KR20120128711A - 코일형 전자 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents

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아츠시 타나다
히토시 마츠우라
키요시 타나카
히로시 키시
켄지 카와노
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다이요 유덴 가부시키가이샤
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Abstract

저비용으로 생산할 수 있고, 또한 높은 투자율과 높은 포화 자속 밀도의 양방의 특성을 겸비한 자성체를 이용한 코일형 전자 부품을 제공한다.
소체의 내부 또는 표면에 코일을 포함하는 코일형 전자 부품이며, 코일형 전자 부품에서의 소체는 철, 규소 및 철보다도 산화하기 쉬운 원자를 함유하는 연자성 합금의 입자군으로 구성되고, 각 연자성체 입자의 표면은 상기 입자가 산화한 산화층이 형성되고, 상기 산화층은 상기 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원자를 많이 포함하고, 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합된다.

Description

코일형 전자 부품 및 그 제조 방법{COIL-TYPE ELECTRONIC COMPONENT AND PROCESS FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 코일형 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 회로 기판 상으로의 면실장(面實裝)이 가능한 소형화된 코일형 전자 부품에 적합한 연자성(軟磁性) 합금을 이용한 코일형 전자 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래 고주파에서 이용되는 초크 코일의 자성 코어로서, 페라이트 코어나 금속 박판(薄板)의 컷 코어나 압분(壓粉) 자심(磁芯)이 사용되고 있다. 페라이트에 비교하여 금속 자성체를 이용하면 높은 포화 자속 밀도를 얻을 수 있다는 이점이 있다. 한편 금속 자성체 그 자체는 절연성이 낮기 때문에 절연 처리를 수행할 필요가 있다. 특허문헌 1에는 표면 산화 피막을 포함하는 Fe-Al-Si 분말과 결착제(結着劑)로 이루어지는 혼합물을 압축 성형한 후, 산화성 분위기 중에서 열처리하는 것이 제안되고 있다. 상기 특허문헌에 의하면, 산화성 분위기 중에서 열처리하는 것에 의해 압축 성형 시에 합금 분말 표면의 절연층이 갈라진 부분에 산화층(알루미나)을 형성하여 낮은 코어 손실로 양호한 직류 중첩 특성을 가지는 복합 자성 재료를 얻을 수 있다고 한다. 특허문헌 2에는 금속 자성체 입자를 주성분으로 하고 유리를 함유하는 금속 자성체 페이스트를 이용하여 형성되는 금속 자성체층과, 은 등의 금속을 함유하는 도체 페이스트를 이용하여 형성되는 도체 패턴을 적층하여 적층체 내에 코일 패턴이 형성된 적층형 전자 부품이 기재되어 있고, 또한 이 적층형 전자 부품은 질소 분위기 중에서 400℃ 이상의 온도로 소성된다고 기재되어 있다.
1. 일본 특개 2001-11563호 공보 2. 일본 특개 2007-27354호 공보
특허문헌 1의 복합 자성 재료로서 미리 표면에 산화 피막을 형성한 Fe-Al-Si 분말을 사용하여 성형을 수행하기 때문에 압축 성형 시에는 큰 압력이 필요했다. 또한 파워 인덕터와 같은 보다 큰 전류를 흘릴 필요가 있는 전자 부품에 적용하는 경우에는 추가적인 소형화에 충분히 대응할 수 없다는 과제가 있었다. 특허문헌 2의 적층형 전자 부품에서는 금속 자성체 입자를 균일하게 유리 피복하는 제어가 필요하고, 질소 분위기를 이용해야 하며, 생산 비용이 오른다는 과제가 있다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 저비용으로 생산할 수 있으면서도 또한 높은 투자율과 높은 포화 자속 밀도의 양방(兩方)의 특성을 겸비한 자성체를 구비한 코일형 전자 부품 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 철, 규소 및 철보다 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 연자성 합금의 입자와 결합재(結合材)를 혼합하여 성형하고, 그 성형체를 산소 분위기에서 열처리하여 결합재를 분해시키고 연자성 합금의 입자의 표면을 산화시켜 산화층을 형성시키면 열처리 전의 투자율보다도 열처리 후의 투자율이 더 높아진다는 현상을 발견하였다. 그리고 그 열처리한 성형체는 산화층을 개재하여 연자성 합금의 입자끼리가 결합되어 있다는 것이 발견되었다.
본 발명은 이와 같은 지견들에 기초하여 완성에 이른 것이며, 이하와 같다.
(1) 소체(素體)의 내부 또는 표면에 코일을 포함하는 코일형 전자 부품으로서, 소체는 철, 규소 및 철보다 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 연자성 합금의 입자(「합금 입자」, 「연자성체 입자」라고도 말한다)군(群)으로 구성되고, 각 연자성 합금 입자의 표면에는 상기 입자를 산화하여 형성한 산화층이 생성되고, 상기 산화층은 상기 합금 입자에 비교하여 철보다 산화하기 쉬운 원소를 많이 포함하고, 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되는 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
(2) 연자성체 입자끼리를 결합하는 부분의 산화층의 두께는 결합에 관여하지 않는 연자성체 입자 표면의 산화층보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 코일형 전자 부품.
(3) 연자성체 입자끼리를 결합하는 부분의 산화층의 두께는 결합에 관여하지 않는 연자성체 입자 표면의 산화층보다도 얇은 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 코일형 전자 부품.
(4) 연자성체 입자 중 적어도 일부는 50nm 이상의 두께를 가지는 산화층을 포함하는 입자인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 코일형 전자 부품.
(5) 상기 입자끼리를 결합하는 상기 산화층은 동일한 상(相)인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 코일형 전자 부품.
(6) 상기 철보다 산화하기 쉬운 원소는 크롬인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 코일형 전자 부품.
(7) 상기 철보다 산화하기 쉬운 원소는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 코일형 전자 부품.
(8) 상기 연자성 합금은 크롬 2?8wt%, 규소 1.5?7wt%, 철 88?96.5wt%로 조성된 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 코일형 전자 부품.
(9) 상기 연자성 합금은 알루미늄 2?8wt%, 규소 1.5?12wt%, 철 80?96.5wt%로 조성된 것을 특징으로 하는 (7)에 기재된 코일형 전자 부품.
(10) 연자성체 입자의 산술 평균 입경은 30μm 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 코일형 전자 부품.
(11) 상기 산화층은 상기 연자성체 입자측으로부터 보았을 때의 외측(外側)을 향해 상기 철 성분의 함유량이 저하하고 또한 상기 산화하기 쉬운 원소의 함유량이 증가하는 제1 산화층과, 상기 철 성분의 함유량이 저하하고 또한 상기 산화하기 쉬운 원소의 함유량이 저하하는 제2 산화층을 이 순서대로 포함하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 코일형 전자 부품.
(12) 상기 연자성체 입자측으로 보았을 때의 외측을 향해 상기 제1 산화층에서 상기 규소의 함유량에 대하여 변곡점을 가지는 것을 특징으로 하는 (11)에 기재된 코일형 전자 부품.
(13) 주사형 전자 현미경을 이용한 에너지 분산형 X선 분석에 의한 ZAF법으로 산출한 철에 대하여 산화하기 쉬운 원소의 피크 강도비가 상기 입자에서의 철에 대하여 산화하기 쉬운 원소의 피크 강도비보다도 큰 산화층인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 코일형 전자 부품.
(14) 상기 코일은 그 단부(端部)가 상기 소체의 표면에 형성된 도체막과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 코일형 전자 부품.
(15) 코일을 포함하는 코일형 전자 부품으로서, 소체는 연자성 합금의 입자군으로 구성되고, 각 연자성 합금 입자의 표면에는 상기 입자를 산화하여 형성한 산화층이 생성되고, 상기 산화층은 철에 비교하여 산화하기 쉬운 금속을 상기 합금 입자보다도 많이 포함하고, 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되어 상기 소체의 내부에 코일 도체가 형성되는 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
(16) 코일 도체는 도체 패턴이며, 소체와 동시에 소성된 도체인 것을 특징으로 하는 (15)에 기재된 코일형 전자 부품.
(17) 상기 산화층에서의 철에 비교하여 산화하기 쉬운 금속은 크롬인 것을 특징으로 하는 (15) 또는 (16)에 기재된 코일형 전자 부품.
(18) 상기 산화층에서의 철에 비교하여 산화하기 쉬운 금속은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 (15) 또는 (16)에 기재된 코일형 전자 부품.
(19) 소체에 코일이 설치된 코일형 전자 부품의 제조 방법으로서, 바인더와 연자성 합금 입자의 혼합물을 프레스하여 성형체를 얻는 공정; 상기 성형체를 산소를 포함하는 분위기에서 열처리하고, 상기 연자성 합금 입자의 표면에 산화층을 형성하여 상기 연자성 합금 입자끼리를 산화층을 개재하여 결합시켜서 소체를 얻는 공정; 및 상기 소체에 코일 및 외부 취출(取出)용의 전극을 설치하는 공정;을 포함하는 코일형 전자 부품의 제조 방법.
