれば、電気めっき処理によって磁性部材１上にめっき層を形成する場合において、メタライズ層などによって磁性部材１上に設けられた通電領域以外にめっき材料が析出しにくくなり、「めっき伸び」現象が生じる可能性をより安定的に低減させることができる。 As for the insulation resistance of the insulation layer, the insulation resistance measured by measuring the insulation resistance described later is 5 × 10 11 Ω or more. With this degree of insulation resistance, when a plating layer is formed on the magnetic member 1 by electroplating, the plating material is less likely to deposit in areas other than the current-carrying region provided on the magnetic member 1 by a metallized layer or the like, The possibility that the “plating elongation” phenomenon occurs can be more stably reduced.
絶縁層は、含浸コート層を備えてもよい。含浸コート層を備えることで、磁性部材１の機械的強度を向上させることが可能となる。表面粉末からなる、または表面粉末が有機系成分などによって結着された構造を有する成形体の表面は、強磁性金属粉末の粒度分布によっては凹凸の程度が大きくなっている場合がある。このような場合には、表面粉末の全てを覆うようにリン酸塩層を形成することは容易でない。そこで、成形体の表面にまず含浸コート層を形成して、リン酸塩層の形成対象（含浸コートが形成された成形体）の表面の凹凸の程度を小さくした後、リン酸塩層を形成することにより、リン酸塩層によって表面粉末を覆うことが容易になる。したがって、含浸コート層は、表面粉末の表面の全てを覆うように形成されていてもよいし、表面粉末の表面に含浸コート層により覆われていない部分があってもよい。いずれにしても、含浸コート層を形成することによって、リン酸塩層の形成対象の表面の凹凸の程度を小さくできればよい。
しかしながら、上記のような問題が無い場合はリン酸塩層を形成してから含浸コート層を形成してもよい。いずれにしても、リン酸塩層が成形体表面に露出した強磁性金属粉末を覆っていればよい。
The insulating layer may include an impregnation coat layer. By providing the impregnated coat layer, the mechanical strength of the magnetic member 1 can be improved. Depending on the particle size distribution of the ferromagnetic metal powder, the surface of the molded body made of the surface powder or having a structure in which the surface powder is bound by an organic component or the like may have a large degree of unevenness. In such a case, it is not easy to form a phosphate layer so as to cover all of the surface powder. Therefore, an impregnated coat layer is first formed on the surface of the molded body to reduce the degree of unevenness on the surface of the phosphate layer formation target (molded body on which the impregnated coat is formed), and then a phosphate layer is formed. By doing so, it becomes easy to cover the surface powder with the phosphate layer. Therefore, the impregnation coat layer may be formed so as to cover the entire surface of the surface powder, or there may be a portion not covered with the impregnation coat layer on the surface of the surface powder. In any case, it is only necessary to reduce the degree of unevenness on the surface on which the phosphate layer is formed by forming the impregnation coat layer.
However, if there is no problem as described above, the impregnation coat layer may be formed after forming the phosphate layer. In any case, it is sufficient that the phosphate layer covers the ferromagnetic metal powder exposed on the surface of the molded body.
含浸コート層の種類は限定されない。シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ブチラールフェノール樹脂、エポキシ樹脂などが例示される。無機絶縁層を形成するための処理（特にドライプロセス）において冒される可能性が比較的低いことから、含浸コート層はシリコーン樹脂を含むことが好ましい。 The kind of impregnation coat layer is not limited. Examples include silicone resins, acrylic resins, butyral phenol resins, and epoxy resins. The impregnation coat layer preferably contains a silicone resin because it is relatively unlikely to be affected in the treatment for forming the inorganic insulating layer (particularly the dry process).
従来技術においては、絶縁層は、このような含浸コートのみにより構成される場合があった。しかしながら、図１に示されるインダクタンス素子１０のようなインダクタンス素子が特に小型化された場合（具体例として２ｍｍ×１．６ｍｍ、高さ１ｍｍ程度またはそれ以下の大きさが挙げられる。）には、含浸コーティング組成物の塗れ性を高めても、成形体の表面部に均一性高く含浸コート層を形成することは困難である。また、上述したように成形体が空孔を有している場合、含浸コーティング組成物は、この空孔に浸み込んでしまい、成形体の表面が一部露出し、成形体の表面部に含浸コート層を均一に形成できず、インダクタンス素子が備える磁性部材の表面に十分な絶縁性を有しない領域（本明細書において「低絶縁性領域」ともいう。）が生じてしまうことがあった。このような低絶縁性領域が「めっき伸び」現象の原因となりうることは前述のとおりである。そこで、低絶縁性領域が生じる可能性を低減させるべく、含浸コート層を形成するための含浸コーティング組成物の使用量を増やすと、含浸コーティング組成物から含浸コート層が形成される際の収縮量が多くなる。その結果、この収縮に起因してインダクタンス素子内の強磁性金属粉末に歪が生じやすくなることがあった。この強磁性金属粉末に生じた歪は、インダクタンス素子の磁気特性を低下させる原因となりうる。 In the prior art, the insulating layer may be constituted only by such an impregnation coat. However, when an inductance element such as the inductance element 10 shown in FIG. 1 is particularly miniaturized (specific examples include a size of 2 mm × 1.6 mm and a height of about 1 mm or less). Even if the wettability of the impregnation coating composition is improved, it is difficult to form an impregnation coat layer with high uniformity on the surface portion of the molded body. In addition, as described above, when the molded body has pores, the impregnated coating composition is soaked in the pores, and the surface of the molded body is partially exposed to the surface portion of the molded body. In some cases, the impregnated coat layer cannot be formed uniformly, and a region (also referred to as a “low-insulating region” in this specification) that does not have sufficient insulation on the surface of the magnetic member included in the inductance element may occur. . As described above, such a low insulating region can cause a “plating elongation” phenomenon. Therefore, if the amount of the impregnated coating composition used to form the impregnated coating layer is increased in order to reduce the possibility of the formation of a low insulating region, the amount of shrinkage when the impregnated coat layer is formed from the impregnated coating composition. Will increase. As a result, distortion may easily occur in the ferromagnetic metal powder in the inductance element due to the shrinkage. The strain generated in the ferromagnetic metal powder can cause a decrease in the magnetic characteristics of the inductance element.
