TW201310476A - 電子零件及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種可一方面提昇電氣特性及可靠性，一方面對電路基板上可進行良好之高密度安裝或低背安裝之小型電子零件及其製造方法。本發明之電子零件包括：包含含有鐵(Fe)、矽(Si)、鉻(Cr)之軟磁性合金粒子群之聚集體之鼓核型之磁心構件11、捲繞於該磁心構件11上之線圈導線12、連接線圈導線12之端部13A、13B之一對端子電極16A、16B、被覆上述捲繞之線圈導線12且含有含磁粉樹脂之外裝樹脂部18，且具有上述含磁粉樹脂中之僅樹脂材料自磁心構件11之表面朝向內部方向以特定之深度浸透之部分11d。
Description
本發明係關於一種電子零件及其製造方法，尤其關於一種具備保護設置於基材上且具有電氣功能之零件及電路之外裝構造之電子零件及其製造方法。
先前，已知有藉由樹脂材料來被覆保護設置於基材或基板上且具有電氣功能之零件及電路之樹脂外裝(或樹脂密封)構造之電子零件。此處，於裝載在行動電話等便攜式電子機器之電子零件中，亦就可靠性方面而言，強烈要求對於使用環境(溫度及濕度等)之變化具有高耐久性。
作為此種電子零件之例，例如專利文獻1中記載，已知有將導線捲繞於鼓核型之鐵氧體磁心，且藉由外裝用之樹脂材料來被覆保護該導線之面安裝型之卷線型電感器。此處，專利文獻1中揭示有藉由調整外裝用之樹脂材料之組成，而使鐵氧體磁心與外裝樹脂之線膨脹係數接近，從而提昇對於溫度環境變化之耐久性。再者，由於應用有此種鐵氧體磁心之電感器通常可使外形尺寸(尤其高度尺寸)小型化，故而具有適於對電路基板上進行高密度安裝及低背安裝之特長。
[專利文獻1]日本專利特開2010-016217號公報
近年來，隨著電子機器之小型薄型化或高功能化，而要求一面具有所需之電氣特性(例如電感器特性)及高可靠性，一面可進行高密度安裝或低背安裝之電子零件(例如電感器)。又，另一方面，為了應對電子機器之低價格化，而要求可進一步提昇生產率而不降低可靠性之電子零件之製造方法。
本發明之第1目的在於提供一種可一方面提昇電氣特性及可靠性，一方面對電路基板上進行良好之高密度安裝或低背安裝之小型電子零件及其製造方法。
又，本發明之第2目的在於提供一種一方面具有所需之電氣特性及可靠性，一方面可提昇生產率之小型電子零件及其製造方法。
請求項1記載之發明之電子零件係其特徵在於：包含含有軟磁性合金粒子之聚集體之基材、捲繞於基材上之被覆導線、包含含有填料之樹脂材料且被覆上述被覆導線部之外周之外裝樹脂部，且上述基材係上述樹脂材料自上述外裝樹脂部所接觸之界面浸透至上述基材內部。
請求項2記載之發明係如請求項1之電子零件，其中上述基材係上述樹脂材料自上述界面以10~30 μm之深度浸透至上述基材內部。
請求項3記載之發明係如請求項1或2之電子零件，其中構成上述外裝樹脂部之上述樹脂材料含有50 vol%以上之上述填料。
請求項4記載之發明係如請求項1至3中任一項之電子零件，其中上述基材係吸水率為1.0%以上，或者孔隙率為10~25%。
請求項5記載之發明係如請求項1至4中任一項之電子零件，其中上述基材係包含含有鐵、矽、及比鐵更易於氧化之元素之上述軟磁性合金粒子群，且於各軟磁性合金粒子之表面生成將該軟磁性合金粒子氧化而形成之氧化層，該氧化層係與該軟磁性合金粒子相比含有更多比鐵更易於氧化之元素，且粒子彼此介隔上述氧化層而結合。
請求項6記載之發明係如請求項5之電子零件，其中上述比鐵更易於氧化之元素係鉻，且上述軟磁性合金至少含有2~15 wt%之鉻。
請求項7記載之發明係如請求項1至6中任一項之電子零件，其中上述電子零件包括：上述基材，其具有柱狀之卷芯部、及設置於該卷芯部之兩端之一對凸緣部；上述被覆導線，其捲繞於上述基材之上述卷芯部；一對端子電極，其等設置於上述凸緣部之外表面，且連接著上述被覆導線之兩端部；以及上述外裝樹
脂部，其以被覆上述被覆導線部之外周之方式，設置於上述一對凸緣部間；上述樹脂材料至少浸透至上述外裝樹脂部所接觸且上述一對凸緣部所對向之面。
請求項8記載之發明之電子零件之製造方法係其特徵在於包括如下步驟：將被覆導線捲繞於包含軟磁性合金粒子之聚集體之基材；以被覆上述被覆導線部之外周之方式，於上述基材之表面上塗佈含有第1含有率之填料之樹脂材料；使上述樹脂材料自上述外裝樹脂部所接觸之界面以特定之深度浸透至上述基材內部；以及使上述樹脂材料乾燥、硬化，形成包含使上述填料之含有率變為高於上述第1含有率之第2含有率之上述樹脂材料之外裝樹脂部。
請求項9記載之發明係如請求項8之電子零件之製造方法，其中使上述樹脂材料浸透至上述基材之步驟係使上述樹脂材料自上述界面以10~30 μm之深度浸透至上述基材內部。
