JP6479064B2

JP6479064B2 - コイル部品用合金粉末及びそれを含むコイル部品

Info

Publication number: JP6479064B2
Application number: JP2017025820A
Authority: JP
Inventors: ロクキム、キョン; ジャエリ−、セオン; ホチョン、ジョン
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2037-02-15
Also published as: KR101813388B1; JP2018016880A

Description

本発明は、コイル部品用合金粉末及びそれを含むコイル部品に関する。

コイル部品の一つであるインダクター（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）は、抵抗、キャパシターとともに電子回路を成し、ノイズ（Ｎｏｉｓｅ）を除去する代表的な受動素子であり、且つコイル部品である。このインダクターは、電磁気的特性を用いて、キャパシターと組み合わせて特定周波数帯の信号を増幅させる共振回路やフィルター（Ｆｉｌｔｅｒ）回路などの構成に用いられている。

近年、種々の通信デバイスまたはディスプレイデバイスなどのＩＴデバイスの小型化及び薄型化が加速化しており、このようなＩＴデバイスに採用されるインダクター、キャパシター、トランジスターなどの種々の素子も小型化及び薄型化するための研究が行われつつある。

このような小型化及び薄型化にもかかわらず、コイル部品に要求される性能要件は同一のままか、または徐々に高くなっている傾向にある。コイル部品の一つであるインダクターにおいては、容量、直流重畳特性及び損失効率などの特性が重要とされている。

このようなコイル部品の性能は、コイル部品の本体に用いられる合金粉末の特性に大きく影響される。

したがって、コイル部品の性能を向上させることができるコイル部品用合金粉末が求められている状況である。

韓国特許出願公開第１０‐２０１３‐００９４３１６号公報

ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．４４，ＮＯ．１１，ＮＯＶＥＭＢＥＲ２００８

本発明の目的の一つは、コーティング接合性及びコーティング再現性に優れており、高い抵抗特性を有するとともに、磁気の経時劣化（Ｍａｇｎｅｔｉｃａｇｉｎｇ）が防止され、１．５Ｔ以上のＢｓが実現可能な、コイル部品用合金粉末及びそれを含むコイル部品を提供することにある。

上述の課題を解決するための方法として、本発明は一例によるコイル部品用合金粉末を提案し、具体的に、非晶質のＦｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末を含み、上記Ｃｒの含量が１〜１．５ａｔ％である。

上述の課題を解決するための他の方法として、本発明は他の例によるコイル部品の新規な構造を提案し、具体的に、コイル部品用合金粉末を含む本体と、上記本体の内側に配置され、両端部が上記本体の外側に露出するコイルと、上記本体の外側に配置され、上記コイルの端部とそれぞれ連結される外部電極と、を含み、上記コイル部品用合金粉末は、非晶質のＦｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末を含み、上記Ｃｒの含量が１〜１．５ａｔ％である。

本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、非晶質のＦｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末を含み、Ｃｒの含量を１〜１．５ａｔ％とすることで、コーティング接合性及びコーティング再現性に優れるとともに、高い抵抗特性を有するコイル部品用合金粉末及びそれを含むコイル部品を提供する。

また、本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、磁気の経時劣化を防止し、１．５Ｔ以上のＢｓが実現可能であるコイル部品用合金粉末及びそれを含むコイル部品を提供する。

水に分散させたコイル部品用合金粉末の酸化結果を撮影したものである。比較例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_５．７Ｂ_１３．３Ｃ_２）、第１実施例（Ｆｅ_８１Ｓｉ_４．１Ｂ_１２．９Ｃ_１Ｃｒ_１）、及び第２実施例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_４Ｂ_１４．４Ｃ_１Ｃｒ_１．５）のＢ‐Ｈシグナルを示した図である。比較例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_５．７Ｂ_１３．３Ｃ_２）の粉末を電子顕微鏡で撮影したものである。本発明の第１実施例（Ｆｅ_８１Ｓｉ_４．１Ｂ_１２．９Ｃ_１Ｃｒ_１）の粉末を電子顕微鏡で撮影したものである。本発明の第２実施例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_４Ｂ_１４．４Ｃ_１Ｃｒ_１．５）の粉末を電子顕微鏡で撮影したものである。ＣｒＯ_ｘとリン酸塩との結合を示した化学式である。本発明の他の実施形態によるコイル部品の断面図を概略的に示した図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることがある。

