KR101265155B1 - 코일 부품 - Google Patents

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토모미 코바야시
요시카즈 오키노
히데미 이와오
켄이치로 노기
켄지 오타케
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다이요 유덴 가부시키가이샤
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Abstract

나선상(螺旋狀)의 코일부가 자성체부(磁性體部)와 직접 접촉하는 타입이면서 대전류화(大電流化)의 요구를 만족할 수 있는 코일 부품을 제공한다. 코일 부품(10)은, 나선상의 코일부(13)가 자성체부(12)에 의해 덮인 구조를 가지고 있다. 자성체부(12)는 자성 합금 입자군을 그 주체로 하며, 유리 성분을 포함하고 있지 않고, 상기 자성 합금 입자 각각의 표면에는 상기 입자의 산화물막이 존재하고 있다.

Description

코일 부품{COIL COMPONENT}
본 발명은, 나선상(螺旋狀)의 코일부가 자성체부(磁性體部)에 의해 덮인 구조를 가지는 코일 부품에 관한 것이다.
인덕터나 초크 코일이나 트랜스 등으로 대표되는 코일 부품(흔히 말하는 인덕턴스 부품)은, 나선상의 코일부가 자성체부에 의해 덮인 구조를 가지고 있다. 코일부를 덮는 자성체부에는, 그 재료로서 Ni-Cu-Zn계 페라이트 등의 페라이트(산화철을 주성분으로 하는 세라믹스를 의미한다)가 일반적으로 이용되고 있다.
최근, 이 종류의 코일 부품에는 대전류화(大電流化)[정격 전류의 고치화(高値化)를 의미한다]가 요구되고 있고, 그 요구를 충족하기 위해서, 자성체부의 재료를 종전의 페라이트로부터 Fe-Cr-Si합금으로 절체(切替)하는 것이 검토되고 있다(특허 문헌 1을 참조).
이 Fe-Cr-Si합금은, 재료 자체의 포화 자속 밀도가 종전의 페라이트에 비해서 높은 반면, 재료 자체의 체적 저항률이 종전의 페라이트에 비해서 현격히 낮다. 즉, 나선상의 코일부가 자성체부와 직접 접촉하는 타입의 코일 부품, 예를 들면, 적층 타입이나 압분(壓粉) 타입 등의 코일 부품에 있어서, 자성체부의 재료를 종전의 페라이트로부터 Fe-Cr-Si합금으로 절체하기 위해서는, Fe-Cr-Si합금 입자군(粒子群)으로 이루어지는 자성체부 자체의 체적 저항률을 페라이트 입자군으로 이루어지는 자성체부 자체의 체적 저항률에 가깝게 하는 연구, 바람직하게는 상기 체적 저항률보다도 높이는 연구가 필요해진다.
요컨대, Fe-Cr-Si합금 입자군으로 이루어지는 자성체부 자체에 높은 체적저항률을 확보할 수 없으면, 재료 자체의 포화 자속 밀도를 유효 이용하여 부품 자체의 포화 자속 밀도를 고치화할 수 없고, 코일부로부터 자성체부에 전류가 누설되어 자계가 흐트러지는 현상을 발생시키기 때문에 부품 자체의 인덕턴스가 저하해버린다.
그런데, 상기 특허문헌 1에는, 적층 타입의 코일 부품에 있어서의 자성체부의 제작 방법으로서, Fe-Cr-Si합금 입자군 이외에 유리 성분을 포함하는 자성체 페이스트에 의해 형성된 자성체층과 도체 패턴을 적층하여 질소 분위기 중(=환원성 분위기 중)에서 소성(燒成)한 후에, 상기 소성물에 열경화성 수지를 함침(含浸)시키는 방법이 공개되어 있다.
그러나, 이 제작 방법에서는, 자성체 페이스트에 포함된 유리 성분이 자성체부 내에 잔존하기 때문에, 상기 자성체부 내에 존재하는 유리 성분에 의해 Fe-Cr-Si합금 입자의 체적률이 감소하고, 상기 감소를 원인으로 하여서 부품 자체의 포화 자속 밀도도 저하해버린다.