請求項10記載之發明係如請求項8或9之電子零件之製造方法，其中塗佈上述樹脂材料之步驟係上述樹脂材料中所含之上述填料之上述第1含有率為40 vol%以上。
請求項11記載之發明係如請求項8至10中任一項之電子
零件之製造方法，其中上述基材係吸水率為1.0%以上，或者孔隙率為10~25%。
請求項12記載之發明係如請求項8至11中任一項之電子零件之製造方法，其中上述基材係包含含有鐵、矽、及比鐵更易於氧化之元素之軟磁性合金之粒子群，且於各軟磁性合金粒子之表面上，生成將該軟磁性合金粒子氧化而形成之氧化層，該氧化層係與該軟磁性合金粒子相比含有更多比鐵更易於氧化之元素，且粒子彼此介隔上述氧化層而結合。
請求項13記載之發明係如請求項12之電子零件之製造方法，其中上述比鐵更易於氧化之元素係鉻，且上述軟磁性合金至少含有2~15 wt%之鉻。
根據本發明，可提供一種一方面提昇電氣特性及可靠性，一方面可對電路基板上進行良好之高密度安裝或低背安裝之小型電子零件及其製造方法，從而可有助於裝載有該電子零件之電子機器之小型薄型化、高功能化及可靠性之提昇。
又，根據本發明，可提供一種一方面具有所需之電氧特性及可靠性，一方面可提昇生產率之小型電子零件及其製造方法，從而可有助於具有特定之可靠性之電子零件之成本削減。
以下，對本發明之電子零件及其製造方法，以實施形態為示例進行詳細說明。此處，對應用卷線型電感器作為本發明之電子零件之情形進行說明。再者，此處所示之實施形態係表示可作為本發明之電子零件而應用之一例，但並不受此任何限定。
首先，對用作本發明之電子零件之卷線型電感器之概略構成進行說明。
圖1係表示用作本發明之電子零件之卷線型電感器之一實施形態之概略立體圖。此處，圖1(a)係自上表面側(上凸緣部側)觀察本實施形態之卷線型電感器所得之概略立體圖，圖1(b)係自底面側(下凸緣部側)觀察本實施形態之卷線型電感器所得之概略立體圖。圖2係表示本實施形態之卷線型電感器之內部構造之概略剖面圖。此處，圖2(a)係表示沿著圖1(a)所示之A-A線之卷線型電感器之剖面之圖，圖2(b)係將圖2(a)所示之B部放大所得之主要部分剖面圖。
本實施形態之卷線型電感器係如圖1、圖2所示，概略地包括鼓核型之磁心構件11、捲繞於該磁心構件11上之線圈導線12、連接著線圈導線12之端部13A、13B之一對端子電極16A、16B、以及被覆上述捲繞之線圈導線12之外周且包含含磁粉樹脂之外裝樹脂部18。
具體而言，磁心構件11係如圖1(a)、圖2(a)所示，包括
捲繞著線圈導線12之柱狀之卷芯部11a、設置於該卷芯部11a之圖式上端之上凸緣部11b、以及設置於卷芯部11a之圖式下端之下凸緣部11c，且其外觀具有鼓核型之形狀。
此處，如圖1、圖2(a)所示，上述磁心構件11之卷芯部11a係剖面較佳為大致圓形或圓形，以便可使獲得特定之捲繞數所需之線圈導線12之長度變得更短，但並不限定於此。磁心構件11之下凸緣部11c之外形係俯視圖形狀較佳為大致四邊形或四邊形，以對應高密度安裝實現小型化，但並不限定於此，亦可為多邊形或大致圓形等。又，上述磁心構件11之上凸緣部11b之外形較佳為與下凸緣部11c相應之類似之形狀，以對應高密度安裝實現小型化，進而較佳為與下凸緣部11c為相同尺寸或略微小於下凸緣部11c之尺寸。
如此，藉由在卷芯部11a之上端及下端設置上凸緣部11b及下凸緣部11c，而變得容易控制線圈導線12相對卷芯部11a之捲繞位置，從而可使電感器之特性穩定。又，可藉由對上凸緣部11b之四角適當地實施倒角等，而於上凸緣部11b及下凸緣部11c之間，容易地填充構成下述外裝樹脂部18之含磁性粉樹脂。再者，上凸緣部11b及下凸緣部11c之厚度係其下限值可考慮到上述磁心構件11中之上凸緣部11b及下凸緣部11c分別相距卷芯部11a之突出尺寸，適當地設定為滿足特定之強度。
又，如圖1(b)、圖2(a)所示，於磁心構件11之下凸緣部11c之底面(外表面)11B，隔著卷芯部11a之中心軸CL之延
長線設置有一對端子電極16A、16B。此處，於底面11B，亦可在形成有一對端子電極16A、16B之區域(電極形成區域)，例如圖1(b)、圖2(a)所示，形成槽15A、15B。
此處，於本實施形態之卷線型電感器10中，應用上述磁心構件11之吸水率為1.0%以上，或者孔隙率為10~25%之多孔質成形體。具體而言，於本實施形態之卷線型電感器中，作為磁心構件11，例如可應用如下多孔質成形體，即，多孔質成形體係構成為含有包含鐵(Fe)、矽(Si)、及比鐵更易於氧化之元素之軟磁性合金之粒子群，且於各軟磁性合金粒子之表面，形成有該軟磁性合金粒子經氧化之氧化層，該氧化層係與該軟磁性合金粒子相比，含有更多之比鐵更易於氧化之元素，且粒子彼此介隔該氧化層而結合。尤其於本實施形態中，作為上述比鐵更易於氧化之元素，可應用鉻(Cr)，且上述軟磁性合金粒子較佳為至少含有2~15 wt%之鉻，又，軟磁性合金粒子之平均粒徑較理想為大致2~30 μm左右。
