专利名称：线圈零件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有由磁体部覆盖螺旋状线圈部的构造的线圈零件。
背景技术：
以电感器、扼流线圈或变压器等为代表的线圈零件(俗称电感器零件)具有螺旋状线圈部由磁体部覆盖的构造。覆盖线圈部的磁体部中，一般使用Ni-Cu-Zn系铁氧体等铁氧体(是指以氧化铁为主成分的陶瓷)作为其材料。近年来，对这种线圈零件要求大电流化(是指额定电流的高值化)，为了满足该要求，而不断研究将磁体部的材料由以往的铁氧体更换为Fe-Cr-Si合金(参照专利文献I)。该Fe-Cr-Si合金是材料自身的饱和磁通密度高于以往的铁氧体，但相反地材料自身的体积电阻率明显低于以往的铁氧体。也就是说，在螺旋状线圈部和磁体部直接接触的类型的线圈零件、例如叠层型或压粉型等线圈零件中，必须研究使包含Fe-Cr-Si合金粒子群的磁体部自身的体积电阻率接近包含铁氧体粒子群的磁体部自身的体积电阻率，优选研究使之高于该体积电阻率，以将磁体部的材料由以往的铁氧体更换为Fe-Cr-Si合金。总而言之,如果包含Fe-Cr-Si合金粒子群的磁体部自身中无法确保高体积电阻率，则无法有效利用材料自身的饱和磁通密度使零件自身的饱和磁通密度高值化，产生电流从线圈部泄漏到磁体部出现磁场湍流的现象，由此导致零件自身的电感下降。另外，在先前列举的专利文献I中，作为叠层型线圈零件中的磁体部的制作方法， 揭示了如下方法，即，将由不仅包含Fe-Cr-Si合金粒子群还包含玻璃成分的磁体胶形成的磁体层和导体图案叠层，且在氮环境中(=还原性环境中)进行煅烧之后，使该煅烧物含浸在热硬化性树脂中。然而，该制作方法因磁体胶中所含的玻璃成分残存在磁体部内，所以，因存在于该磁体部内的玻璃成分而使Fe-Cr-Si合金粒子的体积率减少，且由该减少导致零件自身的饱和磁通密度也下降。[先行技术文献][专利文献]专利文献I :日本专利特开2007-027354号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺旋状线圈部和磁体部直接接触的类型且能满足大电流化的要求的线圈零件。为了达成所述目的，本发明是一种由磁体部覆盖的螺旋状线圈部和该磁体部直接接触的类型的线圈零件，其特征在于所述磁体部是将磁性合金粒子群作为其主体，且不包含玻璃成分，在所述磁性合金粒子各自的表面存在该磁性合金粒子的氧化物膜。[发明的效果]根据本发明，在构成磁体部的磁性合金粒子各自的表面存在有该磁性合金粒子的氧化物膜(=绝缘膜)，且该磁体部内的磁性合金粒子隔着用作绝缘膜的氧化物膜相互耦合，线圈部附近的磁性合金粒子隔着用作绝缘膜的氧化物膜而和该线圈部密接，因此，可以确保将磁性合金粒子群作为其主体的磁体部自身中较高的体积电阻率。而且，磁体部不包含玻璃成分，因此，不会因存在于该磁体部内的玻璃成分而使磁性合金粒子的体积率减少， 也可避免因该减少造成的零件自身的饱和磁通密度降低。也就是说，作为线圈部和磁体部直接接触的类型，并且可有效利用磁性合金的材料自身的饱和磁通密度，使零件自身的饱和磁通密度高值化，所以，可以满足大电流化的要求，也可防止电流从线圈部泄漏到磁体部出现磁场湍流的现象，因此，也可以避免零件自身的电感下降。通过以下说明和随附图式，可知本发明的所述目的和除此以外的目的、构成特征、 及作用效果。
图I是叠层型线圈零件的外观透视图。
图2是沿着图I的Sll-Sll线的放大截面图。
图3是图I所示零件主体的分解图。
图4是表示构成图2所示的磁体部的粒子的粒度分布的图。
