TW201237894A - Magnetic material and coil component using the same - Google Patents

Description

201237894 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種可於線圈電咸 琢寺中主要用作磁心之 磁性材料及使用其之線圈零件，。 【先前技術】 電感器、扼流圈、變壓器等線圈零件（所謂電感零件）且 有磁性材料、及形成於上述磁性材料之内部或表面之線 圈。作為磁性材料之材質一船/由田\τ. ^ 刊貝奴可使用Ν卜CU-Zn系鐵氧體等 鐵氧體。 近年來，對於此種線圈零件而言要求大電流化（表示額 定電流之高值化）’為滿足該要求，研究了將磁性體之材 質自先前之鐵氧體改換為Fe_Cr_Si合金之技術（參照專利文 獻1)。Fe-Cr-Si合金或Fe_Ai_Si合金之材料自身之飽和磁通 密度與鐵氧體相比較高。相卩，材料自身之體積電阻率與 先前之鐵氧體相比明顯較低。 於專利文獻1中，作為積層型之線圈零件中磁性體部之 製作方法，揭示有如下方法：使藉由除卜弋卜以合金粒子 群以外亦含有玻璃成分之磁膏所形成之磁性體層與導體圖 案積層並使其等於氮環境中（還原性環境中）焙燒之後，使 該培燒物含浸熱硬化性樹脂。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]曰本專利特開2007-027354號公報 【發明内容】 16365I.doc 201237894 [發明所欲解決之問題] 然而’於專利文獻1之製造方法中，由於磁膏中所含之 玻璃成分殘留於磁性體部内，故而因該磁性體部内存在之 玻璃成分而導致Fe-Cr_Si合金粒子之體積率減少，且因該 減 > 而使彳于零件自身之飽和磁通密度亦降低。 已知有與黏合劑混 中，由於絕緣電阻 又，作為使用金屬磁性體之電感器， 合成形之壓粉磁心。於一般之壓粉磁心 較低故而無法直接安裝電極。 考慮到該等情況’本發明之課題在於提供一種可兼顧絕 緣電阻之提高及磁導率之提$ 个干心奴问之新磁性材料，同時，提供 使用此種磁性材料之線圈零件。 [解決問題之技術手段] 本發明者專人經過潛心胡_立夕姑—# l 曰、研九之後元成如下所示之本發 明》 本發明之磁性材料包含粒子成形體’該粒子成形體係由 形成有氧化覆膜之金屬粒子經成形而成。金屬粒子包含 Fe-Si-M系軟磁性合金（其中，_肪更易氧化之金屬元 素)」粒子成形體具有：經由形成於鄰接之金屬粒子表面 之氧化復膜之t合部、及不存在氧化覆膜之部分中金屬粒 子彼此之結合部。此處’所謂「不存在氧化覆膜之部分中 金屬粒子彼此之結合部」係表示鄰接之金屬粒子於其等之 金屬部分直接接觸之部分’其概念包含例# i格意義上 之金屬結合、或金屬部分彼此直接接觸而未發現有原子交 換之態樣、或者其等之中間態樣。所謂嚴格意義上之金屬 16365l.doc 201237894 結合係表示滿足「原子規則地排列」等必要條件。 進而，氧化覆膜係Fe-Si_M系軟磁性合金（其中，M係較 心更易氧化之金屬元素)之氧化物，且較佳為該合金之氧 化物之以上述Μ表示之金屬元素相對於^元素之莫耳比， 大於上述金屬粒子中賴表示之金屬元素相對於^元素之 莫耳比。 進而較佳為，粒子成形體之剖面中金屬粒子彼此之結合 部之數量Β、肖金屬粒子之粒子數量Ν的比率腸為 0.1 〜0.5。 進而較佳為’本發明之磁性材料係藉由使以霧化法製造 之複數個金屬粒子成形並㈣化環境下對其進行熱處理而 '而較佳為，粒子成形體係於内部具有 空隙之至少-部分中含浸有高分子樹脂— :據本發明’亦可又提供一種線圈零件，其包括：上述 才枓、及形成於上述磁性材料之内部或表面之 [發明之效果] 根據本發明’可提供一種兼顧汽磁道t α 碰，立碎 I准貝円磁導率及咼絕緣電阻之 磁性材料’且使用兮士 極。 Μ才枓而成之線圈零件亦可直接安裝電 【實施方式】 明進行詳述。然而，本發 於圖式中有時會強調表現 式各部分中縮尺之正確性 以下適當參照圖式並且對本發 明並不限定於圖示之態樣，又， 發明之特徵性部分，因此，於圖 163651.doc 201237894 未必能夠得到保證。 根據本發明，磁性材料包含粒子成形體，該粒子成形體 係由特定之粒子成形而成。 於本發明中，磁性材料係線圈電感器等磁性零件中承擔 磁路之作用者，典型的係採用線圈之磁心等形態。 。 圖1係示意性地表示本發明之磁性材料之微細結構之剖 面圖。於本發財，微觀上，可將粒子成形體旧解為原 本獨立之多個金屬粒子丨！彼此結合而成之集合體，且遍及 各個金屬粒子11之周圍之大致整體而形成有氧化覆膜12 , 藉由s亥氧化覆膜1 2而確保粒子成形體丨之絕緣性。