これに対し、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０は、絶縁層がリン酸塩層を備えることから、磁性部材１の表面に低絶縁性領域が生じる可能性は十分に低減されている。したがって、インダクタンス素子１０の大きさが特に小型化された場合であっても、「磁性部材１の表面にめっき伸び」現象のような不具合が生じにくい。 On the other hand, in the inductance element 10 according to an embodiment of the present invention, since the insulating layer includes a phosphate layer, the possibility that a low insulating region is generated on the surface of the magnetic member 1 is sufficiently reduced. . Therefore, even when the size of the inductance element 10 is particularly reduced, problems such as the “plating elongation on the surface of the magnetic member 1” phenomenon hardly occur.
（２）導電性部材
導電性部材２は、磁性部材１の内部に埋設可能であれば、その形状および組成は限定されない。図１に示されるインダクタンス素子１０の場合には、導電性部材２はコイル形状の部分を有する。このコイルの具体的な形状は限定されない。例えば、コイルはエッジワイズコイルであってもよい。導電性部材２は、銅、アルミニウムなどを含有する導電率が高い材料から構成されていることが好ましい。
(2) Conductive Member The shape and composition of the conductive member 2 are not limited as long as the conductive member 2 can be embedded in the magnetic member 1. In the case of the inductance element 10 shown in FIG. 1, the conductive member 2 has a coil-shaped portion. The specific shape of this coil is not limited. For example, the coil may be an edgewise coil. The conductive member 2 is preferably made of a material having a high conductivity containing copper, aluminum and the like.
（３）接続端部
接続端部３ａ，３ｂは、導電性部材２の端部２ａ，２ｂに対して電気的に接続された状態で、磁性部材１の表面上に形成された導電性の部材である。接続端部３ａ，３ｂは、通常、磁性部材１の表面の複数の領域上に形成される。図１に示されるインダクタンス素子１０では、２つの接続端部３ａ，３ｂを備える。接続端部３ａ，３ｂの形状および組成は、接続端部３ａ，３ｂが適切な導電性を有し、磁性部材１の表面上の複数の接続端部３ａ，３ｂが短絡しない限り、限定されない。
(3) Connection end portion The connection end portions 3a and 3b are electrically conductive members formed on the surface of the magnetic member 1 while being electrically connected to the end portions 2a and 2b of the conductive member 2. It is. The connection end portions 3 a and 3 b are usually formed on a plurality of regions on the surface of the magnetic member 1. The inductance element 10 shown in FIG. 1 includes two connection ends 3a and 3b. The shape and composition of the connection ends 3a and 3b are not limited as long as the connection ends 3a and 3b have appropriate conductivity and the plurality of connection ends 3a and 3b on the surface of the magnetic member 1 are not short-circuited.
図１に示されるインダクタンス素子１０では、接続端部３ａ，３ｂは、生産性に優れる観点から、銀ペーストなどの導電ペーストから形成されたメタライズ層とこのメタライズ層上に形成されためっき層とを備える。このめっき層を形成する材料は限定されない。当該材料が含有する金属元素として、銅、アルミ、亜鉛、ニッケル、鉄、スズなどが例示される。 In the inductance element 10 shown in FIG. 1, the connection end portions 3 a and 3 b include a metallized layer formed from a conductive paste such as a silver paste and a plating layer formed on the metallized layer from the viewpoint of excellent productivity. Prepare. The material for forming the plating layer is not limited. Examples of the metal element contained in the material include copper, aluminum, zinc, nickel, iron, and tin.
上記のめっき層が電気めっきにより形成される場合であっても、本発明の一実施形態に係る磁性部材１の表面は十分な絶縁性を有するため、「めっき伸び」現象が生じにくい。 Even in the case where the plating layer is formed by electroplating, the surface of the magnetic member 1 according to an embodiment of the present invention has sufficient insulation, so that the “plating elongation” phenomenon is unlikely to occur.
接続端部３ａ，３ｂの厚さや大きさ（形状）は、適宜設定されるべきものである。上記のように、接続端部３ａ，３ｂがメタライズ層とめっき層とを備える場合には、メタライズ層を形成するための導電ペーストの塗布量として０．０５ｇ／ｃｍ２程度が例示され、めっき層の厚さの範囲として３〜１３μｍ程度が例示される。 The thickness and size (shape) of the connection ends 3a and 3b should be set as appropriate. As described above, when the connection end portions 3a and 3b include the metallized layer and the plating layer, the application amount of the conductive paste for forming the metallized layer is exemplified by about 0.05 g / cm 2. As the thickness range, about 3 to 13 μm is exemplified.
２．インダクタンス素子の製造方法
本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０の製造方法は特に限定されない。次に説明する製造方法により製造すれば、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０を効率的に製造することが実現される。
2. Method for Manufacturing Inductance Element A method for manufacturing the inductance element 10 according to an embodiment of the present invention is not particularly limited. If manufactured by the manufacturing method described below, the inductance element 10 according to an embodiment of the present invention can be efficiently manufactured.
一例において、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０の製造方法は、成形工程、リン酸塩処理工程、および接続端部形成工程を備え、好ましい一例では成形工程とリン酸塩処理工程との間にアニール工程を備え、さらに含浸コーティング工程を備えていてもよい。 In one example, the method for manufacturing the inductance element 10 according to one embodiment of the present invention includes a molding step, a phosphate treatment step, and a connection end forming step. In a preferred example, the method includes a molding step and a phosphate treatment step. An annealing step may be provided between them, and an impregnation coating step may be further provided.
