TWI571893B

TWI571893B - Electronic parts and electronic equipment

Info

Publication number: TWI571893B
Application number: TW103143943A
Authority: TW
Inventors: Masao Matsui; Satoshi Maruyama; Yusuke Sato; Akinori Kojima; Takao Mizushima
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2017-02-21
Also published as: TW201535434A; JP2015164174A; JP6385811B2

Description

電子零件及電子機器

本發明係關於一種具備含有包含具有磁性之粉粒體之成形體之部分的電子零件及安裝有該電子零件之電子機器。

可攜式電子機器正迅速自行動電話變換為小型且具有多功能之智慧型手機。於此種多功能型之可攜式電子機器中，延長可藉由一次充電使用之時間從而提高使用者之便利性為緊迫之課題。作為該課題之解決方法之一，可列舉：藉由增加電子機器所具備之電源供給電路數，並根據與該電路連接之各個機器、單元之動作而控制該等電路之動作(作為具體例之一，可列舉於不使用顯示元件之情形時停止與其連接之電源供給電路之動作)，而減少電子機器之耗電。若電源供給電路增加，則亦會需要大量用於雜訊抑制或整流、平滑之電感元件(例如參照專利文獻1)。由於此種原因，可攜式電子機器所使用之電感元件之數有增多之傾向。

然而，可攜式電子機器之尺寸自然有限制，故而要求減小使用數增多之電感元件之尺寸。具體而言，對於電感元件所具備之配置於兩個端子間之磁芯要求維持絕緣性以使於磁芯內不通電，但有將電感元件小型化至該兩個端子間之距離(於本說明書中，將對向配置之兩個端子間之距離稱為「端子間距離」)成為4mm以下之程度的情況。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2006-13066號公報

電感元件之磁芯通常包括包含具有磁性之粉粒體之成形體(於本說明書中，亦將電子零件中之上述含有成形體之部分稱為「成形體部分」)。於如上所述電感元件小型化之情形時，為了使電感元件具有適當之直流疊加特性，較理想為使用飽和磁通密度較高之合金系磁性粉粒體來形成成形體部分(磁芯)，並且提高成形體部分(磁芯)之磁導率。

一般，電感元件之小型化係藉由提高開關電源之開關頻率而實現，但為此必須減小電感元件之磁芯損耗。又，同樣地，於使電感元件以高頻動作時，亦較理想為提高影響磁芯損耗之電感元件之成形體部分(磁芯)之比電阻來提高成形體部分(磁芯)之絕緣性。進而，鑒於使用高密度安裝技術來安裝電感元件，成形體部分(磁芯)之強度必須保持為能夠供其實用之程度。

就抑制成形體部分(磁芯)之絕緣性或強度之降低之觀點而言，藉由增加黏合劑量等來提高在構成成形體部分(磁芯)之成形體內最靠近地配置之粉粒體間之絕緣性或黏結性較有效。然而，若根據該觀點，增加將包含粉粒體之原材料成形時之黏合劑量，則有產生所獲得之成形體部分(磁芯)之磁芯損耗之劣化或磁導率之降低的情況。

以上之問題不限於電感元件，對於具有含有包含磁性體之粉粒體之成形體之部分的其他電子零件而言，亦擔憂伴隨小型化而產生同樣之問題。

本發明鑒於該現狀，其目的在於提供一種電子零件，其具有含有包含具有磁性之粉粒體之成形體之部分(成形體部分)且尺寸小，並且保持成形體部分之強度或絕緣性且磁特性優異。

為了解決上述課題而提供之本發明之一態樣係一種電子零件，其特徵在於：其係具備含有包含具有磁性之粉粒體及黏合劑系成分之成形體之部分，且端子間距離為4mm以下者，並且上述含有成形體之部分中由下述式(i)定義之空隙參數P1為0.3以上且0.8以下。

P1=Rv/(Rv+Rb) (i)

此處，Rv(單位：體積%)係上述含有成形體之部分之成形加工後之空隙率，Rb(單位：體積%)係上述含有成形體之部分之成形加工後之上述黏合劑系成分所占之體積率。

由於空隙參數P1處於上述範圍內，故而於成形體部分中具有磁性之粉粒體所占之區域以外之區域中，可存在適量之黏合劑系成分，能夠不顯著損害成形體部分之機械特性(強度)或絕緣性而獲得磁特性優異之電子零件。

上述電子零件較佳為對含有與含有包含具有磁性之粉粒體之成形體之部分相同之材質之零件，將測定電極間距離設為2~4mm並施加15V之直流電壓而測定電阻值，基於測得之電阻值計算出之比電阻為10kΩ．m以上。

上述電子零件亦可為將上述含有包含具有磁性之粉粒體之成形體之部分作為磁芯的電感元件。

上述電子零件之含有成形體之部分較佳為於頻率為100kHz時之相對磁導率為20以上。

上述電子零件之含有成形體之部分於頻率為100kHz、最大磁通密度為100mT之條件下測得之磁芯損耗可為1500kW/m³以下，於頻率為100kHz、最大磁通密度為50mT之條件下測得之磁芯損耗可為120kW/m³以下。

上述電子零件之含有成形體之部分可於將包含上述具有磁性之粉粒體及黏合劑之原材料成形時，藉由改變上述黏合劑相對於上述原材料之含量而調整上述空隙參數P1。如此，容易調整空隙參數P1。

較佳為使用二次電子顯微鏡將加速電壓設為1.5kV並以觀察倍率3000倍觀察上述電子零件之含有成形體之部分之成形加工後之表面時，觀察圖像之粉體之判定率為15%以上且50%以下。上述判定率可近似為與空隙參數P1具有比例關係。