(20) 소체에 코일이 설치된 코일형 전자 부품의 제조 방법으로서, 바인더와 연자성 합금 입자의 혼합물을 시트 형상으로 가공하고, 상기 시트에 코일용 도전 패턴을 형성하고 적층하여 성형체를 얻는 공정; 상기 성형체를 산소를 포함하는 분위기에서 열처리하고, 상기 연자성 합금 입자의 표면에 산화층을 형성하여 상기 연자성 합금 입자끼리를 산화층을 개재하여 결합시켜서 내부에 코일을 포함하는 소체를 얻는 공정; 및 상기 소체에 외부 취출용의 전극을 설치하는 공정;을 포함하는 코일형 전자 부품의 제조 방법.
(21) 상기 산소 분위기가 대기(大氣) 분위기인 것을 특징으로 하는 (19) 또는 (20)에 기재된 코일형 전자 부품의 제조 방법.
본 발명에 따르면 각 연자성체 입자의 절연층으로서 상기 입자를 산화하여 형성한 산화층을 이용하기 때문에, 절연을 위해서 수지, 유리를 연자성체 입자에 혼합할 필요가 없다. 또한 미리 표면에 산화 처리한 Fe-Al-Si 분말에 비해 성형 시에 큰 압력을 가할 필요가 없다. 그렇기 때문에 저비용으로 생산할 수 있고, 또한 높은 투자율과 높은 포화 자속 밀도의 양방의 특성을 겸비한 자성체를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체의 제1 실시 형태를 도시하는 측면도.
도 2는 제1 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체의 단면의 확대 모식도.
도 3은 제1 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체를 주사형 전자 현미경을 이용하여 에너지 분산형 X선 분석으로 분석한 결과를 도시하는 도면.
도 4는 제1 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체를 X선 회절(回折) 분석 장치를 이용하여 산화층을 분석한 결과를 도시하는 도면.
도 5는 제1 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체를 주사형 전자 현미경을 이용하여 에너지 분산형 X선 분석으로 선 분석한 결과를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 코일형 전자 부품의 제1 실시 형태를 도시하는 일부를 투시한 측면도.
도 7은 제1 실시 형태의 코일형 전자 부품의 내부 구조를 도시하는 종단면도(縱端面圖).
도 8은 본 발명의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체의 실시 형태의 변형예의 일 예를 도시하는 내부 구조의 투시도.
도 9는 본 발명의 전자 부품의 실시 형태의 변형예의 일 예를 도시하는 내부 구조의 투시도.
도 10은 본 발명의 실시예의 3점 굴곡 파단(破斷) 응력의 시료(試料) 측정 방법을 도시하는 설명도.
도 11은 본 발명의 실시예의 체적 저항율의 시료(試料) 측정 방법을 도시하는 설명도.
또한 본 명세서에서 「입자를 산화하여 형성한 산화층」은 입자의 자연 산화 이상(以上)의 산화 반응에 의해 형성된 산화층이며, 입자에 의한 성형체를 산화성 분위기에서 열처리하는 것에 의해 입자의 표면과 산소를 반응시켜서 성장시킨 산화층을 말한다. 또한 「층」은 조성 상, 구조 상, 물성 상, 외관 상 및/또는 제조 공정 상 등에 의해 다른 것과 식별할 수 있는 층이며, 그 경계는 명확한 것과 명확하지 않은 것을 포함하고, 또한 입자 상에서 연속막인 것과 일부에 비연속 부분을 가지는 것을 포함한다. 일부 형태에서는 「산화층」은 입자 전체를 피복하는 연속 산화막이다. 또한 이와 같은 산화층은 본 명세서에서 특정되는 어느 하나의 특징을 가지고, 입자의 표면의 산화 반응에 의해 성장한 산화층은 다른 방법에 의해 피복된 산화막층과 식별될 수 있다. 또한 본 명세서에서 「보다 많다」, 「보다 하기 쉽다」등의 비교를 나타내는 표현은 실질적인 차이를 의미하고, 기능, 구조, 작용 효과에서 유의(有意)한 차이를 가지는 정도의 차이를 의미한다. 이하, 본 발명의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체의 제1 실시 형태에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)의 외관을 도시하는 측면도다. 본 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)는 권선형(卷線型) 칩 인덕터의 코일을 권회하기 위한 코어로서 이용된다. 코어(11)는 회로 기판 등의 실장면에 병행하게 배설되고 코일을 권회하기 위한 판 형상의 권심부(11a)와, 권심부(11a)의 서로 대향하는 단부에 각각 배설된 한 쌍의 플랜지부[鍔部](11b, 11b)를 구비하고, 외관은 드럼형을 나타낸다. 코일의 단부는 플랜지부(11b, 11b)의 표면에 형성된 도체막(14)에 전기적으로 접속된다. 본 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)는 철(Fe), 규소(Si) 및 철보다 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 연자성 합금의 입자군으로 구성되고, 각 연자성체 입자의 표면은 상기 입자가 산화한 산화층이 형성되고, 상기 산화층은 상기 합금 입자에 비교하여 크롬을 많이 포함하고, 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되는 것을 특징으로 한다. 이하, 원소명 또는 원소 기호로 기재한다.
도 2는 본 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)의 단면의 확대 모식도이며, 소체의 두께 방향의 단면을 SEM(주사형 전자 현미경)을 이용하여 3,000배로 촬영한 조성상(組成像)에 기초하여 작성한 것이다. 상기의 모식도에서의 복수의 입자 및 산화층의 식별은 다음과 같이 하여 수행할 수 있다. 우선 소체의 중심을 지나가는 두께 방향의 단면이 노출하도록 연마(硏磨)하고, 얻어진 단면에 대하여 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 3,000배로 촬영한 조성상을 얻는다. 주사형 전자 현미경(SEM)에서는 구성 원소의 차이에 의해 조성상에 콘트라스트(명도)의 차이로서 나타난다. 다음으로 상기에서 얻어진 조성상에 대하여 각 화소를 3단계의 명도 랭크로 분류한다. 명도 랭크는 상기 조성상 중에서 입자의 단면의 윤곽을 모두 확인할 수 있는 입자 중, 각 입자의 단면의 장축 치수(d1)와 단축 치수(d2)의 단순 평균 D=(d1+d2)/2가 원료 입자(산화층이 형성되지 않은 원료로서의 합금 입자)의 평균 입경(d50%)보다 큰 입자의 조성 콘트라스트를 중심 명도 랭크로 하여 상기 조성상 중에서 이 명도 랭크에 해당하는 부분은 입자(1)라고 판단할 수 있다. 또한 조성 콘트라스트가 상기 중심 명도 랭크보다 어두운 명도 랭크의 부분은 산화층(2)이라고 판단할 수 있다. 또한 바람직하게는 복수 측정한다. 또한 상기 중심 명도 랭크보다 밝은 명도 랭크의 부분은 공공(3, 空孔)이라고 판단할 수 있다. 산화층(2)의 두께의 측정은 입자와 산화층(2)의 경계면으로부터 산화층(2)과 공공(3)의 경계면까지의 최단 거리를 산화층(2)의 두께로 하는 것에 의해 구할 수 있다.
산화층(2)의 두께는 구체적으로는 다음과 같이 구할 수 있다. 소체(10)의 두께 방향의 단면을 SEM(주사형 전자 현미경)을 이용하여 1,000배 내지 3,000배로 촬영한 조성상의 1입자에 대하여 화상 처리 소프트웨어를 이용하여 중심(重心)을 구하고, 그 중심점으로부터 반경 방향으로 EDS(에너지 분산형 X선 분석 장치)를 이용하여 선(線) 분석을 수행한다. 산소 농도가 중심점에서의 산소 농도의 3배 이상의 영역을 산화물이라고 판정하여(즉, 측정의 흔들림을 고려하여 3배를 역치로 하여 그 미만은 비산화층이라고 판정한다는 것이며, 실제의 산화층의 산소 농도는 100배 이상도 될 수 있다), 입자 외주부까지를 산화층(2)의 두께로서 측장(測長)한다. 어떠한 형태에서는 산화층의 영역은 본 명세서에 기재하는 어느 하나의 방법(명도 랭크에 의한 식별법, 산소 농도에 의한 식별법, 후술하는 조성비에 의한 식별법, 피크 강도비에 의한 식별법 등), 또는 그 외의 산소 원소의 존재(농도)와 관련지을 수 있는 공지(公知) 중 어느 하나의 방법으로부터 적절하게 평가 방법을 선택하여 획정할 수 있다. 또한 어떠한 형태에서는 산화층을 포함하는 연자성체 입자의 평균 입경은 원료 입자(성형, 열처리 전의 입자)의 평균 입경과 실질적으로 같거나 또는 거의 같다.
