TWI679660B - 線圈零件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種於可預期小型化、薄層化之情況下,兼具較高之絕緣性及較高之磁導率之線圈零件。 本發明之線圈零件具備磁體部、及具有中心軸之形成為螺旋形狀內部導體(21),內部導體(21)埋入至磁體部,於上下方向包含中心軸之平面之剖面中,磁體部可劃分為位於螺旋形狀之鄰接之環繞部間之導體部(11)、包含中心軸且位於螺旋形狀之環繞部之內側之芯部(12)、位於螺旋形狀之下端以下及上端以上之罩部(13)、(14)、及位於螺旋形狀之環繞部之外側之側部(15),且磁體部具備鐵系軟磁性粒子及至少1種以上之較鐵更易氧化之元素之氧化膜,鄰接之上述鐵系軟磁性粒子彼此之結合之至少一部分經由介隔以上述氧化膜,並且導體部之含氧量大於芯部。
Description
本發明係關於一種積層電感器等所代表之線圈零件。
近年來,於電感器零件中,進行大電流化之同時亦要求高頻化。迄今為止,接受大電流化之請求,研究將鐵氧體材料替換為Fe系或合金系之金屬材料。於使用該等金屬材料之情形時,此前一直採取利用樹脂或玻璃使磁性粒子結合、或使磁性粒子彼此燒結之方法。然而,於使用樹脂之情形時為了確保強度,不得不增加樹脂之添加量,其結果,磁性粒子之填充率減少,無法獲得充分之磁導率。另一方面,於燒結之情形時雖可獲得較高之磁導率,但因損耗之影響而頻率受制約,作為用於行動裝置等之電子零件被限定。根據該情況可知,研究有不使用樹脂或玻璃之方法,使磁性粒子氧化而於粒子表面製作氧化覆膜,利用該氧化覆膜使磁性粒子彼此結合,藉此可製作較高填充率之磁體。 於專利文獻1所揭示之發明中,具備使用將金屬磁體粉末之表面經玻璃被覆而成之金屬磁體且內藏有線圈之成形體。成形體之表面被陶瓷被覆。又,於形成有陶瓷之成形體表面含浸樹脂。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2010-118587號公報
[發明所欲解決之問題] 於積層電感器等中,期望較以往更高之程度填充且飽和特性優異之壓粉體。然而,例如於利用坯片等之積層所進行之製造中,可施加之壓力具有極限。其原因在於防止因壓力所造成之積層體內部之內部導體之變形或破壞。又,擔憂於磁性粒子之高度填充化下會伴隨絕緣降低。 考慮以上情況,本發明之課題在於提供一種於可預期小型化、薄層化之狀況下,兼具較高之絕緣性及較高之磁導率之線圈零件。 [解決問題之技術手段] 本發明者等人進行努力研究,結果完成具有以下特徵之線圈零件之發明。根據本發明,線圈零件具備磁體部、及具有中心軸之形成為螺旋形狀之內部導體。內部導體埋入至磁體部。於上下方向包含內部導體之螺旋之中心軸之平面之剖面中,磁體部可劃分為導體部、芯部、罩部及側部。此處,導體部位於螺旋形狀之鄰接之環繞部間。芯部包含中心軸且位於螺旋形狀之環繞部之內側。罩部位於螺旋形狀之下端以下及上端以上。側部位於螺旋形狀之環繞部之外側。磁體部具備鐵系軟磁性粒子及較鐵更易氧化之元素之氧化膜。此處,鄰接之上述鐵系軟磁性粒子彼此之結合之至少一部分係經由介隔以氧化膜。導體部之含氧量大於芯部。 較佳為導體部之含氧量大於側部。 另外,較佳為內部導體包含Ag或Cu之至少一者。 [發明之效果] 根據本發明,藉由於內部導體附近之導體部中增高含氧量並確保絕緣性並且於芯部中將含氧量抑制為較低,能夠獲得可增高磁性粒子之金屬部分之比率且磁導率優異、並且電感特性較佳之線圈零件。又,若應用可改善該特性之特徵,結果可有助於線圈零件之薄型化。
