(57)【要約】【課題】圧粉成形のための高価な設備を用いる必要がなく、また製造設備の共有化を幅広くすることができ、信頼性の高い磁性体コアの製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】未焼成の磁性体シート４と、孔３の内部に磁性体ペースト５が入れられた未焼成の保持体シート１とを含む積層体７を得る工程と、積層体７を水に浸漬して保持体シート１のみを溶解して除去する工程と、保持体シート１を除去した積層体７を酸素雰囲気で焼成する工程とを備え、磁性体シート４および６と磁性体ペースト５は水に溶けない非水溶性バインダと磁性体粉とからなり、保持体シート１は、少なくとも水に溶解する水溶性バインダを含有したものにより構成されたもので、これにより、信頼性の高い磁性体コアを得ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未焼成の磁性体シートと、孔の内部に磁性体ペーストが入れられた未焼成の保持体シートとを含む積層体を得る工程と、前記積層体を水に浸漬して前記保持体シートを溶解して除去する工程と、前記保持体シートを除去した積層体を酸素雰囲気で焼成する工程とを備え、前記磁性体シートと前記磁性体ペーストは水に溶けない非水溶性バインダと磁性体粉とからなり、前記保持体シートは、少なくとも水に溶解する水溶性バインダを含有したものにより構成されたことを特徴とする磁性体コアの製造方法。
【請求項２】
前記保持体シートは水に溶解する水溶性バインダと、水に溶解する有機溶剤と、前記磁性体シートおよび前記磁性体ペーストが焼結する磁性体焼結温度では焼結しない粉体とを混合したものにより構成された請求項１に記載の磁性体コアの製造方法。
【請求項３】
前記保持体シートは水に溶解する水溶性バインダと、水に溶解する有機溶剤と、前記磁性体シートおよび前記磁性体ペーストが焼結する磁性体焼結温度では酸素と結合することにより消失する粉体とを混合したものにより構成された請求項１に記載の磁性体コアの製造方法。
【請求項４】
前記保持体シートは水に溶解する水溶性バインダと、水に溶解する有機溶剤と、前記磁性体シート又は前記磁性体ペーストと同一の粉体とを混合したものにより構成された請求項１に記載の磁性体コアの製造方法。
【請求項５】
前記水に溶解する水溶性バインダとしてポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ＣＭＣ、プルラン、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド、ポリビニルメチレンエーテル、キサンタンガム、ガーガム、コラーゲン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースの中から少なくとも１種以上用いたことを特徴とする請求項１に記載の磁性体コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線型インダクタの磁性体コアの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インダクタ部品は電気回路に広く用いられており、磁性体からなるコアに導体を巻き付けた巻線型インダクタも広く知られている。この巻線型インダクタのコアとして、コアの一部分であって導体を巻き付ける部分である巻線部を備え、この巻線部の両端にフランジを備えたドラムコアや、巻線部の片端のみにフランジを備えたＴ型コア、巻線部を中央にした３本の柱状のコアの一端を連結させた形状のＥ型コアなどが知られている。
【０００３】
このような磁性体コアの内のドラムコアの製造方法として、可燃性シートに貫通孔を設け、この貫通孔にセラミックペーストを充填し、上下をセラミックシートで挟んだものを焼成し、可燃性シートを燃焼させることにより消失させ、ドラムコアを得る方法が知られている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４９４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように磁性体コアを得ようとすると、保持体シートがスポンジ状であるため、積層体に本圧を負荷してもその圧力負荷をなくすと元の厚さに戻り、磁性体シートと磁性体ペーストの接合が得られないという問題点と、可燃性シートが燃焼する時に、急激な膨張が起こり、これにより磁心と鍔部の間にクラックが発生しやすいという問題点があるため、加重しながら焼成しなければならないという課題があった。