1. 일본 공개 특허 제2007-027354호 공보
본 발명의 목적은, 나선상의 코일부가 자성체부와 직접 접촉하는 타입으로 대전류화의 요구를 만족할 수 있는 코일 부품을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 자성체부에 의해 덮인 나선상의 코일부가 그 자성체부와 직접 접촉하는 타입의 코일 부품에 있어서, 상기 자성체부는 자성 합금 입자군을 그 주체(主體)로 하며, 유리 성분을 포함하고 있지 않고, 상기 자성 합금 입자 각각의 표면에는 상기 자성 합금 입자의 산화물막이 존재하고 있는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 자성체부를 구성하는 자성 합금 입자 각각의 표면에는 상기 자성 합금 입자의 산화물막(=절연막)이 존재하고 있고, 상기 자성체부 내의 자성 합금 입자는 절연막의 역할을 하는 산화물막을 개재하여 상호 결합하고, 코일부 근방의 자성 합금 입자는 절연막의 역할을 하는 산화물막을 개재하여 상기 코일부와 밀착하고 있기 때문에, 자성 합금 입자군을 그 주체로 하는 자성체부 자체에 높은 체적 저항률을 확보할 수 있다. 또한, 자성체부는 유리 성분을 포함하는 것이 아니기 때문에, 상기 자성체부 내에 존재하는 유리 성분에 의해 자성 합금 입자의 체적률이 감소하지 않고, 상기 감소를 원인으로 한 부품 자체의 포화 자속 밀도의 저하도 회피할 수 있다.
즉, 코일부가 자성체부와 직접 접촉하는 타입으로, 자성 합금 재료 자체의 포화 자속 밀도를 유효 이용하여 부품 자체의 포화 자속 밀도를 고치화할 수 있기 때문에 대전류화의 요구를 만족할 수 있고, 코일부로부터 자성체부에 전류가 누설되어 자계가 흐트러지는 현상을 방지할 수 있기 때문에 부품 자체의 인덕턴스의 저하도 회피할 수 있다.
본 발명의 목적과 그 이외의 목적과, 구성 특징과, 작용 효과는, 이하의 설명과 첨부 도면에 의해 명확해진다.
도 1은 적층 타입의 코일 부품의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 S11-S11선에 따른 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 부품 본체의 분해도이다.
도 4는 도 2에 도시한 자성체부를 구성하는 입자의 입도(粒度) 분포를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시한 자성체부를 투과형 전자 현미경으로 관찰했을 때에 얻은 화상에 준하여 입자 상태를 나타낸 모식도이다.
도 6은 탈(脫) 바인더 프로세스 실행 전의 자성체부를 투과형 전자 현미경으로 관찰했을 때에 얻은 화상에 준하여 입자 상태를 나타낸 모식도이다.
도 7은 탈 바인더 프로세스 실행 후의 자성체부를 투과형 전자 현미경으로 관찰했을 때에 얻은 화상에 준하여 입자 상태를 나타낸 모식도이다.
[코일 부품의 구체 구조예]
우선, 본 발명을 적층 타입의 코일 부품에 적용한 구체 구조예를, 도 1∼도 5를 인용하여 설명한다.
도 1에 도시한 코일 부품(10)은, 길이(L)가 약 3.2mm이고, 폭(W)이 약 1.6mm이고, 높이(H)가 약 0.8mm이고, 전체가 직방체(直方體) 형상을 이루고 있다. 이 코일 부품(10)은, 직방체 형상의 부품 본체(11)와, 상기 부품 본체(11)의 길이 방향의 양단(兩端)부에 설치된 1쌍의 외부 단자(14, 15)를 포함하고 있다. 부품 본체(11)는 도 2에 도시한 바와 같이, 직방체 형상의 자성체부(12)와, 상기 자성체부(12)에 의해 덮인 나선상의 코일부(13)를 포함하고 있고, 상기 코일부(13)의 일단은 외부 단자(14)에 접속하고 타단은 외부 단자(15)에 접속하고 있다.
자성체부(12)는 도 3에 도시한 바와 같이, 총 20층의 자성체층(ML1∼ML6)이 일체화한 구조를 가지고, 길이가 약 3.2mm이고, 폭이 약 1.6mm이고, 높이가 약 0.8mm이다. 각 자성체층(ML1∼ML6)의 길이는 약 3.2mm이고, 폭은 약 1.6mm이고, 두께는 약 40㎛이다. 이 자성체부(12)는, Fe-Cr-Si합금 입자군을 그 주체로 하고, 유리 성분을 포함하고 있지 않다. Fe-Cr-Si합금 입자의 조성은, Fe가 88∼96.5wt%이고, Cr이 2∼8wt%이고, Si가 1.5∼7wt%이다.
자성체부(12)를 구성하는 Fe-Cr-Si합금 입자는, 도 4에 도시한 바와 같이, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우의 d50(메디안 지름)이 10㎛이고, d10이 3㎛이고, d90이 16㎛이고, d10/d50이 0.3이고, d90/d50이 1.6이다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, Fe-Cr-Si합금 입자(1) 각각의 표면에는 상기 Fe-Cr-Si합금 입자의 산화물막(=절연막, 2)이 존재하고 있고, 자성체부(12) 내의 Fe-Cr-Si합금 입자(1)는 절연막의 역할을 하는 산화물막(2)을 개재하여 상호 결합하고, 코일부(13) 근방의 Fe-Cr-Si합금 입자(1)는 절연막의 역할을 하는 산화물막(2)을 개재하여 그 코일부(13)와 밀착하고 있다. 이 산화물막(2)은, 자성체에 속하는 Fe3O4와, 비자성체에 속하는 Fe2O3 및 Cr2O3을 적어도 포함하는 것이 확인되고 있다.
