专利名称：含磁铁矿的树脂及电子部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有磁铁矿(Fe3O4)的含磁铁矿树脂。另外，本发明涉及涂覆有上述含磁铁矿的树脂的线圈、噪声滤波器等电子部件。并且，本发明涉及将上述含磁铁矿的树脂用作磁芯的线圈、噪声滤波器等电子部件。
背景技术：
以往以来，在由铁素体等磁性体构成的磁芯上施加卷线而成的线圈、噪声滤波器等电子部件中，进行在卷线上涂覆含有由铁素体等构成的粉体状磁性体的树脂来提高特性。例如，在卷线上涂覆含有磁性体的树脂而成的线圈是拟闭磁路，电感值提高。另外，还会带来加强磁芯的强度的作用。此外，有时在磁芯的外周面上形成螺旋状的导体图案来代替施加卷线。另外，上述的磁芯有时使用含有磁性体粉末的树脂。例如，专利文献I (日本特开2003 -297642号公报)中，公开了由芯材(磁芯)、被卷绕在芯材上的线圈、以覆盖芯材和线圈的外周的方式一体地设置的外部装饰材料以及端子电极构成的片式电感器。对于专利文献I的片式电感器，作为芯材和外部装饰材料，使用树脂中含有由平均粒径为I 10 ii m的磁性材料而成的功能材料粉末的材料。而且，公开了作为磁性材料，可以使用MnZn铁素体、NiZn铁素体、MnMgZn铁素体、NiCuZn铁素体(NiZnCu铁素体)、Ba铁素体，除此之外，还可以使用Fe203、Fe3O4 (磁铁矿)等。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2003 - 297642号公报
发明内容
然而,磁铁矿一般剩余磁通密度(Br)大,矫顽力(He)也大,所以将含有磁铁矿作为磁性体的树脂用作磁芯的线圈、或将该树脂涂覆于磁芯的线圈存在Q值变小的问题。因此，现实中，作为这样的树脂中含有的磁性体，已专门使用铁素体，而不使用磁铁矿。此外，专利文献I的实施例中也使用铁素体粉末。然而，使用含有铁素体作为磁性体的树脂的情况下，若流过大的直流重叠电流，则发生磁饱和，电感值急剧降低，可能对电路有负面影响。因此，寻求即使流过大的直流重叠电流也不易发生磁饱和、电感值不易降低、直流重叠特性优异的线圈。本发明为了解决上述的现有技术的问题而进行。作为其方法如下:本发明的含磁铁矿的树脂具备树脂和树脂中含有的粉体状磁性体而成，使磁性体的至少一部分为剩余磁通密度低于15Am2/kg、矫顽力低于12kA/m的磁铁矿。此外，作为得到上述剩余磁通密度和矫顽力的方法，例如有所含的磁铁矿使用粒径D50值低于1.0 ii m、粒径D90值低于2.0 y m的磁铁矿的方法。
此外，在本申请文件中，提及到磁铁矿的粒径时，含磁铁矿的树脂中含有的磁铁矿为凝集体的情况下，粒径是指一次粒径。此外，本发明的含磁铁矿的树脂除了含有磁性体(至少一部分由磁铁矿构成的磁性体),还可以含有非磁性体,此时,用磁性体的粒径D90值/非磁性体的粒径D90值表示的磁性体与非磁性体的粒径比优选为0.4以下。本发明中使用的磁铁矿的粒径小，所以使其高填充时，粒子间的树脂层变薄，易于受到磁铁矿与树脂的热膨胀率差的影响。因此，易于在固化后的含磁铁矿的树脂中产生裂纹。通过含有粒径大的非磁性体，能够防止裂纹的产生。另外，在本发明的含磁铁矿的树脂中含有非磁性体的情况下，非磁性体优选为球形二氧化硅。