また磁性体コアの内部に燃焼かすが残り、インダクタとしての特性を劣化させるという課題もあった。本発明はこれらの課題を解決するもので、特性の優れた磁性体コアを生産性良く得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は未焼成の磁性体シートと、孔の内部に磁性体ペーストまたは磁性体粉が入れられた未焼成の保持体シートとを含む積層体を得る工程と、積層体を水に浸漬して保持体シートを溶解して除去する工程と、保持体シートを除去した積層体を酸素雰囲気で焼成する工程とを備え、かつ、磁性体シートと磁性体ペーストは水に溶けない非水溶性バインダと磁性体粉からなり、保持体シートは、少なくとも水に溶解する水溶性バインダを含有したものにより構成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明の磁性体コアは、巻線部とフランジ部の間にクラックが発生しにくくなり、信頼性が向上するという作用効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態における磁性体コアの製造方法を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態における磁性体コアの製造方法を示す断面図
【図３】本発明の一実施の形態における磁性体コアの製造方法を示す断面図
【図４】本発明の一実施の形態における磁性体コアの製造方法を示す断面図
【図５】本発明の一実施の形態における磁性体コアの製造方法を示す断面図
【図６】本発明の一実施の形態における磁性体コアを用いたインダクタの構成断面を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態における磁性体コアの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１〜図５は、本発明の一実施の形態における磁性体コアの製造方法を示す断面図であり、図６は同磁性体コアを用いたインダクタの構成断面を示す斜視図である。
【００１２】
図１（ａ）において、保持体シート１は第１の粉体（アルミナ）に、水溶性バインダとしてプルラン樹脂、可塑剤としてグリセリン、その他少量の界面活性剤と消泡剤によるスラリーを用いてシート成形したものである。この保持体シート１はフィルム２上に形成されている。フィルム２は、保持体シート１との接着性を有しつつも、剥離も容易な材質のものが好ましく、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を用いることができる。
【００１３】
図１（ｂ）において、保持体シート１およびフィルム２に孔３を形成する工程を示している。この孔３の形成方法は、パンチなどの機械的な力による方法や、レーザを照射することで形成する方法もある。レーザで形成する場合には、孔３の形状の自由度を高くすることができる。本実施の形態において、孔３はレーザによる方法を用いて正方形の形状に形成されている。
【００１４】
図１（ｃ）において、フィルム２上に形成された保持体シート１をフィルム２が上側に位置するようにして第１の磁性体シート４へ重ね合わせる工程を示している。この第１の磁性体シート４としては、フェライトシートを用いることができる。
【００１５】
図２（ａ）において、孔３に磁性体ペースト５を入れる工程を示している。磁性体ペースト５には、フェライトをペースト化したものを用いている。ペースト化に当たっては、そのバインダや可塑剤を磁性体シート４と同じものにすると、焼成の際の寸法変化のバラツキを抑えることができるので好ましい。
【００１６】
図２（ｂ）において、保持体シート１からフィルム２を剥離した状態を示している。このとき、磁性体ペースト５が保持体シート１の上面より上部に出ていることがあるが、上から剛体で押さえつけることで平坦化している。
【００１７】
図２（ｃ）において、保持体シート１の上面に第２の磁性体シート６を配置させる工程を示している。第２の磁性体シート６の材質は第１の磁性体シート４と同様の材料を用いることができる。ここまでの工程によって、第１の磁性体シート４および第２の磁性体シート６と、孔３の内部に磁性体ペースト５が入れられた未焼成の保持体シート１とを含む積層体７を得ることができる。
【００１８】
