KR102118260B1 - 복합 자성 재료 및 그것을 사용한 코일 부품 - Google Patents

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Abstract

고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있는 복합 자성 재료 및 이 복합 자성 재료를 포함하는 코일 부품을 제공한다. 복합 자성 재료는, 수지와, 상기 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자를 포함하고, 제1 자성체 입자는, 금속 자성 재료를 포함하는 제1 코어와, 제1 코어를 피복하는 절연막을 갖고, 제1 코어는, 단축과 장축을 갖는 편평 형상이며, 절연막에 있어서의 제1 코어의 장축 방향의 두께(TL)는, 상기 절연막에 있어서의 제1 코어의 단축 방향의 두께(TS)보다도 작다. 또한, 코일 부품은 복합 자성 재료를 소체에 포함한다.

Description

복합 자성 재료 및 그것을 사용한 코일 부품{COMPOSITE MAGNETIC MATERIAL AND COIL COMPONENT USING SAME}
본 발명은 복합 자성 재료 및 코일 부품에 관한 것이다.
종래의 코일 부품은, 일본 특허 공개 제2013-201375호 공보(특허문헌 1)에 있어서, 기판과, 기판 상에 설치된 평면 코일용의 도체 패턴을 갖는 코일부와, 코일부를 둘러싸도록 도포 형성되는 금속 자성 분말 함유 수지와, 금속 자성 분말 함유 수지에 포함되는 편평상 또는 침상의 제1 금속 자성 분말과, 금속 자성 분말 함유 수지에 포함되며, 제1 금속 자성 분말의 평균 입경보다도 작은 평균 입경을 갖는 제2 금속 자성 분말을 구비하는 코일 소자가 개시되어 있다. 이에 의해, 투자율을 높이는 것이 검토되고 있다.
일본 특허 공개 제2013-201375호 공보
그런데, 종래의 코일 부품에 있어서는, 소형화의 진전에 수반하여, 보다 높은 내전압 성능이 요구되고 있다. 소형화의 대책으로서, 절연막을 갖는 편평상 연자성 금속 분말에 있어서는, 절연막 두께를 두껍게 함으로써, 보다 높은 내전압 성능을 만족시키는 것이 이루어져 있었다. 그러나, 절연막 두께를 두껍게 하면, 높은 투자성이 얻어지지 않는 것을 알 수 있었다. 한편, 상기 종래의 코일 소자에 있어서, 높은 투자성을 만족시키고, 소형화를 행하면, 내전압성이 불량으로 될 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 과제는, 높은 투자성을 갖고, 또한, 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있는 복합 자성 재료 및 이 복합 자성 재료를 포함하는 코일 부품을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 복합 자성 재료는,
수지와, 상기 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자를 포함하고,
상기 제1 자성체 입자는, 금속 자성 재료를 포함하는 제1 코어와, 상기 제1 코어를 피복하는 절연막을 갖고,
상기 제1 코어는, 단축과 장축을 갖는 편평 형상이며,
상기 절연막에 있어서의 제1 코어의 장축 방향의 두께(TL)는, 상기 절연막에 있어서의 제1 코어의 단축 방향의 두께(TS)보다도 작다.
본 발명에 관한 제1 자성체 입자에 있어서, 제1 코어는, 단축과 장축을 갖는 편평 형상이다. 제1 코어는 절연막으로 피복되어 있다. 절연막에 있어서의 제1 코어의 장축 방향의 두께(TL)는, 절연막에 있어서의 제1 코어의 단축 방향의 두께(TS)보다도 작다. 이에 의해, 특히 제1 자성체 입자에 있어서의, 제1 코어의 장축 방향에 있어서 높은 투자율을 얻을 수 있다.
또한, 절연막에 있어서의 제1 코어의 단축 방향의 두께(TS)를 두껍게 할 수 있으므로, 특히 제1 자성체 입자에 있어서의 제1 코어의 단축 방향에 있어서 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다.
이 때문에, 본 발명에 관한 제1 자성체 입자를 포함하는 복합 자성 재료이면, 높은 투자율과, 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다.
복합 자성 재료의 일 실시 형태에서는, 절연막에 있어서의 제1 코어의 장축 방향의 두께(TL)는 0㎚ 이상 50㎚ 이하이다.
상기 실시 형태이면, 특히 절연막에 있어서의 제1 코어의 단축 방향에 있어서, 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있고, 게다가, 제1 코어의 장축 방향에 있어서, 높은 투자율을 얻을 수 있다.
복합 자성 재료의 일 실시 형태에서는, 복합 자성 재료는,
제2 자성체 입자를 더 포함하고,
제2 자성체 입자는, 제2 코어를 갖고,
제2 코어는, 단축과 장축을 갖는 편평 형상이며,
제2 코어에 있어서의 장축 방향의 길이는, 제1 코어에 있어서의 장축 방향의 길이보다도 짧고, 및
제2 코어에 있어서의 단축 방향의 길이는, 제1 코어에 있어서의 단축 방향의 길이보다도 짧다.
상기 실시 형태에 따르면, 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있으므로, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 이에 의해, 코일 부품의 한층 더한 소형화를 가능하게 하고, 높은 투자율과 우수한 내전압 성능을 구비할 수 있다.
복합 자성 재료의 일 실시 형태에서는, 제1 코어의 애스펙트비에 대한, 제2 코어의 애스펙트비가 1/4 이상 1/2 이하이다.
상기 실시 형태에 따르면, 상이한 애스펙트비를 갖는 자성체 입자를 사용함으로써 자성체 입자의 충전율을 높일 수 있다. 게다가, 편평 형상의 자성 재료를 동일 방향으로 배향시킬 수 있어, 투자율을 보다 높게 할 수 있다.
복합 자성 재료의 일 실시 형태에서는, 복합 자성 재료는, 제3 자성체 입자를 더 포함하고,
제3 자성체 입자는, 제3 코어를 갖고, 구형이며,
제3 코어에 있어서의 평균 입경은, 상기 제1 코어에 있어서의 단축 방향의 길이보다도 짧다.
상기 실시 형태에 따르면, 투자율을 더 높게 할 수 있다. 또한, 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있으므로, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 코일 부품의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
복합 자성 재료의 일 실시 형태에서는, 제3 코어에 있어서의 평균 입경은, 제1 자성체 입자에 있어서의 제1 코어의 단축 방향의 길이의 0.2배 이상 0.8배 이하이다.
상기 실시 형태에 따르면, 편평 형상의 자성체 입자와 구상의 자성체 입자의 분산성을 높일 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있어, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 코일 부품의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시 형태에서는, 코일 부품이 제공되고,
코일 부품은, 상기의 복합 자성 재료를 포함하는 소체와,
상기 소체 내에 설치되며 나선 형상으로 권회된 코일과,
상기 소체에 설치되며, 상기 코일과 전기적으로 접속된 외부 전극을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 복합 자성 재료로 형성된 소체는, 고투자율화와, 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 소체이면, 고투자율화와, 우수한 내전압 성능의 확보를 양립하면서, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능해진다.
본 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 소체는, 상기 코일의 축 방향의 일방측에 배치된 제1 자성체부와, 상기 코일의 축 방향의 타방측에 배치된 제2 자성체부를 갖고,
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 중 적어도 한쪽의 자성체부가, 상기 복합 자성 재료를 포함하고,
상기 복합 자성 재료에 포함되는 제1 코어의 장축이, 상기 코일의 축 방향과 교차하도록 제1 자성체 입자가 배열된다.
