JP6613998B2

JP6613998B2 - コイル部品

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Publication number: JP6613998B2
Application number: JP2016076744A
Authority: JP
Inventors: 祐也石田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2036-04-06
Also published as: JP2017188588A; CN107275057A; TWI637408B; US10134519B2; US20170294260A1; CN107275057B; TW201737270A

Description

本発明は、コイル部品に関する。

従来、高い周波数域で用いられるコイル部品の磁心には、高い周波数域での高透磁率および低損失特性が求められている。このような磁心の例として、金属磁性粉を圧縮成形した圧粉磁心がある（例えば、特許文献１）。

しかしながら、近年、ＮＦＣ(Near Field Communication)や非接触給電の採用が進み、従来に比べ高い交流電流が流れる回路が増加している。非接触給電の中で磁界共鳴方式の回路は、複数台への給電が可能であるため、スマートフォンを初めとした携帯機器への検討が進められている。また磁界共鳴方式の回路は６．７８ＭＨｚの共振周波数が用いられ、その周波数において高い電力を出力するためには、大きな振幅の電流が流れてもＱ値の低下が小さいコイル部品が必要とされている。

特開２００３−２１７９１９号公報

磁界共鳴方式の回路はＮＦＣ回路と同様の構成であるが、ＮＦＣ回路よりも大きな振幅の電流が流れ、ＮＦＣ回路が３００ｍＡｒｍｓ程度であるのに対し、磁界共鳴方式の回路は１Ａｒｍｓ以上の電流が流れる。そのため、そういった大きな電流が流れた場合に交流実効抵抗（Ｒａｃ）が大きいと、機器の発熱の原因になるという問題がある。

そこで、本発明は、大きな振幅の電流が流れた場合であっても、Ｒａｃの低いコイル部品を提供することを目的とした。

上記課題を解決するため、本発明のコイル部品は、体積抵抗率が１．０×１０^７Ω・ｃｍ以上のＦｅ系金属磁性粉と結着材とを含み透磁率が５以上の磁心と、コイル導体と、を備え、前記金属磁性粉の平均粒径Ｄ５０が５μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、大きな振幅の電流が流れた場合であっても、Ｒａｃを低く抑制することが可能となる。

また、１つの態様では、前記平均粒径Ｄ５０が２μｍ以下である。この態様によれば、高いＱ値を維持しながら、さらにＲａｃの上昇を抑制することが可能になる。

また、１つの態様では、前記Ｆｅ系金属磁性粉の体積抵抗率は１０^１０Ω・ｃｍ以上である。この態様によれば、高いＱ値を維持し、初期Ｒａｃを低く抑えながら、さらにＲａｃの上昇を抑制することが可能になる。なお、本明細書において、初期Ｒａｃとは、０．１Ａｒｍｓの電流を流した場合のＲａｃを意味する。

また、別の態様では、前記磁心上に形成され前記コイル導体と導通する端子電極を備え、前記結着材が環状シロキサンあるいは分岐状シロキサンを含み、前記端子電極がＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、およびＲｅからなる群から選択される１種を含む。この態様によれば、端子電極と磁心との密着性を向上させることができる。

また、別の態様では、前記金属磁性粉は、絶縁膜を有し、前記絶縁膜は、無機酸化物と水溶性高分子を含む。この態様によれば、磁心の成型時に絶縁膜にクラックが発生することを抑制できるので、磁心の抵抗値が低下して渦電流損失が発生することを抑制し、コイル部品においても高いＱ値を維持し、初期Ｒａｃを低く抑えながら、さらにＲａｃの上昇を抑制することができる。

また、別の態様では、Ｆｅ系金属磁性粉は絶縁膜を有し、前記絶縁膜は、リン酸ガラスを含む。この態様によれば、高いＱ値を維持し、初期Ｒａｃを低く抑えながら、さらにＲａｃの上昇を抑制することができる。

本発明によれば、例えば１Ａｒｍｓ以上の大きな振幅の電流が流れた場合であっても、Ｒａｃの低いコイル部品を提供することができる。

本発明の実施形態に係るコイル部品の一例を示す模式断面図である。本発明の実施形態に係るコイル部品の別の例を示す模式斜視図である。

以下、図面等を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のコイル部品は、体積抵抗率が１．０×１０^７Ω・ｃｍ以上であるＦｅ系金属磁性粉と結着材とを含み透磁率が５以上の磁心と、コイル導体と、を備え、前記金属磁性粉の平均粒径Ｄ５０が５μｍ以下であることを特徴とするものである。