以下,一面適當參照圖式一面對本發明進行詳細說明。但是,本發明並非限定於所圖示之態樣,又,於圖式中有時對發明之特徵性之部分強調表現,因而於圖式各部分中未必確保比例尺之正確性。 圖1係作為線圈零件之典型例之積層電感器之模式剖視圖。於以下之說明中,列舉積層電感器作為本發明之對象之線圈零件的具體之實施形態之一,線圈零件例如亦可為變壓器、電源用共模濾波器等。積層電感器具有內部導體21埋入磁體部(包含磁體層之積層體)中之構造。典型而言,內部導體21係形成為螺旋形狀之線圈,此外,可列舉螺旋狀之線圈之導線等。內部導體21所形成之螺旋形狀具有中心軸,圖1中將其中心軸以單點鏈線表示。 於作為線圈零件之積層電感器中,通常積層形成有螺旋形狀不滿1周之導體圖案之平面片材,利用導孔等使平面片材間導通,藉此形成內部導體21。具有線圈段及中繼段。於圖1中未繪出導孔,表示形成於平面片材上之導體圖案。引出導線(未圖示)自內部導體21之兩端延伸至線圈零件之外側表面等,實現與外部之電氣導通。 用於內部導體21之導電性材料可無特別限定地使用作為先前之電子零件之電極而使用之各種材料,典型而言,為Ag或Cu,較佳為實質上不含其他金屬之Ag或Cu。或者亦可為100重量份之Ag與50重量份以下之其他金屬之混合物或合金,作為上述其他金屬,可不限定地例示Au、Cu、Pt、Pd等。 關於磁體部(圖1中之符號11~15),整體上理解為原本獨立之較多鐵系軟磁性粒子彼此結合而成之集合體。磁體部亦可為包含較多鐵系軟磁性粒子之壓粉體。於至少一部分之鐵系軟磁性粒子其等周圍之至少一部分、較佳為大致整個周圍形成有氧化膜(未圖示),藉由該氧化膜確保磁體部之絕緣性。鄰接之鐵系軟磁性粒子彼此主要介隔以位於各鐵系軟磁性粒子周圍之氧化膜進行結合,結果構成具有一定形狀之磁體部。鄰接之鐵系軟磁性粒子之一部分亦可以金屬部分彼此地結合。於先前之磁體中,使用有於硬化之有機樹脂之矩陣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矩陣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,於鐵系軟磁性粒子彼此結合之部分中,較佳為實質上不存在包含有機樹脂之矩陣、以及包含玻璃成分之矩陣。 各鐵系軟磁性粒子為至少包含鐵(Fe)之表現軟磁性之粒子,可為合金粒子,亦可包含鐵粒子。較佳為包含含有鐵及較鐵更易氧化之金屬元素(於本發明中總稱為M)之至少1種以上之合金。典型而言,M可列舉:Cr(鉻)、Al(鋁)、Ti(鈦)等,較佳為Cr或Al。鐵系軟磁性粒子亦可包含Si。磁體部亦可包含硫(S)、矽(Si)。 關於磁體部之化學組成,例如可使用掃描型電子顯微鏡(SEM)對磁體部之剖面進行拍攝,藉由基於能量分散型X射線分析(EDS)之ZAF法算出。 作為除了Fe、Si及M以外亦可包含之金屬元素,可列舉:Mn(錳)、Co(鈷)、Ni(鎳)、Cu(銅)、P(磷)、C(碳)等。較佳為磁體部由Fe、金屬元素M、Si、氧原子構成。 於構成磁體部之各鐵系軟磁性粒子之至少一部分,粒子周圍之至少一部分形成有氧化膜。氧化膜可於作為於形成磁體部之前之原料之磁性粒子(以下,亦稱為原料粒子)的階段形成,於原料粒子之階段,可不存在氧化膜或於成形過程中極少地生成氧化膜,或者亦可將較Fe更易氧化之氧化物塗佈於原料粒子,或者將微粒子混合。較佳為氧化膜包含鐵系軟磁性粒子其本身之氧化物。換言之,為了形成氧化膜,較佳為不另外添加除了上述鐵系軟磁性粒子以外之材料。