这是由于，二氧化硅是热膨胀率低的材料，所以即使对固化后的含磁铁矿的树脂施加热冲击，膨胀也小，不易在含磁铁矿的树脂中产生裂纹。另外还由于，如果使二氧化硅的形状为球形，可以使其填充性优异，增加填充量，进一步加强防止裂纹的产生的效果。进而还由于，代替球形二氧化硅而例如使用粉碎状的二氧化硅时，难以在二氧化硅粒子间加入磁性体，而且可能以尖锐的破裂面为起点，产生裂纹。另外，本发明的电子部件是利用上述含磁铁矿的树脂涂覆其的至少一部分的构成。另外，本发明的其它的电子部件是利用上述含磁铁矿的树脂形成磁芯，在该磁芯卷绕卷线的构成，或者在其磁芯的表面形成图案的构成。本发明的含磁铁矿的树脂由于含有饱和磁化(Bs)大的磁铁矿作为磁性体，所以涂覆于线圈等时、或用作线圈等的磁芯时，即使流过大的直流电流，也不易发生磁饱和，电感值不易降低。因此，能够得到优异的直流重叠特性。另外，将磁铁矿的粒径控制为上述的大小，所以将剩余磁通密度(Br)和矫顽力(He)抑制为小，涂覆于线圈等时、或用作线圈等的磁芯时，Q值不降低。
图1是表示本发明的第I实施方式的线圈100的剖视图。图2是表示本发明的第3实施方式的线圈200的俯视图。图3是表示本发明的第I实施方式的线圈(100)、第2实施方式的线圈、比较例的线圈的各直流重叠特性的曲线图。
具体实施例方式以下，对用于实施本发明的方式进行说明。[第I实施方式](含磁铁矿的树脂)作为树脂，例如，准备双酚A型环氧树脂。树脂并不限于环氧树脂，也可以是聚氨酷树脂等。作为粉体状的磁性体，准备磁铁矿(Fe3O4)15磁铁矿的粒径可使用粒径D50值低于l.0u m、粒径D90值低于2.0 y m的粒径。此外，从磁铁矿与树脂的分散性的观点出发，优选粒径D50值为0.1 ii m以上。此处，准备粒径D50值为0.81、粒径D90值为1.60的磁铁矿。
此外，粒径是利用激光衍射法而测定的值。具体而言，将粉体在六偏磷酸钠水溶液中超声波分散后，利用(株)堀场制场作所制的激光粒度仪进行测定。该磁铁矿的饱和磁化(Bs)为90Am2/Kg。另外，剩余磁通密度(Br)为10.2Am2/Kg，矫顽力(He)为9.8kA/m。将上述双酚A型环氧树脂40wt%和上述磁铁矿60wt%例如在行星型混合器中搅拌5 8小时，制成含磁铁矿的树脂。此外，在本实施方式中，使含磁铁矿的树脂中的磁铁矿的配合比率为60wt%，但磁性体的配合比率优选选自50 90wt%的范围。这是由于，若低于50wt%，则难以发挥作为磁性体的功能(提高电感值的功能等)。另外，还由于若超过90wt%，则树脂成分变少，变成脆的树脂固化物。(涂覆了含磁铁矿的树脂的线圈)图1中作为本实施方式的电子部件示出了线圈100。线圈100由如下的结构构成，即，对3mm见方的鼓形磁芯I施加卷线2，将其两端分别与预先形成在鼓形磁芯I的底面的I对电极3、4连接，在卷线2上形成含磁铁矿的树脂层5。鼓形磁芯I例如由NiZnCu铁素体构成。卷线2例如由带有绝缘被膜的Cu线构成,线径为0.2mm,在鼓形磁芯I上卷绕13匝。电极3、4例如以Ag为主成分。含磁铁矿的树脂层5是涂布上述的含磁铁矿的树脂并使之固化而成的。线圈100例如利用以下的方法进行制造。首先，准备鼓形磁芯I。具体而言，首先，在NiZnCu铁素体等铁素体预煅烧粉中，混合粘合剂等，制成铁素体浆液。