KR20210133165A

KR20210133165A - 성형체, 코어 및 전자 부품

Info

Publication number: KR20210133165A
Application number: KR1020210054275A
Authority: KR
Inventors: 야스히데 야마시타; 고타로 데라오; 신스케 하시모토
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2021-11-05
Also published as: CN113571285A; US20210391112A1; KR102473027B1; CN113571285B; JP2021174935A; JP7498020B2

Abstract

[과제] 직류 중첩 특성 및 초기 투자율이 우수한 전자 부품과, 그 전자 부품에 이용하는 코어와, 그 코어를 구성하는 성형체를 제공하는 것이다.
[해결 수단] 성형체의 단면에 있어서, 자성을 갖는 대립자가 10개 이상 40개 이하 관찰 가능한 소정 범위의 시야에 있어서, 대립자들의 사이에, 대립자보다 평균 입경이 작은 1 이상의 소립자가 스페이서로서 존재하는 스페이서 영역을 1개소 이상 갖는 성형체.

Description

성형체, 코어 및 전자 부품{ELEMENT BODY, CORE, AND ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은, 인덕터 소자 등의 전자 부품에 관한 것으로, 전자 부품에 이용하는 코어와, 코어를 구성하는 성형체에 관한 것이다.

인덕터 소자 등의 전자 부품에는, 자성 입자와 바인더를 압축 성형하여 얻어지는 성형체로서의 코어가 이용된다. 특히 금속 자성 입자에는 방청성 및 절연성을 부여시키기 위해, 금속 자성 입자의 표면에 10~100nm 정도의 두께의 코팅이 실시되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, Fe계 연자성 분말 입자의 표면에 인산염 피복층이 형성되고, 그 외방에 실리카계 절연 피막이 형성되어 있다.

또, 특허문헌 2의 연자성 분체는, Fe를 포함하고, 또한 Al이나 Si 등을 포함하는 분체 본체부와, Al이나 Si 등의 산화물 피막과, B의 산화물 피막을 갖는다.

그러나, 종래의 피막을 갖는 자성 입자를 이용하여 제조된 코어를 갖는 전자 부품은 직류 중첩 특성 및 초기 투자율(透磁率)이 불충분하다는 과제가 있다.

일본국 특허공개 2017-188678호 공보 일본국 특허공개 2009-10180호 공보

본 발명은, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 직류 중첩 특성 및 초기 투자율이 우수한 전자 부품과, 그 전자 부품에 이용하는 코어와, 그 코어를 구성하는 성형체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 성형체는, 성형체의 단면에 있어서, 자성을 갖는 대립자(大粒子)가 10개 이상 40개 이하 관찰 가능한 소정 범위의 시야에 있어서, 상기 대립자들의 사이에, 상기 대립자보다 평균 입경이 작은 1 이상의 소립자(小粒子)가 스페이서로서 존재하는 스페이서 영역을 1개소 이상 갖는다.

본 발명자는, 본 발명에 따른 성형체가 상기의 구성인 것으로 인해, 당해 성형체로 이루어지는 코어를 갖는 인덕터 소자 등의 전자 부품은, 직류 중첩 특성 및 초기 투자율이 우수하다는 것을 발견했다.

본 발명의 성형체는 소정 범위의 시야에 있어서, 스페이서 영역을 1개소 이상 갖기 때문에, 대립자끼리 접촉하기 어렵다. 이로 인해, 대립자 사이에 소정의 거리를 확보하는 것이 가능해져, 대립자 사이의 거리를 일정 이상으로 할 수 있다. 대립자 사이의 거리를 일정 이상으로 할 수 있는 것으로 인해, 자계 집중을 막을 수 있어, 직류 중첩 특성을 높일 수 있다고 생각된다.

또, 본 발명에서는, 초기 투자율이 높다. 이는, 절연성을 유지하면서, 고밀도화할 수 있기 때문이라고 생각된다.

본 발명에 따른 성형체는 상기 소정 범위의 시야에 있어서, 상기 스페이서 영역을 3개소 이상 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 성형체에서는, 상기 소립자가 비자성 및 절연성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 성형체에서는, 상기 소립자는, 산화티탄, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 산화비스무트, 산화이트륨, 산화칼슘, 산화규소 및 페라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어져 있어도 된다.

본 발명에 따른 성형체에서는, 상기 소립자가 SiO₂ 입자여도 된다.

SiO₂ 입자는 저렴하다는 장점이 있다. 또, SiO₂ 입자는 수nm~수100nm까지의 입도의 라인 업이 있다. 또한, SiO₂ 입자는 입도 분포가 좁은 경향이 있기 때문에, 입자간에 있어서 균일한 스페이서가 될 수 있다.

본 발명에 따른 성형체에서는, 상기 소정 범위의 시야에 있어서, 상기 대립자의 주위에 존재하는 상기 소립자의 사이에 위치하는 상기 대립자의 표면이 적어도 상호 완충막으로 덮여 있는 개소를 갖는 것이 바람직하다.

