JP7735677B2 - Manufacturing method for composite magnetic thermosetting molded body - Google Patents
Manufacturing method for composite magnetic thermosetting molded bodyInfo
- Publication number
- JP7735677B2 JP7735677B2 JP2021044288A JP2021044288A JP7735677B2 JP 7735677 B2 JP7735677 B2 JP 7735677B2 JP 2021044288 A JP2021044288 A JP 2021044288A JP 2021044288 A JP2021044288 A JP 2021044288A JP 7735677 B2 JP7735677 B2 JP 7735677B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite magnetic
- molded body
- thermosetting
- magnetic material
- melting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
本発明は、複合磁性熱硬化成型体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body.
電子機器などに用いられるコイル部品は種々の形態が知られているが、金属磁性粉末をバインダー樹脂に分散した複合磁性材料により構成された磁性コア材と、コイルあるいはコイル組立体とを一体成型したコイル部品が多く使用されている。例えば、特許文献1には、軟磁性粉末とバインダーを含む混和物により構成される粉末磁性体内に巻線コイルが封じ込められて、4.5~10.0ton/cm2の成形圧力にて加圧成形され一体化されたインダクタンス部品(コイル部品)が記載されている。 Various types of coil components used in electronic devices and the like are known, but the most commonly used coil components are those in which a magnetic core material made of a composite magnetic material in which metal magnetic powder is dispersed in a binder resin is integrally molded with a coil or coil assembly. For example, Patent Document 1 describes an inductance component (coil component) in which a wound coil is encapsulated in a powder magnetic body made of an admixture containing soft magnetic powder and a binder, and the resulting body is pressure-molded at a molding pressure of 4.5 to 10.0 ton/ cm2 to form an integrated body.
ところで、近年、複合磁性材料を用いたコイル部品などのメタルインダクタの成型方法として、金型を加熱した状態で圧縮成型する熱成型が行われることが増加している。この熱成型では、複合磁性材料を加熱によって軟化させることができるため、より低い圧力での成型が可能となり、得られるメタルインダクタの信頼性増加や低コスト化が可能となる。 In recent years, thermoforming, in which a mold is compressed and molded while the mold is heated, has become increasingly popular as a molding method for metal inductors such as coil components made from composite magnetic materials. This thermoforming method softens the composite magnetic material by heating, allowing molding at lower pressures, which increases the reliability and reduces the cost of the resulting metal inductors.
この熱成型を行う場合において、複合磁性材料として実用上望ましい性状は、金型への供給のし易さと熱成型のし易さとの両立という観点から、金型への供給時には流動性を有する粉状であり、熱成型の圧縮時には流動性を有する液状となる性状である。そして、これまでは、使用する熱硬化性樹脂の特徴によって上記性状を得られるように検討がされてきたが、熱硬化性樹脂の特徴だけでは上記性状の達成が難しい場合もあり、さらなる改善の余地があった。 When performing this thermoforming, the practically desirable properties of a composite magnetic material are, from the perspective of both ease of feeding into a mold and ease of thermoforming, a flowable powder state when fed into a mold, and a flowable liquid state when compressed during thermoforming. Until now, efforts have been made to achieve these properties by using the characteristics of the thermosetting resin used, but in some cases it is difficult to achieve these properties using the characteristics of the thermosetting resin alone, leaving room for further improvement.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、金型への供給時には流動性を有する粉状であり、熱成型の圧縮時には流動性を有する液状となる複合磁性材料を用いた複合磁性熱硬化成型体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body using a composite magnetic material that is in a flowable powder state when supplied to a mold and becomes a flowable liquid state when compressed during thermoforming.
上記課題を解決するために本発明者は鋭意検討し、複合磁性材料に所定の高融点化合物を所定量含有させることにより、金型への供給時には流動性を有する粉状であり、熱成型の圧縮時には流動性を有する液状となる複合磁性材料とすることができ、この複合磁性材料を用いることによって、金型への複合磁性材料の供給および熱成型がいずれもし易い複合磁性熱硬化成型体の製造方法を提供できることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors conducted extensive research to solve the above problems and discovered that by incorporating a predetermined amount of a specific high-melting-point compound into a composite magnetic material, it is possible to create a composite magnetic material that is in a flowable powder state when fed into a mold and becomes a flowable liquid state when compressed for thermoforming. The use of this composite magnetic material makes it possible to provide a method for producing a composite magnetic thermosetting molded body that is easy to both feed the composite magnetic material into a mold and to thermoform, leading to the completion of this invention.
すなわち本発明は、材料調製工程と、圧縮成型工程と、熱硬化工程と、を含む複合磁性熱硬化成型体の製造方法であって、上記材料調製工程が、金属磁性粉末と、熱硬化性樹脂と、融点が25℃以上100℃未満であり且つ沸点が160℃以上である高融点化合物と、を、熱硬化性樹脂の質量に対して高融点化合物の質量が3.0wt%以上100wt%以下となるように混合して粉状の複合磁性材料を得る工程であり、上記圧縮成型工程が、この複合磁性材料を、100℃以上に調整された金型に供給して液状とし、1000kgf/cm2以下の成型圧力により圧縮成型して複合磁性成型体を得る工程であり、上記熱硬化工程が、この複合磁性成型体を熱処理し、上記高融点化合物を揮発させて除去しながら熱硬化性樹脂を熱硬化させて、複合磁性熱硬化成型体を得る工程であることを特徴とする。 That is, the present invention provides a method for producing a composite magnetic thermosetting molded body, the method including a material preparation step, a compression molding step, and a thermosetting step, in which the material preparation step is a step of mixing a metal magnetic powder, a thermosetting resin, and a high-melting-point compound having a melting point of 25°C or higher but lower than 100°C and a boiling point of 160°C or higher so that the mass of the high-melting-point compound is 3.0 wt% or higher and 100 wt% or lower relative to the mass of the thermosetting resin, to obtain a powdered composite magnetic material; the compression molding step is a step of supplying this composite magnetic material to a mold adjusted to 100°C or higher to make it liquid, and compression molding the liquid at a molding pressure of 1000 kgf/ cm2 or lower to obtain a composite magnetic molded body; and the thermosetting step is a step of heat-treating this composite magnetic molded body, thermally curing the thermosetting resin while volatilizing and removing the high-melting-point compound, to obtain a composite magnetic thermosetting molded body.
本発明によれば、金型への複合磁性材料の供給および熱成型がいずれもし易い複合磁性熱硬化成型体の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a method for producing a composite magnetic thermosetting molded body that makes it easy to both supply the composite magnetic material to a mold and perform thermoforming.
以下、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention.
本実施形態に係る複合磁性熱硬化成型体の製造方法では、その材料調製工程において、金属磁性粉末、熱硬化性樹脂、および所定の高融点化合物により構成された複合磁性材料を得る。つまり、少なくとも金属磁性粉末、熱硬化性樹脂、および所定の高融点化合物を含み、且つこれらが主成分(合計で90wt%以上、より好ましくは95wt%以上)である複合磁性材料を得る。
まず、この複合磁性材料を構成する各材料について詳細に説明する。
In the method for producing a composite magnetic thermosetting molded body according to this embodiment, a composite magnetic material composed of a metal magnetic powder, a thermosetting resin, and a predetermined high-melting-point compound is obtained in the material preparation step, i.e., a composite magnetic material containing at least a metal magnetic powder, a thermosetting resin, and a predetermined high-melting-point compound, and in which these are the main components (a total of 90 wt % or more, preferably 95 wt % or more).
First, each material constituting this composite magnetic material will be described in detail.
<金属磁性粉末>
金属磁性粉末は、金属磁性材料を粉末化する方法などによって得ることができる磁性粉末であり、鉄を主成分として含むものである。金属磁性材料としては、例えば、鉄、鉄を含む合金(鉄-珪素、鉄アルミ珪素合金、鉄ニッケル合金等)などを用いることができる。ただし、これらは一例に過ぎず、他の金属磁性材料を採用しても良い。また、この金属磁性粉末は、1種類の金属磁性材料の粉末でも、2種類以上の金属磁性材料が混合された粉末でも良い。
<Metal magnetic powder>
The metal magnetic powder is a magnetic powder that can be obtained by a method of powdering a metal magnetic material, and contains iron as a main component. Examples of the metal magnetic material that can be used include iron and alloys containing iron (iron-silicon, iron-aluminum-silicon alloys, iron-nickel alloys, etc.). However, these are merely examples, and other metal magnetic materials may also be used. Furthermore, this metal magnetic powder may be a powder of one type of metal magnetic material, or a powder of a mixture of two or more types of metal magnetic materials.