接下来，使用喷雾干燥等将该铁素体浆液进行造粒，制成铁素体造粒粉。接下来，对该造粒粉进行加压成型，制成成型体。最后，将该成型体脱粘合剂后，按规定的轮廓烧制，得到鼓形磁芯I。接下来，在鼓形磁芯I的底面，形成电极3、4。具体而言，例如将Ag糊料涂布成规定的图案，以规定的温度进行煅烧。接下来，在鼓形磁芯I施加卷线2。而且，将卷线2的两端分别与电极3、4焊接。接下来，在卷线2上，形成含磁铁矿的树脂层5。具体而言，首先，在上述的本发明的含磁铁矿的树脂中混入固化剂，并且涂布在卷线2上。作为固化剂，例如使用胺系固化齐U。另外，含磁铁矿的树脂与固化剂的配合比率例如相对于含磁铁矿的树脂100重量份为固化剂15重量份。然后，最后将含磁铁矿的树脂加热至规定的温度，使其固化，形成含磁铁矿的树脂层5，完成线圈100。使用HP制HP429IA测定本实施方式的线圈100的电感值和Q值。电感值为4.8 μ H。Q值为35。在线圈100中，可以得到作为大的Q值的35。可以认为这是因为通过使树脂中含有的磁铁矿使用粒径D50值为0.81、粒径D90值为1.60的磁铁矿，从而使剩余磁通密度(Br)变小至10.2Am2/Kg,并且矫顽力(He)变小至9.8kA/m。以上，对第I实施方式的含磁铁矿的树脂、涂覆了该树脂的线圈(电子部件)进行说明。然而，本发明并不限于上述的内容，根据发明的主旨，可以进行各种的变更。例如，对于树脂中含有的磁铁矿的粒径而言，粒径D50值低于1.0 μ m、D90值低于
2.0 μ m即可，并不限于上述的各粒径。另外，涂覆了含磁铁矿的树脂的电子部件不限于线圈，例如还可以是噪声滤波器。另外，电子部件的结构可以不是在磁芯施加卷线的结构，而是在磁芯的外周面形成螺旋状的导体图案的结构。另外，也可以使用基板代替磁芯，在基板上形成导体图案，在其上涂覆含磁铁矿的树脂。[第2实施方式](含磁铁矿的树脂)对于本发明的含磁铁矿的树脂，无需使所含的磁性体全部为磁铁矿，可以一部分置换成其他的磁性体。对于第2实施方式的含磁铁矿的树脂，使含有的磁性体的一半为磁铁矿，另一半为NiZnCu铁素体。S卩，在双酚A型环氧树脂40wt%中，含有与第I实施方式中所使用的相同的粒径D50值为0.81、粒径D90值为1.60的磁铁矿30wt%和粒径D50值为1.24、粒径090值为
14.30 的 NiZnCu 铁素体 30wt%。含磁铁矿的树脂的制成方法基于第I实施方式。(涂覆了含磁铁矿的树脂的线圈)对于第2实施方式的线圈，含磁铁矿的树脂层5以外的部分由与图1所示的第I实施方式的线圈100相同的结构构成(附图也援引图1)。S卩，第2实施方式的线圈使用在含磁铁矿的树脂层5中含有由一半为磁铁矿、一半为NiZnCu铁素体构成的磁性体而成的上述的本实施方式的含磁铁矿的树脂。在其它方面，由与第I实施方式的线圈100相同的结构构成。第2实施方式的线圈的电感值为4.7 4.9 μ H、Q值为31 32，均良好。在第2实施方式中，在环氧树脂中，含有磁铁矿与NiZnCu铁素体，从温度特性出发，这是极其优选的。即，磁铁矿的居里温度温度高至585°C，使用其的环氧树脂的电感值温度特性有显示正特性的趋势。与此相对，NiZnCu铁素体的居里温度温度低至80 270°C，能够将使用其的环氧树脂的电感值温度特性调整至显示负特性的趋势。因此，通过混合两者，温度即使变化也能够使两者互相抵消，能够得到平稳的电感值温度特性。此外，为了使电感值温度特性更平稳，调整两者的配合比即可。[第3实施方式](含磁铁矿的树脂)在第3实施方式中，作为含磁铁矿的树脂，使用与第I实施方式相同的树脂。即，使用配合有双酚A型环氧树脂40wt%和粒径D50值为0.81、粒径D90值为