コイル部品用合金粉末
本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、非晶質のＦｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末を含む。特に、本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、Ｃｒの含量が１〜１．５ａｔ％である。

また、本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、Ｆｅの含量が７７〜８１ａｔ％であり、Ｓｉの含量が４〜８ａｔ％であり、Ｂの含量が１２〜１４ａｔ％であり、Ｃの含量が０．１５〜１．０ａｔ％であることができる。

下記表１は、コイル部品用合金粉末中のＣｒ含量に応じた特性の変化を測定して示したものである。

また、図１は水中に分散させたコイル部品用合金粉末の酸化状態を撮影したものであり、図２は比較例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_５．７Ｂ_１３．３Ｃ_２）、第１実施例（Ｆｅ_８１Ｓｉ_４．１Ｂ_１２．９Ｃ_１Ｃｒ_１）及び第２実施例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_４Ｂ_１４．４Ｃ_１Ｃｒ_１．５）のＢ‐Ｈシグナルを示した図である。

＊：比較例

コイル部品用合金粉末の特性評価は、直径２０ｍｍのサイズを有するトロイダルコアを製造して行った。

透磁率及び損失は、１ＭＨｚの作動周波数を基準として測定したものであり、ＤＣ‐ｂｉａｓ（直流重畳特性）は、％透磁率値が電流０Ｖから始まって１００％基準点で磁化力（ＭａｇｎｅｔｉｚｉｎｇＦｏｒｃｅ、Ｏｅ）が磁路長換算最大電流値における％透磁率値である。

酸素濃度は、３回繰り返して測定したもので、コイル部品用合金粉末にコーティングされる前段階で測定したものである。

表１を参照すると、コイル部品用合金粉末中のＣｒの含量が０である場合（サンプル１）には、コーティング前の酸素濃度が９２３ｐｐｍと非常に高いことが分かる。しかし、コイル部品用合金粉末中のＣｒの含量が１ａｔ％以上に増加するにつれて、コーティング前の酸素濃度が急激に減少する。

図１を参照すると、Ｆｅ_７９Ｓｉ_５．７Ｂ_１３．３Ｃ_２の粉末（比較例）を水に分散させた場合（１）には、酸化により水が濁っていることを確認することができる。このように、コイル部品用合金粉末の表面酸化が発生しやすい場合には、時間の経過につれてコイル部品の電磁気特性が低下し、コイル部品用合金粉末を絶縁コーティングする際にコーティングのバラツキが増加するという問題がある。

しかし、比較例と異なって、第１実施例（Ｆｅ_８１Ｓｉ_４．１Ｂ_１２．９Ｃ_１Ｃｒ_１）の場合（２）及び第２実施例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_４Ｂ_１４．４Ｃ_１Ｃｒ_１．５）の場合（３）、次第に水が澄んでくることが分かる。

すなわち、コイル部品用合金粉末中のＣｒの含量が増加するにつれて、耐腐食性が向上することが分かる。しかし、Ｃｒの含量が１．５ａｔ％を超えると、コーティング前の酸素濃度の減少量が鈍化する。

図２を参照すると、ＶＳＭ測定により得た比較例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_５．７Ｂ_１３．３Ｃ_２）のＭｓ値は、約１６８ｅｍｕ／ｇ程度であることが分かる。１．５Ｔ以上の高いＢｓを実現するためには、約１６８ｅｍｕ／ｇ以上のＭｓが要求される。

図２に示すように、ＶＳＭ測定により得た第１実施例（Ｆｅ_８１Ｓｉ_４．１Ｂ_１２．９Ｃ_１Ｃｒ_１）のＭｓ値は１７２．３ｅｍｕ／ｇ、第２実施例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_４Ｂ_１４．４Ｃ_１Ｃｒ_１．５）のＭｓ値は１６９．０５ｅｍｕ／ｇであるため、１．５Ｔ以上の高いＢｓが実現可能であることが分かる。

すなわち、コイル部品用合金粉末中のＣｒの含量が１ａｔ％以上に増加する場合にも、Ｍｓ及びＤＣ‐ｂｉａｓ特性が、Ｃｒの含量が０である場合と同等の水準に維持されることが分かる。

