KR101370957B1 - 전자 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
전기적 특성 및 신뢰성을 향상시키면서, 회로 기판 상으로의 양호한 고밀도 실장이나 저배 실장이 가능한 소형의 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공한다. 철(Fe)과 규소(Si)와 크롬(Cr)을 함유하는 연자성 합금 입자군의 집합체로부터 이루어지는 드럼형의 코어 부재(11)와, 상기 코어 부재(11)에 권회된 코일 도선(12)과, 코일 도선(12)의 단부(13A, 13B)가 접속되는 한 쌍의 단자 전극(16A, 16B)과, 상기 권회된 코일 도선(12)을 피복하는, 자성분 함유 수지로부터 이루어지는 외장 수지부(18)를 구비하고, 상기 자성분 함유 수지 중 수지 재료만이, 코어 부재(11)의 표면으로부터 내부 방향으로 소정의 깊이로 침투한 부분(11d)을 포함하고 있다.
Description
본 발명은, 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 기재(基材) 상에 설치된 전기적인 기능을 가지는 부품이나 회로를 보호하는 외장(外裝) 구조를 구비한 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 기재나 기판 상에 설치된 전기적인 기능을 가지는 부품이나 회로를, 수지 재료에 의해 피복 보호한 수지(樹脂) 외장[또는 수지 봉지(封止)]구조의 전자 부품이 알려져 있다. 여기서, 휴대 전화기 등의 가반형(可搬型) 전자기기에 탑재되는 전자 부품에 있어서는, 사용 환경(온도나 습도 등)의 변화에 대하여 높은 내구성을 가지고 있는 것이 신뢰성의 관점으로부터도 강하게 요구되고 있다.
이러한 전자 부품의 예로서는, 예컨대 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 드럼형의 페라이트 코어에 도선을 권회(卷回)하고, 상기 도선을 외장용 수지 재료에 의해 피복 보호한 면실장형(面實裝型)의 권선형(卷線型) 인덕터가 알려져 있다. 여기서, 특허문헌 1에는, 외장용 수지 재료의 조성을 조정하는 것에 의해, 페라이트 코어와 외장 수지의 선팽창 계수를 근접하게 하여, 온도 환경의 변화에 대한 내구성을 높이는 것이 개시되어 있다. 또한, 이러한 페라이트 코어를 적용한 인덕터는, 일반적으로 외형 치수(특히 높이 치수)의 소형화가 가능하므로, 회로 기판 상으로의 고밀도 실장이나 저배(低背) 실장에 적합하다는 특징을 가지고 있다.
최근, 전자 기기의 소형 박형화나 고기능화에 따라, 원하는 전기적 특성(예컨대, 인덕터 특성) 및 높은 신뢰성을 가지면서, 더욱 고밀도 실장이나 저배 실장이 가능한 전자 부품(예컨대, 인덕터)이 요구되고 있다. 또한, 한편으로는, 전자 기기의 저가격화에 대응하기 위해서, 신뢰성을 저하시키지 않고 생산성을 더욱 향상시킬 수 있는 전기 부품의 제조 방법이 요구되고 있다.
본 발명은, 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시키면서, 회로 기판 상으로의 양호한 고밀도 실장이나 저배 실장이 가능한 소형의 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 원하는 전기적 특성 및 신뢰성을 가지면서, 생산성의 향상이 가능한 소형의 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 발명에 따른 전자 부품은, 연자성(軟磁性) 합금 입자의 집합체로부터 이루어지는 기재(基材); 상기 기재에 권회(卷回)된 피복 도선; 및 자성분을 포함하는 수지 재료로부터 이루어지고, 상기 피복 도선의 외주를 피복하는 외장 수지부;를 구비하고, 상기 기재는 상기 외장 수지부가 접하는 계면으로부터 상기 기재 내부에, 상기 외장 수지부를 구성하는 상기 자성분을 포함하는 수지 재료 중 상기 자성분을 제외한 상기 수지 재료가 침투하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 전자 부품에 있어서, 상기 기재는, 상기 계면으로부터 상기 기재 내부에 10∼30㎛의 깊이로 상기 수지 재료가 침투하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 전자 부품에 있어서, 상기 외장 수지부를 구성하는 상기 수지 재료는, 상기 자성분을 50vol%이상 함유하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4의 기재의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3중의 어느 한 항에 기재된 전자 부품에 있어서, 상기 기재는, 흡수율이 1.0%이상 또는 공공율(空孔率)이 10∼25%인 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4중의 어느 한 항에 기재된 전자 부품에 있어서, 상기 기재는, 철, 규소 및 상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 상기 연자성 합금 입자의 군(群)으로부터 구성되고, 상기 연자성 합금 입자의 군의 각 상기 연자성 합금 입자의 표면에는 상기 연자성 합금 입자를 산화하여 형성한 산화층이 생성되고, 상기 산화층은 상기 연자성 합금 입자에 비해서 상기 철보다 산화하기 쉬운 원소를 많이 포함하고, 상기 연자성 합금 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 전자 부품에 있어서, 상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소는 크롬이고,
상기 연자성 합금 입자의 군은 적어도 상기 크롬이 2∼15wt%함유되는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 6중의 어느 한 항에 기재된 전자 부품에 있어서, 상기 기재는, 기둥 형상[柱狀]의 권심부(卷芯部) 및 그 양단(兩端)에 설치된 한 쌍의 플랜지[鍔]부를 포함하고, 상기 피복 도선은 상기 기재의 상기 권심부에 권회된 것이고, 상기 외장 수지부는, 상기 피복 도선의 외주를 피복하도록 상기 한 쌍의 플랜지부 사이에 설치된 것이고, 상기 전자 부품은, 상기 한 쌍의 플랜지부의 외표면에 설치되고, 상기 피복 도선의 양단부가 접속된 한 쌍의 단자 전극을 더 구비하는 것이고, 적어도 상기 외장 수지부가 접하고 상기 한 쌍의 플랜지부가 대향하는 면에, 상기 수지 재료가 침투하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 발명에 따른 전자 부품의 제조 방법은, 연자성 합금 입자의 집합체로부터 이루어지는 기재에 피복 도선을 권회하는 공정; 상기 피복 도선의 외주를 피복하도록 상기 기재의 표면에 제1 함유율의 자성분을 포함하는 수지 재료를 도포하는 공정; 상기 자성분을 포함하는 상기 수지 재료가 접하는 계면으로부터 상기 기재 내부에 소정의 깊이로 상기 자성분을 제외한 상기 수지 재료를 침투시키는 공정; 상기 수지 재료를 건조 및 경화시켜서 상기 자성분의 함유율을 상기 제1 함유율보다도 높은 제2 함유율로 변화시킨 상기 수지 재료로부터 이루어지는 외장 수지부를 형성하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 8에 기재된 전자 부품의 제조 방법에 있어서, 상기 기재에 상기 수지 재료를 침투시키는 공정은, 상기 계면으로부터 상기 기재 내부에 10∼30㎛의 깊이로 상기 수지 재료를 침투시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 8 또는 청구항 9에 기재된 전자 부품의 제조 방법에 있어서, 상기 수지 재료를 도포하는 공정은, 상기 수지 재료에 함유되는 상기 자성분의 상기 제1 함유율이 40vol%이상인 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 발명은, 청구항 8 내지 청구항 10중의 어느 한 항에 기재된 전자 부품의 제조 방법에 있어서, 상기 기재는 흡수율이 1.0%이상 또는 공공율이 10∼25%인 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재된 발명은, 청구항 8 내지 청구항 11중의 어느 한 항에 기재된 전자 부품의 제조 방법에 있어서, 상기 기재는, 철, 규소 및 상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 상기 연자성 합금 입자의 군으로부터 구성되고, 상기 연자성 합금 입자의 군의 각 상기 연자성 합금 입자의 표면에는 상기 연자성 합금 입자를 산화하여 형성한 산화층이 생성되고, 상기 산화층은 상기 연자성 합금 입자에 비해 철보다 산화하기 쉬운 원소를 많이 포함하고, 상기 연자성 합금 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재된 발명은, 청구항 12에 기재된 전자 부품의 제조 방법에 있어서, 상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소는 크롬이고, 상기 연자성 합금 입자의 군은 적어도 상기 크롬이 2∼15wt%함유되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시키면서, 회로 기판 상으로의 양호한 고밀도 실장이나 저배 실장이 가능한 소형의 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공할 수 있고, 상기 전자 부품을 탑재하는 전자 기기의 소형 박형화나 고기능화, 신뢰성의 향상에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 원하는 전기적 특성 및 신뢰성을 가지면서, 생산성의 향상이 가능한 소형의 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공할 수 있고, 소정의 신뢰성을 가지는 전자 부품의 비용 삭감에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 부품으로서 적용되는 권선형 인덕터의 일실시 형태를 도시하는 개략 사시도.
