JPH0262011A - インダクタンス素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種電子機器に利用されるインダクタンス素子
およびその製造方法に関するものである。

従来の技術 従来のインダクタンス素子は、第４図に示すように、磁
芯又は空芯ボビン１に絶縁被覆を有する銅線２を巻線し
端子３に接続してコイルを形成し、これらを樹脂４で封
止成形した巻線型が主流を占めている。

近年、電子機器の軽薄短小化に伴い、電子部品の高密度
実装が進み、それに使われる電子部品の小型化、薄型化
が強く要求されている。

こうした中で、上述の巻線型インダクタンス素子は開磁
路型であるため、特性を示すインダクタンス値りおよび
Ｑ値をそのままの大きさで形状を小型化薄型化するのは
難しかったが、封止成形樹脂の中に軟磁性体であるフェ
ライト粉末を混入して閉磁路型にすることにより、小凰
化薄型化が図られ実用化されている。また、この閉磁路
型は、磁気遮蔽効果があり周辺部品への磁束の漏れが少
なく、高密度実装が可能であり、今後の発展が期待され
ている。

この閉磁路型に用いられているフェライト粉末は平均粒
径で１〜１１μｍと細かい（特開昭５４−１２９３５７
号公報、特開昭５４−１６３３５４号公報参照）。

こうした細かい粒径の粉末が用いられている理由は、フ
ェライトの仮焼ベレットを粉砕機にかけるとちょうどこ
の大きさの粒子になり易いためと、樹脂中に混入分散し
やすいためと考えられる。

尚、フェライト粉末の充填率は、磁気特性の観点から高
いほど好ましい。しかし、主として熱硬化性樹脂を用い
たこの種のインダクタンス素子の封止成型法としてはト
ランスファー成型法がとられており、封止樹脂の流れ性
や成型歩留の点からフェライト粉末の樹脂中の充填率は
約８０重量係程度が限界となっている。

発明が解決しようとする課題 既に述べたように、電子部品の高密度面実装化に伴い、
抵抗、コンデンサの小型化、薄型化の進展が著しいなか
で、インダクタンス素子は小型化。

薄型化が遅れており、特に巻線型インダクタンス素子に
おいては閉磁路型にすることにより小型化されたとは言
えまだまだ体積は大きく、高さも高いため、小型化、薄
型化が強く望まれている。

この巻線型インダクタンス素子において、この要望に応
じるためには、閉磁路型インダクタンス素子の、主とし
てフェライト粉末と樹脂とからなる封止成型部分を、今
以上に高特性化することが最も効果の大きな解決策であ
り、本発明はこの部分を高透磁率化した高特性のインダ
クタンス素子更にはこれにより小型化、薄型化したイン
ダクタンス素子を提供することを目的としている。

課題を解決するだめの手段 上記課題を解決するために本発明のインダクタンス素子
は、封止成型樹脂中に混入するフェライト粉末を２０〜
２１０７ｚＥ１１の大粒径の粉末と、０．５〜１０μｍ
の小粒径の粉末を重量比で１：０．２〜０．６の割合で
混合した粉末で構成し、このフェライト粉末を混入した
樹脂で封止成型されている構成としたものである。

また、この２０〜２１０μｍの大粒径のフェライト粉末
が、主として０．５〜１０μｍの小粒径の粒子の集合焼
結体で構成したものである。

さらに、その製造方法としては、２０〜２１０μｍの大
粒径のフェライト粉末と０．５〜１０μｍの小粒径のフ
ェライト粉末を重量比で１　：０．２〜０，６０割合で
混合したフェライト粉末を合成樹脂と必要に応じて添加
物を加えて混合混練し、この混合混練物で空芯コイルあ
るいは磁芯入りコイルを封止成型し、必要に応じて固化
するものである。

作用 上記構成とすることにより高特性で小型化、薄型化した
インダクタンス素子が提供できることになる。

実施例 以下、本発明の実施例を添付の図面を用いながら説明す
る。

まず、本発明の基本の技術思想について説明する。

フェライト粉末は、主に仮焼ベレットを粉砕して作られ
ており、その磁気特性、特に保磁力は焼結体が０．１０
５５程度と小さくて優れているのに対して、粉末はおお
よそ１０００程度もある。交流初透磁率（μｉａｃ　）
の高い焼結体を粉砕しても、又低いμｉａｃの焼結体を
粉砕しても、できる粉末の保磁力は共に大きく、このた
めにこれらを樹脂に混入した樹脂フェライトはすぐれた
高μｉａｃを有する軟磁性材料とすることは難しいと考
えられ詳細な検討はなされていない。