图5是参照利用透射型电子显微镜观察图2所示的磁体部时所得的图像，表示粒子状态的模式图。
图6是参照利用透射型电子显微镜观察执行脱脂工序前的磁体部时所得的图像，表示粒子状态的模式图。
图7是参照利用透射型电子显微镜观察执行脱脂工序后的磁体部时所得的图像，表示粒子状态的模式图。
[符号的说明]
I 磁性合金粒子
2 氧化物膜
3 内腔
4 溶剂和粘合剂的混合物
10 线圈零件
11 零件主体
12 磁体部
13 线圈部
14、15 外部端子
具体实施例方式[线圈零件的具体构造例]首先，引用图I 图5，对本发明应用于叠层型线圈零件的具体构造例进行说明。图I所示的线圈零件10是以长度L约3. 2mm、宽度W约I. 6mm、高度H约O. 8mm整体形成为长方体形状。该线圈零件10包含长方体形状的零件主体11、和设置在该零件主体11的长度方向两端部的I对外部端子14及15。如图2所示，零件主体11包含长方体形状的磁体部12和由该磁体部12覆盖的螺旋状线圈部13，且该线圈部13的一端和外部端子 14连接，另一端和外部端子15连接。如图3所示，磁体部12具有共计20层的磁体层MLl ML6 —体化而成的构造，且长度为约3. 2mm,宽度为约I. 6mm,高度为约O. 8mm。各磁体层MLl ML6的长度为约3. 2mm, 宽度为约I. 6mm,厚度为约40 μ m。该磁体部12是将Fe-Cr-Si合金粒子群作为其主体，且不含玻璃成分。Fe-Cr-Si合金粒子的组成是Fe为88 96. 5wt%，Cr为2 8wt%，Si为 I. 5 7wt % ο如图4所示，构成磁体部12的Fe-Cr-Si合金粒子的粒径以体积为基准计时， d50 (中值直径)为 10 μ m，dlO 为 3 μ m，d90 为 16 μ m，且 dl0/d50 为 O. 3，d90/d50 为 I. 6。 而且，如图5所示，在Fe-Cr-Si合金粒子I各自的表面上存在有该Fe-Cr-Si合金粒子的氧化物膜(=绝缘膜)2，且磁体部12内的Fe-Cr-Si合金粒子I隔着用作绝缘膜的氧化物膜 2相互耦合，线圈部13附近的Fe-Cr-Si合金粒子I隔着用作绝缘膜的氧化物膜2而和该线圈部13密接。可确认该氧化物膜2至少包含属于磁体的Fe3O4、和属于非磁体的Fe2O3及 Cr2O3。附带而言，图4是表示使用利用激光绕射散射法的粒径·粒度分布测定装置(日机装(股)制的Microtrac)测定的粒度分布。而且，图5是参照利用透射型电子显微镜观察磁体部12时所得的图像，模式性地表示粒子状态。构成磁体部12的Fe-Cr-Si合金粒子 I实际上并非形成为完全的球形，但为了表现粒径具有分布而将所有粒子描绘成球形。除此之外，存在于粒子各自表面的氧化物膜2的厚度实际上在O. 05 O. 2 μ m的范围内存在不均，但为了表现氧化物膜2存在于粒子表面而均等地描绘所有该氧化物膜2的厚度。如图3所示，线圈部13具有共计5个线圈段CSl CS5和连接该线圈段CSl CS5 的共计4个中继段ISl IS4呈螺旋状一体化而成的构造，且其圈数约为3. 5。该线圈部 13是以Ag粒子群为其主体。Ag粒子的粒径以体积为基准计时，d50 (中值直径)为5 μ m。4个线圈段CSl CS4呈现-字状，且I个线圈段CS5形成带状，各线圈段CSl CS5的厚度为约20 μ m,宽度为约O. 2mm。最上方的线圈段CSl连续地包含用于和外部端子 14连接的L字状的伸出部分LS1，且最下方的线圈段CS5连续地包含用于和外部端子15连接的L字状的伸出部分LS2。各中继段ISl IS4形成贯通磁体层MLl ML4的柱状，且各孔径为约15 μ m。