例えば、磁気特性や入手のし易さなどの観点から、鉄を主成分として含み、副成分として、クロム(Cr)、珪素(Si)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、コバルト(Co)、カーボン(C)、ホウ素(B)などを含む金属磁性粉末を用いても良い。また、アモルファス金属粉末や純鉄粉を用いても良い。具体的には、Fe-Ni系(パーマロイ)、Fe-Si系(ケイ素鋼)、Fe-Al系、Fe-Co系(パーメンジュール)、Fe-Si-Cr系、Fe-Al-Cr系、Fe-Si-Al系(センダスト)などの合金粉末や、Fe-Si-B-Cr系のアモルファス粉末のような非結晶性金属粉末、カルボニル鉄粉などの結晶性鉄粉などが挙げられる。そして、上記材料のうち略球形の金属磁性粉末とすることが可能な材料(例えばFe-Si-B-Cr系のアモルファス粉末やFe-Si-Cr系合金粉末など)を用いても良い。この金属磁性粉末を含む複合磁性材料の圧縮成型がよりし易くなるからである。 For example, from the standpoint of magnetic properties and availability, a metal magnetic powder containing iron as the primary component and chromium (Cr), silicon (Si), nickel (Ni), aluminum (Al), cobalt (Co), carbon (C), boron (B), etc. as secondary components may be used. Amorphous metal powder or pure iron powder may also be used. Specific examples include alloy powders such as Fe-Ni (permalloy), Fe-Si (silicon steel), Fe-Al, Fe-Co (permendur), Fe-Si-Cr, Fe-Al-Cr, and Fe-Si-Al (sendust), as well as non-crystalline metal powders such as Fe-Si-B-Cr amorphous powder and crystalline iron powders such as carbonyl iron powder. Furthermore, among the above materials, materials that can be formed into approximately spherical metal magnetic powder (such as Fe-Si-B-Cr amorphous powder or Fe-Si-Cr alloy powder) may also be used. This is because it makes it easier to compress and mold composite magnetic materials containing this metal magnetic powder.
金属磁性粉末の主成分である鉄の含有率は、85wt%以上であることが好ましく、86wt%以上であることがより好ましい。そして、上記のような副成分から選ばれる1以上を含み、残部が鉄および不可避的不純物であっても良い。 The iron content, which is the main component of the metal magnetic powder, is preferably 85 wt% or more, and more preferably 86 wt% or more. It may also contain one or more of the above-mentioned minor components, with the remainder being iron and unavoidable impurities.
また、この金属磁性粉末は、クロムの含有率が2wt%以上10wt%以下であっても良く、2.5wt%以上8wt%以下であっても良い。
クロムは、大気中の酸素と結合して、化学的に安定な酸化物(例えば、Cr2O3等)を容易に生成する。このため、クロムを含む複合磁性熱硬化成型体は、耐食性に特に優れたものとなる。さらにクロムの酸化物は比抵抗が大きいため、複合磁性熱硬化成型体を構成する粒子の表面付近にクロムの酸化物層が形成されることにより、粒子間をより絶縁し易くなる。
したがって、クロムの含有率を上記範囲内とすることにより、耐食性に優れるとともに、渦電流損失のより小さいコイル部品等を製造可能な複合磁性材料を構成することができる金属磁性粉末が得られる。
The chromium content of this metal magnetic powder may be 2 wt % or more and 10 wt % or less, or 2.5 wt % or more and 8 wt % or less.
Chromium easily combines with oxygen in the air to form chemically stable oxides (e.g., Cr2O3 ). Therefore, composite magnetic thermosetting molded bodies containing chromium have particularly excellent corrosion resistance. Furthermore, because chromium oxide has a high resistivity, a chromium oxide layer is formed near the surface of the particles that make up the composite magnetic thermosetting molded body, making it easier to insulate the particles from each other.
Therefore, by setting the chromium content within the above range, it is possible to obtain a metal magnetic powder that can be used to form a composite magnetic material that has excellent corrosion resistance and can be used to manufacture coil components and the like with smaller eddy current loss.
同様の理由により、この金属磁性粉末は、ニッケルの含有率が2wt%以上10wt%以下であっても良く、2.5wt%以上8wt%以下であっても良い。そして、同様に、この金属磁性粉末は、アルミニウムの含有率が2wt%以上10wt%以下であっても良く、2.5wt%以上8wt%以下であっても良い。 For the same reason, the nickel content of this metal magnetic powder may be 2 wt% or more and 10 wt% or less, or 2.5 wt% or more and 8 wt% or less. Similarly, the aluminum content of this metal magnetic powder may be 2 wt% or more and 10 wt% or less, or 2.5 wt% or more and 8 wt% or less.
さらに、この金属磁性粉末は、珪素の含有率が2wt%以上10wt%以下であっても良く、3wt%以上8wt%以下であっても良い。
珪素は、金属磁性粉末を含む複合磁性熱硬化成型体を用いて得られるコイル部品等の比透磁率を高め得る成分である。また、金属磁性粉末が珪素を含むと比抵抗が高くなるため、粒子間渦電流損失を抑制し得る成分でもある。したがって、珪素の含有率を上記範囲内とすることにより、比透磁率が高く且つ渦電流損失のより小さいコイル部品等を製造可能な複合磁性材料を構成することができる金属磁性粉末が得られる。
Furthermore, the silicon content of this metal magnetic powder may be 2 wt % or more and 10 wt % or less, or may be 3 wt % or more and 8 wt % or less.
Silicon is a component that can increase the relative permeability of coil components and the like obtained using a composite magnetic thermosetting molded body containing a metal magnetic powder. Furthermore, when a metal magnetic powder contains silicon, the specific resistance increases, so silicon is also a component that can suppress interparticle eddy current loss. Therefore, by setting the silicon content within the above range, a metal magnetic powder can be obtained that can constitute a composite magnetic material that can be used to manufacture coil components and the like with high relative permeability and low eddy current loss.
そして、この金属磁性粉末は、上記成分より含有率の小さい成分として、ホウ素(B)、チタン(Ti)、V(バナジウム)、マンガン(Mn)、銅(Cu)、Ga(ガリウム)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、およびタンタル(Ta)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいても良い。その場合、これらの成分の含有率の総和は、5wt%以下とするのが好ましい。
また、製造過程で不可避的に混入するリン(P)、硫黄(S)等の成分を含んでいても良いが、その場合、それらの成分の含有率の総和は、1wt%以下であるのが好ましい。
The metal magnetic powder may also contain at least one element selected from the group consisting of boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), copper (Cu), gallium (Ga), germanium (Ge), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), and tantalum (Ta) as an element having a lower content than the above elements. In this case, the total content of these elements is preferably 5 wt% or less.
Furthermore, it may contain components such as phosphorus (P) and sulfur (S) that are inevitably mixed in during the manufacturing process, but in that case, the total content of these components is preferably 1 wt % or less.
なお、金属磁性粉末の平均粒子径(D50)は、1μm以上30μm以下であるのが好ましく、2μm以上25μm以下であるのがより好ましい。さらに、金属磁性粉末の粒子形状は、この金属磁性粉末を含む複合磁性材料の圧縮成型がよりし易くなることから、略球形(例えば、長径を短径で除した値が2以下、さらには1.5以下の略球体である形状)であるのが好ましい。 The average particle diameter ( D50 ) of the metal magnetic powder is preferably 1 μm or more and 30 μm or less, and more preferably 2 μm or more and 25 μm or less. Furthermore, the particle shape of the metal magnetic powder is preferably approximately spherical (for example, a shape of an approximately spherical body with the major axis divided by the minor axis being 2 or less, or even 1.5 or less), because this makes it easier to compress and mold a composite magnetic material containing this metal magnetic powder.
ここで、この「平均粒子径(D50)」とは、レーザ回折・散乱法(マイクロトラック法)による粒子径分布測定装置を用いて求めた体積基準粒度分布における積算値50%での粉子径(メディアン径)を意味する。粒子が凝集している場合には、その凝集体の粒子径を意味する。なお、平均粒子径(D50)の具体的な測定機器としては、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置(粒度分布)LA-960(HORIBA製作所社製)を挙げることができる。 Here, the term "average particle diameter ( D50 )" refers to the powder diameter (median diameter) at an integrated value of 50% in a volumetric particle size distribution determined using a particle size distribution measuring device by a laser diffraction/scattering method (microtrack method). In the case where the particles are aggregated, the term refers to the particle diameter of the aggregates. A specific example of an instrument for measuring the average particle diameter ( D50 ) is the laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device (particle size distribution) LA-960 (manufactured by HORIBA Seisakusho).
また、この金属磁性粉末として、金属磁性材料が水アトマイズ法やガスアトマイズ法により粉末化されたものを用いるのが好適である。
ここで、「水アトマイズ法」とは、溶湯(溶融金属)を、高速で噴射した水(アトマイズ水)に衝突させることにより、溶湯を微粉化するとともに冷却して、金属粉末を製造する方法である。
そして、「ガスアトマイズ法」とは、溶湯の流れに周囲から不活性ガスや空気などのジェット気流を吹き付けて溶湯の流れを粉化し、擬固させて金属粉末とする方法である。
Furthermore, it is preferable to use a metal magnetic powder obtained by powdering a metal magnetic material using a water atomization method or a gas atomization method.
Here, the "water atomization method" refers to a method of producing metal powder by colliding molten metal with water (atomized water) sprayed at high speed, thereby pulverizing the molten metal and cooling it.
The "gas atomization method" is a method in which a jet stream of inert gas or air is blown onto the flow of molten metal from the surrounding area to pulverize the flow of molten metal, solidify it, and turn it into metal powder.