成形工程では、強磁性金属粉末およびバインダー成分を含む混合体を成形する。バインダー成分は限定されず、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂などの樹脂材料が例示される。混合体は、絶縁性の無機系成分、カップリング剤、潤滑剤（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等が例示される。）などをさらに含んでいてもよい。混合体の調製方法も任意である。ボールミルなどを用いて混合してもよいし、各成分を含む分散液を調整して、この分散液を乾燥・粉砕して、強磁性金属粉末を含む造粒粉として混合体を得てもよい。成形条件も限定されない。０．１ＧＰａ〜５ＧＰａ程度の範囲で常温にて加圧することが例示される。 In the forming step, a mixture containing the ferromagnetic metal powder and the binder component is formed. The binder component is not limited, and examples thereof include resin materials such as silicone resin, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, acrylic resin, and olefin resin. The mixture may further contain an insulating inorganic component, a coupling agent, a lubricant (such as zinc stearate and aluminum stearate), and the like. The method for preparing the mixture is also arbitrary. It may be mixed using a ball mill or the like, or a dispersion containing each component may be prepared, and the dispersion may be dried and pulverized to obtain a mixture as a granulated powder containing a ferromagnetic metal powder. . The molding conditions are not limited. The pressurization at room temperature is exemplified in the range of about 0.1 GPa to 5 GPa.
成形工程において、成形金型のキャビティ内にコイルなどの導電性部材２を配置して成形を行うことにより、成形製造物内に導電性部材２を埋設させることができる。 In the molding step, the conductive member 2 such as a coil is placed in the cavity of the molding die and molded, whereby the conductive member 2 can be embedded in the molded product.
成形工程により得られた成形製造物を、必要に応じてアニール処理するアニール工程を行ってもよい。アニール処理をすることにより、成形工程によって生じた強磁性金属粉末内の歪が緩和されて、磁性部材１の磁気特性を向上させることができる。アニール処理の条件は、強磁性金属粉末内に生じた歪の程度や、バインダー成分の熱的特性を考慮して適宜設定される。一例を挙げれば、昇温速度２０℃／分〜５０℃／分程度で、室温から３００℃〜５００℃程度に加熱して、加熱温度にて０．５時間〜５時間程度保持することが挙げられる。 You may perform the annealing process which anneal-processes the molded product obtained by the shaping | molding process as needed. By performing the annealing treatment, the strain in the ferromagnetic metal powder generated by the molding process is relaxed, and the magnetic characteristics of the magnetic member 1 can be improved. The conditions for the annealing treatment are appropriately set in consideration of the degree of strain generated in the ferromagnetic metal powder and the thermal characteristics of the binder component. For example, heating from room temperature to about 300 ° C. to about 500 ° C. at a temperature rising rate of about 20 ° C./min to about 50 ° C./min and holding at the heating temperature for about 0.5 hours to 5 hours. It is done.
アニール工程を経て得られた成形体に対して、リン酸塩処理工程を実施する前に、含浸コーティング工程を行ってもよい。含浸コーティング工程では、含浸コーティング組成物と成形体とを接触させることにより、当該組成物を成形体の表層に含浸させる。接触方法は限定されない。含浸コーティング組成物中に成形体を浸漬させてもよいし、含浸コーティング組成物を成形体に塗布してもよい。含浸コーティング組成物中に成形体を浸漬させる場合には、真空排気しながら浸漬させることにより、含浸コーティング組成物を成形体内に入り込みやすくすることができる。成形体の表層に含浸した含浸コーティング組成物を乾燥したり、必要に応じて加熱などの処理を行ったりすることにより、含浸コート層が得られる。含浸コート層が形成されることにより、リン酸塩処理工程の対象物である、含浸コート層が形成された成形体の表面の凹凸の程度は小さくなり、リン酸塩処理工程において絶縁性に優れるリン酸塩層が形成されやすくなる。含浸コーティング組成物の組成は限定されない。シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ブチラールフェノール樹脂、エポキシ樹脂など樹脂系材料を含有していてもよい。なお、含浸コーティング工程はリン酸塩処理の後に行っても良い。 An impregnation coating process may be performed on the molded body obtained through the annealing process before the phosphate treatment process. In the impregnation coating step, the surface layer of the molded body is impregnated with the impregnated coating composition by contacting the molded body. The contact method is not limited. The molded body may be immersed in the impregnated coating composition, or the impregnated coating composition may be applied to the molded body. When the molded body is immersed in the impregnated coating composition, the impregnated coating composition can easily enter the molded body by being immersed while being evacuated. The impregnated coating layer can be obtained by drying the impregnated coating composition impregnated in the surface layer of the molded body or by performing a treatment such as heating as necessary. By forming the impregnated coat layer, the degree of unevenness on the surface of the molded body on which the impregnated coat layer is formed, which is an object of the phosphating process, is reduced, and the insulating property is excellent in the phosphating process A phosphate layer is easily formed. The composition of the impregnation coating composition is not limited. Resin-based materials such as silicone resin, acrylic resin, butyral phenol resin, and epoxy resin may be contained. Note that the impregnation coating step may be performed after the phosphate treatment.