소립자의 사이에 위치하는 대립자의 표면이 상호 완충막으로 덮여 있는 것으로 인해, 성형 시에 압력이 작용해도, 대립자의 표면의 소립자가 대립자의 표면을 따라 이동하는 것을 방지하고 있다고 생각된다. 이로 인해, 대립자 사이에서 소립자가 스페이서로서 기능하는 확실성을 보다 높일 수 있다고 생각된다. 또, 대립자의 표면이 상호 완충막으로 덮여 있는 것으로 인해, 자계 집중을 보다 막을 수 있기 때문에, 직류 중첩 특성을 보다 향상시킬 수 있다고 생각된다.

본 발명에 따른 성형체는, 상호 완충막이 비자성 및 절연성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 성형체에서는, 상기 상호 완충막이, 금속 알콕시드의 전구체 및 비금속 알콕시드 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 조합한 졸겔 반응에 의해 얻어져도 된다.

본 발명에 따른 성형체는, 상기 상호 완충막이 테트라에톡시실란(TEOS)이어도 된다.

본 발명에서는, 상호 완충막이 TEOS인 것으로 인해, 내압을 보다 높게 할 수 있다. 또, TEOS는 재료 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 또한, 상호 완충막으로서 TEOS를 이용함으로써, 상호 완충막의 두께를 온도, 시간 또는 TEOS의 주입량으로 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 코어는, 상기의 성형체로 이루어진다.

본 발명에 따른 전자 부품은, 상기의 코어를 갖는다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인덕터 소자의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 코어(성형체)의 모식 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 복합 입자의 모식 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 복합 입자의 모식 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 비교예 1, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 2에 관한 그래프이다.

[제1 실시 형태]

＜인덕터 소자＞

본 실시 형태에 있어서의 성형체는, 예를 들어 도 1에 나타내는 인덕터 소자(2)의 코어(6)로서 이용할 수 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인덕터 소자(2)는, 권선부(4)와, 코어(6)를 갖는다. 권선부(4)에서는, 도체(5)가 코일 형상으로 권회되어 있다. 코어(6)는, 입자 및 바인더로 구성되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 코어(6)는, 예를 들어 대립자(14)와 바인더(20)를 압축하여 성형된다. 이러한 코어(6)는 대립자(14)끼리 바인더(20)를 개재하여 결합함으로써, 소정의 형상으로 고정되어 있다.

본 실시 형태에서는, 대립자(14)들의 사이에, 대립자(14)보다 평균 입경이 작은 1 이상의 소립자(16)가 스페이서로서 존재하는 스페이서 영역(22)을 갖는다. 바꾸어 말하면, 스페이서 영역(22)이란 2개의 대립자(14) 사이에 걸쳐 있고, 또한, 그 영역에 있어서 스페이서로서 기능하고 있는 1 이상의 소립자(16)를 포함하는 영역이다.

또한, 「대립자(14)들의 사이에, 대립자(14)보다 입경이 작은 소립자(16)가 스페이서로서 존재한다」는 것은, 인접하는 2개의 대립자(14) 중 한쪽의 대립자(14)의 표면에 직접적 또는 간접적으로 부착되어 있으며, 또한, 다른 쪽의 대립자(14)의 표면에도 직접적 또는 간접적으로 부착되어 소립자(16)가 존재하는 것을 의미한다. 이 밖에, 인접하는 2개의 대립자(14) 중 한쪽의 대립자(14)의 표면에 직접적 또는 간접적으로 부착되어 있으며, 또한, 다른 소립자(16)를 개재하여 다른 쪽의 대립자(14)의 표면에도 직접적 또는 간접적으로 부착되어 있는 소립자(16)가 존재하는 것도 의미한다.

예를 들어, 도 2에서는, 점선으로 둘러싼 스페이서 영역(22)에 있어서, 대립자(14)들의 사이에, 대립자(14)보다 입경이 작은 소립자(16)가 스페이서로서 존재하고 있다.

본 실시 형태에서는, 대립자(14)가 10개 이상 40개 이하 관찰 가능한 소정 범위의 시야에 있어서, 스페이서 영역(22)을 1개소 이상 갖고, 3개소 이상 갖는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 스페이서 영역(22)에 있어서 스페이서로서 존재하는 소립자(16)의 수가 1개 이상인 것이 바람직하고, 4개 이상인 것이 보다 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 코어(6)의 적어도 일부(예를 들어 코어(6)의 중심부(6a1))가 예를 들어 도 2에 나타내는 소정의 성형체에 의해 구성되어 있으면 된다.

코어(6)를 구성하는 바인더(20)가 되는 수지로서는, 공지의 수지를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 실리콘 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 푸란 수지, 알키드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 디알릴프탈레이트 수지 등이 예시되고, 바람직하게는 에폭시 수지이다. 또, 코어(6)를 구성하는 바인더가 되는 수지는, 열경화성 수지여도 되고, 열가소성 수지여도 되는데, 바람직하게는 열경화성 수지이다.

＜대립자＞

본 실시 형태에 있어서의 대립자(14)는 자성을 갖는다. 본 실시 형태에 있어서의 대립자(14)는 금속 자성 입자 또는 페라이트 입자인 것이 바람직하고, 금속 자성 입자인 것이 보다 바람직하며, Fe를 포함하는 것이 더 바람직하다.

