專利名稱：線圈零件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有由磁體部覆蓋螺旋狀線圈部的構造的線圈零件。
背景技術：
以電感器、扼流線圈或變壓器等為代表的線圈零件(俗稱電感器零件)具有螺旋狀線圈部由磁體部覆蓋的構造。覆蓋線圈部的磁體部中，一般使用Ni-Cu-Zn系鐵氧體等鐵氧體(是指以氧化鐵為主成分的陶瓷)作為其材料。近年來，對這種線圈零件要求大電流化(是指額定電流的高值化)，為了滿足該要求，而不斷研究將磁體部的材料由以往的鐵氧體更換為Fe-Cr-Si合金(參照專利文獻I)。該Fe-Cr-Si合金是材料自身的飽和磁通密度高于以往的鐵氧體，但相反地材料自身的體積電阻率明顯低于以往的鐵氧體。也就是說，在螺旋狀線圈部和磁體部直接接觸的類型的線圈零件、例如疊層型或壓粉型等線圈零件中，必須研究使包含Fe-Cr-Si合金粒子群的磁體部自身的體積電阻率接近包含鐵氧體粒子群的磁體部自身的體積電阻率，優選研究使之高于該體積電阻率，以將磁體部的材料由以往的鐵氧體更換為Fe-Cr-Si合金。總而言之,如果包含Fe-Cr-Si合金粒子群的磁體部自身中無法確保高體積電阻率，則無法有效利用材料自身的飽和磁通密度使零件自身的飽和磁通密度高值化，產生電流從線圈部泄漏到磁體部出現磁場湍流的現象，由此導致零件自身的電感下降。另外，在先前列舉的專利文獻I中，作為疊層型線圈零件中的磁體部的制作方法， 揭示了如下方法，即，將由不僅包含Fe-Cr-Si合金粒子群還包含玻璃成分的磁體膠形成的磁體層和導體圖案疊層，且在氮環境中(=還原性環境中)進行煅燒之后，使該煅燒物含浸在熱硬化性樹脂中。然而，該制作方法因磁體膠中所含的玻璃成分殘存在磁體部內，所以，因存在于該磁體部內的玻璃成分而使Fe-Cr-Si合金粒子的體積率減少，且由該減少導致零件自身的飽和磁通密度也下降。[先行技術文獻][專利文獻]專利文獻I :日本專利特開2007-027354號公報

發明內容
本發明的目的在于提供一種螺旋狀線圈部和磁體部直接接觸的類型且能滿足大電流化的要求的線圈零件。為了達成所述目的，本發明是一種由磁體部覆蓋的螺旋狀線圈部和該磁體部直接接觸的類型的線圈零件，其特征在于所述磁體部是將磁性合金粒子群作為其主體，且不包含玻璃成分，在所述磁性合金粒子各自的表面存在該磁性合金粒子的氧化物膜。[發明的效果]根據本發明，在構成磁體部的磁性合金粒子各自的表面存在有該磁性合金粒子的氧化物膜(=絕緣膜)，且該磁體部內的磁性合金粒子隔著用作絕緣膜的氧化物膜相互耦合，線圈部附近的磁性合金粒子隔著用作絕緣膜的氧化物膜而和該線圈部密接，因此，可以確保將磁性合金粒子群作為其主體的磁體部自身中較高的體積電阻率。而且，磁體部不包含玻璃成分，因此，不會因存在于該磁體部內的玻璃成分而使磁性合金粒子的體積率減少， 也可避免因該減少造成的零件自身的飽和磁通密度降低。也就是說，作為線圈部和磁體部直接接觸的類型，并且可有效利用磁性合金的材料自身的飽和磁通密度，使零件自身的飽和磁通密度高值化，所以，可以滿足大電流化的要求，也可防止電流從線圈部泄漏到磁體部出現磁場湍流的現象，因此，也可以避免零件自身的電感下降。通過以下說明和隨附圖式，可知本發明的所述目的和除此以外的目的、構成特征、 及作用效果。


圖I是疊層型線圈零件的外觀透視圖。
圖2是沿著圖I的Sll-Sll線的放大截面圖。
圖3是圖I所示零件主體的分解圖。
圖4是表示構成圖2所示的磁體部的粒子的粒度分布的圖。
圖5是參照利用透射型電子顯微鏡觀察圖2所示的磁體部時所得的圖像，表示粒子狀態的模式圖。
圖6是參照利用透射型電子顯微鏡觀察執行脫脂工序前的磁體部時所得的圖像，表示粒子狀態的模式圖。
圖7是參照利用透射型電子顯微鏡觀察執行脫脂工序后的磁體部時所得的圖像，表示粒子狀態的模式圖。
[符號的說明]
I 磁性合金粒子
2 氧化物膜
3 內腔
4 溶劑和粘合劑的混合物
10 線圈零件
11 零件主體
12 磁體部
13 線圈部
14、15 外部端子