本発明のコイル部品とは、成形体の表面に外部電極を有する電子部品であり、例えば、磁性コアからなる成形体を含む巻線型コイル部品や、磁性シートからなる成形体を含む積層型コイル部品等のコイル部品を挙げることができる。

磁心は、Ｆｅ系金属磁性粉と結着材とを含む成形体であれば特に限定されない。例えば、Ｆｅ系金属磁性粉に結着材を添加し、型を用いて所定形状に成形し、あるいは被注入部位に充填することで所定形状に成形し、必要により加熱して硬化させたものを挙げることができる。

磁心に用いるＦｅ系金属磁性粉としては、Ｆｅ粉（純鉄粉）や、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＣｒ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＳｉＢＣｒ、ＦｅＰＣＳｉＢＮｂＣ等のＦｅ系合金粉で、従来から用いられているＦｅ系磁性粉を用いることができる。これらの粉末を単独、あるいは二種類以上組み合わせて使用することが可能である。また、上記の純鉄粉は、例えばペンタカルボニルを熱分解することにより形成されるカルボニル鉄粉であってよい。

Ｆｅ系金属磁性粉の平均粒径は、累積粒度分布におけるメジアン径Ｄ５０が５μｍ以下である。Ｄ５０が５μｍ以下のＦｅ系金属磁性粉を用いることで、大きな振幅の電流を流す際のＲａｃの上昇やＱ値の低下を抑えることができる。Ｆｅ系金属磁性粉のＤ５０は、より好ましくは２μｍ以下である。Ｄ５０が２μｍ以下のＦｅ系金属磁性粉を用いることにより、大きな振幅の電流を流した場合であっても、Ｒａｃの上昇をより抑制することができる。また、Ｄ５０が１．５μｍ以下のＦｅ系金属磁性粉を用いることによって、大きな振幅の電流を流した場合であっても、Ｒａｃの上昇をより抑制しながら、Ｑの低下を抑制することが出来る。Ｆｅ系金属磁性粉のＤ５０は、例えば、０．１μｍ以上であってよく、Ｄ５０は１μｍ以上であることが好ましい。Ｄ５０が１μｍ以上であると、初期Ｒａｃを小さくすることができる。
なお、Ｄ５０の測定方法は、粉体の累積粒度分布が測定できる方法であれば特に限定されないが、例えば、レーザ回折・散乱法を用いることができる。また、Ｄ５０は、磁心の断面を走査型電子顕微鏡を用いて画像解析することで、測定することもできる。

また、磁心の透磁率は５以上である。大きな振幅の電流を印加する初期のＲａｃは、コイルの導体のＲｄｃに依存する。同じＬ値を取得しようとすると、透磁率が高ければ、コイルの巻き数を減らすことができる。そのため、透磁率が５以上と高ければ、コイルの巻き数が減らせるので初期Ｒａｃを低く抑えることができる。

また、Ｆｅ系金属磁性粉は、その表面を覆う絶縁膜を有しており、その粉体の体積抵抗率は１０^７Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０^１０Ω・ｃｍ以上である。体積抵抗率が１０^７Ω・ｃｍ以上のＦｅ系金属磁性粉を用いることで、渦電流損失をより低下させることができ、大きな振幅の電流を印加する際のＲａｃの上昇を抑えることができる。なお、粉体の体積抵抗率の測定には、例えば、三菱化学アナリテック製の粉体抵抗測定システムＭＣＰ−ＰＤ５１を用いることができる。絶縁膜には、無機酸化物および／または有機樹脂を含むもの、好ましくは無機酸化物および有機樹脂を含むものを用いることができる。無機酸化物には、酸化物の強度と固有の比抵抗の観点から、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯからなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましい。また、有機樹脂は、特に限定されないが、エポキシ樹脂やシリコン樹脂を用いることができる。絶縁膜は、水溶性高分子を含むことが好ましい。水溶性高分子は、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも１種、好ましくはポリビニルピロリドンを用いることができる。絶縁膜は、無機酸化物と水溶性高分子とを含むことが好ましい。絶縁膜が水溶性高分子を含むことで、磁心を成型する際に絶縁膜にクラックが発生することを抑制することができる。これにより、磁心にした状態でも、Ｆｅ系金属磁性粉の体積抵抗率を維持することができ、渦電流損失の発生を抑制し、大きな振幅の電流を印加する際のＲａｃの上昇やＱ値の低下を抑えることができる。