Fe를 포함하는 금속 자성 입자로서는, 구체적으로는, 순철, 카르보닐 Fe, Fe계 합금, Fe-Si계 합금, Fe-Al계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-Si-Al계 합금, Fe-Si-Cr계 합금, Fe-Co계 합금, Fe계 아몰퍼스 합금, Fe계 나노 결정 합금 등이 예시된다.

페라이트 입자로서는, Ni-Cu계, Ni-Cu-Zn 등의 페라이트 입자를 들 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 대립자(14)로서, 재질이 같은 복수의 대립자(14)를 이용해도 되고, 재질이 상이한 복수의 대립자(14)가 혼재하여 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 대립자(14)로서의 복수의 Fe계 합금 입자와, 대립자(14)로서의 복수의 Fe-Si계 합금 입자를 혼합하여 이용해도 된다.

본 실시 형태의 대립자(14)의 평균 입경(R)은, 400nm 이상 100000nm 이하인 것이 바람직하고, 3000nm 이상 30000nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 대립자(14)의 평균 입경(R)이 크면, 초기 투자율이 보다 높아지는 경향이 된다.

대립자(14)가, 2종류 이상의 상이한 재질의 대립자(14)로 구성되어 있는 경우, 어떤 재질로 구성되어 있는 대립자(14)의 평균 입경과, 다른 재질로 구성되어 있는 대립자(14)의 각 평균 입경이 상기 범위 내가 되면 되는데, 그들은 상이해도 된다.

또한, 상이한 재질이란, 금속 또는 합금을 구성하는 원소가 상이한 경우 또는 구성하는 원소가 같아도 그 조성이 상이한 경우 등이 예시된다.

＜소립자＞

본 실시 형태에 있어서의 소립자(16)는 대립자(14)에 비해 작다. 본 실시 형태에서는, 대립자(14)의 평균 입경을 R로 하고, 당해 대립자(14)에 부착되어 있는 소립자(16)의 평균 입경을 r로 했을 때, (r/R)은 0.0012 이상 0.025 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.002 이상 0.15 이하이다.

또, 소립자(16)의 평균 입경(r)은, 12nm~100nm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 12nm~60nm이다.

본 실시 형태에서는, 소립자(16)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 비자성 및 절연성을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들어 SiO₂ 입자, TiO₂ 입자, Al₂O₃ 입자, SnO₂ 입자, MgO 입자, Bi₂O₃ 입자, Y₂O₃ 입자 및/또는 CaO 입자 등의 금속 산화물 또는 페라이트로 구성되는 입자인 것이 보다 바람직하며, SiO₂ 입자인 것이 더 바람직하다.

또, 본 실시 형태에서는, 소립자(16)로서, 재질이 같은 복수의 소립자(16)를 이용해도 되고, 재질이 상이한 복수의 소립자(16)가 혼재하고 있는 것을 이용해도 된다.

또한, 본 실시 형태의 소립자(16)의 D90은, 대립자(14)의 D10보다 작은 것이 바람직하다.

여기서, D10이란, 입경이 작은 쪽에서부터 세어서 누적 빈도가 10%가 되는 입자의 입경이다.

또, D90이란, 입경이 작은 쪽에서부터 세어서 누적 빈도가 90%가 되는 입자의 입경이다.

또한, D10 또는 D90 등의 입도 분포는, 레이저 회절식 입도 분포 측정기 HELOS(주식회사 일본 레이저) 등의 입도 분포 측정기에 의해 측정될 수 있다. 대립자(14)의 D10은 레이저 회절식 입도 분포 측정기 HELOS(주식회사 일본 레이저) 등의 입도 분포 측정기에 의해 측정될 수 있다. 또 소립자(16)의 D90은, 습식 입도 분포 측정기 제타사이저 나노 ZS(스펙트리스 주식회사) 등에 의해 측정할 수 있다.

소립자(16)가, 2종류 이상의 상이한 재질의 소립자(16)로 구성되어 있는 경우, 어떤 재질로 구성되어 있는 소립자(16)의 평균 입경과, 다른 재질로 구성되어 있는 소립자(16)의 평균 입경이 상이해도 된다.

본 실시 형태의 코어(6)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 대립자(14)들의 사이에, 대립자(14)보다 작은 소립자(16)가 스페이서로서 존재하는 스페이서 영역(22)을 갖는다. 이로 인해, 대립자(14)간에 소정의 거리가 생겨, 대립자(14)간의 거리를 일정 이상으로 할 수 있다. 따라서, 대립자(14)끼리 접촉하기 어렵기 때문에, 자계 집중을 막을 수 있으며, 그로 인해, 자기 포화의 발생을 막을 수 있다. 이로 인해, 직류 중첩 특성이 향상된다. 여기서 직류 중첩 특성이 향상된다는 것은 코일에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자계의 강도에 의해, 코어의 투자율이 저하되기 어려워지는 것을 의미한다.

또, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이, 대립자(14)들의 사이에, 대립자(14)보다 작은 소립자(16)가 스페이서로서 존재함으로써, 비교적 고압으로 성형해도, 높은 직류 중첩 특성을 확보할 수 있다.