水アトマイズ法またはガスアトマイズ法により製造された金属磁性粉末は、その形状が略球形となる(球形に近くなる)ため、この金属磁性粉末を含む複合磁性材料を用いて複合磁性熱硬化成型体を製造する際に、その充填率を容易に高めることができる。また、この金属磁性粉末を含む複合磁性材料の圧縮成型がよりし易くなる。その結果、より高密度・高比透磁率の複合磁性熱硬化成型体が得られ易い。 Metal magnetic powder produced by water atomization or gas atomization has a roughly spherical shape (close to a sphere), so when a composite magnetic material containing this metal magnetic powder is used to produce a composite magnetic thermosetting molded body, the filling rate can be easily increased. Furthermore, this makes it easier to compress and mold composite magnetic materials containing this metal magnetic powder. As a result, it is easier to obtain a composite magnetic thermosetting molded body with higher density and higher relative magnetic permeability.
さらに、この金属磁性粉末として、粉末表面の吸着水を除去するために乾燥処理が施されたもの、つまり粉末を乾燥処理して得られた金属磁性乾燥粉末を用いても良い。粉末の乾燥処理方法としては、熱風処理や乾熱処理などが例示され、乾燥処理条件としては、100℃以上150℃以下の温度で30分間以上120分間以下処理する条件などが例示される。 Furthermore, this metal magnetic powder may be one that has been dried to remove water adsorbed to the powder surface, i.e., a metal magnetic dry powder obtained by drying the powder. Examples of powder drying methods include hot air treatment and dry heat treatment, and examples of drying conditions include treatment at a temperature of 100°C to 150°C for 30 minutes to 120 minutes.
また、この金属磁性粉末として、熱硬化性樹脂との濡れ性を向上させるためにシラン系またはチタン系のカップリング剤により表面処理が施されたもの、つまり粉末をシラン系またはチタン系のカップリング剤により表面処理して得られた表面処理金属磁性粉末を用いても良い。シラン系またはチタン系のカップリング剤としては、後述する熱硬化性樹脂との親和性などの観点から、エポキシ基、アミノ基、またはイソシアネート基を官能基として有するシラン系またはチタン系のカップリング剤を用いるのがより好ましい。そして、粉末の表面処理方法としては、粉末をミキサー等により攪拌させながらカップリング剤を含む溶液を滴下または噴霧する乾式処理法や、粉末に溶媒を加えてスラリー状とし、このスラリーにカップリング剤を含む溶液を加えて攪拌した後、濾過および乾燥する湿式処理法などが例示される。なお、この表面処理は、前述した乾燥処理と組み合わせて行っても良い。 This metal magnetic powder may also be surface-treated with a silane or titanium coupling agent to improve wettability with thermosetting resins. In other words, surface-treated metal magnetic powder obtained by surface-treating powder with a silane or titanium coupling agent may be used. From the perspective of affinity with the thermosetting resin, as described below, it is preferable to use a silane or titanium coupling agent having an epoxy group, amino group, or isocyanate group as a functional group. Examples of methods for surface-treating the powder include a dry treatment method in which a solution containing a coupling agent is dripped or sprayed onto the powder while stirring it in a mixer, and a wet treatment method in which a solvent is added to the powder to form a slurry, a solution containing a coupling agent is added to the slurry, and the slurry is stirred, followed by filtration and drying. This surface treatment may also be performed in combination with the drying treatment described above.
さらには、この金属磁性粉末として、表面を絶縁膜でコーティングするためにリン酸塩処理が施されたもの、つまり粉末をリン酸塩によりリン酸塩処理して得られたリン酸塩処理金属磁性粉末を用いても良い。リン酸塩としては、リン酸亜鉛、リン酸亜鉛-カルシウム、リン酸マンガン、リン酸鉄などが例示され、特に、鉄を主成分とする磁性粉末での絶縁膜形成のし易さという観点から、リン酸亜鉛を用いるのがより好ましい。そして、粉末のリン酸塩処理方法としては、粉末を必要に応じて酸洗浄または水洗浄した後にリン酸塩処理し、その後に水洗浄および乾燥を行う方法などが例示される。なお、このリン酸塩処理も、前述した乾燥処理と組み合わせて行っても良い。 Furthermore, this metal magnetic powder may be one that has been phosphate-treated to coat the surface with an insulating film, i.e., a phosphate-treated metal magnetic powder obtained by phosphate-treating the powder with a phosphate. Examples of phosphates include zinc phosphate, zinc-calcium phosphate, manganese phosphate, and iron phosphate. From the perspective of ease of forming an insulating film with magnetic powders whose main component is iron, zinc phosphate is particularly preferable. Examples of methods for phosphate-treating the powder include acid washing or water washing, as necessary, followed by phosphate treatment, followed by water washing and drying. This phosphate treatment may also be performed in combination with the drying process described above.
そして、材料調製工程において得られる複合磁性材料におけるこの金属磁性粉末の含有率は90wt%以上98.5wt%以下であることが好ましく、92wt%以上98wt%以下であることがより好ましく、94wt%以上97.5wt%以下であることがより好ましい。 The content of this metal magnetic powder in the composite magnetic material obtained in the material preparation process is preferably 90 wt% or more and 98.5 wt% or less, more preferably 92 wt% or more and 98 wt% or less, and even more preferably 94 wt% or more and 97.5 wt% or less.
<熱硬化性樹脂>
熱硬化性樹脂は、官能基を持つプレポリマーを主成分とする反応性の樹脂組成物であり、加熱により軟化および流動し、次第に三次元網目構造を形成する架橋反応を起こして硬化する樹脂組成物である。なお、本実施形態に係る複合磁性熱硬化成型体の製造方法により得られた複合磁性熱硬化成型体に含まれているのは熱硬化された樹脂組成物であるが、本発明ではこの熱硬化された樹脂組成物も「熱硬化性樹脂」と称する場合がある。そして、この熱硬化性樹脂としては、バインダー樹脂としての役割を果たし且つ加熱により硬化可能なもの(例えば半導体の封止材料に使用されている樹脂など)であれば特に限定されず、熱硬化型の、エポキシ系樹脂(ビスフェノール型、ナフタレン型、ノボラック型、脂肪族型、グリシジルアミン型など)、シリコン系樹脂(メチルフェニルシリコン樹脂など)、フェノール系樹脂(ノボラック型、レゾール型など)、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等を用いることができる。そして、2種類以上の熱硬化性樹脂が混合されたものを用いても良い。特に、熱耐性などの観点から、エポキシ系樹脂を用いるのがより好ましい。
また、この熱硬化性樹脂は、限定されるものではないが、50~140℃の温度帯において所定の時間(例えば10~120秒間程度)保持することにより軟化させることができるものであると好適である。そして、これも限定されるものではないが、この熱硬化性樹脂は、150℃以上の温度帯において所定の時間(例えば0.1~5時間程度)保持することにより硬化させることができるものであると好適である。
<Thermosetting resin>
Thermosetting resins are reactive resin compositions primarily composed of functional prepolymers. They soften and flow upon heating, gradually forming a three-dimensional network structure through a crosslinking reaction, and then harden. The composite magnetic thermosetting molded body obtained by the method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body according to this embodiment contains a thermosetting resin composition. In this invention, this thermosetting resin may also be referred to as a "thermosetting resin." The thermosetting resin may function as a binder resin and be cured by heating (e.g., resins used in semiconductor encapsulation materials). Examples of suitable thermosetting resins include epoxy resins (e.g., bisphenol, naphthalene, novolac, aliphatic, and glycidylamine), silicone resins (e.g., methylphenyl silicone resins), phenolic resins (e.g., novolac and resol), polyamide resins, polyimide resins, melamine resins, and polyphenylene sulfide resins. Mixtures of two or more thermosetting resins may also be used. In particular, from the viewpoint of heat resistance, it is more preferable to use an epoxy resin.
Although not limited thereto, it is preferable that the thermosetting resin be softened by being held for a predetermined time (for example, about 10 to 120 seconds) in a temperature range of 50 to 140° C. Furthermore, although not limited thereto, it is preferable that the thermosetting resin be hardened by being held for a predetermined time (for example, about 0.1 to 5 hours) in a temperature range of 150° C. or higher.
さらに、この熱硬化性樹脂は、熱硬化のし易さなどの観点から、硬化剤が混合されたものであるのが好ましい。硬化剤としては、フェノールノボラック型の硬化剤(フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂など)、ポリアミド系硬化剤(ポリアミド樹脂など)、無水マレイン酸、無水フタル酸等の酸無水物系硬化剤、ジシアンジアミド、イミダゾール等の潜在性アミン系硬化剤、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミン類などを用いることができる。これらの硬化剤は、単独で使用しても、2種類以上併用しても良い。
また、本発明の効果に影響を与えない範囲内において、さらに希釈剤、充填剤、離型剤などの他の添加剤が混合されたものであっても良い。
Furthermore, from the viewpoint of ease of thermosetting, it is preferable that this thermosetting resin be mixed with a curing agent. As the curing agent, a phenol novolac type curing agent (such as a phenol novolac resin or a bisphenol A novolac resin), a polyamide type curing agent (such as a polyamide resin), an acid anhydride type curing agent such as maleic anhydride or phthalic anhydride, a latent amine type curing agent such as dicyandiamide or imidazole, or an aromatic amine such as diaminodiphenylmethane or diaminodiphenylsulfone can be used. These curing agents can be used alone or in combination of two or more.
Furthermore, other additives such as a diluent, a filler, a mold release agent, etc. may be mixed in the composition within the range that does not affect the effects of the present invention.