無機酸化物と水溶性高分子とを含む絶縁膜は、例えば以下の方法を用いて形成することができる。メタノールやエタノール等の親水性アルコールから成る溶媒にＦｅ系金属磁性粉を分散させ、次に、その分散液に金属アルコキシド及び水溶性高分子を添加して撹拌する。このとき、金属アルコキシドが加水分解され、Ｆｅ系の軟磁性材料粉末の表面に、金属アルコキシドの加水分解物である金属酸化物と水溶性高分子とを含む絶縁膜が形成される。その後、分散液から溶媒を留去して、絶縁膜を有するＦｅ系金属磁性粉を、例えば、５０〜３００℃の温度で乾燥させる。金属アルコキシドの金属には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、またはＺｒを用いることができる。また、２種以上の金属アルコキシドを用いることもできる。金属アルコキシドアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等を用いることができる。また、無機酸化物は、軟磁性材料粉末に対し０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、水溶性高分子は、軟磁性材料粉末に対し０．０１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下の範囲で添加することができる。なお、金属アルコキシドの加水分解速度を促進させるために、必要に応じて酸性触媒として、たとえば塩酸、酢酸、リン酸や、塩基性触媒として、たとえばアンモニア、水酸化ナトリウム、ピペリジン、または、塩触媒として、たとえば炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウムを添加してもよい。

また、結着材には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂といった熱硬化性樹脂や、低融点ガラスを用いることができる。結着材として熱硬化性樹脂を用いる場合、金属磁性粉を上記の結着材と混合し、金型を用いて成型、加熱硬化させることにより、磁心を形成することができる。また、結着材として低融点ガラスを用いる場合、金属磁性粉と低融点ガラスとを混合し焼結することにより、磁心を形成することができる。

結着材は、さらに環状シロキサン樹脂あるいは分岐状シロキサン樹脂を含んでいてもよい。後述するように、端子電極が酸素親和性の高い金属（例えばＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、およびＲｅ等）あるいはこの金属を含む合金の膜で形成されている場合、端子電極と磁心との密着性を向上させることができるからである。

環状シロキサン樹脂は、環状シロキサン構造を有する。環状シロキサン構造とは、ＳｉとＯとの結合のみで構成された環状構造である。環状シロキサン構造におけるＳｉ−Ｏの繰り返し数は、３〜１０の間であることが好ましく、３〜８であることがより好ましい。分岐状シロキサン樹脂は、分岐状シロキサン構造を有する。分岐状シロキサン構造は、３つのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合で構成されていてもよく、４つのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合で構成されていてもよい。本発明に用いる第１の結着材は、具体例として、以下の式（１）または式（２）で表される化合物から形成することができる。

本明細書における環状シロキサン樹脂は、式（１）で表される環状シロキサンである化合物から形成することができる。例えば、環状シロキサン樹脂は、以下の式（１）で表される化合物の反応性基が重合することにより形成されうる。式（１）中、ｎは１以上８以下の整数、好ましくは３以上６以下である。ｎがこの範囲であると、環状シロキサン構造を構成するＯ（酸素原子）が面状に配列されやすくなり、酸素親和性の高い金属を含む外部電極中と面で結合することにより、密着性が向上すると考えられる。また、Ｒ_１とＲ_２は、一方が、アミノ基、ビニル基、エポキシ基、水酸基、フェノール基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オキセタニル基、カルボキシル基またはメルカプト基を含む反応性基であり、他方が水素、炭素数１以上６以下のアルキル基またはフェニル基を示す。好ましくは、Ｒ_１とＲ_２の少なくとも一方がビニル基またはエポキシ基であり、他方がメチル基またはフェニル基である。Ｒ_１とＲ_２の少なくとも一方がビニル基である環状シロキサンとしては、例えば、２，４，６，８−テトラメチル−２，４，６，８−テトラビニルシクロテトラシロキサンを挙げることができる。また、Ｒ_１とＲ_２の一方がエポキシ基を含む反応性基の場合、そのエポキシ基には、脂肪族エポキシ基、脂環式エポキシ基、芳香族系エポキシ基を用いることができる。脂肪族エポキシ基としては、ブタジエンジオキシド、ジメチルペンタンジオキシド、ジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、３−グリシジルオキシプロピル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、およびジペンテンジオキシド等を挙げることができる。また、脂環式エポキシ基としては、分子内に少なくとも１個の４員環以上７員環以下の環状脂肪族基と分子内に少なくとも１個のエポキシ基を有するものを用いることができ、例えば、（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）アルキルを挙げることができる。また、芳香族系エポキシ基としては、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、フェノールノボラックエポキシ、クレゾール−ノボラックエポキシ、ビフェノールエポキシ、ビフェニルエポキシ等を挙げることができる。