또한, 스페이서로서 존재하는 소립자(16)의 평균 입경을 바꿈으로써, 대립자(14) 사이의 거리를 원하는 대로, 또한, 일정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 원하는 직류 중첩 특성과 원하는 초기 투자율을 얻을 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 소립자(16)에 의해 대립자(14)간의 거리가 일정 이상이 되기 때문에, 고온 환경 하에 있어서의 내압의 저하를 억제할 수 있다. 예를 들어 인덕터 소자(2)는 차재 용도로는 내열 온도가 150℃ 이상인 것이 요구된다. 이에 대해, 본 실시 형태의 성형체로 구성되는 코어(6)를 갖는 인덕터 소자(2)는, 상기한 바와 같이, 고온 환경 하에 있어서도, 내압의 저하를 억제할 수 있기 때문에, 내열 온도가 150℃ 이상인 차재 용도에 적합하게 이용할 수 있다.

＜인덕터 소자 코어의 제조 방법＞

대립자(14) 및 소립자(16)를 준비하고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 대립자(14)의 표면에 소립자(16)가 부착된 복합 입자(12)를 준비한다. 대립자(14)의 표면에 소립자(16)를 부착시키는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 정전 흡착에 의해 대립자(14)의 표면에 소립자(16)를 부착시켜도 되고, 메카노케미컬법에 의해 대립자(14)의 표면에 소립자(16)를 부착시켜도 되고, 대립자(14) 표면에 소립자(16)를 합성에 의해 석출시키는 방법에 의해 대립자(14)의 표면에 소립자(16)를 부착시켜도 되고, 수지 등의 유기 재료를 개재하여 대립자(14)에 소립자(16)를 부착시켜도 된다.

본 실시 형태에서는, 정전 흡착에 의해 대립자(14)의 표면에 소립자(16)를 부착시키는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 정전 흡착의 경우는, 저에너지로 대립자(14)의 표면에 소립자(16)를 부착시키는 것이 가능하기 때문이다. 정전 흡착은 메카노케미컬법에 비해, 저에너지로 대립자(14)의 표면에 소립자(16)를 부착시키는 것이 가능하다는 점에서, 입자의 변형이 발생하기 어렵기 때문에, 코어 손실을 작게 할 수 있다. 또, 정전 흡착에서는, 대립자(14)와 소립자(16)에 각각 반대의 전하를 띠게 한 후, 흡착시키기 때문에, 대립자(14)에 부착되는 소립자(16)의 양을 제어하는 것이 용이하다는 장점도 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 복합 입자(12)에서는, 대립자(14)의 표면에, 대립자(14)보다 평균 입경이 작은 소립자(16)가 직접적 또는 간접적으로 부착되어 있다. 즉, 대립자(14)의 표면에 소립자(16)가 직접적으로 부착되어 있어도 되고, 대립자(14)의 표면에 1 이상의 소립자(16)를 개재하여 다른 소립자(16)가 부착되어 있어도 된다.

복합 입자(12)의 단면에 있어서, 대립자(14)의 원주의 길이를 L로 하고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 대립자(14)의 원주 상에 있어서 인접하는 2개의 소립자(16)의 간격을 a1, a2…로 한다. 이 경우에, 대립자(14)에 대한 소립자(16)의 피복률을 ｛L-(a1＋a2…)｝/L로 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 대립자(14)에 대한 소립자(16)의 피복률은, 20% 이상 100% 이하인 것이 바람직하고, 30% 이상 100% 이하인 것이 보다 바람직하다.

대립자(14)에 부착되어 있는 소립자(16)의 수는 특별히 한정되지 않는다. 대립자(14)의 대개 직경 부분에 있어서 복합 입자(12)의 단면을 관찰한 경우에, 소립자(16)가 6개 이상 관찰되는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 상기의 복합 입자(12)를 이용하여 코어(6)를 제조한다. 도 1에 나타내는 바와 같이 상기의 복합 입자(12)와, 도체(와이어)(5)를 소정 횟수만큼 권회하여 형성된 공심 코일을, 금형 내에 충전하고 압축 성형하여 코일이 내부에 매설된 성형체를 얻는다. 압축 방법은 특별히 한정되지 않고, 한 방향으로부터 압축해도 되고, WIP(Warm Isostatic Press), CIP(Cold Isostatic Press) 등에 의해 등방적으로 압축해도 되는데, 바람직하게는 등방적으로 압축한다. 이로 인해, 대립자(14) 및 소립자(16)의 재배열과 내부 조직의 고밀도화를 달성할 수 있다.

얻어진 성형체에 대해, 열처리를 행함으로써, 대립자(14) 및 소립자(16)가 고정되어 있으며, 코일이 매설된 소정 형상의 코어(6)가 얻어진다. 이러한 코어(6)는, 그 내부에 코일이 매설되어 있으므로, 인덕터 소자(2) 등의 코일형 전자 부품으로서 기능한다.

[제2 실시 형태]

본 실시 형태에서는, 이하에 나타내는 것 이외에는, 제1 실시 형태의 코어(6)과 동일하다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상호 완충막(18)이 대립자(14)의 주위에 존재하는 소립자(16)의 사이에 위치하는 대립자(14)의 표면을 적어도 덮고 있다. 바람직하게는, 상호 완충막(18)은, 소립자(16)의 표면도 덮고 있다.

