KR101688299B1

KR101688299B1 - 자성체 조성물 및 코일 부품

Info

Publication number: KR101688299B1
Application number: KR1020147036315A
Authority: KR
Inventors: 에이이찌 마에다; 도루 다까하시
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2016-12-20
Also published as: CN104395972B; KR20150021951A; CN104395972A; US20150099115A1; JP6020855B2; JPWO2014024976A1; WO2014024976A1

Abstract

자성체 조성물은, 부동태 피막이 표면에 형성된 Fe-Si-Cr계나 Fe-Si-Al계 등의 자성 합금 입자와, 연화점이 650 내지 800℃이며 Si, B 및 K, Na, Li 등의 알칼리 금속을 함유한 유리 성분을 갖고, 상기 자성체 합금 입자와 상기 유리 성분과의 합계에 대한 상기 유리 성분의 함유량이, 12 내지 32wt％이며, 상기 유리 성분으로 형성된 유리 상이, 상기 자성 합금 입자 간에 형성되어 있다. 코일 도체(2)가 매설된 부품 소체(1)는, 이 자성체 조성물로 형성되어 있다. 이에 의해 자성 합금 입자 간에 수분이나 도금액이 침입하는 것을 억제할 수 있어, 자기 특성을 손상시키지 않고, 양호한 절연성을 확보할 수 있도록 한다.

Description

자성체 조성물 및 코일 부품{MAGNETIC MATERIAL COMPOSITION AND COIL COMPONENT}

본 발명은, 자성체 조성물 및 코일 부품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성 합금 재료를 주성분으로 하는 자성체 조성물 및 해당 자성체 조성물을 사용한 각종 코일 부품에 관한 것이다.

종래부터 고주파에서 사용되는 초크 코일이나 대전류가 흐르는 전원 회로나 DC/DC 컨버터 회로용의 파워 인덕터 등에 사용되는 코일 부품에서는, 자성 합금 입자를 주성분으로 하는 직류 중첩 특성이 우수한 자성체 조성물이 널리 사용되고 있다.

이러한 종류의 자성 합금 재료는, 페라이트 재료에 비하여, 포화 자속 밀도가 높아, 자기 포화되기 어렵지만, 절연성이 낮기 때문에 절연 처리를 실시할 필요가 있다.

그래서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 소체가, Fe, Si 및 Fe보다 산화되기 쉬운 Cr, Al 등의 원소를 함유하는 연자성 합금의 입자 군으로 구성되고, 각 연자성 합금 입자의 표면에는 당해 입자를 산화해서 형성한 산화층이 생성되고, 당해 산화층은 당해 합금 입자에 비교해서 철보다 산화되기 쉬운 원소를 많이 포함하고, 입자끼리는 당해 산화층을 개재해서 결합된 코일형 전자 부품이 제안되어 있다.

이 특허문헌 1에서는, 연자성체 입자의 절연층으로서, 해당 연자성체 입자의 산화에 의해 형성된 Cr 산화물이나 Al 산화물 등의 산화층을 사용하고 있으므로, 연자성체 입자에 수지 재료나 유리 재료를 함유시켜 절연 처리를 행할 필요가 없어, 투자율이 높고 포화 자속 밀도가 높은 자성체 재료를 저비용으로 얻는 것이 가능하다.

또한, 특허문헌 2에서는, Cr, Si 및 Fe를 함유한 자성 합금 재료에, SiO₂, B₂O₃, ZnO를 주성분으로 하고, 또한, 연화 온도가 600±50℃의 유리를 그 체적이 해당 자성 합금 재료의 체적의 10％ 미만이 되도록 첨가하여, 해당 자성 합금 재료의 표면을 해당 유리로 피복한 금속 자성체를 사용해서 코일을 내장한 성형체를 형성하고, 해당 성형체가, 진공, 또는 무산소 혹은 저산소 분압의 비산화 분위기 중에서 700℃ 이상, 해당 코일의 도체 재료의 융점 미만 온도에서 소성한 전자 부품의 제조 방법이 제안되어 있다.

이 특허문헌 2에서는, 상기 제조 방법을 사용함으로써, 코일의 저항을 높히지 않고, 절연 저항을 높게 할 수 있고, 이에 의해 직류 중첩 특성이 양호하고 자기 손실이 적은 파워 인덕터를 얻는 것이 가능하다.

[특허문헌]

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2011-249774호 공보(청구항 1, 6, 7, 단락 번호〔0008〕)

특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2010-62424호 공보(청구항 1, 단락 번호〔0008〕)

그러나, 특허문헌 1에서는, 연자성 입자의 산화에 의해 형성된 산화층에서 절연성을 확보하려고 하고 있지만, 충분히 절연성을 확보하는 것은 곤란하다.