式（１）で表される環状シロキサンとしては、Ｒ_１とＲ_２の少なくとも一方が脂肪族エポキシ基であり、他方がメチル基またはフェニル基である化合物、例えば、脂肪族エポキシ基として３−グリシジルオキシプロピルを含む、シクロトリシロキサン類、シクロテトラシロキサン類、およびシクロペンタンシロキサン類を用いることができ、好ましくは３−グリシジルオキシプロピルを含むシクロテトラシロキサン類である。

また、式（１）で表される環状シロキサンとしては、Ｒ_１とＲ_２の少なくとも一方が脂環式エポキシ基であり、他方がメチル基またはフェニル基である化合物、例えば、脂環式エポキシ基として、（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチルを含む、シクロトリシロキサン類、シクロテトラシロキサン類、およびシクロペンタンシロキサン類を用いることができ、好ましくは（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチルを含むシクロテトラシロキサン類である。そのシクロテトラシロキサン類の具体例としては、分子内に２個のエポキシ基を有する、２，４−ジ［２−（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチル］−２，４，６，６，８，８−ヘキサメチル−シクロテトラシロキサン、４，８−ジ［２−（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチル］−２，２，４，６，６，８−ヘキサメチル−シクロテトラシロキサン、２，４−ジ［２−（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチル］−６，８−ジプロピル−２，４，６，８−テトラメチル−シクロテトラシロキサン、４，８−ジ［２−（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチル］−２，６−ジプロピル−２，４，６，８−テトラメチル−シクロテトラシロキサン、分子内に３個のエポキシ基を有する、２，４，８−トリ［２−（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチル］−２，４，６，６，８−ペンタメチル−シクロテトラシロキサン、２，４，８−トリ［２−（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチル］−６−プロピル−２，４，６，８−テトラメチル−シクロテトラシロキサン、および分子内に４個のエポキシ基を有する、２，４，６，８−テトラ［２−（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチル］−２，４，６，８−テトラメチル−シクロテトラシロキサンを挙げることができる。好ましくは、２，４，６，８−テトラ［２−（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチル］−２，４，６，８−テトラメチル−シクロテトラシロキサンである。

本明細書における分岐状シロキサン樹脂は、式（２）で表される分岐状シロキサンである化合物（から形成することができる。例えば、分岐状シロキサン樹脂は、式（２）で表される化合物の反応性基が重合することにより形成されうる。式（２）中、ｋとｍは、同時に０となることはない整数である。また、ｋは０以上８以下、ｍは０以上４以下である。Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５は、少なくとも１つがアミノ基、ビニル基、エポキシ基、水酸基、フェノール基、メタクリル基、カルボキシル基またはメルカプト基である反応性基であり、残部が水素、炭素数１以上６以下のアルキル基またはフェニル基を示し、ＸおよびＹの少なくとも一方は、以下の式（３）または式（４）で表される構造を有し、他方は水素、炭素数１以上６以下のアルキル基またはフェニル基を示す。好ましくは、Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５の少なくとも１つがビニル基またはエポキシ基であり、残部がメチル基またはフェニル基である。Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５の少なくとも１つがエポキシ基の場合、そのエポキシ基には、脂肪族エポキシ基、脂環式エポキシ基、芳香族系エポキシ基を用いることができる。脂肪族エポキシ基としては、ブタジエンジオキシド、ジメチルペンタンジオキシド、ジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、３−グリシジルオキシプロピル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、およびジペンテンジオキシド等を挙げることができる。また、脂環式エポキシ基としては、分子内に少なくとも１個の４員環以上７員環以下の環状脂肪族基と分子内に少なくとも１個のエポキシ基を有するものを用いることができ、例えば、（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）アルキルを挙げることができる。また、芳香族系エポキシ基としては、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、フェノールノボラックエポキシ、クレゾール−ノボラックエポキシ、ビフェノールエポキシ、ビフェニルエポキシ等を挙げることができる。好ましくは、Ｒ_３およびＲ_４がメチル基、Ｒ_５が、（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチルである。