なお、複合磁性材料を調製するにあたり、熱硬化性樹脂を含む溶液とするために、熱硬化性樹脂に溶剤を混合しても良い。この溶剤は、後述する各工程(例えば材料調製工程)などにおいて乾燥等により除去されるものであるが、除去のし易さという観点から、溶剤の使用量は少ない方が好ましい(例えば、溶剤を除く複合磁性材料に用いる原材料の合計体積に対する溶剤の体積の比率が5.0vol%未満、さらには0.5vol%以上2.0vol%以下など)。溶剤としては、後述する各工程などにおいて乾燥等により除去可能なものであるのが好ましく、アルコール、トルエン、クロロホルム、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル等の有機溶媒が好適例として示される。 When preparing the composite magnetic material, a solvent may be mixed with the thermosetting resin to form a solution containing the thermosetting resin. This solvent is removed by drying or other methods in the processes described below (e.g., the material preparation process), but from the perspective of ease of removal, it is preferable to use a small amount of solvent (e.g., the ratio of the volume of solvent to the total volume of raw materials used in the composite magnetic material excluding the solvent is less than 5.0 vol%, or even 0.5 vol% to 2.0 vol%). The solvent is preferably one that can be removed by drying or other methods in the processes described below, and suitable examples include organic solvents such as alcohol, toluene, chloroform, methyl ethyl ketone, acetone, and ethyl acetate.
そして、材料調製工程において得られる複合磁性材料におけるこの熱硬化性樹脂の含有率は1.5wt%以上5.0wt%以下であるのが好ましく、2.0wt%以上4.5wt%以下であるのがより好ましく、2.5wt%以上4.0wt%以下であるのがより好ましい。 The content of this thermosetting resin in the composite magnetic material obtained in the material preparation process is preferably 1.5 wt% or more and 5.0 wt% or less, more preferably 2.0 wt% or more and 4.5 wt% or less, and even more preferably 2.5 wt% or more and 4.0 wt% or less.
<高融点化合物>
高融点化合物は、融点が25℃以上100℃未満であり且つ沸点が160℃以上の化合物である。この高融点化合物は室温(20±5℃)では固体のため、この高融点化合物を所定量含む複合磁性材料は、金型への供給時には粉としての流動性が良いものとなる。つまり、流動性を有する粉状となる。また、この高融点化合物は100℃以上では液状となり、且つ加熱により軟化する熱硬化性樹脂の質量に対して後述するような質量範囲となるように含まれるため、複合磁性材料が熱成型の圧縮時において流動性を有する液状となる。そして、複合磁性材料に含まれる熱硬化性樹脂の特徴にかかわらず、このような高融点化合物を複合磁性材料に所定量含ませることによって、上記したような性状とすることができる。さらに、この高融点化合物は沸点が160℃以上であるため、40℃以下では揮発し難く、これを所定量含む複合磁性材料の40℃以下(例えば10℃以上40℃以下)での保存性も確保される。また、後述する材料調製工程や圧縮成型工程などの作業中においても、この高融点化合物の揮発を抑制することができる。
<High melting point compound>
The high-melting-point compound is a compound having a melting point of 25°C or higher but less than 100°C and a boiling point of 160°C or higher. Because this high-melting-point compound is solid at room temperature (20±5°C), a composite magnetic material containing a predetermined amount of this high-melting-point compound exhibits good powder fluidity when supplied to a mold. In other words, it becomes a flowable powder. Furthermore, this high-melting-point compound becomes liquid at temperatures above 100°C, and is included in a mass range described below relative to the mass of the thermosetting resin that softens upon heating. Therefore, the composite magnetic material becomes a flowable liquid when compressed during thermoforming. Regardless of the characteristics of the thermosetting resin contained in the composite magnetic material, the above-described properties can be achieved by including a predetermined amount of this high-melting-point compound in the composite magnetic material. Furthermore, because this high-melting-point compound has a boiling point of 160°C or higher, it is unlikely to volatilize below 40°C, ensuring the shelf life of a composite magnetic material containing a predetermined amount of this compound at temperatures below 40°C (e.g., between 10°C and 40°C). Furthermore, the volatilization of the high-melting-point compound can be suppressed during the material preparation process and compression molding process described below.
なお、限定されるものではないが、この高融点化合物の融点は、35℃超であるとより好ましく、45℃以上であるとさらに好ましく、49℃以上であるとさらに好ましい。また、融点の上限は、80℃以下であるとより好ましく、75℃以下であるとさらに好ましい。そして、これも限定されるものではないが、沸点は、170℃以上であるのがより好ましく、180℃以上であるのがさらに好ましく、200℃以上であるのがさらに好ましく、210℃以上であるのがさらに好ましい。また、沸点の上限は、後述する熱硬化工程での高融点化合物除去のし易さなどから、330℃以下であるとより好ましく、310℃以下であるとさらに好ましく、300℃以下であるとさらに好ましい。 Although not limited, the melting point of this high-melting-point compound is preferably above 35°C, even more preferably 45°C or higher, and even more preferably 49°C or higher. The upper limit of the melting point is more preferably 80°C or lower, and even more preferably 75°C or lower. Although not limited, the boiling point is more preferably 170°C or higher, even more preferably 180°C or higher, even more preferably 200°C or higher, and even more preferably 210°C or higher. In order to facilitate the removal of the high-melting-point compound in the thermal curing process described below, the upper limit of the boiling point is more preferably 330°C or lower, even more preferably 310°C or lower, and even more preferably 300°C or lower.
このような高融点化合物としては、シクロヘキサノール、p-クレゾール、フェノール、L-メントール(メントール)、ベンゾフェノン、α,α´-ジクロロ-o―キシレン、ステアリルアルコール、3,5-ジメチルフェノール、ブチルヒドロキシトルエン、クマリンなどが例示される。そして、これらからなる群から選ばれる1以上を用いることができ、2以上を併用することもできる。特に、製造適性やコストなどの観点から、この高融点化合物としてブチルヒドロキシトルエンおよび/またはクマリンを用いるのが好ましい。 Examples of such high-melting-point compounds include cyclohexanol, p-cresol, phenol, L-menthol (menthol), benzophenone, α,α'-dichloro-o-xylene, stearyl alcohol, 3,5-dimethylphenol, butylhydroxytoluene, and coumarin. One or more compounds selected from this group can be used, and two or more compounds can also be used in combination. From the standpoints of manufacturability and cost, it is particularly preferable to use butylhydroxytoluene and/or coumarin as the high-melting-point compound.
そして、材料調製工程において得られる複合磁性材料におけるこの高融点化合物の質量は、複合磁性材料に含まれる熱硬化性樹脂の質量に対して3.0wt%以上100wt%以下となるようにする。なお、この下限は、5.0wt%以上であるのがより好ましく、7.0wt%以上であるのがさらに好ましく、10wt%以上であるのがさらに好ましい。また、上限は、80wt%以下であるのがより好ましく、60wt%以下であるのがさらに好ましく、50wt%以下であるのがさらに好ましく、33wt%以下であるのがさらに好ましい。
材料調製工程において得られる複合磁性材料の全質量におけるこの高融点化合物の含有率としては、0.05wt%以上5.0wt%以下であって良く、さらには0.1wt%以上3.0wt%以下であって良く、さらには0.3wt%以上1.0wt%以下であって良い。
The mass of the high-melting-point compound in the composite magnetic material obtained in the material preparation step is set to 3.0 wt % or more and 100 wt % or less of the mass of the thermosetting resin contained in the composite magnetic material. The lower limit is preferably 5.0 wt % or more, more preferably 7.0 wt % or more, and even more preferably 10 wt % or more. The upper limit is preferably 80 wt % or less, more preferably 60 wt % or less, even more preferably 50 wt % or less, and even more preferably 33 wt % or less.
The content of this high-melting point compound in the total mass of the composite magnetic material obtained in the material preparation process may be 0.05 wt% or more and 5.0 wt% or less, or even 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less, or even 0.3 wt% or more and 1.0 wt% or less.
なお、複合磁性材料を調製するにあたり、この高融点化合物に、前述した熱硬化性樹脂に用いるものと同様の溶剤を混合しても良い。また、溶剤に、熱硬化性樹脂と高融点化合物とをあわせて混合しても良い。そして、この溶剤の種類や混合比率などについては、前述と同様であって良い。 When preparing the composite magnetic material, the high-melting-point compound may be mixed with a solvent similar to that used for the thermosetting resin described above. Alternatively, the thermosetting resin and high-melting-point compound may be mixed together with the solvent. The type and mixing ratio of the solvent may be the same as those described above.
このような金属磁性粉末、熱硬化性樹脂、および所定の高融点化合物を用いて粉状の複合磁性材料を調製するが、本発明の効果に影響を与えない範囲内において、これら以外の成分(例えば分散剤、可塑剤、滑剤など)を混合して複合磁性材料を調製しても良い。
そして、この粉状の複合磁性材料は、金型への供給がよりし易くなることから、造粒された造粒粉(複合磁性材料の造粒粉)としても良い。
A powdered composite magnetic material is prepared using such metal magnetic powder, a thermosetting resin, and a specified high-melting point compound, but the composite magnetic material may also be prepared by mixing other components (e.g., dispersants, plasticizers, lubricants, etc.) within a range that does not affect the effects of the present invention.