본 실시 형태에서는, 소립자(16)의 평균 입경을 r로 하고, 상호 완충막(18)의 평균 두께를 t로 했을 때, (t/r)은 0보다 크고, 0.7 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1 이상 0.5 이하이다.

본 실시 형태의 상호 완충막(18)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 비자성 및 절연성을 갖는 것이 바람직하고, 대립자(14)에 방청성을 부여할 수 있는 것이 보다 바람직하다. 본 실시 형태의 상호 완충막(18)은, 졸겔법에 의해 생성되는 것이 바람직하고, 금속 알콕시드의 전구체 및 비금속 알콕시드 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 조합한 졸겔 반응에 의해 얻어지는 것이 바람직하다.

금속 알콕시드의 전구체로서는, 알루민산, 티탄산 및 지르콘산을 들 수 있으며, 비금속 알콕시드로서는, 알콕시실란류 또는 알콕시붕산염 등이 이용되고, 예를 들어 테트라메톡시실란(TMOS：Tetramethoxysilane) 및 테트라에톡시실란(TEOS：Tetraethoxysilane)을 들 수 있다.

본 실시 형태의 상호 완충막(18)의 재질은, 구체적으로는, 예를 들어 TEOS, 산화마그네슘, 유리, 수지 또는, 인산아연, 인산칼슘 혹은 인산철 등의 인산염을 들 수 있다. 본 실시 형태의 상호 완충막(18)의 재질은, TEOS인 것이 바람직하다. 이로 인해 내압을 보다 높게 할 수 있다.

본 실시 형태의 상호 완충막(18)의 평균 두께(t)는, 바람직하게는 0nm보다 두껍고, 70nm 이하이며, 보다 바람직하게는 5nm 이상 20nm 이하이다. 또한, 상호 완충막(18)의 평균 두께는 소립자(16)의 평균 입경에 비해 작은 것이 바람직하다. 상호 완충막(18)의 두께가 얇을수록 투자율이 높아지는 경향이 되고, 제조 비용을 낮게 할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 대립자(14)의 표면에 부착된 소립자(16) 및 상호 완충막(18)은 박리하기 어렵기 때문에, 보다 자계 집중을 막을 수 있고, 자기 포화의 발생이 보다 억제되어, 직류 중첩 특성이 보다 높아지는 경향이 된다.

대립자(14)의 표면을 상호 완충막(18)으로 덮는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 이하의 방법을 들 수 있다. 예를 들어 상호 완충막(18)을 구성하게 되는 화합물 또는 그 전구체 등을 용해한 용액에 소립자(16)가 부착된 대립자(14)를 침지하거나, 또는, 당해 용액을 소립자(16)가 부착된 대립자(14)에 분무한다. 다음에, 당해 용액이 부착된 대립자(14) 및 소립자(16)에 대해 열처리 등을 행한다. 이로 인해 도 4에 나타내는 대립자(14) 및 소립자(16)에 상호 완충막(18)이 형성된 복합 입자(12a)를 얻을 수 있다.

구체적으로는, 하기 방법에 의해 대립자(14)와 소립자(16)에 상호 완충막(18)을 형성할 수 있다. 우선, 소립자(16)가 부착된 대립자(14)와, 상호 완충막 원료액을 혼합한다.

여기서, 상호 완충막 원료액이란, 상호 완충막(18)을 구성하는 성분을 포함하는 액이다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 상호 완충막(18)이 TEOS인 경우에는, TEOS, 물, 에탄올 및 염산을 포함하는 액을 상호 완충막 원료액으로 할 수 있다.

소립자(16)가 부착된 대립자(14)와, 상호 완충막 원료액의 혼합액을 밀폐 압력 용기 내에 있어서 가열하고, 졸겔 반응에 의해 TEOS의 습윤 겔을 얻는다. 가열 온도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 20℃~80℃이다. 가열 시간도 특별히 한정되지 않지만, 5시간~10시간이다. TEOS의 습윤 겔을 추가로 65℃~75℃에서, 5~24시간 가열하여, 건조 겔체, 즉 도 4에 나타내는 복합 입자(12a)를 얻는다.

또한, 상호 완충막(18)의 평균 두께는, 대립자(14)와 후술하는 상호 완충막 원료액의 반응 시간을 변화시키거나, 상호 완충막 원료액 중의 TEOS의 농도를 변화시킴으로써 조정할 수 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 복합 입자(12a)에서는, 대립자(14)의 표면에, 대립자(14)보다 평균 입경이 작은 소립자(16)가 직접적 또는 간접적으로 부착되어 있다. 즉, 대립자(14)의 표면에 소립자(16)가 직접적으로 부착되어 있어도 되고, 대립자(14)의 표면에 소립자(16)가 상호 완충막(18)을 개재하여 간접적으로 부착되어 있어도 되고, 대립자(14)의 표면에 1 이상의 소립자(16)를 개재하여 다른 소립자(16)가 부착되어 있어도 된다.