式（３）中、ｘは０または１以上８以下の整数、Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５は、少なくとも１つがアミノ基、ビニル基、エポキシ基、水酸基、フェノール基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オキセタニル基、カルボキシル基またはメルカプト基である反応性基であり、残部が水素、炭素数１以上６以下のアルキル基またはフェニル基を示す。Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５については、上記の式（２）の場合と同様の基を選択することができる。好ましくは、Ｒ_３およびＲ_４がメチル基、Ｒ_５が、（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチルである。

式（４）中、ｙは１以上１２以下の整数、好ましくは２以上８以下の整数であり、ｚは１以上８以下の整数、好ましくは２以上６以下の整数である。また、Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５は、少なくとも１つがアミノ基、ビニル基、エポキシ基、水酸基、フェノール基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オキセタニル基、カルボキシル基またはメルカプト基である反応性基であり、残部が水素、炭素数１以上６以下のアルキル基またはフェニル基を示す。Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５については、上記の式（２）の場合と同様の基を選択することができる。好ましくは、Ｒ_３およびＲ_４がメチル基、Ｒ_５が、（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチルである。

式（２）で表される分岐状シロキサンの具体例としては、例えば、ｋが０、ｍが１であり、ＸおよびＹが式（３）で表され、Ｒ_３およびＲ_４がメチル基、Ｒ_５が、（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチルである化合物である。また、ｋが０、ｍが１であり、Ｘが式（３）で表され、Ｙ、Ｒ_３およびＲ_４がメチル基、Ｒ_５が、（７−｛オキサビシクロ［４．１．０］ヘプチル｝）エチルである。

コイル導体は、コイル状に形成された導体であり、例えば、コイル状に巻回された導線であり、導線には、例えば、銅線や銀線を用いることができる。また、コイル導体は、導電ペーストを基板上にコイル状に塗布して形成したものでもよい。また、コイル導体は、金属膜をエッチングなどによりコイル状に基板上にパターンニングすることにより形成したものでもよい。

コイル導体は、磁心に巻回される。あるいは、コイル導体は、磁心内に配置される。磁心の形状は、ドラムコア状あるいはトロイダル状であってもよい。また、磁心の形状は、直方体状であってもよい。ドラムコア状の磁心は、Ｆｅ系金属磁性粉と結着材の混合物から形成される成型体を、研削機等を使用して鍔部と巻き芯部を形成することにより作製できる。あるいは、ドラムコア状の磁心は、前記混合物をドラムコアの形状に成型することにより形成できる。コイル導体が磁心内に配置されたコイル部品は、Ｆｅ系金属磁性粉と結着材とを混合した混合物にコイル導体を埋め込み、成型することにより、形成できる。

また、コイル導体が、コイル状に巻回された導線（例えば銅線）である場合、導線を磁心に巻きまわして端子電極と接合し、はんだ浸漬させることにより端子電極と導線とを導通させることができる。あるいは、端子電極にめっきを施し、その上に導線を熱圧着することにより、端子電極と導線とを導通させることができる。

本実施の形態では、コイル部品はさらに、端子電極を含む。端子電極は、磁心上に形成された導体の膜であり、コイル導体と接触し導通する。端子電極はＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ｖ、Ｍｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗの金属あるいは、これらの金属から選ばれる少なくとも１種を含む合金の膜を用いることができる。端子電極がＡｇ、Ｃｕの金属膜であると、導電性が高く好ましい。端子電極が酸素親和性の高い金属（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、およびＲｅからなる群から選択される１種、好ましくはＣｒ、Ｔｉなど）を含む膜であり、結着材が上記の環状シロキサン樹脂あるいは分岐状シロキサン樹脂を含む場合に、端子電極と磁心との密着性を向上することができる。これは、環状あるいは分岐状のシロキサン樹脂を用いることで、Ｓｉに結合した酸素が平面上に配列しやすくなり、配列した酸素が酸素親和性の高い金属で形成された端子電極と密着しやすくなるためと考えられる。シロキサン樹脂は３量体、４量体、５量体であることが好ましい。