도 2는 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터의 내부 구조를 도시하는 개략 단면도.
도 3은 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터의 제조 방법을 도시하는 플로우 챠트.
도 4는 본 발명에 따른 전자 부품의 기재에 적용되는 연자성 합금 입자의 집합체(성형체)와 페라이트에 있어서의, 수지 재료의 침투에 관한 특성을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 기재와 페라이트로 이루어지는 기재에 있어서의 표면근방의 단면을 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명에 따른 기재에 있어서의 표면 근방의 단면을 설명하기 위한 확대 모식도.
도 7은 본 발명에 따른 기재와 페라이트로 이루어지는 기재에 자성분(磁性紛) 함유 수지를 도포한 경우에 있어서의, 무기 필러의 함유율과 선팽창 계수와의 관계를 도시하는 그래프.
도 2는 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터의 내부 구조를 도시하는 개략 단면도.
도 3은 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터의 제조 방법을 도시하는 플로우 챠트.
도 4는 본 발명에 따른 전자 부품의 기재에 적용되는 연자성 합금 입자의 집합체(성형체)와 페라이트에 있어서의, 수지 재료의 침투에 관한 특성을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 기재와 페라이트로 이루어지는 기재에 있어서의 표면근방의 단면을 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명에 따른 기재에 있어서의 표면 근방의 단면을 설명하기 위한 확대 모식도.
도 7은 본 발명에 따른 기재와 페라이트로 이루어지는 기재에 자성분(磁性紛) 함유 수지를 도포한 경우에 있어서의, 무기 필러의 함유율과 선팽창 계수와의 관계를 도시하는 그래프.
이하, 본 발명에 따른 전자 부품 및 그 제조 방법에 대해서, 실시 형태를 통하여 자세하게 설명한다. 여기서는, 본 발명에 따른 전자 부품으로서, 권선형 인덕터를 적용한 경우에 대해서 설명한다. 또한, 여기서 나타내는 실시 형태는, 본 발명에 따른 전자 부품으로서 적용 가능한 일 예를 나타내는 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 발명에 따른 전자 부품으로서 적용되는 권선형 인덕터의 개략 구성에 대해서 설명한다.
(권선형 인덕터)
도 1은, 본 발명에 따른 전자 부품으로서 적용되는 권선형 인덕터의 일 실시 형태를 도시하는 개략 사시도이다. 여기서, 도 1의 (a)는, 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터를 상면측(상 플랜지부 측)으로부터 본 개략 사시도이며, 도 1의 (b)는, 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터를 저면측 (하 플랜지부 측)으로부터 본 개략 사시도이다. 도 2는, 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터의 내부 구조를 도시하는 개략 단면도이다. 여기서, 도 2의 (a)는, 도 1의 (a)에 도시한 A-A선에 따른 권선형 인덕터의 단면을 도시하는 도면이며, 도 2의 (b)는, 도 2의 (a)에 도시한 B부를 확대한 중요부[要部] 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 개략, 드럼형의 코어 부재(11)와, 상기 코어 부재(11)에 권회된 코일 도선(12)과, 코일 도선(12)의 단부(端部)(13A, 13B)가 접속되는 한 쌍의 단자 전극(16A, 16B)과, 상기 권회된 코일 도선(12)의 외주를 피복하는, 자성분 함유 수지로 이루어지는 외장 수지부(18)를 포함하고 있다.
구체적으로는, 코어 부재(11)는, 도 1의 (a), 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 코일 도선(12)이 권회되는 기둥 형상[柱狀]의 권심부(11a, 卷芯部)와, 상기 권심부(11a)의 도면 상단에 설치된 상 플랜지부(11b)와, 권심부(11a)의 도면 하단에 설치된 하 플랜지부(11c)를 구비하고, 그 외관은 드럼형의 형상을 가지고 있다.
여기서, 도 1 및 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 상기 코어 부재(11)의 권심부(11a)는, 소정의 권회 횟수를 얻기 위해서 필요한 코일 도선(12)의 길이를 보다 짧게 할 수 있도록, 단면이 거의 원형 또는 원형인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 코어 부재(11)의 하 플랜지부(11c)의 외형은, 고밀도 실장에 대응하여 소형화를 도모하기 위해서, 평면시(平面視) 형상이 거의 4각형 또는 4각형인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 다각형이나 대략 원형 등이여도 좋다. 또한, 상기 코어 부재(11)의 상 플랜지부(11b)의 외형은, 고밀도 실장에 대응하여 소형화를 도모하기 위해서, 하 플랜지부(11c)에 대응하여 유사한 형상인 것이 바람직하고, 하 플랜지부(11c)와 같은 사이즈 또는 하 플랜지부(11c)보다 다소 작은 사이즈인 것이 바람직하다.
이와 같이, 권심부(11a)의 상단 및 하단에 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c)를 설치하는 것에 의해, 권심부(11a)에 대한 코일 도선(12)의 권회 위치를 제어하기 쉬워져, 인덕터의 특성을 안정되게 할 수 있다. 또한, 상 플랜지부(11b)의 네 모서리에 적절히 모따기[面取] 등을 실시하는 것에 의해, 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c) 사이에, 후술하는 외장 수지부(18)를 구성하는 자성분 함유 수지를 용이하게 충전할 수 있다. 또한, 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c)의 두께는, 그 하한값이 상기 코어 부재(11)에 있어서의 권심부(11a)로부터 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c)의 각각의 돌출[張出] 치수를 고려하여, 소정의 강도를 만족하도록 적당히 설정된다.