リン酸塩処理工程では、成形体上にリン酸塩処理を行ってリン酸塩層を含む絶縁層を形成して、成形体と絶縁層とを備える磁性部材１を得る。上記のように、アニール工程が行われた場合には、成形体は、成形工程により得られた成形製造物に対してアニール処理が施されたものからなり、アニール工程が行われない場合には、成形体は成形工程により得られた成形製造物からなる。また、上記のように、含浸コーティング工程が行われた場合であっても、リン酸塩層を形成する反応は、上述したように強磁性金属粉末に含有されるＦｅの溶解を反応の素過程に含む。したがって、含浸コート層上にはリン酸塩層は形成されず、成形体の表面に露出した強磁性金属粉末上に選択的に形成される。この場合には、絶縁層は、含浸コート層およびリン酸塩層を備えることとなる。一方、含浸コーティング工程をリン酸塩処理工程の後に行う場合、リン酸塩層上に含浸コート層が形成されることがある。含浸コーティング工程が行われない場合には、絶縁層はリン酸塩層を備える。 In the phosphating process, the magnetic member 1 including the molded body and the insulating layer is obtained by performing a phosphate treatment on the molded body to form an insulating layer including a phosphate layer. As described above, when the annealing process is performed, the molded body is formed by annealing the molded product obtained by the molding process, and when the annealing process is not performed. The molded body consists of a molded product obtained by the molding process. In addition, even when the impregnation coating process is performed as described above, the reaction for forming the phosphate layer is performed by dissolving the Fe contained in the ferromagnetic metal powder as described above. Included. Therefore, the phosphate layer is not formed on the impregnated coat layer, but is selectively formed on the ferromagnetic metal powder exposed on the surface of the molded body. In this case, the insulating layer includes an impregnation coat layer and a phosphate layer. On the other hand, when the impregnation coating step is performed after the phosphate treatment step, an impregnation coat layer may be formed on the phosphate layer. If the impregnation coating process is not performed, the insulating layer comprises a phosphate layer.
リン酸塩処理に用いる処理液（リン酸塩処理液）は、リン酸イオンおよび適切な金属イオンを含有する。金属イオンとして、鉄イオン、マンガンイオン、亜鉛イオン、カルシウムイオンなどが例示されるが、限定されない。リン酸処理液の液性は限定されず、酸性であってもよい。リン酸処理液は、有機酸などを含有していてもよい。 The treatment liquid used for the phosphate treatment (phosphate treatment liquid) contains phosphate ions and appropriate metal ions. Examples of metal ions include, but are not limited to, iron ions, manganese ions, zinc ions, calcium ions, and the like. The liquid property of the phosphoric acid treatment liquid is not limited and may be acidic. The phosphoric acid treatment liquid may contain an organic acid or the like.
リン酸処理の条件は被処理部材となる成形体の組成およびリン酸処理液の組成などに応じて適宜設定される。リン酸処理液の温度は室温（２５℃）程度から６０℃程度の範囲で行われる場合がある。処理時間は、処理温度などにより適宜設定され、数十秒間から数分間の範囲で行われる場合がある。 The conditions for the phosphoric acid treatment are appropriately set according to the composition of the molded body to be treated and the composition of the phosphoric acid treatment liquid. The temperature of the phosphoric acid treatment solution may be in the range of about room temperature (25 ° C.) to about 60 ° C. The processing time is appropriately set depending on the processing temperature and the like, and may be performed in the range of several tens of seconds to several minutes.
リン酸塩処理工程後に絶縁層を構成する部材を形成するための工程が行われてもよい。そのような工程として、例えば、有機系のコート層を形成するための工程が行われてもよいし、フッ素系のコート層を形成するための工程が行われてもよい。 A step for forming a member constituting the insulating layer may be performed after the phosphate treatment step. As such a process, for example, a process for forming an organic coat layer may be performed, or a process for forming a fluorine coat layer may be performed.
こうして、その表層に絶縁層を備える磁性部材１が得られたら、磁性部材１内に配置された導電性部材２に対して電気的に接続する接続端部３ａ，３ｂを、磁性部材１の絶縁層上に形成する接続端部形成工程を行う。接続端部３ａ，３ｂがメタライズ層とめっき層とから構成される場合には、まず、銀ペーストなどの導電性ペーストを絶縁層上に塗布する。塗布方法は任意である。印刷、ディスペンサーなどが好適に使用される。必要に応じて乾燥を行うことにより絶縁層上にメタライズ層を形成する。続いて、電気めっき処理を行ってメタライズ層上にめっき層を形成する。電気めっきの方法は限定されない。前述のようにインダクタンス素子１０のサイズが特に小さい場合には、バレルめっきを行うことが好ましい。本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０の製造方法では、絶縁層が無機絶縁層を備えるため、電気めっきを行った際に、めっき層が、メタライズ層をはみ出して磁性部材１の絶縁層上に形成される不具合（「めっき伸び」現象）生じにくい。 Thus, when the magnetic member 1 having the insulating layer on the surface layer is obtained, the connection ends 3 a and 3 b that are electrically connected to the conductive member 2 disposed in the magnetic member 1 are insulated from the magnetic member 1. A connection end forming process is performed on the layer. When the connection end portions 3a and 3b are composed of a metallized layer and a plating layer, first, a conductive paste such as a silver paste is applied on the insulating layer. The application method is arbitrary. Printing, a dispenser, etc. are used suitably. A metallized layer is formed on the insulating layer by drying as necessary. Subsequently, an electroplating process is performed to form a plating layer on the metallized layer. The method of electroplating is not limited. As described above, when the size of the inductance element 10 is particularly small, it is preferable to perform barrel plating. In the method for manufacturing the inductance element 10 according to the embodiment of the present invention, since the insulating layer includes an inorganic insulating layer, when electroplating is performed, the plating layer protrudes from the metallized layer on the insulating layer of the magnetic member 1. It is difficult to cause defects ("plating elongation" phenomenon).