本発明者らは、そこで粉末の粒径と保磁力の関係を調べ
たところ、粒径が太きくなるに従って保磁力は低下して
おり、粒径の大きな粉末は小さな粉末に比べて、軟磁性
材料として優れていることが明らかとなった。そこでフ
ェライト粉末の充填率を一定にして、フェライト粉末の
粒径を変えて混合混練して樹脂フェライトを作成し、そ
の、ｃａａｃを明らかにするためにリングコアを成型し
て巻線し、ＬＣＲメータにてインダクタンスＬを測定し
てμｉａｃを出した。その結果を第３図に示す。この第
３図から粒径が２０μｍ以上では従来の約１０μｍ以下
の場合に比べて明らかに、μｉａｃは大きくなる。特に
４６μｍ以上では著しい。唯２１０μｍ以上は成形時の
ゲート高さの制限があって、十分に流れずμｉａｃは低
下している。故に樹脂フェライト中に混入するフェライ
ト粉末の粒径は２０〜２１０μｍ１望ましくは４５〜１
６０μｍが適しており、これに基づ〈発明については既
に出願している。

更にμｉａｃを向上させる方法として、フェライト粉末
の樹脂中への充填率を増加させることが考えられる。従
来から大粒径の粒子が作る隙間に小粒径の粒子を入れれ
ば充填率が上げられることが明らかになっており、この
方法を検討したところ大幅にμｉａｃが向上することが
認められた。この中で新しい事実を見い出すことができ
た。それは、フェライト充填率を一定にしてデータを整
理してみると、小粒径粉末をある割合で混合した場合μ
ｉａｃが向上することである。その−例を第２図に示す
。これは、大粒径のフェライト粉末として４５〜１０６
μｍの粉末を用い、小粒径の粉末として０．５〜１０μ
ｍの粉末を用いた。樹脂フェライト中に占めるフェライ
ト粉末の充填率は７０重量係と一定にしである。大粒径
の粉末重量を１とし小粒径の粉末の重量をＸとして変化
させてあり、！　＝　０．２〜０．６の範囲でμｉａｃ
が実用上有意義な向上を示している。これはフェライト
粉末の充填率を一定としているので従来から明らかであ
った充填率が増えたために現われた効果ではない。

本発明はこの新しい事実に基づいてなされたもので、大
粒径のフェライト粉末、特に２０〜２１０μｍ、望まし
くは４５〜１６０μｍの粉末に対して、小粒径のフェラ
イト粉末、特に０．５〜１０μｍの粉末を、重量比で、
前者１に対して、後者を０．２〜０．５μｍの割合で混
合して、このフェライト粉末を封止成型用樹脂に混入し
、必要に応じて添加剤を加えて混合混練して樹脂フェラ
イトとし、この樹脂フェライトで空芯コイルあるいは磁
芯入リコイルを封止成型してなるインダクタンス素子で
ある。

本来小粒径のフェライト粉末は保磁力が大きく、小粒径
の粉末のみを混入した樹脂フェライトでは第３図からも
明らかなようにμｌａｃは小さくて磁気特性は悪い。し
かし、μｉａｃの大きな大粒径のフェライト粉末に、少
量の小粒径のフェライト粉末を添加するとかえってμｉ
ａｃが向上するという事実は、現在のところ十分な解明
はできていない。

しかし、これは推察するに、高μｉａｃの大粒径フェラ
イト粉末は、樹脂によってひとつひとつ隔てられている
ので磁場の流れは良くないが、その間に小粒径のフェラ
イト粉末がはいりこむことによって、小粒径のフェライ
ト粉末は高μｉａｃである大粒径フェライト粉末間の磁
場の流れを橋渡しする働きをして、全体としてのμｉａ
ｃを向上させていると考えられる。その小粒径のフェラ
イト粉末の量は０，２未満ではその働きはわずかであり
、又０．６を越えると、本来の低μｉａｃがでてきて全
体のμｉａｃを低下させてしまうものと考えられる。

なお高μｉａｃの大粒径フェライト粉末を、走査電子顕
微鏡で観察したところ、仮焼ペレットの熱処理の違いに
よって、粉末が０．５〜１，０μｍの小粒径の粒子の集
合焼結体になっているものがあった。この集合焼結体の
粉末は、微粒子と微粒子が点接触あるいは面接触して、
その部分で焼結を起してくっついており、一般のグレイ
ンが十分成長して粒境界が３６ｏ°接触している大粒径
粉末とはその形態が異なっている。しかし、その磁気特
性は保磁力においては一般の大粒径粉末と比較すると大
きくはなっているものの、わずかであり、樹脂フェライ
トにしてそのμｉａｃを比較したところでは多少差はあ
るものの、高μｉａｃを示した。これは多分仮焼時の熱
処理温度が多少低くくて、グレインが十分に成長しなか
ったためと考えられる。