於對成形後之鐵系軟磁性粒子實施熱處理而獲得磁體部時,較佳為鐵系軟磁性粒子之表面部分發生氧化而生成氧化膜,複數個鐵系軟磁性粒子介隔以該生成之氧化膜而結合。氧化膜之存在可於利用掃描型電子顯微鏡(SEM)獲得之5000倍左右之拍攝圖像中以對比度(亮度)差異之形式識別。藉由存在氧化膜而確保磁體部整體之絕緣性。 於氧化膜中,較佳為上述M所表示之金屬元素相對於Fe元素之莫耳比大於鐵系軟磁性粒子。為了獲得此種構成之氧化膜,可列舉如下:以使用以獲得磁體部之原料粒子中儘可能包含較少Fe之氧化物或極力不含Fe之氧化物之方式,於獲得磁體部之過程中藉由熱處理等使磁性粒子之表面部分氧化等。藉由此種處理,較Fe更易氧化之金屬元素M被選擇性地氧化,結果氧化膜中之金屬M相對於Fe之莫耳比相對大於鐵系軟磁性粒子中之金屬M相對於Fe之莫耳比。於氧化膜中,藉由包含M所表示之金屬元素多於Fe元素,而具有抑制合金粒子之過度氧化之優勢。 對磁體部中之氧化膜之化學組成進行測定之方法如下所述。首先,使磁體部斷裂等而使剖面露出。繼而,藉由離子研削減薄等露出平滑面,並利用掃描型電子顯微鏡(SEM)進行拍攝,將氧化膜之部分藉由能量分散型X射線分析(EDS)以ZAF法算出。 磁體部中之鐵系軟磁性粒子彼此主要介隔以氧化膜結合。介隔以氧化膜之結合部(未圖示)之存在例如於大約擴大至5000倍之SEM觀察圖像等中,可明確地判斷。藉由存在介隔以氧化膜之結合部,可實現機械強度及絕緣性之提高。較佳為遍及磁體部整體,鄰接之鐵系軟磁性粒子介隔以所具有之氧化膜進行結合,但只要一部分結合,即可實現相應之機械強度及絕緣性之提高,可認為此種形態亦為本發明之一態樣。又,亦可部分地存在不介隔以氧化膜而鐵系軟磁性粒子彼此結合。進而,鄰接之鐵系軟磁性粒子亦可部分地具有既不存在介隔以氧化膜之結合部,亦不存在鐵系軟磁性粒子彼此之結合部,而僅物理性地接觸或接近之形態。進而,磁體部亦可部分地具有空隙。又,為了填補空隙亦可含浸樹脂等。 為了使介隔以氧化膜之結合部產生,例如可列舉如下:於製造磁體部時,於存在氧之低氧濃度環境下以下述特定溫度施加熱處理。 上述鐵系軟磁性粒子彼此之結合部之存在例如可於擴大至約5000倍之SEM觀察圖像(剖面照片)中視認。藉由存在鐵系軟磁性粒子彼此之結合部,可實現磁導率之提高。 為了生成鐵系軟磁性粒子彼此之結合部,例如可列舉如下:使用氧化膜較少之粒子作為原料粒子,或於用以製造磁體部之熱處理中對溫度或氧濃度以下述方式進行調節,或對自原料粒子獲得磁體部時之成形密度進行調節等。 原料粒子之組成係由最終所獲得之磁體中之合金組成反映。因此,根據最終所欲獲得之磁體之組成,可適當選擇原料粒子之組成,其適宜之組成範圍與上述磁體之適宜之組成範圍相同。 各原料粒子之尺寸實質上等同於構成最終所獲得之磁體中之磁體部之粒子之尺寸。作為原料粒子之尺寸,若考慮磁導率及粒內渦電流損耗,則d50較佳為2~30 μm。原料粒子之d50可藉由利用雷射繞射、散射之測定裝置進行測定。 用作原料之磁性粒子較佳為藉由霧化法製造。於霧化法中,於高頻熔解爐中添加將成為主原材料之Fe、及視需要之Cr、Al、Si或FeS(硫化鐵)等並進行熔解。此處,確認各成分之重量比。可藉由霧化法自如此所獲得之材料獲得磁性粒子。又,鐵粒子亦可為羰基鐵粉。由於羰基鐵粉為Fe之純度較高,且為粒徑較小者,故而於將合金粒子與鐵粒子混合之情形時,藉由使用粒徑小於合金粒子者,可穩定地形成氧化膜。 於本發明中,磁體部可劃分為以下4部分。此處,所謂「劃分」並不旨在限定製造之順序,而意指能夠理解為劃分為下述區域。