JP6459986B2 - 金属磁性粉含有シート、インダクタの製造方法及びインダクタ - Google Patents
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Description
脱粒が生じた硬化物の表面を観察すると、脱粒が生じた部分が空隙となっており、硬化した樹脂の中に気泡が形成されたような状態となっていることがわかった。
金属磁性粉と、
フェノキシ樹脂と、
エポキシ樹脂とを含み、
上記エポキシ樹脂100重量部に対する上記フェノキシ樹脂の含有量が50重量部以上、150重量部以下であることを特徴とする。
フェノキシ樹脂を50重量部以上含有することにより、脱粒が抑制され、金属磁性粉含有シートを硬化させた硬化物の抗折強度が高くなる。また、脱粒が抑制されることによってL値が高くなる。
さらに、脱粒が抑制されることによって、外部電極を設けた際の外部電極との密着性が向上するという効果も発揮される。
また、フェノキシ樹脂の含有量が150重量部以下であると、シートを形成することが容易であるため好ましい。
金属磁性粉の含有割合は、金属磁性粉含有シート全体の体積を100体積%とした際の金属磁性粉の体積%として定められる。
金属磁性粉を60体積%以上含むことによりインダクタとしての性能が向上する。また、金属磁性粉の含有量が87体積%以下であるとシートの可撓性が向上する。
金属磁性粉含有シートを十分に硬化させた後の抗折強度が125MPa以上と高いと、この金属磁性粉含有シートを硬化させることによって機械的強度に優れたインダクタを製造することができる。
上記金属磁性粉含有シートと上記コイルとを重ねて加圧して金属磁性粉含有シートを硬化させて硬化物を作製し、
上記硬化物に対して切断又は研磨を行うことを特徴とする。
コイルと、を備えることを特徴とする。
本発明のインダクタに含まれる本発明の金属磁性粉含有シートの硬化物は、脱粒が抑制されているため、抗折強度やL値に優れたインダクタとすることができる。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。
以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
本発明の金属磁性粉含有シートは、金属磁性粉と、フェノキシ樹脂と、エポキシ樹脂とを含み、上記エポキシ樹脂100重量部に対する上記フェノキシ樹脂の含有量が50重量部以上、150重量部以下であることを特徴とする。
金属磁性粉としては、磁性を有する各種金属の粉末を使用することができる。例えば、Fe−Si−Cr合金、Fe(カルボニル)、電磁軟鉄(Fe)、ケイ素鋼(Fe−3Si)、鉄−アルミ(Fe−3.5Al)、アルパーム(Fe−16Al)、パーメンジュール(Fe−50Co−2V)、センダスト(Fe−9.5Si−5.5Al)、45パーマロイ(Fe−45Ni)、78パーマロイ(Fe−78.5Ni)、スーパーマロイ(Fe−95Ni−5Mo)、ミューメタル(Fe−77Ni−2Cr−5Cu)、ハードパーム(Fe−79Ni−9Nb)、鉄基アモルファス(Fe−5Si−3B)、Co基アモルファス(Co81.8−Fe4.2−Ni4.2−Si10−B20)等の金属磁性材料が挙げられる。金属磁性粉は平均粒径D50の異なる2種類以上の金属磁性材料の粉を含んでいてもよい。平均粒径D50の異なる2種類以上の粉を含むことにより、インダクタが金属磁性粉を密に含むことができ、高いL値を取得しやすくなる。
本明細書におけるフェノキシ樹脂としては、ビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格、ビスフェノールS骨格、ビスフェノールアセトフェノン骨格から選択される1種以上の骨格を有するものが挙げられる。フェノキシ樹脂は、エピクロロヒドリンとビスフェノールとから合成される樹脂であってよい。ビスフェノールは、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールアセトフェノンを含む。フェノキシ樹脂は2種以上を混合して用いてもよい。フェノキシ樹脂の末端はフェノール性水酸基、エポキシ基等のいずれの官能基でもよい。
フェノキシ樹脂は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)測定による重量平均分子量が10,000以上である。また、重量平均分子量の好ましい下限値は30,000であり、好ましい上限値は1,000,000であり、より好ましい上限値は200,000である。
本明細書における樹脂の重量平均分子量は、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、アセトン等を展開溶媒として用いたGPC測定における、ポリスチレン換算の重量平均値として求めることができる。
フェノキシ樹脂の市販品としては、例えば、ジャパンエポキシレジン(株)製1256(ビスフェノールA骨格フェノキシ樹脂)、4250(ビスフェノールA/ビスフェノールF混合骨格フェノキシ樹脂)、ジャパンエポキシレジン製YX8100(ビスフェノールS骨格フェノキシ樹脂)、東都化成(株)製FX−316(ビスフェノールF骨格フェノキシ樹脂)等が挙げられる。