如图I及图2所示，各外部端子14及15触及零件主体11的长度方向的各端面和该端面附近的4侧面，且其厚度为约20 μ m。一外部端子14和最上方的线圈段CSl的伸出部分LSl的端缘连接，另一外部端子15和最下方的线圈段CS5的伸出部分LS2的端缘连接。该各外部端子14及15是以Ag粒子群为其主体。Ag粒子的粒径以体积为基准计时， d50(中值直径)为5μπι。[线圈零件的具体制法例]其次，引用图3、图5、图6及图7，对所述线圈零件10的具体制法例进行说明。在制造所述线圈零件10时，使用刮刀涂布机或挤压涂布机等涂布机(省略图示)， 将预先准备的磁体胶涂敷在塑料制的基底膜(省略图示)的表面，并使用热风干燥机等干燥机(省略图示)，在约80°C、约5min的条件下将其干燥，分别制造和磁体层MLl ML6 (参照图3)对应且适合多个获取的尺寸的第I 第6片材。这里使用的磁体胶的组成是Fe-Cr-Si合金粒子群为85wt%, 丁基卡必醇(溶剂) 为13wt%,聚乙烯丁醒(粘合剂)为2wt%,Fe-Cr-Si合金粒子的d50(中值直径)、dl0及 d90如先前所述。接下来，使用冲压加工机或激光加工机等穿孔机(省略图示)，对和磁体层MLl (参照图3)对应的第I片材进行穿孔，以特定排列形成和中继段ISl (参照图3)对应的贯通孔。 同样地，在和磁体层ML2 ML4(参照图3)对应的第2 第4片材上分别以特定排列形成和中继段IS2 IS4(参照图3)对应的贯通孔。接下来，使用丝网印刷机或凹版印刷机等印刷机(省略图示)，将预先准备的导体胶印刷在和磁体层MLl (参照图3)对应的第I片材的表面，并使用热风干燥机等干燥机(省略图示)在约80°C、约5min的条件下将其干燥，以特定排列制作和线圈段CSl (参照图3) 对应的第I印刷层。同样地，在和磁体层ML2 ML5(参照图3)对应的第2 第5片材各自的表面上以特定排列制作和线圈段CS2 CS5 (参照图3)对应的第2 第5印刷层。这里使用的导体胶的组成是Ag粒子群为85wt%, 丁基卡必醇(溶剂)为13wt%, 聚乙烯丁醛(粘合剂)为2wt%，Ag粒子的d50(中值直径)如先前所述。分别形成在和磁体层MLl ML4 (参照图3)对应的第I 第4片材的特定排列的贯通孔存在于和特定排列的第I 第4印刷层各自的端部重叠的位置上，所以，印刷第I 第4印刷层时，将导体胶的一部分填充到各贯通孔中，形成和中继段ISl IS4(参照图3) 对应的第I 第4填充部。接下来，使用吸附搬送机和压力机(均省略图示)，以图3所示的顺序将设置着印刷层及填充部的第I 第4片材(和磁体层MLl ML4对应)、仅设置着印刷层的第5片材 (和磁体层ML5对应)、未设置印刷层及填充部的第6片材(和磁体层ML6对应)叠合进行热压结合，制作叠层体。接下来，使用切割机或激光加工机等切断机(省略图示)将叠层体切断成零件主体尺寸，制作加热处理前芯片(包含加热处理前的磁体部及线圈部)。接下来，使用煅烧炉等加热处理机(省略图示)，在大气等氧化性环境中，对多个加热处理前芯片整批进行加热处理。该加热处理包含脱脂工序和氧化物膜形成工序，脱脂工序是在约300°C、约Ihr的条件下执行，氧化物膜形成工序是在约750°C、约2hr的条件下执行。对于执行脱脂工序前的加热处理前芯片而言，如图6所示，在加热处理前的磁体部内的Fe-Cr-Si合金粒子I之间存在多个细微间隙，且该细微间隙中充满溶剂和粘合剂的混合物4，但这些会在脱脂工序中消失，因此，脱脂工序完成之后，如图7所示，该细微间隙变为内腔3。