또한, 도 4는 레이저 회절 산란법을 이용한 입자 지름·입도 분포 측정 장치[니키소(日機裝)(주) 제(製)의 마이크로 트럭]를 이용하여 측정한 입도 분포를 도시하고 있다. 또한, 도 5는 자성체부(12)를 투과형 전자 현미경으로 관찰했을 때에 얻은 화상에 준하여 입자 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 자성체부(12)를 구성하는 Fe-Cr-Si합금 입자(1)는 실제로 완전한 구형(球形)을 이루는 것이 아니지만, 입자 지름이 분포를 가지는 것을 표현하기 위해서 입자 전부를 구형으로서 그리고 있다. 또한, 입자 각각의 표면에 존재하는 산화물막(2)의 두께는 실제로 0.05∼0.2㎛의 범위에서 편차를 가지나, 산화물막(2)이 입자 표면에 존재하는 것을 표현하기 위해서 상기 산화물막(2)의 두께 전부를 균등하게 그리고 있다.
코일부(13)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 총 5개의 코일 세그먼트(CS1∼CS5)와, 상기 코일 세그먼트(CS1∼CS5)를 접속하는 총 4개의 중계(中繼) 세그먼트(IS1∼IS4)가, 나선상으로 일체화한 구조를 가지고, 그 권취수는 약 3.5이다. 이 코일부(13)는 Ag입자군을 그 주체로 한다. Ag입자는, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우 d50(메디안 지름)이 5㎛이다.
4개의 코일 세그먼트(CS1∼CS4)는 ㄷ자 형상을 이루고, 1개의 코일 세그먼트(CS5)는 띠 상태를 이루고 있고, 각 코일 세그먼트(CS1∼CS5)의 두께는 약 20㎛이고, 폭은 약 0.2mm이다. 최상위의 코일 세그먼트(CS1)는, 외부 단자(14)와의 접속에 이용되는 L자 형상의 인출(引出) 부분(LS1)을 연속해서 포함하고, 최하위의 코일 세그먼트(CS5)는, 외부 단자(15)와의 접속에 이용되는 L자 형상의 인출 부분(LS2)을 연속해서 포함하고 있다. 각 중계 세그먼트(IS1∼IS4)는 자성체층(ML1∼ML4)을 관통한 주상(柱狀)을 이루고 있고, 각각의 구경(口徑)은 약 15㎛이다.
각 외부 단자(14, 15)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 부품 본체(11)의 길이 방향의 각 단면과 상기 단면 근방의 4측면에 달하고 있고, 그 두께는 약 20㎛이다. 일방의 외부 단자(14)는 최상위의 코일 세그먼트(CS1)의 인출 부분(LS1)의 단연(端緣)과 접속하고, 타방의 외부 단자(15)는 최하위의 코일 세그먼트(CS5)의 인출 부분(LS2)의 단연과 접속하고 있다. 이 각 외부 단자(14, 15)는, Ag입자군을 그 주체로 한다. Ag입자는, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우의 d50(메디안 지름)이 5㎛이다.
[코일 부품의 구체적 제법의 예]
다음으로, 상기 코일 부품(10)의 구체적 제법의 예를, 도 3, 도 5, 도 6 및 도 7을 인용하여 설명한다.
상기 코일 부품(10)을 제조할 때에는, 닥터 블레이드나 다이 코터 등의 도공기(塗工機, 도시 생략)를 이용하여, 미리 준비한 자성체 페이스트를 플라스틱제의 베이스 필름(도시 생략)의 표면에 도공하고, 이것을 열풍 건조기 등의 건조기(도시 생략)를 이용하여 약 80℃, 약 5min의 조건으로 건조하고, 자성체층(ML1∼ML6, 도 3을 참조)에 대응하여, 다수 개 적합한 사이즈의 제1∼제6 시트를 각각 제작한다.
여기서 이용한 자성체 페이스트의 조성은, Fe-Cr-Si합금 입자군이 85wt%이고, 부틸카르비톨(용제)이 13wt%이고, 폴리비닐부틸알(바인더)이 2wt%이고, Fe-Cr-Si합금 입자의 d50(메디안 지름), d10 및 d90은 전술한 바와 같다.
계속해서, 펀칭 가공기나 레이저 가공기 등의 천공기(도시 생략)를 이용하여 자성체층(ML1, 도 3을 참조)에 대응하는 제1 시트에 천공을 수행하고, 중계 세그먼트(IS1, 도 3을 참조)에 대응하는 관통공을 소정 배열로 형성한다. 마찬가지로, 자성체층(ML2∼ML4, 도 3을 참조)에 대응하는 제2∼ 제4시트 각각에, 중계 세그먼트(IS2∼IS4, 도3을 참조)에 대응하는 관통공을 소정 배열로 형성한다.