以上説明した本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０の製造方法は次のようにまとめることができる。すなわち、成形体と絶縁層とを備える磁性部材および導電性の接続端部を備えるインダクタンス素子の製造方法であって、Ｆｅを含有する強磁性金属粉末およびバインダー成分を含む混合体を成形する成形工程；成形工程を経て得られた成形体上にリン酸塩処理を行って、成形体および絶縁層を備える磁性部材を得るリン酸塩処理工程；および磁性部材の絶縁層上に接続端部を形成する接続端部形成工程を備えるインダクタンス素子の製造方法である。当該方法により、上記のインダクタンス素子を効率的に製造することができる。 The manufacturing method of the inductance element 10 according to the embodiment of the present invention described above can be summarized as follows. That is, a method of manufacturing an inductance element including a magnetic member including a molded body and an insulating layer and a conductive connection end, and molding a mixture including a ferromagnetic metal powder containing Fe and a binder component A phosphating process is performed on the molded body obtained through the molding process to obtain a magnetic member including the molded body and an insulating layer; and a connection end is formed on the insulating layer of the magnetic member; It is a manufacturing method of an inductance element provided with the connecting end part formation process. By this method, the inductance element can be efficiently manufactured.
上記の製造方法において、成形工程により得られた成形製造物に対してアニール処理を行うアニール工程を備えていてもよい。 In the manufacturing method described above, an annealing process may be provided in which an annealing process is performed on the molded product obtained by the molding process.
上記の製造方法において、導電性層は導電ペーストから形成されたメタライズ層とメタライズ層上に形成されためっき層とを備え、接続端部形成工程は、導電性ペーストを絶縁層上に塗布してメタライズ層を形成すること、および電気めっき処理を行ってメタライズ層上にめっき層を形成することを含んでいてもよい。 In the above manufacturing method, the conductive layer includes a metallized layer formed from a conductive paste and a plating layer formed on the metallized layer, and the connection end portion forming step includes applying the conductive paste on the insulating layer. The method may include forming a metallized layer and performing an electroplating process to form a plated layer on the metallized layer.
上記の製造方法において、磁性部材はその内部に導電性部材を有するものであって、接続端部形成工程では、導電性部材に電気的に接続するように接続端部は形成されていてもよい。 In the above manufacturing method, the magnetic member has a conductive member therein, and in the connection end forming step, the connection end may be formed so as to be electrically connected to the conductive member. .
３．電子機器
本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０は、当該インダクタンス素子１０が特に小型である場合であっても、接続端部３ａ，３ｂにおいて短絡が生じにくい。したがって、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０は、特に小型であっても動作安定性に優れる。それゆえ、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１０を実装した電子機器は小型化が容易となる。また、電子機器の実装スペースに、多数のインダクタンス素子１０を実装することが可能となる。この点に関し、インダクタンス素子１０が小型であることにより、電源スイッチング回路、電圧昇降回路、平滑回路、高周波電流を阻止する回路などを小型化することが可能である。それゆえ、電子機器の電源供給回路を増やすことが容易となる。その結果、より精密な電源制御が可能となって、電子機器の消費電力を抑えることが可能となる。上記の電子機器が備えるインダクタンス素子１０は、前述のインダクタンス素子１０の製造方法により製造されたものであってもよい。
3. Electronic Device The inductance element 10 according to an embodiment of the present invention is less likely to cause a short circuit at the connection ends 3a and 3b even when the inductance element 10 is particularly small. Therefore, the inductance element 10 according to an embodiment of the present invention is excellent in operational stability even if it is particularly small. Therefore, the electronic device on which the inductance element 10 according to the embodiment of the present invention is mounted can be easily downsized. In addition, a large number of inductance elements 10 can be mounted in the mounting space of the electronic device. In this regard, since the inductance element 10 is small, it is possible to reduce the size of a power supply switching circuit, a voltage raising / lowering circuit, a smoothing circuit, a circuit that blocks high-frequency current, and the like. Therefore, it is easy to increase the power supply circuit of the electronic device. As a result, more precise power supply control is possible, and the power consumption of the electronic device can be suppressed. The inductance element 10 included in the electronic device may be manufactured by the method for manufacturing the inductance element 10 described above.
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、インダクタンス素子は磁性部材および導電性部材を備えていればよく、インダクタであってもよいし、リアクトルであってもよいし、トランスであってもよい。 For example, the inductance element only needs to include a magnetic member and a conductive member, and may be an inductor, a reactor, or a transformer.
また、上記の説明では、導電性部材は成形体の製造段階でその内部に埋設されるが、導電性部材を内包するように複数の成形体を配置してもよい。具体的には、１つの成形体が導電性部材を配置しうる溝部を有し、その溝部内に導電性部材を配置し、その後、導電性部材を覆うように別の成形体を配置することにより、複数の成形体に導電性部材が内包された構造体を得ることができる。 In the above description, the conductive member is embedded in the molded body at the manufacturing stage, but a plurality of molded bodies may be arranged so as to enclose the conductive member. Specifically, one molded body has a groove part in which a conductive member can be arranged, a conductive member is arranged in the groove part, and then another molded body is arranged so as to cover the conductive member. Thus, a structure in which a conductive member is included in a plurality of molded bodies can be obtained.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
（実施例１）
水アトマイズ法を用いて、Ｆｅ７４．４３ａｔ％Ｃｒ１．９６ａｔ％Ｐ９．０４ａｔ％Ｃ２．１６ａｔ％Ｂ７．５４ａｔ％Ｓｉ４．８７ａｔ％なる組成になるように秤量して得られたＦｅ基非晶質軟磁性粉末を強磁性金属粉末として作製した。得られた軟磁性粉末の粒度分布は、日機装社製「マイクロトラック粒度分布測定装置 ＭＴ３３００ＥＸ」を用いて体積分布で測定した。その結果、平均粒径（Ｄ５０）は５．０μｍであった。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.