如此般，可藉由於上述範圍內適當地設定構成磁心構件11之軟磁性合金粒子中之鉻之含有率、或該軟磁性合金粒子之平均粒徑，而實現高飽和磁通密度Bs(1.2 T以上)與高磁導率μ(37以上)，並且即使於100 kHz以上之頻率中，亦可抑制粒子內產生渦電流損失。而且，由於具有該高磁導率μ及高飽和磁通密度Bs，本實施形態之卷線型電感器10可實現優異之電感器特性(電感-直流重疊特性：L-Idc特性)。
又，如圖2(a)所示，線圈導線12係應用於包含銅(Cu)或銀(Ag)等之金屬線13之外周形成有包含聚胺基甲酸酯樹脂或聚酯樹脂等之絕緣被覆14之被覆導線。而且，線圈導線12係捲繞於上述磁心構件11之柱狀之卷芯部11a之周圍，並且如圖1、圖2(a)所示，一個及另一端部13A、13B於將絕緣被覆14去除之狀態下，分別藉由焊錫17A、17B而與上述端子電極16A、16B導電連接。
此處，線圈導線12係將例如直徑0.1~0.2 mm之被覆導線於磁心構件11之卷芯部11a之周圍捲繞3.5~15.5圈。應用於線圈導線12之金屬線13並未限定為單線，亦可為2根以上之線或股線。又，該線圈導線12之金屬線13並未限定為具有圓形之剖面形狀者，亦可使用例如具有長方形之剖面形狀之矩形線或具有正方形之剖面形狀之方線等。又，於上述端子電極16A、16B設置於槽15A、15B之內部之情形時，較佳為，將線圈導線12之端部13A、13B之直徑設定為大於槽15A、15B之深度。
再者，上述線圈導線12之端部13A、13B與端子電極16A、16B之焊錫之導電連接係兩者只要具有經由焊錫而導電連接之部位即可，並不限定為僅由焊錫而導電連接。例如，端子電極16A、16B與上述線圈導線12之端部13A、13B亦可具有藉由熱壓接合而利用金屬間結合接合之部位，並且具有以覆蓋該接合部位之方式利用焊錫被覆之構造。
端子電極16A、16B係例如圖1(b)、圖2(a)所示，於設置
在槽15A、15B內之情形時，連接於沿著該槽15A、15B延伸之線圈導線12之各端部13A、13B。又，端子電極16A、16B可使用各種電極材料，例如，可良好地應用銀(Ag)、銀(Ag)與鈀(Pd)之合金、銀(Ag)與鉑(Pt)之合金、銅(Cu)、鈦(Ti)與鎳(Ni)與錫(Sn)之合金、鈦(Ti)與銅(Cu)之合金、鉻(Cr)與鎳(Ni)與錫(Sn)之合金、鈦(Ti)與鎳(Ni)與銅(Cu)之合金、鈦(Ti)與鎳(Ni)與銀(Ag)之合金、鎳(Ni)與錫(Sn)之合金、鎳(Ni)與銅(Cu)之合金、鎳(Ni)與銀(Ag)之合金、以及磷青銅等。作為使用該等電極材料之端子電極16A、16B，例如可較佳地應用將銀(Ag)或含銀(Ag)之合金等之中添加有玻璃之電極糊塗佈於上述槽15A、15B內、或下凸緣部11c之底面11B，且藉由以特定之溫度進行烘烤之形成方法而獲得之烘烤電極。又，作為端子電極16A、16B之另一形態，例如亦可良好地應用藉由使用包含環氧系樹脂等之接著劑將包含磷青銅板等之板狀構件(架)接著於下凸緣部11c之底面11B之方法所獲得之電極架。又，作為端子電極16A、16B之又一形態，例如亦可良好地應用藉由使用濺鍍法或蒸鍍法使鈦(Ti)或含鈦(Ti)之合金等於上述槽15A、15B內、或下凸緣部11c之底面11B上形成金屬薄膜之方法所獲得之電極膜。再者，作為端子電極16A、16B，於應用上述烘烤電極或電極膜之情形時，亦可為於其表面藉由電解電鍍而形成有鎳(Ni)或錫(Sn)等之金屬電鍍層者。
外裝樹脂部18係設置為含磁粉樹脂如圖2(a)所示，被覆
捲繞於磁心構件11所對向之上凸緣部11b及下凸緣部11c間之卷芯部11a上的線圈導線12之外周，且，填充於由卷芯部11a與上凸緣部11b及下凸緣部11c所包圍之區域。
含磁粉樹脂係應用於卷線型電感器10之使用溫度範圍中具有特定之黏彈性之樹脂材料中，以特定之比率含有包含磁粉或例如二氧化矽(SiO2)等無機材料之無機填料者。更具體而言，可良好地應用作為硬化時之物性於相對溫度之剛性率之變化中，自玻璃狀態轉移至橡膠狀態之過程中玻璃轉移溫度為100~150℃之含磁粉樹脂。
此處，作為樹脂材料，可良好地應用例如矽樹脂，且為了縮短將含磁粉樹脂裝入至磁心構件11之上凸緣部11b及下凸緣部11c間之步驟中之前置時間，可應用例如環氧樹脂與羧基變性丙二醇之混合樹脂。