또한, 도 1의 (b) 및 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 코어 부재(11)의 하 플랜지부(11c)의 저면(외표면, 11B)에는, 권심부(11a)의 중심축(CL)의 연장선을 개재하여 한 쌍의 단자 전극(16A, 16B)이 설치되어 있다. 여기서, 저면(11B)에는, 한 쌍의 단자 전극(16A, 16B)가 형성되는 영역(전극 형성 영역)에, 예컨대 도1의 (b), 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 홈(溝)(15A 및 15B)이 형성되어 있는 것이어도 좋다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터(10)에 있어서는, 상기 코어 부재(11)의 흡수율이 1.0%이상, 또는 공공율이 10∼25%인, 다공질의 성형체가 적용된다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터에 있어서는, 코어 부재(11)로서, 예컨대, 철(Fe)과, 규소(Si)와, 철보다도 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 연자성 합금의 입자군으로부터 구성되고, 각 연자성 합금 입자의 표면에는, 상기 연자성 합금 입자가 산화한 산화층이 형성되고, 상기 산화층은 상기 연자성 합금 입자에 비교하여, 상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소를 많이 포함하고, 입자끼리가 상기 산화층을 개재하여 결합되어서 구성된, 다공질의 성형체를 적용할 수 있다. 특히, 본 실시 형태에 있어서는, 상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소로서, 크롬(Cr)을 적용할 수 있고, 상기 연자성 합금 입자는, 적어도 크롬이 2∼15wt%함유되어 있는 것이 바람직하고, 또한, 연자성 합금 입자의 평균 입경이 대강 2∼30㎛정도인 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 코어 부재(11)를 구성하는 연자성 합금 입자에 있어서의 크롬의 함유율이나, 상기 연자성 합금 입자의 평균 입경을 상기의 범위 내에서 적당히 설정하는 것에 의해, 높은 포화 자속밀도(Bs)(1.2T 이상)와 높은 투자율(μ)(37이상)을 실현할 수 있는 것과 함께, 100kHz이상의 주파수에 있어서도, 입자 내에서 과전류 손실이 생기는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 이 높은 투자율(μ) 및 높은 포화 자속 밀도(Bs)를 가지는 것에 의해, 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터(10)는, 우수한 인덕터 특성(인덕턴스-직류 중첩 특성:L-Idc특성)을 실현할 수 있다.
또한, 코일 도선(12)은, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 구리(Cu)나 은(Ag) 등으로부터 이루어지는 금속선(13)의 외주에, 폴리우레탄 수지나 폴리에스테르 수지 등으로부터 이루어지는 절연 피복(14)이 형성된 피복 도선이 적용된다. 그리고, 코일 도선(12)은, 상기 코어 부재(11)의 기둥 형상의 권심부(11a)의 주위에 권회되는 것과 함께, 도 1, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 일방 및 타방의 단부(13A, 13B)가, 절연 피복(14)이 제거된 상태에서, 상기 단자 전극(16A, 16B)에 각각 납땜(17A, 17B)에 의해 도전 접속되어 있다.
여기서, 코일 도선(12)은, 예컨대 지름 0.1∼0.2mm의 피복 도선이, 코어 부재(11)의 권심부(11a)의 주위에 3.5∼15.5회 권회되어 있다. 코일 도선(12)에 적용되는 금속선(13)은, 단선(單線)에 한정되는 것이 아니고 2개 이상의 선이나, 연선(撚線)이여도 좋다. 또한, 상기 코일 도선(12)의 금속선(13)은, 원형의 단면 형상을 가지는 것으로 한정되는 것이 아니고, 예컨대 직사각형의 단면 형상을 가지하는 평각선이나, 정방형의 단면 형상을 가지는 사각선 등을 이용할 수도 있다. 또한, 상기 단자 전극(16A, 16B)이 홈(15A, 15B)의 내부에 설치되는 경우에는, 코일 도선(12)의 단부(13A, 13B)의 지름이, 홈(15A, 15B)의 깊이보다도 커지도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 코일 도선(12)의 단부(13A, 13B)와 단자 전극(16A, 16B)와의 남땜에 의한 도전 접속이란, 양자가 납땜을 개재해서 도전 접속되어 있는 개소(箇所)를 포함하고 있는 것이면 좋고, 납땜만으로 도전 접속되어 있는 것에 한정되지 않는다. 예컨대, 단자 전극(16A, 16B)과 상기 코일 도선(12)의 단부(13A, 13B)가 열 압착에 의해 금속간 결합으로 접합된 개소를 포함하는 것과 함께, 상기 접합 개소를 덮도록 납땜으로 피복된 구조를 가지고 있는 것이여도 좋다.
단자 전극(16A, 16B)는, 예컨대 도 1의 (b), 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 홈(15A, 15B) 내에 설치되는 경우에는, 상기 홈(15A, 15B)에 따라 연재(延在)하는 코일 도선(12)의 각 단부(13A, 13B)에 접속되어 있다. 또한, 단자 전극(16A, 16B)은, 여러 전극 재료를 이용할 수 있고, 예컨대, 은(Ag), 은(Ag)과 팔라듐(Pd)의 합금, 은(Ag)과 백금(Pt)의 합금, 구리(Cu), 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)과 주석(Sn)의 합금, 티타늄(Ti)과 구리(Cu)의 합금, 크롬(Cr)과 니켈(Ni)과 주석(Sn)의 합금, 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)과 구리(Cu)의 합금, 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)과 은(Ag)의 합금, 니켈(Ni)과 주석(Sn)의 합금, 니켈(Ni)과 구리(Cu)의 합금, 니켈(Ni)과 은(Ag)의 합금, 인(燐) 청동 등을 양호하게 적용할 수 있다. 이들의 전극 재료를 이용한 단자 전극(16A, 16B)으로서는, 예컨대 은(Ag)이나, 은(Ag)을 포함하는 합금 등에 유리를 첨가한 전극 페이스트를 상기 홈(15A, 15B) 내나, 하 플랜지부(11c)의 저면(11B)에 도포하고, 소정의 온도로 소부(燒付)하는 형성 방법에 의해 얻어지는 소부 전극을 양호하게 적용할 수 있다. 또한, 단자 전극(16A, 16B)의 다른 형태로서는, 예컨대 인(燐) 청동판 등으로부터 이루어지는 판 형상[板狀] 부재(프레임)를, 에폭시계의 수지 등으로부터 이루어지는 접착제를 이용하여 하 플랜지부(11c)의 저면(11B)에 접착하는 수법에 의해 얻어지는 전극 프레임도 양호하게 적용할 수 있다. 또한, 단자 전극(16A, 16B)의 또 다른 형태로서는, 예컨대 티타늄(Ti)이나, 티타늄(Ti)을 포함하는 합금 등을 스퍼터링법이나 증착법 등을 이용하여, 상기 홈(15A, 15B) 내나, 하 플랜지부(11c)의 저면(11B)에 금속 박막을 형성하는 방법에 의해 얻어지는 전극막도 양호하게 적용할 수 있다. 또한, 단자 전극(16A, 16B)으로서, 전술한 소부 전극이나 전극막을 적용하는 경우에는, 그 표면에, 전해 도금에 의해 니켈(Ni)이나 주석(Sn) 등의 금속 도금층이 형성되어 있는 것이어도 좋다.
외장 수지부(18)는, 자성분 함유 수지가, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 코어 부재(11)가 대향하는 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c) 사이의 권심부(11a)에 권회된 코일 도선(12)의 외주를 피복하고, 또한 권심부(11a)와 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c)에 둘러싸여진 영역에 충전되도록 설치되어 있다.