즉, 특허문헌 1에서는, 연자성 입자끼리가 산화층을 개재해서 접합되지만, 부정형의 연자성 입자와 연자성 입자와의 사이에는 간극이 발생하는 점에서, 이러한 간극에는 수분이 침입하거나, 후속 공정의 도금 처리에서 도금액이 침입하여, 그 결과, 산화층이 도금액에 용출하여, 절연성의 저하를 초래할 우려가 있다. 또한, 상술한 바와 같이 연자성 입자 간에 간극이 발생하는 점에서, 부품 소체의 강도 저하를 초래할 우려가 있어, 충분한 신뢰성을 확보하는 것이 곤란하다.

한편, 특허문헌 2에서는, 자성 합금 재료의 표면 전체에 유리 피막을 형성할 수 있는 점에서, 유리 피막 간에 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 절연 저항을 높일 수 있다고 생각된다.

그러나, 특허문헌 2에서 사용하고 있는 SiO₂, B₂O₃, ZnO를 주성분으로 한 유리 재료는, 도금액에 용출하기 쉽고, 이 때문에 후속 공정의 도금 처리 시에 유리 재료가 도금액에 용출하여, 절연 저항의 저하를 초래할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 자성 합금 입자 간에 수분이나 도금액이 침입하는 것을 억제할 수 있어, 자기 특성을 손상시키지 않고 양호한 절연성을 확보할 수 있는 자성체 조성물, 및 이 자성체 조성물을 사용한 각종 코일 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서 자성 합금 입자와 유리 성분을 다양하게 조합하여 예의 연구를 행한바, 자성 합금 입자와 유리 성분과의 합계에 대한 유리 성분의 함유량이 12 내지 32wt％가 되도록 부동태 피막이 표면에 형성 가능한 자성 합금 입자와, 연화점이 650 내지 800℃의 Si, B 및 알칼리 금속을 함유한 유리 성분을 혼합하여, 열 처리함으로써 자성 합금 입자 간에는 내 도금액성이 양호하며 치밀한 유리 상(相)을 형성할 수 있고, 이에 의해 자기 특성을 손상시키지 않고 양호한 절연성을 확보할 수 있는 자성체 조성물을 얻을 수 있다고 하는 지식을 얻었다.

본 발명은 이러한 지식에 기초해 이루어진 것으로서, 본 발명에 관한 자성체 조성물은, 표면에 부동태 피막이 형성된 자성 합금 입자와, 연화점이 650 내지 800℃이며 Si, B 및 알칼리 금속을 함유한 유리 성분을 갖고, 상기 자성체 합금 입자와 상기 유리 성분과의 합계에 대한 상기 유리 성분의 함유량이, 12 내지 32wt％ 이고, 상기 유리 성분으로 형성된 유리 상이, 상기 자성 합금 입자 간에 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이에 의해 표면에 부동태 피막이 형성된 자성 합금 입자 간에는 내 도금액성이 양호하며 치밀한 유리 상이 형성되는 점에서, 자성 합금 입자 간에 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 수분이나 도금액의 침입을 최대한 피할 수 있음과 함께, 유리 성분이 도금액에 용출하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 초기 투자율 등의 자기 특성을 손상시키지 않고 원하는 양호한 절연성을 확보할 수 있는 자성체 조성물을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 자성체 조성물은, 열처리되어 이루어지는 것이 바람직하다.

이에 의해 자성 합금 입자의 표면에는 확실하게 부동태 피막이 형성됨과 함께, 용융한 유리 성분이 자성 합금 입자 간에 번져서 원하는 치밀한 유리 상을 형성할 수 있어, 원하는 절연성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 자성체 조성물은, 상기 자성 합금 입자가, 적어도 Fe, Si 및 Cr을 함유한 Fe-Si-Cr계 재료 및 적어도 Fe, Si 및 Al을 함유한 Fe-Si-Al계 재료 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이 자성 합금 입자가, Fe보다도 산화되기 쉬운 Cr이나 Al을 포함함으로써, 자성 합금 입자의 표면에는 Cr 산화물이나 Al 산화물을 포함하는 부동태 피막을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 자성체 조성물은, 상기 알칼리 금속이, K, Na 및 Li로부터 선택된 적어도 1종을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

이에 의해, 유리 성분이 도금액에 용출하지 않아, 원하는 치밀한 유리 상을 자성 합금 입자 간에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 자성체 조성물은, 상기 유리 성분이, Zn을 포함하지 않는 것이 바람직하다.