상기 실시 형태에 따르면, 외부 전극과, 코일 사이에 제1 자성체 입자의 절연막이 두꺼운 부분이 배열되게 되어, 절연 저항을 보다 높이고, 내전압 성능을 높일 수 있다. 또한, 코일의 자속이 통과하는 방향으로 제1 자성체 입자의 절연막이 얇은 부분이 배열되게 되어, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 이 때문에, 코일 부품은, 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 이와 같은 특성을 양립하면서, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능하다.
본 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 외부 전극의 적어도 일부는,
상기 복합 자성 재료를 포함하는 자성체부에 있어서의 코일 축 방향의 단부면에 위치한다.
상기 실시 형태에 따르면, 외부 전극과, 코일의 절연 저항을 더 높일 수 있다. 또한, 내전압 성능을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서는, 복합 자성 재료를 포함하는 자성체부는, 코일 축 방향으로 적층된 복수의 층을 갖고, 상기 복수의 층 중, 가장 코일측에 위치하는 층에, 상기 제1 자성체 입자가 포함되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 외부 전극과, 코일의 절연 저항을 더 높일 수 있다. 또한, 내전압 성능을 높일 수 있다. 또한, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 이 때문에, 코일 부품은, 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 이와 같은 특성을 양립하면서, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능하다.
본 발명의 일 실시 형태에서는, 상기 소체는, 코일의 내측에 배치된 제3 자성체부를 갖고, 상기 제3 자성체부가, 상기 복합 자성 재료를 포함하고, 상기 복합 자성 재료에 포함되는 상기 제1 자성체 입자에 있어서의 제1 코어의 단축이, 상기 코일의 축 방향과 교차하도록 상기 제1 자성체 입자가 배열된다.
상기 실시 형태에 따르면, 코일의 내측을 통과하는 자속을 따라서 제1 자성체 입자의 장축이 배열되게 되어, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 이 때문에, 코일 부품은 고투자율화할 수 있다.
코일 부품의 일 실시 형태에서는, 코일은 α 권선 코일 또는 에지 와이즈 권선 코일이다.
상기 실시 형태에 따르면, 코일 부품은, 제1 자성체 입자에 의한 우수한 고투자율화를, 보다 효과적으로 얻을 수 있다.
본 발명의 복합 자성 재료에 따르면, 높은 투자율을 얻을 수 있고, 게다가, 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 코일 부품이면, 높은 투자율과 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있고, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 코일 부품에 있어서의 제1 실시 형태를 도시하는 사시도.
도 2는 코일 부품의 개략 투시 사시도.
도 3은 코일 부품의 개략 단면도.
도 4는 제1 자성체 입자의 단면 개략도.
도 5는 도 3의 확대 개략도.
도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대한 확대 개략도.
도 7은 제3 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대한 확대 개략도.
도 8은 제4 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대한 확대 개략도.
도 9는 제5 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대한 확대 개략도.
도 10은 제6 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대한 확대 개략도.
도 11은 제7 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 개략 단면도.
도 12a는 제1 자성체 입자의 단축 방향의 절연막 두께의 SEM 관찰도.
도 12b는 제1 자성체 입자의 장축 방향의 절연막 두께의 SEM 관찰도.
도 13은 복합 자성 재료에 포함되는 제1 자성체 입자의 배향성을 나타내는 SEM 관찰도.
이하, 본 발명을 도시하는 실시 형태에 기초하여, 보다 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 코일 부품에 있어서의 제1 실시 형태를 도시하는 사시도이다. 도 2는 코일 부품의 개략 투시 사시도이다. 도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 개략 단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 코일 부품(1)은 수지(25)와, 상기 수지(25) 내에 형성된 제1 자성체 입자(10)를 포함하는 복합 자성 재료를 포함하는 소체(20)와, 소체(20) 내에 설치되며, 나선 형상으로 권회된 코일(2)과, 소체(20)에 설치되며, 상기 코일(2)과 전기적으로 접속된 외부 전극(3a, 3b)을 구비한다.
제1 실시 형태에 있어서, 코일(2)의 상측과 외부 전극(3a, 3b) 사이에, 제1 자성체부(21)가 배치되고, 코일(2)의 하측과 외부 전극(3a, 3b)에 있어서의 코일측 사이에, 제2 자성체부(22)가 배치된다.
또한, 코일 부품(1)은 코일(2)의 내측에 배치된 제3 자성체부(23)를 갖고, 코일(2)의 외측에는, 제4 자성체부(24)가 배치된다. 제3 자성체부(23), 제4 자성체부(24)는 수지(25) 및 입상 분말(도시하지 않음)을 포함한다. 자성체 입자를 포함하지 않는 경우, 제3 자성체부, 제4 자성체부는 비자성부라고도 칭해진다.
또한, 도면 중에 있어서의 제1 자성체 입자(10)는 설명을 위해 모식화한 것이다. 또한, 요구되는 투자율, 내전압 성능 및 코일 부품의 크기 등에 따라서 그 수, 치수는 적절히 선택된다.
또한, 코일(2)의 축(L)은 코일(2)의 나선 중심선을 의미하고, 제1 자성체부(21)와, 제3 자성체부(23)와 제2 자성체부(22)의 단부면에 교차하도록 존재한다.
외부 전극(3a)은 소체(20)의 좌면 전체를 덮음과 함께, 소체(20)의 상면, 하면, 전방면 및 후방면의 일부를 덮고 있다. 외부 전극(3b)은 소체(20)의 우면 전체를 덮음과 함께, 소체(20)의 상면, 하면, 전방면 및 후방면의 일부를 덮고 있다.
외부 전극의 적어도 일부는 상기 복합 자성 재료를 포함하는 자성체부에 있어서의 코일 축 방향의 단부면에 위치한다. 복합 자성 재료가, 외부 전극과 코일 사이에 배치됨으로써, 절연 저항을 높이고, 내전압 성능을 높일 수 있다.
도 3에 있어서는, 외부 전극(3a, 3b)은, 제1 자성체부(21)와, 제2 자성체부(22)에 있어서의 코일 축 방향의 단부면에 위치하고 있다.
또한, 도 3에 있어서는, 외부 전극(3a, 3b)은 역ㄷ자형의 형태를 개시하고 있지만, 외부 전극의 적어도 한쪽은 L자형 등의 형상이어도 된다.
제1 실시 형태에 있어서, 소체(20)는 상기 코일의 축 방향의 일방측에 배치된 제1 자성체부와, 상기 코일의 축 방향의 타방측에 배치된 제2 자성체부를 갖는다.
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 중 적어도 한쪽의 자성체부는, 복합 자성 재료를 포함하고, 상기 복합 자성 재료는, 수지(25) 및 상기 수지(25) 내에 형성된 제1 자성체 입자(10)를 포함한다.
또한, 복합 자성 재료에 포함되는 제1 자성체 입자(10)는 제1 코어(11)와, 상기 제1 코어(11)를 피복하는 제1 절연막(12)을 갖는다.
본 실시 형태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 코어의 장축이, 상기 코일의 축(L) 방향과 교차하도록 제1 자성체 입자(10)가 배열된다. 이에 의해, 제1 자성체 입자(10)끼리가 절연막이 얇은 부분에서 인접하게 되어, 투자율을 높일 수 있다. 또한, 외부 전극이 코일의 축 방향의 단부면에 형성되어 있는 경우에, 자성체 입자(10)의 절연막이 두꺼운 부분이 외부 전극과 코일 사이에 배열되게 되어, 코일 부품의 내압성을 높일 수 있다.