또, 본 실시 형태에서는, 상호 완충막(18)이 대립자(14)의 주위에 존재하는 소립자(16)의 사이에 위치하는 대립자(14)의 표면을 적어도 덮고 있다. 또한, 상호 완충막(18)은 대립자(14)의 주위에 존재하는 소립자(16)의 사이에 위치하는 대립자(14)의 표면을 덮고, 또한 소립자(16)의 표면을 덮고 있어도 된다.

이와 같이 하여 얻어진 복합 입자(12a)를 이용하여, 제1 실시 형태와 동일하게 하여 코어(6)를 제조할 수 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 대립자(14)의 표면이 상호 완충막(18)으로 덮여 있는 것으로 인해, 성형 시에, 대립자(14)의 표면의 소립자(16)가 대립자(14)의 표면을 따라 이동하는 것을 막을 수 있다. 이로 인해, 고압으로 성형된 경우에 있어서, 대립자(14) 사이에서 소립자(16)가 스페이서로서 기능하는 확실성을 보다 높일 수 있다. 본 실시 형태의 상호 완충막(18)은, 대립자(14) 및 소립자(16) 각각의 표면을 연속적으로 덮고 있는 것이 바람직하지만, 반드시 연속되어 있을 필요는 없다.

[제3 실시 형태]

본 실시 형태는 하기에 나타내는 것 이외에는, 제2 실시 형태와 동일하다. 즉, 제2 실시 형태에서는, 상호 완충막(18)으로서 TEOS를 이용했는데, 본 실시 형태에서는, 상호 완충막(18)은 수지이다. 본 실시 형태에 있어서 상호 완충막(18)을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 있어서 상호 완충막(18)을 형성하는 방법의 일례는 하기와 같다.

소립자(16)가 부착된 대립자(14)와, 수지가 용해되어 있는 수지 가용성 용액을 혼합하여, 제1 용액을 생성한다.

다음에, 제1 용액에 수지 불용성 용액을 첨가하여, 제2 용액을 생성한다. 여기서, 수지 불용성 용액이란, 앞 공정에서 용해된 수지에 불용이며, 또한, 수지 가용성 용액에 가용인 용액이다.

제1 용액에 수지 불용성 용액을 첨가하여 제2 용액을 생성함으로써, 수지 가용성 용액이 수지 불용성 용액에 용해된다. 이 때문에, 수지 가용성 용액에 용해되어 있던 수지를 상호 완충막(18)으로서 석출시킬 수 있다.

다음에, 제2 용액을 건조한다. 이로 인해, 석출된 상호 완충막(18)(수지)이 대립자(14)의 표면에 부착되고, 대립자(14)의 표면에 상호 완충막(18)(수지)이 부착된 복합 입자(12a)를 얻을 수 있다.

[제4 실시 형태]

본 실시 형태는, 이하에 나타내는 것 이외에는, 제1 실시 형태의 코어(6)와 동일하다. 도시하지 않았지만, 본 실시 형태에서는, 대립자(14)의 표면의 적어도 일부에 코팅층을 갖고 있다. 본 실시 형태의 대립자(14)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 코어(6)의 제조 공정에 있어서, 코팅층을 가지는 것으로 인해 산화를 방지할 수 있다. 또, 코팅층을 가지는 것으로 인해, 대립자(14)의 표면에 비자성 및 절연성을 갖는 층을 부여할 수 있고, 그 결과, 자기 특성(직류 중첩 특성 및 내압)을 향상시킬 수 있다.

코팅층의 재질은 특별히 한정되지 않고, TEOS, 산화마그네슘, 유리, 수지 또는, 인산아연, 인산칼슘 혹은 인산철 등의 인산염을 들 수 있으며, TEOS인 것이 바람직하다. 이로 인해 내압을 보다 높게 유지할 수 있다.

대립자(14)의 표면을 덮는 코팅층은, 대립자(14)의 표면의 적어도 일부를 덮고 있으면 되는데, 표면의 전부를 덮고 있는 것이 바람직하다. 또한, 코팅층은 대립자(14)의 표면을 연속적으로 덮고 있어도 되고, 단속적으로 덮고 있어도 된다.

또, 모든 대립자(14)가 코팅층을 갖고 있지 않아도 되고, 예를 들어 50% 이상의 대립자(14)가 코팅층을 갖고 있어도 된다.

본 실시 형태와 같이, 대립자(14)가 코팅층을 갖는 경우에는, 제1 실시 형태에 있어서 대립자(14)의 평균 입경(R)으로서 기재하고 있는 값은, 대립자(14)의 입경에 코팅층이 포함되는 것으로 이해된다.

마찬가지로, 본 실시 형태와 같이, 대립자(14)가 코팅층을 갖는 경우에는, 제1 실시 형태에 있어서 대립자(14)의 D10으로서 기재하고 있는 내용은, 대립자(14)의 입경에 코팅층이 포함되는 것으로 이해된다.

대립자(14)의 표면에 코팅층을 형성하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 대립자(14)에 대해 습식 처리를 행함으로써 코팅층을 형성할 수 있다.