較佳為上述電子零件之含有成形體之部分所包含之上述具有磁性之粉粒體具有由下述式(ii)所表示之粒度分佈。

(D₉₀-D₁₀)/D₅₀≦2.0 (ii)

此處，D₁₀、D₅₀及D₉₀分別係使用雷射繞射散射式粒度分佈測定裝置測得之粉粒體之粒度分佈中對應於累計值10體積%之粒徑(單位：μm)、對應於累計值50體積%之粒徑(單位：μm)及對應於累計值90體積%之粒徑(單位：μm)。

於滿足上述關係之情形時，具有磁性之粉粒體彼此難以產生接觸，容易提高絕緣性。

本發明之另一態樣係安裝有上述電子零件之電子機器。如上所述，本發明之電子零件即便尺寸較小，成形品部分之機械特性或絕緣性亦不易降低。因此，不易產生破損等問題，又，亦不易產生絕緣破壞之問題。因此，安裝有本發明之電子零件之電子機器即便小型化，亦不易產生來源於電子零件之不良，動作穩定性優異。

上述發明之電子零件由於將成形品部分之空隙參數P1控制於適當之範圍內，故而儘管電子零件之尺寸小於先前之電子零件，成形品部分之絕緣性亦優異且磁特性亦優異，且徑向抗壓強度亦可於實用方面維持得足夠強。

1‧‧‧電感元件

2‧‧‧空芯線圈(線圈)

2a‧‧‧捲繞部

2b‧‧‧引出端部

3‧‧‧壓粉磁芯

3a‧‧‧壓粉磁芯之安裝面

3b‧‧‧壓粉磁芯之側面

3c‧‧‧壓粉磁芯之側面

4‧‧‧端子部

10‧‧‧安裝基板

11‧‧‧焊墊部

12‧‧‧焊料層

30‧‧‧收納凹部

40‧‧‧連接端部(熔接部)

42a‧‧‧第1彎折部(焊接部)

42b‧‧‧第2彎折部(焊接部)

圖1係對本發明之一實施形態之電感元件之整體構成進行部分透視而表示之立體圖。

圖2係表示將圖1所示之電感元件安裝於安裝基板上之狀態之局部前視圖。

圖3係表示基於本實施例之結果之比電阻與空隙率之關係的曲線圖。

圖4係表示基於本實施例之結果之相對磁導率與空隙率之關係的曲線圖。

圖5係表示基於本實施例之結果之磁芯損耗與空隙率之關係的曲線圖。

圖6係表示基於本實施例之結果之徑向抗壓強度與空隙率之關係的曲線圖。

圖7係表示基於本實施例之結果之比電阻之相對值與空隙參數P1之關係的曲線圖。

圖8係表示基於本實施例之結果之相對磁導率與空隙參數P1之關係的曲線圖。

圖9係表示基於本實施例之結果之磁芯損耗之相對值與空隙參數P1之關係的曲線圖。

圖10係表示基於本實施例之結果之徑向抗壓強度與空隙參數P1之關係的曲線圖。

圖11係表示本實施例之具有磁性之粉粒體(軟磁性粉末)之粒度分佈(累計值)的曲線圖。

圖12係表示基於本實施例之結果之具有磁性之粉粒體(軟磁性粉末)之判定率與空隙參數P1之關係的曲線圖。

以下，對本發明之實施形態以電子零件為圖1及圖2所示之電感元件之情形為具體例而進行說明。

1.電感元件

圖1係對本發明之一實施形態之電感元件1之整體構成進行部分透視而表示之立體圖。於圖1中，以電感元件1之下表面(安裝面)朝上之姿勢表示。圖2係表示將圖1所示之電感元件1安裝於安裝基板10上之狀態之局部前視圖。

圖1所示之電感元件1係具備如下構件而構成：壓粉磁芯3、埋入至壓粉磁芯3之內部之作為線圈之空芯線圈2及藉由熔接而與空芯線圈2電連接之一對端子部4。

空芯線圈2係藉由將經絕緣覆膜之導線捲繞為螺旋狀而形成者。空芯線圈2係具有捲繞部2a及自捲繞部2a引出之引出端部2b、2b而構成。空芯線圈2之匝數可根據所需之電感來適當設定。

如圖1所示，於壓粉磁芯3中，於與安裝基板相對之安裝面3a形成有用於收納端子部4之一部分之收納凹部30。收納凹部30形成於安裝面3a之兩側，且形成為向壓粉磁芯3之側面3b、3c開放。自壓粉磁芯3之側面3b、3c突出之端子部4之一部分朝向安裝面3a彎折而被收納於收納凹部30之內部。

端子部4由薄板狀之Cu基材形成。端子部4係具有如下構件而構成：連接端部40，其埋設於壓粉磁芯3之內部且與空芯線圈2之引出端部2b、2b電連接；第1彎折部42a及第2彎折部42b，其等露出於壓粉磁芯3之外表面，且自上述壓粉磁芯3之側面3b、3c跨及安裝面3a而依序彎折形成。連接端部40係被熔接至空芯線圈2之熔接部。第1彎折部42a及第2彎折部42b係與安裝基板10焊接之焊接部。焊接部意指端子部4中之自壓粉磁芯3露出之部分，且係至少朝向壓粉磁芯3之外側之表面。