이 경우는, 도금액에 용출하기 쉬운 Zn이 유리 성분에 포함되지 않기 때문에, 후속 공정에서 도금 처리를 행해도 유리 성분의 도금액으로의 용출에 기인한 절연성의 저하를 피할 수 있다.

본 발명에 관한 코일 부품은, 자성 코어가, 상기 어느 하나에 기재된 자성체 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 관한 코일 부품은, 코일 도체가 부품 소체에 매설된 코일 부품이며, 상기 부품 소체가, 상기 어느 하나에 기재된 자성체 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 자성체 조성물에 의하면, 표면에 부동태 피막이 형성된 자성 합금 입자와, 연화점이 650 내지 800℃이며 Si, B 및 알칼리 금속을 함유한 유리 성분을 갖고, 상기 자성체 합금 입자와 상기 유리 성분과의 합계에 대한 상기 유리 성분의 함유량이, 12 내지 32wt％이며, 상기 유리 성분으로 형성된 유리 상이, 상기 자성 합금 입자 간에 형성되어 있으므로, 자성 합금 입자 간에 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 수분이나 도금액의 침입을 최대한 피할 수 있음과 함께, 유리 성분이 도금액에 용출하는 것을 억제할 수 있다. 그리고 이에 의해 초기 투자율 등의 자기 특성을 손상시키지 않고 원하는 양호한 절연성을 확보할 수 있는 자성체 조성물을 얻을 수 있다.

본 발명의 코일 부품에 의하면, 자성 코어가, 상기 어느 하나에 기재된 자성체 조성물로 형성되어 있으므로, 초기 투자율 등의 자기 특성을 손상시키지 않고 내 흡습성이나 내 도금액성이 양호하고, 원하는 절연성을 확보할 수 있는 고주파용 초크 코일 등에 적합한 코일 부품을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 코일 부품에 의하면, 코일 도체가 부품 소체에 매설된 코일 부품이며, 상기 부품 소체가, 상기 어느 하나에 기재된 자성체 조성물로 형성되어 있으므로, 초기 투자율 등의 자기 특성을 손상시키지 않고 내 흡습성이나 내 도금액성이 양호하고, 원하는 절연성을 확보할 수 있는 적층 인덕터 등에 적합한 코일 부품을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 자성체 조성물을 사용해서 제조된 코일 부품으로서의 적층 인덕터의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 상기 적층 인덕터의 제조 방법을 설명하기 위한 적층체의 분해 사시도이다.

이어서, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

본 발명에 관한 자성체 조성물은, 표면에 부동태 피막이 형성된 자성 합금 입자와, 연화점이 650 내지 800℃이며 Si, B 및 알칼리 금속을 함유한 유리 성분을 갖고, 상기 자성체 합금 입자와 상기 유리 성분과의 합계에 대한 유리 성분의 함유량이, 12 내지 32wt％(체적 백분율로, 29 내지 61vol％에 상당)이며, 상기 유리 성분으로 형성된 유리 상이, 상기 자성 합금 입자 간에 형성되어 있다.

이에 의해 표면에 부동태 피막이 형성된 자성 합금 입자 간에는 내 도금액성이 양호하고 치밀한 유리 상이 형성되는 점에서, 자성 합금 입자 간에 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 수분이나 도금액의 침입을 최대한 피할 수 있음과 함께, 유리 성분이 도금액에 용출하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 초기 투자율 등의 자기 특성을 손상시키지 않고 원하는 양호한 절연성을 확보할 수 있는 자성체 조성물을 얻을 수 있다.

이하, 이 자성체 조성물에 대해서 상세하게 설명한다.

(1) 자성 합금 입자

자성 합금 입자는 본 자성체 조성물의 주성분을 형성하지만, 자성 합금 입자끼리가 전기적으로 접속되어 도통 상태가 되면, 절연성을 확보할 수 없게 되는 점에서, 부동태 피막이 표면에 형성 가능한 자성 합금 입자를 사용할 필요가 있다.

즉, 자성 합금 입자로서는, 부동태 피막의 형성이 가능한 금속 종류를 함유한 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 Fe보다도 산화되기 쉬운 Cr이나 Al 등의 금속을 함유한 자성 합금 입자를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 적어도 Fe, Si, Cr을 함유한 Fe-Si-Cr계 재료나, 적어도 Fe, Si, Al을 함유한 Fe-Si-Al계 재료를 적절히 사용할 수 있다.

(2) 유리 성분의 종류

유리는, 그 자체로 비정질화되어 그물눈 형상의 네트워크 구조를 형성하는 그물눈 형상 산화물과, 그 자체로는 비정질화되지 않지만 그물눈 형상 산화물을 수식해서 비정질화하는 수식 산화물과, 양자의 중간적인 중간 산화물 등으로 구성된다. 이 중 SiO₂ 및 B₂O₃은 모두 그물눈 형상 산화물로서 작용하여, 필수적인 구성 성분을 형성한다.