しかし、仮焼ベレットを粉砕する際には粒径をそろえる
のが容易となり、粉末の製造の点で有利である。

なお本発明で用いられる樹脂は、主にエボキシ樹脂であ
るが、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの
熱硬化性樹脂、あるいはナイロン。

ｐｐｓ　、液晶ポリマーなど熱可塑性樹脂でも有効であ
ることは言うまでもない。又添加剤として、ステアリン
酸系をはじめとする離型剤や難燃剤。

カップリング剤、滑剤など必要に応じて加えてもさしつ
かえない。

なお小粒径の粉末として０．５〜１０μｍの粉末とした
が、これは、フェライト粉末が粉砕によってでき易い大
きさが０．５〜１０μｍであることと、又０．５μｍ未
満の粉末の場合とは粉末の表面積が犬きくなるため樹脂
をとりこむ量が増え、樹脂の成形時の流れ性を確保する
ためには、細かい粉末が増えると、フェライト粉末の充
填率を下げなくてはならなくなる。現在フェライト粉末
の充填率をできるだけ増やしたいことから０．６μｍ以
上の粉末とした。

なお、フェライト粉末を分級機やふるいにて分類して用
いているが、これらの分級された粉末を粒度分布計にか
けてその分布を調べたところ、制限した粒径より小さな
粒径が混入しており、その量は２〜５重量％あり、大き
い粒子のものはほとんどなかった。小さな粒径の粒子は
多分大きな粉末に吸着していて分級の際に混ざったもの
や分級後の処理で大きな粉末が割れてできたものと考え
られる。いずれにしても制限外の粉末が数チ混入してい
ても大勢には影響を及ぼさないので許容される。

以下、本発明について、具体的な実施例にて詳細に説明
する。

実施例１ Ｎｉ−Ｚｎ系仮焼ペレットを粉砕して、０．５〜１０μ
ｍの小粒径の粉末と４５〜１０５μｍの大粒径の粉末を
得た。これらの粉末を用いて、４５〜１０５μｍの大粒
径の粉末と０．５〜１０μｍの小粒径の粉末を重量比で
■１；０．■１：０．３３゜■１：１の割合で混合した
フェライト粉末を準備し、それぞれ封止樹脂であるエポ
キシ樹脂中に７５重量％混合して熱ロールで混練し、タ
ブレットに成形した。次にＮｉ−Ｚｎ系焼結体のドラム
コアに銅線直径３０μｍの絶縁被覆銅線を５０タ一ン巻
いてコイルとし、そのコイルの端部を端子に接着したも
のを複数個用意した。次にそれらの一部を金型内に設置
し、この金型をトランスファー成形機に取りつけ、金型
を１７０℃に昇温した後、前述のフェライト粉末入りエ
ポキシ樹脂タブレットを用いてトランスファー成形機を
稼動させて封止成形した。一定時間おいて硬化させた後
金型から封止成形物を取り出し、１６０℃で６時間根固
化処理した後端子部を折り曲げて、長さ３．２Ｈ幅１．
６ｆｆｌ高さ１，１朋のインダクタンス素子に仕上げた
。

あと同じ操作を繰り返えしてそれぞれ３種類の配合割合
の異なったインダクタンス素子を作成した。これら３種
類のインダクタンス素子についてＬＣＲメータでＬおよ
びＱを測定した。その結果を第１表に示す。

（以下　余　白） この結果から本発明のＡ２のインダクタンス素子は、小
粒径の粉末を含まないＡ１と比較してＬ値で１２俤の向
上が認められた。この向上率は小さいように見えるかも
知れないが、巻線型チップインダクタ３２１６１１にお
いて、トランスファー成形が品質歩留高く製造できるフ
ェライト粉末充填率７６重量％での値としては、インダ
クタンス値りが飽和に達しつつあるなかで大きな向上で
あり、工業的に意義の大きなものである。

実施例２ Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系の仮焼ベレットを割って、その破面
を走査型電子顕微鏡にて観察し、０．５〜１０μｍの小
粒径の粒子の集合焼結体であるロフトを選び出した。こ
のロフトの仮焼ベレットを軽く粉砕して０．５〜１０μ
ｍの小粒径の粉末と４５〜１６０μｍの大粒径の粉末を
得た。これらの粉末から、４５〜１５ｏＩＩＸ１１の大
粒径の粉末と０．５〜１０μｍの小粒径の粉末を重量比
で■１：ｏ。