端子部4之連接端部40與空芯線圈2之引出端部2b係藉由電阻熔接而接合。

如圖2所示，電感元件1安裝於安裝基板10上。

於安裝基板10之表面形成有與外部電路導通之導體圖案，藉由該導體圖案之一部分而形成用於安裝電感元件1之一對焊墊部11。

如圖2所示，於電感元件1中，安裝面3a朝向安裝基板10側，在自壓粉磁芯3露出至外部之第1彎折部42a及第2彎折部42b與安裝基板10之焊墊部11之間藉由焊料層12而接合。

焊接步驟係藉由印刷步驟對焊墊部11塗佈膏狀之焊料之後，以第2彎折部42a與焊墊部11相對之方式安裝電感元件1，並藉由加熱步驟而使焊料熔融。如圖1及圖2所示，第2彎折部42b與安裝基板10之焊墊部11相對，第1彎折部42a於電感元件1之側面3b、3c露出，故而角狀焊料層12固著於焊墊部11，並且充分擴散並固著於作為焊接部之第2彎折部42b及第1彎折部42a兩者之表面。

於圖1及圖2所示之電感元件1中，相當於對向配置之端子之部分係兩個第1彎折部42a。圖1及圖2所示之電感元件1中之端子間距離成為兩個第1彎折部42a之間之距離。此相當於壓粉磁芯3之側面3b與側面3c之間之距離。即，於圖1及圖2所示之電感元件1中，端子間距離由壓粉磁芯3之形狀決定。

2.成形體部分

本發明之一實施形態之電感元件1具備含有包含具有磁性之粉粒體之成形體之部分(成形體部分)。於圖1所示之電感元件1中，壓粉磁芯3相當於成形體部分。

成形體部分(壓粉磁芯3)所含有之具有磁性之粉粒體之組成並無限定。作為此種粉粒體之具體例，可列舉含有軟磁性材料之軟磁性粉末。作為軟磁性粉末之具體例，可列舉Fe基非晶質合金粉末、Fe-Ni系合金粉、Fe-Si系合金粉末、純鐵粉末(高純度鐵粉)等軟磁性合金粉末；鐵氧體等氧化物軟磁性粉末等。作為Fe基非晶質合金之一種之Fe-P-C-B-Si系非晶質合金之組成較佳為由Fe_{100-a-b-c-x-y-z-t}Ni_aSn_bCr_cP_xC_yB_zSi_t表示，且0 at%≦a≦10 at%，0 at%≦b≦3 at%，0 at%≦c≦6 at%，3.0 at%≦x≦10.8 at%，2.0 at%≦y≦9.8 at%，0 at%≦z≦8.0 at%，0 at%≦t≦5.0 at%。

具有磁性之粉粒體可僅由磁性材料構成，亦可為磁性材料與該材料以外之材料之混合體。作為此種情形之具體例，可列舉使用樹脂系材料將包含合金系磁性材料之粉體造粒而得之造粒粉。

具有磁性之粉粒體之粒徑並無限定。基本上，存在具有磁性之粉粒體之粒徑越小則成形性越高之傾向，但若該粒徑過小，則容易出現凝聚之問題，或者容易出現氧化等與化學穩定性相關之問題。因此，具有磁性之粉粒體之平均粒徑較佳為1μm以上且100μm以下，更佳為2μm以上且50μm以下，更佳為3μm以上且25μm以下，特佳為5μm以上且15μm以下。於本說明書中，所謂粉粒體之「平均粒徑」係指使用雷射繞射散射式粒度分佈測定裝置測得之粉粒體之粒度分佈中對應於累計值50體積%之粒徑(中值粒徑D₅₀)。

用於形成成形體部分(壓粉磁芯3)之製造方並無限定。用於形成成形體部分(壓粉磁芯3)之原材料(於本說明書中，無特別說明之「原材料」係指用於形成成形體部分(壓粉磁芯3)之原材料)亦可含有黏合劑，並藉由該黏合劑或源自黏合劑之成分(於本說明書中，亦有時將該等總稱為「黏合劑系成分」)而黏結靠近之具有磁性之粉粒體彼此。

作為黏合劑之具體例，可列舉：環氧樹脂、矽酮樹脂、矽酮橡膠、酚樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、PVA(polyvinyl alcohol，聚乙烯醇)、丙烯酸系樹脂等液狀或粉末狀之樹脂、橡膠等有機系材料；水玻璃(Na₂O-SiO₂)、氧化物玻璃粉末(Na₂O-B₂O₃-SiO₂、PbO-B₂O₃-SiO₂、PbO-BaO-SiO₂、Na₂O-B₂O₃-ZnO、CaO-BaO-SiO₂、Al₂O₃-B₂O₃- SiO₂、B₂O₃-SiO₂)、藉由溶膠凝膠法產生之玻璃狀物質(以SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等為主成分者)等無機系材料等。黏合劑亦可為有機系材料與無機系材料之混合體。黏合劑可由一種材料構成，亦可為複數種材料之混合體。

於原材料含有黏合劑之情形時，其含量並無限定。以成形體部分(壓粉磁芯3)具有所需之特性之方式適當設定即可。

原材料可以對具有磁性之粉粒體之流動性進行調整等為目的而含有硬脂酸鋅、硬脂酸鋁等作為潤滑劑。於原材料含有潤滑劑之情形時，其含量並無限定。以成形體部分(壓粉磁芯3)具有所需之特性之方式適當設定即可。

3.空隙率

本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)有較佳為下文定義之空隙率為5體積%以上且30體積%以下的情況。

於本說明書中，所謂空隙率(單位：%)係指於成形體部分(壓粉磁芯3)中定義為不存在固體物質之部分之空隙部之體積相對於成形體部分整體之體積的百分率。構成成形體部分(壓粉磁芯3)之固體物質包括具有磁性之粉粒體。於原材料含有上述黏合劑等具有磁性之粉粒體以外之成分之情形時，黏合劑系成分等亦包含於上述之固體物質中。

