磁性基体、线圈部件和电路板的制作方法

1.本发明涉及磁性基体、线圈部件和电路板。


背景技术：

2.近年来，在便携式电话等高频通信用系统中，为了促进小型化和高性能化，对于在内部搭载的电子部件也要求小型化和高性能化。关于电感器等线圈部件，作为高性能化的一个标志，可以举出大电流化。为了满足这样的小型化和大电流化的要求，作为在线圈部件中使用的磁性基体，开始使用由与铁氧体材料相比不易发生磁饱和的金属磁性材料形成的磁性基体。
3.在使用金属磁性材料时，因为金属磁性材料的电绝缘性比铁氧体材料的电绝缘性差，所以，为了使磁性基体的电绝缘性充分，大多在由金属磁性材料形成的颗粒的表面形成绝缘层，使该颗粒彼此电绝缘。
4.例如，在专利文献1中，在构成以质量百分率计为fe-3.5％si-4.0％cr的软磁性合金粉末的金属磁性颗粒的表面配置si化合物，在成形后在大气中进行热处理来使金属磁性颗粒彼此经由绝缘性的氧化物相而结合。
5.另外，在专利文献2中，成形具有fe-si-cr(fe：95wt％、si：3.5wt％、cr：1.5wt％)的组成的软磁性金属颗粒，并在包括大气气氛和氧浓度为3ppm以下的极低氧浓度气氛在内的、具有不同的氧浓度的气氛中进行热处理，得到了以特定的比例含有磁铁矿和赤铁矿的高绝缘性的磁性基体。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2015-126047号公报
9.专利文献2：日本特开2020-53542号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的技术问题
11.在像专利文献1那样利用在大气等高氧浓度气氛中的热处理来形成绝缘层的情况下，构成金属磁性颗粒的成分会活跃地发生氧化反应，金属磁性颗粒间的氧化物量处于增多的趋势。其结果是，磁性基体中的金属磁性颗粒的比例减少，存在相对磁导率等磁特性降低的情况。
12.另外，在像专利文献2那样利用含有磁铁矿和赤铁矿的绝缘膜来使金属磁性颗粒(软磁性金属颗粒)间电绝缘的情况下，在电绝缘性高的赤铁矿的比例较高的磁性基体中，也存在体积电阻率降低的情况。
13.因此，本发明的目的在于提供由金属磁性颗粒构成的、电绝缘性优异的磁性基体。
14.用于解决技术问题的手段
15.本发明的发明人为了解决上述的问题进行了各种研究，结果发现，通过在对由含
有的fe和si的比例大的金属磁性颗粒和树脂构成的成形体，在氧浓度比大气低的含氧气氛中进行脱脂处理之后，在实质上不存在氧的气氛中实施热处理，能够获得在使用cukα射线的x射线衍射测量中，在30.8
°
≤2θ≤32.2
°
的范围能观测到峰、并且在33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的范围观测不到峰的磁性基体，由此能够解决上述的问题，从而完成了本发明。
16.即，用于解决上述技术问题的本发明的第一方面为一种磁性基体，其由金属磁性颗粒和存在于所述金属磁性颗粒间的氧化物层形成，所述金属磁性颗粒含有fe和作为任意成分的si，并且所述fe和所述si的合计含量为99质量％以上，在使用cukα射线的x射线衍射测量中，在30.8
°
≤2θ≤32.2
°
范围内观测的最强衍射线强度(i
fe2sio4
)相对于在43.8
°
≤2θ≤45.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe
)之比(i
fe2sio4
/i
fe
)为0.0020以上，并且，在使用cukα射线的x射线衍射测量中，在33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe2o3
)相对于所述i
fe
之比(i
fe2o3
/i
fe
)小于0.0010。
17.另外，本发明的第二方面为一种线圈部件，其包括上述的第一方面的磁性基体。
18.另外，本发明的第三方面为一种电路板，其搭载有上述的第二方面的线圈部件。
19.发明效果
20.采用本发明，能够提供由金属磁性颗粒构成的、电绝缘性优异的磁性基体。
附图说明
21.图1是表示本发明的第一方面的磁性基体的构造的示意图。
22.图2是表示在本发明的第一方面的磁性基体中，确定金属磁性颗粒的组成和氧化物层中的si相对于fe的摩尔比(si/fe)的分布的方法的说明图。
23.图3是表示本发明的第一方面的磁性基体中的氧化物层的优选构造的示意图。
24.图4是本发明的第二方面的线圈部件中的、绕线线圈部件的构造例的说明图((a)：整体立体图，(b)：(a)的c-c截面图)。
25.图5是本发明的第二方面的线圈部件中的、复合线圈部件的构造例的说明图。
26.图6是本发明的第二方面的线圈部件中的、层叠线圈部件的构造例的说明图((a)：整体立体图，(b)：(a)的d-d截面图)。
27.图7是本发明的第二方面的线圈部件中的、薄膜线圈部件的构造例的说明图。
28.附图标记说明
29.100线圈部件，10磁性基体(压粉磁芯)，1金属磁性颗粒，2氧化物层，2a第一区域，2b第二区域，20导体，a、b分析对象的线段的端点。
具体实施方式
30.下面，参照附图，结合本发明的技术思想来，本发明的技术方案和作用效果进行说明。但是，作用机理包含推测的内容，其正确与否对本发明并没有限制。