또한, 수식 산화물로서는 Na₂O, K₂O, Li₂O 등의 알칼리 금속 산화물, 중간 산화물로서는 ZnO 등이 알려져 있다.

그러나, ZnO는, 도금액에 용출하기 쉬우므로 함유시키는 것은 바람직하지 않다.

한편, 알칼리 금속 산화물은, 도금액에 용출하기 어렵고, SiO₂ 및 B₂O₃과 함께 함유시킴으로써, 내 도금액성이 우수한 치밀한 유리 상을 형성하는 것이 가능하다.

따라서, 본 실시 형태에서는, Si, B 및 K, Na, Li 등의 알칼리 금속을 함유한 붕규산 알칼리계의 유리 성분을 사용하고 있다.

(3) 유리 성분의 연화점

상기 자성 합금 입자와 상기 유리 성분과의 혼합물을 열처리함으로써, 자성 합금 입자 간에는 치밀한 유리 상을 형성할 수 있다.

그러나, 유리 성분의 연화점이 650℃ 미만이 되면, 유리 성분 중의 Si 성분의 함유량이 과도하게 적어지고, 이 때문에 도금 처리 시에 유리 성분이 도금액에 용출하기 쉬워져, 바람직하지 않다.

한편, 유리 성분의 연화점이 800℃를 초과하면, 유리 성분 중의 Si 성분의 함유량이 과도하게 많아져 유리 성분의 유동성이 저하되어, 열처리해도 유리 성분은 자성 합금 입자 간에 충분히 번지지 않아, 유리 상의 치밀화가 저해되거나, 자성 합금 입자 간에 간극이 잔존할 우려가 있다. 그리고 그 결과, 자성 합금 입자 간에 수분이나 도금액이 침입하기 쉬워져, 내 흡습성이나 내 도금액성의 저하를 초래할 우려가 있다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 유리 성분의 연화점이 650℃ 내지 800℃가 되도록 조정하고 있다.

(4) 유리 성분의 함유량

상술한 바와 같이 자성 합금 입자의 표면에 유리 상을 형성함으로써, 절연성과 자기 특성의 향상을 도모하는 것이 가능하다.

그러나, 자성 합금 입자와 유리 성분의 합계, 즉 자성체 원료 중의 유리 성분의 함유량이 12wt％ 미만(29vol％ 미만)이 되면, 유리 성분이 충분히 자성 합금 입자 간에 충전되지 않아 간극이 형성되고, 이 때문에 해당 간극에 수분이 침입해서 내 흡습성의 저하를 초래할 우려가 있다.

한편, 자성체 원료 중의 유리 성분의 함유량이 32wt％(61vol％)를 초과하면, 유리 성분이 과잉이 되어 자기 특성의 저하를 초래할 우려가 있다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 자성체 원료 중의 유리 성분의 함유량이 12 내지 32wt％가 되도록 조정하고 있다.

이 자성체 조성물은 이하와 같이 제조할 수 있다.

먼저, 자성 합금 입자로서, 열처리에 의해 표면에 Cr 산화물이나 Al 산화물 등의 부동태 피막의 형성이 가능한 Fe-Si-Cr계 재료나 Fe-Si-Al계 재료를 준비한다.

또한, 유리 성분으로서, SiO₂, B₂O₃ 및 A₂O(A는, K, Na, Li 등의 알칼리 금속을 나타냄)를 함유한 Si-B-A-O계 유리 재료를 준비한다.

그리고, 자성 합금 입자와 유리 성분과의 합계에 대한 유리 성분의 함유량이, 12 내지 32wt％가 되도록 이들 자성 합금 입자 및 유리 성분을 칭량하고, 혼합해서 자성체 원료를 제작한다.

이어서, 유기 용제, 유기 바인더 및 분산제나 가소제 등의 첨가제를 적당량칭량하여, 상기 자성체 원료와 함께 혼련하고, 페이스트화해서 자성체 페이스트를 제작한다.

그리고, 자성체 페이스트에 닥터 블레이드법 등의 성형 가공법을 실시해서 성형체를 제작하고, 그 후, 350 내지 500℃의 온도에서 탈 바인더 처리를 행하고, 그 후, 800 내지 900℃의 온도에서 90 내지 120분 정도 열처리해서 소성하고, 이에 의해 자성체 조성물이 제작된다.