図３（ａ）において、第２の磁性体シート６の上面に外部電極８を形成する工程を示している。この外部電極８の製造方法としては、印刷工法を用いることができるが、薄膜工法などを用いてもよい。外部電極８の材質としては、Ａｇ、ＣｕまたはＡｇＰｄなどを用いることができる。
【００１９】
図３（ｂ）において、個片の磁性体コアに分割するための分割位置を示した仮想線の分割線９を示している。この位置で、個片に分割する。分割の方法は、ダイシングや切断などの方法を用いることができる。
【００２０】
図３（ｃ）において、実際に個片に分割した状態を示している。なお、図３においては紙面横方向には３つに分割したものを示している。
【００２１】
図４において、図３（ｃ）の状態の個片に分割された積層体７を超音波発振器１０中の水１１に浸漬し、超音波を印加した状態を示している。第１の磁性体シート４、第２の磁性体シート６および磁性体ペースト５は水に不溶性のバインダを用いているため、水への浸漬により溶けることはないが、保持体シート１は水溶性のバインダを用いており水への浸漬により水溶性バインダが溶解し始め、超音波印加により保持体シート１が崩れ、除去することができる。
【００２２】
図５（ａ）は個片に分割された積層体７が水への浸漬と超音波印加により保持体シート１が除去され、その後酸素雰囲気で焼成された状態を示している。第１の磁性体シート４、磁性体ペースト５および第２の磁性体シート６は焼成により一体化して磁性体コア１２を形成する。この磁性体コア１２は、巻線部１２ａの両端にフランジ１２ｂおよびフランジ１２ｃを備えている。巻線部１２ａは焼成前の磁性体ペースト５が、フランジ１２ｂは焼成前の第２の磁性体シート６が、フランジ１２ｃは焼成前の第１の磁性体シート４がそれぞれ該当する。焼成温度は、８５０〜１１００℃で行う。さらに、外部電極８を印刷法で形成する場合には、この外部電極８を焼結させることのできる温度であることが求められる。
【００２３】
図５（ｂ）において、フランジ電極１３はフランジ１２ｂの側面の一部に設けたものであり、その製造方法は、印刷法でも薄膜法でも公知の製造方法を適用して製造することができる。印刷法で形成する場合には、図３（ｃ）の個片に分割する工程の後に、印刷で導体ペーストを塗布すれば図５（ａ）の焼成工程でこの導体ペーストを焼結させることができる。コイル導体１４は巻線部１２ａに導体を巻き付けたものである。コイル導体１４の巻き方法は、エッジワイズ巻きやα巻きを必要に応じて選択することができる。このコイル導体１４はフランジ電極１３と接続する部分以外はその表面に絶縁処理がなされている。
【００２４】
以上のようにして製造された磁性体コアは、磁性体粉を金型に入れて高圧で固める粉体成形をする必要がなく、簡単な設備で製造することができるとともに、信頼性に優れた磁性体コアを得ることができる。
【００２５】
ここで、保持体シート１の材質について説明する。保持体シート１は磁性体シート４、６と重ね合わせ、個片に分割した状態で形状を保つとともに、酸素雰囲気での焼成前に水への浸漬により除去可能であることが要求される。保持体シート１が除去されずに酸素雰囲気焼成された場合には、磁性体粉の焼成温度ではアルミナ粉が焼結収縮しないため、フランジ１２ｂ、１２ｃを構成する磁性体シート４、６が上下に反りやすくなり、形状が安定しない。またアルミナ粉体は未焼結であるとはいえ、これを完全に除去することが難しく、これが残ることにより磁気効率が劣化し、十分な特性が得られないことも発生する。
【００２６】
この目的を達成するには第１の磁性体シート４、磁性体ペースト５および第２の磁性体シート６は水に不溶のバインダと可塑剤にする必要があり、例えばバインダとしてブチラール樹脂、可塑剤としてブチルベンジルフタレートなどが利用できる。一方、保持体シート１は水に溶解できる水溶性バインダであることが必要不可欠であり、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、プルラン、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド、ポリビニルメチレンエーテル、キサンタンガム、ガーガム、コラーゲン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースなどがあげられる。水溶性バインダを選択するうえでのポイントは、まずは常温の水に容易に溶けること、シートの硬さや接着性を調整するために入れる可塑剤と容易に相溶すること、磁性体ペーストの乾燥や本圧力負荷などにより反りが発生しないことなどである。水溶性の可塑剤としてはグリセリンやポリエチレングリコールなどがある。各種水溶性バインダの中で上記ポイントを最も満足するものとしては、プルランがあげられる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