しかし、コイル部品用合金粉末中のＣｒの含量が１．５ａｔ％を超える場合に、Ｍｓ特性が低下することが分かる。

サンプル４はＭｓ値が１６６．３ｅｍｕ／ｇであり、サンプル５はＭｓ値が１５０ｅｍｕ／ｇであって、１６８ｅｍｕ／ｇ未満であるため、１．５Ｔ以上の高いＢｓを実現することが困難である。

また、コイル部品用合金粉末中のＣｒの含量が１．５ａｔ％を超える場合に、ＤＣ‐ｂｉａｓが減少することが分かる。

結論として、本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、非晶質のＦｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末を含み、Ｃｒの含量が１．０〜１．５ａｔ％であることで、耐腐食性に優れるとともに、磁気時効を防止し、１．５Ｔ以上のＢｓが実現可能である。

コイル部品には高いＢｓ値が要求されるが、通常、Ｂｓの高い合金粉末の材料設計は、Ｆｅ元素を豊富に含む組成をベースとする。

Ｆｅ元素を豊富に含む組成に、Ｓｉ、Ｂ、Ｃなどのメタロイド（ｍｅｔａｌｌｏｉｄ）系元素を少量添加してインゴット（Ｉｎｇｏｔ）を製作し、アトマイザー（ａｔｏｍｉｚｅｒ）装置を用いて粉末化する。この際、ガラス質化（ＧｌａｓｓＦｏｒｍｉｎｇＡｂｉｌｉｔｙ；ＧＦＡ）が可能であるように、コイル部品用合金粉末の組成を調節することが重要である。

本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、Ｆｅの含量が７７〜８１ａｔ％であるため、高いＢｓ値を有する。

また、本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、Ｓｉの含量が４〜８ａｔ％であり、Ｂの含量が１２〜１４ａｔ％であり、Ｃの含量が０．１５〜１．０ａｔ％であるため、ガラス質化が可能である。

図３は比較例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_５．７Ｂ_１３．３Ｃ_２）の粉末を電子顕微鏡で撮影したものであり、図４は本発明の第１実施例（Ｆｅ_８１Ｓｉ_４．１Ｂ_１２．９Ｃ_１Ｃｒ_１）の粉末を電子顕微鏡で撮影したものであり、図５は本発明の第２実施例（Ｆｅ_７９Ｓｉ_４Ｂ_１４．４Ｃ_１Ｃｒ_１．５）の粉末を電子顕微鏡で撮影したものである。

図３に示すように、比較例のコイル部品用合金粉末は非晶質の形状を有することが分かる。これと同様に、本発明の第１及び第２実施例の粉末も、Ｓｉの含量が４〜８ａｔ％であり、Ｂの含量が１２〜１４ａｔ％であり、Ｃの含量が０．１５〜１．０ａｔ％であるため、表面が滑らかな非晶質形状を有することが分かる。

また、本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末に含まれるＦｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末の粒度（Ｄ５０）は２２．５〜２７．５μｍであることができる。

下記表２は、乾式コーティング工程によりコイル部品用合金粉末をコーティングし、絶縁されたコイル部品用合金粉末の抵抗及び再現性を測定したものであり、図６はＣｒＯ_ｘとリン酸塩との結合を示した化学式である。

抵抗特性の評価は、直径１４ｍｍのサイズを有するディスク状ペレットを製造し、両面にＩｎ‐Ｇａ電極を塗布した後、１０Ｖ、５ｍＡの条件下でそれぞれ３回測定した。

比較例の抵抗は、約１０^８〜１０^１４Ω／ｃｍとコーティングによって抵抗が大きく変わることが分かる。しかし、第１実施例及び第２実施例の場合、抵抗が１０^１３〜１０^１４Ω／ｃｍと、比較例に比べて抵抗が一定であって、特に抵抗値が非常に高いことが分かる。

比較例の場合、コーティング体の添加量が実施例に比べて２倍以上高いにもかかわらず、合金粉末の表面にコーティングが一定になされず、抵抗が低いか、または抵抗が一定ではないことが分かる。