바람직하게는, 복합 자성 재료를 포함하는 자성체부는, 코일 축(L) 방향으로 적층된 복수의 층을 갖고, 상기 복수의 층 중, 가장 코일(2)측에 위치하는 층에, 상기 제1 자성체 입자(10)가 포함되어 있다. 바람직하게는, 제1 코어의 장축이, 상기 코일의 축(L) 방향과 교차하도록 제1 자성체 입자(10)가 배열된다.
외부 전극(3a, 3b)과, 코일의 절연 저항을 더 높일 수 있다. 또한, 내전압 성능을 높일 수 있다. 또한, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 이 때문에, 코일 부품은, 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 이와 같은 특성을 양립하면서, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능하다.
바람직하게는, 복합 자성 재료를 포함하는 자성체부, 즉, 도 3에 있어서의 제1 자성체부(21) 및 제2 자성체부(22) 중 적어도 한쪽은, 코일 축(L) 방향으로 적층된 복수의 층을 가져도 된다.
상기 복수의 층 중, 가장 코일(2)측에 위치하는 층에, 제1 자성체 입자(10)가 포함되어도 된다. 이에 의해, 외부 전극과, 코일(2)의 절연 저항을 더 높일 수 있다. 또한, 내전압 성능을 높일 수 있다.
제1 실시 형태에 있어서, 제1 자성체 입자(10)는 제1 자성체부(21) 및 제2 자성체부(22)에 배치된다.
여기서, 도 4는 상기 제1 자성체 입자(10)의 단면 개략도이다. 제1 자성체 입자(10)는 금속 자성 재료를 포함하는 제1 코어(11)와, 상기 제1 코어(11)를 피복하는 제1 절연막(12)을 갖는다. 제1 코어(11)는 단축(A1)과 장축(A2)을 갖는 편평 형상이다.
또한, 제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 장축(A2) 방향의 두께(TL)는, 상기 제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 단축(A1) 방향의 두께(TS)보다도 작다.
제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 장축(A2) 방향의 두께와 단축(A1) 방향의 두께가 이와 같은 관계를 가짐으로써, 코일과 외부 전극 사이에, 코일의 축 방향으로 복합 자성 재료를 배치하면, 및 코일 부품에 있어서의 내전압 성능, 즉, 코일(2)과 외부 전극(3a, 3b) 사이에 있어서의 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 코일 부품(1)의 표면 상에서의 도금 이상 신장을 억제할 수 있다. 게다가, 코일(2)의 사이에서의 쇼트를 억제할 수 있다.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서의 도 3의 확대 개략도이다. 제1 자성체 입자(10)에 있어서의 제1 코어(11)의 장축(A2)은 코일(2)의 축(L) 방향과 교차하도록, 제1 자성체 입자(10)가 배열된다.
바람직하게는, 제1 자성체 입자(10)에 있어서의 제1 코어(11)의 장축(A2)과 코일(2)의 축(L) 방향이 이루는 각도는 90°±10°이고, 예를 들어 90°±5°이다. 이와 같은 관계로 제1 자성체 입자(10)를 배치함으로써, 인덕턴스값이 향상된다.
이 양태에 있어서, 외부 전극(3a)과 코일(2) 사이에 제1 자성체부(21)가 배치되고, 제1 자성체부(21)는 코일(2)측으로부터 외부 전극(3a)을 향하여, 제1 자성체층(21a)과, 제2 자성체층(21b)과, 제3 자성체층(21c)을 갖는다.
바람직하게는, 제1 자성체층(21a) 및 제2 자성체층(21b) 및 제3 자성체층(21c) 중 적어도 1층에, 제1 자성체 입자(10)가 포함된다.
예를 들어, 제1 자성체층(21a)은 제1 자성체 입자(10)를 포함한다. 또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 제2 자성체층(21b) 및 제3 자성체층(21c)에 있어서도 제1 자성체 입자(10)를 포함한다.
이 실시 형태에 의해, 외부 전극(3a)과, 코일(2)의 절연 저항을 더 높일 수 있고, 내전압 성능을 높일 수 있다. 또한, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 이 때문에, 코일 부품은, 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있고, 게다가, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능하다.
여기서, 각 자성체층(21a, 21b, 21c)의 계면을 파선으로 나타내고 있지만, 각 자성체층에 포함되는 수지를 적절히 선택함으로써, 자성체층(21a, 21b, 21c) 간에 계면이 실질적으로 생기지 않게 제1 자성체부(21)를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 각 자성체층(21a, 21b, 21c)은 동일한 수지 조성물로 형성된다.
제1 자성체층(21a)이 제1 자성체 입자(10)를 포함하는 경우, 제1 자성체층(21a)에 있어서의 코일(2)의 축(L) 방향의 두께는, 코일(2)과 외부 전극(3a) 사이의 간격의 1/3 이상의 두께, 즉 제1 자성체부(21)의 두께의 1/3 이상인 것이 바람직하다.
예를 들어, 제1 자성체층(21a)에 있어서의 코일(2)의 축(L) 방향의 두께는, 코일(2)과 외부 전극(3a) 사이에 배치된 제1 자성체부(21)의 두께의 1/3 이상 4/5 이하의 두께이다.
이에 의해, 외부 전극(3a)과, 코일(2)의 절연 저항을 더 높일 수 있고, 내전압 성능을 높일 수 있다. 또한, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서는, 도면에 있어서 도시된 자성체 입자 등의 수 및 배치 등은, 발명을 설명하기 위해 간략화하고 있고, 자성체 입자의 수 및 배치 등의 형태는, 이들 도면에 기재되어 있는 것에 한정되지 않는다.
이하에, 코일 부품(1)에 포함되는 구성 요소에 대하여, 상세하게 설명한다.
소체(20)는 본 발명에 관한 복합 자성 재료를 포함하고, 복합 자성 재료는 수지를 포함한다. 상기 수지는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지 및 폴리올레핀 수지 등을 들 수 있다.
제1 자성체부(21) 및 제2 자성체부(22)는 동종의 수지를 포함하고 있어도 되고, 상이한 종류의 수지를 포함하고 있어도 된다. 바람직하게는 동종의 수지이다.
또한, 제3 자성체부(23) 및 제4 자성체부(24)에 포함되는 수지는, 제1 자성체부(21) 및 제2 자성체부(22) 중 적어도 한쪽에 포함되는 수지와 동종의 수지여도 되고, 각각 상이한 종류의 수지여도 된다. 바람직하게는 동종의 수지이다.
이하에 제1 코어의 상세를 기재한다.
제1 코어(11)를 형성하는 금속 자성 재료는, 연자성의 금속 재료인 것이 바람직하다. 연자성의 금속 재료로서, 예를 들어 Fe, Fe-Ni 합금, Fe-Si-Al 합금, Fe-Si 합금, Fe-Co 합금, Fe-Cr 합금, Fe-Cr-Al 합금, Fe-Cr-Si 합금, 각종 Fe기 아몰퍼스 합금, 각종 Fe기 나노 결정 합금 등을 들 수 있다.
제1 코어(11)는 단축(A1)과 장축(A2)을 갖는 편평 형상이며, 제1 코어(11)의 장축 길이는 30㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 예를 들어 40㎛ 이상 90㎛ 이하이다. 장축의 길이가 이와 같은 범위임으로써, 보다 높은 투자율을 얻을 수 있다. 또한, 복합 자성 재료로서의 핸들링성, 예를 들어 유동성, 강도 등을 향상시킬 수 있다.