又，作為含磁粉樹脂中所含之無機填料，可使用包含Fe-Cr-Si合金或Mn-Zn鐵氧體或Ni-Zn鐵氧體等之各種磁粉、或者用以調整黏彈性之二氧化矽(SiO2)等，但作為具有特定之磁導率之磁粉，較佳為使用例如具有與構成磁心構件11之軟磁性合金粒子相同之組成之磁粉末，或含有該磁粉末者。此種情形時，上述磁粉之平均粒徑較佳為大致2~30 μm左右。又，含磁粉樹脂較佳為含有大致50 vol%以上之包含磁性粉之無機填料。
而且，於本實施形態之卷線型電感器10中，如圖2(a)、(b)所示，其特徵在於：於多孔質之磁心構件11之上凸緣部11b及下凸緣部11c接觸有構成外裝樹脂部18之含磁粉樹脂
之區域中，具有上述含磁粉樹脂中僅樹脂材料，自磁心構件11接觸有外裝樹脂部18之界面(即磁心構件11之表面)沿著磁心構件11之內部方向以特定之深度浸透之部分11d。此處，樹脂材料沿著磁心構件11之內部方向所浸透之深度較佳為大致10~30 μm。
如此，由於具有構成外裝樹脂部之含磁粉樹脂中僅樹脂材料浸透至磁心構件11之部分，故可使至少磁心構件11接觸有外裝樹脂部18之界面附近之含磁粉樹脂中所含之無機填料之比率(含有率)相對地上升，且使該含磁粉樹脂之線膨脹係數下降，因此，可減小與磁心構件11之線膨脹係數之差值，提昇對於卷線型電感器10之使用環境之變化(尤其溫度變化)之耐受性。或者，由於可一方面維持對於卷線型電感器10之使用環境之變化(尤其溫度變化)之耐受性，一方面將構成外裝樹脂部18之含磁粉樹脂中所含之無機填料之比率(含有率)設定為較低，因此，於對上凸緣部11b及下凸緣部11c間填充含磁粉樹脂之塗佈步驟中，可改善含磁粉樹脂之噴出性或流動性，提昇卷線型電感器10之生產率。
其次，對上述卷線型電感器之製造方法進行說明。
圖3係表示本實施形態之卷線型電感器之製造方法之流程圖。
上述卷線型電感器係如圖3所示，大致而言經由磁心構件製造步驟S101、端子電極形成步驟S102、線圈導線捲繞
步驟S103、外裝步驟S104、及線圈導線接合步驟S105而製造。
於磁心構件製造步驟S101中，首先，將以特定之比率含有鐵(Fe)、矽(Si)、及鉻(Cr)之軟磁性合金之粒子群作為原料粒子，混合特定之結合劑，形成特定形狀之成形體。具體而言，於含有鉻2~15 wt%、矽0.5~7 wt%、剩餘部分含有鐵之原料粒子中，添加例如熱塑性樹脂等結合劑(黏合劑)，進行攪拌混合，獲得造粒物。繼而，使用粉末成形壓力機將該造粒物壓縮成形，形成成形體，例如使用磨盤藉由無心研磨而於上凸緣部11b及下凸緣部11c間，形成凹部，以形成柱狀之卷芯部11a，從而獲得鼓核形之成形體。
繼而，煅燒所得之成形體。具體而言，將上述成形體於大氣中以400~900℃之溫度進行熱處理。藉由以此方式於大氣中進行熱處理，而對經混合之熱塑性樹脂進行脫脂(debinding Process)，並且一面使原本存在於粒子中且藉由熱處理而移動至表面之鉻、及作為粒子之主成分之鐵與氧結合，一面使粒子表面生成包含金屬氧化物之氧化層，且，使鄰接之粒子之表面之氧化層彼此結合。生成之氧化層(金屬氧化物層)係主要包含鐵與鉻之氧化物，且可提供一方面確保粒子間之絕緣一方面包含軟磁性合金粒子之聚集體之磁心構件11。
此處，作為上述原料粒子之示例，可應用以水霧化法製
造之粒子，作為原料粒子之形狀之例，可列舉球狀、扁平狀。又，於上述熱處理中，若使氧環境下之熱處理溫度上升，則結合劑分解，軟磁性合金之粒子被氧化。因此，作為成形體之熱處理條件，較佳為於大氣中以400~900℃保持1分鐘以上。可藉由於該溫度範圍內進行熱處理而形成優異之氧化層。更佳為600~800℃。亦可於大氣中以外之條件，例如氧分壓與大氣為同等程度之環境中進行熱處理。由於在還原環境或非氧化環境中，無法藉由熱處理來進行包含金屬氧化物之氧化層之生成，故而，粒子彼此燒結，體積電阻率顯著下降。又，對於環境中之氧濃度、水蒸氣量，並無特別限定，但若考慮到生產面，較理想為大氣或乾燥空氣。
於上述熱處理中，可藉由設定為超過400℃之溫度而獲得優異之強度與優異之體積電阻率。另一方面，若熱處理溫度超過900℃，則即便強度增加，但產生體積電阻率下降。又，上述熱處理溫度下之保持時間藉由設定為1分鐘以上，而易於生成包含含有鐵與鉻之金屬氧化物之氧化層。此處，由於氧化層厚度於恆定值下飽和，故而並未設定保持時間之上限，但考慮到生產率，宜為2小時以下。
由於可以此方式藉由熱處理溫度、熱處理時間、熱處理環境中之氧量等而控制氧化層之形成，因此，可藉由將熱處理條件設定為上述範圍，而同時滿足優異之強度與優異之體積電阻率，從而製造包含具有氧化層之軟磁性合金粒子之聚集體之磁心構件11。