자성분 함유 수지는, 권선형 인덕터(10)의 사용 온도 범위에 있어서 소정의 점탄성(粘彈性)을 가지는 수지 재료에, 자성분이나 예컨대 실리카(SiO2) 등의 무기 재료로부터 이루어지는 무기 필러가 소정의 비율로 함유되어 있는 것이 적용된다. 보다 구체적으로는, 경화 시의 물성으로서 온도에 대한 강성율의 변화에 있어서, 유리 상태로부터 고무 상태로 이행하는 과정에 있어서의 유리 전위 온도가 100∼150℃인 자성분 함유 수지를 양호하게 적용할 수 있다.
여기서, 수지 재료로서는, 예컨대 실리콘 수지를 양호하게 적용할 수 있고, 코어 부재(11)의 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c) 사이에 자성분 함유 수지를 장입(裝入)하는 공정에 있어서의 리드 타임을 단축하기 위해서는, 예컨대 에폭시 수지와 카복실 기변성 프로필렌 글리콜과의 혼합 수지를 적용할 수 있다.
또한, 자성분 함유 수지에 함유되는 무기 필러로서는, Fe-Cr-Si합금 또는 Mn-Zn페라이트 또는 Ni-Zn페라이트 등으로부터 이루어지는 여러가지 자성분이나, 점탄성 조정을 위해서 실리카(SiO2) 등을 이용할 수 있지만, 소정의 투자율(透磁率)을 가지는 자성분으로서, 예컨대 코어 부재(11)를 구성하는 연자성 합금 입자와 동일한 조성을 가지는 자성 분말, 또는 상기 자성 분말을 함유하는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 자성분의 평균 입경은, 대강 2∼30㎛정도인 것이 바람직하다. 또한, 자성분 함유 수지는, 자성분으로부터 이루어지는 무기 필러를, 대략 50vol%이상 함유하고 있는 것이 바람직하다.
그리고, 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터(10)에 있어서는, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 다공질의 코어 부재(11)의 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c)에, 외장 수지부(18)를 구성하는 자성분 함유 수지가 접하는 영역에 있어서, 상기 자성분 함유 수지 중 수지 재료만이, 코어 부재(11)에 외장 수지부(18)가 접하는 계면[즉, 코어 부재(11)의 표면]으로부터 코어 부재(11)의 내부 방향으로 소정의 깊이에 침투한 부분(11d)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 여기서, 수지 재료가 코어 부재(11)의 내부 방향에 침투하고 있는 깊이는, 대강 10∼30㎛인 것이 바람직하다.
이와 같이, 외장 수지부(18)를 구성하는 자성분 함유 수지 중 수지 재료만이 코어 부재(11)에 침투한 부분을 포함하는 것에 의해, 적어도, 코어 부재(11)에 외장 수지부(18)가 접하는 계면 근방의 자성분 함유 수지에 포함되는 무기 필러의 비율(함유율)을 상대적으로 상승시키고, 상기 자성분 함유 수지의 선팽창 계수를 저하시킬 수 있으므로, 코어 부재(11)의 선팽창 계수와의 차이를 작게 하여, 권선형 인덕터(10)의 사용 환경의 변화(특히, 온도 변화)에 대한 내성을 향상시킬 수 있다. 또는, 권선형 인덕터(10)의 사용 환경의 변화(특히, 온도 변화)에 대한 내성을 유지하면서, 외장 수지부(18)를 구성하는 자성분 함유 수지에 포함되는 무기 필러의 비율(함유율)을 낮게 설정할 수 있으므로, 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c) 사이에 자성분 함유 수지를 충전하는 도포 공정에 있어서, 자성분 함유 수지의 토출성이나 유동성을 개선하여 권선형 인덕터(10)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
(권선형 인덕터의 제조 방법)
다음으로, 전술한 권선형 인덕터의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 따른 권선형 인덕터의 제조 방법을 나타내는 플로우 챠트이다. 전술한 권선형 인덕터는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 개략, 코어 부재 제조 공정(S101)과, 단자 전극 형성 공정(S102)과, 코일 도선 권회 공정(S103)과, 외장 공정(S104)과, 코일 도선 접합 공정(S105)을 거쳐서 제조된다.
(a) 코어 부재 제조 공정(S101)
코어 부재 제조 공정(S101)에 있어서는, 우선, 철(Fe)과, 규소(Si)와, 크롬(Cr)을 소정의 비율로 함유하는 연자성 합금의 입자군을 원료 입자로서, 소정의 결합제를 혼합하여 소정의 형상의 성형체를 형성한다. 구체적으로는, 크롬 2∼15wt%,규소 0.5∼7wt%, 잔부(殘部)에 철을 함유하는 원료 입자에, 예컨대 열가소성 수지 등의 결합제(바인더)를 첨가하고, 교반 혼합시켜서 조립물(造粒物)을 얻는다. 다음으로, 이 조립물을 분말 형성 프레스를 이용하여 압축 성형하여 성형체를 형성하고, 예컨대 연마 디스크를 이용하여 센터레스 연마에 의해 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c) 사이에, 기둥 형상의 권심부(11a)가 형성되도록 요(凹)부를 형성하여 드럼형의 성형체를 얻는다.
다음으로, 얻어진 성형체를 소성한다. 구체적으로는, 상기 성형체를 대기 중에서 400∼900℃로 열처리한다. 이와 같이, 대기 중에서 열처리를 수행하는 것으로, 혼합한 열가소성 수지를 탈지(脫脂, 탈 바인더 처리)하는 것과 함께, 원래 입자 속에 존재하여 열처리에 의해 표면에 이동해 온 크롬과, 입자의 주성분인 철을 산소와 결합시키면서, 금속 산화물로부터 이루어지는 산화층을 입자 표면에 생성시키고, 또한 인접하는 입자의 표면의 산화층끼리를 결합시킨다. 생성된 산화층(금속 산화물층)은, 주로 철과 크롬으로부터 이루어지는 산화물로서, 입자간의 절연을 확보하면서, 연자성 합금 입자의 집합체로부터 이루어지는 코어 부재(11)를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 원료 입자의 예로서는, 물[水] 아토마이즈법으로 제조한 입자를 적용할 수 있고, 원료 입자의 형상의 예로서, 구(球) 형상, 편평한 형상을 들 수 있다. 또한, 상기 열처리에 있어서, 산소 분위기 하에서의 열처리 온도를 상승시키면, 결합제가 분해하고, 연자성 합금의 입자가 산화된다. 이 때문에, 성형체의 열처리 조건으로서, 대기 중에서 400∼900℃로 1분 이상 보지(保持)하는 것이 바람직하다. 이 온도 범위 내에서 열처리를 수행하는 것에 의해, 우수한 산화층을 형성할 수 있다. 보다 바람직하게는, 600∼800℃이다. 대기중 이외의 조건, 예컨대, 산소 분압이 대기와 동일한 정도의 분위기 중에서 열처리하여도 좋다. 환원 분위기 또는 비산화(非酸化) 분위기에서는, 열처리에 의해 금속 산화물로부터 이루어지는 산화층의 생성이 수행되지 않기 때문에, 입자끼리가 소결(燒結)하여 체적 저항율이 현저하게 저하한다. 또한, 분위기 중의 산소 농도, 수증기량에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 생산면에서 고려하면 대기 또는 건조 공기인 것이 바람직하다.