한편, 제1 코어(11)의 단축(A1)의 길이는, 0.12㎛ 이상 7㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.12㎛ 이상 5㎛ 이하이다. 제1 코어(11)의 단축(A1)의 길이가 이와 같은 범위임으로써, 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있으므로, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
제1 코어(11)는 애스펙트비(장축/단축)를 갖는다. 이 애스펙트비는, 15 이상 250 이하이고, 예를 들어 20 이상 240 이하이다.
제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이와 장축(A2) 방향의 길이의 측정은, 공지의 방법에 의해 행할 수 있다. 예를 들어, 제1 코어(11)를 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여, 1000배 이상 50000배 이하의 배율로 관찰함으로써 행할 수 있다.
다음에, 그 관찰상을, 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 화상 해석함으로써, 이들의 평균 길이를 구할 수 있다. 예를 들어, 아사히 가세이 엔지니어링 가부시키가이샤제의 IP-1000PC의 통합 어플리케이션인 A상군(등록 상표)에 의해 취득하여, 화상 해석함으로써, 제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이와 장축(A2) 방향의 길이를 측정할 수 있다. 또한, 이 측정을 복수회 반복하여, 그 평균값(각각 N=20)을 제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이와 장축(A2) 방향의 길이라 한다.
제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 단축(A1) 방향의 두께(TS)는, 예를 들어 50㎚ 이상 80㎚ 이하가 바람직하고, 예를 들어 50㎚ 이상 70㎚ 이하이다.
제1 코어(11)의 단축(A1) 방향의 두께(TS)가 이와 같은 범위 내임으로써, 제1 자성체 입자(10)에 있어서의 제1 코어의 단축(A1) 방향에 있어서, 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다.
제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 장축(A2) 방향의 두께(TL)는, 예를 들어 0㎚ 이상 50㎚ 이하가 바람직하고, 예를 들어 0.05㎚ 이상 40㎚ 이하이다. 제1 절연막(12)에 있어서의 두께(TL)가 이와 같은 범위 내임으로써, 제1 코어(11)의 장축 방향에 있어서, 투자율 μ'를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서는, 제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 장축(A2) 방향의 두께(TL)는, 상기 제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 단축(A1) 방향의 두께(TS)보다도 작다. 즉, 제1 절연막(12)에 있어서, 장축(A2) 방향의 절연막 두께와 단축(A1) 방향의 절연막 두께의 비(장축(A2) 방향의 절연막 두께/단축(A1) 방향의 절연막 두께)는 1 미만이다. 제1 절연막(12)의 절연막 두께의 비는, 보다 바람직하게는 2/3 이하이다. 이와 같은 관계에 의해, 보다 높은 투자율과 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다.
여기서, 제1 절연막(12)의 막 두께의 측정은, 예를 들어 제1 자성체 입자를 수지 포매하고, 이온 밀링으로 가공한 단면을, SEM 관찰함으로써 행할 수 있다. 제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 단축(A1) 방향의 두께(TS)에 대해서는, 가장 두꺼운 부위를 측정한다. 제1 코어(11)의 장축(A2) 방향의 두께(TL)에 대해서는, 최단 정도의 막 두께를 측정한다.
이와 같은 측정을, 10개의, 제1 자성체 입자에 대하여 각각 2개소에서 행하고, 그 평균값을 산출함으로써, 제1 절연막(12)에 있어서의 제1 코어(11)의 단축(A1) 방향의 두께(TS)와, 제1 코어(11)의 장축(A2) 방향의 두께(TL)를 구할 수 있다.
다음에, 제1 코어(11)에 제1 절연막(12)을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
제1 코어(11)에 제1 절연막(12)을 형성하는 방법은, 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 화성 처리, 졸-겔법, 메카노케미컬법 등을 들 수 있다.
이하에 있어서는, 화성 처리에 의해, 제1 코어(11)의 표면에 제1 절연막(12)을 형성하여, 제1 자성체 입자(10)를 제조하는 방법을 예시한다.
제1 코어(11)로서의 연자성 금속 분말을, 인산염 처리액 중에 침지시키고, 소정의 온도, 예를 들어 50℃ 이상 60℃ 이하로 유지하면서, 60분 이상 교반을 행하여, 필요로 하는 두께의 제1 절연막(12)을 형성한다.
여기서, 상기 소정의 온도를 유지하면, 인산염 처리액이 시간과 함께 감소한다. 그 후, 교반의 회전수를 올림으로써, 제1 자성체 입자끼리가 맞스쳐, 장축 방향(제1 자성체 입자의 에지 단부)에 부착된 절연막을 효과적으로 깎아낼 수 있어, 제1 절연막(12)에 있어서의, 제1 코어(11)의 장축(A2) 방향의 두께(TL)를 얇게 제어할 수 있다. 변화시키는 회전수는 요구되는 막 두께차에 따라 변경할 수 있지만, 20rpm 이상 올리는 것이 바람직하다.
원하는 두께의 제1 절연막(12)을 갖는 제1 자성체 입자를 취출하고, 건조시킴으로써, 제1 자성체 입자(10)를 제조할 수 있다.
또한, 제1 절연막(12)은 인산계의 용액으로부터 형성하는 방법에 한하지 않고, 실리카계의 용액 등을 사용해도 된다.
다음에, 복합 자성 재료의 제조 방법에 대하여 설명한다.
복합 자성 재료의 제조는 적절히 선택할 수 있고, 제1 자성체 입자(10)와 수지와 용제를 교반 혼합하여, 슬러리를 제작함으로써 행해도 된다. 얻어진 슬러리를 판상으로 성형해도 된다. 또한, 콤마 코터 등을 사용하여, 시트상으로 성형해도 된다.
복합 자성 재료에 포함되는 제1 자성체 입자(10)의 배향은, 자장 중에서 성형함으로써 배향시켜도 되고, 성형 후에 소정의 압력으로 가압함으로써 배향시켜도 된다.
다음에, 코일 부품(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
코일 부품(1)은, 예를 들어 상기와 같이 하여 얻어진 복합 자성 재료를 사용하여, 일본 특허 공개 제2015-126200호 공보 또는 일본 특허 공개 제2017-59592호 공보에 기재된 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 제1 자성체부(21) 및 제2 자성체부(22)는 동종의 수지와, 상기 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자(10)를 포함한다. 그 목적에 따라서, 수지, 제1 자성체 입자(10)에 있어서의 제1 코어(11)의 재질, 제1 절연막(12)의 두께 등을 변화시켜도 된다.
그 밖의 구성에 대해서는, 코일 부품에 요구되는 전기적 특성, 예를 들어 인덕턴스값, 직류 저항값, 직류 중첩 특성 등을 만족시키도록 적절히 설계를 행할 수 있다.
코일(2)은, 예를 들어 Cu, Ag, Au 등의 저저항의 금속에 의해 구성된다. 바람직하게는, 세미 애디티브 공법에 의해 형성되는 Cu 도금을 사용함으로써, 저저항 이며 또한 협피치의 코일을 형성할 수 있다.
상기 코일(2)은 코일 패턴상으로 페이스트가 인쇄되어 형성된 코일이어도 되고, α 권선 코일 또는 에지 와이즈 권선 코일 등, 금속선이 권취되어 형성된 코일이어도 되고, 도금막을 포트리소그래피 공법에 의해 코일상으로 패터닝함으로써 형성된 코일이어도 된다.