구체적으로는, 코팅층을 구성하게 되는 화합물 또는 그 전구체 등을 용해한 용액에 대립자(14)를 침지하거나, 또는, 당해 용액을 대립자(14)에 분무한다. 다음에, 당해 용액이 부착된 대립자(14)에 대해 열처리 등을 행한다. 이로 인해 대립자(14)에 코팅층을 형성할 수 있다.

본 실시 형태의 복합 입자(12)는 상기와 같은 구성인 것으로 인해, 대립자끼리 접촉하고 압박되어, 변형됨으로써, 코팅층이 박리되거나, 코팅층에 균열이 들어갔다고 해도, 대립자(14)끼리 접촉하기 어렵다. 왜냐하면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 코어(6)가 대립자(14)들의 사이에, 대립자(14)보다 작은 소립자(16)가 스페이서로서 존재하는 스페이서 영역을 갖기 때문이다. 이로 인해, 대립자(14)간에 소정의 거리가 생겨, 대립자(14)간의 거리를 일정 이상으로 할 수 있다.

이와 같이, 절연성을 갖는 코팅층의 박리 및 균열을 막을 수 있기 때문에, 체적 저항률의 저하를 보다 막을 수 있고, 내압을 보다 높게 할 수 있다.

또, 코팅층은 비자성층으로서 기능함으로써 직류 중첩 특성을 보다 양호한 것으로 하고 있다. 본 실시 형태에서는, 코팅층의 박리 및 균열을 막을 수 있기 때문에, 직류 중첩 특성이 보다 높아지는 경향이 된다.

또, 본 실시 형태에서는, 고온 환경 하에 있어서, 대립자(14)와 코팅층의 선팽창 계수의 차이에 의해, 가령 코팅층에 박리나 균열이 생겨도, 소립자(16)에 의해 대립자(14)간의 거리를 일정 이상으로 할 수 있기 때문에, 내압의 저하를 억제할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명해 왔는데, 본 발명은 상기의 실시 형태로 어떠한 한정이 되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에 있어서 여러 가지 양태로 개변해도 된다.

예를 들어 상기에서는, 인덕터 소자(2)로서, 도 1에 나타내는 바와 같이 소정 형상의 코어(6)의 내부에, 도체(5)가 권회된 공심 코일이 매설된 구조를 나타냈는데, 그 구조는 특별히 한정되지 않고, 소정 형상의 코어의 표면에 도체가 권회된 구조이면 된다.

또, 코어의 형상으로서는, FT형, ET형, EI형, UU형, EE형, EER형, UI형, 드럼형, 토로이달형, 포트형, 컵형 등을 예시할 수 있다.

또, 상기에서는 코어(6)로서 이용되는 성형체를 설명했는데, 본 발명의 성형체는 코어(6)에 한정되지 않고, 입자를 포함하는 그 밖의 전자 부품 등에 이용할 수 있으며, 예를 들어 유전체 조성물 및/또는 전극을 이용하여 형성되는 전자 부품, 자성 분말을 포함하는 자석, 리튬 이온 전지 또는 전(全)고체형 전지용 전극 또는 자기 실드 시트에 이용할 수 있다.

본 실시 형태의 성형체를 유전체 조성물로서 이용하는 경우, 대립자(14)의 재질로서는, 예를 들어 티탄산바륨, 티탄산칼슘, 티탄산스트론튬 등을 들 수 있으며, 소립자(16)의 재질로서는, 규소, 희토류 원소, 알칼리 토류 금속 등을 들 수 있다.

본 실시 형태의 성형체를 전극으로서 이용하는 경우, 대립자(14)의 재질로서는, 예를 들어 Ni, Cu, Ag 혹은 Au, 또는 이들의 합금 이외에 카본 등을 들 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예를 이용하여, 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(비교예 1)

TEOS, 물, 에탄올 및 염산을 포함하는 상호 완충막 원료액을 준비하고, 대립자와 혼합했다. 대립자의 재질은 Fe이며, 평균 입경은 4000nm였다.

대립자와, 상호 완충막 원료액의 혼합액을 밀폐 압력 용기 내에 있어서 가열하여, TEOS의 습윤 겔을 얻었다. 가열 온도는 50℃, 가열 시간은 8시간으로 했다. TEOS의 습윤 겔을 추가로 약 100℃에서, 1주일간 가열하여, 건조 겔체를 얻었다.

이와 같이 하여 얻어진 건조 겔체 100질량부에 대해 에폭시 수지의 고형분이 3질량부가 되도록 에폭시 수지를 칭량하여, 건조 겔체와 에폭시 수지를 혼합하고, 교반하여, 과립을 생성했다.

얻어진 과립을 소정의 토로이달 형상의 금형 내에 충전하고, 성형 압력을 표 1에 기재한 대로 해서 가압하여 코어의 성형체를 얻었다. 제작한 코어의 성형체를 200℃에서 4시간, 대기 중에서의 열경화 처리를 행하여, 토로이달 코어(외경 17mm, 내경 10mm)를 얻었다.

토로이달 코어에 권수(捲數) 32로 구리선을 감아, 샘플을 제작했다.