계속해서, 스크린 인쇄기나 그라비어 인쇄기 등의 인쇄기(도시 생략)를 이용하여, 미리 준비한 도체 페이스트를 자성체층(ML1, 도 3을 참조)에 대응하는 제1 시트의 표면에 인쇄하고, 이것을 열풍 건조기 등의 건조기(도시 생략)를 이용하여, 약 80℃, 약 5min의 조건으로 건조하고, 코일 세그먼트(CS1, 도 3을 참조)에 대응하는 제1 인쇄층을 소정 배열로 제작한다. 마찬가지로, 자성체층(ML2∼ML5, 도 3을 참조)에 대응하는 제2∼제5 시트 각각의 표면에, 코일 세그먼트(CS2∼CS5, 도 3을 참조)에 대응하는 제2∼제5 인쇄층을 소정 배열로 제작한다.
여기서 이용한 도체 페이스트의 조성은, Ag입자군이 85wt%이고, 부틸카르비톨(용제)이 13wt%이고, 폴리비닐부틸알(바인더)이 2wt%이고, Ag입자의 d50(메디안 지름)은 전술한 바와 같다.
자성체층(ML1∼ML4, 도 3을 참조)에 대응하는 제1∼제4 시트 각각에 형성한 소정 배열의 관통공은, 소정 배열의 제1∼제4 인쇄층 각각의 단부에 중첩하는 위치에 존재하기 때문에, 제1∼제4 인쇄층을 인쇄할 때에 도체 페이스트의 일부가 각 관통공에 충전되고, 중계 세그먼트(IS1∼IS4, 도 3을 참조)에 대응하는 제1∼제4 충전부가 형성된다.
계속해서, 흡착 반송기와 프레스기(모두 도시 생략)를 이용하고, 인쇄층 및 충전부가 설치된 제1∼제4 시트(자성체층 ML1∼ML4에 대응)와, 인쇄층만 설치된 제5 시트(자성체층 ML5에 대응)와, 인쇄층 및 충전부가 설치되어 있지 않은 제6 시트(자성체층 ML6에 대응)를, 도 3에 도시한 순서로 적층하여 열압착하여 적층체를 제작한다.
계속해서, 다이싱기나 레이저 가공기 등의 절단기(도시 생략)를 이용하여 적층체를 부품 본체 사이즈로 절단하고, 가열 처리 전 칩(가열 처리 전의 자성체부 및 코일부를 포함한다)을 제작한다.
계속해서, 소성로 등의 가열 처리기(도시 생략)를 이용하여, 대기 등의 산화성 분위기 중에서, 가열 처리전 칩을 다수 개 일괄로 가열 처리한다. 이 가열 처리는 탈(脫) 바인더 프로세스와 산화물막 형성 프로세스를 포함하고, 탈 바인더 프로세스는 약 300℃, 약 1hr의 조건에서 실행되고, 산화물막 형성 프로세스는 약 750℃, 약 2hr의 조건에서 실행된다.
탈 바인더 프로세스를 실행하기 전의 가열 처리 전 칩에 있어서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 가열 처리 전의 자성체부 내의 Fe-Cr-Si합금 입자(1)의 사이에 다수의 미세 극간(隙間)이 존재하고, 상기 미세 극간은 용제와 바인더의 혼합물 (4)로 채워지고 있지만, 이들은 탈 바인더 프로세스에 있어서 소실하기 하기 때문에, 탈 바인더 프로세스가 완료한 후는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 미세 극간은 포어(3)로 변한다. 또한, 가열 처리 전의 코일부 내의 Ag입자의 사이에도 다수의 미세 극간이 존재하고, 상기 미세 극간은 용제와 바인더의 혼합물로 채워지고 있으나, 이들은 탈 바인더 프로세스에 있어서 소실한다.
탈 바인더 프로세스에 이어지는 산화물막 형성 프로세스에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가열 처리 전의 자성체부 내의 Fe-Cr-Si합금 입자(1)가 밀집하여 자성체부(12, 도 1 및 도 2를 참조)가 제작됨과 동시에, 상기 Fe-Cr-Si합금 입자(1) 각각의 표면에 상기 입자(1)의 산화물막(2)이 형성된다. 또한, 가열 처리 전의 코일부 내의 Ag입자군이 소결하여 코일부(13, 도 1 및 도 2를 참조)가 제작되고, 이에 의해 부품 본체(11, 도 1 및 도 2를 참조)가 제작된다.