而且，在加热处理前的线圈部内的Ag粒子之间也存在多个细微间隙，该细微间隙中充满溶剂和粘合剂的混合物，但这些会在脱脂工序中消失。接着脱脂工序的氧化物膜形成工序是如图5所示，加热处理前的磁体部内的 Fe-Cr-Si合金粒子I密集地制作磁体部12 (参照图I及图2)，同时在该Fe-Cr-Si合金粒子I各个的表面形成该粒子I的氧化物膜2。而且，将加热处理前的线圈部内的Ag粒子群烧结，制作线圈部13 (参照图I及图2)，由此，制作零件主体11 (参照图I及图2)。附带而言，图6及图7是参照利用透射型电子显微镜观察脱脂工序执行前后的磁体部时所得的图像，模式性地表示粒子状态。构成加热处理前的磁体部的Fe-Cr-Si合金粒子I实际上并非形成为完全的球形，但为了实现和图5匹配而将所有粒子描绘成球形。接下来，使用浸溃涂布机或辊式涂布机等涂布机(省略图示)，将预先准备的导体胶涂布在零件主体11的长度方向两端部，使用煅烧炉等加热处理机(省略图示)在约 600°C、约Ihr的条件下对其进行烘焙处理，通过该烘焙处理而使溶剂及粘合剂消失且将Ag 粒子群烧结，制作外部端子14及15 (参照图I及图2)。这里使用的导体胶的组成是Ag粒子群为85wt%, 丁基卡必醇(溶剂)为13wt%, 聚乙烯丁醛(粘合剂)为2wt%，Ag粒子的d50(中值直径)如先前所述。[效果]其次，引用表I的样品No. 4对由所述线圈零件10获得的效果进行说明。[表 I]
样品d50 (μιυ)dlO (μπι)d90 (μπι)dl0/d50d90/d50体积电阻率 (Ω-cm)LxIdcl (μΗ )No.I100.5160.051.61.1x10"〇4.7XNo.210I160.11.69.5χ108〇6.5〇No.3102160.21.66.0x10sO7.2〇No.4103160.31.65.2x10s〇8.3ONo.5104160.41.64.IxlO8〇8.3〇No.6105160.51.69.0χ10;〇8.4〇No.7106160.61.65.6x10,〇8.4〇No.810I160.71.62.1x10,〇8.4〇No.9108160.81.68.5=<106X8.5〇No.10109160.91.63.IxlO6X8.5〇No.ll103130.31.3LOxlOy〇5,0XNo.12103140.31.49.5x10s〇5.8ONo.13103150.31.57.3x10s〇7.2〇No.4103160.31.65.2x10s"〇8.3〇No.14103170.31.73.7xl08〇8.3〇No.15103180.31.82.0x10s〇8.3〇No.16103190,31.91.0x10s〇8.3〇No.17103200.32.08.7x10^O8.3〇No.18103300.33.04.6xl0;〇8.4〇No.19103400.34.02.6xl0/〇8.4〇No.20103500.35.01.1x10,〇8.5〇No.21103550.35.57.0xl06X8.5〇No.22103600.36.04.2xl06X8.6〇关于所述线圈零件10,由于在构成磁体部12的Fe-Cr-Si合金粒子各自的表面上, 存在该Fe-Cr-Si合金粒子的氧化物膜(=绝缘膜)，且该磁体部12内的Fe-Cr-Si合金粒子隔着用作绝缘膜的氧化物膜相互耦合，线圈部13附近的Fe-Cr-Si合金粒子隔着用作绝缘膜的氧化物膜而和该线圈部13密接，因此，能够在以Fe-Cr-Si合金粒子群为其主体的磁体部自身中确保较高的体积电阻率。而且，磁体部12并不包含玻璃成分，因此不会因存在于该磁体部12内的玻璃成分而使Fe-Cr-Si合金粒子的体积率减少，也可避免因该减少引起零件自身的饱和磁通密度下降。也就是说，作为线圈部13和磁体部12直接接触的类型，并且可有效利用Fe-Cr-Si 合金的材料自身的饱和磁通密度，使零件自身的饱和磁通密度高值化，因此，能够满足大电流化的要求，也能够防止电流从线圈部13泄漏到磁体部12出现磁场湍流的现象，因此也可以避免零件自身的电感降低。
