(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とを含む積層体を得る工程と、積層体を酸素雰囲気で焼成する工程とを備え、保持体シート１は、磁性体シート４および磁性体ペースト５が焼結する磁性体焼結温度では焼結しない第１の粉体と磁性体焼結温度より低い温度で酸素と結合して消失する第２の粉体とを混合したものにより構成されたもので、これにより、信頼性の高いドラム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、前記積層体を酸素雰囲気で焼成する工程とを備え、前記保持体シートは、前記磁性体シートおよび前記磁性体ペーストまたは前記磁性体粉が焼結する磁性体焼結温度では焼結しない第１の粉体と前記磁性体焼結温度より低い温度で酸素と結合して消失する第２の粉体とを混合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】
前記第１の粉体と前記第２の粉体との混合割合を、密度換算の体積比で前記第１の粉体の体積／前記第２の粉体の体積としたとき、０．６〜２．２とし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。
【請求項３】
前記第１の粉体の平均粒径を前記第２の粉体の平均粒径よりも大きくし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。
【請求項４】
前記第１の粉体にアルミナ、前記第２の粉体にカーボンを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、巻線型の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のインダクタも広く知られている。この巻線型の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、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に、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、この積層体を酸素雰囲気で焼成する工程とを備え、保持体シートは、磁性体シートおよび磁性体ペーストまたは磁性体粉が焼結する磁性体焼結温度では焼結しない第１の粉体と磁性体焼結温度より低い温度で酸素と結合して消失する第２の粉体とを混合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、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の製造をすることができ、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インダクタ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インダクタ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インダクタ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インダクタ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インダクタの製造方法を示す斜視図
【図６】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す斜視図
【図７】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す斜視図
【図８】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す斜視図
【図９】各種シートにおけるＴＭＡ特性図
【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４は、本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す断面図であり、図５〜図８は同インダクタの製造方法を示す斜視図である。このうち、特に、図１〜図４（ａ）および図５〜図８（ａ）は磁性体コアの製造方法を示す図である。
【００１２】
図１（ａ）および図５（ａ）において、保持体シート１は第１の粉体（アルミナ）と第２の粉体（カーボン）の混合物に、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）および図５（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）および図５（ｃ）において、フィルム２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）および図６（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保持体シート１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。なお、磁性体ペースト５に替えて磁性体粉を用いることもできる。磁性体粉としては、フェライト粉を用いることができる。
【００１６】
図２（ｂ）および図６（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）および図６（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）および図７（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）および図７（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）および図７（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、図７においては紙面横方向に２個、紙面前後方向にも２個の合計４個に分割したものを示している。
【００２１】
図４（ａ）および図８（ａ）において、図３（ｃ）および図７（ｃ）の状態の個片に分割された積層体７を酸素雰囲気で焼成し、保持体シート１を除去した後の状態を示している。図３（ｃ）および図７（ｃ）の第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１０を形成する。この磁性体コア１０は、巻線部１０ａの両端にフランジ１０ｂおよびフランジ１０ｃを備えている。巻線部１０ａは焼成前の磁性体ペースト５が、フランジ１０ｂは焼成前の第２の磁性体シート６が、フランジ１０ｃは焼成前の第１の磁性体シート４がそれぞれ該当する。また、保持体シート１は酸素雰囲気で焼成することにより、第２の粉体、バインダ、可塑剤は消失し、第１の粉体のみが、未焼結の状態で残る。これを水中に浸漬し、超音波洗浄を実施することにより、保持体シート１を除去することができる。焼成温度は、８５０〜１１００℃で行う。この焼成温度は、保持体シート１を消失させることができることと、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を焼結させることができる温度であることが求められる。さらに、外部電極８を印刷法で形成する場合にも、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。
【００２２】
図４（ｂ）および図８（ｂ）において、フランジ電極１１はフランジ１０ｂ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）および図７（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４（ａ）および図８（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１２は巻線部１０ａに導体を巻き付けたものである。コイル導体１２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１２はフランジ電極１１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。