또한, 도 6 및 도 7은, 탈 바인더 프로세스 실행 전후의 자성체부를 투과형 전자 현미경으로 관찰했을 때에 얻은 화상에 준하여 입자 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 가열 처리 전의 자성체부를 구성하는 Fe-Cr-Si합금 입자(1)는 실제로 완전한 구형을 이루는 것이 아니지만, 도 5와의 조정을 도모하기 위해서 입자 모두를 구형으로 그리고 있다.
계속해서, 딥 도포기나 롤러 도포기 등의 도포기(도시 생략)를 이용하여, 미리 준비한 도체 페이스트를 부품 본체(11)의 길이 방향 양단부에 도포하고, 이것을 소성로 등의 가열 처리기(도시 생략)를 이용하여, 약 600℃, 약 1hr의 조건으로 소성 처리를 수행하고, 상기 소성 처리에 의해 용제 및 바인더의 소실과 Ag입자군의 소결을 수행하여, 외부 단자(14, 15, 도 1 및 도 2를 참조)를 제작한다.
여기서 이용한 도체 페이스트의 조성은, Ag입자군이 85wt%이고, 부틸카르비톨(용제)이 13wt%이고, 폴리비닐부틸알(바인더)이 2wt%이고, Ag입자의 d50(메디안 지름)은 전술한 바와 같다.
[효과]
다음으로, 상기 코일 부품(10)에 의해 얻어지는 효과에 대해서, 표 1의 샘플No. 4를 인용하여 설명한다.
(표 1)
Figure 112011097423900-pat00001
상기 코일 부품(10)에 있어서는, 자성체부(12)를 구성하는 Fe-Cr-Si합금 입자 각각의 표면에는 상기 Fe-Cr-Si합금 입자의 산화물막(=절연막)이 존재하고 있고, 상기 자성체부(12) 내의 Fe-Cr-Si합금 입자는 절연막의 역할을 하는 산화물막을 개재하여 상호 결합하고, 코일부(13) 근방의 Fe-Cr-Si합금 입자는 절연막의 역할을 하는 산화물막을 개재하여 상기 코일부(13)와 밀착하고 있기 때문에, Fe-Cr-Si합금 입자군을 그 주체로 하는 자성체부 자체에 높은 체적 저항률을 확보할 수 있다. 또한, 자성체부(12)는 유리 성분을 포함하는 것이 아니기 때문에, 상기 자성체부(12) 내에 존재하는 유리 성분에 의해 Fe-Cr-Si합금 입자의 체적률이 감소하지 않고, 상기 감소를 원인으로 한 부품 자체의 포화 자속 밀도의 저하도 회피할 수 있다.
즉, 코일부(13)가 자성체부(12)와 직접 접촉하는 타입이면서, Fe-Cr-Si합금 재료 자체의 포화 자속 밀도를 유효 이용하여 부품 자체의 포화 자속 밀도를 고치화할 수 있기 때문에 대전류화의 요구를 만족할 수 있고, 코일부(13)로부터 자성체부(12)에 전류가 누설되어 자계가 흐트러지는 현상을 방지할 수 있기 때문에 부품자체의 인덕턴스의 저하도 회피할 수 있다.
이 효과는, 상기 코일 부품(10)에 해당하는 표 1의 샘플 No. 4의 체적 저항률과 L×Idc1로부터도 입증할 수 있다. 표 1에 나타낸 체적 저항률(Ω·cm)은, 자성체부(12) 자체의 체적 저항률을 나타내는 것이고, 시판하고 있는 LCR미터를 이용해서 측정한 것이다. 한편, 표 1에 나타낸 L×Idc1(μ·HA)은, 초기 인덕턴스(L)와 상기 초기 인덕턴스(L)가 20% 저하했을 때의 직류 중첩 전류(Idc1)와의 곱을 나타내는 것으로, 시판하고 있는 LCR미터를 이용하여 측정 주파수 100kHz로 측정한 것이다.
여기서, 체적 저항률과 L×Idc1의 양·불량 판단 기준에 대해서 설명한다. 종전의 코일 부품의 자성체부에는 페라이트 중에서도 Ni-Cu-Zn계 페라이트가 범용되고 있는 것을 기초로 하고, 비교를 위해서,「Fe-Cr-Si합금 입자를 대신하여, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우의 d50(메디안 지름)이 10㎛의 Ni-Cu-Zn페라이트 입자를 이용한 점」과「산화물막 형성 프로세스를 대신하여, 약 900℃, 약 2hr의 조건의 소성 프로세스를 채용한 점」이외는, 상기 코일 부품(10)과 구조 및 제조법이 동일한 코일 부품(이하, 비교 코일 부품이라고 한다)을 제작하였다.