该效果也可以由相当于所述线圈零件10的表I的样品No. 4的体积电阻率和 LXIdcl来证实。表I所示的体积电阻率(Ω -cm)是表示磁体部12自身的体积电阻率，且使用市售的LCR(Inductance Capacitance Resistance,电感、电容、电阻)测量仪而测定。 另一方面，表I所示的LX Idcl (μ H · A)是表示初始电感(L)和该初始电感(L)降低20% 时的直流重叠电流(Idcl)之积，且使用市售的LCR测量仪以测定周波数IOOkHz来测定。在这里，对体积电阻率和LXIdcl的良否判断基准进行说明。参照在以往的线圈零件的磁体部中，铁氧体也通用Ni-Cu-Zn系铁氧体，为了进行比较，除了 “使用的粒径以体积为基准计时，d50 (中值直径)为10 μ m的Ni-Cu-Zn铁氧体粒子，代替Fe-Cr-Si合金粒子这一方面”和“采用约900°C、约2hr的条件的煅烧工序而代替氧化物膜形成工序这一方面”以外，制作构造及制法和所述线圈零件10相同的线圈零件(以下称为比较线圈零件)。和所述方法相同地测定该比较线圈零件的磁体部的体积电阻率和LXIdcl之后，该体积电阻率为5.0Χ106Ω · cm, LXIdcl为5. 2 μ H · A，但对于使用Ni-Cu-Zn铁氧体粒子的以往的线圈零件，考虑到通过该粒子组成操作或树脂含浸等方法将磁体部的体积电阻率提高至1.0Χ107Ω · cm以上的状况，而将体积电阻率的良否判断基准设为“I. QXlO7 Ω · cm”，并将该基准值以上判断为“良(〇)”，将低于该基准值判断为“不良(X)”。而且，将LX Idcl的良否判断基准设为比较线圈零件的LX Idcl的测定值、即 “5. 2μ H · Α”，将高于该基准值判断为“良(〇)”，将该基准值以下判断为“不良”。由样品No. 4的体积电阻率和LXIdcl可知，相当于所述线圈零件10的样品No. 4的体积电阻率为5. 2Χ108Ω · cm，高于先前所述的体积电阻率的良否判断基准 (I. OX IO7 Ω · cm)，而且，相当于所述线圈零件10的样品No. 4的LXIdcl为8. 3μΗ·Α，高于所述的LX Idcl的良否判断基准(5. 2μ H· Α)，因此根据这些数值可证实所述效果。[最佳粒度分布的验证]其次,引用表I对验证构成所述线圈零件10 (样品No. 4)的磁体部12的Fe_Cr_si 合金粒子的最佳粒度分布(dl0/d50和d90/d50)的结果进行说明。所述线圈零件10(样品No. 4)是作为构成磁体部12的Fe-Cr-Si合金粒子,使用的粒径以体积为基准计时，d50(中值直径)为10ym、dl0为3ym、d90为16 μπι者，但确认即便使用粒度分布(dl0/d50和d90/d50)不同粒子，是否也获得所述相同效果。表I所示的样品No. I 3及5 10中，除了 “使用dlO的值和所述线圈零件 10(样品No. 4)不同的Fe-Cr-Si合金粒子这一方面”以外，线圈零件的构造及制法和所述线圈零件10相同。而且，表I所示的样品No. 11 22中，除了 “使用d90的值和所述线圈零件10(样品No. 4)不同的Fe-Cr-Si合金粒子这一方面”以外，线圈零件的构造及制法和所述线圈零件10相同。