이와 같이 본 자성체 조성물에서는, 표면에 부동태 피막이 형성된 자성 합금 입자와, 연화점이 650 내지 800℃이며 Si, B 및 알칼리 금속을 함유한 유리 성분을 갖고, 상기 자성체 원료 중의 유리 성분의 함유량이, 12 내지 32wt％이며, 상기 유리 성분으로 형성된 유리 상이, 상기 자성 합금 입자 간에 형성되어 있다.

그리고 이에 의해, 표면에 부동태 피막이 형성된 자성 합금 입자 간에는 내 도금액성이 양호하고 치밀한 유리 상이 형성되는 점에서, 자성 합금 입자 간에 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 수분이나 도금액의 침입을 최대한 피할 수 있음과 함께, 유리 성분이 도금액에 용출하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 초기 투자율 등의 자기 특성을 손상시키지 않고 원하는 양호한 절연성을 확보할 수 있는 자성체 조성물을 얻을 수 있다.

이어서, 본 자성체 조성물을 사용한 코일 부품에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명에 관한 코일 부품으로서의 적층 인덕터의 단면도이다.

이 적층 인덕터는, 본 자성체 조성물로 형성된 부품 소체(1)와, 부품 소체(1)에 내장된 코일 도체(2)와, 부품 소체(1)의 양단부에 형성된 외부 도체(3a, 3b)와, 해당 외부 도체(3a, 3b)의 표면에 형성된 Ni 등의 제1 도금 피막(4a, 4b) 및 Sn이나 땜납 등의 제2 도금 피막(5a, 5b)으로 구성되어 있다.

또한, 코일 도체(2)는, 소정의 도체 패턴을 갖도록 형성된 내부 도체(2a 내지 2g)가, 비아 도체(도시 생략)를 개재해서 전기적으로 직렬로 접속되어, 코일 형상으로 권회되어 있다. 그리고, 본 적층 인덕터는, 내부 도체(2g)의 인출부(6)가 한쪽의 외부 전극(3a)과 전기적으로 접속됨과 함께, 내부 도체(2a)의 인출부(7)가 다른 쪽의 외부 전극(3b)과 전기적으로 접속되어 있다.

이어서, 상기 적층 인덕터의 제조 방법을 상세하게 설명한다.

먼저, 상술과 동일한 방법·수순으로 자성체 페이스트를 제작한다.

또한, Ag 분말 등의 도전성 분말에 바니시나 유기 용제를 첨가해서 혼련하고, 이에 의해 내부 도체용 도전성 페이스트(이하, 「내부 도체 페이스트」라고 함)를 제작한다.

이어서, 상기 자성체 페이스트 및 내부 도체 페이스트를 사용하여, 적층체를 제작한다.

도 2는, 적층체의 사시도이다.

먼저, PET 필름 등의 베이스 필름 상에 자성체 페이스트를 도포해서 건조시키고, 이에 의해 자성체 시트(11a, 1lb)를 제작한다. 계속해서 해당 자성체 시트(1lb)의 표면에 내부 도체 페이스트를 스크린 인쇄법 등으로 도포하고, 건조시켜 소정 패턴의 도체층(12a)을 형성한다.

계속해서, 도체층(12a)이 형성된 자성체 시트(1lb) 위에 자성체 페이스트를 도포해서 건조시키고, 이에 의해 자성체 시트(11c)를 제작한다. 계속해서 해당 자성체 시트(11c)의 표면에 내부 도체 페이스트를 스크린 인쇄법 등으로 도포하고, 건조시켜 소정 패턴의 도체층(12b)을 형성한다. 또한, 자성체 시트(11c)의 형성 시에는, 도체층(12b)과 도체층(12a)이 도통 가능하게 되도록 비아 홀(13a)을 형성해 둔다.

이하, 동일한 방법·수순으로 자성체 페이스트 및 내부 도체 페이스트를 사용하여, 자성체 시트(11d 내지 11i), 도체층(12c 내지 12g)을 순차 형성하고, 또한 자성체 시트(11d 내지 11h)의 형성 시에는, 상하의 도체층이 도통하도록 비아 홀(13b 내지 13f)을 형성하고, 이에 의해 적층체가 제작된다.

계속해서, 이 적층체를 케이스(갑)에 넣고, 300 내지 500℃의 온도에서 탈 바인더 처리를 행하고, 그 후, 800 내지 900℃의 온도에서 열처리를 행하여 소성하고, 이에 의해 부품 소체(1)가 제작된다.

그리고 그 후, 부품 소체(1)의 양단부에 Ag 등을 주성분으로 하는 외부 전극용 페이스트를 도포하고, 소부 처리(열처리)를 행해서 외부 전극(3a, 3b)을 형성하고, 또한 전해 도금 등의 도금 처리를 행하여, Ni, Cu 등의 제1 도금 피막(4a, 4b) 및 Sn이나 땜납 등의 제2 도금 피막(5a, 5b)을 순차 형성하고, 이에 의해 적층 인덕터가 제작된다.