空隙率之導出方法並無限定。可基於成形體部分(壓粉磁芯3)之組成及成形體之形狀測定結果而導出空隙率。或者，亦可基於對成形體部分(壓粉磁芯3)之表面、斷面、剖面等進行觀察而得之結果而導出空隙率。

有藉由將空隙率調整為5體積%以上且30體積%以下而可提高本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之絕緣性及磁特性之情況的原因並不明確。若空隙率變高，則可觀察到本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之磁導率、磁芯損耗等磁特性提高之傾向，故而有可能因空隙率較高而成為成形體部分內之具有磁性之粉粒體中產生之內部應力(作為具體例，可列舉因成形時之加壓而引起之內部應力、因磁致伸縮引起之內部應力)容易被緩和之狀態。又，若空隙率變高，則可觀察到成形體部分(壓粉磁芯3)之絕緣性降低之傾向。

本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之空隙率較佳為10體積%以上且28體積%以下，更佳為12體積%以上且27體積%以下，特佳為15體積%以上且26體積%以下。若空隙率變得過高，則亦有表現出成形體部分(壓粉磁芯3)之機械強度降低之傾向的情況。

4.空隙參數P1

於本說明書中，所謂「空隙參數P1」係藉由下述式(1)來定義。空隙參數P1係表示成形加工後之成形體部分、即成形製造物中具有磁性之粉粒體所占之區域以外之區域中，存在何種程度之空隙部之參數。

P1=Rv/(Rv+Rb) (1)

此處，Rv(單位：體積%)係本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之成形加工後之(成形製造物之)空隙率。Rb(單位：體積%)係本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)中成形體部分(壓粉磁芯3)之成形加工後之(成形製造物之)黏合劑系成分所占之體積率(以下，亦將該體積率稱為「黏合劑含有率」)。即便於對成形加工後之成形體部分(成形製造物)進行變更黏合劑系成分之組成之熱處理之情形時，亦能夠藉由使用該熱處理之前之狀態下之黏合劑含有率Rb而計算出之空隙參數P1，對本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)或其成形體部分(壓粉磁芯3)之特性進行規定。再者，關於本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)，亦可不對成形加工後之成形製造物實施特別之熱處理。

黏合劑含有率之求取方法並無限定。於成形體部分(壓粉磁芯3)之組成明確之情形時，可根據基於其組成之資訊及體積之測定結果等，求取黏合劑含有率。即便於成形體部分(壓粉磁芯3)之組成不明確之情形時，亦可藉由加熱等方法而自成形體部分(壓粉磁芯3)去除黏合劑系成分，並基於此時之質量變化等來求取黏合劑含有率。

本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)基於上述定義之空隙參數P1為0.3以上且0.8以下。藉由使空隙參數P1為0.3以上，可提高本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之磁特性及絕緣性。就更穩定地提高本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之磁特性及絕緣性之觀點而言，空隙參數P1有較佳為0.45以上之情況，有更佳為0.5以上之情況，有進而較佳為0.55以上之情況，有特佳為0.6以上之情況。藉由使空隙參數P1為0.8以下，可抑制本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之機械特性或絕緣性之顯著降低。就適當地確保本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之機械特性(強度)之觀點而言，空隙參數P1有較佳為0.75以下之情況，有較佳為0.7以下之情況。

成形體部分(壓粉磁芯3)之空隙參數P1可近似為與基於成形體部分(壓粉磁芯3)之表面觀察而計算出之粉體之判定率具有比例關係。若空隙參數P1增加，則於成形體部分(壓粉磁芯3)中具有磁性之粉粒體所占之區域以外之區域存在黏合劑系成分之可能性會降低。因此，認為具有磁性之粉粒體容易露出，對成形體部分(壓粉磁芯3)進行表面觀察時，觀察到具有磁性之粉粒體之可能性變高。

5.磁特性

本發明之一實施形態之電子零件可為電感元件。於本發明之一實施形態之電子零件為電感元件之情形時(具體例為電感元件1)，較佳為電感元件所具備之磁芯(具體例為壓粉磁芯3)於頻率為100kHz時之相對磁導率為20以上。又，較佳為於頻率為100kHz、最大磁通密度為100mT之條件下測得之磁芯損耗為1500kW/m³以下。或者，較佳為於頻率為100kHz、最大磁通密度為50mT之條件下測得之磁芯損耗為120kW/m³以下。由於磁芯具有此種磁特性，故而本發明之一實施形態之電子零件可有效地發揮作為電感元件之作用。就能夠使本發明之一實施形態之電子零件更有效地發揮作為電感元件之作用之觀點而言，電感元件所具備之磁芯於頻率為100MHz時之相對磁導率較佳為22以上，特佳為25以上。就同樣之觀點而言，電感元件所具備之磁芯於頻率為100kHz、最大磁通密度為100mT之條件下測得之磁芯損耗較佳為1500kW/m³以下，特佳為800kW/m³以下。或者，電感元件所具備之磁芯於頻率為100kHz、最大磁通密度為50mT之條件下測得之磁芯損耗較佳為100kW/m³以下，特佳為90kW/m³以下。