31.[磁性基体]
[0032]
如图1中示意性地表示的那样，本发明的第一方面的磁性基体10(下面有时仅记载为“第一方面”)由金属磁性颗粒1和存在于上述金属磁性颗粒1间的氧化物层2形成，上述金属磁性颗粒1含有fe和作为任意成分的si，且上述fe和上述si的合计含量为99质量％以上。
[0033]
金属磁性颗粒1含有fe作为必须成分。通过金属磁性颗粒1含有fe，能够使磁性基
体10成为磁导率和饱和磁通密度高的磁性基体。金属磁性颗粒1中的fe的含量，只要能够获得想要的特性的磁性基体10，就没有特别的限定。fe的含量越多，能够获得越大的磁导率和饱和磁通密度，因此，fe的含量优选为90质量％以上，更优选为93质量％以上，进一步优选为95质量％以上。另一方面，从抑制由fe的氧化、涡电流的产生引起的磁特性的降低的观点出发，fe的含量优选为99质量％以下，更优选为98质量％以下。
[0034]
另外，金属磁性颗粒1可以含有si作为任意成分。通过金属磁性颗粒1含有si，电阻变高，能够抑制由涡电流引起的磁特性的降低。在金属磁性颗粒1含有si的情况下，其含量只要能够获得想要的特性的磁性基体10就没有特别限定。从充分地发挥抑制涡电流的效果的观点出发，si的含量优选为1质量％以上，更优选为1.5质量％以上。另一方面，从使金属磁性颗粒1中的fe的含量增多从而获得优异的磁特性的观点出发，si的含量优选为7质量％以下，更优选为5质量％以下。
[0035]
金属磁性颗粒1中，作为必须成分的fe和作为任意成分的si的合计含量为99质量％以上。在此，上述合计含量是指相对金属元素和si的合计质量的百分率。通过fe和si占构成金属磁性颗粒1的金属元素和si的99质量％以上，能够使磁性基体10成为磁特性优异的磁性基体。从这一点考虑，fe和si的合计含量优选为99.5质量％以上。fe和si的合计含量的上限值没有限定，可以为100质量％，即实质上仅由fe、或者fe和si构成。在此，“实质上仅由fe、或者fe和si构成”是指，不含有作为fe粉和fe-si粉通常能够获得的纯度的原料中包含的fe和si以外的成分(杂质)、以及超过在通常的磁性基体的制造工序中可能混入的杂质的合计量的量的杂质。另外，fe和si的合计含量是指利用后述的方法测量和计算的质量比例。其中，在磁性基体10的制造中使用的金属磁性粉末的组成，是基于其制造商等进行的可信赖的精度的分析结果而报告的，并且当在磁性基体10的制造工序中构成金属磁性粉末的各金属磁性颗粒1内部的组成不变动的情况下，可以将上述报告的组成作为金属磁性颗粒1的组成。此外，在通常采用的磁性基体10的制造工序中，金属磁性颗粒1内部的组成与作为原料使用的金属磁性粉末的组成一致。
[0036]
金属磁性颗粒1在能够实现本发明的目的的范围内，可以含有fe和si以外的元素。在该情况下，从能够获得优异的磁特性的观点出发，优选fe和si以外的元素的质量比例低于si的质量比例。作为可以含有的元素，可以列举cr、al、ni、ti和zr等。
[0037]
在磁性基体10中，在相邻的金属磁性颗粒1之间存在氧化物层2。能够利用该氧化物层2使相邻的金属磁性颗粒1彼此电绝缘。另外，氧化物层2通过将金属磁性颗粒1彼此接合，有助于磁性基体10的形状的保持和机械强度的表现。
[0038]
氧化物层2优选具有：si相对于fe的摩尔比(si/fe)为2以上的第一区域2a；和上述摩尔比(si/fe)为1以下的第二区域2b。由此，能够进一步提高磁性基体10的电绝缘性。第一区域中的si/fe的上限值和第二区域中的si/fe的下限值均没有限定，在经过通常采用的制造工序获得的磁性基体10中，第一区域中的si/fe为大约4以下，第二区域中的si/fe为大约0.3以上。通过氧化物层2包括第一区域2a和第二区域2b而表现出优异的电绝缘性的理由并不明确，但可以认为是基于下述的作用机理。
[0039]
在第一区域2a中，由于si的含有比例高的、绝缘性优异的氧化物的存在，体积电阻率极高。磁性基体10的电阻可以理解为由金属磁性颗粒1的电阻、第一区域2a的电阻和第二区域2b的电阻串联连接而成。因此，体积电阻率极高的第一区域2a的存在，有助于提高磁性
基体10整体的电阻。即，由于氧化物层2中存在上述摩尔比(si/fe)之差而产生的局部的电绝缘性的提高会波及到磁性基体10整体，超过在上述摩尔比(si/fe)为一定的情况下表现出的电绝缘性。从能够显著地获得提高电绝缘性的效果的观点出发，更优选在上述第一区域2a中，存在上述摩尔比(si/fe)为3以上的部分。
[0040]
在氧化物层2具有第一区域2a和第二区域2b的情况下，更优选如图3所示的那样，第一区域2a夹着第二区域2b存在。由此，氧化物层2中的体积电阻率极高的区域的比例变高，磁性基体10的电绝缘性进一步提高。
[0041]
在此，用于判断上述的金属磁性颗粒1的组成、以及氧化物层2中的第一区域2a和第二区域2b的有无的、si相对于fe的摩尔比(si/fe)的分布，分别可通过下述的流程来确定。
[0042]