이 비교 코일 부품의 자성체부의 체적 저항률과 L×Idc1을 상기와 마찬가지로 측정했더니, 그 체적 저항률은 5.0× 106Ω·cm이며, L×Idc1은 5.2μH·A이었지만, Ni-Cu-Zn페라이트 입자를 채용한 종전의 코일 부품에 있어서는 상기 입자 조성 조작이나 수지 함침 등의 수법에 의해 자성체부의 체적 저항률을 1.0× 107Ω·cm이상으로 향상시키고 있는 상황을 고려한 뒤, 체적 저항률의 양·불량 판단 기준을「1.0× 107Ω·cm」로 하고 상기 기준값 이상의 것을 「양(○)」으로 판단하고 상기 기준값보다도 낮은 것을 「불량(×)」이라고 판단하였다. 또한, L×Idc1의 양·불량 판단 기준을 비교 코일 부품의 L×Idc1의 측정값, 즉, 「5.2μH·A」로 하고 그 기준값보다도 높은 것을 「양호(○)」이라고 판단하고 그 기준값 이하의 것을 「불량」이라고 판단하였다.
샘플 No. 4의 체적 저항률과 L×Idc1로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 코일 부품(10)에 해당하는 샘플 No. 4의 체적 저항률은 5.2× 108Ω·cm이고, 전술한 체적 저항률의 양·불량 판단 기준(1.0× 107Ω·cm)보다도 높고, 또한, 상기 코일 부품 (10)에 해당하는 샘플 No. 4의 L×Idc1은 8.3μH·A이고, 전술한 L×Idc1의 양·불량 판단 기준(5.2μH·A)보다도 높은 것으로부터, 이들 수치에 의해 상기 효과가 입증되고 있다.
[최적인 입도 분포의 검증]
다음으로, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)의 자성체부(12)를 구성하는 Fe-Cr-Si합금 입자가 최적인 입도 분포(d10/d50과 d90/d50)를 검증한 결과에 대해서, 표 1을 인용하여 설명한다.
상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)에서는, 자성체부(12)를 구성하는 Fe-Cr-Si합금 입자로서, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우의 d50(메디안 지름)이 10㎛이고, d10이 3㎛이고, d90이 16㎛인 것을 이용하였으나, 입도 분포(d10/d50 과 d90/d50)가 다른 입자를 이용한 경우라도 상기와 동일한 효과가 얻어지는지 아닌지를 확인하였다.
표 1에 나타낸 샘플 No. 1∼3 및 5∼10은, 「d10의 값이 상기 코일 부품 (10, 샘플 No.4)과 다른 Fe-Cr-Si합금 입자를 이용한 점」이외는, 상기 코일 부품(10)과 구조 및 제조법이 동일한 코일 부품이다. 또한, 표 1에 나타낸 샘플 No. 11∼22는, 「d90의 값이 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 다른 Fe-Cr-Si합금 입자를 이용한 점」이외는, 상기 코일 부품(10)과 구조 및 제조법이 동일한 코일 부품이다.
샘플(No. 1∼10)의 체적 저항률과 L×Idc1로부터 알 수 있는 바와 같이, d10이 7㎛이하라면, 전술한 체적 저항률의 양·불량 판단 기준(1.0× 107Ω·cm)보다도 높은 체적 저항률을 얻을 수 있고, 또한, d10의 값이 1㎛이상이라면, 먼저 말한 L×Idc1의 양·불량 판단 기준(5.2μH·A)보다도 높은 L×Idc1을 얻을 수 있다. 즉, d10이 1∼7.0㎛의 범위 내(d10/d50이 0.1∼0.7의 범위 내)라면, 좋은 체적 저항률과 L×Idc1을 얻을 수 있다.
또한, 샘플(No. 11∼22)의 체적 저항률과 L×Idc1로부터 알 수 있는 바와 같이, d90이 50㎛이하라면, 전술한 체적 저항률의 양·불량 판단 기준(1.0× 107Ω·cm)보다도 높은 체적 저항률을 얻을 수 있고, 또한, d90의 값이 14㎛이상이라면, 전술한 L×Idc1의 양·불량 판단 기준(5.2μH·A)보다도 높은 L×Idc1을 얻을 수 있다. 즉, d90이 14∼50㎛의 범위 내(d90/d50가 1.4∼5.0의 범위 내)라면, 좋은 체적 저항률과 L×Idc1을 얻을 수 있다.
요컨대, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우의 d10/d50이 0.1∼0.7의 범위 내에 있고, 또한, d90/d50이 1.4∼5.0의 범위 내에 있으면, 입도 분포(d10/d50과 d90/d50)가 다른 Fe-Cr-Si합금 입자를 이용한 경우라도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
[최적인 메디안 지름의 검증]
다음으로, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)의 자성체부(12)를 구성하는 Fe-Cr-Si합금 입자가 최적인 메디안 지름(d50)을 검증한 결과에 대해서, 표 2를 인용하여 설명한다.