1.60、饱和磁化(Bs)为90Am2/Kg、剩余磁通密度(Br)为10.2Am2/Kg、矫顽力(He)为9.8kA/m的磁铁矿60wt%的含磁铁矿的树脂。(磁芯使用含磁铁矿的树脂的线圈)图2中作为本实施方式的电子部件示出了线圈200。线圈200由在环形磁芯21上卷绕卷线22的结构构成。
本实施方式的线圈200的特征在于，环形磁芯21使用上述的含磁铁矿的树脂。此夕卜，线圈200是在含有磁性体(磁铁矿)的环形磁芯21上施加卷线22而成的，是闭磁路型的线圈。环形磁芯21例如由内径7_、夕卜径19_、高度2 3_的圆筒状构成。卷线22例如由0.5 1.0mm的带有绝缘被膜的Cu线构成,在环形磁芯21上卷绕25阻。由上述结构构成的线圈200例如以下述的方法制造。首先，形成环形磁芯21。具体而言，准备上述的含磁铁矿的树脂，在其中混入固化齐U。作为固化剂，例如使用胺系固化剂。另外，使含磁铁矿的树脂与固化剂的配合比率例如相对于含磁铁矿的树脂100重量份为固化剂65重量份。接下来，将混入了固化剂的含磁铁矿的树脂注入由规定的形状构成的模具内，加热至规定的温度，使其在脱泡的状态下固化，得到环形磁芯21。接下来，在环形磁芯21上卷绕卷线22，完成线圈200。测定完成的线圈200的电感值和Q值。电感值为4.3 μ H。Q值为43。在线圈200中，可以得到43这样大的Q值。认为这是因为通过使树脂中含有的磁铁矿使用粒径D50值为0.81、粒径D90值为1.60的磁铁矿，从而剩余磁通密度(Br)变小至
10.2Am2/Kg,并且矫顽力(He)变小至9.8kA/m。[第4实施方式](含磁铁矿的树脂)本发明的含磁铁矿的树脂除了至少含有磁铁矿的磁性体以外，还可以含有非磁性体。此时，含有的磁性体和非磁性体用磁性体的粒径D90值/非磁性体的粒径D90值表示的粒径比优选为0.4以下。另外，非磁性体优选为球形二氧化硅。如果这样，如上所述，不易在固化后的含磁铁矿的树脂中产生裂纹。此处，在双酚A型环氧树脂10wt%中含有粒径粒径D50值为0.81 μ m、粒径D90值为1.60 μ m的磁铁矿60wt%、和粒径D50值为6.0 μ m、粒径D90值为14.7 μ m的球形二氧化硅30wt%。磁性体与非磁性体的用磁性体的粒径D90值/非磁性体的粒径D90值表示的粒径比为0.1lo含磁铁矿的树脂的制成方法基于第I实施方式。上述磁铁矿的饱和磁化(Bs)为90Am2/Kg，剩余磁通密度(Br)为10.2Am2/Kg，矫顽力(He)为 9.8kA/m。此外，在本实施方式中，除了含有至少包含磁铁矿的磁性体、还含有球形二氧化硅等的非磁性体的理由如上所述，是为了防止固化后的含磁铁矿的树脂中产生裂纹，但在车载用等高温下使用利用了本发明的含磁铁矿的树脂的线圈等电子部件的情况下，含有非磁性体特别重要。即，在对大众用的电子部件要求的-40 85°C、1000周期之类的热冲击试验中，即使是不含有球形二氧化硅等非磁性体的本发明的含磁铁矿的树脂，裂纹也不会产生。