이와 같이 본 적층 인덕터는, 코일 도체(2)가 부품 소체(1)에 매설되고, 또한, 상기 부품 소체(1)가, 상기 자성체 조성물로 형성되어 있으므로, 초기 투자율 등의 자기 특성을 손상시키지 않고 내 흡습성이나 내 도금액성이 양호하고, 원하는 절연성을 확보할 수 있는 적층 인덕터를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 상기 실시 형태에서는, 코일 부품으로서 적층 인덕터를 예시했지만, 자성체 조성물을 원판 형상이나 링 형상으로 성형해서 자심 코어를 형성하고, 해당 자심 코어에 코일을 권회해서 사용하는 것도 바람직하고, 이에 의해 상기 적층 인덕터와 마찬가지로, 초기 투자율 등의 자기 특성을 손상시키지 않고 내 흡습성이나 내 도금액성이 양호하여, 원하는 절연성을 확보할 수 있는 고주파용 초크 코일 등에 적합한 코일 부품을 얻을 수 있다.

이어서, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

실시예 1

표 1에 나타내는 시판 중인 Fe-Si-Cr계 자성 합금 입자(자성 합금 입자A), Fe-Si-Al계 자성 합금 입자(자성 합금 입자 B) 및 Fe-Si계 자성 합금 입자(자성 합금 입자 C)를 준비했다. 또한, 이들 자성 합금 입자 A 내지 C의 평균 입경은 모두 6㎛이었다.

표 1은, 자성 합금 입자 A 내지 C의 각 조성비를 나타내고 있다.

또한, SiO₂, B₂O₃, K₂O 및 ZnO의 각 유리 소재를 준비하고, 표 2에 나타내는 조성이 되도록 이들 유리 소재를 배합하여, 유리 성분 a 내지 f를 제작했다. 그리고, 이들 유리 성분 a 내지 f의 연화점을 JIS3103-1에 준거해서 측정했다. 또한, 유리 성분의 평균 입경은, 모두 1㎛이었다.

표 2는, 유리 성분 a 내지 f의 각 조성비 및 연화점을 나타내고 있다.

이어서, 이들 자성 합금 입자 A 내지 C 및 유리 성분 a 내지 f의 합계에 대한 유리 성분의 함유량이, 표 3에 도시한 바와 같은 중량비가 되도록 칭량하고, 양자를 혼합했다. 계속해서, 이들 자성체 원료 100중량부에 대하여, 용제로서의 디히드로타비닐아세테이트가 26중량부, 유기 바인더로서의 에틸셀룰로오스가 3중량부, 분산제가 1중량부, 가소제가 1중량부가 되도록 칭량하고, 이들을 혼련하고 페이스트화하여, 시료 번호 1 내지 19의 자성체 페이스트를 제작했다.

이어서, 시료 번호 1 내지 19의 자성체 페이스트를 PET 필름에 도포하고, 건조하는 공정을 반복하여, 두께가 0.5mm의 자성체 시트를 제작했다.

계속해서, 이 자성체 시트를 PET 필름으로부터 박리하고, 프레스가공을 행하여 직경이 10mm인 원판 형상으로 펀칭하여, 원판 형상의 성형체를 제작했다.

마찬가지로, 상기 자성체 시트를 PET 필름으로부터 박리하여, 프레스 가공을 행하고, 외경이 20mm, 내경이 12mm인 링 형상으로 펀칭하여, 링 형상의 성형체를 제작했다.

계속해서, 이들의 성형체를 대기 분위기 하에서, 350℃에서 탈 바인더 처리를 행하고, 그 후 850℃의 온도에서 90분간, 열처리하여 소성하고, 이에 의해 시료 번호1 내지 19의 원판 형상 시료 및 링 형상 시료를 각각 제작했다.

이어서, 시료 번호 1 내지 19의 원판 형상 시료에 대해서, 중량을 측정한 후, 수중에 60분간 침지하고, 그 후, 각 시료를 끌어올려, 표면의 수분을 스펀지로 흡수하여 제거한 후, 수분 제거 후의 중량을 측정하여, 침지 전후의 증가 중량에 기초하여 흡수율을 산출했다.

또한, 이들 시료 번호 1 내지 19의 원판 형상 시료의 양쪽 주면에 Ag를 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 도포하고, 700℃의 온도에서 5분간 소부하여 전극을 형성했다. 그 후, 이 시료에 전해 도금을 실시하여, 전극 표면에 Ni 피막 및 Sn 피막을 순차 제작했다.