(표 2)
Figure 112011097423900-pat00002
상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)에서는, 자성체부(12)를 구성하는 Fe-Cr-Si합금 입자로서, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우의 d50(메디안 지름)이 10㎛이고, d10이 3㎛이고, d90이 16㎛의 것을 이용하였으나, d50(메디안 지름)이 다른 입자를 이용한 경우라도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있는지 아닌지를 확인하였다.
표 2에 나타낸 샘플 No. 23∼31은, 「d50(메디안 지름)의 값이 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 다른 Fe-Cr-Si합금 입자를 이용한 점」이외는, 상기 코일 부품(10)과 구조 및 제조법이 동일한 코일 부품이다.
샘플(No. 23∼31)의 체적 저항률과 L×Idc1로부터 알 수 있는 바와 같이, d50이 20㎛이하면, 전술한 체적 저항률의 양·불량 판단 기준(1.0×107Ω·cm)보다도 높은 체적 저항률을 얻을 수 있고, 또한, d50이 3㎛이상이면, 전술한 L×Idc1의 양·불량 판단 기준(5.2μH·A)보다도 높은 L×Idc1을 얻을 수 있다. 즉, d50(메디안 지름)이 3∼20㎛의 범위 내라면, 뛰어난 체적 저항률과 L×Idc1을 얻을 수 있다.
요컨대, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우의 d50(메디안 지름)이 3.0∼20.0㎛의 범위 내에 있으면, d50(메디안 지름)이 다른 Fe-Cr-Si합금 입자를 이용한 경우라도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
[다른 코일 부품에의 적용]
다음으로, 상기 [최적인 입도 분포의 검증]란과 상기 [최적인 메디안 지름의 검증]란에서 서술한 수치 범위가, (1) 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 구체 제조법이 다른 경우에 적용할 수 있는지 아닌지, (2) 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 구체 구조가 다른 동(同)타입의 코일 부품에 적용할 수 있는지 아닌지, (3) 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 다른 입자를 자성체부(12)에 이용한 경우에 적용할 수 있는지 아닌지, (4) 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 다른 타입의 코일 부품에 적용할 수 있는지 아닌지에 대해서 설명한다.
(1) 상기 [코일 부품의 구체적 제법의 예] 란에서는, 자성체 페이스트의 조성으로서, Fe-Cr-Si합금의 입자가 85wt%이고, 부틸카르비톨(용제)이 13wt%이고, 폴리비닐부틸알(바인더)이 2wt%의 것을 나타내었으나, 용제 및 바인더의 백분율 질량은 탈 바인더 프로세스에서 소실하는 범위 내의 것이라면 문제없이 변경할 수 있고, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 동일한 코일 부품을 제조할 수 있다. 도체 페이스트의 조성에 관해서도 동일하다.
또한, 각 페이스트 용제로서 부틸카르비톨을 나타내었으나, Fe-Cr-Si합금 입자와 Ag입자에 화학적으로 반응하지 않는 용제라면, 부틸카르비톨 이외의 에테르류는 물론, 알코올류나 케톤류나 에스테르류 등에 속하는 것을 문제없이 사용할 수 있고, Ag입자를 대신하여 Pt입자나 Pd입자를 이용하여도 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 동일한 코일 부품을 제조할 수 있다.
또한, 각 페이스트의 바인더로서 폴리비닐부틸알을 나타내었으나, Fe-Cr-Si합금 입자와 Ag입자에 화학적으로 반응하지 않는 바인더라면, 폴리비닐부틸알 이외의 셀룰로오스계 수지는 물론, 폴리비닐아세탈계 수지나 아크릴 수지 등에 속하는 것을 문제없이 사용할 수 있고, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 동일한 코일 부품을 제조할 수 있다.
또한, 각 페이스트에, 분산제로서 비이온계 계면 활성제나 음이온계 계면활성제 등에 속하는 것을 적량 첨가하여도 특별한 문제는 생기지 않고, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 동일한 코일 부품을 제조할 수 있다.
또한, 탈 바인더 프로세스로서 약 300℃, 약 1hr의 조건을 나타내었으나, 용제와 바인더를 소실할 수 있는 조건이라면, 다른 조건을 설정하여도 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 동일한 코일 부품을 제조할 수 있다.
또한, 산화물막 형성 프로세스로서 약 750℃, 약 2hr의 조건을 나타내었으나, Fe-Cr-Si합금 입자 각각의 표면에 상기 입자의 산화물막을 형성할 수 있고, 또한, Fe-Cr-Si합금 입자에 물성 변화를 발생시키지 않는 조건이라면, 다른 조건을 설정하여도 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 동일한 코일 부품을 제조할 수 있다.
또한, 소성 처리로서 약 600℃, 약 1hr의 조건을 나타내었으나, 도체 페이스트의 소성을 문제없이 실시할 수 있는 조건이라면, 다른 조건을 설정하여도 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 동일한 코일 부품을 제조할 수 있다.