再者，上述鼓核形之成形體，並未限定為於藉由含有原料粒子之造粒物而形成之成形體之周側面，藉由無心研磨而形成獲得凹部之方法，例如，亦可藉由使用粉末成形壓力機將上述造粒物乾式一體成形，而獲得鼓核形之成形體。又，作為磁心構件11之又一製造方法，並未限定為如上所述預先準備鼓核形之成形體進行煅燒之方法，亦可為例如準備藉由上述造粒物而形成之成形體(周側面未形成凹部之成形體)後，進行脫脂處理，且以特定之溫度進行煅燒後，使用鑽石砂輪於該燒結體之周側面藉由切削加工而形成凹部。
又，於磁心構件11之底面11B形成槽15A、15B之情形時，在上述磁心構件11之製造步驟中，當藉由含有原料粒子之造粒物而形成成形體時，除了於印模之表面預設一對突條，與該成形體之成形同時形成之方法以外，例如，亦可對所得之成形體之表面實施切削加工，從而形成一對槽。
繼而，於端子電極形成步驟S102中，於上述磁心構件11之下凸緣部11c之槽15A、15B內、或者底面11B形成端子電極16A、16R。此處，作為端子電極16A、16R之形成方法，如所上述，可應用於特定之溫度下烘烤經塗佈之電極糊之方法、或者使用接著劑接著電極架之方法、以及使用濺鍍法及蒸鍍法等進行薄膜形成之方法等各種方法。此處，作為一例，表示有塗佈電極糊進行烘烤之方法作為製
造成本最低且生產率較高之方法。
端子電極形成步驟係首先將含有電極材料(例如銀或銅等、或者含有該等之複數種類之金屬材料)之粉末與玻璃料之電極糊塗佈於上述槽15A、15B內、或下凸緣部11c之底面11B後，對磁心構件11進行熱處理，藉此，形成端子電極16A、16B。
此處，作為電極糊之塗佈方法，除了例如輥式轉印法或移印法等轉印法、絲網印刷法或孔版印刷法等印刷法以外，亦可應用噴霧法或噴墨法等。再者，為了將端子電極16A、16B良好地收納於上述槽15A、15B內，從而具有穩定之寬度尺寸，更佳為採用轉印法。
又，電極糊中電極材料及玻璃之含有量係根據使用之電極材料之種類及組成等而適當設定。再者，電極糊中之玻璃係具有含有包含例如矽(Si)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鈣(Ca)等之玻璃及金屬氧化物之組成。又，對下凸緣部11c之底面11B塗佈電極糊後之磁心構件11之熱處理(電極烘烤處理)係例如於大氣環境中或氧濃度為10 ppm以下之N2氣體環境中，以750~900℃之溫度條件實行。藉由如此之端子電極16A、16B之形成方法，而將磁心構件11與包含特定之電極材料之導電層牢固地接著。
繼而，於線圈導線捲繞步驟S103中，將被覆導線於上述磁心構件11之卷芯部11a捲繞特定圈數。具體而言，以上述磁心構件11之卷芯部11a露出之方式，將磁心構件11之
上凸緣部11b固定於卷線裝置之夾盤上。繼而，將例如直徑為0.1~0.2 mm之被覆導線，於暫時固定在形成於下凸緣部11c之底面11B上之端子電極16A、16B(或槽15A、15B)之任一側之狀態下切斷，作為線圈導線12之一端側。其後，使上述夾盤旋轉，將被覆導線於卷芯部11a上捲繞例如3.5~15.5圈。繼而，將被覆導線於暫時固定於上述端子電極16A、16B(或槽15A、15B)之另一側之狀態下切斷，作為線圈導線12之另一端側，藉此，形成卷芯部11a上捲繞有線圈導線12之磁心構件11。線圈導線12之一端側及另一端側係對應於上述端部13A、13B。
繼而，於外裝步驟S104中，以被覆捲繞於上述磁心構件11之上凸緣部11b與下凸緣部11c之間且卷芯部11a之周圍之線圈導線12之外周之方式，形成包含以特定之比率含有無機填料之含磁粉樹脂之外裝樹脂部18。具體而言，例如藉由分注器而將含有具有與構成磁心構件11之軟磁性合金粒子相同之組成之磁粉之含磁粉樹脂之漿料噴出至磁心構件11之上凸緣部11b及下凸緣部11c間之區域，以被覆線圈導線12之外周之方式進行填充。繼而，例如藉由於150℃之溫度下加熱1小時，使含磁粉樹脂之漿料硬化而形成被覆線圈導線12之外周之外裝樹脂部18。
此處，較理想為，噴出至磁心構件11之上凸緣部11b與下凸緣部11c之間所填充之含磁粉樹脂係無機填料之含有率(第1含有率)設定為例如大致40 vol%以上，經加熱、硬
化後之含磁粉樹脂係無機填料之含有率(第2含有率)設定為例如大致50 vol%以上。又，於該外裝步驟中，形成含磁粉樹脂中僅樹脂材料自噴出、填充之含磁粉樹脂所接觸之區域之磁心構件11(主要為上凸緣部11b及下凸緣部11c；參照圖2(a))之表面浸透至磁心構件11之內部之部分11d。此時之樹脂材料所浸透之部分11d之深度係設定為大致10~30 μm。