すなわち、実施例の場合、コイル部品用合金粉末に１〜１．５ａｔ％のＣｒが添加され、Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末の表面にＣｒＯ_ｘ層が形成されて、Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末の表面にリン酸塩系コーティング体がコーティングされる場合に、Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末とリン酸塩系コーティング体の接合性を著しく向上させ、優れた絶縁抵抗特性及び再現性を確保することができる。

＜コイル部品＞
図７は本発明の他の実施形態によるコイル部品１００の断面図を概略的に示した図である。

図７を参照すると、本発明の他の実施形態によるコイル部品１００は、本体１１０と、本体１１０の内側に配置され、両端部が本体１１０の外側に露出するコイル１２０と、本体１１０の外側に配置され、コイル１２０の端部とそれぞれ連結される外部電極１３０と、を含む。

本体１１０は、磁性体シート１１１を積層して形成されることができるが、これに制限されるものではない。

本体１１０は、本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末を含んで形成されることができる。

本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末は、Ｃｒの含量が１〜１．５ａｔ％である。

磁性体シート１１１を用いてコイル部品を形成する際に、磁性体シート１１１に螺旋状のコイルパターンを形成し、この磁性体シート１１１を積層して、積層方向に隣接する各コイルパターンを導電性ビアを介して互いに連結することで、コイル１２０を形成することができる。コイル１２０は、平面透視したときにコイルパターンが互いに重なって環状の軌道を成すようになる。

コイル１２０は、リードを介して本体１１０の長さ方向（Ｌ）の両端面に配置される外部電極１３０と電気的に連結される。

本発明の他の実施形態によるコイル部品は、本体１１０に本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末を含むことで、上述の本発明の一実施形態によるコイル部品用合金粉末についての説明のように優れた効果を有することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１００コイル部品
１１０本体
１１１磁性体シート
１２０コイル
１３０外部電極

Claims

非晶質のＦｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末を含み、
前記Ｃｒの含量が１〜１．５ａｔ％であり、
前記Ｓｉの含量が４〜８ａｔ％であり、
前記Ｂの含量が１２〜１４ａｔ％であり、
前記Ｃの含量が０．１５〜１．０ａｔ％であり、
前記Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末の表面にＣｒＯ _ｘ層が配置され、
前記Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末をコーティングするリン酸塩系コーティング体をさらに含む、コイル部品用合金粉末。
前記Ｆｅの含量が７７〜８１ａｔ％である、請求項１に記載のコイル部品用合金粉末。
前記Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末の粒度（Ｄ５０）が２２．５〜２７．５μｍである、請求項１または請求項２に記載のコイル部品用合金粉末。
前記Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末は、Ｆｅ_８１Ｓｉ_４．１Ｂ_１２．９Ｃ_１Ｃｒ_１またはＦｅ_７９Ｓｉ_４Ｂ_１４．４Ｃ_１Ｃｒ_１．５である、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のコイル部品用合金粉末。
少なくともコイル部品用合金粉末から形成された本体と、
前記本体の内側に配置され、両端部が前記本体の外側に露出するコイルと、
前記本体の外側に配置され、前記コイルの端部とそれぞれ連結される外部電極と、含み、
前記コイル部品用合金粉末は、非晶質のＦｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末を含み、前記Ｃｒの含量が１〜１．５ａｔ％であり、前記Ｓｉの含量が４〜８ａｔ％であり、前記Ｂの含量が１２〜１４ａｔ％であり、前記Ｃの含量が０．１５〜１．０ａｔ％であり、
前記Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末の表面にＣｒＯ _ｘ層が配置され、
前記Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末をコーティングするリン酸塩系コーティング体をさらに含む、コイル部品。
前記本体に含まれる前記Ｆｅの含量が７７〜８１ａｔ％である、請求項５に記載のコイル部品。
前記Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末の粒度（Ｄ５０）が２２．５〜２７．５μｍである、請求項５または請求項６に記載のコイル部品。
前記Ｆｅ‐Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｃｒ粉末は、Ｆｅ_８１Ｓｉ_４．１Ｂ_１２．９Ｃ_１Ｃｒ_１またはＦｅ_７９Ｓｉ_４Ｂ_１４．４Ｃ_１Ｃｒ_１．５である、請求項５から請求項７の何れか一項に記載のコイル部品。