對磁體部及進行劃分時,考慮如圖1所示般之線圈零件之剖視圖。此處,剖視圖必須包含內部導體21所形成之螺旋形狀之中心軸,進而,必須考慮該中心軸為成為上下方向般之朝向。以下記載中之表示「上下」等方向性之用語意指考慮如上所述之剖視圖時之方向性。「內側」意指靠近線圈零件之上述中心軸之方向,「外側」意指朝向線圈零件之外側表面之方向。 第1區間為導體部11。導體部11係位於內部導體21所形成之螺旋形狀之鄰接之環繞部間的區域。例如,於積層電感器中,為形成有導體圖案之2個鄰接之層間之區域。 第2區間為芯部12。芯部12係包含內部導體21所形成之螺旋形狀之內側之中心軸的區域。然而,即便位於上述區域,相當於下述罩部13、14之區域亦不會被認作芯部。 第3區間為罩部13、14。罩部13係位於內部導體21之下端以下之區域。罩部14係位於內部導體21之上端以上之區域。 第4區間為側部15。側部15係位於較內部導體21更靠外側之區域。然而,即便較內部導體21更靠外側,而相當於上述罩部13、14之區域亦不會被認作側部15。 根據本發明,導體部11之含氧量大於芯部12。含氧量之大小係藉由上述EDS進行比較。具體而言,大小之比較係如下所述般進行。將所獲得之積層體以平行於中心軸之方式進行研磨,切削至大致穿過中心軸之位置。此後,對該切削表面進行離子研削減薄處理。藉此,可見磁體部之導體部11、芯部12、罩部13、14、側部15之剖面。藉由該各剖面之分析求出含氧量。分析方法係使用基於SEM-EDS、WDS(wavelength dispersive spectroscopy,波長分散光譜)之圖像分析,能夠對導體部11之內部電極間之原料粒子之表面氧化膜與芯部12之中央部之原料微粒子之表面氧化膜進行比較。進而,藉由使用SEM-EDS之ZAF法,能夠以數值進行比較。根據每單位面積所檢測出之Fe與O(氧),可求出O/Fe比,將該數值較大者設為含氧量較高。此時,為了提高分析之精度,各分析係於相同之設定下進行。 首先,導體部係指於上側之內部導體與成為相反側之下側之內部導體間所夾之部分。此處以收納夾於內部導體間之導體部11之方式設定倍率,其他設定亦固定。其後,以收納芯部之方式使圖像移動,同樣地進行分析。 又,含氧量取決於鐵系軟磁性粒子間之氧化膜之厚度。又,作為與氧化膜之厚度相反之關係,表示軟磁性粒子之金屬比率。若含氧量較高則磁性粒子之金屬比率降低,若含氧量較低則磁性粒子之金屬比率升高。該含氧量表示磁性粒子之除金屬以外之氧化物之比率,受氧化膜之厚度影響。即,可根據磁性粒子間之氧化膜之厚度決定磁體部之磁性特性。其可藉由於氧濃度較低之條件下進行熱處理實現。 氧化膜之厚度係使用上述含氧量之評價試樣進行評價。此處,為了確認絕緣性,而對導體部11之氧化膜之厚度進行評價。首先,使用SEM(掃描型電子顯微鏡),以100~200倍之倍率,以與上述同樣之方式確定相當於導體部11之剖面之中心之位置,選擇靠近中心之磁性粒子。繼而,設為10000~20000倍之倍率後,於所選擇之磁性粒子與介隔以氧化膜和所選擇之磁性粒子鄰接之磁性粒子之間畫切線,於與切線直行之方向觀察時,於所選擇之磁性粒子與介隔以氧化膜和所選擇之磁性粒子接合之鄰接之磁性粒子的距離最近之部分畫與切線直行之線,對該線上進行EDS(能量分散型X射線分析裝置)之線分析。分析之範圍設為自切線與直行線之交點起向兩側0.5~1 μm,以兩端之O/Fe較小者為基準,求出O/Fe之值成為基準之1.2倍以上之部分之長度。