Example 1
Fe obtained by weighing to obtain a composition of Fe 74.43 at% Cr 1.96 at% P 9.04 at% C 2.16 at% B 7.54 at% Si 4.87 at% using the water atomization method. A base amorphous soft magnetic powder was prepared as a ferromagnetic metal powder. The particle size distribution of the obtained soft magnetic powder was measured by volume distribution using “Microtrack particle size distribution measuring device MT3300EX” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. As a result, the average particle diameter (D50) was 5.0 μm.
上記の軟磁性粉末１００質量部、熱可塑性樹脂であるアクリル系樹脂および熱硬化性樹脂であるフェノール系樹脂を含む樹脂系材料を含有するバインダー２質量部、およびステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤０．３質量部を混合して、スラリーを得た。 A lubricant comprising 100 parts by mass of the soft magnetic powder, 2 parts by mass of a binder containing a resin material including an acrylic resin as a thermoplastic resin and a phenol resin as a thermosetting resin, and zinc stearate. 3 parts by mass was mixed to obtain a slurry.
得られたスラリーを乾燥後に粉砕し、目開き３００μｍのふるいおよび８５０μｍのふるいを用いて、３００μｍ以下の微細な粉末および８５０μｍ以上の粗大な粉末を除去して、造粒粉を得た。 The obtained slurry was pulverized after drying, and fine powder of 300 μm or less and coarse powder of 850 μm or more were removed using a sieve having an opening of 300 μm and a sieve of 850 μm to obtain granulated powder.
上記の方法により得られた造粒粉を、絶縁被覆された銅製コイル（ターン数：５）がキャビティ内にあらかじめ配置された金型に充填し、金型温度２３℃、面圧１．０ＧＰａで加圧する条件にて加圧成形し、成形製造物を得た。 The granulated powder obtained by the above method is filled in a mold in which an insulation-coated copper coil (turn number: 5) is arranged in advance in the cavity, and the mold temperature is 23 ° C. and the surface pressure is 1.0 GPa. The molded product was obtained by pressure molding under pressure.
得られた成形製造物を、窒素気流雰囲気の炉内に載置し、炉内温度を、室温（２５℃）から昇温速度４０℃／分で３７０℃まで加熱し、この温度にて６０分間保持し、その後、炉内で室温まで冷却する熱処理を行った。こうして、２ｍｍ×１．６ｍｍ、厚さ１ｍｍの直方体の成形体として得た。 The obtained molded product was placed in a furnace in a nitrogen stream atmosphere, and the furnace temperature was heated from room temperature (25 ° C.) to 370 ° C. at a rate of temperature increase of 40 ° C./min. Then, heat treatment was performed to cool to room temperature in the furnace. In this way, it was obtained as a rectangular parallelepiped shaped body having a size of 2 mm × 1.6 mm and a thickness of 1 mm.
リン酸塩皮膜の析出のためのリン酸鉄処理液を用意した。一定の液温が維持されたリン酸処理液内に、上記の成形体を数十秒間〜数分間浸漬させた。浸漬後の成形体を水洗・乾燥して、成形体とその表面部にリン酸塩層からなる絶縁層とを備える磁性部材を得た。 An iron phosphate treatment solution for precipitation of a phosphate film was prepared. The molded body was immersed in the phosphating solution having a constant liquid temperature maintained for several tens of seconds to several minutes. The molded body after the immersion was washed with water and dried to obtain a magnetic member including the molded body and an insulating layer made of a phosphate layer on the surface thereof.
磁性部材の１．６ｍｍ×１ｍｍの大きさを有し対向する面のそれぞれに、平面視形状が２ｍｍ×約０．５ｍｍの長方形であって銀ペーストからなるメタライズ層を、印刷により形成した。 A metallized layer made of silver paste and having a rectangular shape of 2 mm × about 0.5 mm in plan view was formed by printing on each of the opposing surfaces of the magnetic member having a size of 1.6 mm × 1 mm.
得られたメタライズ層が形成された磁性部材に対して、バレルめっき金属（Ｎｉ／Ｓｎ）を行い、約２μｍの厚さのＮｉめっき下地層と約６μｍの厚さのＳｎめっき層を形成した。 Barrel-plated metal (Ni / Sn) was applied to the obtained magnetic member on which the metallized layer was formed to form a Ni-plated underlayer having a thickness of about 2 μm and a Sn-plated layer having a thickness of about 6 μm.
こうして、非晶質軟磁性粉末からなる強磁性金属粉末および有機系成分を含む成形体と、成形体の表面部上に形成された、リン酸塩層を有する絶縁層とを備える磁性部材；磁性部材が備える成形体の内部に位置する部分（コイル）を有する導電性部材；およびこの磁性部材の表面上に形成された、銀ペーストに基づくメタライズ層とＮｉ／Ｓｎめっき層とを有する導電性の接続端部を備え、図１に示される外観を有する、インダクタンス素子を得た。 Thus, a magnetic member comprising a molded body containing a ferromagnetic metal powder made of amorphous soft magnetic powder and an organic component, and an insulating layer having a phosphate layer formed on the surface of the molded body; A conductive member having a portion (coil) located inside a molded body included in the member; and a conductive member having a metallized layer based on a silver paste and a Ni / Sn plating layer formed on the surface of the magnetic member. An inductance element having a connection end and having the appearance shown in FIG. 1 was obtained.
（比較例１）
絶縁層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、インダクタンス素子を製造した。
(Comparative Example 1)
An inductance element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the insulating layer was not formed.
（試験例１）インダクタンス素子の断面の観察
実施例により製造されたインダクタンス素子を樹脂に埋め込んで切断し、切断面を研磨して、電子顕微鏡にて観察した。図２および３に示されるように、リン酸塩層の存在を断面観察からは確認できなかった。すなわち、実施例１において形成されたリン酸塩層は、極めて薄いものであることが確認された。
(Test Example 1) Observation of cross section of inductance element The inductance element manufactured according to the example was embedded in a resin and cut, the cut surface was polished, and observed with an electron microscope. As shown in FIGS. 2 and 3, the presence of the phosphate layer could not be confirmed from cross-sectional observation. That is, it was confirmed that the phosphate layer formed in Example 1 was extremely thin.