합금 입자의 표면에 형성된 산화층(2)의 두께는 1개의 합금 입자에서도 부분에 의해 다른 두께로 할 수 있다. 형태로서 전체적으로 합금 입자 표면의 산화층[공공(3)에 인접하는 산화층]보다도 두꺼운 산화층으로 결합되는 합금 입자끼리로 하는 것에 의해 고강도의 효과를 얻을 수 있다. 또 다른 형태로서 전체적으로 합금 입자 표면의 산화층[공공(3)에 인접하는 산화층]보다도 얇은 산화층으로 결합되는 합금 입자끼리로 하는 것에 의해 고투자율의 효과를 얻을 수 있다. 또 다른 형태로서 적어도 연자성체 입자군의 일부는 50nm 이상의 두께를 가지는 산화층(표면 산화층으로서)을 부분적으로 포함하는 입자다. 다른 형태로서 상기 입자끼리를 결합하는 상기 산화층은 동일한 양상인 것이 바람직하다. 동일한 양상이란 입자 사이의 산화층 중에 공극(空隙)이 실질적으로 없고(산화층이 인접하는 공공 외에는) 각 입자가 동일한 결정으로 구성되어 연속적으로 산화층을 개재하여 결합하는 것을 말하며, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 확인할 수 있다. 또한 결정의 구조는 도 4에 도시하는 바와 같이 X선 회절 분석 장치에 의해 확인할 수 있다. 산화층의 구조, 조성, 두께 등은 후술하는 바와 같이 원료 입자의 조성, 입자 사이의 거리(충전율), 열처리 온도, 열처리 시간, 열처리 분위기 중의 산소량 등에 의해 제어할 수 있다. 산화층의 두께는 입자 사이에서도 편차가 있지만, 어떠한 형태에서는 실질적인 모든 또는 대부분의 산화층은 10?200nm의 범위에서 두께를 가진다. 다른 형태로서 상기 산화층은 상기 합금 입자측으로부터 보아 상기 철 성분의 함유량이 저하하고 또한 상기 산화하기 쉬운 원소의 함유량이 증가하는 제1 산화층과, 상기 철 성분의 함유량이 저하하고 또한 상기 산화하기 쉬운 원소의 함유량이 저하하는 제2 산화층을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 합금 입자측으로부터 보아 상기 제1 산화층에서 상기 규소의 함유량에 대하여 변곡점을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 또한 제1 산화층과 제2 산화층의 경계는 명료해도 좋고 애매해도 좋다. 이 구조는 도 5에 도시하는 바와 같이 EDS(에너지 분산형 X선 분석 장치)로 확인할 수 있고, 포화 자속 밀도의 저하를 억제하는 효과를 얻을 수 있다.
상기 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체에서의 입자의 조성비는 다음과 같이 하여 확인할 수 있다. 우선 원료 입자를 입자의 중심을 지나가는 단면이 노출하도록 연마하고, 얻어진 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 3,000배로 촬영한 조성상에 대하여 입자의 중심 부근의 1μm 사방(四方)의 면(面)의 조성을 에너지 분산형 X선 분석(EDS)에 의해 ZAF법으로 산출한다. 다음으로 상기 전자 부품용 연자성 합금 소체의 거의 중심을 지나가는 두께 방향의 단면이 노출하도록 연마하고, 얻어진 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 3,000배로 촬영한 조성상 중으로부터 입자의 단면의 윤곽을 모두 확인할 수 있는 입자 중 각 입자의 단면의 장축 치수(d1)와 단축 치수(d2)의 단순 평균 D=(d1+d2)/2가 원료 입자의 평균 입경(d50%)보다 큰 입자를 추출하고, 그 장축과 단축의 교점 부근의 1μm 사방의 면의 조성을 에너지 분산형 X선 분석(EDS)에 의해 ZAF법으로 산출하고, 이를 상기 원료 입자에서의 조성비와 대비하는 것에 의해 상기 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체 중의 합금 입자의 조성비를 알 수 있다(원료 입자의 조성은 공지이기 때문에 ZAF법에 의해 산출된 조성끼리를 비교하는 것에 의해 소체 중의 합금 입자의 조성을 구할 수 있다). 상기 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체에서의 산화층의 두께는 상기 방법에 의해 동정(同定)한 입자(1, 1)의 표면에 존재하는 산화층의 입자(1)의 표면으로부터의 두께의 최후부(最厚部)의 두께(t1)와 최박부(最薄部)의 두께(t2)의 단순 평균으로 구한 평균 두께 T=(t1+t2)/2로 하였다.
본 발명의 하나의 형태로서, 산화하기 쉬운 원소의 예로 크롬의 형태를 든다. 본 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)는 크롬 2?8wt%, 규소 1.5?7wt%, 철 88?96.5wt%를 함유하는 복수의 입자(1, 1)와, 입자(1)의 표면에 생성된 산화층(2)을 구비한다. 산화층(2)은 적어도 철 및 크롬을 포함하고, 투과형 전자 현미경을 이용한 에너지 분산형 X선 분석에 의한 철에 대한 크롬의 피크 강도비(R2)가 입자에서의 철에 대한 크롬의 피크 강도비(R1)보다도 실질적으로 크다(예컨대 R2는 R1의 수 배 이상, 수십배 이상). 또한 복수의 입자 사이에는 공공(3)이 존재하는 개소(箇所)도 있다. 상기 전자 부품용 연자성 합금 소체에 대하여 상기 산화층(2)에서의 철에 대한 크롬의 피크 강도비(R2)와, 상기 입자(1)에서의 철에 대한 크롬의 강도비(R1)는 각각 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 우선 상기 조성상에서의 입자(1)의 내부의 장축(d1)과 단축(d2)이 교차하는 점을 중심으로 한 1μm 사방의 면의 조성을 SEM-EDS로 구한다. 다음으로 상기 조성상에서의 입자(1)의 표면의 산화층(2)의 최후부의 두께(t1)와 최박부의 두께(t2)로부터 평균 두께 T=(t1+t2)/2에 상당하는 산화층 두께의 부위에서의 산화층의 두께의 중심점을 중심으로 한 1μm 사방의 면의 조성에 대하여 SEM-EDS로 구한다. 그리고 입자(1)의 내부에서의 철의 강도(C1FeKa), 크롬의 강도(C1CrKa)로부터 철에 대한 크롬의 피크 강도비(R1)=C1CrKa/C1FeKa를 구할 수 있다. 또한 산화층(2)의 두께의 중심점에서의 철의 강도(C2FeKa), 크롬의 강도(C2CrKa)로부터, 철에 대한 크롬의 피크 강도비(R2)=C2CrKa/C2FeKa를 구할 수 있다.
또한 본 발명의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체에서 인접하는 입자(1, 1)의 표면에 생성된 산화층을 개재하여 결합되는 것은 상기 조성상에 기초하여 작성되는 도 2에 도시될 법한 모식도에 의해 확인할 수 있다. 또한 인접하는 입자(1, 1)의 표면에 생성된 산화층을 개재하여 결합되는 것은 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체의 자기(磁氣) 특성, 강도의 향상으로서 나타난다.
본 발명의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체를 제조하기 위해서는, 형태 중 하나로서, 우선 크롬, 규소, 철을 함유하는 원료 입자에 예컨대 열가소성 수지 등의 결합제를 첨가하여, 교반(攪拌) 혼합시켜서 조립물을 얻는다. 다음으로 이 조립물을 압축 성형하여 성형체를 형성하고, 얻어진 성형체를 대기 중에서 400?900℃로 열처리한다. 이 대기 중에서 열처리를 수행하는 것에 의해 혼합된 열가소성 수지를 탈지하는 것과 함께, 원래 입자 중에 존재하고 열처리에 의해 표면에 이동해 온 크롬과 입자의 주성분인 철을 산소와 결합시키면서 금속 산화물로 이루어지는 산화층을 입자 표면에 생성시키고, 또한 인접하는 입자의 표면의 산화층끼리를 결합시킨다. 생성된 산화층(금속 산화물층)은 주로 Fe와 크롬으로 이루어지는 산화물이며, 입자 사이의 절연을 확보하여 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체를 제공할 수 있다. 원료 입자의 예로서는 물(水) 아토마이즈법에 의해 제조한 입자를 들 수 있고, 원료 입자의 형상의 예로서는 구(球) 형상, 편평 형상을 들 수 있다.
본 발명에서 산소 분위기 하에서 열처리 온도를 올리면 결합제는 분해하고 연자성 합금체는 산화된다. 그렇기 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 뛰어난 산화층을 형성할 수 있다. 더욱 바람직하게는 600?800℃다. 대기 중 이외의 조건, 예컨대 산소 분압이 대기와 같은 정도의 분위기 중에서 열처리해도 좋다. 환원 분위기 또는 비산화 분위기에서는 열처리에 의해 금속 산화물로 이루어지는 산화층의 생성이 수행되지 않기 때문에, 입자끼리가 소결(燒結)하여 체적 저항율은 현저하게 저하한다. 분위기 중의 산소 농도, 수증기량에 대해서는 특히 한정되지 않지만, 생산면을 고려하면 대기 또는 건조 공기인 것이 바람직하다. 열처리 온도가 400℃를 넘으면 뛰어난 강도와 뛰어난 체적 저항율을 얻을 수 있다. 한편 열처리 온도가 900℃를 넘으면 강도는 증가하지만 체적 저항율의 저하가 발생한다. 상기 열처리 온도 중의 보지 시간은 1분 이상으로 하는 것에 의해 Fe와 크롬을 포함하는 금속 산화물로 이루어지는 산화층이 생성되기 쉽다. 산화층 두께는 일정한 값으로 포화하기 때문에 보지 시간의 상한은 굳이 설정하지 않지만, 생산성을 고려하여 2시간 이하로 하는 것이 타당하다. 이상과 같이 열처리 조건을 상기 범위로 하는 것에 의해 뛰어난 강도와 뛰어난 체적 저항율을 동시에 만족시키고, 산화층을 포함하는 연자성 합금을 이용한 소체로 할 수 있다. 즉, 열처리 온도, 열처리 시간, 열처리 분위기 중의 산소량 등에 의해 산화층의 형성을 제어한다.