端子電極は、Ａｇペースト、Ｃｕペーストなどのペーストを磁心に塗布することにより形成することができる。あるいは、端子電極はＮｉスパッタ、Ｔｉスパッタ、ＮｉＣｒスパッタ等を用いて形成することができる。端子電極は、単層でもよいが、複数層の積層体であってもよい。たとえば、端子電極として、ＣｒやＴｉなど、酸素親和性の高い合金をスパッタリングで形成した層と、Ｎｉめっきの層、Ｓｎめっきの層とを含んでいても構わない。

磁心内に配置されたコイル導体を備えるコイル部品は、Ｆｅ系金属磁性粉と結着材の混合物を磁性シートに成形し、その磁性シートにコイル導体を埋め込むことにより形成できる。あるいは、Ｆｅ系金属磁性粉と結着材との混合物から形成される磁性シート上に、電極コイルパターンを形成、それらを積層、カット、加熱硬化させた後、外部電極としてＣｒ、ＶやＴｉ等の金属膜をスパッタリング法で形成することができる。なお、外部電極上にＮｉめっきやＳｎめっきを施してもよい。

本発明の電子部品の製造方法について、例えば、電子部品が巻線型コイル部品の場合について説明する。図１は、巻線型コイル部品の構造の一例を示す模式断面図である。巻線型コイル部品は、巻芯部１Ａとその上下両端に形成された鍔部１Ｂを有する磁心１と、巻芯部１Ａに巻回されたコイル導体２と、下側の鍔部１Ｂに形成され、コイル導体２の両端がそれぞれ電気的に接続された複数の端子電極３と、上下の鍔部１Ｂの間でコイル導体２を封止する被覆樹脂部４と、を有している。磁心１は、Ｆｅ系金属磁性粉と結着材を混合し、その混合物をコア形状に成形した後、加熱して結着材を硬化させることで磁心１を得ることができる。端子電極３は、導電膜である。端子電極３は、Ｃｒ、ＶやＴｉ等の遷移金属の金属膜であってよい。金属膜は、スパッタリング法を用いて形成することができる。端子電極３は、磁心と接触する面が上記の遷移金属の金属膜で構成されていれば、それ以外の面は、他の金属の膜で構成されていてもよい。

図２は、埋込型コイル部品の構造の一例を示す模式斜視図である。コイル導体１１が、Ｆｅ系金属磁性粉と結着材の混合物からなる直方体状の成型体からなる磁心１２中に埋め込まれ、コイル導体の巻き端１１Ａ，１１Ｂが、磁心１２の両端部にそれぞれ形成された端子電極１３，１３と電気的に接続された構造を有している。端子電極１３には、例えばキャップ形状の金属導体を用い、磁心１２の両端部のそれぞれに嵌め込んで、導電性接着剤等により磁心１２への固定と巻き端１１Ａ，１１Ｂへの固定を行うことができる。