This powdered composite magnetic material may be granulated into a granulated powder (granulated powder of composite magnetic material) because it can be more easily supplied to a mold.
<複合磁性熱硬化成型体の製造方法>
次に、本実施形態に係る複合磁性熱硬化成型体の製造方法の各工程について詳細に説明する。
<Method for manufacturing composite magnetic thermosetting molded body>
Next, each step of the manufacturing method of the composite magnetic thermosetting molded body according to this embodiment will be described in detail.
本実施形態に係る複合磁性熱硬化成型体の製造方法は、少なくとも、以下のような材料調製工程、圧縮成型工程、および熱硬化工程を含む。なお、この製造方法により製造される複合磁性熱硬化成型体には、内部にコイル等を埋め込んでいない非埋め込みタイプの磁性コア材だけでなく、内部にコイルが埋め込まれたコイル部品も包含される。
以下、上記各工程について詳細に説明する。
The method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body according to this embodiment includes at least the following material preparation step, compression molding step, and thermosetting step. Note that the composite magnetic thermosetting molded body manufactured by this manufacturing method includes not only non-embedded type magnetic core materials that do not have a coil or the like embedded therein, but also coil components that have a coil embedded therein.
Each of the above steps will be described in detail below.
[材料調製工程]
材料調製工程は、金属磁性粉末と、熱硬化性樹脂と、所定の高融点化合物と、により構成された粉状の複合磁性材料を得る工程である。具体的には、前述したような金属磁性粉末、熱硬化性樹脂、および高融点化合物を用意し、熱硬化性樹脂および高融点化合物(例えばこれらに溶剤を添加した溶液)に、ミキサー等を用いて金属磁性粉末を混合分散し、必要であれば造粒し、さらに乾燥を行って粉状の複合磁性材料(複合磁性材料の粉末あるいは造粒粉)を調製する。ここで、必要に応じてさらに分散剤、可塑剤などを適宜配合してから混合分散を行っても良い。そして、複合磁性材料におけるこの高融点化合物の質量が、複合磁性材料に含まれる熱硬化性樹脂の質量に対して3.0wt%以上100wt%以下となるようにする。
[Material preparation process]
The material preparation process is a process for obtaining a powdered composite magnetic material composed of a metal magnetic powder, a thermosetting resin, and a predetermined high-melting-point compound. Specifically, the metal magnetic powder, thermosetting resin, and high-melting-point compound described above are prepared. The metal magnetic powder is mixed and dispersed in the thermosetting resin and the high-melting-point compound (e.g., a solution of these with a solvent added) using a mixer or the like, granulated if necessary, and then dried to prepare a powdered composite magnetic material (powder or granulated powder of the composite magnetic material). If necessary, dispersants, plasticizers, etc. may be added as appropriate before mixing and dispersing. The mass of the high-melting-point compound in the composite magnetic material is adjusted to be 3.0 wt % or more and 100 wt % or less of the mass of the thermosetting resin contained in the composite magnetic material.
なお、この金属磁性粉末、熱硬化性樹脂、高融点化合物、および溶剤の混合の順番は限定されるものではないが、混合分散のし易さという観点から、高融点化合物および熱硬化性樹脂と溶剤とを混合して得られた溶液に金属磁性粉末(および他の材料)を混合するのがより好ましい。そして、上記の混合は、混錬造粒であっても良い。また、造粒により複合磁性材料の造粒粉を得る場合、造粒後や乾燥後に分級を施しても良い。分級の方法としては、例えば、ふるい分け分級、慣性分級、遠心分級のような乾式分級、沈降分級のような湿式分級等が挙げられる。溶剤を用いている場合には、混合後に乾燥を行って溶剤含有率をほぼ0vol%としておくことが好ましい。また、この材料調製工程は、雰囲気温度が室温(20±5℃)の環境下で行うのが好適である。 While there are no limitations on the order in which the metal magnetic powder, thermosetting resin, high-melting-point compound, and solvent are mixed, it is preferable to mix the metal magnetic powder (and other materials) into a solution obtained by mixing the high-melting-point compound, thermosetting resin, and solvent from the perspective of ease of mixing and dispersion. The above mixing may be performed by kneading and granulation. Furthermore, when obtaining granulated powder of the composite magnetic material by granulation, classification may be performed after granulation or drying. Examples of classification methods include dry classification such as sieving classification, inertial classification, and centrifugal classification, and wet classification such as sedimentation classification. If a solvent is used, it is preferable to dry the mixture after mixing to reduce the solvent content to approximately 0 vol%. Furthermore, it is preferable to perform this material preparation process in an environment with an ambient temperature of room temperature (20±5°C).
[圧縮成型工程]
圧縮成型工程は、材料調製工程において得られた複合磁性材料を所定の条件により圧縮成型して複合磁性成型体を得る工程である。具体的には、まずプレス機械の金型を、100℃以上(複合磁性材料に含まれる高融点化合物の融点を超える温度)に調整しておき、この金型の開口から複合磁性材料をインジェクターなどによって金型内に供給し、これを液状とする。なお、金型の形状や大きさは特に限定されない。また、複合磁性材料を金型内に投入する際に、金型内部で複合磁性材料が十分に充填されない箇所を生じにくくするために、振動を加えながら投入を行っても良い。ここで、複合磁性材料を「液状」とするとは、液体またはペーストを含んだ流動性を有する性状とすることであり、この液状とした複合磁性材料に固形分(例えば金属磁性粉末など)は含まれている。
[Compression molding process]
The compression molding process is a process in which the composite magnetic material obtained in the material preparation process is compression-molded under specified conditions to obtain a composite magnetic molded body. Specifically, the mold of the press machine is first adjusted to 100°C or higher (a temperature above the melting point of the high-melting-point compound contained in the composite magnetic material). The composite magnetic material is then supplied into the mold through an opening in the mold using an injector or the like to liquefy it. The shape and size of the mold are not particularly limited. Furthermore, when the composite magnetic material is poured into the mold, vibration may be applied to prevent areas inside the mold from being insufficiently filled with the composite magnetic material. Here, making the composite magnetic material "liquid" means that it has fluidity containing a liquid or paste, and this liquid composite magnetic material contains solids (e.g., metal magnetic powder).
そして、100℃以上に調整された金型内に複合磁性材料を供給した後、圧縮成型を行う前に10~120秒間程度保持しても良い。これにより、金型に供給された複合磁性材料が液状となり易くなる。 The composite magnetic material can then be supplied to a mold adjusted to a temperature of 100°C or higher, and then held for approximately 10 to 120 seconds before compression molding. This makes it easier for the composite magnetic material supplied to the mold to become liquid.
さらに、この金型は、圧縮成型前および圧縮成型中において複合磁性材料に含まれる熱硬化性樹脂の熱硬化反応を進行させ難くし、且つ高融点化合物の揮発もより抑制することができることから、140℃以下に調整されたものであるのがより好適である。 Furthermore, it is more preferable for this mold to be adjusted to a temperature of 140°C or less, as this makes it difficult for the thermosetting reaction of the thermosetting resin contained in the composite magnetic material to proceed before and during compression molding, and also further suppresses the volatilization of high-melting-point compounds.
その後、可動性パンチ(プレスヘッド)などにより金型の上下両方または上下どちらか一方から1000kgf/cm2以下(9.8×103N/cm2以下)の成型圧力により圧縮成型し、複合磁性成型体を得る。なお、この成型圧力は、800kgf/cm2以下(7.84×103N/cm2以下)であるのが好適であり、500kgf/cm2以下(4.9×103N/cm2以下)であるのがさらに好適である。また、3kgf/cm2以上(2.94×10N/cm2以上)であるのが好適であり、5kgf/cm2以上(4.9×10N/cm2以上)であるのがさらに好適である。圧縮成型の時間は、限定されるものではないが、5秒間以上5分間以下であるのが好適である。
なお、金型の上下両方または上下どちらか一方から1000kgf/cm2以下の成型圧力により、液状となった複合磁性材料が流動性を有する状態のうちに密度が5.45g/cm3以上、より好ましくは5.50g/cm3以上となるように圧縮成型し、複合磁性成型体を得るのがより好ましい。高い密度の複合磁性成型体とし易いからである。
The mixture is then compression-molded from both the top and bottom of the mold or from either the top or bottom using a movable punch (press head) or the like at a molding pressure of 1000 kgf/cm² or less (9.8 x 10³ N /cm² or less ) to obtain a composite magnetic molded body. This molding pressure is preferably 800 kgf/cm² or less (7.84 x 10³ N/ cm² or less ), and more preferably 500 kgf/cm² or less (4.9 x 10³ N/cm² or less ). It is also preferably 3 kgf/cm² or more (2.94 x 10³ N/cm² or more), and even more preferably 5 kgf/cm² or more (4.9 x 10³ N/ cm² or more). The compression molding time is not limited, but is preferably 5 seconds to 5 minutes.
It is more preferable to obtain a composite magnetic molded body by compression molding the liquid composite magnetic material while it is still in a fluid state using a molding pressure of 1000 kgf/cm2 or less from both the top and bottom of the mold or from either the top or bottom, so that the density becomes 5.45 g/ cm3 or more, more preferably 5.50 g/cm3 or more , because this makes it easier to obtain a composite magnetic molded body with a high density.