본 발명의 전자 부품용 연자성 합금 소체에서는 상기의 처리를 철-규소-철보다도 산화하기 쉬운 원소의 합금분에 적용하는 것에 의해 높은 투자율과 높은 포화 자속 밀도를 얻을 수 있다. 그리고 이 높은 투자율에 의해 종래에 비교하여 보다 소형의 연자성 합금 소체로 보다 큰 전류를 흘리는 것이 가능한 전자 부품을 얻을 수 있다. 그리고 연자성 합금의 입자를 수지 또는 유리로 결합시킨 코일 부품과는 달리, 수지도 유리도 사용하지 않고 큰 압력을 가하여 성형하지도 않기 때문에 저비용으로 생산할 수 있다. 또한 본 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금 소체에서는 높은 포화 자속 밀도를 유지하면서 대기 중의 열처리 후에서도 소체 표면으로의 유리 성분 등의 부출(浮出)이 방지되어 높은 치수 안정성을 가지는 소형의 칩 형상 전자 부품을 제공할 수 있다.
다음으로 본 발명의 전자 부품의 제1 실시 형태에 대하여 도 1, 도 2, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 1 및 도 2는 상기 전자 부품용 연자성 합금 소체의 실시 형태와 중복되기 때문에 설명을 생략한다. 도 6은 본 실시 형태의 전자 부품을 도시하는 일부를 투시한 측면도다. 또한 도 7은 본 실시 형태의 전자 부품의 내부 구조를 도시하는 종단면도다. 본 실시 형태의 전자 부품(20)은 코일형 전자 부품으로서의 권선형 칩 인덕터다. 전술한 전자 부품용 연자성 합금 소체(10)인 드럼형의 코어(11)와, 상기 소체(10)로 이루어지고 드럼형의 코어(11)의 양 플랜지부(11b, 11b) 사이를 각각 연결하는 도시되지 않는 한 쌍의 판 형상 코어(12, 12)를 포함한다. 코어(11)의 플랜지부(11b, 11b)의 실장면에는 한 쌍의 외부 도체막(14, 14)이 각각 형성된다. 또한 코어(11)의 권심부(11a)에는 절연 피복 도선으로 이루어지는 코일(15)이 권회되어서 권회부(15a)가 형성되는 것과 함께, 양 단부(15b, 15b)가 플랜지부(11b, 11b)의 실장면의 외부 도체막(14, 14)에 각각 열압착하여 접합된다. 외부 도체막(14, 14)은 소체(10)의 표면에 형성된 소부(燒付) 도체층(14a)과, 이 소부 도체층(14a) 상에 적층되어 형성된 Ni 도금층(14b) 및 Sn 도금층(14c)을 구비한다. 전술한 판 형상 코어(12, 12)는 수지계 접착제에 의해 드럼형의 코어(11)의 플랜지부(11b, 11b)에 접착된다.
본 실시 형태의 전자 부품(20)은 크롬, 규소, 철을 함유하는 복수의 입자; 및 상기 입자의 표면에 생성되고 적어도 철 및 크롬을 포함하고, 주사형 전자 현미경을 이용한 에너지 분산형 X선 분석에 의해 ZAF법으로 산출한 철에 대한 크롬의 피크 강도비가 상기 입자에서의 철에 대한 크롬의 피크 강도비보다도 큰 산화층;을 구비하고, 인접하는 상기 입자의 표면에 생성된 산화층끼리가 결합되는 전술한 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)를 코어(11)로서 구비한다. 또한 소체(10)의 표면에는 적어도 한 쌍의 외부 도체막(14, 14)이 형성된다. 본 실시 형태의 전자 부품(20)에서의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)에 대해서는 전술한 것과 중복되기 때문에 설명을 생략한다.
코어(11)는 적어도 권심부(11a)를 포함하고, 권심부(11a)의 단면의 형상은 판 형상(직사각형), 원형, 타원을 취할 수 있다. 또한 상기 권심부(11a)의 단부에 적어도 플랜지부(11)를 포함하는 것이 바람직하다. 플랜지부(11)가 있으면 권심부(11a)에 대한 코일의 위치를 플랜지부(11)에 의해 제어하기 쉬워지고 인덕턴스 등의 특성이 안정된다. 코어(11)의 형태는 1개의 플랜지를 포함하는 형태, 2개의 플랜지를 포함하는 형태(드럼 코어), 권심부(11a)의 축장 방향을 실장면에 대하여 수직으로 배치하는 형태, 수평하게 배치하는 형태가 있다. 특히, 권심부(11a)의 축의 일방(一方)에만 플랜지를 포함하고, 권심부(11a)의 축장 방향을 실장면에 대하여 수직으로 배치한 형태는 저배화를 하는데 바람직하다.
도체막(14)은 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)의 표면에 형성되고, 상기 도체막(14)에 상기 코일의 단부가 접속된다. 도체막(14)은 소부 도체막, 수지 도체막이 있다. 전자 부품용 연자성 합금 소체(10)로의 소부 도체막의 형성예로서는 은에 유리를 첨가한 페이스트를 소정의 온도로 소부하는 방법이 있다. 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)로의 수지 도체막의 형성예로서는 은과 에폭시 수지를 함유하는 페이스트를 도포하고, 소정의 온도 처리하는 방법이 있다. 소부 도체막의 경우에는 도체막 형성 후에 열처리할 수 있다.
코일의 재질로서는 구리, 은이 있다. 코일에 절연 피막을 수행하는 것이 바람직하다. 코일의 형상으로서는 평각선(平角線), 각선(角線), 환선(丸線)이 있다. 평각선, 각선의 경우, 권회선 사이의 극간을 작게 할 수 있기 때문에 전자 부품의 소형화를 하는데 바람직하다.
본 실시 형태의 전자 부품(20)에서의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10)의 표면의 도체막(14, 14)의 소부 도체층(14a)은 예컨대 구체적으로 다음과 같이 하여 형성할 수 있다. 전술한 소체(10)인 코어(11)의 플랜지부(11b, 11b)의 실장면에 금속 입자와 유리 프릿을 포함하는 소부형의 전극 재료 페이스트(본 실시예에서는 소부형 Ag페이스트)를 도포하여 대기 중에서 열처리를 수행하는 것에 의해 소체(10)의 표면에 직접 전극재(電極材)를 소결 고착시킨다. 또한 형성된 소부 도체층(14a)의 표면에 전해 도금으로 Ni, Sn의 금속 도금층을 형성해도 좋다.
또한 본 실시 형태의 전자 부품(20)은 형태의 하나로서 이하의 제조 방법에 의해서도 얻을 수 있다. 구체적인 조성의 예로서 크롬 2?8wt%, 규소 1.5?7wt%, 철 88?96.5wt%를 함유하는 원료 입자와 결합제를 포함하는 재료를 성형하고, 얻어진 성형체가 적어도 실장면이 되는 표면에 금속 분말과 유리 프릿을 포함하는 소부형의 전극 재료 페이스트를 도포한 후, 얻어진 성형체를 대기 중에서 400?900℃로 열처리한다. 또한 형성된 소부 도체층 상에 금속 도금층을 형성해도 좋다. 이 방법에 의하면 입자의 표면에 산화층이 생성되는 것과 함께 인접하는 입자의 표면의 산화층끼리가 결합된 전자 부품용 연자성 합금 소체와 이 소체의 표면의 도체막의 소부 도체층을 동시에 형성할 수 있어 제조 프로세스를 간략화할 수 있다. 철보다도 크롬이 더 산화하기 쉽기 때문에, 순철에 비교하여 산화 분위기로 열을 가했을 때, 철의 산화가 지나치게 진행되는 것을 억제할 수 있다. 크롬 이외로서 알루미늄을 예로 들 수 있다.
다음으로 본 발명의 전자 부품용 연자성 합금 소체의 실시 형태의 변형예에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 변형예의 일 예의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10')를 도시하는 내부 구조의 투시도이다. 본 변형예의 소체(10')는 외관이 직방체 형상을 나타내고, 내부에는 만권(蔓卷) 나선 형상으로 권회된 내부 코일(35)이 매설되어 내부 코일(35)의 양 단부의 인출부가 각각 소체(10')의 서로 대향하는 한 쌍의 단면에 노출된다. 소체(10')는 내부에 매설된 내부 코일(35)과 함께 적층체 칩(31)을 구성한다. 본 변형예의 전자 부품용 연자성 합금 소체(10')는 전술한 제1 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금 소체(10)와 마찬가지로 크롬, 규소, 철을 함유하는 복수의 입자; 및 입자의 표면에 생성되고 적어도 철 및 크롬을 포함하고, 주사형 전자 현미경을 이용한 에너지 분산형 X선 분석에 의한 철에 대한 크롬의 피크 강도비가 입자에서의 철에 대한 크롬의 피크 강도비보다도 큰 산화층;을 구비하고, 인접하는 입자의 표면에 생성된 산화층끼리가 결합되는 것을 특징으로 한다. 본 변형예의 전자 부품용 연자성 합금 소체(10')에서도 전술한 제1 실시 형태의 전자 부품용 연자성 합금 소체(10)와 같은 작용?효과를 갖는다.