상기 코일(2)은 α 권선 코일 또는 에지 와이즈 권선 코일인 것이 바람직하다. 코일(2)이 이와 같은 코일임으로써, 코일 부품(1)은 제1 자성체 입자(10)에 의한 우수한 고투자율화를 보다 효과적으로 향수할 수 있다.
외부 전극(3a, 3b)은, 예를 들어 Ag를 주성분으로 하는 도전성 페이스트에 의해 하지 전극을 제작한 후에, 하지 전극 상에 Ni 도금 및 Sn 도금을 이 순서로 실시함으로써 제작된다. 단, 외부 전극(3a, 3b)의 형상 및 재료는 이것에 한하지 않는다.
이와 같은 코일 부품(1)은 공통 모드 초크 코일이다. 코일 부품(1)은, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터, DVD 플레이어, 디지털 카메라, TV, 휴대 전화, 카 엘렉트로닉스 등의 전자 기기에 탑재된다.
(제2 실시 형태)
도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대하여, 자성체 입자의 배치를 설명하는 확대 개략도이다.
제2 실시 형태는, 소체(20)에 포함되는 제1 자성체부(21A)가, 수지와, 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자(10) 및 제2 자성체 입자(13a)를 포함하는 실시 형태이다. 동일하게 제2 자성체부(22)(도 6에 있어서는 도시하지 않음)에 대해서도, 마찬가지의 구성을 취할 수 있다.
제2 실시 형태에 있어서, 제2 자성체 입자(13a)는 제2 코어를 갖고, 절연막을 갖지 않다. 이 경우, 제2 자성체 입자(13a)는 제2 코어에 상당한다. 제2 자성체 입자(13a)에 있어서의 제2 코어는, 단축(B1) 및 장축(B2)을 갖고, 편평 형상이다.
제2 자성체 입자(13a)가 절연막을 갖지 않음으로써, 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있다. 이에 의해, 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보하면서, 예를 들어 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
이하에 있어서는, 제1 실시 형태와의 상이를 중심으로 설명한다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 동일한 구성이며, 제1 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제2 실시 형태에 있어서, 제1 자성체부(21A)는, 수지와, 상기 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자(10)와, 제2 자성체 입자(13a)를 포함하는 복합 자성 재료로 형성된다. 이 실시 형태에 의해, 외부 전극(3a)과, 코일(2)의 절연 저항을 더 높일 수 있고, 내전압 성능을 높일 수 있다. 또한, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 이 때문에, 코일 부품은, 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있고, 게다가, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능하다.
제2 실시 형태에 있어서는, 제1 자성체층(21a)과 제3 자성체층(21c)은 제1 자성체 입자(10)를 포함하는 층이다. 제1 자성체 입자(10)의 상세는 상술한 바와 같다.
제2 자성체 입자(13a)는 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어(11)가 갖는 애스펙트비와 동일 정도의 애스펙트비를 갖는 것이 바람직하다.
요구되는 전기적 특성 등에 따라서, 제1 자성체부(21)는 제1 자성체 입자(10) 및 제2 자성체 입자(13a)에 더하여, 구상의 연자성 금속 분말을 포함해도 된다.
또한, 제2 자성체 입자(13a)는 절연막을 가져도 된다. 이 실시 형태에 있어서도, 투자율을 높게 할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 7은 제3 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대하여, 자성체 입자의 배치를 설명하는 확대 개략도이다. 제3 실시 형태에 있어서는, 소체(20)에 포함되는 제1 자성체부(21B)가, 수지와, 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자(10) 및 제3 자성체 입자(14a)를 포함하는 실시 형태이다. 동일하게 제2 자성체부(22)(도 7에 있어서는 도시하지 않음)에 대해서도, 마찬가지의 구성을 취할 수 있다.
즉, 상기 제2 실시 형태에 있어서의 제2 자성체층(21b)에 포함되는, 편평상의 제2 자성체 입자(13a)를 구상의 제3 자성체 입자(14a)로 바꾼 실시 형태이다.
이하에 있어서는, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 상이를 중심으로 설명한다.
그 밖의 구성은, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 동일한 구성이며, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제3 실시 형태에 있어서, 제3 자성체 입자(14a)는 구상이다. 제3 자성체 입자(14a)는 연자성 금속 분말인 것이 바람직하다. 또한, 원한다면, 제3 자성체 입자(14a)는 절연막을 가져도 된다.
또한, 가장 코일측에 위치하는 층에, 상기 제1 자성체 입자(10)가 포함되는 것이 바람직하다.
제3 자성체 입자(14a)의 평균 입경은, 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어(11)의 단축(A1)의 길이의 0.5배 이상 1배 이하인 것이 바람직하다. 제3 자성체 입자(14a)의 평균 입경이 이 범위이면, 제1 자성체 입자(10)와 제3 자성체 입자(14a)의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 내전압 성능을 높이고, 또한, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 또한, 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있으므로, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보하면서, 예를 들어 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
제3 자성체 입자(14a)는 적어도 2종류의 평균 입경을 갖는 자성체 입자의 혼합물이어도 된다. 이 형태에 있어서, 제3 자성체 입자(14a)에 포함되는 복수의 자성체 입자에 있어서의 코어의 평균 입경은, 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어(11)의 장축(A2)의 길이의 0.2배 이상 1.2배 이하의 길이의 범위 내로부터, 적절히 선택된다.
제3 자성체 입자(14a)에 포함되는 적어도 2종류의 자성체 입자에 있어서의 코어의 평균 입경이 이와 같은 범위 내임으로써, 제1 자성체 입자(10)와 제3 자성체 입자(14a)를 밀착시킬 수 있어, 제1 자성체부(21B)에 있어서의 제1 자성체 입자(10)와, 제3 자성체 입자(14a)의 분산성을 높일 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있어, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다. 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립하면서, 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
(제4 실시 형태)
도 8은 제4 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대하여, 자성체 입자의 배치를 설명하는 확대 개략도이다. 제4 실시 형태에 있어서는, 제1 자성체부(21C)가, 수지와, 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자(10), 제2 자성체 입자(13a) 및 제3 자성체 입자(14a)를 포함하는 실시 형태이다. 동일하게 제2 자성체부(22)(도 8에 있어서는 도시하지 않음)에 대해서도, 마찬가지의 구성을 취할 수 있다.
이하에 있어서는, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태와의 상이를 중심으로 설명한다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태와 동일한 구성이며, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제4 실시 형태에 있어서, 제1 자성체부(21C)는, 수지와, 상기 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자(10)와, 제2 자성체 입자(13a)와 제3 자성체 입자(14a)를 포함한다. 이 실시 형태에 의해, 외부 전극(3a)과, 코일(2)의 절연 저항을 더 높일 수 있고, 내전압 성능을 높일 수 있다. 또한, 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있으므로, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 이 때문에, 코일 부품은, 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있고, 게다가, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능하다.
바람직하게는, 제1 자성체층(21a)은 제1 자성체 입자(10)를 포함하고, 제2 자성체층(21b)은 제2 자성체 입자(13a)를 포함하고, 제3 자성체층(21c)은 제3 자성체 입자(14a)를 포함한다. 또한, 제2 자성체 입자(13a)와 제3 자성체 입자(14a)의 배치는, 각각 교체해도 되고, 이 경우에 있어서도, 가장 코일측에 위치하는 층에, 상기 제1 자성체 입자(10)가 포함되는 것이 바람직하다.
이 실시 형태에 의해, 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있어, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다. 또한, 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립하면서, 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
상기 제1 자성체 입자(10), 제2 자성체 입자(13a) 및 제3 자성체 입자(14a)의 형상, 소재, 크기 등의 상세는 상술한 바와 같다. 제2 자성체 입자(13a) 및 제3 자성체 입자(14a) 중 적어도 한쪽은 절연막을 가져도 된다.