■１　：　０．２　、■１：０．５の割合で混合した粉
末を作成した。次にこれらのフェライト粉末のそれぞれ
にエポキシ樹脂のペースレジン、硬化剤、硬化促進剤、
離型剤等を配合して、フェライト粉末が７８重量係にな
るように調合し、加熱したロールで混練し、急冷して粉
砕し、成形機にてタブレットにした。次に銅線直径３０
μｍの絶縁被覆銅線を内径０．６ｆｌ高さ０．２Ｈの形
状で２８タ一ン巻いて空芯コイル６とし、その空芯コイ
ル６の端部を端子６に接着したものを複数個作成した。

この−部を金型に設置して、この金型をトランスファー
成形機に据え付け、昇温して１７０℃にした後、前述の
フェライト粉末入りのエポキシ樹脂７のタブレットを投
入して、封止成形した。硬化させたのち、金型から取り
出し、１６０℃で６時間程固化処理して端子６部を加工
し、長さ３．２ｆ１幅１．６ＭＭ高さ０．６ｆｉのイン
ダクタンス素子とした。このインダクタンス素子の断面
の概略を第１図に示す。

得られたそれぞれのインダクタンス素子をＬＣＲメータ
にて測定し、インダクタンスＬとＱを求めた。結果を第
２表に示す。

測定結果から、インダクタンス値りは大粒径粉末のみの
場合と比較してＡ６の場合２５％、Ａ６の場合３３％の
向上であった。Ｑも２０〜３０％の向上が認められた。

（以下余　白） 発明の効果 以上のように、巻線型インダクタンス素子において、フ
ェライト粉末を混入した合成樹脂で空芯コイルあるいは
磁芯入りコイルを封止成形する閉磁路形素子で、フェラ
イト粉末を、２Ｑ〜２１０μｍの大粒径粉末と０．５〜
１０μｍの小粒径粉末を、重量比で１：０．６の割合で
混合したフェライト粉末にすることにより、大粒径粉末
のみの場合と比較して、１０〜３３チの向上が認められ
た。

向上の割合は小さいように見えるが、トランスファー成
形にて品質歩留良く成形するためには、フェライト粉末
の充填率は約８０重量％位に限界があり、そのためにイ
ンダクタンス値しは向上が飽和しており、選び抜かれた
フェライト素材で、見極められた充填率の中にあってこ
のフェライト粉末の粒径を制御することによるＬの向上
は工業的に意義の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインダクタンス素子の一実施例を示す
模式的断面図、第２図は大粒径のフェライト粉末と小粒
径のフェライト粉末を重量比で１：ｘの割合で混合した
際のフェライト粉末入で樹脂の交流初透磁率μｉａｃの
増減率をあられす図、第３図はフェライト粉末入り樹脂
においてフェライト粉末の粒径と交流初透磁率μ工ａｃ
との関係を示す図、第４図は従来のインダクタンス素子
の代表的な構造を示す模式的断面図である。 ５・・・・・・コイル、６・・・・・・端子、７・・・
・・・フェライト粉末入り樹脂。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名１図 第３図 ２図 ＼ ７　フェライト粉禾入射脂 １Ｏ２０ ４５１＋）５２１Ｑ値匁ノ０００ ｍ　　　雀　（μｍ） 第４図 Ｏ＋ ＼ 小ａ壜の扮禾の割合χ １礒二

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）空芯コイルあるいは磁芯入りコイルがフェライト
   粉末を含有する合成樹脂にて封止成形され、前記フェラ
   イト粉末の主たる部分が、２０〜２１０μｍの大粒径の
   粉末と０．５〜１０μｍの小粒径の粉末を重量比で１：
   ０．２〜０．５の割合で混合した粉末で構成されている
   インダクタンス素子。
2. （２）大粒径のフェライト粉末が、主として０．５〜１
   ０μｍの小粒径の粒子の集合焼結体からなっている請求
   項１記載のインダクタンス素子。
3. （３）２０〜２１０μｍの大粒径のフェライト粉末と０
   ．５〜１０μｍの小粒径のフェライト粉末を重量比で１
   ：０．２〜０．５の割合で混合した粉末が主たる部分で
   あるフェライト粉末を合成樹脂と必要に応じて添加剤を
   加えて混合混練し、この混合混練物で、空芯コイルある
   いは磁芯入りコイルを封止成形し、必要に応じて固化す
   ることを特徴とするインダクタンス素子の製造方法。