다음으로 본 발명의 전자 부품의 실시 형태의 변형예에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 변형예의 일 예의 전자 부품(40)을 도시하는 내부 구조의 투시도이다. 본 변형예의 전자 부품(40)은 전술한 변형예의 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체(10')의 서로 대향하는 한 쌍의 단면 및 그 근방에 내부 코일(35)의 노출된 인출부와 접속하도록 형성된 한 쌍의 외부 도체막(34, 34)을 구비한다. 외부 도체막(34, 34)은 도시되지 않고, 전술한 제1 실시 형태의 전자 부품(20)의 외부 도체막(14, 14)과 마찬가지로 소부 도체층과, 이 소부 도체층 상에 적층 형성된 Ni 도금층, Sn 도금층을 구비한다. 본 변형예의 전자 부품(40)에서도 전술한 제1 실시 형태의 전자 부품(20)과 마찬가지의 작용?효과를 갖는다.
또한 본 발명에서의 전자 부품용 연자성 합금 소체를 구성하는 복수의 입자의 조성은 2≤크롬≤8wt%이며, 또한 1.5≤규소≤7wt%, 88≤철≤ 96.5%를 함유하는 것이 바람직하다. 이와 같은 범위일 때, 본 발명의 전자 부품용 연자성 합금 소체는 더 높은 강도와 높은 체적 저항율을 나타낸다. 일반적으로 연자성 합금은 Fe량이 많을수록 고포화 자속 밀도 때문에 직류 중첩 특성에 유리하지만, 고온 다습 시에는 녹이 발생하거나 그 녹이 탈락하는 것 등 때문에 자성 소자로서의 사용 시에 문제가 된다. 또한 자성 합금으로의 크롬 첨가가 내식성에 효과가 있다는 것은 스텐레스 강(鋼)으로 대표되듯이 잘 알려져져 있다. 하지만 크롬을 함유하는 상기 합금 분말을 이용하여 비산화성 분위기 중에서 열처리를 수행한 압분 자심(磁心)으로는 절연 저항계로 측정한 비저항이 10-1Ωcm라는 입자 사이에서의 과전류 손실이 발생하지 않는 정도의 값은 가지고 있지만, 외부 도체막을 형성하기 위해서는 105Ωcm 이상의 비저항이 필요하여 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 금속 도금층을 형성할 수 없었다.
그렇기 때문에 본 발명에서는 상기 조성을 가지는 원료 입자와 결합제를 포함하는 성형체를 산화 분위기 중에서 열처리하는 것에 의해 입자의 표면에 금속 산화물층으로 이루어지는 산화층을 생성시키고 또한 인접하는 입자의 표면의 산화층끼리를 결합시키는 것에 의해 높은 강도를 얻을 수 있다. 얻어진 전자 부품용 연자성 합금 소체의 체적 저항율 ρV는 105Ωcm 이상으로 대폭 향상하고, 소체의 표면에 형성된 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 Ni, Sn 등의 금속 도금층을 도금 연장을 발생시키지 않고 형성하는 것이 가능해졌다.
더욱 바람직한 형태의 본 발명의 전자 부품용 연자성 합금 소체에서 조성을 한정하는 이유를 설명한다. 복수의 입자의 조성 중의 크롬의 함유량이 2wt% 미만이면 체적 저항율이 낮아서 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 금속 도금층을 도금 연장을 발생시키지 않고 형성할 수 없다.
또한 크롬이 8wt%보다 많은 경우에도 체적 저항율이 낮아서 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 금속 도금층을 도금 연장을 발생시키지 않고 형성할 수 없다. 또한 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 Fe-Si-Al 분말을 이용하여 대기 중 열처리에 의해 산화물의 피복을 형성한 것은 피복이 크롬을 포함하지 않는 산화물이다. 그렇기 때문에 그 체적 저항율은 105Ωcm에 비해 낮아서 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 금속 도금층을 도금 연장을 발생시키지 않고 형성할 수 없다.
상기 전자 부품용 연자성 합금 소체에서 복수의 입자의 조성 중의 Si는 체적 저항율의 개선의 작용을 갖지만, 1.5wt% 미만이면 그 효과를 얻을 수 없고, 또한 7wt%보다 큰 경우에도 그 효과는 충분하지 않아 그 체적 저항율은 105Ωcm를 만족시키지 못하기 때문에 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 금속 도금층을 도금 연장을 발생시키지 않고 형성할 수 없다. 또한 Si는 투자율의 개선의 작용도 갖지만, 7wt%보다 큰 경우에는 Fe함유량의 상대적 저하에 의한 포화 자속 밀도의 저하와 성형성의 악화에 따른 투자율 및 포화 자속 밀도의 저하가 발생한다.
크롬 이외의 산화되기 쉬운 원소로서 알루미늄을 이용한 경우에는 알루미늄 2?8wt%, 규소 1.5?12wt%, 철 80?96.5wt%가 바람직하다. 복수의 입자의 조성 중의 알루미늄의 함유량이 2wt% 미만이면 체적 저항율이 낮아서 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 금속 도금층을 도금 연장을 발생시키지 않고 형성할 수 없다. 또한 알루미늄의 함유량이 8wt%보다 큰 경우에는 Fe함유량의 상대적인 저하에 의한 포화 자속 밀도의 저하가 발생한다. 녹을 방지하는 관점으로부터 크롬 2?8wt%, 규소 1.5?7wt%, 철 88?96.5wt%로 조성하는 것이 바람직하다. 또한 철, 크롬, 규소의 합금 입자에 철, 알루미늄, 규소의 합금 입자를 혼합(예컨대 합금 입자 합계의 50wt% 미만)한 것으로도 적용이 가능하다.
상기 전자 부품용 연자성 합금 소체에서 복수의 입자의 조성 중의 철의 함유량이 88wt% 미만이면 포화 자속 밀도의 저하와 성형성의 악화에 따른 투자율 및 포화 자속 밀도의 저하가 발생한다. 또한 철의 함유량이 96.5wt%보다 큰 경우에는 크롬 함유량, 규소 함유량의 상대적인 저하에 의해 체적 저항율이 저하한다.
본 발명에서 또한 복수의 입자의 평균 입경은 원료 입자의 평균 입자 지름d50%(산술 평균)로 환산하였을 때에 5?30μm인 것이 더욱 바람직하다. 또한 상기 복수의 입자의 평균 입경은 소체의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 3,000배로 촬영한 조성상 중으로부터 입자의 단면의 윤곽을 모두 확인할 수 있는 입자에 대하여 각 입자의 단면의 장축 치수(d1)와 단축 치수(d2)의 단순 평균D=(d1+d2)/2의 총계(總和)를 상기 입자의 개수로 나눈 값으로 근사할 수도 있다.
합금 금속 입자군은 입도 분포를 가지고, 반드시 진구(眞球)가 아닌 찌그러진 형상으로 이루어진다. 또한 입체인 합금 금속 입자를 2차원(평면)으로 볼 때, 어느 단면에서 관찰하느냐에 따라서 외관 크기가 다르다. 그렇기 때문에 본 발명의 평균 입경으로는 측정하는 입자수를 많게 하는 것에 의해 입자 지름을 평가한다. 그렇기 때문에 적어도 하기 조건에 해당하는 입자수를 적어도 100 이상 측정하는 것이 바람직하다. 구체적인 방법은 입자 단면에서 최대가 되는 지름을 장축으로 하여 장축의 길이를 이등분한 점을 구한다. 그 점이 포함되고 입자 단면에서 최소가 되는 지름을 단축으로 한다. 이를 장축 치수, 단축 치수라고 정의한다. 측정하는 입자는 입자 단면에서 최대가 되는 지름이 큰 입자를 큰 순서대로 차례대로 배열하고, 입자 단면의 누계 비율이 주사형 전자 현미경(SEM)의 화상으로부터 입자의 단면의 윤곽을 모두 확인되지 않는 입자와 공공과 산화층을 제외한 면적의 95%가 되는 크기의 것을 측정한다. 상기 평균 입경이 이 범위 내에 있으면 높은 포화 자속 밀도(1.4T 이상)와 높은 투자율(27 이상)을 얻을 수 있는 것과 함께, 100kHz 이상의 주파수에서도 입자 내에서 과전류 손실이 발생하는 것이 억제된다. 또한 본 명세서에서 개시하는 구체적인 수치는 어떠한 형태에서는 대략 그와 같은 수치인 것을 의미하고, 또한 범위의 기재에서 상한 및/또는 하한의 수치는 어떠한 형태에서는 범위에 포함되고, 어떠한 형태에서는 포함되지 않는다. 또한 어떠한 형태에서 수치는 평균값, 전형값, 중앙값 등을 의미한다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 어떠한 형태로던 한정되지 않는다.