再者,此處鄰接之磁性粒子亦可為複數個,對各者分別進行測定。自靠近中心之磁性粒子起對其依序進行測定,進行測定直至超過10次,求出該等之平均值。關於靠近中心之磁性粒子之選擇,設為如下方法:自中心畫圓,自小於圓之半徑者中選擇落入圓中之磁性粒子。 又,就確認絕緣性之視點而言,成為評價對象之磁性粒子設為粒徑以SEM觀察圖像之對比度計X方向、Y方向上均為1 μm以上,又,鐵粒子除外。 藉由提高導體部11之含氧量,可確保絕緣性,縮短內部導體21彼此之間隔,藉由降低芯部12之含氧量,可提高鐵系軟磁性粒子之金屬比率,可獲得較高之磁導率。結果可有助於線圈零件之薄型化。 較佳為導體部11之含氧量大於側部15。含氧量可藉由上述ZAF法比較大小。關於大小之比較,具體而言,於藉由上述ZAF法求出導體部11之含氧量後,於不改變倍率、其他設定之情況下,直接使觀察之區域移動以能夠觀察側部15,以同樣之方式求出含氧量。 為了獲得導體部11之含氧量高於側部15之狀態,可藉由將氧濃度設定為更低而實現。不存在內部導體之側部15藉由自積層體之外側擷取氧,而促進氧化膜之形成。然而,藉由將氧濃度設定得較低,自外部所擷取之氧較少,故而氧化膜之厚度被形成為較薄。藉此側部之磁導率得以提高。 較佳為內部導體包含Ag或Cu之至少任一者。藉由設為Ag、或Cu之內部導體,原料粒子之較Fe更易氧化之金屬元素M、或存在於原料粒子表面之氧化物進行氧化,可促進氧化膜之形成。此處,藉由將熱處理設為低氧濃度環境,利用內部導體與較Fe更易氧化之金屬元素M之間之標準電極電位差,容易氧化之金屬元素M發生氧化,與此同時Ag或Cu被還原。即,根據用於內部導體之材料之選擇,即便於低氧濃度環境下之熱處理,亦可於導體部11獲得所需之電阻。又,內部導體以含氧量較少之金屬之形式存在,可獲得較高之導電性。因此,成為因電阻造成之損耗較少之零件,可達成小型化及高效率化。 以下,作為本發明之線圈零件之製造方法之說明,對積層電感器之典型且非限定性之製造方法進行說明。於製造積層電感器時,首先,使用刮刀塗佈機或模嘴塗佈機等塗佈機,將預先準備之磁體漿料(slurry)塗佈於包含樹脂等之基底膜之表面。將其利用熱風乾燥機等乾燥機進行乾燥而獲得坯片。上述磁體漿料包含軟磁性合金粒子、及典型的是作為黏合劑之高分子樹脂、及溶劑。 上述磁體漿料較佳為包含作為黏合劑之高分子樹脂。高分子樹脂之種類無特別限定,例如可列舉聚乙烯醇縮丁醛(PVB)等聚乙烯醇縮醛樹脂等。磁體漿料之溶劑之種類無特別限定,例如可使用乙醇與甲苯之混合溶劑等。磁體漿料中之軟磁性合金粒子、高分子樹脂、溶劑等之調配比率等可進行適當調節,藉此,亦可設定磁體漿料之黏度等。 關於用以將磁體漿料塗佈並乾燥而獲得坯片之具體方法可適當參照先前技術。此時,為了對線圈零件中之上述各區間之含氧率或含鐵率進行調節,亦可每一區間地改變材料組成。 繼而,使用沖切加工機或雷射加工機等穿孔機,對坯片進行穿孔並以特定排列形成通孔(貫通孔)。關於通孔之排列,於積層各片材時,以藉由填充導體之通孔及環繞部圖案形成內部導體21之方式進行設定。關於用以形成內部導體之通孔之排列及導體圖案之形狀,可適當參照先前技術。 為了填充至通孔,且為了印刷導體圖案,較佳為使用導體漿料。導體漿料包含導電性材料、及典型的是作為黏合劑之高分子樹脂及溶劑。 作為導體粒子之導電性材料之粒徑可進行適當選擇,於體積基準下,d50較佳為1~10 μm。導體粒子之d50係使用利用雷射繞射散射法之粒徑-粒度分佈測定裝置(例如日機裝股份有限公司製造之Microtrac)進行測定。 