6.形狀、電特性

本發明之一實施形態之電子零件之端子間距離為4mm以下。若如此端子間距離變小，則位於端子間之成形體部分之直流電阻(絕緣電阻)容易降低。若該電阻值變低，則影響對電子零件所要求之特性之可能性變高。例如，於電子零件為電感元件之情形時，由於成形體部分(磁芯)之直流電阻(絕緣電阻)降低，故而不易實現雜訊抑制或整流、平滑等對電感元件所要求之功能之可能性變高。然而，本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)中，成形體部分(磁芯3)之空隙參數P1處於上述範圍，故而其比電阻不易降低，成形體部分(磁芯3)之絕緣性優異。因此，本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)即便於尺寸小之情形時，亦能夠適當地實現所要求之功能。

本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之端子間距離可為3mm以下，亦可為2mm以下。本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之端子間距離之下限並無限定。該端子間距離較佳為100μm以上，更佳為500μm以上，特佳為1mm以上。

於本說明書中，成形體部分之比電阻係指基於對由與成形體部分相同之材質構成之零件，將測定電極間距離設為2~4mm並施加15V之直流電壓而測得之電阻值所計算出的值(單位：kΩ．m或者MΩ．m)。電子零件通常係以數V至10V左右驅動，故而作為用於進行絕緣性評價之施加電壓，較適當為15V左右。

本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之比電阻較佳為10kΩ．m以上，更佳為15kΩ．m以上，特佳為20kΩ．m以上。

本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之比電阻可藉由調整成形體部分(壓粉磁芯3)所包含之具有磁性之粉粒體之粒度分佈而改變。例如，於具有由下述式(2)所示之粒度分佈之情形時，可提高比電阻。認為由下述式(2)所示之P2越小，粒徑相對於平均粒徑之分佈幅度越狹窄，具有磁性之粉粒體之相互接觸之程度變低。

P2=(D₉₀-D₁₀)/D₅₀≦2.0 (2)

此處，D₁₀、D₅₀及D₉₀分別為使用雷射繞射散射式粒度分佈測定裝置測得之粉粒體之粒度分佈中對應於累計值(累積頻度)10體積%之粒徑(單位：μm)、對應於累計值50體積%之粒徑(單位：μm，即，平均粒徑)及對應於累計值90體積%之粒徑(單位：μm)。

就提高比電阻之觀點而言，由上述式(2)所示之P2較佳為1.7以下，更佳為1.5以下，特佳為1.3以下。亦有因P2變低而使比電阻顯著增大之情況。具體而言，亦有成為1GΩ．m左右或者其以上之情況。

7.機械特性之控制方法

本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)之成形體部分(壓粉磁芯3)之空隙率或空隙參數P1之控制方法之並無限定。可藉由改變成形體部分(壓粉磁芯3)之製造過程而控制上述空隙率或空隙參數P1。

以下，將藉由包括將包含具有磁性之粉粒體及黏合劑之原材料進行加壓成形之步驟的製造方法而製造成形體部分(壓粉磁芯3)之情形作為具體例，說明藉由製造過程來控制成形體部分(壓粉磁芯3)之空隙率或空隙參數P1之方法。

作為上述控制方法之一，可列舉改變原材料所含有之黏合劑之組成或原材料中之黏合劑之含量之方法。藉由改變該等，可影響自原材料獲得之成形體之黏合劑系成分之含量或性質，從而改變成形體部分(壓粉磁芯3)之空隙率或空隙參數P1。根據該方法，可藉由增加原材料中之黏合劑之含量而降低空隙率或空隙參數P1。但空隙率或空隙參數P1之具體之數值及其變化之程度視黏合劑之種類或其他因素而變動。

作為上述控制方法之另一種，可列舉：藉由將原材料進行加壓成形後，實施去除基於黏合劑之成分、即黏合劑系成分之一部分之去除處理，而改變成形體部分(壓粉磁芯3)之空隙率。根據該方法，若空隙率變高，則成形體部分(壓粉磁芯3)中之黏合劑系成分之含量相對降低，空隙參數P1變高。

作為去除處理，例示有加熱處理、溶解處理、藉由能量線之照射之分解處理等。

於藉由加熱處理來進行去除處理之情形時，較佳為適當地設定黏合劑之熱物性(作為具體例，可列舉熱塑性、熱硬化性、藉由混合該等性質之材料而獲得之複合特性等)、加熱溫度與黏合劑之分解溫度之關係等。加熱處理之條件(加熱溫度、加熱時間等)只要可去除黏合劑系成分則並無限定。以緩和將原材料進行加壓成形而獲得之成形製造物所含有之具有磁性之粉粒體之應力等為目的，對成形製造物進行熱處理而獲得成形體部分(壓粉磁芯3)之情形時，就提高生產效率之觀點而言，較佳為藉由進行該熱處理而進行作為上述去除處理中之一種之加熱處理。於藉由加熱處理來進行去除處理之情形時，成形體部分(壓粉磁芯3)所含有之黏合劑系成分亦可包含黏合劑之加熱殘渣。

作為藉由溶解處理來進行去除處理時之具體例，只要使成形製造物與能夠溶解黏合劑系成分之液體接觸即可。作為該接觸方法，可例示浸漬、噴射等。

作為藉由利用能量線之照射之分解處理來進行去除處理之情形時之具體例，可例示對成形製造物照射微波、紫外線、X射線、電子束、雷射等。紅外線之照射亦有可獲取與上述加熱處理實質上相同之效果的情況。

作為上述控制方法之進而另一種，可列舉改變構成成形體部分之成形體之製造條件而改變成形體部分(壓粉磁芯3)之空隙率或空隙參數P1的方法。具體而言，作為可變更之條件，可列舉加壓成形條件(加壓力、加壓時間等)、進而進行熱處理之情形時之加熱條件(加熱溫度、加熱時間等)等。