保持体シート１の水に溶解する水溶性バインダとしてプルラン、水に溶解する有機溶剤としてグリセリン、磁性体粉が焼結する温度では焼結しない粉体としてアルミナを用いた場合について詳述する。保持体シート１の配合組成（重量比）を表１および表２に示す。表１中グリセンリン／プルラン比はグリセリン量をプルラン量で割った比を表す。常温乾燥シート状態は、シートを成形後、常温乾燥させたシートの状態を示している。熱処理後の反りと硬さはシートを１２０℃で２時間乾燥させたときのシートの状態を示している。ＮＯ１からＮＯ５はアルミナとプルランの量を一定にし、グリセリン量を変化させた場合のシート状態を調べたものである。ＮＯ１からＮＯ３のようにグリセリン／プルラン比が０．４以下では常温乾燥でもシートに反りがあり、１２０℃、２時間乾燥することでより反りが大きくなり、硬く脆い状態となる。ＮＯ４のようにグリセリン／プルラン比が０．６以上になると１２０℃、２時間乾燥しても反りが発生しにくくなり、シートの硬さや脆さの変化も少ない。ＮＯ５のようにグリセリン／プルラン比が０．８以上になると１２０℃、２時間乾燥では反りの発生も全くなく、ハンドリング性に関しても適度な硬さである。しかしながら、常温乾燥した状態では粘着性が強く柔らかいためシートのハンドリング性もやや困難なものであった。以上のようにグリセリン／プルラン比としては０．６〜０．８が好ましい。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
保持体シート１としては、常温でも１２０℃２時間乾燥後でもシートの硬さ、柔らかさ、反り、シート間接着性等の変化のないことが望ましいことから、１２０℃２時間乾燥で硬くて脆くなるＮＯ１〜ＮＯ４は除き、ＮＯ５の組成をベースにプルランとグリセリン比（プルラン／グリセリン＝０．８）を一定としたときのアルミナ量に対するプルランとグリセリンの総量比を変化させ、そのときのシート状態を調べた。表２中のバインダ／アルミナ比は、プルランとグリセリンの総量をアルミナ量で割った比のことであり、表２中ではプルランとグリセリンの総量のことをバインダと表現している。表１中には表示していないがＮＯ５のバインダ／アルミナ比は０．３６で常温乾燥では粘着性が強く柔らかいため、常温でのシートのハンドリングはやや困難であったが、ＮＯ６のようにバインダ／アルミナ比が０．２９になると常温乾燥では粘着性がやや強くやや柔らかいが、常温でのシートのハンドリングにあたってはＮＯ５組成に比べ良化していた。ＮＯ１０のバインダ／アルミナ比０．１４以下になるとプルランとグリセリンの総量が少ないため、常温乾燥および１２０℃２時間乾燥後においてもシートとして脆く使用は困難であった。ＮＯ７〜ＮＯ９のバインダ／アルミナ比が０．１８〜０．２５の範囲は常温でも粘着性が少なく、硬さも適度であり、しかも１２０℃２時間乾燥してもシートの状態の変化が少ないことから保持体シート１の組成としては最適である。以上の結果よりアルミナをフィラーとしたプルラン、グリセリンシート組成としてはグリセリン／プルラン比の範囲が０．６〜０．８であり、かつバインダ／アルミナ比の範囲が０．１８〜０．２５の範囲が好ましい。
【００３１】
ＮＯ６〜ＮＯ９の範囲のアルミナ粉１００ｇに対してプルランの配合量が１０ｇ〜１６ｇ、グリセリンの配合量が８ｇ〜１２．８ｇで作製した保持体シート１は図１〜図５の工程で保持体シート１間および保持体シート１と磁性体シート４と６との接着性も良好で、磁性体ペースト５の乾燥１２０℃２時間を行っても反りや層間剥離が生じることもない。この配合量の保持体シート１を用いて作製した積層体７を水に５時間浸漬して３５ｋＨｚ／１００Ｗで２０秒超音波を印加すると、容易に保持体のみ除去することが可能であった。
【００３２】
水への浸漬と超音波印加により保持体シート１を除去した積層体７を酸素雰囲気中で焼成すると、フランジ１２ｂ、１２ｃの反りもなく形状の安定した良好な磁性体コアが得られた。
【００３３】