導體漿料中較佳為包含作為黏合劑之高分子樹脂。高分子樹脂之種類無特別限定,例如可列舉乙基纖維素(EC)等纖維素樹脂等。導體漿料之溶劑之種類無特別限定,例如可使用丁基卡必醇等二醇醚等。導體漿料中之導電性材料、高分子樹脂、溶劑等之調配比率等可進行適當調節,藉此,亦可設定導體漿料之黏度等。 繼而,使用網版印刷機或凹版印刷機等印刷機,將導體漿料印刷至坯片之表面,利用熱風乾燥機等乾燥機將其進行乾燥,而形成導體圖案。印刷時,於上述通孔亦填充導體漿料之一部分。其結果,填充至通孔之導體漿料與印刷之導體圖案構成內部導體21之形狀。 將所獲得之坯片以內部導體21成為螺旋狀之方式積層,對積層方向施加壓力而將坯片壓接後,切割為線圈零件尺寸而形成積層體。 對於所獲得之積層體,使用焙燒爐等加熱裝置,於低氧濃度環境或大氣中,於加熱處理前進行脫脂。將氧濃度設為0.1~21%之範圍,溫度設為300~500℃且進行1~2小時。其後,於低氧濃度環境中,對脫脂後之積層體進行熱處理。熱處理環境設為低氧濃度環境,以氧濃度計設為0.0005~0.1%,或較佳為設為0.0005~0.005%。於升溫過程中較佳為於300~500℃下保持1~600分鐘,其後,進一步升高溫度。最高溫度較佳為600℃以上,更佳為600~850℃,於最高溫度下較佳為保持0.5小時以上,更詳細而言較理想的是保持0.5~5小時。 通常,於熱處理之後形成外部端子。使用浸漬塗佈機或輥塗機等塗佈機,將預先準備之導體漿料塗佈於積層電感器之長度方向兩端部,使用焙燒爐等加熱裝置,例如於約700℃、約1小時之條件下對其進行燒烤處理,藉此形成外部端子。外部端子用導體漿料可適當使用上述導體圖案之印刷用漿料、或與其類似之漿料。 關於線圈零件,亦可藉由所謂漿料堆積(slurry build)法製造線圈零件。作為漿料堆積法之非限定例,藉由網版印刷等將磁體漿料進行印刷而形成磁體印刷膜,於其上將導體漿料進行網版印刷而形成導體圖案。於其上將磁體漿料進行網版印刷且使導體圖案之一部分露出並進行塗佈。同樣地,於上述一部分露出圖案連續交替地形成導體圖案及磁體印刷膜,最後塗佈磁體印刷膜後,切割為線圈零件尺寸而形成積層體。關於所獲得之積層體,其後之加熱其他處理可採用上述方法。 [實施例] 以下,藉由實施例對本發明更具體地進行說明。但是,本發明並不限定於該等實施例所記載之態樣。 藉由以下方式製造積層電感器。參照圖1之積層電感器之模式剖視圖進行說明。 磁體部使用如表1之原料粒子。表中,FeSiCr(1)粒子設為3.5 wt%之Si、4.0 wt%之Cr、剩餘部分Fe之組成、且粒子之尺寸為6 μm之平均粒徑之原料粒子,FeSiCr(2)粒子設為2.0 wt%之Si、2.0 wt%之Cr、剩餘部分Fe之組成、且粒子之尺寸為6 μm之平均粒徑之原料粒子,FeSiAl粒子設為3.5 wt%之Si、4.0 wt%之Al、剩餘部分Fe之組成、且粒子之尺寸為6 μm之平均粒徑之原料粒子,FeSi粒子設為3.0 wt%之Si、剩餘部分Fe之組成、且粒子之尺寸為6 μm之平均粒徑之原料粒子,Fe粒子設為0.4 wt%之雜質、剩餘部分Fe之組成、且粒子之尺寸為2 μm之平均粒徑之原料粒子。又,於實施例7中,製造FeSiCr(1)粒子與FeSiAl粒子之比為60:40(重量比)之混合物,於實施例8中,製造FeSiCr(1)粒子與FeSiCr(2)粒子之比為50:50(重量比)之混合物,於實施例10、11中,製造FeSiCr粒子與Fe粒子之比為90:10(重量比)之混合物。 