再者，於本實施形態中，上述樹脂材料所浸透之部分11d之深度大致而言藉由以下之方法而測定。首先，對樹脂材料所浸透之部分11d之基材，以倍率1000~5000倍拍攝10張照片。繼而，對拍攝之各照片，測定樹脂材料自基材表面所浸透之最大及最小之距離，並算出作為其中點之距離。繼而，對拍攝之10張照片，將算出之上述各中點之距離進行平均，並將該平均值規定為樹脂材料所浸透之部分11d之深度。
繼而，於線圈導線接合步驟S105中，首先，將捲繞於磁心構件11之線圈導線12之兩端部13A、13B之絕緣被覆14剝離、去除。具體而言，藉由對捲繞於磁心構件11之線圈導線12之兩端部13A、13B塗佈被覆剝離溶劑，或者藉由照射特定能量之雷射光，而使形成線圈導線12之兩端部13A、13B附近之絕緣被覆14之樹脂材料溶解或蒸發，從而完全地剝離、去除。
繼而，將剝離絕緣被覆14後之線圈導線12之兩端部
13A、13B焊錫接合於各端子電極16A、16B，進行導電連接。具體而言，於含有剝離絕緣被覆14後之線圈導線12之兩端部13A、13B之各端子電極16A、16B上，藉由例如孔版印刷法而塗佈有包含焊劑之焊錫膏後，藉由加熱至240℃之熱板進行加熱擠壓，使焊錫熔融、固著，藉此，藉由焊錫17A、17B而將線圈導線12之兩端部13A、13B接合於各端子電極16A、16B。線圈導線12對端子電極16A、16B之焊錫接合後，進行去除焊劑殘渣之洗淨處理。
其次，對本發明之電子零件及其製造方法之作用效果進行說明。
此處，為了驗證本發明之電子零件之電極形成方法中之作用效果，而作為比較對象，表示電子零件之基材包含眾所周知之鐵氧體之情形。再者，具有包含鐵氧體之基材之電子零件係例如以上述卷線電感器為主已普遍市售且裝載於各種電子機器者，且為了提昇對於使用環境(溫度及濕度等)之變化之耐久性及生產率，而考量有各種構成或方法，且受到市場之較高評價。
圖4係表示應用於本發明之電子零件之基材中之軟磁性合金粒子之聚集體(成形體)與鐵氧體中之關於樹脂材料之浸透之特性之圖。此處，圖4(a)係表示本發明之基材與包含鐵氧體之基材中之吸水率、密度(視密度、真密度)、孔隙率之差異之表，圖4(b)係表示本發明之基材與包含鐵氧體之基材中之吸水率之差異之圖。又，圖5係表示本發明
之基材與包含鐵氧體之基材中之表面附近之剖面之示意圖。圖5(a)係表示本發明之基材中之表面附近之剖面之示意圖，圖5(b)係表示包含鐵氧體之基材中之表面附近之剖面之示意圖。圖6係用以說明本發明之基材中之表面附近之剖面之放大示意圖。圖6(a)係表示本發明之基材中之樹脂材料之浸透前之狀態之放大示意圖，圖6(b)係表示本發明之基材中之樹脂材料之浸透後之狀態之放大示意圖。
如所上述，由於應用於本發明之電子零件之基材中之軟磁性合金粒子之聚集體為多孔質，故而如圖4(a)、(b)所示，與具有緻密之結晶構造之眾所周知之鐵氧體相比，吸水率及孔隙率較高。具體而言，於本發明之基材中，例如真密度為7.6 g/cm3之基體於視密度為6.2 g/cm3之時，表現出吸水率為2%、孔隙率為18.4%之高值。與此相對，於包含鐵氧體之基材中，例如真密度為5.35 g/cm3之基體於視密度為5.34 g/cm3之時，表現出吸水率為0.2%、孔隙率為0.2%之與本發明之基材相比約為1/10以下之低值。此狀態示於圖5。
即，如圖5(a)、圖6(a)所示，於本發明之基材中，由於具有在軟磁性合金粒子之表面形成氧化膜，且軟磁性合金粒子彼此介隔該氧化膜而結合之構造，因此，自基材表面至內部大致同樣地，於軟磁性合金粒子間存在相對較大之孔隙。與此相對，如圖5(b)所示，由於在包含眾所周知之鐵氧體之基材中，具有緻密之結晶構造，故而，於基材內部成為大致均不存在孔隙之狀態。
於上述實施形態中，對如此之多孔質基材塗佈將磁粉之含有率設為第1含有率之含磁粉樹脂，並使其硬化，藉此，如圖6(a)、(b)所示，於基材內部之軟磁性合金粒子之間之孔隙部分中，僅含磁粉樹脂之樹脂材料(例如環氧樹脂等)浸透，形成包含磁粉含有率為相對地高於第1含有率之第2含有率之含磁粉樹脂之外裝樹脂部18。
其次，對上述之多孔質之基材塗佈有含磁粉樹脂之情形時無機填料之含有比率與線膨脹係數之關係進行驗證。
圖7係表示本發明之基材與包含鐵氧體之基材上塗佈有含磁粉樹脂之情形時無機填料之含有率與線膨脹係數之關係之圖表。
對如上所述之多孔質基材塗佈含磁粉樹脂並使其硬化之情形時之線膨脹係數係如圖7所示，表現出隨著含磁粉樹脂中之無機填料之含有率増加而下降之傾向。又，對包含鐵氧體之基材上塗佈含磁粉樹脂並使其硬化之情形時之線膨脹係數係如圖7所示，相較上述多孔質基材之情形，表現出例如高50%左右之值，並且表現出隨著含磁粉樹脂中之無機填料之含有率増加而下降之傾向。此處，於如上所述之多孔質基材中，由於塗佈之含磁粉樹脂中之樹脂材料易於浸透至基材內，故而，可確認使含磁粉樹脂硬化後之磁粉含有率呈現增高例如5~10 vol%左右之傾向。