鄰接之 金屬粒子11彼此主要藉由經由位於各金屬粒子丨丨周圍之氧 化覆膜12之結合，而構成具有固定形狀之粒子成形體^。 根據本發明，局部而言，鄰接之金屬粒子u係由金屬部分 彼此結合而成（符號21)。於本說明書中，金屬粒子i丨係表 示包含下述合金材料之粒子’於尤其強調不包含氧化覆膜 12之部分之情形時，有時亦記載為「金屬部分」或 「芯」。於先前之磁性材料中’使用有於硬化之有機樹脂 之基質中分散有磁性粒子或數個左右之磁性粒子之結合體 者、或於硬化之玻璃成分之基質中分散有磁性粒子或數個 左右之磁性粒子之結合體者。於本發明中，較佳為實際上 既不存在包含有機樹脂之基質，又不存在包含玻璃成分之 基質。 各個金屬粒子11主要包含特定之軟磁性合金。於本發明 中，金屬粒子11包含Fe-Si-M系軟磁性合金。此處，Μ係比 163651.doc 201237894

Fe更易氧化之金屬元辛， 蜀I且典型的可列舉Cr(鉻）、 A (紹）、Tl(欽）等’較佳為Cr或A1。 :心則軟磁性合金中Si之含有率較佳為。.5〜7.〇 心’更佳為2.0〜5_G wt%。其原因在於，若此 則於高電阻、高磁導率這一方面 权爹 成形性良好。 4之含量較少則 於上述_cr之情形時ϋΜ系軟磁性合金中〇之 含有率較佳為2.0〜15 Wt%，更佳為3.0〜6.0 wt%。Cr之存在 係於熱處理時形成鈍態而控制過剩之氧化以及體現強度及 絕«阻之方面較佳，另—方面，就磁氣特性之提高之觀 點而“交佳為Cr較少，考慮此等而提案上述較佳範圍。 於上述Μ為AI之情形時，Fe_Si_M^軟磁性合金中μ之 含有率較佳為2.G〜15 wt%，更佳為3 Q〜6 Q㈣。關於^之 存在’於熱處理時形成鈍態而抑制過剩之氧化並且於體現 強度及絕緣電阻之方面較佳’另一方面，就磁氣特性之提 高之觀點而言較佳為A1較少，考慮到此等而提出上述較佳 範圍。 再者，關於Fe-Si-M系軟磁性合金中各金屬成分之上述 車又佳3有率，係將合金成分之全量設為100 wt%而記述。 換而s之，於上述較佳含量之計算中將氧化覆膜之組成除 外。 於Fe-Si-M系軟磁性合金中，Si及金屬M以外之剩餘部分 除不可避免之雜質外，較佳為Fe ^作為除Fe、以及肘以外 亦可包含之金屬’可列舉Mn(錳）、c〇(鈷）、Ni(鎳）、 163651.doc 201237894

Cu(銅）等。 關於構成粒子成形體1之各金屬粒子11之合金之化學組 成’例如’可使用掃描式電子顯微鏡（SEM，Scanning Electron Microscope)拍攝粒子成形體1之剖面，利用能量 分散型 X射線分析（EDS，Energy Dispersive Spectrometer) 以 ZAF(Atomic Number Effect(原子序數效應）、Absorption Effect(吸收效應）、Fiuorescence Excitation Effect(螢光效 應））法來計算。 於構成粒子成形體1之各個金屬粒子丨丨之周圍形成有氧 化覆膜12 ^亦可表述為存在包含上述軟磁性合金之芯（即 金屬粒子11)及形成於該芯周圍之氧化覆膜12。氧化覆膜 1 2亦可於形成粒子成形體丨前之原料粒子之階段形成，又 可於原料粒子之階段不存在氧化覆膜或於成形過程中極少 地產生氧化覆膜。氧化覆膜12之存在係可於利用掃描式電 子顯微鏡（SEM)之3000倍左右之拍攝像中識別為對比度（亮 度）之差異。藉由氧化覆膜12之存在而可保證磁性材料整 體之絕緣性。 氧化覆臈12只要為金屬之氧化物即可，較佳而言，氧化 覆膜12為Fe-Si-M系軟磁性合金（其中，M係較^更易氧化 之金屬元素）之氧化物’且上述M表示之金屬元素相對杨 元素之莫耳比’大於上述金屬粒子中Μ表示之金屬元素相 對於Μ素之莫耳比。& 了獲得此種構成之氧化覆和， 可列舉如下等方法··使得用於獲得磁性材料之原料粒子甲 儘可能少地包含Fe之氧化物或儘可能不包含卜之氧化物， 16365 丨.doc 201237894 從而於獲得粒子成形體1之過程中藉由加熱處理等而使合 金之表面部分氧化。藉由此種處理，比Fe更易氧化之金屬 Μ選擇险地被氧化，结果，氧化覆膜【2中金屬μ相對於^ 之莫耳比相對地大於金屬粒子11中金屬M相對於以之莫耳 比。藉由使氧化覆膜12中較Fe元素更多地含有_示之金 屬元素，從而存在如下優點〔抑制合金粒子之過剩之氧 化0 粒子成形體1中氧化覆膜12之化學組成之測定方法係如 下所示。首先’使粒子成形⑹斷裂等而使其剖面露出。 其次’藉由離子研磨等而露出平滑面並用掃描式電子顯微 鏡（職）拍攝，對於氧化覆膜12部利用能量分散型X射線 分析（EDS)以ZAF法計算。 