상기 열처리에 있어서, 400℃를 넘는 온도로 설정하는 것에 의해, 우수한 강도와 뛰어난 체적 저항율을 얻을 수 있다. 한편, 열처리 온도가 900℃를 넘으면, 강도는 증가하지만, 체적 저항율의 저하가 발생한다. 또한, 상기 열처리 온도에서의 보지 시간은 1분 이상으로 하는 것에 의해 철과 크롬을 포함하는 금속 산화물로부터 이루어지는 산화층이 생성되기 쉽다. 여기서, 산화층 두께는 일정 값으로 포화하기 때문에 보지 시간의 상한은 굳이 설정하지 않지만, 생산성을 고려하여 2시간 이하로 하는 것이 타당하다.
이와 같이, 열처리 온도, 열처리 시간, 열처리 분위기 중의 산소량 등에 의해, 산화층의 형성을 제어할 수 있으므로, 열처리 조건을 상기 범위로 하는 것에 의해, 우수한 강도와 뛰어난 체적 저항율을 동시에 만족시키고, 산화층을 포함하는 연자성 합금 입자의 집합체로부터 이루어지는 코어 부재(11)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 드럼형의 성형체는, 원료 입자를 포함하는 조립물에 의해 형성된 성형체의 주측면(周側面)에, 센터레스 연마에 의해 요부를 형성하여 얻을 수 있는 방법에 한정하는 것이 아니고, 예컨대, 상기의 조립물을 분말 형성 프레스를 이용해서 건식 일체 성형하는 것에 의해 드럼형의 성형체를 얻을 수도 있다. 또한, 코어 부재(11)의 또 다른 제조 방법으로서는, 전술한 바와 같이, 미리 드럼형의 성형체를 준비하여 소성하는 방법에 한정하는 것이 아니고, 예컨대, 상기의 조립물에 의해 형성된 성형체(주측면에 요부가 형성되어 있지 않은 성형체)를 준비한 후, 탈 바인더 처리를 수행하고, 소정의 온도로 소성한 후에, 상기 소결체의 주측면에 다이아몬드 휠 등을 이용하여 요부를 절삭 가공에 의해 형성하는 것이어도 좋다.
또한, 코어 부재(11)의 저면(11B)에 홈(15A, 15B)을 형성하는 경우에는, 상기 코어 부재(11)의 제조 공정에 있어서, 원료 입자를 포함하는 조립물에 의해 성형체를 형성할 때에, 압형(押型)의 표면에 미리 한 쌍의 돌조(突條)를 설치해 두고, 상기 성형체의 성형과 동시에 형성하는 방법의 이외에, 예컨대, 얻어진 성형체의 표면에 절삭 가공을 실시하여 한 쌍의 홈을 형성하는 것이어도 좋다.
(b) 단자 전극 형성 공정(S102)
계속하여, 단자 전극 형성 공정(S102)에 있어서는, 상기 코어 부재(11)의 하 플랜지부(11c)의 홈(15A, 15B) 내 또는 저면(11B)에 단자 전극(16A, 16B)을 형성한다. 여기서, 단자 전극(16A, 16B)의 형성 방법으로서는, 전술한 바와 같이, 도포한 전극 페이스트를 소정의 온도로 소부하는 방법이나, 전극 프레임을 접착제를 이용하여 접착하는 방법, 스퍼터링법이나 증착법 등을 이용하여 박막 형성하는 방법 등, 여러 수법을 적용할 수 있다. 여기서는, 일 예로서, 제조 비용이 가장 저렴하고, 생산성이 높은 수법으로서 전극 페이스트를 도포하여 소부하는 방법을 설명한다.
단자 전극 형성 공정은 우선, 전극 재료(예컨대 은이나 구리 등 또는 이들을 포함하는 복수 종류의 금속 재료)의 분말과, 글라스 프릿을 포함하는 전극 페이스트를, 상기 홈(15A, 15B) 내 또는 하 플랜지부(11c)의 저면(11B)에 도포한 후, 코어 부재(11)를 열처리하는 것에 의해, 단자 전극(16A, 16B)을 형성한다.
여기서, 전극 페이스트의 도포 방법으로서는, 예컨대 롤러 전사법(轉寫法)이나 패드 전사법 등의 전사법, 스크린 인쇄법이나 공판(孔版) 인쇄법 등의 인쇄법 이외, 스프레이법이나 잉크젯법 등을 적용할 수 있다. 또한, 단자 전극(16A, 16B)이, 상기 홈(15A, 15B) 내에 양호하게 수납되어서, 안정된 폭 치수를 가지기 위해서는, 전사법을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 전극 페이스트에 있어서의 전극 재료나 유리의 함유량은, 이용하는 전극 재료의 종류나 조성 등에 따라서 적절히 설정된다. 또한, 전극 페이스트에 있어서의 유리는, 예컨대 규소(Si), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca) 등으로부터 이루어지는 유리 및 금속 산화물을 포함하는 조성을 포함하고 있다. 또한, 하 플랜지부(11c)의 저면(11B)에 전극 페이스트를 도포한 후의 코어 부재(11)의 열처리(전극 소부 처리)는, 예컨대, 대기 분위기 중이나 산소 농도 10ppm이하의 N2가스 분위기 중에서, 750∼900℃의 온도 조건에서 실행된다. 이러한 단자 전극(16A, 16B)의 형성 방법에 의해, 코어 부재(11)가 소정의 전극 재료로부터 이루어지는 도전층이 강고하게 접착된다.
(c) 코일 도선 권회 공정(S103)
계속하여, 코일 도선 권회 공정(S103)에 있어서는, 상기 코어 부재(11)의 권심부(11a)에, 피복 도선을 소정 횟수 권회한다. 구체적으로는, 상기 코어 부재(11)의 권심부(11a)가 노출하도록, 코어 부재(11)의 상 플랜지부(11b)를 권선 장치의 척(chuck)에 고정한다. 다음으로, 예컨대 지름 0.1∼0.2mm의 피복 도선을 하 플랜지부(11c)의 저면(11B)에 형성된 단자 전극(16A, 16B)[또는 홈(15A, 15B)]의 어느 일방 측에 임시 고정한 상태로 절단하여 코일 도선(12)의 일단측으로 한다. 그 후, 상기 척을 회전시켜서 피복 도선을 권심부(11a)에, 예컨대 3.5∼15.5회 권회한다. 다음으로, 피복 도선을 상기 단자 전극(16A, 16B)[또는 홈(15A, 15B)]의 타방 측에 임시 고정한 상태로 절단하여 코일 도선(12)의 타단측으로 하는 것에 의해, 권심부(11a)에 코일 도선(12)이 권회된 코어 부재(11)가 형성된다. 코일 도선(12)의 일단측 및 타단측은 전술한 단부(13A, 13B)에 대응한다.