首先，使用聚焦离子束装置(fib)从磁性基体10的中央部取出厚度50nm～100nm左右的薄片试样后，立即将其配置在搭载有环状暗视野检测器和能量色散型x射线光谱(eds)检测器的扫描型透射电子显微镜(stem)内。接着，进行薄片试样的stem观察，基于对比度(明度)的差异，确定如图2中示意性地表示的那样的、金属磁性颗粒1彼此经由氧化物层2相接的颗粒边界部。接着，对于所确定的颗粒边界部，沿着从一个金属磁性颗粒1内的任意的点a穿过氧化物层2到达另一个金属磁性颗粒1内的任意的点b的线段ab，利用eds进行线分析。eds的测量条件是，加速电压为200kv，电子束直径为1.0nm，测量时间设定成使得金属磁性颗粒1内的各点的6.22kev～6.58kev的范围的信号强度的累计值成为25个计数以上。另外，测量点的间隔设定成使得氧化物层2中的测量点数为10点以上。接着，对各测量点计算okα射线的信号强度(i
okα
)相对于检测出的各金属元素的特性x射线中显示出最大强度的特性x射线的信号强度的合计(i
m(total)
)之比(i
okα
/i
m(total)
)。例如，在作为金属元素检测出fe和cr的情况下，计算okα射线的信号强度相对于fe的特性x射线中显示出最大强度的kα射线的信号强度(i
fekα
)和cr的特性x射线中显示出最大强度的kα射线的信号强度(i
crkα
)的合计之比(i
okα
/(i
fekα
+i
crkα
))作为i
okα
/i
m(total)
。将该值为0.5以上的区域作为氧化物层2，将该值小于0.5的区域作为金属磁性颗粒1。接着，对于作为金属磁性颗粒1的区域，以质量％计算各测量点处的元素的比例，对于该各元素的含有比例的变动为
±
1质量％以内的连续的3个测量点中最靠近氧化物层2的测量点，计算各元素的含有比例的平均值，将其作为金属磁性颗粒1的组成。对于位于作为氧化物层2的区域的各测量点，分别计算各元素的原子比例(at％)和基于此的si相对于fe的摩尔比(si/fe)，从而获得氧化物层2中的si/fe的分布。
[0043]
磁性基体10在使用cukα射线的x射线衍射测量中，在30.8
°
≤2θ≤32.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe2sio4
)相对于在43.8
°
≤2θ≤45.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe
)之比(i
fe2sio4
/i
fe
)为0.0020以上，并且，在33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的范围内观测的最强衍射线强度i
fe2o3
相对于在43.8
°
≤2θ≤45.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度i
fe
之比(i
fe2o3
/i
fe
)小于0.0010。当i
fe2o3
/i
fe
的值小于0.0010时，在33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的范围内观测的衍射线强度(i
fe2o3
)成为噪声水平，在x射线衍射图案中，通常无法作为峰被识别。fe2sio4的最强衍射线能够在30.8
°
≤2θ≤32.2
°
的范围内被观测到。因此，i
fe2sio4
/i
fe
为0.0020以上，意味着fe2sio4的最强衍射线作为峰出现，磁性基体10含有fe2sio4。另一方面，fe2o3的最强衍射线能够在33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的范围内被观测到。因此，i
fe2o3
/i
fe
小于0.0010，意味着fe2o3的最强衍射线没有作为峰出现，磁性基体10几乎不含fe2o3。
[0044]
通过i
fe2sio4
/i
fe
和i
fe2o3
/i
fe
在上述的范围内，磁性基体10成为电绝缘性优异的磁性基体。其理由虽然不明确，但可以认为是基于下述的作用机理。
[0045]
在磁性基体10中的氧化物层2含有fe的氧化物的情况下，大多成为赤铁矿(fe2o3)和磁铁矿(fe3o4)共存的状态。在赤铁矿中，fe的价数为+3价，是稳定的，因此，在赤铁矿单独存在的情况下，几乎不会发生与fe的价数变动相伴的电子传导。但是，在赤铁矿与磁铁矿共存的情况下，受到fe以+2价和+3存在的磁铁矿的影响，在赤铁矿中也会诱发fe的价数变动，产生与电子传导相伴的绝缘性的降低。这可推测为上述的在赤铁矿的含有比例较高的磁性基体10中体积电阻率变低的原因。而在i
fe2sio4
/i
fe
大并且i
fe2o3
/i
fe
小的磁性基体10的氧化物层2中，fe与si一起形成铁橄榄石(fe2sio4)，作为赤铁矿或磁铁矿等单独的氧化物几乎不存在。因此，不会产生上述的fe的价数变动和与此相伴的电子传导，能够实现高的电绝缘性。此外，在使用cukα射线的x射线衍射测量中，在43.8
°
≤2θ≤45.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度i
fe
，相当于作为金属磁性颗粒1的主要成分的α-fe的最强衍射线强度。另外，在30.8
°
≤2θ≤32.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度i
fe2sio4