ここで、「液状となった複合磁性材料が流動性を有する状態のうちに密度が5.45g/cm3以上となるように圧縮成型する」とは、複合磁性材料の密度が5.45g/cm3以上となるまでに、複合磁性材料が流動性を有する状態が保たれていること(例えば複合磁性材料の溶融粘度が1300Ps・s以下、さらには1100Ps・s以下であるなど)であり、つまり複合磁性材料に含まれる熱硬化性樹脂の熱硬化反応が実質的に進行する前に密度が5.45g/cm3以上となるように圧縮成型することである。複合磁性材料に含まれる熱硬化性樹脂の種類などによって異なるが、目安としては、例えばエポキシ系樹脂を含む場合などでは圧縮成型開始から5~120秒間、さらには5~90秒間で密度が5.45g/cm3以上となるように圧縮成型するのが好適である。
なお、密度が5.45g/cm3以上となった後においては、複合磁性材料が流動性を有さない状態(含まれる熱硬化性樹脂の熱硬化反応が実質的に進行した状態)となっていても良い。
Here, "compression molding the liquid composite magnetic material so that the density is 5.45 g/cm or more while the composite magnetic material is in a fluid state" means that the composite magnetic material maintains its fluid state until the density of the composite magnetic material reaches 5.45 g/cm or more (for example, the melt viscosity of the composite magnetic material is 1300 Ps·s or less, or even 1100 Ps·s or less). In other words, compression molding is performed so that the density reaches 5.45 g/cm or more before the thermosetting reaction of the thermosetting resin contained in the composite magnetic material substantially progresses. Although this varies depending on the type of thermosetting resin contained in the composite magnetic material, as a guideline, in cases where an epoxy resin is included, for example, compression molding is preferably performed so that the density reaches 5.45 g/cm or more within 5 to 120 seconds, or even 5 to 90 seconds, from the start of compression molding.
After the density reaches 5.45 g/cm 3 or more, the composite magnetic material may be in a state where it does not have fluidity (a state where the thermosetting reaction of the contained thermosetting resin has substantially progressed).
[熱硬化工程]
熱硬化工程は、圧縮成型工程において得られた複合磁性成型体を熱処理し、複合磁性成型体に含まれる高融点化合物を揮発させて除去しながら熱硬化性樹脂を熱硬化させて、複合磁性熱硬化成型体を得る工程である。具体的には、圧縮成型工程後の複合磁性成型体を、含まれる熱硬化性樹脂の推奨されている熱硬化温度以上の温度により熱処理して熱硬化させる。この熱処理の温度は、複合磁性材料に含まれる熱硬化性樹脂の種類などに応じて適宜設定すれば良いが、例えば、150℃以上330℃以下、さらには160℃以上310℃以下の温度が例示される。熱処理時間も、例えば0.1時間以上5時間以下であって良く、さらには0.2時間以上3時間以下であって良い。そして、この熱処理は、金型内において行っても良く、金型から取り出した後に行っても良く、その両方で行っても良い。その後、得られた複合磁性熱硬化成型体は、更に必要に応じて、表面の研磨やコーティングなどの工程を選択的に施すことができる。
[Thermosetting process]
The thermosetting process involves heat-treating the composite magnetic molded body obtained in the compression molding process to thermally cure the thermosetting resin while volatilizing and removing the high-melting-point compound contained in the composite magnetic molded body, thereby obtaining a composite magnetic thermosetting molded body. Specifically, the composite magnetic molded body after the compression molding process is heat-treated at a temperature equal to or higher than the recommended thermosetting temperature of the thermosetting resin contained therein to heat-cure it. The heat treatment temperature can be set appropriately depending on the type of thermosetting resin contained in the composite magnetic material, but examples include temperatures of 150°C to 330°C, and even 160°C to 310°C. The heat treatment time can also be, for example, 0.1 hours to 5 hours, or even 0.2 hours to 3 hours. This heat treatment can be performed in a mold, after removal from the mold, or both. The resulting composite magnetic thermosetting molded body can then be selectively subjected to processes such as surface polishing and coating, as needed.
なお、この熱硬化工程において、複合磁性成型体に含まれる高融点化合物を揮発させて除去し、高融点化合物が実質的に含まれない(高融点化合物の含有率が0.1wt%未満、さらには0.05wt%未満である)複合磁性熱硬化成型体を得るのが好ましいが、これに限定されるものではなく、複合磁性成型体に含まれる高融点化合物の一部が残留した(例えば高融点化合物の含有率が0.1wt%以上1.0wt%以下、さらには0.5wt%以上0.9wt%以下である)複合磁性熱硬化成型体としても良い。 In this thermosetting process, it is preferable to volatilize and remove the high-melting point compounds contained in the composite magnetic molded body, thereby obtaining a composite magnetic thermosetting molded body that is substantially free of high-melting point compounds (the content of high-melting point compounds is less than 0.1 wt%, or even less than 0.05 wt%). However, this is not limited to this, and a composite magnetic thermosetting molded body in which some of the high-melting point compounds contained in the composite magnetic molded body remain (for example, the content of high-melting point compounds is 0.1 wt% to 1.0 wt%, or even 0.5 wt% to 0.9 wt%) may also be obtained.
このようにして、金属磁性粉末と熱硬化性樹脂とにより構成された複合磁性熱硬化成型体を製造することができる。なお、この複合磁性熱硬化成型体の密度は、5.45g/cm3以上とすることができ、さらには5.50g/cm3以上とすることもできる。また、この複合磁性熱硬化成型体の比透磁率は、24.0以上とすることができ、さらには25.0以上とすることもできる。 In this way, a composite magnetic thermosetting molded body composed of a metal magnetic powder and a thermosetting resin can be manufactured. The density of this composite magnetic thermosetting molded body can be 5.45 g/ cm3 or more, and even 5.50 g/ cm3 or more. The relative magnetic permeability of this composite magnetic thermosetting molded body can be 24.0 or more, and even 25.0 or more.
そして、前述した圧縮成型工程が、複合磁性材料にコイルを内包させて圧縮一体成型し、コイルが内包された複合磁性成型体を得る工程である場合には、これも限定されるものではないが、本実施形態に係る複合磁性熱硬化成型体の製造方法の変形例として、例えば図1に示すような工程によりコイル部品を製造することができる。 In the case where the aforementioned compression molding process involves embedding a coil in a composite magnetic material and compressing and molding it into one piece to obtain a composite magnetic molded body incorporating a coil, a coil component can be manufactured, for example, by the process shown in Figure 1, as a modified example of the method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body according to this embodiment, although this is not limited thereto.
具体的には、まず丸線等のワイヤ線から形成された空芯コイル11を用意する(図1の(a))。この空芯コイル11は、絶縁被覆されたワイヤ線が巻回された巻回部と、この巻回部からワイヤ線が引き出されたコイル引出部12とにより構成されている。次に、プレス機械の下側パンチを含む金型21を100℃以上に調整し、空芯コイル11をこの金型21内に置き、金型21の開口からコイルの巻回部(巻回されたワイヤのループ内側およびループどうしの隙間も含む)およびその上下空間を埋設するように、前述した材料調製工程により調製された粉状の複合磁性材料22を供給する。ただし、巻線の2つのコイル引出部12は複合磁性材料22から露出させる(図1の(b))。そして、同様に温度調整された上側パンチにより前述した成型圧力で圧縮成型し、複合磁性材料22と空芯コイル11とを圧縮一体成型して、コイル内包複合磁性成型体を得る(図1の(c))。その後、金型からコイル内包複合磁性成型体を取り出し、所定の温度での熱処理により熱硬化を行うことにより、高融点化合物が揮発されて除去され、且つ熱硬化された複合磁性熱硬化成型体32(磁性外装体および磁心となる磁性コア材)に空芯コイル11が包埋され、2つのコイル引出部12は外部に露出して端子となっているコイル部品を得ることができる(図1の(d))。 Specifically, an air-core coil 11 formed from a wire such as a round wire is first prepared (see FIG. 1A). This air-core coil 11 is composed of a winding section around which an insulating-coated wire is wound and a coil lead-out section 12 where the wire is drawn from the winding section. Next, a mold 21 including a lower punch of a press machine is adjusted to 100°C or higher. The air-core coil 11 is placed in the mold 21. Powdered composite magnetic material 22 prepared in the material preparation process described above is then introduced through the opening of the mold 21 to fill the coil winding section (including the inside of the loops of the wound wire and the gaps between the loops) and the spaces above and below the coil. However, the two coil lead-out sections 12 of the winding are exposed from the composite magnetic material 22 (see FIG. 1B). The composite magnetic material 22 and the air-core coil 11 are then compression-molded using the upper punch, which is also temperature-adjusted, at the molding pressure described above, to integrally compress and mold the composite magnetic material 22 and the air-core coil 11, yielding a coil-encapsulated composite magnetic molded body (see FIG. 1C). The coil-encapsulated composite magnetic molded body is then removed from the mold and heat-cured at a predetermined temperature, volatilizing and removing the high-melting-point compound. The air-core coil 11 is then embedded in the heat-cured composite magnetic thermosetting molded body 32 (magnetic outer casing and magnetic core material that becomes the magnetic core), and the two coil lead-out portions 12 are exposed to the outside and serve as terminals, resulting in a coil component (Figure 1(d)).