(d) 외장 공정(S104)
계속하여, 외장 공정(S104)에 있어서는, 상기 코어 부재(11)의 상 플랜지부(11b)와 하 플랜지부(11c)와의 사이로서, 권심부(11a)의 주위에 권회된 코일 도선(12)의 외주를 피복하도록, 무기 필러가 소정의 비율로 함유된 자성분 함유 수지로부터 이루어지는 외장 수지부(18)가 형성된다. 구체적으로는, 예컨대 코어 부재(11)를 구성하는 연자성 합금 입자와 동일한 조성을 가지는 자성분이 함유된 자성분 함유 수지의 페이스트를 디스펜서에 의해, 코어 부재(11)의 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c) 사이의 영역에 토출(吐出)하여, 코일 도선(12)의 외주를 피복하도록 충전한다. 다음으로, 예컨대 150℃에서 1시간 가열하여, 자성분 함유 수지의 페이스트를 경화시키는 것에 의해, 코일 도선(12)의 외주를 피복하는 외장 수지부(18)가 형성된다.
여기서, 코어 부재(11)의 상 플랜지부(11b)와 하 플랜지부(11c)와의 사이에 토출, 충전되는 자성분 함유 수지는, 무기 필러의 함유율(제1 함유율)이, 예컨대 대략 40vol% 이상으로 설정되고, 가열, 경화된 후의 자성분 함유 수지는, 무기 필러의 함유율(제2 함유율)이, 예컨대 대략 50vol% 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 이 외장 공정에 있어서, 토출, 충전된 자성분 함유 수지가 접하는 영역의 코어 부재[11, 주로 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c); 도 2의 (a) 참조]의 표면으로부터 코어 부재(11)의 내부에, 자성분 함유 수지 중 수지 재료만이 침투한 부분(11d)이 형성된다. 이 경우의 수지 재료가 침투한 부분(11d)의 깊이는 대략 10∼30㎛로 설정된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 수지 재료가 침투한 부분(11d)의 깊이는, 대략 이하와 같은 방법에 의해 측정된다. 우선, 수지 재료가 침투한 부분(11d)의 기재에 대해서, 배율 1,000∼5,000배로 사진을 10장 촬영한다. 다음으로, 촬영된 각 사진에 대해서, 기재 표면으로부터 수지 재료의 침투한 최대 및 최소의 거리를 측정하고, 그 중점이 되는 거리를 산출한다. 다음으로, 촬영된 10장의 사진에 대해서, 산출된 상기 각 중점의 거리를 평균하여, 평균치를, 수지 재료가 침투한 부분(11d)의 깊이라고 규정하였다.
(e) 코일 도선 접합 공정(S105)
계속하여, 코일 도선 접합 공정(S105)에 있어서는, 우선, 코어 부재(11)에 권회된 코일 도선(12)의 양단부(13A, 13B)의 절연 피복(14)을 박리, 제거한다. 구체적으로는, 코어 부재(11)에 권회된 코일 도선(12)의 양단부(13A, 13B)에, 피복 박리 용제를 도포하는 것에 의해, 또는 소정의 에너지의 레이저광을 조사하는 것에 의해, 코일 도선(12)의 양단부(13A, 13B) 근방의 절연 피복(14)을 형성하는 수지 재료를 용해 또는 증발시켜서, 완전히 박리 및 제거한다.
다음으로, 절연 피복(14)이 박리된 코일 도선(12)의 양단부(13A, 13B)를 각 단자 전극(16A, 16B)에 납땜 접합하여 도전 접속한다. 구체적으로는, 절연 피복(14)이 박리된 코일 도선(12)의 양단부(13A, 13B)를 포함하는 각 단자 전극(16A, 16B) 상에, 플럭스를 함유하는 납땜 페이스트를, 예컨대 공판 인쇄법에 의해 도포한 후, 240℃로 가열된 핫 플레이트에 의해 가열 압압(押壓)하고, 납땜을 용융 및 고착시키는 것에 의해, 코일 도선(12)의 양단부(13A, 13B)가 각 단자 전극(16A, 16B)에 납땜(17A, 17B)에 의해 접합된다. 단자 전극(16A, 16B)으로의 코일 도선(12)의 납땜 접합 후, 플럭스 찌꺼기를 제거하는 세정 처리가 수행된다.
(작용 효과의 검증)
다음으로, 본 발명에 따른 전자 부품 및 그 제조 방법에 있어서의 작용 효과에 대해서 설명한다.
여기서는, 본 발명에 따른 전자 부품의 전극 형성 방법에 있어서의 작용 효과를 검증하기 위해서, 비교 대상으로서, 전자 부품의 기재가 주지의 페라이트로부터 이루어지는 경우를 설명한다. 또한, 페라이트로부터 이루어지는 기재를 포함하는 전자 부품은, 예컨대, 전술한 권선 인덕터 등을 비롯하여, 이미 일반적으로 시판되어서 여러 전자 기기에 탑재되어 있는 것이며, 사용 환경(온도나 습도 등)의 변화에 대한 내구성이나 생산성의 향상을 위해서, 여러 가지 구성이나 수법이 고안되고 있고, 시장이 높은 평가를 받고 있는 것이다.
도 4는, 본 발명에 따른 전자 부품의 기재에 적용되는 연자성 합금 입자의 집합체(성형체)와 페라이트에 있어서의, 수지 재료의 침투에 관한 특성을 나타내는 도면이다. 여기서, 도 4의 (a)는, 본 발명에 따른 기재와, 페라이트로부터 이루어지는 기재에 있어서의 흡수율, 밀도[겉보기 밀도, 진밀도(眞密度)], 공공율의 차이를 나타내는 표이며, 도 4의 (b)는, 본 발명에 따른 기재와, 페라이트로부터 이루어지는 기재에 있어서의 흡수율의 차이를 도시하는 도면이다. 또한, 도 5는, 본 발명에 따른 기재와, 페라이트로부터 이루어지는 기재에 있어서의 표면 근방의 단면을 도시하는 모식도이다. 도 5의 (a)는, 본 발명에 따른 기재에 있어서의 표면 근방의 단면을 도시하는 모식도이며, 도 5의 (b)는, 페라이트로부터 이루어지는 기재에 있어서의 표면근방의 단면을 나타내는 모식도이다. 도 6은, 본 발명에 따른 기재에 있어서의 표면 근방의 단면을 설명하기 위한 확대 모식도이다. 도 6의 (a)는, 본 발명에 따른 기재에 있어서의 수지 재료의 침투 전의 상태를 나타내는 확대 모식도이며, 도 6의 (b)는, 본 발명에 따른 기재에 있어서의 수지 재료의 침투 후의 상태를 나타내는 확대 모식도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 부품의 기재에 적용되는 연자성 합금 입자의 집합체는 다공질이기 때문에, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 치밀한 결정 구조를 가지는 주지의 페라이트와 비교하여, 흡수율이나 공공율이 높다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 기재에 있어서는, 예컨대 진밀도 7.6g/㎤인 기체(基體)가 겉보기 밀도 6.2g/㎤일 때, 흡수율이 2%, 공공율이 18.4%로 높은 값을 나타낸다. 이에 대하여, 페라이트로부터 이루어지는 기재에 있어서는, 예컨대 진밀도 5.35g/㎤의 기체가 겉보기 밀도 5.34g/㎤의 때, 흡수율이 0.2%, 공공율이 0.2%으로, 본 발명에 따른 기재에 비하여 대강 1/10이하의 낮은 값을 나타내다. 이 상태를 도 5에 도시한다.