(제5 실시 형태)
도 9는 제5 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대하여, 자성체 입자의 배치를 설명하는 확대 개략도이다. 제5 실시 형태에 있어서는, 제1 자성체부(21D)가, 제1 자성체 입자(10)와, 제2 자성체 입자(13b)를 포함하는 실시 형태이다. 동일하게 제2 자성체부(22)(도 9에 있어서는 도시하지 않음)에 대해서도, 마찬가지의 구성을 취할 수 있다.
제5 실시 형태에 있어서는, 제2 자성체 입자(13b)는 제2 코어를 갖는다. 또한, 제2 자성체 입자(13b)는 절연막을 갖지 않는 경우, 제2 자성체 입자(13b)는 제2 코어를 의미한다. 제2 자성체 입자(13b)에 있어서의 제2 코어는, 단축(B1) 및 장축(B2)을 갖고, 편평 형상이다. 제2 자성체 입자(13b)는 절연막을 가져도 된다.
이 실시 형태에 따르면, 투자율을 더 높게 할 수 있다.
또한, 상기 제2 코어의 단축(B1) 방향의 길이는 상기 제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이보다도 짧고, 및/또는 상기 제2 코어에 있어서의 장축(B2) 방향의 길이는, 상기 제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이보다도 짧다.
바람직하게는, 상기 제2 코어에 있어서의 단축(B1) 방향의 길이는, 상기 제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이보다도 짧고, 또한, 상기 제2 코어에 있어서의 장축(B2) 방향의 길이는, 상기 제1 코어(11)에 있어서의 장축(A2) 방향의 길이보다도 짧다. 이 실시 형태에 따르면, 투자율을 더 높게 할 수 있다.
또한, 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있어, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다. 또한, 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립하면서, 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
이하에 있어서는, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태와의 상이를 중심으로 설명한다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태와 동일한 구성이며, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제1 자성체 입자(10)의 형상, 소재, 크기 등의 상세는, 상술한 바와 같다.
제1 자성체 입자(10)는 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어(11)의 장축(A2)이 상기 코일의 축(L) 방향과 교차하도록 배열된다. 또한, 제2 자성체 입자(13b)는 제2 코어의 장축(B2)이 상기 코일의 축(L) 방향과 교차하도록 배열된다. 이와 같은 배열을 가짐으로써, 절연막이 두꺼운 부분을 코일과 외부 전극 사이에 배열시킬 수 있어, 내전압성을 높게 할 수 있다. 또한, 투자율을 보다 높게 할 수 있다.
바람직하게는, 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어(11)의 장축(A2)과, 제2 자성체 입자(13b)의 제2 코어의 장축(B2)은 대략 평행이다.
제1 자성체 입자(10)와 제2 자성체 입자(13b)가 코일의 축(L)에 대하여 상술한 바와 같은 관계를 가짐으로써, 보다 양호하게 고투자율화를 가져올 수 있다.
예를 들어, 제2 자성체 입자(13b)는 단락 방지를 위해, 절연막을 가져도 되고, 이 형태에 있어서는, 제2 자성체 입자(13b)의 코어의 크기가 상기의 조건을 만족시킨다. 원한다면, 제2 자성체 입자(13b)에 더하여, 구상의 연자성 금속 분말을, 제1 자성체부(21D)는 포함할 수 있다.
여기서, 제5 실시 형태에 있어서, 제2 자성체 입자(13b)의 상기 제2 코어에 있어서의 단축(B1) 방향의 길이는, 상기 제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이보다도 짧고, 및/또는 상기 제2 코어에 있어서의 장축(B2) 방향의 길이는, 상기 제1 코어(11)에 있어서의 장축(A2) 방향의 길이보다도 짧다.
예를 들어, 제2 자성체 입자(13b)에 있어서의 상기 제2 코어의 단축(B1) 방향의 길이는, 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어(11)의 단축(A1) 방향의 길이의 1/3 이상 2/3 이하여도 된다.
제2 자성체 입자(13b)가 이와 같은 형상을 가짐으로써, 투자율을 더 높게 할 수 있다. 또한, 제1 자성체 입자(10)와 제2 자성체 입자(13b)의 분산성을 높일 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있어, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다. 또한, 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
또한, 예를 들어 제2 자성체 입자(13b)에 있어서의 상기 제2 코어의 장축(B2) 방향의 길이는, 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어(11)의 장축(A2) 방향의 길이의 1/3 이상 2/3 이하여도 된다. 이에 의해, 예를 들어 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있어, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다. 또한, 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
제2 자성체 입자(13b)의 상기 제2 코어에 있어서의 단축(B1) 방향의 길이는, 상기 제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이보다도 짧고, 또한, 상기 제2 코어에 있어서의 장축(B2) 방향의 길이는, 상기 제1 코어(11)에 있어서의 장축(A2) 방향의 길이보다도 짧은 경우, 보다 효과적으로 상기 기술 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제2 자성체 입자(13b)에 있어서의 애스펙트비는, 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어(11)의 애스펙트비와 상이해도 된다. 상이한 애스펙트비를 갖는 자성체 입자를 사용함으로써, 자성체 입자의 충전율을 높이면서 제1 자성체 입자(10) 및 제2 자성체 입자(13b)를 동일 방향으로 배향시킬 수 있어, 투자율을 향상시킬 수 있다.
제2 자성체 입자(13b)에 있어서의 애스펙트비는 5 이상 110 이하여도 된다. 또한, 상기 제1 자성체 입자(10)에 있어서의 상기 제1 코어(11)의 애스펙트비에 대한, 제2 자성체 입자(13b)에 있어서의 상기 제2 코어의 애스펙트비(상기 제2 코어의 애스펙트비/상기 제1 코어의 애스펙트비)는 1/4 이상 1/2 이하인 것이 바람직하다.
상이한 애스펙트비를 갖는 자성체 입자를 포함함으로써, 자성체 입자의 충전율을 높이면서 편평상의 자성체 입자를 동일 방향으로 배향시킬 수 있어, 투자율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 제5 실시 형태에 있어서, 제2 자성체 입자(13b)는 연자성 금속 분말이어도 되고, 절연막을 가져도 된다. 제2 자성체 입자(13b)에 있어서의 절연막은, 상기 제1 자성체 입자(10)에 있어서의 제1 절연막(12)과 마찬가지의 형태를 취할 수 있다. 구체적으로는, 제2 자성체 입자(13b)의 코어는, 단축과 장축을 갖는 편평 형상이며, 제2 자성체 입자(13b)의 절연막에 있어서의, 코어의 장축 방향의 두께(TL2)는 상기 절연막에 있어서의, 코어의 단축 방향의 두께(TS2)보다도 작다.
제2 자성체 입자(13b)의 절연막에 있어서, 제2 자성체 입자(13b)의 코어의 단축(B1) 방향의 두께(TS2)는, 예를 들어 50㎚ 이상 80㎚ 이하가 바람직하고, 예를 들어 50㎚ 이상 70㎚ 이하이다.
제2 자성체 입자(13b)의 코어의 단축(B1) 방향의 두께(TS2)가 이와 같은 범위 내임으로써, 제2 자성체 입자(13b)의 코어의 단축(B1) 방향에 있어서, 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다.