実施例１
（コイル部品の作製）
２０ｇのＤ５０＝１μｍのＦｅＳｉＣｒ粉末を３７．２ｇのエタノール中に添加し、テトラエチルオルソシリケートをＳｉＯ_２換算でＦｅＳｉＣｒ粉末１００ｗｔ％に対して１ｗｔ％になるように秤量し、ＦｅＳｉＣｒが添加されたエタノール中に添加して撹拌した。さらに、ＦｅＳｉＣｒ粉末１００ｗｔ％に対して０．１ｗｔ％になるようにポリビニルピロリドンを秤量し、３．２ｇの純水に溶解させて、ＦｅＳｉＣｒ粉末が添加されたエタノール中に滴下した。６０分間にわたって撹拌混合し、ＳｉＯ_２とポリビニルピロリドンの複合皮膜で絶縁処理されたＦｅＳｉＣｒ粉末を得た。絶縁処理されたＦｅＳｉＣｒ粉末は三菱化学アナリテック製の粉体抵抗測定システムＭＣＰ-ＰＤ５１型とハイレスタ−ＵＸを用いて４ｋＮの圧力をかけた際の粉体の体積抵抗率を測定し、体積抵抗率が５．２×１０^１０Ω・ｃｍの絶縁処理されたＦｅＳｉＣｒ粉末を得た。絶縁処理されたＦｅＳiＣｒ粉末とエポキシ樹脂と混合し、４ｔ／ｃｍ^２の圧力で金型を使用して、４ｍｍ×４ｍｍ×１ｍｍの成形体を作製した。また、同様に４ｔ／ｃｍ^２の圧力で金型を使用して、内径４ｍｍ、外径９ｍｍ、厚さ１ｍｍトロイダルリングを作成した。成形体を１８０℃，３０分で熱硬化させて圧粉磁心を得た。また、同様にトロイダルリングも１８０℃、３０分で熱硬化させた。トロイダルリングと圧粉磁心は重量と寸法から密度を計測し、両者が同一の密度であることを確認した。トロイダルリングはＲＦインピーダンスアナライザー（ＡｇｉｌｅｎｔＥ４９９１Ａ）で６．７８ＭＨｚの際の透磁率を測定したところ５の値であった。圧粉磁心については、加工機で巻き芯部を形成した後、圧粉磁心の底面にＮｉＣｒスパッタ、ＮｉＣｕスパッタで端子電極形成させた。次いで絶縁被覆された銅線を巻き芯部に巻きまわし、はんだ浸漬することにより、インダクタンスが２００ｎＨのコイル部品を得た。

（コイル部品の品質確認）
得られたインダクタに６．７７ＭＨｚ〜６．７８ＭＨｚの周波数、ＤＣ電流０ｍＡの条件で、ネットワークアナライザーと外部電源を用いて振幅電流を１Ａｒｍｓまで印加し、ＲａｃとＱ値を測定した。圧粉磁心の組成と、コイル部品の特性評価の結果を表１に示す。

実施例２〜４
表１に示すように、ＦｅＳｉＣｒ粉末として、Ｄ５０＝１．５μｍ、２μｍ、５μｍの粉末であって、ＳｉＯ_２とポリビニルピロリドンの複合皮膜で絶縁被覆され、その体積抵抗率がそれぞれ９．１×１０^１０Ω・ｃｍ、１．０×１０^１１Ω・ｃｍ、５．０×１０^１０Ω・ｃｍの粉末を用い、形成されたその圧粉磁心の透磁率がそれぞれ６、１１、１４であった以外は、実施例１と同様の方法でコイル部品を作製し、同様な評価を行った。結果を表１に示す。

実施例５，６
表１に示すように、ＦｅＳｉＣｒ粉末に代えて、Ｄ５０＝４μｍ、１．５μｍのカルボニル鉄粉であって、ＳｉＯ_２とポリビニルピロリドンの複合皮膜で絶縁被覆され、その体積抵抗率がそれぞれ２．０×１０^１０Ω・ｃｍ、４．６×１０^１０Ω・ｃｍの粉末を用い、形成されたその圧粉磁心の透磁率がそれぞれ１５、８であった以外は、実施例１と同様の方法でコイル部品を作製し、同様な評価を行った。結果を表１に示す。

実施例７
表１に示すように、ＦｅＳｉＣｒ粉末に代えて、Ｄ５０＝１．５μｍのＦｅＰＣＳｉＢＮｂＣｒの粉末であって、ＳｉＯ_２とポリビニルピロリドンの複合皮膜で絶縁被覆され、その体積抵抗率が３．５×１０^１１Ω・ｃｍの粉末を用い、形成された圧粉磁心の透磁率が５であった以外は、実施例１と同様の方法でコイル部品を作製し、同様な評価を行った。結果を表１に示す。

実施例８
表1に示すように、ＦｅＳｉＣｒ粉末に代えて、Ｄ５０＝４μｍのカルボニル鉄の粉末であって、リン酸ガラスで絶縁被覆され、その体積抵抗率が１．０×１０^７Ω・ｃｍの粉末を用い、形成された圧粉磁心の透磁率が１５であった以外は、実施例１と同様の方法でコイル部品を作製し、同様な評価を行った。結果を表１に示す。