즉, 도 5의 (a), 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 기재에 있어서는, 연자성 합금 입자의 표면에 산화막이 형성되고, 상기 산화막을 개재하여 연자성 합금 입자끼리가 결합한 구조를 가지고 있기 때문에, 기재 표면으로부터 내부에 걸쳐서 대략 마찬가지로, 연자성 합금 입자 간에 비교적 큰 공공(空孔)이 존재한다. 이에 대하여, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 주지의 페라이트로부터 이루어지는 기재에 있어서는, 치밀한 결정 구조를 가지고 있기 때문에, 기재 내부에는 공공이 거의 전무의 상태로 되어 있다.
전술한 실시 형태에 있어서는, 이러한 다공질의 기재에 대하여, 자성분의 함유율이 제1 함유율이 되도록 설정된 자성분 함유 수지를 도포하고, 경화시키는 것에 의해, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 기재 내부의 연자성 합금 입자 사이의 공공 부분에, 자성분 함유 수지의 수지 재료(예컨대 에폭시 수지 등)만이 침투하여, 상대적으로 자성분의 함유율이 제1 함유율보다도 높은 제2 함유율의 자성분 함유 수지로부터 이루어지는 외장 수지부(18)가 형성된다.
다음으로, 전술한 다공질의 기재에 자성분 함유 수지를 도포한 경우에 있어서의, 무기 필러의 함유 비율과 선팽창 계수와의 관계에 대해서 검증한다. 도 7은, 본 발명에 따른 기재와 페라이트로부터 이루어지는 기재에 자성분 함유 수지를 도포한 경우에 있어서의, 무기 필러의 함유율과 선팽창 계수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
전술한 바와 같은 다공질의 기재에 자성분 함유 수지를 도포하고, 경화시킨 경우의 선팽창 계수는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 자성분 함유 수지에 있어서의 무기 필러의 함유율의 증가에 따라 저하하는 경향을 나타낸다. 또한, 페라이트로부터 이루어지는 기재에 자성분 함유 수지를 도포하고, 경화시킨 경우의 선팽창 계수는 도 7에 도시하는 바와 같이, 상기 다공질의 기재의 경우에 비하여, 예컨대 50%정도 높은 값을 나타내는 것과 함께, 자성분 함유 수지에 있어서의 무기 필러의 함유율의 증가에 따라 저하하는 경향을 나타낸다. 여기서, 전술한 바와 같은 다공질의 기재에 있어서는, 도포된 자성분 함유 수지 중 수지 재료가 기재 내에 침투하기 쉽기 때문에, 자성분 함유 수지를 경화한 후의 자성분의 함유율은, 예컨대 5∼10vol%정도 높아지는 경향을 나타내는 것이 확인되었다.
이로부터, 전술한 실시 형태에서 나타낸 권선형 인덕터에 있어서, 적어도, 코어 부재(11)에 외장 수지부(18)가 접하는 계면 근방의 자성분 함유 수지에 포함되는 자성분의 비율(함유율)을 상대적으로 상승시키고, 상기 자성분 함유 수지의 선팽창 계수를 저하시킬 수 있으므로, 도 7에 도시하는 바와 같이, 코어 부재[11, 특히 상 플랜지부(11b) 및 하 플랜지부(11c)]의 선팽창 계수와의 차이를 작게 하고, 권선형 인덕터(10)의 사용 환경의 변화(특히, 온도 변화)에 대한 내성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 전자 부품의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태에 나타낸 권선형 인덕터에 있어서, 구체적인 수치를 나타내면, 예컨대 입도(粒度) 6∼23㎛의 금속분[예컨대, 아토믹스 주식회사 제(製)의 4.5Cr3SiFe]을 성형(예컨대, 6.0∼6.6g/㎤→이론 공공율 22∼13%), 연마, 소부하여 드럼형의 코어 부재(11)를 제조한다. 다음으로, 상기 코어 부재(11)의 하 플랜지부(11c)에 단자 전극(16A, 16B)을 형성한 후, 권심부(11a)가 피복 도선으로부터 이루어지는 코일 도선(12)을 권회된다. 다음으로, 권회된 코일 도선(12)에 자성분 함유 수지(예컨대, 무기 필러 함유율 55vol%)를 도포, 경화한 후, 단자 전극(16A, 16B)과 코일 도선(12)을 납땜 접속하는 것에 의해, 권선형 인덕터(10)를 제조하였다.
여기서, 자성분 함유 수지를 도포, 경화하는 공정에 있어서, 전술한 바와 같이, 자성분 함유 수지 중 수지 재료만이 코어 부재(11) 내에 침투하는 것에 의해, 도 7에 도시하는 바와 같이, 무기 필러 함유율 55vol%의 자성분 함유 수지의 선팽창 계수는, 수지 재료의 침투가 대부분 생기지 않는 페라이트로부터 이루어지는 기재에 자성분 함유 수지를 도포, 경화한 경우의 14ppm/℃정도에 비교하여, 10ppm/℃정도가 낮은 값을 나타내므로, 코어 부재(11)와의 선팽창 계수의 차이를 보다 작게 할 수 있다. 따라서, 전술한 작용 효과의 검증에 나타낸 바와 같이, 전자 부품 또는 상기 전자 부품이 탑재되는 전자 기기에 있어서, 사용 환경의 변화에 대한 내성을 향상시켜서, 신뢰성(히트 사이클 내성)을 높일 수 있다. 또한, 코어 부재(11)에 자성분 함유 수지를 도포할 때의 토출의 유동성을 유지하면서, 도포 후에 코어 부재(11)에 수지 재료를 적절히 침투시키는 것에 의해, 자성분 함유 수지의 유동성이나 젖는 유성[濡性]를 제어할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 때의 선팽창 계수(10ppm/℃)를, 페라이트로부터 이루어지는 기재에 적용한 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 무기 필러의 함유율은 59vol%정도에 상당하게 되고, 이는, 자성분 함유 수지의 토출성 및 유동성이 현저하게 저하하여, 양호하게 도포를 수행할 수 없는 함유율에 상당한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 전술한 바와 같은 무기 필러 함유율과 선팽창 계수와의 관계는, 다시 말하면 다음과 같이 언급할 수 있다. 즉, 상기와 동일한 조성 및 구조로부터 이루어지는 코어 부재(11)에 단자 전극(16A, 16B)을 형성하고, 그 후, 권심부(11a)에 코일 도선(12)을 권회한다. 다음으로, 권회된 코일 도선(12)의 외주에 자성분 함유 수지(예컨대 무기 필러 함유율 44vol%)를 도포, 경화한 후, 단자 전극(16A, 16B)과 코일 도선(12)을 납땜 접속하는 것에 의해, 권선형 인덕터(10)를 제조하였다.