和在33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的范围内观测的最强衍射线强度i
fe2o3
分别相当于铁橄榄石和赤铁矿的最强衍射线强度。i
fe
几乎不受到构成氧化物层2的氧化物的种类和含有比例的影响，因此，根据i
fe2sio4
和i
fe2o3
各自相对于i
fe
的比的值，能够具有某种程度的定量性地求出氧化物层2中包含的铁橄榄石和赤铁矿的比例。
[0046]
从磁性基体10的电绝缘性变得更优异的观点出发，优选上述i
fe2sio4
/i
fe
的值为0.0025以上。另外，从磁性基体10的机械强度显著变大的观点出发，优选上述i
fe2sio4
/i
fe
的值为0.0032以上。上述i
fe2sio4
/i
fe
的上限值没有限定，从提高上述的第一区域2a的比例从而实现更优异的电绝缘性的观点出发，优选为0.0035以下。
[0047]
在此，上述的i
fe2sio4
/i
fe
和i
fe2o3
/i
fe
的值可通过下述的流程来测量和计算。首先，在磁性基体10的表面不存在材质与内部不同的部分、例如树脂等异物，并且磁性基体10的表面为平面的情况下，将该平面内作为测量对象区域。另一方面，在磁性基体10的表面存在异物的情况下，或者在磁性基体10的表面不存在足够面积的平面部分的情况下，通过研磨、切断等使平面露出，将该平面内作为测量对象区域。接着，对于测量对象区域，利用x射线衍射装置(株式会社理学制造，rint-2500hk)，光源使用cukα射线，在施加电压50kv、扫描速度1
°
/分钟的条件下，在10
°
≤2θ≤60
°
的范围进行x射线衍射测量。此外，在难以使用上述的x射线衍射装置的情况下，可以使用具有与其相同程度的测量精度的其它装置。接着，将测量结果以2θ的值和与其对应的衍射线强度的值的组的形式以数值输出，从该数值读取43.8
°
≤2θ≤45.2
°
、30.8
°
≤2θ≤32.2
°
和33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的各范围内的衍射线强度的最大值，分别作为i
fe
、i
fe2sio4
和i
fe2o3
。最后，根据所读取的i
fe
、i
fe2sio4
和i
fe2o3
的值，计算出i
fe2sio4
/i
fe
和i
fe2o3
/i
fe
的值。
[0048]
[磁性基体的制造方法]
[0049]
第一方面的磁性基体可经过下述步骤制造：将由金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末和树脂混合得到混合物的步骤，其中，上述金属磁性颗粒中含有fe作为必须成分、并且上述fe和作为任意成分的si的合计含量为99质量％以上；对上述混合物进行成形，制作成形体的步骤；在氧浓度比大气低的含氧气氛中对上述成形体进行脱脂处理的步骤；和在实质上不存在氧的不活泼气氛中对上述脱脂处理后的成形体进行热处理的步骤。
[0050]
使用的金属磁性粉末由金属磁性颗粒构成，该金属磁性颗粒含有fe作为必须成分，且上述fe和作为任意成分的si的合计含量为99质量％以上。金属磁性颗粒中的上述各元素的优选含量，与构成上述的磁性基体的金属磁性颗粒中的上述各元素的优选含量相同。另外，由于金属磁性粉末由fe和si的合计含量为99质量％以上的金属磁性颗粒构成，通过后述的脱脂处理能够在金属磁性颗粒表面生成足够量的fe的氧化物，能够通过紧接着的热处理来生成铁橄榄石(fe2sio4)。从充分地生成铁橄榄石的观点出发，优选金属磁性粉末由含有93质量％以上的fe、含有1质量％以上的si、并且fe和si以外的元素的质量比例低于si的质量比例的金属磁性颗粒构成。
[0051]
金属磁性粉末可以含有组成不同的2种以上的金属磁性颗粒。通过调节组成不同的金属磁性颗粒的配合比例，能够调节所获得的磁性基体的磁特性、电绝缘性和机械强度。
[0052]
使用的金属磁性粉末的粒径没有特别限定，例如根据以体积基准测量的粒度分布计算出的平均粒径(中值粒径(d
50
))可以为0.5μm～30μm。平均粒径优选为1μm～10μm。该平均粒径例如可以使用利用激光衍射/散射法的粒度分布测量装置进行测量。
[0053]
金属磁性粉末可以是金属磁性颗粒的表面被含si物质覆盖而形成的。通过使用被含si物质覆盖的金属磁性颗粒作为金属磁性粉末，能够形成颗粒间的电绝缘性提高的磁性基体，因此，有助于提高线圈部件的可靠性。
[0054]
作为与金属磁性粉末混合的树脂，只要是能够将金属磁性粉末的颗粒彼此粘接以成形并保形、并且能够通过后述的脱脂(脱粘合剂)处理使碳成分等不残留地挥发的树脂，就没有特别限定。作为一个例子，可以列举分解温度为500℃以下的丙烯酸树脂、丁缩醛树脂和乙烯基树脂等。另外，也可以与树脂一起使用以硬脂酸或其盐、磷酸或其盐、和硼酸或其盐为代表的润滑剂。树脂或润滑剂的添加量可以考虑成形性和保形性等适当地确定，例如，相对于金属磁性粉末100质量份，可以为0.1质量份以上5质量份以下。
[0055]
金属磁性粉末与树脂的混合物的成形方法没有特别限定，例如可以列举将该混合物供给到模具等成形模具中，利用压制等进行加压而成形后，使树脂固化来制作成形体的方法。此外，也可以采用对包含金属磁性粉末和树脂的生片进行层叠、压接的方法。