氧化覆膜U中金屬M之含量相對於鐵丨莫耳，較佳為 L0〜5.0莫耳，更佳為…5莫耳，進而較佳為〜口莫 耳。若上述含量較多則於過剩之氧化之抑制方面較佳，另 -方面，若上述含量較少則於金屬粒子間之燒結方面較 佳。為了增多上述含量，可列舉例如於弱氧化環境下進行 熱處理等方法；相反…減少上述含量，可列舉例如於 強氧化環境中之熱處理等方法。 於粒子成形體1中粒子彼此之結合 膜12之，。合部22。經由氧化覆㈣之結合扣之存在係妒 夠藉由例如於放大至約3000倍之SE ' 观祭像4中，目測鄰 接之金屬粒子11具有之氧化覆膜12 j 相等，而明確判 斷。例如，即便鄰接之金屬粒子丨 、頁之虱化覆膜12彼此 163651.doc 201237894 接觸，亦不旎說與鄰接之氧化覆膜12之界面於sem觀察像 等中所目關之位置係經由氧化覆膜12之結合部22。藉由 、·&由氧化覆膜12之結合部22之存在，而可謀求機械強度與 絕緣性之提高。較佳為，遍及粒子成形體ι整體，㈣< 金屬粒子11經由其等所具有之氧化覆膜12而結合，但若即 更有邠刀釔&，亦可相應地謀求機械強度與絕緣性之提 高，可以說此種形態亦為本發明之一態樣。又，如下述 ▲，亦存在部分金屬粒子i!未經由氧化覆膜12而彼此結 合。進而，亦可為如下情形：鄰接之金屬粒子⑴无不存在 經由氧化覆膜12之結合，又不存在金屬粒子⑴皮此之結 合，而是部分地存在僅物理性地接觸或接近之形態。 為了產生經由氧化覆膜12之結合部22，可列舉例如，當 製造粒子成形體1時於存在氧氣之環境下（例如空氣中）以下 述特定之溫度加以熱處理等。 根據本發明，於粒子成形體1中，不僅存在經由氧化覆 膜12之結合部22，亦存在金屬粒子11彼此之結合部21。與 上述經由氧化覆膜丨2之結合部22之情形相同，例如，於放 大至約3000倍之SEM觀察像等中’在剖面照片上，關於描 繪粒子表面之曲線，可看到較深之凹部，且藉由目測到兩田 個粒子即於可見表面之曲線交又的部位鄰接之金屬粒子" 彼此具有未經由氧化覆膜之結合點等，從而可明確判斷金 屬粒子U彼此之結合部21之存在。藉由金屬粒^彼此之 結合部21之存在而可謀求磁導率之提高，此為本發明之主 要效果之一。 I6365I.doc 201237894 為了產生金屬粒子丨丨彼此之結合部2丨，可列舉例如，將 氧化覆膜較少之粒子用作原料粒子、或於用以製造粗子成 幵y體1之熱處理中對溫度或氧分壓以如下方式進行調節、 或對自原料粒子獲得粒子成形體i時之成形密度進行調節 等關於熱處理之溫度，較佳為金屬粒子丨丨彼此結合、且 難以產生氧化物之程度，關於具體之較佳溫度範圍如下所 述。關於氧分壓’例如，亦可為空氣中之氧分壓，且氧分 麼越低氧化物越難以產生，結果較易產生金屬粒子ι彼此 之結合。 根據本發明之較佳態樣，於粒子成形體1中，鄰接之金 屬粒子11間之大部分結合部係經由氧化覆膜丨2之結合部 22且。卩刀地存在金屬粒子彼此之結合部2丨。可將金屬粒 子彼此之結合部21存在之程度以如下方式進行定量化。切 斷粒子成形體1 ’獲得將其剖面放大至約3〇〇〇倍之“Μ觀 察像。對於SEM觀察像，以拍攝π,、〗〇〇個金屬粒子u之方 式調即視野等。數出該觀察像中金屬粒子u之數量N、及 金屬粒子11彼此之結合部21之數量B。將該等數值之比率 B/N做為金屬粒子彼此之結合部以存在之程度的評價指 標。關於上述ΝΑΒ之計數方*，以^之態樣為例進行說 明。於已獲得如圖丄般之像之情形時，金屬粒子"之數量N 為8，金屬粒子丨丨彼此之結合部21之數量B為4。因此，於 該態樣之情形時，上述比率B/Ng 〇 5。於本發明中，上述 比率B/N較佳為（M〜0.5,更佳為〇1〜〇 35，進而較佳: 〇·1〜〇·25。若細較大則磁導率提高，相反，若b/n較小則 163651.doc 201237894 絕緣電阻提高，因此， 提出上述較佳範圍。 考慮到磁導率與絕 緣電阻之兼顧而 本發明之磁性材料可藉由使包含特定之合金之金屬粒子 成形而製造。此時，鄰接之金屬粒子彼此主要經由氧化覆 膜而結合，而且，部分未經由氧化覆臈而結合，藉此，整 體上可獲得所需之形狀之粒子成形體。 用作原料之金屬粒子（以下，亦稱為原料粒子）係主要使 用包含Fe-Si-M系軟磁性合金之粒子。原料粒子之合金組 成係由最終獲得之磁性材料之合金组成所反映。因此，可 根據最終所欲獲得之磁性材料之合金組成，適當地選擇原 料粒子之合金組成’且其較佳之組成範圍係與上述磁性材 料之較佳之組成範圍相同。各個原料粒子亦可由氧化覆膜 覆蓋。換而言之，各個原料粒子亦可包括··包含特定之軟 磁性合金之芯、及覆蓋該芯之周圍之至少―部分之氧化覆 膜。 各個原料粒子之尺寸係實f上與最終獲得之磁性材料中 構成粒子成形⑴之粒子之尺寸相同。