於對成形體部分(壓粉磁芯3)之空隙率或空隙參數P1進行控制時，可單獨使用上述之方法，亦可將複數種方法(亦包括上述方法以外之方法)組合使用。

8.電子零件

本發明之一實施形態之電子機器係安裝有本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)者。本發明之一實施形態之電子零件(電感元件1)由於即便尺寸小，成形品部分(壓粉磁芯3)之機械特性或絕緣性亦不容易降低，故而於製造成形體部分時、作為電子零件而製造時、安裝於電子機器時、進而作為電子機器而使用時等，不易產生破損等問題，並且亦不易產生絕緣破壞之問題。因此，安裝有本發明之電子零件之電子機器由於安裝有尺寸較小之電子零件，故而可使電子機器小型化、輕量化。並且，即便於如此小型化、輕量化之情形時，亦不易產生來源於電子零件之不良，動作穩定性優異。

以上說明之實施形態係為了使本發明容易理解而記載者，並非為了限定本發明而記載者。因此，於上述實施形態中揭示之各要素之宗旨亦包括屬於本發明之技術範圍內之所有設計變更或均等物。

[實施例]

以下，藉由實施例進一步具體地說明本發明，但本發明之範圍並不限於該等實施例等。

實施例1 (實施例1-1)

使用水霧化法，將以成為Fe_{74.43 at%}Cr_{1.96 at%}P_{9.04 at%}C_{2.16 at%}B_{7.54 at%}Si_{4.87 at%}之組成之方式稱量而獲得之非晶質軟磁性粉末製作成軟磁性粉末。所獲得之軟磁性粉末之粒度分佈係使用日機裝公司製造之「microtrac粒度分佈測定裝置MT3300EX」以體積分佈進行測定。其結果，平均粒徑(D50)為10.6μm。

將上述之軟磁性粉末100質量份、含有包含酚醛清漆環氧樹脂之樹脂系材料之黏合劑2質量份及包含硬脂酸鋅之潤滑劑0.3質量份混合至作為溶劑之水中，獲得作為磁芯之原材料之漿料。

將獲得之漿料乾燥之後進行粉碎，使用孔徑為300μm之篩及孔徑為850μm之篩，去除300μm以下之微細粉末及850μm以上之粗大粉末而獲得造粒粉。

將藉由上述方法獲得之造粒粉填充至模具中，於在模具溫度為150℃下以表面壓力25MPa進行35分鐘之加壓之條件下進行加壓成形，於降壓之後，於150℃之環境下保持5小時，藉此獲得成形製造物。

將獲得之成形製造物載置於氮氣流環境之爐內，進行以下熱處理：將爐內溫度自室溫(23℃)以升溫速度40℃/分鐘加熱至372℃，於該溫度下保持60分鐘，之後於爐內冷卻至室溫。以如上所述之方式獲得外徑為20mm、內徑為12mm、厚度為4mm之圓環狀之磁芯。

(實施例1-2至1-5)

藉由實施與實施例1-1相同但於實施例1-1之漿料製備中如下所述般變更黏合劑之調配量之製造方法，而製造如表1所示般空隙率及空隙參數P1與於實施例1-1中製造之磁芯不同之磁芯。

實施例1-2：3質量份

實施例1-3：4質量份

實施例1-4：5質量份

實施例1-5：6質量份

再者，關於實施例中製造出之磁芯，使用根據磁芯之形狀測定而求取之磁芯之體積V、軟磁性粉末之密度ρ1及質量m1以及黏合劑系成分之密度ρ2及質量ρ2，基於下述式，計算出空隙率Rv(單位：%)。

Rv={1-(m1/ρ1+m2/ρ2)/V}×100

於進行上述計算時，假設潤滑劑於熱處理中已全部揮發。

關於實施例1中製造出之磁芯，與上述之空隙率Rv同樣地，基於下述式計算出黏合劑系成分之體積含有率Rb(單位：%)。

Rb=(m2/ρ2)/V×100

使用黏合劑系成分所占之體積率Rb及空隙率Rv，基於下述式，計算出空隙參數P1。

P1=Rv/(Rv+Rb)

空隙參數P1表示於作為成形加工後之成形體部分之磁芯中軟磁性粉末所占之區域以外之區域之中空隙部所占之比例。

實施例2 (實施例2-1)

將與實施例1同樣地製備之軟磁性粉末100質量份、含有包含作為熱塑性樹脂之丙烯酸系樹脂及作為熱硬化性樹脂之酚系樹脂之樹脂系材料的黏合劑2質量份、及包含硬脂酸鋅之潤滑劑0.3質量份混合至作為溶劑之水中，獲得作為磁芯之原材料之漿料。

將獲得之漿料乾燥之後進行粉碎，使用孔徑為300μm之篩及孔徑為850μm之篩，去除300μm以下之微細粉末及850μm以上之粗大粉末，獲得造粒粉。

將藉由上述方法獲得之造粒粉填充至模具中，於在模具溫度為23℃下以表面壓力1.5GPa進行加壓之條件下加壓成形，獲得成形製造物。

將獲得之成形製造物載置於氮氣流環境之爐內，進行以下熱處理：將爐內溫度自室溫(23℃)以升溫速度40℃/分鐘加熱至372℃，於該溫度下保持60分鐘，之後，於爐內冷卻至室溫。以如上所述之方式獲得外徑為20mm、內徑為12mm、厚度為2mm之圓環狀之磁芯。於獲得之磁芯中包含黏合劑之加熱殘渣作為黏合劑系成分。

(實施例2-2至2-13)