具體實施例方式[線圈零件的具體構造例]首先，引用圖I 圖5，對本發明應用于疊層型線圈零件的具體構造例進行說明。圖I所示的線圈零件10是以長度L約3. 2mm、寬度W約I. 6mm、高度H約O. 8mm整體形成為長方體形狀。該線圈零件10包含長方體形狀的零件主體11、和設置在該零件主體11的長度方向兩端部的I對外部端子14及15。如圖2所示，零件主體11包含長方體形狀的磁體部12和由該磁體部12覆蓋的螺旋狀線圈部13，且該線圈部13的一端和外部端子 14連接，另一端和外部端子15連接。如圖3所示，磁體部12具有共計20層的磁體層MLl ML6 —體化而成的構造，且長度為約3. 2mm,寬度為約I. 6mm,高度為約O. 8mm。各磁體層MLl ML6的長度為約3. 2mm, 寬度為約I. 6mm,厚度為約40 μ m。該磁體部12是將Fe-Cr-Si合金粒子群作為其主體，且不含玻璃成分。Fe-Cr-Si合金粒子的組成是Fe為88 96. 5wt%，Cr為2 8wt%，Si為 I. 5 7wt % ο如圖4所示，構成磁體部12的Fe-Cr-Si合金粒子的粒徑以體積為基準計時， d50 (中值直徑)為 10 μ m，dlO 為 3 μ m，d90 為 16 μ m，且 dl0/d50 為 O. 3，d90/d50 為 I. 6。 而且，如圖5所示，在Fe-Cr-Si合金粒子I各自的表面上存在有該Fe-Cr-Si合金粒子的氧化物膜(=絕緣膜)2，且磁體部12內的Fe-Cr-Si合金粒子I隔著用作絕緣膜的氧化物膜 2相互耦合，線圈部13附近的Fe-Cr-Si合金粒子I隔著用作絕緣膜的氧化物膜2而和該線圈部13密接。可確認該氧化物膜2至少包含屬于磁體的Fe3O4、和屬于非磁體的Fe2O3及 Cr2O3。附帶而言，圖4是表示使用利用激光繞射散射法的粒徑·粒度分布測定裝置(日機裝(股)制的Microtrac)測定的粒度分布。而且，圖5是參照利用透射型電子顯微鏡觀察磁體部12時所得的圖像，模式性地表示粒子狀態。構成磁體部12的Fe-Cr-Si合金粒子 I實際上并非形成為完全的球形，但為了表現粒徑具有分布而將所有粒子描繪成球形。除此之外，存在于粒子各自表面的氧化物膜2的厚度實際上在O. 05 O. 2 μ m的范圍內存在不均，但為了表現氧化物膜2存在于粒子表面而均等地描繪所有該氧化物膜2的厚度。如圖3所示，線圈部13具有共計5個線圈段CSl CS5和連接該線圈段CSl CS5 的共計4個中繼段ISl IS4呈螺旋狀一體化而成的構造，且其圈數約為3. 5。該線圈部 13是以Ag粒子群為其主體。Ag粒子的粒徑以體積為基準計時，d50 (中值直徑)為5 μ m。4個線圈段CSl CS4呈現-字狀，且I個線圈段CS5形成帶狀，各線圈段CSl CS5的厚度為約20 μ m,寬度為約O. 2mm。最上方的線圈段CSl連續地包含用于和外部端子 14連接的L字狀的伸出部分LS1，且最下方的線圈段CS5連續地包含用于和外部端子15連接的L字狀的伸出部分LS2。各中繼段ISl IS4形成貫通磁體層MLl ML4的柱狀，且各孔徑為約15 μ m。如圖I及圖2所示，各外部端子14及15觸及零件主體11的長度方向的各端面和該端面附近的4側面，且其厚度為約20 μ m。一外部端子14和最上方的線圈段CSl的伸出部分LSl的端緣連接，另一外部端子15和最下方的線圈段CS5的伸出部分LS2的端緣連接。該各外部端子14及15是以Ag粒子群為其主體。Ag粒子的粒徑以體積為基準計時， d50(中值直徑)為5μπι。[線圈零件的具體制法例]其次，引用圖3、圖5、圖6及圖7，對所述線圈零件10的具體制法例進行說明。在制造所述線圈零件10時，使用刮刀涂布機或擠壓涂布機等涂布機(省略圖示)， 將預先準備的磁體膠涂敷在塑料制的基底膜(省略圖示)的表面，并使用熱風干燥機等干燥機(省略圖示)，在約80°C、約5min的條件下將其干燥，分別制造和磁體層MLl ML6 (參照圖3)對應且適合多個獲取的尺寸的第I 第6片材。