여기서, 이 무기 필러 함유율 44vol%의 자성분 함유 수지를 도포, 경화하는 공정에 있어서, 전술한 바와 같이, 자성분 함유 수지 중 수지 재료만이 코어 부재(11) 내에 침투하는 것에 의해, 도 7에 도시하는 바와 같이, 선팽창 계수는 예컨대 15ppm/℃정도의 값을 나타낸다. 이 값은, 수지 재료의 침투가 대부분 생기지 않는 페라이트로부터 이루어지는 기재에, 무기 필러의 함유율이 53vol%정도의 자성분 함유 수지를 도포, 경화한 경우의 선팽창 계수에 상당하고, 무기 필러 함유율이 페라이트의 경우보다 낮아도, 코어 부재(11)의 선팽창 계수와의 차이를 비교적 작게 할 수 있다. 또한, 이 때, 자성분 함유 수지 중 예컨대 5vol%의 수지 재료가 코어 부재(11) 내에 침투한다고 가정하면, 자성분 함유 수지를 도포할 때의 무기 필러의 함유율을 낮게 설정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 전술한 작용 효과의 검증에 나타낸 바와 같이, 전자 부품의 사용 환경의 변화(특히, 온도 변화)에 대한 내성을 어느 정도 유지하면서, 외장 공정에 있어서, 도포하는 자성분 함유 수지의 토출성이나 유동성을 개선하고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 때의 무기 필러의 함유율(44vol%)을, 페라이트로부터 이루어지는 기재에 적용한 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 선팽창 계수는 22ppm/℃정도가 높은 값을 나타내어, 코어 부재(11)의 선팽창 계수와의 차이가 극단적으로 커지고, 이는, 전자 부품의 사용 환경의 변화에 대하여 충분한 내성을 확보할 수 없는 선팽창 계수에 상당한다.
또한, 전술한 실시 형태에 있어서는, 본 발명에 따른 전자 부품으로서 인덕터를 적용한 경우에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명에 따른 전자 부품 및 그 제조 방법은, 다공질의 기재를 포함하는 전자 부품에, 무기 필러를 함유하는 수지 재료(자성분 함유 수지)를 도포, 경화시켜서 전자 부품을 피복 보호하는 것이라면, 다른 전자 부품이여도 양호하게 적용할 수 있다.
본 발명은, 회로 기판 상으로의 면 실장이 가능한 소형화된 인덕터 등의, 외장 구조를 구비한 전자 부품에 바람직하다. 특히, 다공질의 기재를 가지는 전자 부품에 있어서, 사용 환경에 대한 내성을 높일 수 있어 상당히 유효하다.
10: 권선형 인덕터 11: 코어 부재
11a: 권심부 11b: 상 플랜지부
11c: 하 플랜지부 11d: 수지 재료가 침투한 부분
12: 코일 도선 16A, 16B: 단자 전극
18: 외장 수지부 S101: 코어 부재 제조 공정
S102: 단자 전극 형성 공정 S103: 코일 도선 권회 공정
S104: 외장 공정 S105: 코일 도선 접합 공정
11a: 권심부 11b: 상 플랜지부
11c: 하 플랜지부 11d: 수지 재료가 침투한 부분
12: 코일 도선 16A, 16B: 단자 전극
18: 외장 수지부 S101: 코어 부재 제조 공정
S102: 단자 전극 형성 공정 S103: 코일 도선 권회 공정
S104: 외장 공정 S105: 코일 도선 접합 공정
Claims (13)
- 연자성(軟磁性) 합금 입자의 집합체로부터 이루어지는 기재(基材);
상기 기재에 권회(卷回)된 피복 도선; 및
자성분을 포함하는 수지 재료로부터 이루어지고, 상기 피복 도선의 외주를 피복하는 외장 수지부;
를 구비하고,
상기 기재는 상기 외장 수지부가 접하는 계면으로부터 상기 기재 내부에, 상기 외장 수지부를 구성하는 상기 자성분을 포함하는 수지 재료 중 상기 자성분을 제외한 상기 수지 재료가 침투하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품. - 제1항에 있어서,
상기 기재는, 상기 계면으로부터 상기 기재 내부에 10∼30㎛의 깊이로 상기 수지 재료가 침투하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품. - 제1항에 있어서,
상기 외장 수지부를 구성하는 상기 수지 재료는, 상기 자성분을 50vol%이상 함유하는 것을 특징으로 하는 전자 부품. - 제1항에 있어서,
상기 기재는, 흡수율이 1.0%이상 또는 공공율(空孔率)이 10∼25%인 것을 특징으로 하는 전자 부품. - 제1항에 있어서,
상기 기재는, 철, 규소 및 상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 상기 연자성 합금 입자의 군(群)으로부터 구성되고,
상기 연자성 합금 입자의 군의 각 상기 연자성 합금 입자의 표면에는 상기 연자성 합금 입자를 산화하여 형성한 산화층이 생성되고,
상기 산화층은 상기 연자성 합금 입자에 비해서 상기 철보다 산화하기 쉬운 원소를 많이 포함하고,
상기 연자성 합금 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품. - 제5항에 있어서,
상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소는 크롬이고,
상기 연자성 합금 입자의 군은 적어도 상기 크롬이 2∼15wt%함유되는 것을 특징으로 하는 전자 부품. - 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는, 기둥 형상[柱狀]의 권심부(卷芯部) 및 그 양단(兩端)에 설치된 한 쌍의 플랜지[鍔]부를 포함하고,
상기 피복 도선은 상기 기재의 상기 권심부에 권회된 것이고,
상기 외장 수지부는, 상기 피복 도선의 외주를 피복하도록 상기 한 쌍의 플랜지부 사이에 설치된 것이고,
상기 전자 부품은,
상기 한 쌍의 플랜지부의 외표면에 설치되고, 상기 피복 도선의 양단부가 접속된 한 쌍의 단자 전극을 더 구비하는 것이고,
적어도 상기 외장 수지부가 접하고 상기 한 쌍의 플랜지부가 대향하는 면에, 상기 수지 재료가 침투하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품. - 연자성 합금 입자의 집합체로부터 이루어지는 기재에 피복 도선을 권회하는 공정;
상기 피복 도선의 외주를 피복하도록 상기 기재의 표면에 제1 함유율의 자성분을 포함하는 수지 재료를 도포하는 공정;
상기 자성분을 포함하는 상기 수지 재료가 접하는 계면으로부터 상기 기재 내부에 소정의 깊이로 상기 자성분을 제외한 상기 수지 재료를 침투시키는 공정;
상기 수지 재료를 건조 및 경화시켜서 상기 자성분의 함유율을 상기 제1 함유율보다도 높은 제2 함유율로 변화시킨 상기 수지 재료로부터 이루어지는 외장 수지부를 형성하는 공정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 기재에 상기 수지 재료를 침투시키는 공정은, 상기 계면으로부터 상기 기재 내부에 10∼30㎛의 깊이로 상기 수지 재료를 침투시키는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 수지 재료를 도포하는 공정은, 상기 수지 재료에 함유되는 상기 자성분의 상기 제1 함유율이 40vol%이상인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 기재는 흡수율이 1.0%이상 또는 공공율이 10∼25%인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 방법. - 제8항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는, 철, 규소 및 상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 상기 연자성 합금 입자의 군으로부터 구성되고,
상기 연자성 합금 입자의 군의 각 상기 연자성 합금 입자의 표면에는 상기 연자성 합금 입자를 산화하여 형성한 산화층이 생성되고,
상기 산화층은 상기 연자성 합금 입자에 비해 철보다 산화하기 쉬운 원소를 많이 포함하고,
상기 연자성 합금 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 철보다도 산화하기 쉬운 원소는 크롬이고, 상기 연자성 합금 입자의 군은 적어도 상기 크롬이 2∼15wt%함유되는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 방법.
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