磁性体シート４、６と磁性体ペースト５との結合性を調べるため、焼成したサンプルを水中に浸漬し、３５ｋＨｚ／６００Ｗで１０分超音波洗浄を実施した。サンプル数は５０個実施したが、いずれも破断することなく良好な結合性が得られた。
【００３４】
保持体シート１の組成として、アルミナ等の磁性体粉の焼結温度では焼結しない粉体を入れたものは、磁性体コア巻線部１２ａやフランジ１２ｂと１２ｃの表面に極少量ながらアルミナ等の磁性体粉の焼結温度では焼結しない粉体が残る場合がある。磁性体の特性には影響を及ぼさない量ではあるがより厳密に磁性体コアを作製したい場合には、以下の構成が有効である。
【００３５】
保持体シート１としては水に溶解する水溶性バインダと有機溶剤の他に、磁性体粉が焼結する温度で酸素と結合して消失する粉体を混合する方法がある。磁性体粉が焼結する温度で酸素と結合して消失する粉体としてはアクリルビーズやカーボンがあげられる。アクリルビーズやカーボンを保持体シート１として用いた場合、従来の製造方法のように磁性体シート４，６と磁性体ペースト５を一体化した状態で焼成すると、アクリルビーズやカーボンは４００℃以上で燃焼に伴う急激な膨張が発生するため、磁性体シート４，６と磁性体ペースト５の界面等の弱いところに引張応力が集中し、破断につながる。しかしながら、本発明は焼成する前に保持体シート１のみを水で溶解して除去してしまうので、アクリルビーズやカーボンの燃焼に伴う膨張も一切関係なく、フランジ１２ｂ、１２ｃと巻線部１２ａの良好な結合の焼結体が得られる。しかも、アクリルビーズやカーボンが磁性体コア巻線部１２ａやフランジ１２ｂと１２ｃの表面に洗浄により極少量残ったとしても、焼成において燃焼されるので全く残渣のない焼結体が得られる。
【００３６】
さらに保持体シート１としては水に溶解する水溶性バインダと有機溶剤の他に、磁性体シートや磁性体ペーストと同一の粉体とを混合する方法がある。この方法によれば磁性体コア巻線部１２ａやフランジ１２ｂと１２ｃの表面に洗浄により極少量残ったとしても、磁性体コア１２と全く同一の材料であるため磁気特性的にも一切問題のない強固な結合の磁性体コア１２が得られる。
【００３７】
なお、アルミナ粉をアクリルビーズや磁性体粉に置き換える場合、表２に記載した混合比は、その密度から体積換算することにより最適値を得ることができ、例えばアクリルビーズではバインダ／アクリルビーズ比を１．２〜３．０、磁性体粉ではバインダ／磁性体を０．０７〜０．１５とすることが望ましい。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、未焼成の第１の磁性体シート４、６と、孔３の内部に磁性体ペースト５が入れられた未焼成の保持体シート１とを含む積層体７を得る工程と、積層体７を水に浸漬して保持体シート１のみを除去する工程と、保持体シート１を除去した積層体７を焼成する焼成工程とを備えているため、粉体成形を行う必要がなく、比較的簡単な設備で複数種類の磁性体コア１２の製造をすることができる。
【００３９】
また、積層体７を得る工程において、孔３は複数形成されたものであり、さらに、積層体７を得る工程のあとに個片の積層体７に分割する分割工程を付加したため、一つの大きな積層体から複数の磁性体コアを得ることが可能になり、生産性に優れる。
【００４０】
さらに、積層体７を得る工程において、磁性体シートとしては、保持体シート１の一方の面に第１の磁性体シート４を、保持体シート１の他方の面に第２の磁性体シート６を配置させたので、比較的簡単な設備でドラム型の磁性体コアの製造をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る磁性体コアの製造方法は、粉体成形を行う必要がなく、比較的簡単な設備で複数種類の磁性体コアおよびインダクタを得ることができ、また信頼性が高いものが得られ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１  保持体シート
２  フィルム
３  孔
４  第１の磁性体シート
５  磁性体ペースト
６  第２の磁性体シート
７  積層体
８  外部電極
９  分割線
１０  超音波発振器
１１  水
１２  磁性体コア
１２ａ  巻線部
１２ｂ  フランジ
１２ｃ  フランジ
１３  フランジ電極
１４  コイル導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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