這里使用的磁體膠的組成是Fe-Cr-Si合金粒子群為85wt%, 丁基卡必醇(溶劑) 為13wt%,聚乙烯丁醒(粘合劑)為2wt%,Fe-Cr-Si合金粒子的d50(中值直徑)、dl0及 d90如先前所述。接下來，使用沖壓加工機或激光加工機等穿孔機(省略圖示)，對和磁體層MLl (參照圖3)對應的第I片材進行穿孔，以特定排列形成和中繼段ISl (參照圖3)對應的貫通孔。 同樣地，在和磁體層ML2 ML4(參照圖3)對應的第2 第4片材上分別以特定排列形成和中繼段IS2 IS4(參照圖3)對應的貫通孔。接下來，使用絲網印刷機或凹版印刷機等印刷機(省略圖示)，將預先準備的導體膠印刷在和磁體層MLl (參照圖3)對應的第I片材的表面，并使用熱風干燥機等干燥機(省略圖示)在約80°C、約5min的條件下將其干燥，以特定排列制作和線圈段CSl (參照圖3) 對應的第I印刷層。同樣地，在和磁體層ML2 ML5(參照圖3)對應的第2 第5片材各自的表面上以特定排列制作和線圈段CS2 CS5 (參照圖3)對應的第2 第5印刷層。這里使用的導體膠的組成是Ag粒子群為85wt%, 丁基卡必醇(溶劑)為13wt%, 聚乙烯丁醛(粘合劑)為2wt%，Ag粒子的d50(中值直徑)如先前所述。分別形成在和磁體層MLl ML4 (參照圖3)對應的第I 第4片材的特定排列的貫通孔存在于和特定排列的第I 第4印刷層各自的端部重疊的位置上，所以，印刷第I 第4印刷層時，將導體膠的一部分填充到各貫通孔中，形成和中繼段ISl IS4(參照圖3) 對應的第I 第4填充部。接下來，使用吸附搬送機和壓力機(均省略圖示)，以圖3所示的順序將設置著印刷層及填充部的第I 第4片材(和磁體層MLl ML4對應)、僅設置著印刷層的第5片材 (和磁體層ML5對應)、未設置印刷層及填充部的第6片材(和磁體層ML6對應)疊合進行熱壓結合，制作疊層體。接下來，使用切割機或激光加工機等切斷機(省略圖示)將疊層體切斷成零件主體尺寸，制作加熱處理前芯片(包含加熱處理前的磁體部及線圈部)。接下來，使用煅燒爐等加熱處理機(省略圖示)，在大氣等氧化性環境中，對多個加熱處理前芯片整批進行加熱處理。該加熱處理包含脫脂工序和氧化物膜形成工序，脫脂工序是在約300°C、約Ihr的條件下執行，氧化物膜形成工序是在約750°C、約2hr的條件下執行。對于執行脫脂工序前的加熱處理前芯片而言，如圖6所示，在加熱處理前的磁體部內的Fe-Cr-Si合金粒子I之間存在多個細微間隙，且該細微間隙中充滿溶劑和粘合劑的混合物4，但這些會在脫脂工序中消失，因此，脫脂工序完成之后，如圖7所示，該細微間隙變為內腔3。而且，在加熱處理前的線圈部內的Ag粒子之間也存在多個細微間隙，該細微間隙中充滿溶劑和粘合劑的混合物，但這些會在脫脂工序中消失。接著脫脂工序的氧化物膜形成工序是如圖5所示，加熱處理前的磁體部內的 Fe-Cr-Si合金粒子I密集地制作磁體部12 (參照圖I及圖2)，同時在該Fe-Cr-Si合金粒子I各個的表面形成該粒子I的氧化物膜2。而且，將加熱處理前的線圈部內的Ag粒子群燒結，制作線圈部13 (參照圖I及圖2)，由此，制作零件主體11 (參照圖I及圖2)。附帶而言，圖6及圖7是參照利用透射型電子顯微鏡觀察脫脂工序執行前后的磁體部時所得的圖像，模式性地表示粒子狀態。構成加熱處理前的磁體部的Fe-Cr-Si合金粒子I實際上并非形成為完全的球形，但為了實現和圖5匹配而將所有粒子描繪成球形。接下來，使用浸潰涂布機或輥式涂布機等涂布機(省略圖示)，將預先準備的導體膠涂布在零件主體11的長度方向兩端部，使用煅燒爐等加熱處理機(省略圖示)在約 600°C、約Ihr的條件下對其進行烘焙處理，通過該烘焙處理而使溶劑及粘合劑消失且將Ag 粒子群燒結，制作外部端子14及15 (參照圖I及圖2)。這里使用的導體膠的組成是Ag粒子群為85wt%, 丁基卡必醇(溶劑)為13wt%, 聚乙烯丁醛(粘合劑)為2wt%，Ag粒子的d50(中值直徑)如先前所述。[效果]其次，引用表I的樣品No. 4對由所述線圈零件10獲得的效果進行說明。[表 I]