얻어진 샘플에 대해, LCR 미터(HP사 제조 LCR428A)에 의해 초기 투자율(μi)을 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

토로이달 코어에 감은 전선에 전류 인가해가며, 투자율의 변화를 측정했다. 전류의 증대에 따라 자계의 강도가 상승하면 투자율은 서서히 저하되고, 초기 투자율의 80% 값이 되었을 때의 자계 강도를 직류 중첩 특성으로 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

얻어진 샘플을 절단했다. 그 절단면의 코어(6)의 부분을 주사형 투과 전자현미경(STEM)에 의해 관찰하고, 대립자가 10개 이상 40개 이하 관찰 가능한 소정 범위의 시야에 있어서의 스페이서 영역(22)의 개수를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또, 상기의 소정 범위의 시야의 스페이서 영역에 있어서 스페이서로서 존재하는 소립자(16)의 수의 평균을 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 1)

「대립자」 대신에, 「정전 흡착에 의해 소립자(16)가 표면에 부착된 대립자(14)」를 이용하고, 또한 상호 완충막을 형성하지 않았던 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여 샘플을 제작하고, 초기 투자율, 직류 중첩 특성, 소정 범위의 시야에 있어서의 스페이서 영역(22)의 개소수 및 스페이서 영역(22)에 있어서 스페이서로서 존재하는 소립자(16)의 개수를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 소립자(16)의 재질은 SiO₂이며, 평균 입경은 100nm였다.

(실시예 2)

「대립자」 대신에, 「정전 흡착에 의해 소립자(16)가 표면에 부착된 대립자(14)」를 이용한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여 샘플을 제작하고, 초기 투자율, 직류 중첩 특성, 소정 범위의 시야에 있어서의 스페이서 영역(22)의 개소수 및 스페이서 영역(22)에 있어서 스페이서로서 존재하는 소립자(16)의 개수를 측정했다. 결과를 표 3에 나타낸다. 소립자(16)의 재질은 SiO₂이며, 평균 입경은 100nm였다.

(비교예 2)

상호 완충막을 형성하지 않았던 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여 샘플을 제작하고, 초기 투자율, 직류 중첩 특성, 소정 범위의 시야에 있어서의 스페이서 영역(22)의 개소수 및 스페이서 영역(22)에 있어서 스페이서로서 존재하는 소립자(16)의 개수를 측정했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

도 5에 있어서, ●는 비교예 1(Comparative example 1)을 나타내고, ▲는 실시예 1(Example 1)을 나타내며, ○는 실시예 2(Example 2)를 나타내고, ×는 비교예 2(Comparative example 2)를 나타낸다. 도 5의 Y축은 직류 중첩 특성을 나타내고, X축은 초기 투자율(μi)을 나타낸다.

표 1~표 4, 도 5로부터, 소정 범위의 시야에 있어서의 스페이서 영역(22)의 개소수가 1개소 이상인 경우(실시예 1, 실시예 2)는, 직류 중첩 특성 및 초기 투자율이 모두 높아지는 것을 확인할 수 있었다.

2: 인덕터 소자 4: 권선부
5: 도체 6: 코어
6a1: 코어의 중심부 12, 12a: 복합 입자
14: 대립자 16: 소립자
18: 상호 완충막 20: 수지
22: 스페이서 영역

Claims

성형체의 단면에 있어서, 자성을 갖는 대립자(大粒子)가 10개 이상 40개 이하 관찰 가능한 소정 범위의 시야에 있어서, 상기 대립자들의 사이에, 상기 대립자보다 평균 입경이 작은 1 이상의 소립자(小粒子)가 스페이서로서 존재하는 스페이서 영역을 1개소 이상 갖는, 성형체.
청구항 1에 있어서,
상기 소정 범위의 시야에 있어서, 상기 스페이서 영역을 3개소 이상 갖는, 성형체.
청구항 1에 있어서,
상기 소립자가 비자성 및 절연성을 갖는, 성형체.
청구항 1에 있어서,
상기 소립자는, 산화티탄, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 산화비스무트, 산화이트륨, 산화칼슘, 산화규소 및 페라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형체.
청구항 1에 있어서,
상기 소립자가 SiO₂ 입자인, 성형체.
청구항 1에 있어서,
상기 소정 범위의 시야에 있어서, 상기 대립자의 주위에 존재하는 소립자의 사이에 위치하는 상기 대립자의 표면이 적어도 상호 완충막으로 덮여 있는 개소를 갖는, 성형체.
청구항 5에 있어서,
상기 소정 범위의 시야에 있어서, 상기 대립자의 주위에 존재하는 소립자의 사이에 위치하는 상기 대립자의 표면이 적어도 상호 완충막으로 덮여 있는 개소를 갖는, 성형체.
청구항 6에 있어서,
상기 상호 완충막이 비자성 및 절연성을 갖는, 성형체.
청구항 6에 있어서,
상기 상호 완충막이, 금속 알콕시드의 전구체 및 비금속 알콕시드 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 조합한 졸겔 반응에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 성형체.
청구항 6에 있어서,
상기 상호 완충막이 테트라에톡시실란인, 성형체.
청구항 7에 있어서,
상기 상호 완충막이 테트라에톡시실란인, 성형체.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 성형체로 이루어지는, 코어.
청구항 12에 기재된 코어를 갖는, 전자 부품.