作為原料粒子之尺 寸，若考慮到磁導率與粒内渦流損，則d5〇較佳為2〜3〇 μηι，更佳為2〜20 μΐΏ，d5〇之進而較佳之下限值為5 。 原料粒子之d50可藉由利用雷射繞射散射之測定裝置而測 定。 原料粒子係以例如霧化法所製造之粒子。如上所述，粒 子成形體1中不僅存在、經由氧化覆膜12之結合部22,亦存 在金屬粒子11彼此之結合部21。因此，原料粒子中雖亦可 I6365l.doc -12- 201237894 存在氧化覆膜但最好不過剩地存在。藉由霧化法製造之粒 子係於氧化覆膜較少之方面較佳。原料粒子中包含合金之 芯與氧化覆膜之比率可以如下方式進行定量化。對於原料 粒子使用 XPS(X-ray Ph〇t〇electron spectr〇sc〇py，χ射線光 電子光譜法）進行分析，著眼於Fe之峰值強度，求出卜以 金屬狀態存在之峰值（706_9 eV)之積分值Fe 盘F氣 化物之狀態存在之峰值之積分〜e，計算出、FeJ (FeMetal+Fe0xide) ’藉此進行定量化。此處，於Fe〇xide之計 算中，係以 Fe2O3(710.9 eV)、FeO(709.6 eV)及 Fe3〇4(71〇.7 eV)之三種氧化物之結合能為中心之常態分佈之重合與實 測資料一致之方式進行擬合。其結果，作為經峰值分離之 積分面積之和而計算出Fe0xide。就藉由於熱處理時使合金 彼此之結合部2 1容易產生而結果提高磁導率之觀點而士， 上述值較佳為0_2以上。上述值之上限值並無特別限定， 就製造之容易度等觀點而言，可列舉例如〇 6等，上限值 較佳為0.3。作為提高上述值之方法，可列舉：於還原環 境下實施熱處理、或利用酸除去表面氧化層等化學處理 等。作為還原處理，可列舉例如，於氮中或氣中包含 25〜35%之氫之環境下，以750〜850。(：保持0.5〜1.5小時等。 作為氧化處理，可列舉例如，於空氣中以4〇〇〜6〇〇1保持 0.5〜1 ·5小時等。 如上所述之原料粒子亦可採用合金粒子製造之周知之方 法，例如亦可使用作為Eps〇N ΑΤΜΙχ(股）公司製造卯 F、日本霧化加工（股）公司製造”^以以八丨等而市 I6365l.doc •13· ’ 150 201237894 於市售°〇，未考慮上述FeMetal/(FeMetal+Fe〇xide)之值之可能 性極高’ 0此’較佳亦為分別選出原料粒子、或實施上述 熱處理或化學處理等預處理。 關於由原料粒子獲得成形體之方法並無特別限^，可適 當採取粒子成形體製造之周知之方法。以下，作為典型之 製造方法而說明如下方法：於使原料粒子於非加熱條件下 成形之後實施加熱處理。本發明並未限定於該製造方法。 使原料粒子於非加熱條件下成形時，作為黏合劑較佳為 力有機树月曰4乍為有機樹脂，使用包含熱分解溫度為 500°C以下之丙稀樹脂、丁㈣脂、乙烯樹脂等者，此於 熱處理後黏合劑難以殘留之方面㈣^於成形時，亦可添 加周知n冑。作為潤滑劑’可列舉有機酸鹽等，具體 而言可列舉硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等。潤滑劑之量相對於原 料粒子ΗΗ)重量份較佳為Μ 5重量份，更佳為G ^ 〇重量 伤所》月满滑劑之1為零，係表示未使用潤滑劑。相對於 原料粒子任意添加黏合劑及/或潤滑劑並攪拌後，成形為 所需之形狀。於成形時可列舉施加例如5〜1G t/em2之壓力 等。 以下對熱處理之較佳之態樣進行說明。 熱處理較佳為於氧化環境下進行。更具體而言，加熱中 之氧濃度較佳為1%以1，藉此，經由氧化覆膜之結合部 22及金屬粒子彼此之結合部21兩者均容易產生4濃度之 上限並未特別規定，但考慮到製造成本等而可列舉空氣中 之氧濃度（約21%)。關於加熱溫度，就容易產生氧化覆膜 I63651.doc 14 201237894 12而產生經由氧化覆膜12之結合部之觀點而言較佳為 6〇〇°C以上，就適度抑制氧化而維持金屬粒子彼此之社人 部21之存在從而提高磁導率之觀點而言較佳為·。c以 下。加熱溫度更佳為700~80(rc。就使經由氧化覆膜12之 結合部22及金屬粒子彼此之結合部21兩者均容易產生之觀 點而言’加熱時間較佳為0 5〜3小時。 於所獲得之粒子成形體艸，亦可於其内部存在空隙 3〇。圖2係示意性地表示本發明之磁性材料之另一例之微 細結構之剖面圖。根據圖2中記載之實施形態，粒子成形 體丄之内部所存在之空隙之至少一部分中含浸有高分子樹 月曰31。於含浸高分子樹脂31時，可列舉如下方法：例如， t液體狀態之高分子樹脂或高分子樹脂之溶液等高分子樹 月曰之液狀物中浸潰粒子成形體i而降低製造系統之壓力、 或將上述高分子樹脂之液狀物塗佈於粒子成㈣以而渗 2表面附近之空隙30等。因粒子成形體1之空隙30中含浸 ^…樹脂，從而具有如下優點•增加強度或抑制吸渴 生。