樣品d50 (μιυ)dlO (μπι)d90 (μπι)dl0/d50d90/d50體積電阻率 (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.22103600.36.04.2xl06X8.6〇關于所述線圈零件10,由于在構成磁體部12的Fe-Cr-Si合金粒子各自的表面上, 存在該Fe-Cr-Si合金粒子的氧化物膜(=絕緣膜)，且該磁體部12內的Fe-Cr-Si合金粒子隔著用作絕緣膜的氧化物膜相互耦合，線圈部13附近的Fe-Cr-Si合金粒子隔著用作絕緣膜的氧化物膜而和該線圈部13密接，因此，能夠在以Fe-Cr-Si合金粒子群為其主體的磁體部自身中確保較高的體積電阻率。而且，磁體部12并不包含玻璃成分，因此不會因存在于該磁體部12內的玻璃成分而使Fe-Cr-Si合金粒子的體積率減少，也可避免因該減少引起零件自身的飽和磁通密度下降。也就是說，作為線圈部13和磁體部12直接接觸的類型，并且可有效利用Fe-Cr-Si 合金的材料自身的飽和磁通密度，使零件自身的飽和磁通密度高值化，因此，能夠滿足大電流化的要求，也能夠防止電流從線圈部13泄漏到磁體部12出現磁場湍流的現象，因此也可以避免零件自身的電感降低。
該效果也可以由相當于所述線圈零件10的表I的樣品No. 4的體積電阻率和 LXIdcl來證實。表I所示的體積電阻率(Ω -cm)是表示磁體部12自身的體積電阻率，且使用市售的LCR(Inductance Capacitance Resistance,電感、電容、電阻)測量儀而測定。 另一方面，表I所示的LX Idcl (μ H · A)是表示初始電感(L)和該初始電感(L)降低20% 時的直流重疊電流(Idcl)之積，且使用市售的LCR測量儀以測定周波數IOOkHz來測定。在這里，對體積電阻率和LXIdcl的良否判斷基準進行說明。參照在以往的線圈零件的磁體部中，鐵氧體也通用Ni-Cu-Zn系鐵氧體，為了進行比較，除了 “使用的粒徑以體積為基準計時，d50 (中值直徑)為10 μ m的Ni-Cu-Zn鐵氧體粒子，代替Fe-Cr-Si合金粒子這一方面”和“采用約900°C、約2hr的條件的煅燒工序而代替氧化物膜形成工序這一方面”以外，制作構造及制法和所述線圈零件10相同的線圈零件(以下稱為比較線圈零件)。和所述方法相同地測定該比較線圈零件的磁體部的體積電阻率和LXIdcl之后，該體積電阻率為5.0Χ106Ω · cm, LXIdcl為5. 2 μ H · A，但對于使用Ni-Cu-Zn鐵氧體粒子的以往的線圈零件，考慮到通過該粒子組成操作或樹脂含浸等方法將磁體部的體積電阻率提高至1.0Χ107Ω · cm以上的狀況，而將體積電阻率的良否判斷基準設為“I. QXlO7 Ω · cm”，并將該基準值以上判斷為“良(〇)”，將低于該基準值判斷為“不良(X)”。而且，將LX Idcl的良否判斷基準設為比較線圈零件的LX Idcl的測定值、即 “5. 2μ H · Α”，將高于該基準值判斷為“良(〇)”，將該基準值以下判斷為“不良”。由樣品No. 4的體積電阻率和LXIdcl可知，相當于所述線圈零件10的樣品No. 4的體積電阻率為5. 2Χ108Ω · cm，高于先前所述的體積電阻率的良否判斷基準 (I. OX IO7 Ω · cm)，而且，相當于所述線圈零件10的樣品No. 4的LXIdcl為8. 3μΗ·Α，高于所述的LX Idcl的良否判斷基準(5. 2μ H· Α)，因此根據這些數值可證實所述效果。[最佳粒度分布的驗證]其次,引用表I對驗證構成所述線圈零件10 (樣品No. 4)的磁體部12的Fe_Cr_si 合金粒子的最佳粒度分布(dl0/d50和d90/d50)的結果進行說明。所述線圈零件10(樣品No. 4)是作為構成磁體部12的Fe-Cr-Si合金粒子,使用的粒徑以體積為基準計時，d50(中值直徑)為10ym、dl0為3ym、d90為16 μπι者，但確認即便使用粒度分布(dl0/d50和d90/d50)不同粒子，是否也獲得所述相同效果。