由此，於上述實施形態所示之卷線型電感器中，可使至少磁心構件11接觸有外裝樹脂部18之界面附近之含磁粉樹脂中所含之磁粉之比率(含有率)相對上升，且使該含磁粉
樹脂之線膨脹係數下降，故而，如圖7所示，可使與磁心構件11(尤其上凸緣部11b及下凸緣部11c)之線膨脹係數之差值變小，使對於卷線型電感器10之使用環境之變化(尤其溫度變化)之耐受性提昇。因此，可提昇電子零件之可靠性。
再者，於上述實施形態所示之卷線型電感器中，若表示具體之數值，則將例如粒度為6~23 μm之金屬粉(例如ATOMIX股份有限公司製之4.5Cr3SiFe)成形(例如6.0~6.6 g/cm3→理論孔隙率22~13%)、研磨、烘烤，製造鼓核型之磁心構件11。繼而，於該磁心構件11之下凸緣部11c形成端子電極16A、16B後，於卷芯部11a上捲繞包含被覆導線之線圈導線12。繼而，於捲繞之線圈導線12上塗佈含磁粉樹脂(例如無機填料含有率為55 vol%)並使其硬化後，將線圈導線12與端子電極16A、16B焊錫連接，藉此，製造卷線型電感器10。
此處，於將含磁粉樹脂塗佈、硬化之步驟中，如上所述，由於磁粉含有樹脂中僅樹脂材料浸透至磁心構件11內，故如圖7所示，無機填料含有率為55 vol%之含磁粉樹脂之線膨脹係數，與對幾乎不產生樹脂材料浸透之包含鐵氧體之基材上塗佈含磁粉樹脂並使其硬化之情形時之14 ppm/℃左右相比，呈現10 ppm/℃左右之低值，故而，可減小與磁心構件11之線膨脹係數之差值。因此，如上述作用效果之驗證所示，於電子零件或裝載有該電子零件之電子機器中，可使對於使用環境之變化之耐受性提昇，從而
提昇可靠性(熱循環耐受性)。又，可藉由一方面維持對磁心構件11塗佈含磁粉樹脂時之噴出之流動性，一方面於塗佈後使樹脂材料適度地浸透至磁心構件11，而控制含磁粉樹脂之流動性及濡濕性，從而可提昇生產率。再者，於將此時之線膨脹係數(10 ppm/℃)應用於包含鐵氧體之基材之情形時，如圖7所示，無機填料之含有率相當於59 vol%左右，其相當於含磁粉樹脂之噴出性及流動性顯著下降從而無法進行良好地塗佈之含有率。
又，本實施形態中之如上所述之無機填料含有率與線膨脹係數之關係，換言之，可如以下方式提及。即，於包含與上述相同之組成及構造之磁心構件11上形成端子電極16A、16B，其後，將線圈導線12捲繞於卷芯部11a上。繼而，對捲繞之線圈導線12之外周塗佈含磁粉樹脂(例如無機填料含有率為44 vol%)並使其硬化後，將端子電極16A、16B與線圈導線12焊錫連接，藉此，製造卷線型電感器10。
此處，於將該無機填料含有率為44 vol%之含磁粉樹脂塗佈、硬化之步驟中，如上所述，由於含磁粉樹脂中僅樹脂材料浸透至磁心構件11內，故如圖7所示，線膨脹係數呈現15 ppm/℃左右之值。該值相當於對幾乎不產生樹脂材料浸透之包含鐵氧體之基材塗佈無機填料之含有率為53 vol%左右之含磁粉樹脂並使其硬化之情形時之線膨脹係數，即使無機填料含有率低於鐵氧體之情形，亦可使與磁心構件11之線膨脹係數之差值變得相對較小。又，此時，
若假定含磁粉樹脂中例如5 vol%之樹脂材料浸透至磁心構件11內，則可將塗佈含磁粉樹脂時之無機填料之含有率設定為較低。因此，如上述作用效果之驗證所示，可一方面某種程度地維持對於電子零件之使用環境之變化(尤其溫度變化)之耐受性，一方面於外裝步驟中，改善塗佈之含磁粉樹脂之噴出性及流動性，從而提昇生產率。再者，於將此時之無機填料之含有率(44 vol%)應用於包含鐵氧體之基材之情形時，如圖7所示，線膨脹係數呈現出22 ppm/℃左右之高值，與磁心構件11之線膨脹係數之差值極度地變大，其相當於對於電子零件之使用環境之變化無法確保足夠之耐受性之線膨脹係數。
再者，於上述實施形態中，對應用電感器作為本發明之電子零件之情形進行了說明，但本發明並不限定於此。即，本發明之電子零件及其製造方法若為對具有多孔質基材之電子零件塗佈含有無機填料之樹脂材料(含磁粉樹脂)並使其硬化，且被覆保護電子零件者，則即使其他電子零件亦可良好地應用。
本發明係適合於可對電路基板上進行面安裝之經小型化之電感器等具備外裝構造之電子零件。尤其於具有多孔質基材之電子零件中，對提昇對於使用環境之耐受性極為有效。
10‧‧‧卷線型電感器
11‧‧‧磁心構件
11a‧‧‧卷芯部
11b‧‧‧上凸緣部
11c‧‧‧下凸緣部
11d‧‧‧樹脂材料浸透之部分
11B‧‧‧下凸緣部之底面
12‧‧‧線圈導線
13‧‧‧金屬線
13A、13B‧‧‧線圈導線之端部