作為高分子樹脂_，可無特別限定地列舉環氧樹脂1 樹脂等有機樹脂、或聚矽氧樹脂等。 作種方式獲得之粒子成形體1製成磁性材料而用 材料用作磁之構成要素。例如’亦可藉由將本發明之磁性 …、周圍纏.-絕緣被覆導線而形成線圈β iL 方法形成包含上述原料粒子之生片，於- 4=等而形成特定圖案之導電膏之後，藉由將印刷 "片積層並加1而成形’其次’藉由於上述條件下 163651.doc 201237894 貫’、’、处里從而亦可獲得於本發明之磁性材料之内部形 成線圈而成之電感器（線圈零件）。此外，使用本發明之磁 t材料#由於其内部或表面形成線圈而可獲得各種線圈 零件線®零件亦可為表面安裝型或通孔安裝型等各種安 裝形九、者，包括構成該等安裝形態之線圈零件之方法在 2 ’關於由磁性㈣獲得線圈零件之方法，亦可參考下述 實把例之把載，又，可適當採用電子零件領域中周知之製 造手法。 以下’藉由實施例進一步具體地說明本發明。然而，本 發明並不限定於該等實施例中所記載之態樣。 [實施例1] (原料粒子） 將以霧化法製造之具有Cr 4 5 wt%、Si 3 5、剩餘部 分為Fe之組成，且平均粒徑咖為1〇 _之市售之合金粉末 用作原料粒子。對該合金粉末之集合體表面以xps進行分 析，4算上述FeMetal/(FeMeta|+Fe〇xide)，結果為〇25。 (粒子成形體之製造） 將該原料粒子1〇〇重量份與熱分解溫度為彻。。之丙稀酸 黏合劑i.5重量份-起授拌混合，添加Q5重量份之硬脂酸 Zn作為潤滑劑。其後’以8 t/cm2成形為特定之形狀，於 20.6%之氧濃度之氧化環境中以75〇t進行i小時熱處理， 獲得粒子成形體。對所獲得之粒子成形體之特性進行測定 之結果為，相對於熱處理前之磁導率為36，熱處理後成為 48。比電阻為2x105 Qcm，強度為75 kgf/mm2。獲得粒子 163651.doc •16· 201237894 成形體之3000倍之SEM觀察像，確認金屬粒子丨丨之數量n 為42，金屬粒子丨丨彼此之結合部21之數量b為6，B/N比率 為〇. 14。對獲得之粒子成形體中氧化覆膜丨2之組成進行分 析之結果為，相對於卜元素〖莫耳，含有Cr元素丨5莫耳。 [比較例1 ] 作為原料粒子，除上述丨/(FeM⑴丨+Fe〇we)為〇15以 外，使用與實施例丨相同之合金粉末，藉由與實施例丨相同 之操作製造粒子成形體。與實施例丨之情形不同，於比較 例1中，為可使市售之合金粉末乾燥而以200。(：於恆溫槽内 保管12小時。相對於熱處理前之磁導率刊，熱處理後亦為 36且於粒子成形體中磁導率未增加。根據該粒子成形體 之3000倍之SEM觀察像，未發現金屬粒子彼此之結合部21 之存在。換而言之，於該觀察像上，金屬粒子11之數量N 為24，金屬粒子11彼此之結合部21之數量B為〇，比率 為0。圖9係示意性地表示比較例1中粒子成形體之微細結 構之剖面圖。如圖9中示意性地表示之粒子成形體2般，於 由該比較例獲得之粒子成形體中不存在金屬粒子^彼此之 結合，而僅發現經由氧化覆膜12之結合。對所獲得之粒子 成形體中氧化覆膜12之組成進行分析之結果為，相對於以 元素1莫耳，含有Cr元素〇_8莫耳。 [實施例2] (原料粒子） 、將以霧化法製造之具有A1 5.0 wt%、Si 3.0 wt%、剩餘部 刀為Fe之組成，且平均粒徑d5〇為ι〇 之市售之合金粉末 i63651.doc 201237894 用作原料粒子。對該合金粉末之集合體表面以χρ§進行分 析，計算上述FeMetal/(FeMetal+Fe0xide)，結果為〇 21。 (粒子成形體之製造） 將該原料粒子1〇〇重量份與熱分解溫度為4〇〇t之丙烯酸 黏合劑1·5重量份一起攪拌混合，添加〇5重量份之硬脂酸 Ζη作為潤滑劑。其後，以8 t/cm2成形為特定之形狀，於 20.6%之氧濃度之氧化環境中以75〇t：進行丨小時熱處理， 獲得粒子成形體。對所獲得之粒子成形體之特性進行測定 之結果為，相對於熱處理前之磁導率為24，熱處理後成為 33。比電阻為3xl〇5 Qcm，強度為6 9 kgf/_2。於8腕觀 察像上，金屬粒子11之數量N為55、金屬粒子丨丨彼此之結 合部21之數量B為n，B/N比率為〇2〇。對所獲得之粒子成 形體中氧化覆膜12之組成進行分析之結果為，相對於以元 素1莫耳，含有A1元素2.1莫耳。 [實施例3] (原料粒子） 將以霧化法製造之具有Cr 4.5 wt%、Si 6·5 wt%、剩餘部 分為Fe之組成，且平均粒徑d5〇為6 μιη之市售之合金粉末 用作原料粒子。對該合金粉末之集合體表面以xps進行分 析 ’ §十算上述FeMetal/(FeMetal+Fe0xide)，結果為 0.22。 (粒子成形體之製造） 將該原料粒子100重量份與熱分解溫度為4〇(rc之丙烯酸 黏合劑1 _ 5重菫份一起授拌混合，添加〇 5重量份之硬脂酸 Zn作為潤滑劑。其後，以8 t/cm2成形為特定之形狀，於 163651.doc -18- 201237894 2〇.6%之氧濃度之氧化環境中以75(rc進行丨小時熱處理， 獲得粒子成形體。對所獲得之粒子成形體之特性進行測定 之結果為，相對於熱處理前之磁導率為32，熱處理後成為 D。比電阻為4X106 Qcm，強度為7.8 kgf/mm2。於SEM觀 察像上，金屬粒子11之數量_51，金屬粒子⑴皮此之結 合部21之數量B為9，B/N比率為G18。對所獲得之粒子成 形體中氧化覆膜12之組成進行分析之結果為，相對於以元 素1莫耳，含有Cr元素1.2莫耳。 [實施例4] (原料粒子） 對以霧化法製造之具有Cr 4 5 wt%、Si 3 5 、剩餘部 刀為Fe之組成’且平均粒徑咖為1〇㈣之市售之合金粉末 於虱環境中以7GGt進行1小時熱處理後，將該合金粉末用 作原料粒子。對該合金粉末之集合體表面以進行分 析 °十算上述 FeMetai/(FeMetal+Fe0xide)，結果為 〇·55。 (粒子成形體之製造） 將該原料粒子100重量份與熱分解溫度為400X：之丙烯酸 點合齊".5重量份一起搜拌混合，添加〇5重量份之硬脂酸 η作為潤滑劑。其後’以8 成形為特定之形狀，於 20.6’。之氧濃度之氧化環境中以75〇。。進行i小時熱處理， 獲：粒子成形體。對所獲得之粒子成形體之特性進行測定 、·'為相對於熱處理前之磁導率為3 6，熱處理後成為 M比電阻為8X103 Qcm，強度為2.3 kgf/mm2。於所獲得 之粒子成形體之SEM觀察像上’金屬粒子Η之數量N為 163651.doc 201237894 4〇 ’金屬粒子u彼此之結合部21之數量3為]5，b/n比率為 〇·38。對所獲得之粒子成形體中氧化覆膜12之組成進行分 析之結果為’相對於Fe元素1莫耳，含有Cr元素1 5莫耳。 本例中FeMetal/(FeMetal+Fe0xide)較大，比電阻與強度稍低， 但可獲得磁導率增加之效果。 [實施例5] (原料粒子） 使用與實施例1同等之合金粉末作為原料粒子。 (粒子成形體之製造） 將該原料粒子1〇〇重量份與熱分解溫度為4〇〇£)(：之丙烯酸 黏合劑1.5重量份一起攪拌混合，添加〇 5重量份之硬脂酸

Zn作為潤滑劑。其後，以8 t/cm2成形為特定之形狀於 20.6%之氧濃度之氧化環境中以85〇t>c進行i小時熱處理， 獲得粒子成形體。對獲得之粒子成形體之特性進行測定之 結果為，相對於熱處理前之磁導率為36，熱處理後成為 39。比電阻為6·〇χ1〇5 Qcm，強度為9 2砂關2。於所獲 得之粒子成形體之SEM觀察像上，金屬粒子n之數量N* 44，金屬粒子丨丨彼此之結合部21之數量B為5，b/n比率為 〇·ιι。對所獲得之粒子成形體中氧化覆膜12之組成進行分 析之結果為，相對於Fe元素丨莫耳，含有心元素丨丨莫耳。 [實施例6] 於該實施例中，製造作為線圈零件之捲線型晶片電感 器。 圖3係表示以該實施例製造之磁性材料之外觀之側視 163651.doc a -20· 201237894 圖。圖4係表示以該實施例製造之線圈零件之一例之一部 分的透視側視圖。圖5係表示圖4之線圈零件之内部構造之 縱剖面圖。圖3所示之磁性材料11〇係用作用於捲繞捲線型 曰曰片電感器之線圈之磁心者。鼓型磁心丨丨丨包括：板狀之 捲芯部111 a，其用於捲繞並列配設於電路基板等之安裝面 上之線圈；及一對凸緣部丨丨lb，其分別配設於捲芯部丨丨 之相互對向之端部；且該鼓型磁心丨丨丨之外觀呈鼓型。線 圈之端部係與形成於凸緣部η 113之表面上之外部導體膜 114電性連接 <,關於捲芯部丨丨丨&之尺寸寬度為丨mm、 高度為0.36 mm、長度為丨_4 mm。關於凸緣部mb之尺 寸，寬度為1 .(> mm、高度為〇.6 mm、厚度為〇.3 mm。 作為該線圈零件之捲線型晶片電感器12〇包括上述磁心 111與省略圖示之一對板狀磁心丨12。該磁心丨丨丨及板狀磁 心112係包含西與實施例丨者相同之原料粒子於與實施例i 相同之條件下製造之磁性材料110。板狀磁心112係分別連 接磁心111之兩凸緣部111b、111b間。關於板狀磁心112之 尺寸’長度為2.0 mm、寬度為0.5 mm、厚度為〇.2 mm。於 磁心1 Π之凸緣部11 lb之安裝面上分別形成有一對外部導 體膜114。又，於磁心111之捲芯部111 a捲繞有包含絕緣被 覆導線之線圈115從而形成有捲繞部115a，並且兩端部 115 b分別熱壓接合於凸緣部1】1 b之安裝面之外部導體膜 114。