表I所示的樣品No. I 3及5 10中，除了 “使用dlO的值和所述線圈零件 10(樣品No. 4)不同的Fe-Cr-Si合金粒子這一方面”以外，線圈零件的構造及制法和所述線圈零件10相同。而且，表I所示的樣品No. 11 22中，除了 “使用d90的值和所述線圈零件10(樣品No. 4)不同的Fe-Cr-Si合金粒子這一方面”以外，線圈零件的構造及制法和所述線圈零件10相同。由樣品No. I 10的體積電阻率和LX Idcl可知，如果dlO為7 μ m以下，那么可獲得高于先前所述的體積電阻率的良否判斷基準(1.0Χ107Ω .cm)的體積電阻率，而且，如果 dlO的值為I μπι以上，那么可獲得高于先前所述的LXIdcl的良否判斷基準(5. 2μΗ · Α) 的LXIdcl。也就是說，如果dlO在I 7· Ομπι的范圍內(dl0/d50在0. I 0. 7的范圍內)，那么可獲得優異的體積電阻率和LX Idcl。而且，由樣品NO. 11 22的體積電阻率和LXIdcl可知，如果d90為50 μπι以下， 那么可獲得高于先前所述的體積電阻率的良否判斷基準(1.0Χ107Ω .cm)的體積電阻率，而且，如果d90的值為14 μπι以上，那么可獲得高于先前所述的LX Idcl的良否判斷基準 (5· 2μΗ·Α)的LXIdcl。也就是說，如果d90為14 50 μ m的范圍內(d90/d50為I. 4
5.O的范圍內)，那么可獲得優異的體積電阻率和LX Idcl。總而言之，如果的粒徑以體積為基準計時，dl0/d50在O. I O. 7的范圍內，且 d90/d50在I. 4 5. O的范圍內，則可確認即便使用粒度分布(dl0/d50和d90/d50)不同的 Fe-Cr-Si合金粒子,也可獲得所述相同的效果。[最佳中值直徑的驗證]其次,引用表2,對驗證構成所述線圈零件10 (樣品No. 4)的磁體部12的Fe-Cr-Si 合金粒子的最佳中值直徑(d50)驗證的結果進行說明。[表2]
權利要求
1.一種線圈零件，其是由磁體部覆蓋的螺旋狀線圈部和該磁體部直接接觸的類型的線圈零件，其特征在于所述磁體部是將磁性合金粒子群作為其主體，且不包含玻璃成分，在所述磁性合金粒子各自的表面存在該磁性合金粒子的氧化物膜。
2.根據權利要求I所述的線圈零件，其中所述磁性合金粒子是通過在氧化性環境中的加熱處理而在其表面形成氧化物膜的磁性合金粒子。
3.根據權利要求2所述的線圈零件，其中所述磁性合金粒子為Fe-Cr-Si合金粒子。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的線圈零件，其中所述磁性合金粒子的粒徑以體積為基準計時，dl0/d50處于O. I O. 7的范圍內，且d90/d50處于I. 4 5. O的范圍內。
5.根據權利要求I至3中任一項所述的線圈零件，其中所述磁性合金粒子的粒徑以體積為基準計時，d50處于3. O 20. O μ m的范圍內。
6.根據權利要求4所述的線圈零件，其中所述磁性合金粒子的粒徑以體積為基準計時，d50處于3. O 20. O μ m的范圍內。
全文摘要
本申請的發明是線圈零件。本發明提供一種雖為螺旋狀線圈部和磁體部直接接觸的一般類型，但仍可以滿足大電流化要求的線圈零件。線圈零件(10)具有螺旋狀線圈部(13)由磁體部(12)覆蓋的構造。磁體部(12)是將磁性合金粒子群作為其主體，且不包含玻璃成分，在所述磁性合金粒子各自的表面存在該粒子的氧化物膜。
文檔編號H01F41/04GK102610362SQ20121000543
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月6日 優先權日2011年1月20日
發明者沖野喜和, 大竹健二, 小林朋美, 巖尾秀美, 松浦準, 野木謙一郎 申請人:太陽誘電株式會社