[0056]
在利用使用模具等的压制成形获得成形体的情况下，压制的条件只要与金属磁性粉末和与其混合的树脂的种类、它们的配合比例等相应地确定即可。作为压制压力的一个例子，可以列举5ton/cm2以上10ton/cm2以下。通过压制压力为上述下限值以上，能够获得填充率高的成形体。另一方面，通过压制压力为上述上限值以下，即使在对事先实施了覆盖的金属磁性颗粒进行成形的情况下，也能够抑制覆盖的破坏。
[0057]
在对生片进行层叠、压接来获得成形体的情况下，可以采用使用吸附输送机等将各个生片层叠，使用压制机进行热压接的方法。在从压接而成的层叠体获得多个线圈部件的情况下，可以使用切割机、激光切断机等切断机来分割该层叠体。
[0058]
在该情况下，生片典型地可通过利用刮刀、模涂机等涂敷机将含有金属磁性粉末和粘合剂的浆料涂敷在塑料膜等基底膜的表面并进行干燥来制造。作为所使用的粘合剂，只要是能够将金属磁性粉末成形为片状并保持其形状、并且能够通过加热使碳成分等不残留地挥发的粘合剂，就没有特别限定。作为一个例子，可以列举以聚乙烯醇缩丁醛为代表的聚乙烯醇缩醛树脂等。用于制备上述浆料的溶剂也没有特别限定，可以使用以丁基卡必醇为代表的二醇醚等。上述浆料中的各成分的含量，只要与采用的生片的成形方法、制备的生
片的厚度等相应地适当调节即可。
[0059]
在脱脂处理中，在氧浓度比大气低的含氧气氛中对成形体进行加热，使树脂通过氧化而挥发。此时，成形体中的金属磁性颗粒中含有的fe也被氧化，从而在该颗粒的表面生成富fe的氧化物。另外，在金属磁性颗粒以1质量％以下的量含有cr、al等比fe容易氧化的金属元素的情况下，会通过该金属元素的氧化生成钝化氧化物，从而能够适度地抑制fe的氧化。在使用金属磁性颗粒被含si物质覆盖而形成的颗粒作为金属磁性粉末的情况下，在源自该含si物质的含si覆盖部的表面生成富fe氧化物。脱脂处理的条件，只要能够抑制成形体中的金属磁性颗粒的过度氧化并且将粘合剂的大部分氧化除去，就没有特别限定。作为一个例子，可以列举在氧浓度为5000ppm以上10000ppm以下的气氛中、在300℃以上350℃以下的温度保持2小时以上4小时以下的时间。
[0060]
在实质上不存在氧的不活泼气氛中对脱脂处理后的成形体实施热处理。此时，当成形体中的金属磁性颗粒含有si时，该si会向表面扩散，并与在脱脂处理中生成的富fe氧化物发生反应，从而生成铁橄榄石(fe2sio4)。另外，根据热处理条件的不同，会在铁橄榄石与金属磁性颗粒之间生成si浓度比其它元素浓度显著地高的区域(第一区域)。在使用金属磁性颗粒被含si物质覆盖而形成的颗粒作为金属磁性粉末的情况下，源自该含si物质的含si覆盖部与在其表面通过脱脂处理生成的富fe氧化物发生反应，生成铁橄榄石(fe2sio4)。另外，在铁橄榄石与金属磁性颗粒之间，生成源自上述含si覆盖部的、si浓度比其它元素浓度显著地高的区域(第一区域)。作为不活泼气氛，可以列举氮气气氛、稀有气体气氛和真空气氛。本说明书中的不活泼气氛是指，具有作为不活泼气体(n2气体和稀有气体)通常获得的气体以下的氧浓度的气氛，其氧浓度大约小于5ppm。另外，也可以通过不活泼气体的纯度、热处理装置的构造和热处理前的脱氧条件等的优化，使热处理气氛中的氧浓度小于3ppm。
[0061]
热处理的温度和时间，只要能够在金属磁性颗粒间生成铁橄榄石、并且金属磁性颗粒不会发生颈部生长，就没有特别限定。作为一个例子，可以列举在750℃以上850℃以下的温度进行30分钟以上3小时以内的热处理。热处理温度越高，越能够促进si向金属磁性颗粒表面的扩散，因此，能够通过短时间的热处理在金属颗粒间生成铁橄榄石。另外，热处理时间越长，扩散至金属磁性颗粒表面的si的量越增加，因此，即使在热处理温度低的情况下也能够在金属颗粒间生成铁橄榄石。另一方面，热处理温度越低，并且热处理时间越短，越能够抑制金属磁性颗粒的颈部生长。因此，在热处理时，只要考虑铁橄榄石的生成的促进与金属磁性颗粒的颈部生长的抑制的平衡，来确定热处理的温度和时间即可。
[0062]
上述的脱脂处理和热处理，可以是使用能够进行切换气氛和温度的设定的单一的热处理装置连续地进行，也可以是使用2个以上的不同的热处理装置断续地进行。
[0063]
[线圈部件]
[0064]
本发明的第二方面的线圈部件(下面有时仅记载为“第二方面”)100，如图4至图7中例示的那样，包括上述的第一方面的磁性基体10、和配置在上述磁性基体10的内部或者表面的导体20。
[0065]
导体20的材质、形状和配置没有特别限定，与要求特性相应地适当确定即可。作为材质的一个例子，可以列举银或铜、或者它们的合金等。另外，作为形状的一个例子，可以列举直线状、曲折状、平面线圈状、螺旋状等。另外，作为配置的一个例子，可以列举将作为导
体20的带有包覆层的导线卷绕在磁性基体10的周围的配置、将各种形状的导体20埋入在磁性基体10的内部的配置等。
[0066]
作为第二方面的形状和构造，可以列举如图4所示的绕线线圈部件、如图5所示的复合线圈部件、如图6所示的层叠线圈部件和如图7所示的薄膜线圈部件等。
[0067]
第二方面为相对于电流不易发生磁饱和、低损耗的线圈部件。这是因为，磁性基体10由不易发生磁饱和的金属磁性颗粒1构成，而且，在该金属磁性颗粒1之间具有电绝缘性优异的氧化物层2，从而在金属磁性颗粒1间难以流动电流。