由样品No. I 10的体积电阻率和LX Idcl可知，如果dlO为7 μ m以下，那么可获得高于先前所述的体积电阻率的良否判断基准(1.0Χ107Ω .cm)的体积电阻率，而且，如果 dlO的值为I μπι以上，那么可获得高于先前所述的LXIdcl的良否判断基准(5. 2μΗ · Α) 的LXIdcl。也就是说，如果dlO在I 7· Ομπι的范围内(dl0/d50在0. I 0. 7的范围内)，那么可获得优异的体积电阻率和LX Idcl。而且，由样品NO. 11 22的体积电阻率和LXIdcl可知，如果d90为50 μπι以下， 那么可获得高于先前所述的体积电阻率的良否判断基准(1.0Χ107Ω .cm)的体积电阻率，而且，如果d90的值为14 μπι以上，那么可获得高于先前所述的LX Idcl的良否判断基准 (5· 2μΗ·Α)的LXIdcl。也就是说，如果d90为14 50 μ m的范围内(d90/d50为I. 4
5.O的范围内)，那么可获得优异的体积电阻率和LX Idcl。总而言之，如果的粒径以体积为基准计时，dl0/d50在O. I O. 7的范围内，且 d90/d50在I. 4 5. O的范围内，则可确认即便使用粒度分布(dl0/d50和d90/d50)不同的 Fe-Cr-Si合金粒子,也可获得所述相同的效果。[最佳中值直径的验证]其次,引用表2,对验证构成所述线圈零件10 (样品No. 4)的磁体部12的Fe-Cr-Si 合金粒子的最佳中值直径(d50)验证的结果进行说明。[表2]
权利要求
1.一种线圈零件，其是由磁体部覆盖的螺旋状线圈部和该磁体部直接接触的类型的线圈零件，其特征在于所述磁体部是将磁性合金粒子群作为其主体，且不包含玻璃成分，在所述磁性合金粒子各自的表面存在该磁性合金粒子的氧化物膜。
2.根据权利要求I所述的线圈零件，其中所述磁性合金粒子是通过在氧化性环境中的加热处理而在其表面形成氧化物膜的磁性合金粒子。
3.根据权利要求2所述的线圈零件，其中所述磁性合金粒子为Fe-Cr-Si合金粒子。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的线圈零件，其中所述磁性合金粒子的粒径以体积为基准计时，dl0/d50处于O. I O. 7的范围内，且d90/d50处于I. 4 5. O的范围内。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的线圈零件，其中所述磁性合金粒子的粒径以体积为基准计时，d50处于3. O 20. O μ m的范围内。
6.根据权利要求4所述的线圈零件，其中所述磁性合金粒子的粒径以体积为基准计时，d50处于3. O 20. O μ m的范围内。
全文摘要
本申请的发明是线圈零件。本发明提供一种虽为螺旋状线圈部和磁体部直接接触的一般类型，但仍可以满足大电流化要求的线圈零件。线圈零件(10)具有螺旋状线圈部(13)由磁体部(12)覆盖的构造。磁体部(12)是将磁性合金粒子群作为其主体，且不包含玻璃成分，在所述磁性合金粒子各自的表面存在该粒子的氧化物膜。
文档编号H01F41/04GK102610362SQ20121000543
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月6日 优先权日2011年1月20日
发明者冲野喜和, 大竹健二, 小林朋美, 岩尾秀美, 松浦准, 野木谦一郎 申请人:太阳诱电株式会社