線圈狀導體21係以成為約10.5周之螺旋狀之方式設置導體圖案及通孔。線圈狀導體21係使用如表1之原料,進行熱處理而獲得。作為各者之金屬粒子,體積基準之d50為5 μm,於實施例8中,使用對Cu粒子塗佈Ag而成者。 熱處理係於如表1之環境下進行。分別表示氧濃度,於實施例中,設為0.00005~0.1%之範圍,於比較例中,設為21、1、未達0.000001。未達0.000001係藉由氮氣、氫氣混合氣體(於氮氣中設有1%氫氣之氣體)進行。再者,於熱處理前,分別進行積層體之脫脂,設為氧濃度1%,以升溫速度100℃/小時自常溫升溫至300℃,保持時間2小時之條件下進行。 以如下方式製造積層電感器。 製備包含合金系磁性粒子85 wt%、丁基卡必醇(溶劑)13 wt%、聚乙烯醇縮丁醛(黏合劑)2 wt%之磁體漿料。使用刮刀塗佈機,將該磁體漿料塗佈於塑膠製之基底膜之表面,利用熱風乾燥機,於約80℃、約5分鐘之條件下將其進行乾燥。如此於基底膜上獲得坯片。其後,對坯片進行切割。 繼而,視需要對片材進行穿孔而形成特定排列之貫通孔。其後,使用印刷機,將包含金屬粒子85 wt%、丁基卡必醇(溶劑)13 wt%、乙基纖維素(黏合劑)2 wt%之導體漿料印刷至特定片材之表面及/或填充至貫通孔,藉由熱風乾燥機,於約80℃、約5分鐘之條件下將其進行乾燥。 繼而,使用吸附搬送機及壓製機,將實施過必要之印刷及/或填充之各片材以特定順序進行堆積並熱壓接後,切割為線圈零件尺寸而獲得積層體。其後,使用焙燒爐,於各者之環境下在700℃下進行1小時熱處理。藉由該熱處理,合金系磁性粒子密集而形成磁體,又,將導體漿料中之金屬粒子燒結而形成內部導體21,藉此獲得零件本體。 繼而,形成外部電極。利用塗佈機將含有與上述內部導體相同之金屬粒子85 wt%、丁基卡必醇(溶劑)13 wt%、乙基纖維素(黏合劑)2 wt%之導體漿料塗佈於零件本體之表面,利用焙燒爐,於約700℃、約0.5小時之條件下對其進行燒烤處理。燒烤時之環境設為與熱處理時相同之環境。其結果,溶劑及黏合劑消失,上述金屬粒子燒結。其後,藉由實施Ni/Sn鍍敷,形成外部電極,而完成積層電感器。 將積層電感器之尺寸設為2.0 mm×1.2 mm×1.0 mm。又,將導體部11之螺旋形狀之鄰接之環繞部間之距離分別設定為16 μm。 將各實施例、各比較例之積層電感器之特徵記載於表1。 [表1]
(評價方法) 關於含氧量,藉由EDS比較大小。如上所示,製作可見磁體部之導體部11、芯部12、罩部13、14、側部15之各部位之剖面之試樣。關於各者之剖面,藉由SEM-EDS之ZAF法,根據每單位面積所檢測出之Fe與O(氧),求出O/Fe比。此處,關於各部位之評價之範圍,於上下方向(罩部13、14之任一者為上方均可)觀察罩部13、14時,確定各部位之相當於上下方向、左右方向之中心之位置,將該部分設為中心並以200倍之倍率,設為相當於0.05 mm×0.05 mm之範圍進行。使用此處所獲得之O/Fe比之數值,求出芯部12之剖面之O/Fe比相對於導體部11之剖面之O/Fe比,對含氧量進行比較。又,同樣地,求出側部15之剖面之O/Fe比相對於導體部11之剖面之O/Fe比。關於此處所獲得之各含氧量之比較,求出芯部之含氧量相對於導體部之含氧量、側部之含氧量相對於導體部之含氧量,對含氧量進行比較。 氧化膜之厚度係使用上述含氧量之評價試樣進行評價,對導體部11之氧化膜之厚度進行評價。首先,使用SEM(掃描型電子顯微鏡),以100倍之倍率,以與上述相同之方式確定相當於導體部11之剖面之中心之位置,並選擇靠近中心之磁性粒子。