なお、空芯コイルの代わりにコイルと磁心となる他の磁性コア材とからなるコイル組立体を用意し、これを用いて上記と同様の方法によりコイル部品を製造しても良い。この場合、磁性外装体(アウターコア材)は上記の複合磁性熱硬化成型体により構成されるが、磁心(インナーコア材)は上記の複合磁性熱硬化成型体とは異なる材料(例えばフェライトコアなど)により構成されるコイル部品となる。けれども、アウターコア材およびインナーコア材がいずれも上記の複合磁性熱硬化成型体により構成されたコイル部品とするのがより好適である。 Instead of using an air-core coil, a coil assembly consisting of a coil and another magnetic core material that will serve as the magnetic core can be prepared and used to manufacture coil components using a method similar to that described above. In this case, the magnetic outer casing (outer core material) will be made of the composite magnetic thermosetting molded body described above, but the magnetic core (inner core material) will be made of a material different from the composite magnetic thermosetting molded body described above (such as a ferrite core). However, it is more preferable to use a coil component in which both the outer core material and inner core material are made of the composite magnetic thermosetting molded body described above.
以上、本実施形態に係る複合磁性熱硬化成型体の製造方法を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の実施態様も含む。
また、上記実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜に組み合わせることができる。
The above describes the method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body according to this embodiment, but the present invention is not limited to the above-described embodiment and also includes various modifications, improvements, etc. as long as the object of the present invention is achieved.
Furthermore, the above-described embodiments can be combined as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでもなく、前述のように、本発明の技術的思想内において様々な変形等が可能である。 The following describes examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples, and as mentioned above, various modifications are possible within the technical concept of the present invention.
(実施例1)
複合磁性材料に用いる金属磁性粉末として、平均粒子径(D50)が約25μmの鉄粉グレードと平均粒子径(D50)が約2μmの鉄粉グレードとの混合物を用意し、さらに、熱硬化性樹脂として硬化剤を含む熱硬化性エポキシ樹脂(硬化温度210℃)を用意した。また、複合磁性材料に用いる高融点化合物として、ベンゾフェノン(融点49℃、沸点305℃)を用意した。
Example 1
A mixture of iron powder grades with an average particle size ( D50 ) of approximately 25 μm and iron powder grades with an average particle size ( D50 ) of approximately 2 μm was prepared as the metal magnetic powder used in the composite magnetic material, and a thermosetting epoxy resin (curing temperature 210°C) containing a curing agent was prepared as the thermosetting resin. Benzophenone (melting point 49°C, boiling point 305°C) was also prepared as the high-melting-point compound used in the composite magnetic material.
そして、まず所定量秤量したベンゾフェノンを、メチルエチルケトン(MEK)に混合した。さらに、所定量秤量した上記エポキシ樹脂を混合し、充分に溶解して溶液とし、この溶液に所定量秤量した上記金属磁性粉末を混合して、プラネタリーミキサーで充分に攪拌し、スラリーを作製した。さらに、このスラリーを造粒後に、希釈溶剤であるメチルエチルケトン(MEK)を乾燥させ、複合磁性材料の造粒粉を得た。なお、この複合磁性材料の造粒粉の全質量におけるエポキシ樹脂の質量は3wt%、ベンゾフェノンの質量は0.5wt%(エポキシ樹脂の質量に対して17wt%)とした。 First, a predetermined amount of benzophenone was weighed out and mixed with methyl ethyl ketone (MEK). A predetermined amount of the epoxy resin was then mixed in and thoroughly dissolved to form a solution. A predetermined amount of the metal magnetic powder was then mixed into this solution and thoroughly stirred with a planetary mixer to produce a slurry. After granulating this slurry, the dilution solvent, methyl ethyl ketone (MEK), was dried to obtain a granulated powder of the composite magnetic material. The mass of the epoxy resin and the mass of the benzophenone were 3 wt% and 0.5 wt% (17 wt% of the epoxy resin) of the total mass of the granulated powder of the composite magnetic material, respectively.
また、ベンゾフェノンを配合しないこと以外は上記と同様にして、複合磁性材料の造粒粉のコントロールも作製した。なお、この複合磁性材料の造粒粉のコントロールの全質量におけるエポキシ樹脂の質量は3wt%とした。 A control granulated powder of composite magnetic material was also prepared in the same manner as above, except that benzophenone was not added. The mass of epoxy resin in the control granulated powder of composite magnetic material was 3 wt % of the total mass.
次に、エアシリンダーが組み込まれた温度調整制御が可能なプレス機械の、下側パンチを含む金型を100℃以上140℃以下に調整した。金型温度が安定したところで金型内に上記複合磁性材料の造粒粉のいずれかを供給し、30秒間そのまま保持してその温度を金型温度とほぼ同一とした。30秒経過後、同じ温度に調整された上側パンチを挿入し、100kgf/cm2(9.8×102N/cm2)の成型圧力を上側パンチにかけて圧縮成型を行った。そして、それぞれ圧縮した状態で5分間保持した後、得られた各複合磁性成型体を金型から取り出した。さらに、金型から取り出した複合磁性成型体を、200℃2時間熱処理を行い、熱硬化性樹脂の熱硬化(アフターキュア)を行って2種類の円盤状の複合磁性熱硬化成型体を得た。
なお、金型への供給時において、いずれの造粒粉も粉としての流動性が良いものであった。また、ベンゾフェノンを含む複合磁性材料は、圧縮成型の開始時および所定の密度(5.45g/cm3以上)となるまでにおいて流動性を有する液状となっていた。
Next, the temperature of the die, including the lower punch, of a temperature-controllable press machine equipped with an air cylinder was adjusted to 100°C or higher and 140°C or lower. Once the die temperature stabilized, one of the granulated powders of the composite magnetic material described above was fed into the die and held there for 30 seconds until its temperature was approximately the same as the die temperature. After 30 seconds, an upper punch, also held at the same temperature, was inserted, and a molding pressure of 100 kgf/ cm2 (9.8 x 102 N/ cm2 ) was applied to the upper punch to perform compression molding. After each compaction, the resulting composite magnetic molded body was removed from the die. The composite magnetic molded body removed from the die was then heat-treated at 200°C for 2 hours to thermally cure (aftercure) the thermosetting resin, yielding two types of disc-shaped composite magnetic thermosetting molded bodies.
All of the granulated powders had good powder fluidity when fed into the mold. The composite magnetic material containing benzophenone was in a fluid liquid state at the start of compression molding and until it reached a predetermined density ( 5.45 g/cm or higher).
そして、得られた複合磁性熱硬化成型体の密度の評価には、この円盤状の複合磁性熱硬化成型体を使用した。また、この円盤状の複合磁性熱硬化成型体の中心に穴加工を施したトロイダル形状の複合磁性熱硬化成型体を作製し、得られた複合磁性熱硬化成型体の比透磁率の評価には、このトロイダル形状の複合磁性熱硬化成型体を使用した。 This disk-shaped composite magnetic thermosetting molded body was used to evaluate the density of the resulting composite magnetic thermosetting molded body. A toroidal-shaped composite magnetic thermosetting molded body was also created by drilling a hole in the center of this disk-shaped composite magnetic thermosetting molded body, and this toroidal-shaped composite magnetic thermosetting molded body was used to evaluate the relative magnetic permeability of the resulting composite magnetic thermosetting molded body.
具体的な評価方法は、密度については、円盤状の複合磁性熱硬化成型体の外径、高さ、および質量の計測値から算出して評価した。比透磁率については、トロイダル形状の複合磁性熱硬化成型体に絶縁被覆銅線(エナメル線)を20ターン巻回し、LCRメーター(Agilent社製 E4980A LCR Meter)によってインダクタンス値を測定し、トロイダル形状の複合磁性熱硬化成型体の外径、内径、および厚さからコア乗数を計算して、インダクタンス値から比透磁率を算出した。 Specific evaluation methods included calculating density from the measured outer diameter, height, and mass of the disk-shaped composite magnetic thermosetting molded body. For relative permeability, 20 turns of insulating-coated copper wire (enameled wire) were wound around the toroidal composite magnetic thermosetting molded body, and the inductance value was measured using an LCR meter (Agilent E4980A LCR Meter). The core multiplier was calculated from the outer diameter, inner diameter, and thickness of the toroidal composite magnetic thermosetting molded body, and the relative permeability was calculated from the inductance value.
この結果、ベンゾフェノンを含む複合磁性材料を用いて作製された複合磁性熱硬化成型体の密度は5.62g/cm3、比透磁率は26.2であり、コントロールの複合磁性材料(ベンゾフェノンを含まない複合磁性材料)を用いて作製された複合磁性熱硬化成型体の密度は5.37g/cm3、比透磁率は23.2であった。つまり、高融点化合物を含む複合磁性材料を用いることにより、低い成型圧力で高い密度および高い比透磁率の複合磁性熱硬化成型体が得られることが明らかとなった。 As a result, the composite magnetic thermosetting molded body produced using the composite magnetic material containing benzophenone had a density of 5.62 g/cm 3 and a relative magnetic permeability of 26.2, while the composite magnetic thermosetting molded body produced using the control composite magnetic material (composite magnetic material not containing benzophenone) had a density of 5.37 g/cm 3 and a relative magnetic permeability of 23.2. In other words, it was made clear that by using a composite magnetic material containing a high-melting point compound, a composite magnetic thermosetting molded body with high density and high relative magnetic permeability can be obtained at a low molding pressure.