【００２３】
以上のようにして製造された磁性体コアおよびインダクタは、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。
【００２４】
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、個片に分離した状態で形状を保つとともに、酸素雰囲気での焼成により除去可能であることが要求される。
【００２５】
この目的を達成するには例えばカーボン粉体をバインダ、可塑剤と混合してシートにしたものでもかまわない。但しこのようにして酸素雰囲気で焼成を行なった場合、カーボン粉体が燃焼する温度で急激な燃焼が始まる。このときカーボン粉体は急激な膨張が起こるが、磁性体ペースト５および磁性体シート４、６は未焼結の状態であり、この膨張により磁性体ペースト５と磁性体シート４、６との境界部でクラックが発生し、不良あるいは信頼性の悪いものとなる。
【００２６】
また逆に、例えばアルミナ粉体をバインダ、可塑剤と混合してシートにしたものを用いて焼成するという方法も考えられる。この場合アルミナ粉体は消失しないが、磁性体ペースト５および磁性体シート４、６が焼結する温度でも焼結しないため、焼成の後で除去することも可能である。しかしながらこの場合、磁性体ペースト５および磁性体シート４、６が焼結するときに収縮するが、一方その間に入っているアルミナ粉体が収縮しないため、フランジ部１０ｂ、１０ｃ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。
【００２７】
そこで保持体シート１中におけるアルミナとカーボン比を変化させ、そのときの焼成後における磁性体シート４、６層と磁性体ペースト５層との結合性、および保持体シート１層のアルミナ除去性を調べた結果を［表１］に示す。
【００２８】
ここで、アルミナおよびカーボンの（ｖｏｌ％）は、アルミナの密度を３．９８ｇ／ｃｍ3、カーボンの密度を２．２ｇ／ｃｍ3として、それぞれの重量から体積割合を換算したものである。
【００２９】
結合性は焼成後にサンプルを水中に浸漬し、３５ｋＨｚ１００Ｗで１０ｍｉｎ超音波洗浄を実施したとき、磁性体シート４、６層と磁性体ペースト５層が結合しているものを○、破断したものを×とした。
【００３０】
また、除去性も焼成後にサンプルを水中に浸漬し、３５ｋＨｚ１００Ｗで１０ｍｉｎ超音波洗浄を実施したとき、保持体シート１層のアルミナが除去できたものを○、除去できなかったものを×とした。総合は結合性と除去性のどちらも良好なものを○、いずれか一方でも不良なものを×とした。
【００３１】
以下に保持体シート１の組成と結合性、残存性を示す。保持体シート１のシート組成はアルミナ、とカーボンの他、バインダとしてブチラール樹脂６ｇ、可塑剤としてブチルベンジルフタレート４ｇを加え、このバインダと可塑剤の量は一定とした。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
保持体シート１中のアルミナ量を増やすと磁性体シート４、６層と磁性体ペースト５層との結合性が良好になり、逆にアルミナの除去性は悪化している。それに対してカーボンを増やすと結合性は悪化し、アルミナの除去性は良化している。
【００３４】
磁性体シート４、６層と磁性体ペースト５層の結合性を明らかにするため、上記［表１］のＮｏ．１組成保持体シート、Ｎｏ．２組成保持体シート、Ｎｏ．３組成保持体シート、Ｎｏ．７組成保持体シート、磁性体シート、磁性体ペーストの熱膨張（ＴＭＡ）挙動を調べた。各保持体シートおよび磁性体シートは１ｍｍ厚まで積層した後、本圧と同等の圧力７００ｋｇ／ｃｍ2でプレスしたものを、また磁性体ペーストは８５℃で６０分乾燥したものを試験に供した。その結果を図９に示す。
【００３５】
磁性体シート４、６は室温〜７００℃付近まで若干の収縮の後、７３０℃付近から収縮を開始し、１１００℃で収縮を完了している。磁性体ペースト５は室温〜７５０℃付近まで若干の収縮の後、７８０℃付近から収縮を開始し、１１００℃で収縮を完了している。
【００３６】
それに対してＮｏ．１組成シートは２７０℃付近まで１０％膨張後、数％収縮し、４５５℃から再膨張し、６６０℃で１５％まで最大膨張している。その後は、急激に収縮し８２７℃で収縮が完了している。この４５５℃〜６６０℃の再膨張はカーボン粉体の急激な燃焼に伴う膨張である。
【００３７】
４５５℃〜６６０℃温度域において磁性体シート４、６と磁性体ペースト５は、脱バインダが完了しているため、磁性体粉体同士が脆く積み重なっている状態である。この状態のときに急激な大きな膨張があると、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かかり、粉体が引き離されそこに空間が生じる。
【００３８】
７００℃付近から磁性体の収縮が開始するものの、いったん空いた空間は戻されることなく収縮するので、焼成後には磁性体シート４、６層と磁性体ペースト５層の結合は得られない結果となる。
【００３９】
Ｎｏ．２組成のＴＭＡはＮｏ．１組成のＴＭＡと同様なＴＭＡ曲線で２％ほど小さい値を示しており、磁性体シート４、６と磁性体ペースト５の界面等にかかる負荷はＮｏ．１とほぼ同等であると考えられる。
【００４０】
Ｎｏ．３組成、Ｎｏ．７のＴＭＡに示されるようにカーボン量を減じ、アルミナ量を増やしていくと、７００℃付近の膨張はＮｏ．３組成で４％膨張、Ｎｏ．７組成で−０．７％収縮となり、Ｎｏ．１組成で生じたような引張応力はＮｏ．３組成では小さくなり、Ｎｏ．７組成ではなくなり、焼成後も良好な結合が得られたものと考えられる。
【００４１】
従って、結合に関して言えばアルミナ量が多いほど良好になると言えるが、焼成後のアルミナ残渣除去性に関しては逆の結果となる。カーボンがアルミナ粒子の周囲に多く存在するほど、７００℃付近のカーボン燃焼に伴う空隙が多くなり、容易に除去しやすくなる。本実施の形態では、アルミナとして平均粒径２２μｍのものを、カーボンとして平均粒径１５μｍのものを用いた。このようにアルミナの平均粒径をカーボンの平均粒径よりも大きくすることにより、アルミナ粒子より小さい粒径のカーボン粉体がアルミナ粒子周囲をくまなく埋め尽くすことができ、保持体シート１の除去性は良好となる。
【００４２】
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を焼成して保持体シート１を、一部を消失させ、残りを粒状に分解させ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１０の製造をすることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
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】
【００４５】
本発明に係る磁性体コアおよびこれを用いたインダクタの製造方法は、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】
【００４６】
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  磁性体コア
１０ａ  巻線部
１０ｂ  フランジ
１０ｃ  フランジ
１１  フランジ電極
１２  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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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