繼而,以該磁性粒子為中心,設為10000倍之倍率,於該磁性粒子與介隔以氧化膜同該磁性粒子鄰接之磁性粒子之間畫切線,於與切線直行之方向觀察時,於所選擇之磁性粒子與介隔以氧化膜和所選擇之磁性粒子接合之鄰接之磁性粒子的距離最近之部分畫切線與直行線,對該線上進行EDS(能量分散型X射線分析裝置)之線分析。將分析之範圍設為自切線與直行線之交點起向兩側0.5 μm,以兩端中之O/Fe較小者為基準,求出O/Fe之值成為基準之1.2倍以上之部分之長度。自靠近中心之磁性粒子起對其依序進行測定,進行測定直至超過10次,求出該等之平均值。 再者,關於比較例3,無法檢測出厚度。(於表2中,記作「-」) 電感測定係使用LCR(Inductance Capacitance Resistance,電感電容電阻)測定計,於1 MHz之頻率下進行。各實施例、各比較例共測定10個並求出平均值。將評價結果記載於以下表2。 [表2]
如此藉由低氧濃度環境下之熱處理,可使用Fe之比率較高之原料粒子。藉此,可將以往Fe占磁體部之比率設為92.5~97 wt%,可前所未有地提高飽和特性,可提高作為線圈零件之飽和電流。結果,可有助於線圈零件之薄型化。 又,若降低熱處理時之氧濃度,則零件本體表面之氧化膜會整體地變薄,但熱處理後亦可進行磷酸處理。藉此,即便存在氧化膜之較薄部分或暫時未形成氧化膜之缺陷,亦可藉由利用磷酸處理形成磷酸鹽系化合物而補強氧化膜。藉此,可進一步提高可靠性。 又,即便於磁體部之導體部及芯部含氧量不同,藉由於低氧濃度環境下進行熱處理,亦可減緩氧化膜之形成速度,可抑制因熱膨脹等所造成之龜裂等之發生。藉此,不僅可應對特性方面而且亦可應對薄層化,即便不縮短導體間距離亦可於不降低可靠性之情況下,實現線圈零件之薄型化。
11‧‧‧導體部
12‧‧‧芯部
13、14‧‧‧罩部
15‧‧‧側部
21‧‧‧內部導體
圖1係線圈零件之模式剖視圖。
Claims (7)
- 一種線圈零件,其具備:磁體部、及具有中心軸之形成為螺旋形狀之內部導體,且上述內部導體埋入至上述磁體部,上述磁體部包含:(1)導體部,其位於上述內部導體所形成之上述螺旋形狀之鄰接之環繞部間;(2)芯部,其包含上述中心軸,且位於上述內部導體所形成之上述螺旋形狀之環繞部之內側;(3)罩部,其位於經形成為上述螺旋形狀之上述內部導體之下端以下或上端以上;及(4)側部,其位於上述內部導體所形成之上述螺旋形狀之環繞部之外側;上述磁體部包含合金系磁性粒子作為鐵系軟磁性粒子,且具備氧化膜,上述氧化膜包含鐵與至少1種以上之較鐵更易氧化之元素,鄰接之上述鐵系軟磁性粒子彼此之結合之至少一部分介隔有上述氧化膜,並且上述磁體部中,於上下方向包含上述中心軸之剖面之含氧量係上述導體部之含氧量大於上述芯部。
- 如請求項1之線圈零件,其中上述導體部之含氧量大於上述側部。
- 如請求項1或2之線圈零件,其中鐵占上述磁體部之比率為92.5~97wt%。
- 如請求項1或2之線圈零件,其中構成上述磁體部之鐵系軟磁性粒子包含不同平均粒徑之鐵系軟磁性粒子。
- 如請求項1或2之線圈零件,其中構成上述磁體部之鐵系軟磁性粒子之平均粒徑d50為2~30μm。
- 如請求項1或2之線圈零件,其中上述磁體部係部分地具有空隙,且空隙中存在樹脂。
- 如請求項1或2之線圈零件,其中內部導體包含Ag或Cu之至少一者。
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