藉由實施與實施例2-1相同但進行了下述至少一種變化之製造方法而製造如表2所示般空隙率與於實施例2-1中製造之磁芯不同之磁芯，其中，上述變化係改變作為原材料之漿料中之黏合劑含量；改變黏合劑之組成；及改變成形表面壓力。

以下，總結各實施例中之製造條件之變更點。

實施例2-2至2-4：變更了實施例2-1之黏合劑含量。

實施例2-5至2-7：針對實施例2-2至2-4分別變更了黏合劑組成。

實施例2-8：變更了實施例2-1之成形表面壓力。

實施例2-9及2-10：變更了實施例2-8之黏合劑含量。

實施例2-11至2-15：針對實施例2-8分別變更了黏合劑組成(實施例2-14之條件與實施例2-8之條件相同)。

實施例2-16至2-19：針對實施例2-12至2-15分別變更了黏合劑所含有之熱塑性樹脂種類。

實施例2-20：將黏合劑變更為包含於實施例2-16至2-19中使用之種類之熱塑性樹脂之黏合劑。

(實施例3-1)

與實施例1相同，但將以平均粒徑成為5~6μm之方式製備之包含非晶質軟磁性粉末之軟磁性粉末100質量份、含有包含70質量%之作為熱塑性樹脂之丙烯酸系樹脂及30質量%之作為熱硬化性樹脂之酚系樹脂之樹脂系材料的黏合劑2質量份、及包含硬脂酸鋅之潤滑劑0.3質量份混合至作為溶劑之水中，獲得作為磁芯之原材料之漿料。

將藉由上述方法獲得之造粒粉填充至模具中，於在模具溫度為23℃下以表面壓力1GPa進行加壓之條件下加壓成形，獲得成形製造物。於本實施例中，計算出作為成形加工後之成形體部分的上述成形製造物(熱處理前之磁芯)之空隙參數P1。

將獲得之成形製造物載置於氮氣流環境之爐內，進行以下熱處理：將爐內溫度自室溫(23℃)以升溫速度40℃/分鐘加熱至372℃，於該溫度下保持17分鐘，之後，於爐內冷卻至室溫。以如上所述之方式獲得外徑為20mm、內徑為12.7mm、厚度為3mm之圓環狀之磁芯。於獲得之磁芯之黏合劑系成分中含有黏合劑之加熱殘渣。

(實施例3-2至3-5)

藉由實施與實施例3-1相同但改變了作為原材料之漿料中之黏合劑含量之製造方法，而製造出如表3所示般空隙率及空隙參數P1與於實施例3-1中製造之磁芯不同之磁芯。

(試驗例1)比電阻之導出

基於在藉由實施例製造之磁芯之厚度方向(2~4mm)上施加15V之直流電壓而測得之電阻值，計算出比電阻(單位：kΩ．m或者MΩ．m)。將計算結果示於表1至表3。又，將根據表1獲得之比電阻與空隙率之關係示於圖3。對實施例1及實施例3將根據於各實施例中獲得之比電阻之最大值對該實施例之其他比電阻之值進行標準化而獲得之相對值(比電阻之相對值)與空隙參數P1之關係示於圖7。

(試驗例2)磁特性之測定

針對藉由實施例製造之磁芯，使用阻抗分析儀(HP公司製造之「4192A」)來測定頻率為100kHz時之相對磁導率(單位：無因次)，使用BH分析儀(岩崎通信機公司製造之「SY-8217」)於頻率為100kHz、最大磁通密度為100mT(實施例1及實施例2)或者50mT(實施例3)之條件下測定磁芯損耗(單位：kW/m³)。將該等測定結果示於表1至表3。又，將根據表1之測定結果獲得之相對磁導率與空隙率之關係示於圖4，將同樣地根據表1之測定結果獲得之磁芯損耗與空隙率之關係示於圖5。將根據表1及表3之測定結果獲得之相對磁導率與空隙參數P1之關係示於圖8。對實施例1及實施例3將根據於各實施例中獲得之磁芯損耗之最大值對該實施例之其他磁芯損耗之值進行標準化而獲得之相對值(磁芯損耗之相對值)與空隙參數P1之關係示於圖9。

(試驗例3)徑向抗壓強度之測定

針對於實施例1及實施例3中製作之磁芯，藉由依據JIS Z2507：2000之試驗方法進行測定而求取徑向抗壓強度(單位：N/mm²)。將求取到之徑向抗壓強度示於表1。又，將表1所示之徑向抗壓強度與空隙率之關係示於圖6。將表1及表3所示之徑向抗壓強度與空隙參數P1之關係示於圖10。

(試驗例4)軟磁性粉末之粒度分佈

針對包含藉由與於實施例1中使用之非晶質軟磁性粉末相同之製造方法製造之非晶質軟磁性粉末的軟磁性粉末及於實施例3中使用之軟磁性粉末，分別使用日機裝公司製造之「microtrac粒度分佈測定裝置MT3300EX」以體積分佈測定粒度分佈。將各實施例之軟磁性粉末之粒徑之累積頻度(累計值)與粒徑之關係示於圖11。將由該等測定獲得之D₁₀、D₅₀及D₉₀以及基於上述式(2)計算出之P2示於表4。

(試驗例5)磁芯表面之觀察及粉體判定率之測定

針對藉由實施例1及實施例3製造出之磁芯，使用二次電子顯微鏡，將加速電壓設為1.5kV並於倍率3000倍下觀察成形加工後之狀態(關於實施例3，為熱處理前之狀態)之表面。對獲得之觀察圖像以自動解析模式應用進行粉體之輪廓檢測而以判定率(單位：%)之形式求取圖像內之粉體之面積率的圖像處理軟體(Keyence公司製造之「XG Vision Editor(4.2.0041)」)。於繪製出所獲得之結果(判定率)與空隙參數P1之關係時，能夠以比例關係近似，其比例係數為54(圖12)。