전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체의 자기 특성의 좋고 나쁨을 판단하기 위하여 원료 입자의 충전율이 80체적%가 되도록 성형 압력을 6?12ton/cm2 사이로 조정하여 외경이 14mm, 내경이 8mm, 두께가 3mm의 토로이덜(toroidal) 형상으로 성형하고, 대기 중에서 열처리를 수행한 후, 얻어진 소체에 지름이 0.3mm의 우레탄 피복 동선으로 이루어지는 코일을 20턴 권회하여 시험 시료로 하였다. 포화 자속 밀도 Bs의 측정은 진동 시료형 자력계(동영공업 사제(社製): VSM)를 이용하여 수행하고, 투자율 μ의 측정은 L크롬 미터(Agilent Technologies 사제: 4285A)를 이용하여 측정 주파수 100kHz로 측정하였다. 포화 자속 밀도 Bs가 0.7T 이상을 양호하다고 판정하였다. 투자율 μ이 20 이상인 것을 양호하다고 판정하였다.
전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체의 강도의 좋고 나쁨을 판단하기 위하여 도 10에 도시하는 측정 방법을 이용하여 다음과 같이 3점 굴곡 파단 응력을 측정하였다. 3점 굴곡 파단 응력을 측정하기 위한 시험편은 원료 입자의 충전율이 80체적%가 되도록 성형 압력을 6?12ton/cm2 사이에서 조정하여 길이 50mm, 폭 10mm, 두께 4mm의 판 형상의 성형체로 성형한 후, 대기 중에서 열처리를 수행한 것이다. 3점 굴곡 파단 응력이 1.0kgf/mm2 이상을 양호한 것으로 하였다. 포화 자속 밀도 Bs, 투자율 μ, 3점 굴곡 파단 응력 모두가 양호한 것을 합격으로 하였다.
또한 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체의 체적 저항율의 좋고 나쁨을 판단하기 위하여 도 11에 도시하는 바와 같이 JIS-K6911에 준하여 측정을 수행하였다. 체적 저항율을 측정하기 위한 시험편은 원료 입자의 충전율이 80체적%가 되도록 성형 압력을 6?12ton/cm2 사이에서 조정하여 지름이 100m, 두께가 2mm의 원판 형상으로 성형한 후, 대기 중에서 열처리를 수행한 것이다. 체적 저항율이 1×10-3Ωcm 이상을 가능, 1×10-1Ωcm 이상을 양호, 1×105Ωcm 이상을 뛰어나다고 판단하였다. 1×10-1Ωcm 이상이면 고주파로 사용했을 때에 과전류에 의한 손실을 작게 할 수 있다. 또한 1×105Ωcm 이상이면 습식 도금에 의한 도체층 상으로의 금속 도금층을 형성할 수 있다.
또한 전자 부품용 연자성 합금 소체의 표면의 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 금속 도금층의 형성의 좋고 나쁨을 판단하기 위하여 이하에 설명하는 실시예에서는 전자 부품용 연자성 합금 소체의 형상을 드럼형으로 하였다. 얻어진 전자 부품 시료의 외부 도체막 상으로의 금속 도금층의 형성의 좋고 나쁨의 판단은 확대경을 이용한 목시(目視) 외관 판단에 의해 Ni, Sn 도금이 소부 도체층 상에 연속적으로 형성되고, 또한 소부 도체층으로부터 그 주위로의 도금 연장의 발생이 없는 것을 ○으로 하고, 그 외를 ×로 하였다.
(실시예1)
전자 부품용 연자성 합금 소체를 얻기 위한 원료 입자로서 평균 입자 지름(d50%)이 10μm의 물 아토마이즈분으로 조성비가 크롬: 5wt%, 규소: 3wt%, 철: 92wt%의 합금분[Epson Atmix(주) 사제 PF-20F]을 이용하였다. 상기 원료 입자의 평균 입자 지름d50%는 입도 분석계(Nikkiso 사제: 9320HRA)를 이용하여 측정하였다. 또한 상기 입자를 입자의 중심을 지나가는 단면이 노출할 때까지 연마하고, 얻어진 단면을 주사형 전자 현미경(SEM: Hitachi High-Technologies 사제 S-4300SE/N)을 이용하여 3,000배로 촬영한 조성상에 대하여 입자의 중심 부근과 표면 근방 각각의 1μm 사방의 면의 조성을 에너지 분산형 X선 분석(EDS)에 의해 ZAF법으로 산출하여, 입자의 중심 부근에서의 상기의 조성비와 입자의 표면 근방에서의 상기의 조성비가 거의 같다는 것을 확인하였다. 다음으로 상기 입자와 폴리비닐부틸알(Sekisui Chemical 사제: S-LEC BL: 고형분 30wt% 농도 용액)을 습식 전동(轉動) 교반 장치로 혼합하여 조립물(造粒物)을 얻었다. 얻어진 조립분(造粒粉)을 복수의 입자의 충전율이 80체적%가 되도록 성형 압력을 6?12ton/cm2 사이로 조정하여 길이가 50mm, 폭이 10mm, 두께가 4mm의 각판 형상의 성형체와, 지름이 100mm, 두께가 2mm의 원판 형상의 성형체와, 외경이 14mm, 내경이 8mm, 두께가 3mm의 토로이덜 형상의 성형체 및 권심부(폭1.0mm×높이0.36mm×길이1.4mm)의 양 단에 각(角)플랜지(폭1.6mm×높이0.6mm×두께0.3mm)를 포함하는 드럼형의 코어 성형체와, 한 쌍의 판 형상 코어 성형체(길이2.0mm×폭0.5mm×두께0.2mm)를 얻었다. 상기에서 얻어진 원판 형상의 성형체, 토로이덜 형상의 성형체, 드럼형의 성형체, 한 쌍의 판 형상 성형체에 대하여 대기 중 700℃로 60분의 열처리를 수행하였다.
상기 원판 형상의 성형체의 열처리에 의해 얻어진 원판 형상의 소체에 대하여 JIS-K6911에 준하여 체적 저항율의 측정을 수행하고, 결과를 표1에 나타냈다. 또한 상기 드럼형의 성형체의 열처리로 얻어진 드럼형의 소체에 대하여 권심부의 거의 중심을 지나가는 두께 방향의 단면이 노출하도록 연마하고, 그 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 3,000배로 촬영한 조성상을 얻었다. 다음으로 상기에서 얻어진 조성상에 대하여 각 화소를 3단계의 명도 랭크로 분류하고, 상기 조성상 중에서 입자의 단면의 윤곽을 모두 확인할 수 있는 입자 중 각 입자의 단면의 장축 치수(d1)와 단축 치수(d2)의 단순 평균 D=(d1+d2)/2가 원료 입자의 평균 입경(d50%)보다 큰 입자의 조성 콘트라스트를 중심 명도 랭크로 하여 상기 조성상 중에서 이 명도 랭크에 해당하는 부분을 입자(1)이라고 판단하였다. 또한 조성 콘트라스트가 상기 중심 명도 랭크보다 어두운 명도 랭크의 부분을 산화층(2)이라고 판단하였다. 또한 상기 중심 명도 랭크보다 밝은 명도 랭크의 부분을 공공(3)이라고 판단하고, 얻어진 결과를 모식도로서 도 2에 도시하였다.
다음으로 상기 조성상 중으로부터 입자의 단면의 윤곽을 모두 확인할 수 있는 입자 중 각 입자의 단면의 장축 치수(d1)와 단축 치수(d2)의 단순 평균D=(d1+d2)/2가 원료 입자의 평균 입경(d50%)보다 큰 입자를 추출하고, 그 장축과 단축의 교점 부근의 1μm 사방의 면의 조성을 에너지 분산형 X선 분석(EDS)에 의해 ZAF법으로 산출하고, 이를 상기 원료 입자에서의 조성비와 대비하여 상기 소체에서의 복수의 입자의 조성비가 원료 입자의 조성비와 거의 같거나 또는 실질적으로 같다는 것을 확인하였다.
다음으로 상기 조성상에서의 입자(1)의 내부의 장축(d1)과 단축(d2)이 교차하는 점을 중심으로 한 1μm 사방의 면의 조성을 SEM-EDS로 구하고, 그 결과를 도 3의 (A)에 도시하였다. 다음으로 상기 조성상에서의 입자(1)의 표면의 산화층(2)의 최후부의 두께(t1)와 최박부의 두께(t2)로부터 평균 두께T=(t1+t2)/2에 상당하는 산화층 두께의 부위에서의 산화층의 두께의 중심점을 중심으로 한 1μm 사방의 면의 조성에 대하여 SEM-EDS로 구하고, 도 3의 (B)에 도시하였다. 도 3의 (A)로부터 입자(1)의 내부에서의 철의 강도(C1FeKa)가 4,200count, 크롬의 강도C1CrKa가 100count, 철에 대한 크롬의 피크 강도비(R1)=C1CrKa/C1FeKa가 0.024이다. 도 3의 (B)로부터 산화층(2)의 두께의 중심점에서의 철의 강도(C2FeKa)가 3,000count, 크롬의 강도(C2CrKa)가 1,800count, 철에 대한 크롬의 피크 강도비(R2)=C2CrKa/C2FeKa가 0.60이며, 상기 입자의 내부에서의 철에 대한 크롬의 피크 강도비(R1)보다도 크다는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 전자 부품용 연자성 합금 소체에서 인접하는 입자(1, 1)의 표면에 생성된 산화층(2, 2)끼리가 결합된다는 것은 상기 조성상에 기초하여 작성된 도 2에 도시하는 모식도에 의해 확인할 수 있었다.