제2 자성체 입자(13b)의 절연막에 있어서, 코어의 장축(B2) 방향의 두께(TL2)는, 예를 들어 0㎚ 이상 50㎚ 이하가 바람직하고, 예를 들어 0.05㎚ 이상 40㎚ 이하이다. 절연막에 있어서, 코어의 장축(B2) 방향의 두께(TL2)가 이와 같은 범위 내임으로써, 제2 코어의 제2 자성체 입자(13b)의 장축 방향에 있어서, 투자율 μ'를 향상시킬 수 있다.
제2 자성체 입자(13b)의 절연막에 있어서, 장축(B2) 방향의 절연막 두께/단축(B1) 방향의 절연막 두께의 비는 1 미만이고, 보다 바람직하게는 2/3 이하이다. 이와 같은 관계에 의해, 보다 높은 투자율과 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다. 단, 제2 자성체 입자(13b)의 절연막에 있어서의, 코어의 장축(B2) 방향의 두께(TL2)는, 상기 절연막에 있어서의 코어의 단축(B1) 방향의 두께(TS2)보다도 작다.
(제6 실시 형태)
도 10은 제6 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 일부를 확대하여, 자성체 입자의 배치를 설명하는 확대 개략도이다. 제6 실시 형태에 있어서는, 제1 자성체부(21E)가, 제1 자성체 입자(10)와, 제3 자성체 입자(14b)를 포함하는 실시 형태이다. 동일하게 제2 자성체부(22)(도 10에 있어서는 도시하지 않음)에 대해서도, 마찬가지의 구성을 취할 수 있다.
제6 실시 형태에 있어서는, 제3 자성체 입자(14b)는 제3 코어를 갖는다. 또한, 제3 자성체 입자(14b)가 절연막을 갖지 않는 형태에 있어서는 제3 자성체 입자(14b)와 제3 코어는 동일 의의이다.
이 실시 형태에 따르면, 투자율을 더 높게 할 수 있다.
이하에 있어서는, 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태와의 상이를 중심으로 설명한다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태와 동일한 구성이며, 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제6 실시 양태에 있어서, 제1 자성체 입자(10)의 형상, 소재, 크기 등의 상세는 상술한 바와 같다.
제3 자성체 입자(14b)는 구상이며, 제3 코어를 갖고, 제3 코어에 있어서의 평균 입경은, 상기 제1 코어(11)에 있어서의 단축(A1) 방향의 길이보다도 짧다.
이에 의해, 제1 자성체 입자(10)와 구상의 제3 자성체 입자(14b)의 분산성을 높일 수 있다. 또한, 예를 들어 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있어, 보다 높은 투자율을 유도할 수 있다. 게다가, 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 높은 투자율을 갖고, 또한 우수한 내전압 성능을 확보하면서, 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
제3 자성체 입자(14b)는 연자성 금속 분말인 것이 바람직하다. 또한, 제3 자성체 입자(14b)는 단락 방지를 위해, 절연막을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제3 자성체 입자(14b)에 있어서의 평균 입경은, 상기 제1 자성체 입자에 있어서의 상기 제1 코어(11)의 단축(A1) 방향의 길이의 0.2배 이상 0.8배 이하인 것이 바람직하다.
이에 의해, 제1 자성체 입자(10)와 구상의 제3 자성체 입자(14b)의 분산성을 높일 수 있고, 예를 들어 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있다. 또한, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보하면서, 코일 부품 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
제3 자성체 입자(14b)는 적어도 2개의 평균 입경을 갖는 자성체 입자의 혼합물이어도 된다. 예를 들어, 제1 자성체 입자(10)의 제1 코어의 단축(A1) 방향의 길이의 0.2배 이상 0.8배 이하의 길이의 범위 내로부터, 적어도 2개의 평균 입경의 피크값을 갖는 자성체 입자가, 제3 자성체 입자(14b)에 포함된다. 적어도 2종류의 자성체 입자(14c)의 평균 입경이 각각 이와 같은 범위 내임으로써, 제1 자성체 입자(10)와 다양한 평균 입경을 갖는 제3 자성체 입자(14b)를 밀착시킬 수 있어, 소체(20)에 있어서의 제1 자성체 입자(10)와 제3 자성체 입자(14b)의 분산성을 높일 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 코일 부품(1)에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있어, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있다. 또한, 코일 부품(1) 등의 파워 인덕터의 한층 더한 소형화를 가능하게 한다.
(제7 실시 형태)
도 11은 제7 실시 형태에 있어서의 코일 부품의 개략 단면도이다.
제7 실시 형태에 있어서, 코일 부품에 있어서, 소체(20)는 코일의 내측에 배열된 제3 자성체부(23F)를 갖고, 상기 제3 자성체부(23F)가, 상기 복합 자성 재료를 포함하고, 상기 복합 자성 재료에 포함되는 상기 제1 자성체 입자(10)에 있어서의 제1 코어(11)의 단축(A1)이, 상기 코일의 축(L) 방향과 교차하도록 상기 제1 자성체 입자(10)가 배열된 코일 부품(1)이다.
이하에 있어서는, 제1 실시 형태와의 상이를 중심으로 설명한다. 그 밖의 구성은, 제1 실시 형태와 동일한 구성이며, 제1 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
제7 실시 형태에 있어서, 도 4에 예시되는 형태를 갖는 제1 자성체 입자(10)는 제3 자성체부(23F)에 배치된다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 제4 자성체부(24F)에 제1 자성체 입자(10)를 배치해도 되고, 이 경우에 있어서도, 제1 자성체 입자(10)에 있어서의 제1 코어(11)의 단축(A1)이, 상기 코일의 축(L) 방향과 교차하도록 상기 제1 자성체 입자(10)가 배열될 수 있다.
바람직하게는, 제1 코어의 단축(A1)과 코일(2)의 축(L) 방향이 이루는 각도는 90°±10°이며, 예를 들어 90°±5°이다.
이에 의해, 외부 전극과, 코일의 절연 저항을 더 높일 수 있다. 또한, 내전압 성능을 높일 수 있다. 또한, 우수한 고투자율화를 얻을 수 있다. 이 때문에, 코일 부품은 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다. 또한, 이러한 특성을 양립하면서, 코일 부품의 한층 더한 소형화가 가능하다.
또한, 제3 자성체부(23F) 및 제4 자성체부(24F) 중 적어도 한쪽은, 상기한 제2 자성체 입자 및 제3 자성체 입자 중 적어도 1종을 포함해도 된다. 예를 들어, 코일 부품에 있어서의 자성 재료의 충전율을 보다 높게 할 수 있다. 또한, 보다 양호하게 고투자율화와 우수한 내전압 성능을 확보할 수 있다.
제1 자성체부(21F)와, 제2 자성체부(22F)는, 적어도 상기 수지를 포함하고, 원한다면 입상 분말(도시하지 않음)을 포함해도 된다. 입상 분말은, 본 실시 형태에 있어서의 기술 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 기지의 입상 분말을 선택할 수 있고, 코일 부품에 요구되는 전기적 특성(인덕턴스값, 직류 저항값, 직류 중첩 특성 등)을 만족시키도록 적절히 선택할 수 있다.
(실시예)
다음에, 제1 실시 형태의 실시예에 대하여 설명한다.
(제1 자성체 입자의 제조)
편평상 FeSiCr 분말을, 인산염 처리액에 침지시키고, 55℃에서 65분 교반을 행하여, 화성 처리를 행하였다. 이 처리에 의해, 편평상 연자성 금속 분말의 표면에 절연막을 형성하였다.