根據實施例1獲得如下見解。

．藉由改變空隙率，可控制磁芯之電特性、磁特性及機械特性(表1及圖3至圖6)。

．藉由將空隙率設定為30%以下，可將磁芯之比電阻設為10kΩ．m以上(表1及圖3)。

．藉由將空隙率設定為5%以上，可將磁芯之相對磁導率設為20以上(表1及圖4)。

．若空隙參數P1變小，即，磁芯之軟磁性粉末以外之區域中空隙部所占之比例變小，則徑向抗壓強度會增強且比電阻會提高，但磁芯損耗或相對磁導率會變差，故而為了平衡性良好地調整該等，較有效為調整該空隙參數P1。

根據實施例2獲得如下見解。

．藉由改變製造過程中之各種因素調整空隙率，可控制磁芯之電特性及磁特性(表2)。

根據實施例1及實施例3獲得如下見解。

．藉由改變空隙參數P1，可控制磁芯之電特性、磁特性及機械特性(表3及圖7至圖10)。

．藉由將空隙參數P1設定為0.3以上，可將磁芯之相對磁導率設為20以上(表3及圖8)。

．藉由將空隙參數P1設定為0.8以下，更佳為設定為0.75以下，可將磁芯之徑向抗壓強度設為7MPa以上。進而較佳為藉由將空隙參數P1設為0.7以下，可將磁芯之徑向抗壓強度設為15MPa以上(表3及圖10)。

．藉由將空隙參數P1設定為0.3以上，可降低比電阻或磁芯損耗，若將空隙參數P1設定為0.45以上，較佳為設定為0.5以上，更佳為設定為0.55以上，進而較佳為設定為0.6以上，則可使比電阻或磁芯損耗更穩定地降低(表3及圖7及9)。空隙參數P1下之比電阻或磁芯損耗是否降低之閾值有可能會受到磁芯所含有之黏合劑系成分之組成之影響。

亦可獲得如下見解。

．藉由變更軟磁性粉末之粒度分佈，可使比電阻之值發生變動(表1、表3、表4及圖11)。具體而言，藉由使用粒度分佈幅度相對狹窄之軟磁性粉末，可顯著地增大比電阻之值。

．觀察磁芯之成形加工後之狀態之表面，進行粉體之輪廓檢測而獲得之粉體之判定率與空隙參數P1有比例關係(圖12)。因此，基於作為空隙參數P1之良好之範圍之0.3至0.8之範圍，若上述粉體之判定率處於15%至50%之範圍內，則可獲得電特性、磁特性及機械特性優異之磁芯。

[產業上之可利用性]

本發明之電子零件適合作為行動電話、智慧型手機、筆記型電腦等之電源供給電路所使用之電感元件等。

Claims

一種電子零件，其特徵在於包括：含有成形體之部分，其包含具有磁性之粉粒體及黏合劑系成分；空芯線圈，其埋入至上述含有成形體之部分的內部；及一對端子部，其與上述空芯線圈電連接；端子間距離為4mm以下，且上述含有成形體之部分中由下述式(1)定義之空隙參數P1為0.3以上且0.8以下，P1=Rv/(Rv+Rb) (1)此處，Rv(單位：體積%)係上述含有成形體之部分之成形加工後之空隙率，Rb(單位：體積%)係上述含有成形體之部分之成形加工後之上述黏合劑系成分所占之體積率。
如請求項1之電子零件，其中對含有與上述含有包含具有磁性之粉粒體之成形體之部分相同材質的零件，將測定電極間距離設為2~4mm並施加15V之直流電壓而測定電阻值，基於測得之電阻值所計算出之比電阻為10kΩ．m以上。
如請求項1或2之電子零件，其中上述電子零件為將上述含有包含具有磁性之粉粒體之成形體之部分作為磁芯的電感元件。
如請求項3之電子零件，其中上述含有成形體之部分於頻率為100kHz時之相對磁導率為20以上。
如請求項3之電子零件，其中上述含有成形體之部分於頻率為100kHz、最大磁通密度為100mT之條件下測得之磁芯損耗為1500kW/m³以下。
如請求項3之電子零件，其中上述含有成形體之部分於頻率為100kHz、最大磁通密度為50mT之條件下測得之磁芯損耗為120kW/m³以下。
如請求項1之電子零件，其中上述含有成形體之部分係藉由於將包含上述具有磁性之粉粒體及黏合劑之原材料成形時，改變上述黏合劑相對於上述原材料之含量而調整上述空隙參數P1者。
如請求項1之電子零件，其中於使用二次電子顯微鏡將加速電壓設為1.5kV且於觀察倍率3000倍下觀察上述含有成形體之部分之成形加工後之表面時，觀察圖像之粉體之判定率為15%以上且50%以下。
如請求項1之電子零件，其中上述含有成形體之部分所包含之上述具有磁性之粉粒體具有由下述式(2)所表示之粒度分佈，(D₉₀-D₁₀)/D₅₀≦2.0 (2)此處，D₁₀、D₅₀及D₉₀分別係使用雷射繞射散射式粒度分佈測定裝置測得之粉粒體之粒度分佈中對應於累計值10體積%之粒徑(單位：μm)、對應於累計值50體積%之粒徑(單位：μm)及對應於累計值90體積%之粒徑(單位：μm)。
一種電子機器，其安裝有如請求項1之電子零件。