比較例１
表１に示すように、ＦｅＳｉＣｒ粉末として、Ｄ５０＝１０μｍのＦｅＳｉＣｒ粉末であって、ＳｉＯ_２とポリビニルピロリドンの複合皮膜で絶縁被覆され、その体積抵抗率が４．３×１０^１０Ω・ｃｍの粉末を用い、形成された圧粉磁心の透磁率が１７であった以外は、実施例１と同様の方法でコイル部品を作製し、同様な評価を行った。結果を表１に示す。

比較例２
表１に示すように、ＦｅＳｉＣｒ粉末に代えて、Ｄ５０＝４μｍのカルボニル鉄の粉であって、絶縁被覆されておらず、その体積抵抗率が１．８×１０^０Ω・ｃｍの粉末を用い、形成された圧粉磁心の透磁率が１５であった以外は、実施例１と同様の方法でコイル部品を作製し、同様な評価を行った。結果を表１に示す。

比較例３
表１に示すように、ＦｅＳｉＣｒ粉末に代えて、Ｄ５０＝０．０２μｍのＦｅＣｏ粉であって、Ａｌ_２Ｏ_３で絶縁被覆され、体積抵抗率が３．０×１０^７Ω・ｃｍの粉末を用い、形成された圧粉磁心の透磁率が２であった以外は、実施例１と同様の方法でコイル部品を作製し、同様な評価を行った。結果を表１に示す。

ここで、表１中、Ｒａｃの上昇率とＱの低下率は以下の式を用いて算出した。
Ｒａｃ上昇率（％）＝（１ＡｒｍｓのＲａｃ／０．１ＡｒｍｓのＲａｃ）×１００
Ｑ値低下率（％）＝（０．１ＡｒｍｓのＱ値／１ＡｒｍｓのＱ値）×１００

表１に示すように、Ｄ５０が５μｍ以下であり、かつ１．０×１０^７ｃｍ以上の体積抵抗率を持ったＦｅ系金属磁性粉を用いた磁心であって、透磁率が５以上の磁心を用いることで、１Ａｒｍｓという大きな振幅の電流が流れた場合であっても、Ｒａｃを小さくすることができるとともに、Ｑ値の低下を抑制することができた。また、Ｄ５０が１μｍ以上２μｍ以下の範囲にあるＦｅ系金属磁性粉を用いることによって、電流を０．１Ａｒｍｓから１Ａｒｍｓへと大きくした場合のＲａｃの上昇を抑制することができた。さらに、Ｄ５０が１μｍ以上１．５μｍ以下のＦｅ系金属磁性粉を用いることによって、電流を０．１Ａｒｍｓから１Ａｒｍｓへと大きくした場合のＱの低下率を抑制することができた。また、ＦｅＳｉＣｒ合金やＦｅＰＣＳｉＢＮｂＣｒ合金といった、ＦｅとＳｉとＣｒとを含む合金を用いることにより、初期Ｒａｃを抑制することができた。

本発明のコイル部品は、大きな振幅の電流が流れた場合であっても、Ｒａｃを小さく抑制することが可能であるので、例えば非接触給電に用いる磁界共鳴方式の回路に用いるコイル部品として有用である。

１，１２磁心
１Ａ巻き芯部
１Ｂ鍔部
２，１１コイル導体
１１Ａコイル導体巻き端
１１Ｂコイル導体巻き端
３，１３端子電極
４被覆樹脂

Claims

体積抵抗率が１．０×１０^７Ω・ｃｍ以上のＦｅ系金属磁性粉と結着材とを含み透磁率が５以上である磁心と、コイル導体と、を備え、前記Ｆｅ系金属磁性粉の平均粒径Ｄ５０が５μｍ以下であり、
前記Ｆｅ系金属磁性粉は絶縁膜を有し、前記絶縁膜は、無機酸化物と水溶性高分子とを含む、コイル部品。
前記平均粒径Ｄ５０が２μｍ以下である請求項１記載のコイル部品。
前記体積抵抗率が１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上である請求項１又は２に記載のコイル部品。
前記磁心上に形成され前記コイル導体と導通する端子電極を備え、
前記結着材が環状シロキサンあるいは分岐状シロキサンを含み、
前記端子電極がＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、およびＲｅからなる群から選択される１種を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイル部品。
前記絶縁膜は、無機酸化物と水溶性高分子とから実質的になる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコイル部品。
前記無機酸化物はＳｉＯ _２であり、前記水溶性高分子はポリビニルピロリドンである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイル部品。