然而，对车载用等高温下使用的电子部件要求的-40 130°C、1000周期之类的热冲击试验中，若不以磁性体与非磁性体的粒径比成为规定的值的方式含有球形二氧化硅等的非磁性体，则有可能产生裂纹。因此，需要追加含有非磁性体。因此，对于本发明而言，含有非磁性体不是必须的要素，但在要求高温下的热冲击试验的其它的用途中，可以充分地实用地使用不含有非磁性体的本发明的含磁铁矿的树脂。(涂覆了含磁铁矿的树脂的线圈)对于第4实施方式的线圈，含磁铁矿的树脂层5以外的部分由与图1所示的第I实施方式的线圈100相同的结构构成(附图也援引图1)。S卩，第4实施方式的线圈使用在含磁铁矿的树脂层5中含有磁铁矿和球形二氧化硅而成的上述的本实施方式的含磁铁矿的树脂。在其它方面，由与第I实施方式的线圈100相同的结构构成。第2实施方式的线圈的电感值为4.7 4.9 μ H、Q值为37 39，均良好。在第4实施方式中，在环氧树脂中除了含有磁性体(磁铁矿)，还含有非磁性体(球形二氧化硅),并且磁性体与非磁性体的用磁性体的D90值/非磁性体的粒径D90值表示的粒径比为0.4以下，所以在固化后的含磁铁矿的树脂中不易产生裂纹。S卩，除了粒径小的磁铁矿、还含有粒径大的非磁性体，所以在固化后的含磁铁矿的树脂中不易产生裂纹。另外，其非磁性体为热膨胀率低的二氧化硅，所以即使施加热冲击，膨胀小，在含磁铁矿的树脂中也不易产生裂纹。并且，二氧化硅的形状为球形，所以可以使其填充性优异，增加填充量，防止裂纹产生的效果更好。相对于本实施方式的线圈，实施热冲击试验。具体而言，将线圈放入试验槽，将-40°C 130°C的温度反复1000个周期后，从试验槽取出线圈，目视确认有裂纹的产生。即使1000个周期后，线圈中也不产生裂纹(η = 10)。此外，对于本实施方式的含磁铁矿的树脂，作为磁性体，单独使用磁铁矿，但至少一部分为磁铁矿即可，例如可以将磁铁矿的一部分置换为NiZnCu铁素体。实验例为了确认本发明的有效性，进行以下的实验。[第I实验例](涂覆了树脂的线圈的直流重叠特性)对第I实施方式的线圈(100)、第2实施方式的线圈、本发明的范围外的比较例的线圈分别测定直流重叠特性。直流重叠特性是以外部DC电源缓缓施加至3.0A的同时，在ΗΡ4291Α下测定电感变化。图3示出了各测定结果。此外，在图3中，实线表示的图为第I实施方式的线圈的直流重叠特性、虚线表示的图为第2实施方式的线圈的直流重叠特性，点划线表示的图为比较例的线圈的直流重叠特性。对于涂覆有含有60wt%磁铁矿的树脂的第I实施方式的线圈，观察不到电感值减少至直流重叠电流1.0A，从而得到良好的直流重叠特性(实线)。认为这是因为树脂中含有的磁性体使用饱和磁化(Bs)大的磁铁矿(Fe3O4)15涂覆有含有30被％磁铁矿、30wt%NiZnCu铁素体的树脂的第2实施方式的线圈比第I实施方式的线圈稍差，实用上没有问题，得到良好的直流重叠特性(虚线)。认为这是因为饱和磁化(Bs)大的磁铁矿防止了线圈的磁饱和。另一方面，比较例中，使用了涂覆有以下树脂的线圈，所述树脂是在环氧树脂40wt%中含有粒径D50值为1.24、粒径D90值为14.30的NiZnCu铁素体60wt%而成的。比较例的线圈的其他的构成与上述的第I实施方式的线圈100相同。