[0068]
[线圈部件的制造方法1]
[0069]
上述的第二方面的线圈部件，可以通过在第一方面的磁性基体的表面配置导体来制造。作为具体的配置方法，可以列举在磁性基体上卷绕带有包覆层的导线的方法；通过导体膏的印刷等在磁性基体的表面配置导体的前体之后，使用烧制炉等加热装置进行烧结处理的方法。
[0070]
[线圈部件的制造方法2]
[0071]
另外，第二方面的线圈部件也可以是通过经由下述步骤同时形成第一方面的磁性基体和导体来制造：将金属磁性粉末和树脂混合获得混合物的步骤，其中，上述金属磁性粉末由含有fe和作为任意成分的si的金属磁性颗粒构成；对上述混合物和导体或其前体进行成形，制作在内部配置有上述导体或其前体的成形体的步骤；在氧浓度比大气低的气氛中对上述成形体进行脱脂处理的步骤；和在实质上不存在氧的不活泼气氛中对上述脱脂处理后的成形体进行热处理的步骤。
[0072]
在该情况下使用的金属磁性粉末和与其混合的树脂，与在上述的第一方面的磁性基体的制造中使用的金属磁性粉末和树脂相同，因此省略说明。另外，对金属磁性粉末和树脂的混合物进行成形的方法，也可以与第一方面的磁性基体的制造方法同样地，采用压制成形或对生片进行层叠、压接的方法。
[0073]
在内部配置有导体或其前体的成形体，在作为成形方法采用压制成形的情况下，可通过在预先配置有导体或其前体的模具中填充金属磁性粉末和树脂的混合物并进行压制的方法来获得。另外，在作为成形方法采用对生片进行层叠、压接的方法的情况下，可通过利用导体膏的印刷等在生片上配置导体的前体之后进行层叠、压接的方法来获得。在此，导体是指能够直接在线圈部件中作为导电路径发挥作用的物质，导体的前体是指，除了在线圈部件中形成导体的导电性的材料以外还含有粘合剂树脂等，能够通过热处理而成为导体的物质。
[0074]
在利用导体膏来配置导体的前体的情况下，作为所使用的导体膏，可以列举含有导体粉末和有机媒介物的导体膏。作为导体粉末，可以使用银或铜或者它们的合金等的粉末。导体粉末的粒径没有特别限定，例如可以使用根据以体积基准测量的粒度分布计算的平均粒径(中值粒径(d
50
))为1μm～10μm的导体粉末。有机媒介物的组成可以考虑与生片中含有的粘合剂的相容性来确定。作为一个例子，可以列举使聚乙烯醇缩丁醛(pvb)等聚乙烯醇缩醛树脂在丁基卡必醇等二醇醚类溶剂中溶解或溶胀而得到的物质。导体膏中的导体粉末和有机媒介物的配合比例，可以与适合于要使用的印刷机的膏的粘度、想要形成的导体图案的膜厚等相应地适当调节。
[0075]
对在内部配置有导体或其前体的成形体进行的、脱脂处理和热处理的条件，与上
述的第一方面的磁性基体的制造中的条件相同，因此省略说明。
[0076]
[电路板]
[0077]
本发明的第三方面的电路板(下面有时仅记载为“第三方面”)是一种电路板，其搭载有上述的第二方面的线圈部件。
[0078]
电路板的构造等没有特别限定，只要采用与目的相应的构造等即可。
[0079]
第三方面通过使用第二方面的线圈部件，成为损耗小的电路板。
[0080]
【实施例】
[0081]
下面，通过实施例对本发明进行更具体的说明，但是本发明并不限于该实施例。
[0082]
[实施例1]
[0083]
(磁性基体的制作)
[0084]
作为金属磁性粉末，准备由含有元素的质量比为93fe-6.5si-0.5cr的金属磁性颗粒构成的、平均粒径大约4μm的金属磁性粉末。将该金属磁性粉末与聚乙烯醇缩丁醛(pvb)类的粘合剂树脂和分散介质混合来制备浆料。将所获得的浆料利用刮刀法涂敷在pet膜上，进行干燥，获得生片。将该生片层叠后，以7ton/cm2的压力进行压接来制作成形体。将所得到的成形体分别加工成长条状、圆板状和环状的各形状之后，在氧浓度为7500ppm的氮-氧混合气氛中在300℃进行2小时的脱脂处理。在氮气氛(氧浓度：大约3ppm)中对脱脂处理后的各成形体在800℃进行1小时的热处理，得到实施例1的试验用磁性基体。
[0085]
(磁性基体的x射线衍射测量)
[0086]
对所获得的试验用磁性基体的表面，利用上述的方法进行使用cukα射线的x射线衍射测量，基于其结果分别计算在30.8
°
≤2θ≤32.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe2sio4
)相对于在43.8
°
≤2θ≤45.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe
)之比(i
fe2sio4
/i
fe
)、和在33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe2o3
)相对上述i
fe
之比(i
fe2o3
/i
fe
)。其结果是，i
fe2sio4
/i
fe
为0.0027，i
fe2o3
/i
fe
小于0.0010。
[0087]
(氧化物层中的第一区域和第二区域的有无的确认)
[0088]
对所获得的试验用磁性基体，利用上述的方法测量和计算氧化物层中的si相对于fe的摩尔比(si/fe)的分布，确认氧化物层中的第一区域和第二区域的有无。其结果是，确认了在氧化物层中，第一区域夹着第二区域存在。氧化物层(第一区域)中的si/fe的最大值为3.5，氧化物层(第二区域)中的si/fe的最小值为0.61。