그리고 이들 시료에 50V의 직류 전압을 인가하여, 1분 후의 저항값을 측정하고, 이 측정값과 시료 치수로부터 비저항 logρ(ρ:Ωㆍcm)를 구했다.

또한, 시료 번호 1 내지 19의 링 형상 시료를 투자율 측정 지그(아질렌트·테크놀로지사제, 16454A-s)에 수용하고, 임피던스 애널라이저(아질렌트·테크놀로지사제, E4991A)를 사용하여, 측정 주파수 1MHz에서 초기 투자율 μ를 측정했다.

표 3은, 시료 번호 1 내지 19에 있어서의 자성체 원료 중의 자성체 합금 입자 및 유리 성분의 함유량, 흡수율, 비저항 logρ, 초기 투자율 μ를 나타내고 있다.

여기서, 흡수율은 1.5％ 이하의 시료를 양품으로 하고, 1.5％를 초과하는 시료를 불량품으로 판단했다. 또한, 비저항 logρ는 6이상의 시료를 양품으로 하고, 6미만의 시료를 불량품으로 판단했다. 또한, 초기 투자율μ는 4이상의 시료를 양품으로 하고, 4미만의 시료를 불량품으로 판단했다.

시료 번호 1은, 흡수율이 4.8％로 커졌다. 이것은, 시료 번호 1에서는, 유리 성분을 포함하고 있지 않기 때문에, 자성 합금 입자 간에 유리 상이 형성되지 않아 간극이 발생하고, 해당 간극에 수분이 침입했기 때문이라고 생각된다.

시료 번호 2도, 흡수율이 3.6％로 커졌다. 이것은, 시료 번호 2에서는, 유리 성분을 포함하고 있지만, 자성체 원료 중의 유리 성분의 함유량이 5wt％로 적고, 이 때문에 자성 합금 분말 간에는 충분한 유리 상이 형성되지 않아 간극이 발생하고, 그 결과, 시료 번호 1과 마찬가지로, 상기 간극에 의해 수분이 침입한 것이라고 생각된다.

시료 번호 6은, 자성체 원료 중의 유리 성분의 함유량이 50wt％이며, 유리 성분의 함유량이 과잉이기 때문에, 초기 투자율 μ가 3.2로 낮아, 자기 특성이 열화되는 것을 알았다.

시료 번호 7은, 비저항 logρ가 4.1로 저하되어, 절연성이 떨어진 것을 알았다. 이것은, 시료 번호 7에서는 연화점이 580℃의 유리 성분 a를 사용하고 있고, SiO₂의 함유량이 61wt％로 낮기 때문에, 유리 성분이 도금액에 용출하고, 이 때문에 절연성이 저하된 것이라고 생각된다.

시료 번호 14는, 흡수율이 4.3％로 높아졌다. 이것은, 시료 번호 14에서는, 연화점이 850℃의 유리 성분 e를 사용하고 있고, SiO₂의 함유량이 86wt％로 높고, 이 때문에 유리 성분의 유동성이 저하되어, 유리 성분이 열 처리 시에 자성 합금 입자 전체에 번지지 않고, 자성 합금 입자 간에 간극이 형성되어, 치밀한 유리 상이 얻어지지 않게 되었기 때문이라고 생각된다.

시료 번호 18은, Fe-Si계의 자성 합금 분말 C를 사용하고, Cr이나 Al 등의 Fe보다도 산화되기 쉬운 금속이 함유되어 있지 않기 때문에, 열처리를 행해도 입자 표면에는 부동태 피막이 형성되지 않아, 도통 상태가 되었다.

시료 번호 19는, ZnO를 함유한 유리 성분 f를 사용하고 있으므로, ZnO가 도금액에 용출하고, 비저항 logρ이 3.9로 저하되어, 절연성이 열화되는 것을 알았다.

이에 대해 시료 번호 3 내지 5, 8 내지 13 및 15 내지 17은, 자성 합금 분말A 또는 자성 합금 분말 B, 연화점이 650 내지 800℃의 유리 성분 b 내지 d를 사용하고, 자성체 원료 중의 유리 성분의 함유량이 12 내지 32wt％이며, 모두 본 발명 범위 내이므로, 흡수율은 1.5％ 이하, 비저항 logρ이 6 이하, 초기 투자율 μ는 4 이상이며, 자기 특성을 손상시키지 않고 양호한 절연성이 얻어지는 것을 알았다.

실시예 2

실시예 1의 시료 번호 4, 7, 9, 12 및 19에서 사용한 자성체 페이스트를 준비했다.

또한, Ag 분말, 바니시 및 유기 용제를 함유한 내부 도체 페이스트를 준비했다.