外部導體膜114包括：燒附導體層114a，其形成於磁 性材料11 0之表面；Ni鍍層114b，其積層形成於該燒附導 體層11 4a上；及Sn鍍層114c。上述板狀磁心！丨2係藉由樹 163651 .doc -21 - 201237894 脂系接著劑而與上述·磁心U1之凸緣部lllb、mb接著。 外部導體膜114係形成於磁性材料11〇之表面，且磁心之端 部與外部導體膜114連接。外部導體膜114係將於銀中添加 有玻璃之膏體於特定之溫度下燒附於磁性材料丨1〇上而形 成。於製造磁性材料110表面之外部導體膜114之燒附導體 膜層114a時，具體而言，係於包含磁性材料11〇之磁心^ 之凸緣部lllb之安裝面上，塗佈含有金屬粒子與玻璃料之 燒附型電極材料膏體（本實施例中為燒附型Ag,)，並於大 氣中進行熱處理，藉此，使電極材直接燒結固著於磁性材 料110之表面。以此種方式製造作為線圈零件之捲線型晶 片電感器。 [實施例7] 於該實施例中，製造作為線圈零件之積層電感器。 圖6係積層電感器之外觀立體圖。圖7係沿圖6之s 11 _ $ 11 線之放大剖面圖。圖8係圖6所示之零件本體之分解圖。於 圖6中，以該實施例製造之積層電感器21〇之長度l約為3 2 mm、寬度W約為1·6 mm、高度H約為〇 8 mm，整體呈長方 體形狀。該積層電感器210包括：長方體形狀之零件本體 211、與設置於該零件本體211之長度方向之兩端部之丨對 外部端子214及215。如圖7所示般，零件本體211包括長方 體形狀之磁性體部2 12、及由該磁性體部2丨2覆蓋之螺旋狀 之線圈部213，該線圈部213之一端與外部端子214連接且 另一端與外部端子215連接。如圖8所示般，磁性體部212 具有由共計20層之磁性體層ML1〜ML6 一體化而成之構 163651.doc •22· 201237894 造，長度約為3.2 mm、寬度約為16 mm、高度約為〇 8 mm。各磁性體層ML1〜ML6之長度約為32 mm、寬度約為 1.6 mm、厚度約為40 μη^線圈部2丨3具有如下構造：共計 5個線圈段CSI〜CS5、與連接該線圈段CS1〜CS5之共計4個 轉接段IS1〜IS4呈螺旋狀一體化，且其捲數約為3 5。該線 圈部2 1 3係將d50為5 μιη之Ag粒子作為原料。 4個線圈段C S1〜C S 4呈17字狀，1個線圈段c s 5呈帶狀， 各線圈段CS1〜CS5之厚度約為20 μηι、寬度約為〇2 mm。 最上位之線圈段cs 1連續具有用於與外部端子2丨4連接之L 字狀之引出部分LSI，最下位之線圈段CS5連續具有用於 與外部端子1.5連接之L字狀之引出部分LS2。各轉接段 IS 1〜IS4係呈；I通磁性體層ML1〜ML4之柱狀，且各自之口 徑約為15 μπι。各外部端子214及215係遍及零件本體2ιι之 長度方向之各端面與該端面附近之4個側面，且其厚度約 為20 μιη。其令之一外部端子214係與最上位之線圈段csi 之引出部分LSI之端緣連接，另一外部端子215係與最下位 之線圈段CS5之引出部分LS2之端緣連接。該各外部端子 214及215係將d50為5 μιη之Ag粒作為原料。 於製造積層電感器210時，使用刮刀作為塗佈機，將預 先準備之磁膏塗佈於塑膠製基底膜（省略圖示）之表面，對 其使用熱風乾燥機於約80°c、約5 min之條件下進行乾 燥’而分別製作對應於磁性體層ML 1〜ML6(參照圖8)，且 適合於多腔模之尺寸之第丨〜第6片材。作為磁膏，實施例1 中使用之原料粒子為85 wt%、丁基卡必醇（溶劑）為㈠ 163651 .doc •23· 201237894 wt%、聚乙烯丁醛（黏合劑）為2 wt%。繼而，使用打孔加工 機，在對應於磁性體層心之第丨片材上進行穿孔，以: 定排列形成對應於轉接段IS1之貫通孔。同樣，分別在對 應於磁性體層ML2〜ML4之第2〜第4片材上’以特定排列形 成對應於轉接段IS2〜IS4之貫通孔。 繼而，使用網版印刷機，將預先準備之導電膏印刷在對 應於磁性體層ML丨之第丨片材之表面，對其使用熱風乾燥 機等’於約8G°C、約5 min之條件下進行乾燥，以特定排 列製作對應於線圈段CS1之第i印刷層。同樣，分別在對應 於磁性體層ML2〜ML5之第2〜第5片材之表面上，以特定： 列製作對應於線圈段CS2〜CS5之第2〜第5印刷層。關於導 電膏之組成，Ag原料為85 wt%、丁基卡必醇（溶劑彡為。 wt。/。、聚乙烯丁路（黏合劑）為2 wt%e分別形成在對應於磁 性體層ML1〜ML4之第】〜第4片材±的特定排列之貫通孔係 位於與特定排列之第丨〜第4印刷層各端部重疊之位置因 此，於印刷第1〜第4印刷層時一部分導電膏填充於各貫通 孔中，而开> 成對應於轉接段I § 1〜IS 4之第1〜第4填充部。 