[0089]
(磁性基体的抗折强度测量)
[0090]
对所获得的长条状的试验用磁性基体，使用弯曲试验机(依梦达株式会社(imada co.,ltd.)制造，fsa-0.5k2-100n)，按照jis r 1601进行3点弯曲试验，将所获得的弯曲强度作为抗折强度。其结果是，抗折强度为71mpa。
[0091]
(磁性基体的体积电阻率测量)
[0092]
对所获得的圆板状的试验用磁性基体，为了确认电绝缘性，进行体积电阻率的测量。首先，在直径8mm、厚度0.5mm的试验用磁性基体的正面和背面(面积最大的相对的2面)涂敷ag膏之后，进行烧结处理形成电极。接着，使用电阻计(日置电机株式会社(hioki e.e.corporation)制造，rm3544)测量该试验用磁性基体的电阻值，根据所获得的电阻值、以及电极面积和试验用磁性基体的厚度来计算体积电阻率。所获得的体积电阻率为5.0
×
107ω
·
cm。
[0093]
(线圈部件的制作和磁性基体的相对磁导率测量)
[0094]
在所获得的环状的试验用磁性基体上卷绕20匝导线制作出环形形状的线圈部件。将该线圈部件与rf阻抗/材料分析仪(是德科技有限公司(keysight technologies)制造，e4991a)连接，在室温在osc水平500mv、频率10mhz的条件下测量试验用磁性基体的相对磁导率。所获得的相对磁导率为33。
[0095]
[实施例2至实施例5]
[0096]
(磁性基体的制作)
[0097]
除了将金属磁性粉末分别改变为由含有元素的质量比为94fe-5.5si-0.5cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末(实施例2)、由含有元素的质量比为95fe-4.5si-0.5cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末(实施例3)、由含有元素的质量比为96fe-3.5si-0.5cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末(实施例4)、和由含有元素的质量比为97fe-2.5si-0.5cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末(实施例5)以外，利用与实施例1同样的方法分别制作实施例2至实施例5的试验用磁性基体。
[0098]
(磁性基体的x射线衍射测量)
[0099]
对所获得的各试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法计算i
fe2sio4
/i
fe
和i
fe2o3
/i
fe
的值。其结果是，就i
fe2o3
/i
fe
而言，在任一个实施例中均小于0.0010。另外，就i
fe2sio4
/i
fe
而言，在实施例2中为0.0030，在实施例3中为0.0032，在实施例4中为0.0035，在实施例5中为0.0036。
[0100]
(氧化物层中的第一区域和第二区域的有无的确认)
[0101]
对所获得的各试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法测量和计算氧化物层中的si相对于fe的摩尔比(si/fe)的分布，确认氧化物层中的第一区域和第二区域的有无。其结果是，确认了在实施例2至实施例4的各试验用磁性基体中，在氧化物层中，第一区域夹着第二区域存在。这些试验用磁性基体中的氧化物层(第一区域)中的si/fe的最大值，在实施例2中为3.4，在实施例3中为3.1，在实施例4中为2.6。另外，氧化物层(第二区域)中的si/fe的最小值，在实施例2中为0.60，在实施例3中为0.56，在实施例4中为0.54。另一方面，在实施例5的试验用磁性基体中，氧化物层中的si/fe的最大值为0.82、最小值为0.42，没有确认到第一区域的存在。
[0102]
(磁性基体的抗折强度和体积电阻率测量)
[0103]
对所获得的各试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法测量和计算抗折强度和体积电阻率。其结果是，在实施例2中，抗折强度为75mpa，体积电阻率为5.0
×
107ω
·
cm，在实施例3中，抗折强度为83mpa，体积电阻率为4.0
×
107ω
·
cm，在实施例4中，抗折强度为82mpa，体积电阻率为2.0
×
107ω
·
cm，在实施例5中，抗折强度为84mpa，体积电阻率为2.0
×
105ω
·
cm。
[0104]
(线圈部件的制作和磁性基体的相对磁导率测量)
[0105]
从所获得的各磁性基体利用与实施例1同样的方法制作线圈部件，测量相对磁导率。所获得的相对磁导率，在实施例2中为34，在实施例3中为34，在实施例4中为33，在实施例5中为32。
[0106]
[实施例6]
[0107]
(磁性基体的制作)
[0108]
除了将金属磁性粉末改变为将实施例4中使用的金属磁性粉末和实施例5中使用的金属磁性粉末以质量比1：1混合而成的金属磁性粉末以外，利用与实施例1同样的方法制作实施例6的试验用磁性基体。