エポキシ樹脂は、GPC測定による重量平均分子量が10,000未満であり、液状エポキシ樹脂と固形エポキシ樹脂のいずれか又はそれらの混合物が挙げられる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂及びナフタレン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらを単独又は2種以上を混合して使用することができる。エポキシ樹脂としては、シート成形時に巻取り可能な柔軟性のあるシートを得るために、液状エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
液状エポキシ樹脂は、室温(25℃)で液状のエポキシ樹脂のことであり、固形エポキシ樹脂としては、室温(25℃)で固体のエポキシ樹脂であって未硬化樹脂の軟化点が120℃以下であるものが好ましく、より好ましくは100℃以下である。
また、エポキシ樹脂の重量平均分子量が1000以下であることが好ましい。
本発明の金属磁性粉含有シートには、さらに硬化剤が含まれていてもよい。硬化剤としては、ジシアンジアミド、酸無水物、イミダゾール類、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤等が挙げられる。また、これらの硬化剤のうち、1種のみが用いられても複数種が併用されてもよい。長期保存と加工温度の調整しやすい潜在性のある硬化剤(例えばジシアンジアミド)が望ましい。
硬化促進剤としては、イミダゾール類、アミン系硬化促進剤、有機燐系硬化促進剤、オニウム塩系硬化促進剤、金属キレート系硬化促進剤、マイクロカプセル化された各種硬化促進剤などが挙げられる。これらのうち、1種のみが用いられても複数種が併用されてもよい。
本発明の金属磁性粉含有シートは、十分に硬化させた後の金属磁性粉含有シートの抗折強度が125MPa以上であることが好ましい。
金属磁性粉含有シートは、加熱により熱硬化させることができる。好ましい硬化条件はエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂の種類及び配合割合によって異なる。
十分に硬化させた後の金属磁性粉含有シートの抗折強度は、金属磁性粉含有シートを加熱して完全硬化させ、測定に適したサイズにダイサーを用いて切断した後、抗折強度測定機を用いて3点曲げ試験を行うことにより測定することができる。
本発明の金属磁性粉含有シートは、上記した各材料を、所定の割合で混合してシート状に成形することによって製造することができる。混合にあたっては、さらに溶剤を加えて粘度を調整してもよい。溶剤としては、MEK(メチルエチルケトン)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、PGM(プロピレングリコールモノメチルエーテル)、PMA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、DPM(ジプロピレングリコールモノメチルエーテル)、DPMA(ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
シート状に成形する方法は特に限定されるものではないが、樹脂成分が未硬化状態(Aステージ状態)である混合物を、PETフィルム等からなる支持基材上に塗布して加熱することで、支持基材上に半硬化状態(Bステージ状態)の樹脂成分からなるシートを形成することができる。加熱は例えば熱風乾燥機を用いて行うことができる。
Aステージ状態の樹脂成分とは、硬化反応が進行していないエポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂を含む成分である。また、Bステージ状態の樹脂成分とは、エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂が加熱されることで、エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂の硬化反応が一部進行しているが、完全には硬化していない状態の樹脂を含む成分である。
なお、本発明の金属粉含有シートは、樹脂成分が半硬化状態(Bステージ状態)であるシートであることが好ましい。
本発明のインダクタの製造方法は、本発明の金属磁性粉含有シートと、コイルとを準備し、
上記金属磁性粉含有シートと上記コイルとを重ねて加圧して金属磁性粉含有シートを硬化させて硬化物を作製し、
上記硬化物に対して切断又は研磨を行うことを特徴とする。
複数のインダクタを一度に作製する場合には、硬化物を作製した後にダイシングによって各インダクタに切り分ける。また、寸法調整のために研磨を行う。いずれの場合においても、硬化物に機械的な力を加える工程があるので、硬化物からの脱粒が生じる可能性があるが、本発明の金属磁性粉含有シートを用いることによって、硬化物からの脱粒が抑制される。
そして、一次プレス成形により得られた、コイルが埋め込まれた磁性シートの、コイルが露出した面に別の金属磁性粉含有シートを重ねて、二次プレス成形を行う。一次プレス成形及び二次プレス成形により、複数枚の金属磁性粉含有シートが一体となり、インダクタの磁性体部を形成する。
図1は、金属磁性粉含有シート上に複数のコイルを並べ、さらに別の複数金属磁性粉含有シートを重ねる様子を模式的に示す斜視図である。
図1に示すように金属磁性粉含有シート10aにコイル20を複数個並べる。図1に示すコイル20はα巻きのコイルであるが、コイルの巻き方は特に限定されるものではない。
そして、別の金属磁性粉含有シート10bをコイル20の上に重ねて加圧してプレス成形を行う。これによりコイルが金属磁性粉含有シート中に埋め込まれ、コイルの内部に金属磁性粉含有シートが充填される。図1ではコイル20の上下に金属磁性粉含有シート10a、10bをそれぞれ1枚だけ配置しているが、コイルの厚さに対して金属磁性粉含有シートの厚さが不足している場合には金属磁性粉含有シートを複数枚重ねて、コイルの上下に配置してもよい。