（試験例２）表面抵抗の測定
実施例および比較例により製造されたインダクタンス素子（それぞれ５０個）について、絶縁抵抗（単位：Ω）を測定して平均値を求めた。絶縁抵抗は磁性部材の２．０×１．６ｍｍの大きさを有する面において、端子間距離を１．５ｍｍとして抵抗計により測定したものである。その結果を表１に示す。表１に示されるように、無機絶縁層すなわちリン酸塩層の有無により、絶縁抵抗値は約２．５倍の相違が生じることが確認された。
(Test Example 2) Measurement of surface resistance With respect to the inductance elements (50 each) manufactured according to the examples and comparative examples, the insulation resistance (unit: Ω) was measured to obtain an average value. The insulation resistance is measured by a resistance meter on the surface of the magnetic member having a size of 2.0 × 1.6 mm with the distance between terminals being 1.5 mm. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, it was confirmed that the insulation resistance value varied by about 2.5 times depending on the presence or absence of the inorganic insulating layer, that is, the phosphate layer.
（試験例３）「めっき伸び」現象の評価
実施例および比較例により製造されたインダクタンス素子（それぞれ５０個）について、外観の観察を行い、「めっき伸び」現象が生じているか否かを確認した。その結果、図４に示されるように、比較例により製造されたインダクタンス素子には「めっき伸び」現象（図４における白丸内）が生じているものが認められた。これに対し、図５に示されるように、実施例により製造されたインダクタンス素子には「めっき伸び」現象が生じているものが認められなかった。
(Test Example 3) Evaluation of “Plating Elongation” Phenomenon The appearance of the inductance elements (50 each) manufactured according to the examples and comparative examples was observed to confirm whether or not the “plating elongation” phenomenon occurred. . As a result, as shown in FIG. 4, the inductance element manufactured by the comparative example was found to have a “plating elongation” phenomenon (inside the white circle in FIG. 4). On the other hand, as shown in FIG. 5, no inductance element produced according to the example had a “plating elongation” phenomenon.
（試験例４）インダクタンスの測定
実施例および比較例により製造されたインダクタンス素子（それぞれ５０個）について、インピーダンスアナライザ（アジレント社製「４２９４Ａ」）を用いて、１ＭＨｚにおけるインダクタンス（単位：μＨ）を測定して平均値を求めた。その結果を表２に示す。表１に示されるように、リン酸塩層の有無により、インダクタンスの変化は実質的に認められなかった。
(Test Example 4) Measurement of inductance Measure inductance (unit: μH) at 1 MHz using an impedance analyzer (“4294A” manufactured by Agilent) for the inductance elements (50 each) manufactured according to the examples and comparative examples. The average value was obtained. The results are shown in Table 2. As shown in Table 1, no substantial change in inductance was observed depending on the presence or absence of the phosphate layer.
本発明に係る実施例１により製造されたインダクタンス素子は、無機絶縁層を有する絶縁層を備えることから、磁気特性に実質的な影響を与えることなく、磁性部材の表面の絶縁性が高められたことが確認された。その結果として、実施例１のインダクタンス素子には、「めっき伸び」現象の発生が認められなかった。これに対して、比較例１により製造されたインダクタンス素子には、「めっき伸び」現象の発生が認められた。 Since the inductance element manufactured according to the first embodiment of the present invention includes the insulating layer having the inorganic insulating layer, the surface insulation of the magnetic member is improved without substantially affecting the magnetic characteristics. It was confirmed. As a result, the “plating elongation” phenomenon was not observed in the inductance element of Example 1. On the other hand, in the inductance element manufactured according to Comparative Example 1, the occurrence of the “plating elongation” phenomenon was observed.
（試験例５）リフロー試験
実施例および比較例により製造されたインダクタンス素子（それぞれ５０個）について、次の条件のリフロー試験を行った。
ピーク温度：２７０℃
ピーク温度の保持時間：１８０秒
リフロー試験を１回または３回行った後、試験例２と同様にして絶縁抵抗を測定して平均値を求めた。その結果を表３および図６に示す。
(Test Example 5) Reflow Test A reflow test under the following conditions was performed on the inductance elements (50 each) manufactured according to the examples and comparative examples.
Peak temperature: 270 ° C
Retention time of peak temperature: 180 seconds After performing the reflow test once or three times, the insulation resistance was measured in the same manner as in Test Example 2 to obtain the average value. The results are shown in Table 3 and FIG.