14‧‧‧絕緣被覆
15A、15B‧‧‧槽
16A、16B‧‧‧端子電極
17A、17B‧‧‧焊錫
18‧‧‧外裝樹脂部
S101‧‧‧磁心構件製造步驟
S102‧‧‧端子電極形成步驟
S103‧‧‧線圈導線捲繞步驟
S104‧‧‧外裝步驟
S105‧‧‧線圈導線接合步驟
圖1(a)、(b)係表示用作本發明之電子零件之卷線型電感
器之一實施形態之概略立體圖。
圖2(a)、(b)係表示本實施形態之卷線型電感器之內部構造之概略剖面圖。
圖3係表示本實施形態之卷線型電感器之製造方法之流程圖。
圖4(a)、(b)係表示應用於本發明之電子零件之基材之軟磁性合金粒子之聚集體(成形體)與鐵氧體中之樹脂材料之浸透之相關特性之圖。
圖5(a)、(b)係表示本發明之基材與包含鐵氧體之基材中之表面附近之剖面之示意圖。
圖6(a)、(b)係用以說明本發明之基材中之表面附近之剖面之放大示意圖。
圖7係表示於本發明之基材與包含鐵氧體之基材上塗佈有含磁粉樹脂之情形時無機填料之含有率與線膨脹係數之關係之圖表。
10‧‧‧卷線型電感器
11‧‧‧磁心構件
11a‧‧‧卷芯部
11b‧‧‧上凸緣部
11c‧‧‧下凸緣部
11d‧‧‧樹脂材料浸透之部分
11B‧‧‧下凸緣部之底面
12‧‧‧線圈導線
13‧‧‧金屬線
13A、13B‧‧‧線圈導線之端部
14‧‧‧絕緣被覆
15A、15B‧‧‧槽
16A、16B‧‧‧端子電極
17A、17B‧‧‧焊錫
18‧‧‧外裝樹脂部
Claims (13)
- 一種電子零件，其特徵在於：包含含有軟磁性合金粒子之聚集體之基材、捲繞於基材上之被覆導線、包含含有填料之樹脂材料且被覆上述被覆導線部之外周之外裝樹脂部，且上述基材係上述樹脂材料自上述外裝樹脂部所接觸之界面浸透至上述基材內部。
- 如請求項1之電子零件，其中上述基材係上述樹脂材料自上述界面以10~30 μm之深度浸透至上述基材內部。
- 如請求項1之電子零件，其中構成上述外裝樹脂部之上述樹脂材料係含有50 vol%以上之上述填料。
- 如請求項1之電子零件，其中上述基材係吸水率為1.0%以上，或者孔隙率為10~25%。
- 如請求項1之電子零件，其中上述基材係包含含有鐵、矽、及比鐵更易於氧化之元素之上述軟磁性合金粒子群，且於各軟磁性合金粒子之表面上，生成將該軟磁性合金粒子氧化而形成之氧化層，該氧化層係與該軟磁性合金粒子相比含有更多比鐵更易於氧化之元素，且粒子彼此介隔上述氧化層而結合。
- 如請求項5之電子零件，其中上述比鐵更易於氧化之元素係鉻，且上述軟磁性合金至少含有2~15 wt%之鉻。
- 請求項1至6中任一項之電子零件，其中上述電子零件包括： 上述基材，其具有柱狀之卷芯部、及設置於該卷芯部之兩端之一對凸緣部；上述被覆導線，其捲繞於上述基材之上述卷芯部；一對端子電極，其等設置於上述凸緣部之外表面，且連接上述被覆導線之兩端部；以及上述外裝樹脂部，其以被覆上述被覆導線部之外周之方式，設置於上述一對凸緣部間；上述樹脂材料係至少浸透至上述外裝樹脂部所接觸且上述一對凸緣部所對向之面。
- 一種電子零件之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：將被覆導線捲繞於包含軟磁性合金粒子之聚集體之基材上；以被覆上述被覆導線部之外周之方式，於上述基材之表面上塗佈含有第1含有率之填料之樹脂材料；使上述樹脂材料自上述外裝樹脂部所接觸之界面以特定之深度浸透至上述基材內部；以及使上述樹脂材料乾燥、硬化，形成包含使上述填料之含有率變為高於上述第1含有率之第2含有率之上述樹脂材料之外裝樹脂部。
- 如請求項8之電子零件之製造方法，其中使上述樹脂材料浸透至上述基材之步驟係使上述樹脂材料自上述界面以10~30 μm之深度浸透至上述基材內部。
- 如請求項8之電子零件之製造方法，其中塗佈上述樹脂材料之步驟係上述樹脂材料中所含之上述填料之上述第1含有率為40 vol%以上。
- 如請求項8之電子零件之製造方法，其中上述基材係吸水率為1.0%以上，或者孔隙率為10~25%。
- 如請求項8至11中任一項之電子零件之製造方法，其中上述基材係包含含有鐵、矽、及比鐵更易於氧化之元素之軟磁性合金之粒子群，且於各軟磁性合金粒子之表面上，生成將該軟磁性合金粒子氧化而形成之氧化層，該氧化層係與該軟磁性合金粒子相比含有更多之比鐵更易於氧化之元素，且粒子彼此介隔上述氧化層而結合。
- 如請求項12之電子零件之製造方法，其中上述比鐵更易於氧化之元素係鉻，且上述軟磁性合金至少含有2~15 wt%之鉻。
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