이상의 결과로부터 본 실시예1의 전자 부품용 연자성 합금 소체는 크롬 2?8wt%, 규소 1.5?7wt%, 철 88?96.5wt%를 함유하는 복수의 입자(1, 1)와, 입자(1)의 표면에 생성된 산화층을 구비하고, 산화층은 적어도 철 및 크롬을 포함하고, 투과형 전자 현미경을 이용한 에너지 분산형 X선 분석에 의한 철에 대한 크롬의 피크 강도비가 입자에서의 철에 대한 크롬의 피크 강도비보다도 크다는 것을 확인하였다. 또한 상기 토로이덜 형상의 성형체의 열처리에 의해 얻어진 토로이덜 형상의 소체에 대하여 지름이 0.3mm의 우레탄 피복 동선으로 이루어지는 코일을 20턴 권회하여 시험 시료로 하였다. 포화 자속 밀도Bs의 측정은 진동 시료형 자력계(동영 공업 사제: VSM)를 이용하여 수행하고, 투자율μ의 측정은 LCR미터(Agilent Technologies 사제: 4285A)를 이용하여 측정 주파수 100kHz로 측정하였다. 얻어진 결과를 표1에 나타냈다.
또한 상기에서 얻어진 각판 형상의 성형체에 대하여 대기 중에서 열처리 온도 150℃, 200℃, 300℃, 500℃, 600℃, 700℃, 800℃, 1,000℃로 각각 60분간 열처리하여 얻어진 각판 형상의 소체 및 실온에 방치한 각판(角板) 형상의 성형체에 대하여 3점 굴곡 파단 응력을 측정한 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 또한 상기 드럼형의 소체의 양 플랜지부의 실장면에 소부형의 Ag 도체막 페이스트를 도포하고, 대기 중을 약 30분 들여서 700℃까지 승온하고, 700℃로 10분 보지하고, 그 후 약 30분 들여서 강온하는 것에 의해 도체막 재료의 소부 처리를 수행하고, 외부 도체막의 소부 도체층을 형성하였다. 또한 상기 도체막 표면 상에 전해 도금법에 의해 Ni(두께2μm), Sn(두께7μm)을 형성하였다.
얻어진 결과를 표1에 나타냈다. 이 결과, 소체의 강도가 7.4kgf/mm2, 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.51T, 투자율 μ이 45이며 체적 저항율이 4.2×105Ωcm, 금속 도금층의 형성성이 ○, 또한 각각 양호한 측정 결과 및 판단 결과를 얻을 수 있었다. 또한 투자율 μ에 대해서는 열처리 전에도 측정을 수행하였다. 그 결과를 표3에 나타냈다. 다음으로 상기 드럼형 소체의 권심부에 절연 피복 도선으로 이루어지는 코일을 권회하는 것과 함께 양 단부를 각각 상기 외부 도체막에 열 압착 접합하고, 또한 상기 판 형상 성형체의 열처리로 얻어진 판 형상의 소체를 상기 드럼형의 소체의 플랜지부의 양측에 각각 수지계 접착제로 접착하여 권선형 칩 인덕터를 얻었다.
(실시예2)
원료 입자의 조성비를, 크롬: 3wt%, 규소: 5wt%, 철: 92wt%로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하고, 평가 시료를 작성하여 얻어진 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.46T, 투자율 μ이 43이며 소체의 강도가 2.8kgf/mm2, 체적 저항율이 2.0×105Ωcm, 금속 도금층의 형성성이 ○로, 실시예1과 같이 양호한 측정 결과 및 판단 결과를 얻을 수 있었다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)에 의해 입자끼리가 결합되고, 상기 산화층은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 크롬)를 많이 포함하는 산화물이라는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예3)
원료 입자의 평균 입자 지름(d50%)을 6μm으로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여 평가 시료를 작성하고, 얻어진 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.45T, 투자율 μ이 27이며, 소체의 강도가 6.6kgf/mm2, 체적 저항율이 3.0×105Ωcm, 금속 도금층의 형성성이 ○, 실시예1과 마찬가지로 양호한 측정 결과 및 판단 결과를 얻을 수 있었다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)에 의해 입자끼리가 결합되고, 상기 산화층은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 크롬)를 많이 포함하는 산화물이라는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예4)
원료 입자의 평균 입자 지름(d50%)을 3μm로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 평가 시료를 작성하고, 얻어진 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.38T, 투자율 μ이 20이며, 소체의 강도가 7.6kgf/mm2, 체적 저항율이 7.0×105Ωcm, 금속 도금층의 형성성이 ○로, 실시예1과 마찬가지로 양호한 측정 결과 및 판단 결과를 얻을 수 있었다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)에 의해 입자끼리가 결합되고, 상기 산화층은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 크롬)를 많이 포함하는 산화물인 것을 확인할 수 있었다.
(실시예5)
원료 입자의 조성비를 크롬: 9.5wt%, 규소: 3wt%, 철: 87.5wt%로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 평가 시료를 작성하고, 얻어진 측정 결과 및 판단 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.36T, 투자율 μ이 33이며 소체의 강도가 7.4kgf/mm2, 체적 저항율이 4.7×10-3Ωcm, 금속 도금의 형성성이 ×이었다. 크롬이 8wt%를 초과하면 본 실시예에서는 체적 저항율이 저하한다는 것을 알 수 있었다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)에 의해 입자끼리가 결합되어, 상기 산화층은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 크롬)를 많이 포함하는 산화물이라는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예6)
원료 입자의 조성비를 크롬: 5wt%, 규소: 1wt%, 철: 94wt%로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 평가 시료를 작성하고, 얻어진 측정 결과 및 판단 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.58T, 투자율 μ이 26이며, 소체의 강도가 18kgf/mm2, 체적 저항율이 8.3×10-3Ωcm, 금속 도금의 형성성이 ×라는 것을 알았다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)에 의해 입자끼리가 결합되고, 상기 산화층은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 크롬)를 많이 포함하는 산화물이라는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예7)
대기 중에서의 처리 온도를 1,000℃로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여 인덕터 부품을 얻었다. 측정 및 판단 결과를 표1에 나타낸다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.50T, 투자율 μ이 50이며 소체의 강도가 20kgf/mm2, 체적 저항율이 2.0×102Ωcm, 금속 도금의 형성성이 ×이었다. 열처리 온도를 높게 한 본 참고예에서는 3점 굴곡 파단 응력이 증가했지만 체적 저항율이 실시예1에 비교하여 저하하였다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)에 의해 입자끼리가 결합되고, 상기 산화층은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 크롬)를 많이 포함하는 산화물이라는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예8)
원료 입자의 조성비를 규소: 9.5wt%, 알루미늄: 5.5wt%, 철: 85wt%로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 평가 시료를 작성하고, 얻어진 측정 결과 및 판단 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 0.77T, 투자율 μ이 32이며 소체의 강도가 1.4kgf/mm2, 체적 저항율이 8.0×103Ωcm, 금속 도금의 형성성이 ×이었다. 체적 저항율이 낮아서 외부 도체막의 소부 도체층 상으로의 금속 도금층의 형성을 수행할 수 없다는 것을 알았다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)에 의해 입자끼리가 결합되고, 상기 산화층은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 알루미늄)를 많이 포함하는 산화물이라는 것을 확인할 수 있었다.
(비교예1)
원료 입자의 조성비를 크롬: 1wt%, 규소: 6.5wt%, 철: 92.5wt%로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 평가 시료를 작성하고, 얻어진 측정 결과 및 판단 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.36T, 투자율 μ이 17이며, 소체의 강도가 4.2kgf/mm2, 체적 저항율이 4.9×101Ωcm, 금속 도금층의 형성성이 ×이었다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, Cr이 2wt% 미만의 본 비교예에서는 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 크롬)를 많이 포함하는 산화물이 아니라, 그 때문에 체적 저항율이 낮다는 것을 알았다.
(참고예1)
열처리를 수행하지 않은 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 평가 시료를 작성하고, 얻어진 측정 결과 및 판단 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.50T, 투자율 μ이 35, 소체의 강도가 0.54kgf/mm2, 체적 저항율이 1.4×105Ωcm이었다. 또한 본 참고예에서는 금속 도금층의 형성성에 대하여 시료의 작성 및 평가를 생략하였다. SEM-EDS분석의 결과, 본 참고예에서는 입자의 표면에는 금속 산화물로 이루어지는 산화층의 생성이 수행되지 않았다. 그렇기 때문에 체적 저항율이 실시예에 비교하여 다소 저하하였다.