比较例中使用的NiZnCu铁素体的饱和磁化(Bs)为59Am2/Kg。另外，剩余磁通密度(Br)为 1.5Am2/Kg,矫顽力(He)为 2.3kA/m。对于比较例的线圈，若流过直流重叠电流，则根据其大小，电感值降低，直流重叠特性差(点划线)。认为这是因为树脂中含有的磁性体使用与磁铁矿相比饱和磁化(Bs)小的NiZnCu铁素体。此外，比较例的线圈的初始的电感值为4.9 μ H，Q值为27，均是允许的范围的值。[第2实验例](涂覆了树脂的线圈的电感值、Q值)制成分别涂覆有不含有磁性体的树脂、含有磁铁矿以外的磁性体的树脂、本发明的范围内的含磁铁矿的树脂、本发明的范围外的含磁铁矿的树脂的线圈，测定线圈特性(电感值、Q值)。此外，在本实验中，各制成10个线圈，特性取它们的平均值(在第3实施例、第4实施例中相同)。S卩，作为树脂，制成不含有磁性体的环氧树脂(试样I)、分别含有粒径不同的两种NiZnCu铁素体的环氧树脂(试样2、3)，分别含有粒径不同的8种磁铁矿的环氧树脂(试样4 11)。然后，涂覆这些树脂，制成与图1所示的线圈100相同的结构的线圈，测定线圈特性。表I中示出了树脂与磁性体粉体的配合比率、磁性体粉体的特性、线圈的特性(电感值、Q值)。[表 I]
权利要求
1.一种含磁铁矿的树脂，其特征在于，具备树脂和所述树脂中含有的粉体状的磁性体， 所述磁性体的至少一部分为剩余磁通密度低于15Am2/kg、矫顽力低于12kA/m的磁铁矿。
2.根据权利要求1所述的含磁铁矿的树脂，其中，所述磁铁矿为粒径D50值低于l.0u m、粒径D90值低于2.0 y m的磁铁矿。
3.根据权利要求1或2所述的含磁铁矿的树脂，其中，作为所述磁性体，除了所述磁铁矿，还含有NiZnCu铁素体。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的含磁铁矿的树脂，其中，所述磁性体的含量为该含磁铁矿的树脂整体中的50 95wt%。
5.根据权利要求1 4中的任一项所述的含磁铁矿的树脂，其中，除了含有所述磁性体,还含有非磁性体,用所述磁性体的粒径D90值/所述非磁性体的粒径D90值表示的所述磁性体与所述非磁性体的粒径比为0.4以下。
6.根据权利要求5所述的含磁铁矿的树脂，其中，所述非磁性体为球形二氧化硅。
7.一种电子部件，其特征在于，至少一部分被权利要求1 6中的任一项所述的含磁铁矿的树脂涂覆。
8.一种电子部件，其特征在于，具备由权利要求1 6中的任一项所述的含磁铁矿的树脂形成的磁芯、以及卷绕于该磁芯的卷线或形成于该磁芯的表面的图案。
9.根据权利要求7或8所述的电子部件，其中，所述电子部件为线圈或者噪声滤波器。
全文摘要
本发明提供能够得到Q值大且直流重叠特性优异的线圈的涂覆用、磁芯形成用的含磁性体的树脂。本发明的含磁铁矿的树脂含有剩余磁通密度低于15Am2/kg、矫顽力低于12kA/m的磁铁矿。另外，本发明的线圈(100)由在卷线(2)上涂覆上述的含磁铁矿的树脂而形成含磁铁矿的树脂层(5)的结构构成。
文档编号H01F1/34GK103098152SQ20118004317
公开日2013年5月8日 申请日期2011年8月24日 优先权日2010年9月9日
发明者丸泽博, 萩谷亚辉男 申请人:株式会社村田制作所