[0109]
(磁性基体的x射线衍射测量)
[0110]
对所获得的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法计算i
fe2sio4
/i
fe
和i
fe2o3
/i
fe
的值。其结果是，i
fe2sio4
/i
fe
为0.0032，i
fe2o3
/i
fe
小于0.0010。
[0111]
(氧化物层中的第一区域和第二区域的有无的确认)
[0112]
对所获得的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法测量和计算氧化物层中的si相对于fe的摩尔比(si/fe)的分布，确认氧化物层中的第一区域和第二区域的有无。其结果是，确认了在氧化物层中存在第一区域和第二区域。氧化物层(第一区域)中的si/fe的最大值为2.5，氧化物层(第二区域)中的si/fe的最小值为0.44。
[0113]
(磁性基体的抗折强度和体积电阻率测量)
[0114]
对所获得的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法测量和计算抗折强度和体积电阻率。其结果是，抗折强度为81mpa，体积电阻率为1.0
×
107ω
·
cm。
[0115]
(线圈部件的制作和磁性基体的相对磁导率测量)
[0116]
从所获得的磁性基体利用与实施例1同样的方法制作线圈部件，测量相对磁导率。所获得的相对磁导率为33。
[0117]
[比较例1]
[0118]
(磁性基体的制作)
[0119]
使金属磁性粉末为由含有元素的质量比为95fe-3.5si-1.5cr的金属磁性颗粒构成的金属磁性粉末，并且使脱脂处理的气氛为大气，除此以外，利用与实施例1同样的方法制作比较例1的试验用磁性基体。
[0120]
(磁性基体的x射线衍射测量)
[0121]
对所获得的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法计算i
fe2sio4
/i
fe
和i
fe2o3
/i
fe
的值。其结果是，i
fe2sio4
/i
fe
小于0.0010，i
fe2o3
/i
fe
为0.0239。
[0122]
(磁性基体的抗折强度和体积电阻率测量)
[0123]
对所获得的试验用磁性基体，利用与实施例1同样的方法测量和计算抗折强度和体积电阻率。其结果是，抗折强度为72mpa，体积电阻率为2.0
×
103ω
·
cm。
[0124]
(线圈部件的制作和磁性基体的相对磁导率测量)
[0125]
从所获得的磁性基体利用与实施例1同样的方法制作线圈部件，测量相对磁导率。所获得的相对磁导率为34。
[0126]
将上面说明的实施例和比较例的磁性基体的制造条件汇总示于表1，将所得到的磁性基体的特性汇总示于表2。
[0127]
[表1]
[0128][0129]
[表2]
[0130][0131]
根据上述结果可知，由含有fe和si且fe和si的合计含量为99质量％以上的金属磁性颗粒以及存在于上述金属磁性颗粒间的氧化物层形成的、在使用cukα射线的x射线衍射测量中在30.8
°
≤2θ≤32.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe2sio4
)相对于在43.8
°
≤2θ≤45.2
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe
)之比(i
fe2sio4
/i
fe
)为0.0020以上、并且在使用cukα射线的x射线衍射测量中在33.0
°
≤2θ≤34.4
°
的范围内观测的最强衍射线强度(i
fe2o3
)相对于上述i
fe
之比(i
fe2o3
/i
fe
)小于0.0010的磁性基体，表现出优异的电绝缘性。另外可知，i
fe2sio4
/i
fe
的值为0.0032以上的实施例3至实施例6的磁性基体，均具有超过80mpa的抗折强度，因此，上述i
fe2sio4
/i
fe
的值为0.0032以上的磁性基体具有优异的机械强度。而且可知，氧化物层中存在第一区域和第二区域的实施例1至实施例4和实施例6的磁性基体，均具有1.0
×
107ω
·
cm以上的体积电阻率，因此，氧化物层中存在第一区域和第二区域的磁性基体具有更优异的电绝缘性。其中，在第一区域中存在si/fe为3以上的部分的实施例1至实施例3的磁性基体，电绝缘性特别优异。另外，第一区域夹着第二区域存在的实施例4的磁性基体，与具有相同程度的si/fe但第一区域没有夹着第二区域的实施例6的磁性基体相比，具有更高的体积电阻率，因此，在氧化物层中第一区域夹着第二区域存在的磁性基体具有更加优异的电绝缘性。
[0132]
产业上的可利用性
[0133]
采用本发明，能够提供由金属磁性颗粒构成的、电绝缘性优异的磁性基体。该磁性基体包括不易发生磁饱和的金属磁性颗粒，因此，在作为线圈部件时能够流动大电流。而
且，存在于金属磁性颗粒间的氧化物层具有良好的电绝缘性，从而体积电阻率变大，难以流动电流，因此，在作为线圈部件时能量损耗小。因此，本发明在能够实现线圈部件的高性能化和小型化的方面是有用的。