(참고예2)
대기 중에서의 처리 온도를 300℃로 한 것 외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 평가 시료를 작성하고, 얻어진 측정 결과 및 판단 결과를 표1 및 표2에 나타냈다. 표1 및 표2에 나타내는 바와 같이 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도 Bs가 1.50T, 투자율 μ이 35, 소체의 강도가 0.83kgf/mm2, 체적 저항율이 1.4×105Ωcm이었다. 또한 본 참고예에서는 금속 도금층의 형성성에 대하여 시료의 작성 및 평가를 생략하였다. SEM-EDS분석의 결과, 본 참고예에서는 열처리 온도가 400℃보다 낮기 때문에 입자의 표면에는 금속 산화물로 이루어지는 산화층의 생성이 충분히 수행되지 않는다는 것을 알았다. 그렇기 때문에 체적 저항율이 실시예에 비교하여 다소 저하하였다.
(실시예9)
다음으로 적층 타입의 실시예를 나타낸다. 실시예1과 마찬가지의 합금 입자를 이용하여 적층수가 20층이며, 형상이 3.2mm×1.6mm×0.8mm이 되는 소체 내부에 코일을 포함하는 코일형 전자 부품을 작성하였다. 우선 합금 금속 입자 85wt%, 부틸카비톨(용제) 13wt%로, 폴리비닐부틸알(바인더) 2wt%의 혼합물을 다이 코터의 도공기(塗工機)로 두께 40μm의 시트 형상으로 가공하고, 다음으로 Ag입자 85wt%, 부틸카비톨(용제) 13wt%로 폴리비닐부틸알(바인더) 2wt%의 도체 페이스트를 시트에 도포하여 도전 패턴을 형성하였다. 다음으로 도전 패턴을 형성한 시트를 적층하여 프레스압 2ton/cm2로 적층체를 얻었다. 이 적층체를 대기 하에서 800℃, 2hr의 조건으로 열처리하여 소체를 얻었다. 이 내부에 코일이 형성된 소체의 코일의 인출부가 노출하는 면 및 실장면에 Ag를 포함하는 페이스트를 도포하고, 700℃, 10min 열처리를 하여 금속 도금층을 형성한 코일형 전자 부품을 얻었다. 자기 특성으로서의 포화 자속 밀도Bs는 1.41T, 투자율μ은 15이었다. 또한 열처리 전의 투자율μ은 13이었다. 금속의 도금층의 형성은 Ni이었다. 또한 SEM-EDS에 의한 분석의 결과, 열처리에 의해 입자 표면에 형성된 금속 산화물(산화층)에 의해 입자끼리가 결합되고, 상기 산화층은 합금 입자에 비교하여 철보다도 산화하기 쉬운 원소(여기서는 크롬)를 많이 포함하는 산화물이라는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실시예1 내지 4에서의 입자는 결합 부분의 두께가 합금 입자 표면의 산화층보다도 두꺼운 것이 확인되었다. 실시예5, 6에서의 입자는 결합 부분의 두께가 합금 입자 표면의 산화층보다도 얇은 것이 확인되었다. 실시예1 내지 8의 입자의 산화층의 두께가 50nm 이상이었던 것이 확인되었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
본 발명의 전자 부품용 연자성 합금 소체 및 상기 소체를 이용한 전자 부품은 회로 기판 상으로의 면실장이 가능한 소형화된 전자 부품에 바람직하다. 특히 대(大)전류를 흘리는 파워 인덕터에 이용한 경우, 부품의 소형화에 바람직하다.
1: 입자 2: 산화층
3: 공공 10, 10': 전자 부품용 연자성 합금을 이용한 소체
11: 드럼형의 코어 11a: 권심부
1lb: 플랜지부 12: 판 형상 코어
14: 외부 도체막 14a: 소부 도체막층
14b: Ni 도금층 14c: Sn 도금층
15: 코일 15a: 권회부
15b: 단부(접합부) 20: 전자 부품(권선형 칩 인덕터)
31: 적층체 칩 34: 외부 도체막
35: 내부 코일 40: 전자 부품(적층형 칩 인덕터)
d1: 장축 치수 d2: 단축 치수

Claims (21)

  1. 소체(素體)의 내부 또는 표면에 코일을 포함하는 코일형 전자 부품으로서, 소체는 철, 규소 및 철보다 산화하기 쉬운 원소를 함유하는 연자성(軟磁性) 합금의 입자군으로 구성되고, 각 연자성 합금 입자의 표면에는 상기 입자를 산화하여 형성한 산화층이 생성되고, 상기 산화층은 상기 합금 입자에 비교하여 철보다 산화하기 쉬운 원소를 많이 포함하고, 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되는 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서, 연자성체 입자끼리를 결합하는 부분의 산화층의 두께는 결합에 관여하지 않는 연자성체 입자 표면의 산화층보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  3. 제1항에 있어서, 연자성체 입자끼리를 결합하는 부분의 산화층의 두께는 결합에 관여하지 않는 연자성체 입자 표면의 산화층보다도 얇은 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연자성체 입자 중 적어도 일부는 50nm 이상의 두께를 가지는 산화층을 포함하는 입자인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 입자끼리를 결합하는 상기 산화층은 동일한 상(相)인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 철보다 산화하기 쉬운 원소는 크롬인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  7. 제1항 내지 제5항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 철보다 산화하기 쉬운 원소는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  8. 제6항에 있어서, 상기 연자성 합금은 크롬 2?8wt%, 규소 1.5?7wt%, 철 88?96.5wt%로 조성된 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  9. 제7항에 있어서, 상기 연자성 합금은 알루미늄 2?8wt%, 규소 1.5?12wt%, 철 80?96.5wt%로 조성된 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 연자성체 입자의 산술 평균 입경은 30μm 이하인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 산화층은 상기 연자성체 입자측으로부터 보았을 때의 외측을 향해 상기 철 성분의 함유량이 저하하고, 또한 상기 산화하기 쉬운 원소의 함유량이 증가하는 제1 산화층과, 상기 철 성분의 함유량이 저하하고, 또한 상기 산화하기 쉬운 원소의 함유량이 저하하는 제2 산화층을 이 순서대로 포함하는 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 연자성체 입자측으로부터 보았을 때의 외측을 향해 상기 제1 산화층에서 상기 규소의 함유량에 대하여 변곡점을 가지는 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  13. 제1항 내지 제12항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 주사형 전자 현미경을 이용한 에너지 분산형 X선 분석에 의한 ZAF법에 의해 산출한 철에 대하여 산화하기 쉬운 원소의 피크 강도비가 상기 입자에서의 철에 대하여 산화하기 쉬운 원소의 피크 강도비보다도 큰 산화층인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  14. 제1항 내지 제13항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 코일은 그 단부가 상기 소체의 표면에 형성된 도체막과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  15. 코일을 포함하는 코일형 전자 부품으로서, 소체는 연자성 합금의 입자군으로 구성되고, 각 연자성 합금 입자의 표면에는 상기 입자를 산화하여 형성한 산화층이 생성되고, 상기 산화층은 철에 비교하여 산화하기 쉬운 금속을 상기 합금 입자보다도 많이 포함하고, 입자끼리는 상기 산화층을 개재하여 결합되고, 상기 소체의 내부에 코일 도체가 형성되는 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  16. 제15항에 있어서, 코일 도체는 도체 패턴이며, 소체와 동시에 소성된 도체인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 산화층에서의 철에 비교하여 산화하기 쉬운 금속은 크롬인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 산화층에서의 철에 비교하여 산화하기 쉬운 금속은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품.
  19. 소체에 코일이 설치된 코일형 전자 부품의 제조 방법에서 바인더와 연자성 합금 입자의 혼합물을 프레스하여 성형체를 얻는 공정과, 상기 성형체를 산소를 포함하는 분위기에서 열처리하고, 상기 연자성 합금 입자의 표면에 산화층을 형성하여 상기 연자성 합금 입자끼리를 산화층을 개재하여 결합시켜서 소체를 얻는 공정과, 상기 소체에 코일 및 외부 취출용(取出用)의 전극을 설치하는 공정을 포함하는 코일형 전자 부품의 제조 방법.
  20. 소체에 코일이 설치된 코일형 전자 부품의 제조 방법으로서, 바인더와 연자성 합금 입자의 혼합물을 시트 형상으로 가공하고, 상기 시트에 코일용 도전 패턴을 형성하고 적층하여 성형체를 얻는 공정; 상기 성형체를 산소를 포함하는 분위기에서 열처리하고, 상기 연자성 합금 입자의 표면에 산화층을 형성하여 상기 연자성 합금 입자끼리를 산화층을 개재하여 결합시켜서 내부에 코일을 포함하는 소체를 얻는 공정; 및 상기 소체에 외부 취출용의 전극을 설치하는 공정;을 포함하는 코일형 전자 부품의 제조 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 산소 분위기가 대기 분위기인 것을 특징으로 하는 코일형 전자 부품의 제조 방법.
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