繼而，使用吸附搬送機與衝壓機（均省略圖示），將設置 有印刷層及填充部之第1〜第4片材（對應於磁性體層 ML1〜ML4)、僅設置有印刷層之第5片材（對應於磁性體層 ML5)、卩未設置印刷層及填充部之第6片材(對應於磁性體 層ML6)，以如圖8所示之順序堆積並進行熱壓接合而製作 積層體。繼而’使用切割機’將積層體切斷成零件本體尺 寸，製作加熱處理前晶片（包含加熱處理前之磁性體部及 I63651.doc -24· 201237894 線圈部）。繼而，使用焙焯 ^ ^ °魔爐專’於大氣環境下對多個加 熱處理前晶片一起逸耔Λ # 文進仃加熱處理。該加熱處理包含脫黏合 劑製程與氧化物膜形成製 。 战表程’脫黏合劑製程係於約 300 C、約1 hr之條件下執杆，翁乂丨此 。 卜轨仃，氧化物膜形成製程係於約 750 C、約2 hr之條件下執杆 钒仃繼而，使用浸潰式塗佈機， 將上述導電膏塗佈於零件 令仟本體211之長度方向兩端部，對 其使用賠燒爐於約_°C、約1匕之條件下進行燒附處理， ^由射堯附處理進行溶劑及黏合劑之消失與Ag粒子群之燒 結’從而製作外部端子214及2 疋 ®㊉▲ 及215以此種方式製造作為線 圈零件之積層電感器。 【圖式簡單說明】 圖1係示意性地表示本發明之磁性材料之微細結構之剖 面圖。 圖2係不意性地表示本發明之磁性材料之另—例中之 細結構之剖面圖。 ’ 圖3係表示以本發明之—眘 知方之貫施例所製造之磁性材料之外 觀之側視圖。 寸·^外 圖4係表示以本發明之—實施例所製造之線圈零件之一 例之一部分的透視側視圖。 圖5係表示圖4之線圈零件之内部構造之縱剖面圖。 圖6係積層雹感器之外觀立體圖。 圖7係沿圖6之511_311線之放大剖面圖。 圖8係圖6所示之零件本體之分解圖。 圖9係示意性地表示比較例中磁性材料之微細結構之剖 I6365l.doc 25· 201237894 面圖。 【主要元件符號說明】 1、2 粒子成形體 11 金屬粒子 12 氧化覆膜 21 金屬粒子彼此之結合部 22 經由氧化覆膜之結合部 30 空隙 31 南分子樹脂 110 磁性材料 111 、 112 磁心 114 外部導體膜 115 線圈 210 積層電感器 211 零件本體 212 磁性體部 213 線圈部 214 、 215 外部端子 163651.doc •26-

Claims (1)

1. 201237894 七、申請專利範圍： 1. 一種磁性材料，其包含粒子成形體， 該粒子成形體包括：複數個金屬粒子，其包含Fei 軟磁性合金（其中，M係較以更易氧化之金屬元素）； 及氧化覆膜，其形成於上述金屬粒子之表面； 上述乳化覆膜係Fe_Si_M系軟磁性合金（其中，Μ係較 Fe更易氧化之金屬元素)之氧化物’且該合金之氧化物中 以上述Μ表示之金屬元素相對於以元素之莫耳比，大於 上述金屬粒子中以料示之金屬元素相對於以元素之莫 耳比； 、 該粒子成形體具有：經由形成於鄰接之金屬粒子表面 之氧化覆膜之結合部、及不存在氧化覆膜之部分中金屬 粒子彼此之結合部。 2. 如請求们之磁性材料，其中上述經由氧化覆膜之結合 部’係鄰接之金屬粒子表面所形成之氧化覆膜在§ΕΜ觀 察像中呈同一相者。 3·如請求項丨之磁性材料，其中上述Fe_Si_M系軟磁性合金 均為Fe-Cr-Si系軟磁性合金。 4.如請求項2之磁性材料，其中上述Fe_si_M系軟磁性合金 均為Fe-Cr-Si系軟磁性合金。 5·如請求項⑴中任一項之磁性材料，其中上述粒子成形 體之d面中金屬粒子彼此之結合部之數量B、與金屬粒 子之粒子數量N的比率B/N為0.1〜0.5。 6.如請求項…中任一項之磁性材料，其係藉由使以霧化 163651.doc 201237894 法製造之複數個金屬粒子成形並於氧化環境下對其進行 熱處理而獲得。 7. 如請求項5之磁性材料，其係藉由使以霧化法製造之複 數個金屬粒子成形並於氧化環境下對其進行熱處理 得。 又 8. 如請求項⑴中任一項之磁性材料，其中粒子成形體係 :内部具有空隙’且於上述空隙之至少一部分中含浸有 南分子樹脂。 9. 如請求項5之磁性材料’其中粒子成形體係於内部具有 空隙，且於上述空隙之$，丨、如、丄 4工隙之至J-部分中含浸有高分子樹 脂0 10. 如請求項6之磁性材料，其 * τ卞成形體係於内部具有 工隙’且於上述空隙之至 脂。 夕邛分中含浸有高分子樹 11·如請求項7之磁性材 1 办 /、中粒子成形體係於内部具有 工障 且於上述空隙夕$小 . 脂。 隙之至》-部分中含浸有高分子樹 12.:種線圏零件，其包括：如請求们至1】中任-項之磁 性材料、及形成於上述磁性材 項之磁 <内部或表面之線圈。 163651.doc