요컨대, 상기 [최적인 입도 분포의 검증]란과 상기 [최적인 메디안 지름의 검증]란에서 말한 수치 범위는, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 구체 제조법이 다른 경우에도 적용할 수 있다.
(2) 상기 [코일 부품의 구체 구조예]란에서는, 자성체부(12)로서 길이가 약 3.2mm이고, 폭이 약 1.6mm으로, 높이가 약 0.8mm의 물건을 나타내었으나, 상기 자성체부(12)의 사이즈는 기본적으로는 부품 자체의 포화 자속 밀도의 기준값에 관여하는 것뿐이기 때문에, 자성체부(12)의 사이즈를 변경하여도 상기 [효과]란에서 말한 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 코일부(13)로서 권취수가 약 3.5의 것을 나타내었으나, 상기 코일부(13)의 권취수는 기본적으로는 부품 자체의 인덕턴스의 기준값에 관여하는 것뿐이기 때문에, 코일부(13)의 권취수를 변경하여도 상기 [효과]란에서 말하는 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있고, 코일부(13)을 구성하는 각 세그먼트(CS1∼CS5) 및 (IS1∼IS4)의 치수나 형상을 변경한 경우라도 상기 [효과]란에서 말한 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
요컨대, 상기 [최적인 입도 분포의 검증]란과 상기 [최적인 메디안 지름의 검증]란에서 말한 수치 범위는, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 구체 구조가 다른 동 타입의 코일 부품에도 적용할 수 있다.
(3) 상기 [코일 부품의 구체 구조예]란에서는, 자성체부(12)를 구성하는 입자로서 Fe-Cr-Si합금 입자를 나타내었으나, 재료 자체의 포화 자속 밀도가 종전의 페라이트보다도 높고, 또한, 산화성 분위기 중의 열처리에 의해 그 표면에 산화물막(=절연막)이 형성되는 자성 합금 입자라면, 예를 들면, Fe-Si-Al합금 입자나 Fe-Ni-Cr합금 입자를 대신하여 이용한 경우라도 상기 [효과]란에서 말한 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
요컨대, 상기 [최적인 입도 분포의 검증]란과 상기 [최적인 메디안 지름의 검증]란에서 말한 수치 범위는, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 다른 자성 합금 입자를 자성체부(12)로 이용한 경우라도 적용할 수 있다.
(4) 상기 [코일 부품의 구체 구조예]란에서는, 적층 타입의 코일 부품(10)을 나타냈으나, 나선상의 코일부가 자성체부와 직접 접촉하는 타입의 코일 부품과, 예를 들면, 압분 타입의 코일 부품에 본 발명을 이용한 경우라도 상기 [효과]란에서 말한 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 여기서 말하는 압분 타입의 코일 부품이란, 미리 준비한 나선상의 코일선을 프레스기를 이용하여 자성체분으로 이루어지는 자성체부에 매설한 구조를 가지는 것이며, 상기 자성체부를 구성하는 자성체분에 Fe-Cr-Si합금 입자를 이용하여 프레스 후의 자성체부를 상기 산화물막 형성 프로세스와 마찬가지의 조건으로 가열 처리하면, 상기 [효과]란에서 말한 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
요컨대, 상기 [최적인 입도 분포의 검증]란과 상기 [최적인 메디안 지름의 검증]란에서 말한 수치 범위는, 상기 코일 부품(10, 샘플 No.4)과 다른 타입의 코일 부품에도 적용할 수 있다.
1…자성 합금 입자 2…산화물막
3…포어 4…용제와 바인더의 혼합물
10…코일 부품 11…부품 본체
12…자성체부 13…코일부
14, 15…외부 단자

Claims (5)

  1. 자성체부(磁性體部)에 의해 덮인 나선상(螺旋狀)의 코일부가 상기 자성체부와 직접 접촉하는 타입의 코일 부품에 있어서,
    상기 자성체부는 자성 합금 입자군을 그 주체(主體)로 하며, 유리 성분을 포함하고 있지 않고, 상기 자성 합금 입자 각각의 표면에는 상기 자성 합금 입자의 산화물막이 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성 합금 입자는, 산화성 분위기 중의 가열 처리에 의해 그 표면에 산화물막이 형성되는 자성 합금 입자인 것을 특징으로 하는 코일 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자성 합금 입자는, Fe-Cr-Si합금 입자인 것을 특징으로 하는 코일 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자성 합금 입자는, 체적 기준의 입자 지름으로서 본 경우의 d10/d50이 0.1∼0.7의 범위 내에 있고, d90/d50이 1.4∼5.0의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 자성 합금 입자는, 체적 기준의 입자 지름로서 본 d50이 3.0∼20.0㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
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