プレス成形と同時、又は、プレス成形の後に加熱を行い、金属磁性粉含有シートを硬化させる。
図2中、ダイシングラインを「DL」と示しており、ダイシングにより複数のインダクタの単位に切り分ける。
その後、インダクタの両端面に外部電極30を形成することにより、図3に示すようなインダクタ1を製造することができる。
本発明のインダクタは、本発明の金属磁性粉含有シートの硬化物と、
コイルと、を備えることを特徴とする。
本発明のインダクタに含まれる本発明の金属磁性粉含有シートの硬化物は、脱粒が抑制されているため、抗折強度やL値に優れたインダクタとすることができる。
コイルは、コイル状に巻かれた金属線(例えば銅線)であってよい。あるいは、コイルは、基板上に形成されたコイル状の導体であってもよい。コイル状の導体は、例えば、基板上の金属膜をエッチングやめっきすることによって得られる。あるいは、コイル状の導体は、基板に導体ペーストをコイル状のパターンで印刷することによって得られる。基板は、樹脂基板であってよい。コイルは、硬化物の内部に配置される。但し、コイルの端部は、硬化物から露出していてよい。
<混合物の調製>
エポキシ樹脂として重量平均分子量が370である、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂を100重量部、フェノキシ樹脂として重量平均分子量が40,000である、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂を50重量部準備した。
さらに、硬化剤としてジシアンジアミドを10重量部、硬化促進剤として2−フェニルイミダゾールを1重量部準備した。シランカップリング剤としてγ−グリシジル型エポキシシランを5重量部準備した。
金蔵磁性粉としてFe−Si−Cr合金を、金属磁性粉含有シートに含まれる含有量が80体積%になる量だけ準備した。
これらの原料を混合し、混合物とした。
さらに、上記混合物をシート状に成形して金属磁性粉含有シートを作製した。
混合物中のエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂の配合量を表1に示した。
上記工程で作製した金属磁性粉含有シートを180℃、50分の条件で乾燥炉を用いて加熱して硬化物を作製した。
硬化物を6個作製し、硬化物の断面を研磨した後、研磨面の顕微鏡観察を行い、観察領域1mm2中に観察される金属磁性粉の脱粒数をカウントした。6個の硬化物について、1mm2ずつカウントを行い、その脱粒数の合計を「脱粒度」として表1に示した。
また、硬化物を抗折強度の測定が可能な大きさ(1.5mm×4mm×8mm)に切断し、抗折強度測定機を用いて3点曲げ試験を行った。抗折強度測定の結果を表1に示した。
混合物中のエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂の配合量を表1に示すように変更した他は実施例1と同様にして金属磁性粉含有シートを作製し、硬化物の作製、インダクタの作製、脱粒度の測定、抗折強度の測定を行った。
これらの結果はまとめて表1に示した。
なお、比較例3ではシートの形成ができなかったので、各評価項目についての測定は行っていない。
また、実施例3及び比較例1の金属磁性粉含有シートとコイルとを重ねて加圧して金属磁性粉含有シートを硬化させて硬化物を作製し、硬化物に対してダイシングを行い、さらに外部電極を形成することによってインダクタを作製し、作製したインダクタについて、交流電流を流してL値を測定した。
実施例3におけるL値は4.65×10−7(H)であり、比較例1におけるL値は4.45×10−7(H)であった。
一方、フェノキシ樹脂を含まないかフェノキシ樹脂の含有量が50重量部未満である比較例1、2では脱粒度が高くなっており、抗折強度が低くなっていた。また、フェノキシ樹脂の含有量が150重量部を超えている比較例3では、ハンドリングしづらい(加工しづらい)ため、シートの形成ができなかった。
また、実施例3においては比較例1よりも高いL値が得られた。L値は脱粒度の値と相関すると考えられるため、脱粒度の低い他の各実施例においても高いL値が得られるものと考えられる。
10a、10b 金属磁性粉含有シート
20 コイル
30 外部電極
DL ダイシングライン
Claims (4)
- 金属磁性粉と、
フェノキシ樹脂と、
エポキシ樹脂とを含み、
前記エポキシ樹脂100重量部に対する前記フェノキシ樹脂の含有量が50重量部以上、150重量部以下であり、
前記金属磁性粉を60体積%以上、87体積%以下含むことを特徴とする、金属磁性粉含有シート。 - 十分に硬化させた後の金属磁性粉含有シートの抗折強度が125MPa以上である請求項1に記載の金属磁性粉含有シート。
- 請求項1又は2に記載の金属磁性粉含有シートと、コイルとを準備し、
前記金属磁性粉含有シートと前記コイルとを重ねて加圧して金属磁性粉含有シートを硬化させて硬化物を作製し、
前記硬化物に対して切断又は研磨を行うことを特徴とする、インダクタの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の金属磁性粉含有シートの硬化物と、
コイルと、を備えることを特徴とする、インダクタ。
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