계속해서, PET 필름 상에 자성체 페이스트를 도포해서 건조시키고, 이것을 소정 횟수 반복해서 자성체 시트를 제작했다. 계속해서 해당 자성체 시트의 표면에 내부 도체 페이스트를 스크린 인쇄법을 사용해서 도포하고, 건조시켜 소정 패턴의 도체층을 형성했다.

계속해서, 도체층이 형성된 자성체 시트 상에 자성체 페이스트를 도포해서 건조시키고, 이에 의해 자성체 시트를 제작했다. 이때, 자성체 시트의 소정 개소에 비아 홀을 형성했다. 계속해서 해당 자성체 시트의 표면에 내부 도체 페이스트를 스크린 인쇄법을 사용해서 도포하고, 건조시켜 소정 패턴의 도체층을 형성했다. 이때, 비아 홀을 개재해서 최초로 형성한 도체층과 도통하도록 했다. 이하, 동일한 방법·수순으로 자성체 페이스트 및 내부 도체 페이스트를 사용하여, 자성체 시트 및 도체층을 순차 형성하고, 이에 의해 도 2에 도시한 바와 같은 적층체를 얻었다.

그리고,이 적층체를 케이스(갑)에 넣고, 대기 분위기 중에서, 350℃의 온도에서 2시간 가열해서 탈 바인더 처리를 행한 후, 대기 분위기 중에서, 850℃의 온도에서 90분간 소성 처리를 행하여, 부품 소체를 얻었다.

계속해서, 부품 소체의 양단부에 Ag 등을 주성분으로 하는 외부 전극용 페이스트를 도포하여, 건조한 후, 대기 분위기 중에서, 700℃의 온도에서 5분간 소부 처리를 행하여, 외부 전극을 형성하고, 이에 의해 시료 번호 4′, 7′, 9′, 12′, 및 19′의 시료를 제작했다.

이어서, 이와 같이 하여 제작한 각 시료 10개에 대해서, 이들 시료의 단면이 서도록 수지를 굳히고, 단면을 시료의 길이 방향을 따라 연마하여, 길이 방향의 약 1/2의 시점에 있어서의 단면을 광학 현미경으로 관찰했다.

시료 번호 7′은, 도금액이 침입하여, 유리가 용출한 흔적이 확인되었다. 이것은 시료 번호 7′은, 연화점이 580℃로 낮고, 이 때문에 유리 성분 중의 SiO₂의 함유량이 61wt％로 적기 때문에, 치밀한 유리 상을 형성할 수 없어, 유리 성분이 도금액에 용출했기 때문이라고 생각된다.

또한, 시료 번호 19′는, 도금액에 용출하기 쉬운 ZnO가 유리 성분 중에 함유되어 있기 때문에, 시료 번호 7′과 마찬가지로, 유리가 도금액에 용출한 흔적이 확인되었다.

이에 대해 시료 번호 4′, 9′ 및 12′는, 유리 성분의 연화점이 650 내지 800℃이므로, 유리 성분이 도금액에 용출한 흔적은 보이지 않아, 양호한 내 도금액성이 얻어지는 것이 확인되었다.

자기 특성을 손상시키지 않아, 내 흡습성 및 내 도금액성이 양호하고, 양호한 절연성을 갖는 자성 합금 입자를 자심 코어나 부품 소체에 사용한 초크 코일이나 적층 인덕터 등의 코일 부품을 실현할 수 있다.

1 : 부품 소체
2 : 코일 도체

Claims

표면에 부동태 피막이 형성된 자성 합금 입자와, 연화점이 650 내지 800℃이며 Si, B 및 알칼리 금속을 함유한 유리 성분을 갖고,
상기 자성 합금 입자와 상기 유리 성분의 합계에 대한 상기 유리 성분의 함유량이 12 내지 32wt％이며,
상기 유리 성분의 재료 중 Si를 포함하는 재료의 중량비가 70 내지 82wt%이고,
상기 유리 성분으로 형성된 유리 상(相)이 상기 자성 합금 입자 간에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자성체 조성물.
제1항에 있어서, 열처리 되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자성체 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자성 합금 입자는 적어도 Fe, Si 및 Cr을 함유한 Fe-Si-Cr계 재료 및 적어도 Fe, Si 및 Al을 함유한 Fe-Si-Al계 재료 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알칼리 금속은 K, Na 및 Li로부터 선택된 적어도 1종을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자성체 조성물.
삭제
자성 코어가, 제1항 또는 제2항에 기재된 자성체 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
코일 도체가 부품 소체에 매설된 코일 부품이며,
상기 부품 소체가, 제1항 또는 제2항에 기재된 자성체 조성물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 부품.