表３および図６に示されるように、実施例１により製造されたインダクタンス素子は、リフロー試験を行っても磁性部材の表面の絶縁性は低下しなかった。これに対し、比較例１により製造されたインダクタンス素子は、リフロー試験を経ることによって磁性部材の表面の絶縁性が顕著に低下した。インダクタンス素子は基板に実装された状態でリフローなどの熱履歴を受ける場合がある。特にリフローの際には、はんだが溶融するため、実装されたインダクタンス素子が小型であると、そのインダクタンス素子の基板に対する位置が変動してしまうことがある。スマートフォンなどのように実装空間が狭い電子機器の場合には、このインダクタンス素子の位置変動の程度が大きいと、インダクタンス素子が電子機器の筐体に接触する状態となってしまうこともある。このような状態となったときでも、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子は、磁気部材の絶縁抵抗が高いため、ショートなどの事故が発生しにくい。また、リン酸塩層の熱的安定性が高いことから、外部環境下において耐環境性も向上することが期待できる。
なお、上記実施例および比較例は含浸コーティングを行っていない、含浸コート層が無いものであるが、含浸コート層を設けたものでも、同様な結果が得られると予想される。
As shown in Table 3 and FIG. 6, the inductance of the inductance element manufactured according to Example 1 did not deteriorate the insulation property of the surface of the magnetic member even when the reflow test was performed. On the other hand, the inductance of the inductance element manufactured according to Comparative Example 1 significantly decreased the insulating property of the surface of the magnetic member through the reflow test. The inductance element may receive a thermal history such as reflow while mounted on the substrate. In particular, during reflow, the solder melts, so that if the mounted inductance element is small, the position of the inductance element relative to the substrate may fluctuate. In the case of an electronic device with a small mounting space such as a smartphone, if the degree of positional variation of the inductance element is large, the inductance element may come into contact with the casing of the electronic device. Even in such a state, the inductance element according to an embodiment of the present invention is less likely to cause an accident such as a short circuit because the insulation resistance of the magnetic member is high. Moreover, since the thermal stability of the phosphate layer is high, it can be expected that the environmental resistance is also improved in the external environment.
In addition, although the said Example and comparative example do not have an impregnation coating and do not have an impregnation coat layer, even if an impregnation coat layer is provided, it is expected that the same result is obtained.
本発明のインダクタンス素子は、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンなどの電子機器に実装される部品として好適であり、特に、これらの電子機器の電源供給回路に使用されるインダクタンス素子として好適である。 The inductance element of the present invention is suitable as a component that is mounted on an electronic device such as a mobile phone, a smartphone, or a laptop computer, and is particularly suitable as an inductance element that is used in a power supply circuit of these electronic devices.
１０ インダクタンス素子
１ 磁性部材
２ 導電性部材
２ａ，２ｂ 導電性部材２の端部
３ａ，３ｂ 接続端部
10 Inductance element 1 Magnetic member 2 Conductive members 2a and 2b End portions 3a and 3b of the conductive member 2 Connection end
Claims (4)
前記磁性部材の内部に位置する部分を有する導電性部材と、
前記導電性部材に対して電気的に接続された状態で前記磁性部材の前記絶縁層上に形成された導電性の２つの接続端部とを備え、
前記磁性部材は２つの通電領域が設けられた面を有し、前記２つの通電領域の一方には前記２つの接続端部の一方が位置し、前記２つの通電領域の他方には前記２つの接続端部の他方が位置し、
前記接続端部はめっき層を備え、
前記絶縁層は含浸コート層とリン酸塩層を備え、前記リン酸塩層は前記含浸コート層が形成されずに前記成形体の表面に露出した前記強磁性金属粉末上に選択的に形成され、
前記強磁性金属粉末はＦｅを主成分とすること
を特徴とするインダクタンス素子。 A magnetic member comprising a molded body formed of a molded product in which a ferromagnetic metal powder containing Fe is pressure-molded and having pores, and an insulating layer formed on a surface portion of the molded body;
A conductive member having a portion located inside the magnetic member;
Two conductive connection ends formed on the insulating layer of the magnetic member in a state of being electrically connected to the conductive member;
The magnetic member has a surface provided with two energization areas, one of the two energization areas has one of the two connection end portions, and the other of the two energization areas has the two The other of the connection ends is located,
The connection end includes a plating layer,
The insulating layer includes an impregnation coat layer and a phosphate layer, and the phosphate layer is selectively formed on the ferromagnetic metal powder exposed on the surface of the molded body without forming the impregnation coat layer. ,
The ferromagnetic metal powder inductance element characterized to Rukoto and mainly composed of Fe.
Ｆｅを主成分として含有する強磁性金属粉末およびバインダー成分を含む混合体を加圧成形する成形工程； A molding step of pressure-molding a mixture containing a ferromagnetic metal powder containing Fe as a main component and a binder component;
前記成形工程を経て得られた前記成形体上に含浸コート層を形成する含浸コーティング工程； An impregnation coating step of forming an impregnation coating layer on the molded body obtained through the molding step;
前記含浸コーティング工程を経た前記成形体上にリン酸塩処理を行って前記含浸コート層が形成されずに前記成形体の表面に露出した前記磁性金属粉末上に選択的にリン酸塩層を含む絶縁層を形成して、前記磁性部材を得るリン酸塩処理工程； A phosphate layer is selectively included on the magnetic metal powder exposed on the surface of the molded body without forming the impregnated coating layer by performing a phosphate treatment on the molded body that has undergone the impregnation coating process. A phosphating step of forming an insulating layer to obtain the magnetic member;
および前記磁性部材の前記絶縁層上に前記２つの接続端部を形成する接続端部形成工程を備え、 And a connection end forming step of forming the two connection ends on the insulating layer of the magnetic member,
前記２つの接続端部は導電性ペーストから形成されたメタライズ層と前記メタライズ層上に形成されためっき層とを備え、 The two connection end portions include a metallized layer formed from a conductive paste and a plating layer formed on the metallized layer,
前記接続端部形成工程は、前記導電性ペーストを前記絶縁層上に塗布してメタライズ層を形成すること、および電気めっき処理を行って前記メタライズ層上に前記めっき層を形成することを含み、 The connection end portion forming step includes applying the conductive paste on the insulating layer to form a metallized layer, and performing an electroplating process to form the plated layer on the metallized layer;
前記磁性部材は２つの通電領域が設けられた面を有し、前記２つの通電領域の一方には前記２つの接続端部の一方が位置し、前記２つの通電領域の他方には前記２つの接続端部の他方が位置することを特徴とするインダクタンス素子の製造方法。 The magnetic member has a surface provided with two energization areas, one of the two energization areas has one of the two connection end portions, and the other of the two energization areas has the two A method of manufacturing an inductance element, wherein the other of the connection end portions is located.
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