상기 화성 처리에 있어서, 요구되는 막 두께에 따라서, 교반의 회전수를 올림으로써, 편평상 연자성 금속 분말, 즉, 제1 자성체 입자의 코어에 형성된 절연막 중, 코어의 장축 방향(편평상 금속 분말의 에지 단부)으로 형성된 절연막을 깎아내어, 코어의 장축 방향으로 형성된 절연막의 두께를 조정하였다.
다음에, 얻어진 편평상 입자를 건조시켜, 제1 자성체 입자를 제조하였다.
얻어진 제1 자성체 입자의 막 두께를 이하와 같이 하여 측정하였다.
제1 자성체 입자를 수지 포매하고, 이온 밀링으로 가공한 단면을, 히타치 하이테크제 SU-8040을 사용하여 SEM 관찰하였다.
이하의 부위에 대하여, 배율 100,000배로 SEM상을 취득하고, 그 중에서 절연막 두께의 최댓값을, 각 부위의 절연막 두께로 하였다. 도 12a에는, 제1 자성체 입자의 단축 방향의 절연막 두께의 SEM 관찰도를 도시한다. 이 측정에 따르면, 코어의 단축 방향의 절연막 두께는 121㎚였다.
또한, 도 12b에는, 제1 자성체 입자의 장축 방향의 절연막 두께의 SEM 관찰도를 도시한다. 이 측정에 따르면, 코어의 장축 방향의 절연막 두께는 37㎚였다.
상기의 방법에 의해, 제1 자성체 입자에 대해서 10입자×2개소(n=20)의 데이터를 취득하고, 그 평균값을, 제1 자성체 입자의 막 두께로 하였다. 본 실시예에서는, 코어의 단축 방향의 절연막 두께는 65㎚였다. 코어의 장축 방향의 절연막 두께는 40㎚였다.
(복합 자성 재료의 작성)
상기에서 제작한 제1 자성체 입자와 에폭시 수지, 용제를 교반 혼합하여, 슬러리를 제작한다. 그 슬러리를 판상으로 성형한다. 판상으로 성형할 때에, 제1 자성체 입자의 배향을 행하였다. 도 13은 복합 자성 재료에 포함되는 제1 자성체 입자의 배향성을 나타내는 SEM 관찰도이다. 도 13에 있어서, 하얗게 표시되는 편평상의 개소가 제1 자성체 입자이다.
(코일 부품의 제조)
도 3의 개략 단면도에 도시된 양태의 코일 부품을, 일본 특허 공개 제2015-126200호 공보 및 일본 특허 공개 제2017-59592호 공보의 제조 방법에 따라, 코일 부품을 작성하였다.
상기에서 얻어진 복합 자성 재료는, 도 3에 있어서의 제1 자성체부(21) 및 제2 자성체부(22)에 포함된다. 제1 자성체부(21) 및 제2 자성체부(22)의 투자율 μ'(1㎒)=45였다.
소체(20)에 있어서의 소체 코어부는, D50 입경이 각각 35㎛, 5㎛인, 절연막이 형성된 구 형상의 Fe기 아몰퍼스 합금 분말을, 중량비로 75 : 25의 혼합 비율로 혼합한 자성 재료를 포함한다. 소체 코어부의 투자율 μ'(1㎒)=30이었다.
상기 실시예에 따르면, 높은 투자율과, 우수한 내전압 성능의 확보를 양립할 수 있었다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 설계 변경 가능하다. 예를 들어, 상기 제1 내지 상기 제7 실시 형태의 각각의 특징점을 다양하게 조합해도 된다.
1 : 코일 부품
2 : 코일
3a, 3b : 외부 전극
10 : 제1 자성체 입자
11 : 제1 코어
12 : 제1 절연막
13a, 13b : 제2 자성체 입자
14a, 14b : 제3 자성체 입자
20 : 소체
21 : 제1 자성체부
21a : 제1 자성체층
21b : 제2 자성체층
21c : 제3 자성체층
22 : 제2 자성체부
23 : 제3 자성체부
24 : 제4 자성체부
25 : 수지

Claims (12)

  1. 수지와, 상기 수지 내에 형성된 제1 자성체 입자를 포함하고,
    상기 제1 자성체 입자는, 금속 자성 재료를 포함하는 제1 코어와, 상기 제1 코어를 피복하는 절연막을 갖고,
    상기 제1 코어는, 단축과 장축을 갖는 편평 형상이며,
    상기 절연막에 있어서의 제1 코어의 장축 방향의 두께(TL)는, 상기 절연막에 있어서의 제1 코어의 단축 방향의 두께(TS)보다도 작은 복합 자성 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연막에 있어서의 제1 코어의 장축 방향의 두께(TL)는 0㎚ 이상 50㎚ 이하인 복합 자성 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2 자성체 입자를 더 포함하고,
    상기 제2 자성체 입자는, 제2 코어를 갖고,
    상기 제2 코어는, 단축과 장축을 갖는 편평 형상이며,
    상기 제2 코어에 있어서의 장축 방향의 길이는, 상기 제1 코어에 있어서의 장축 방향의 길이보다도 짧고, 및
    상기 제2 코어에 있어서의 단축 방향의 길이는, 상기 제1 코어에 있어서의 단축 방향의 길이보다도 짧은 복합 자성 재료.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 코어의 애스펙트비에 대한, 상기 제2 코어의 애스펙트비가 1/4 이상 1/2 이하인 복합 자성 재료.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제3 자성체 입자를 더 포함하고,
    상기 제3 자성체 입자는, 제3 코어를 갖고, 구형이며,
    상기 제3 코어에 있어서의 평균 입경은, 상기 제1 코어에 있어서의 단축 방향의 길이보다도 짧은 복합 자성 재료.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 코어에 있어서의 평균 입경은, 상기 제1 코어의 단축 방향의 길이의 0.2배 이상 0.8배 이하인 복합 자성 재료.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 복합 자성 재료를 포함하는 소체와,
    상기 소체 내에 설치되며 나선 형상으로 권회된 코일과,
    상기 소체에 설치되며, 상기 코일과 전기적으로 접속된 외부 전극을 구비한 코일 부품.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소체는, 상기 코일의 축 방향의 일방측에 배치된 제1 자성체부와, 상기 코일의 축 방향의 타방측에 배치된 제2 자성체부를 갖고,
    상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 중 적어도 한쪽의 자성체부가, 상기 복합 자성 재료를 포함하고,
    상기 복합 자성 재료에 포함되는 제1 코어의 장축이, 상기 코일의 축 방향과 교차하도록 제1 자성체 입자가 배열된 코일 부품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외부 전극의 적어도 일부는,
    상기 복합 자성 재료를 포함하는 자성체부에 있어서의 코일 축 방향의 단부면에 위치하는 코일 부품.
  10. 제7항에 있어서,
    복합 자성 재료를 포함하는 자성체부는, 코일 축 방향으로 적층된 복수의 층을 갖고,
    상기 복수의 층 중, 가장 코일측에 위치하는 층에,
    상기 제1 자성체 입자가 포함되어 있는 코일 부품.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 소체는, 코일의 내측에 배치된 제3 자성체부를 갖고,
    상기 제3 자성체부가, 상기 복합 자성 재료를 포함하고,
    상기 복합 자성 재료에 포함되는 상기 제1 자성체 입자에 있어서의 제1 코어의 단축이, 상기 코일의 축 방향과 교차하도록 상기 제1 자성체 입자가 배열된 코일 부품.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 코일이, α 권선 코일 또는 에지 와이즈 권선 코일인 코일 부품.
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