さらに、上記で調製したベンゾフェノンを含む複合磁性材料の造粒粉あるいはコントロールの複合磁性材料の造粒粉について、室温(20±5℃)および100℃における性状を確認し、撮影を行った。この撮影写真を図2に示す。この結果、ベンゾフェノンを含む複合磁性材料の造粒粉は、高融点化合物であるベンゾフェノンが室温(20±5℃)では固体のため、図2の左側下段の写真に示されるように、金型への供給時の状態では、コントロールの複合磁性材料の造粒粉(図2の左側上段)と同様に粉としての流動性が良いものであった。一方、100℃ではベンゾフェノンが液状化するため、熱成型時の状態ではベンゾフェノンを含む複合磁性材料の造粒粉が液状となり(図2の右側下段)、熱成型時の状態においても粉状であるコントロールの複合磁性材料の造粒粉(図2の右側上段)とは異なる性状であることが示された。 Furthermore, the properties of the granulated powder of the composite magnetic material containing benzophenone prepared above and the granulated powder of the control composite magnetic material were confirmed and photographed at room temperature (20±5°C) and 100°C. These photographs are shown in Figure 2. As a result, because benzophenone, a high-melting-point compound, is solid at room temperature (20±5°C), the granulated powder of the composite magnetic material containing benzophenone had good powder fluidity when fed into the mold, as shown in the photograph in the lower left of Figure 2, similar to the granulated powder of the control composite magnetic material (upper left of Figure 2). However, because benzophenone liquefies at 100°C, the granulated powder of the composite magnetic material containing benzophenone became liquid during thermoforming (lower right of Figure 2), demonstrating different properties from the granulated powder of the control composite magnetic material, which remained powdery even during thermoforming (upper right of Figure 2).
(実施例2)
複合磁性材料に用いる金属磁性粉末および熱硬化性樹脂として実施例1と同じものを用意した。また、複合磁性材料に用いる高融点化合物として、下記表1に示す12種類の化合物を用意した。
Example 2
The same metal magnetic powder and thermosetting resin used in the composite magnetic material were prepared as in Example 1. In addition, 12 types of compounds shown in Table 1 below were prepared as high-melting point compounds used in the composite magnetic material.
そして、実施例1と同様にして12種類の複合磁性材料の造粒粉を作製した(下記表1のNo.7は実施例1で作製したものと同じである)。なお、この複合磁性材料の造粒粉の全質量におけるエポキシ樹脂の質量は3wt%、高融点化合物の質量は0.5wt%(エポキシ樹脂の質量に対して17wt%)とした。さらに、これも実施例1と同様の方法により複合磁性熱硬化成型体を作製し、金型への造粒粉の供給時の流動性(給粉時流動性)、および1000kgf/cm2以下の低い成型圧力でも高密度の成型体を作製可能であるか(低成型圧化効果)について3段階で評価した。また、複合磁性材料の造粒粉に含まれる高融点化合物が造粒粉作製の作業中および40℃24hrでの保管時において残存しているか(保存性)についても3段階で評価し、これらの3項目の評価から総合判定も3段階で行った。この結果も下記表1に示す。なお、各項目の具体的な評価基準は以下の通りである。 Twelve types of granulated powder of composite magnetic material were prepared in the same manner as in Example 1 (No. 7 in Table 1 below is the same as that prepared in Example 1). The mass of the epoxy resin and the mass of the high-melting-point compound were 3 wt % and 0.5 wt %, respectively, of the total mass of the granulated powder of the composite magnetic material (17 wt % relative to the mass of the epoxy resin). Furthermore, composite magnetic thermosetting molded bodies were prepared in the same manner as in Example 1, and evaluated on a three-point scale for the fluidity when the granulated powder was supplied to the mold (powder supply fluidity) and whether a high-density molded body could be produced even at a low molding pressure of 1000 kgf/cm 2 or less (low molding pressure effect). Furthermore, whether the high-melting-point compound contained in the granulated powder of the composite magnetic material remained during the granulated powder preparation process and after storage at 40°C for 24 hours (storability) was also evaluated on a three-point scale. A comprehensive evaluation was also conducted based on the evaluation of these three items. The results are also shown in Table 1 below. The specific evaluation criteria for each item are as follows:
<給粉時流動性>
◎:流動性の変化無し
〇:流動性の変化有るが給粉可能
×:流動性が劣化する
<低成型圧化効果>
◎:低成型圧で密度の変化有り(>10%)
〇:低成型圧で密度の変化有り(≦10%)
×:低成型圧では密度の変化無し
<保存性>
◎:保管時も重量変化無し
〇:保管時に重量変化有り
×:作業中に揮発が進む
<総合判定>
◎:上記項目の評価が全て◎である
〇:上記項目の評価が全て○以上である
×:上記項目の評価に×が1以上ある
<Fluidity during feeding>
◎: No change in fluidity 〇: Fluidity changes but powder can be fed ×: Fluidity deteriorates <Effect of low molding pressure>
◎: Density changes at low molding pressure (>10%)
○: Density changes at low molding pressure (≦10%)
×: No change in density at low molding pressure <Storage>
◎: No change in weight during storage. 〇: Weight changes during storage. ×: Evaporation progresses during handling. <Overall evaluation>
◎: All of the above items are rated as ◎. ○: All of the above items are rated as ○ or higher. ×: One or more of the above items are rated as ×.
この結果から、複合磁性材料が金型への供給時に粉としての流動性を有するためには、含まれる高融点化合物が室温で固体である必要があり、つまり融点が25℃以上であることが必要であることが示された。また、複合磁性材料の40℃以下(例えば10℃以上40℃以下)での保存性を確保するためには、含まれる高融点化合物がこの温度帯でほとんど揮発しないことが必要であり、つまり沸点が160℃以上である必要があることも示された。さらに、100℃以上での熱成型(例えば100℃以上140℃以下)を行うためには、複合磁性材料に含まれる高融点化合物の融点が100℃未満である必要があることも示された。 These results show that in order for a composite magnetic material to have the fluidity of a powder when fed into a mold, the high-melting-point compound contained therein must be solid at room temperature, i.e., have a melting point of 25°C or higher. Furthermore, to ensure the shelf life of a composite magnetic material at 40°C or below (e.g., 10°C to 40°C), the high-melting-point compound contained therein must be virtually non-volatile in this temperature range, i.e., have a boiling point of 160°C or higher. Furthermore, in order to perform thermal molding at 100°C or above (e.g., 100°C to 140°C), the melting point of the high-melting-point compound contained in the composite magnetic material must be below 100°C.
(実施例3)
複合磁性材料に用いる金属磁性粉末および熱硬化性樹脂として実施例1と同じものを用意した。また、複合磁性材料に用いる高融点化合物として、クマリン(融点73℃、沸点298℃)を用意した。
Example 3
The same metal magnetic powder and thermosetting resin used in the composite magnetic material were prepared as in Example 1. Coumarin (melting point 73°C, boiling point 298°C) was also prepared as the high-melting-point compound used in the composite magnetic material.
そして、配合量を下記表2に示す量とした以外は実施例1と同様にして、9種類の複合磁性材料の造粒粉を作製した(下記表2のNo.25は実施例2のNo.12と同じである)。さらに、これも実施例1と同様の方法により複合磁性熱硬化成型体を作製し、実施例2と同じ基準により給粉時流動性および低成型圧化効果について3段階で評価した。そして、これも実施例2と同様に、これらの2項目の評価から総合判定も3段階で行った。この結果も下記表2に示す。 Nine types of granulated powder of composite magnetic material were then prepared in the same manner as in Example 1, except that the blending amounts were as shown in Table 2 below (No. 25 in Table 2 below is the same as No. 12 in Example 2). Furthermore, composite magnetic thermosetting molded bodies were prepared using the same method as in Example 1, and evaluated on a three-point scale for powder feeding fluidity and low molding pressure effect using the same criteria as in Example 2. Also, as in Example 2, an overall evaluation was made on a three-point scale based on the evaluation of these two items. The results are also shown in Table 2 below.
この結果から、複合磁性材料における高融点化合物の質量比率は、熱硬化性樹脂の質量に対して3wt%以上100wt%以下であるのが好ましく、10wt%以上33wt%以下であるのが特に好ましいことが示された。 These results show that the mass ratio of the high-melting-point compound in the composite magnetic material is preferably 3 wt% or more and 100 wt% or less relative to the mass of the thermosetting resin, and particularly preferably 10 wt% or more and 33 wt% or less.
本実施形態は以下の技術思想を包含する。
(1)材料調製工程と、圧縮成型工程と、熱硬化工程と、を含む複合磁性熱硬化成型体の製造方法であって、前記材料調製工程が、金属磁性粉末と、熱硬化性樹脂と、融点が25℃以上100℃未満であり且つ沸点が150℃以上である高融点化合物と、を、前記熱硬化性樹脂の質量に対して前記高融点化合物の質量が3.0wt%以上100wt%以下となるように混合して粉状の複合磁性材料を得る工程であり、前記圧縮成型工程が、前記複合磁性材料を100℃以上に調整された金型に供給して液状とし、1000kgf/cm2以下の成型圧力により圧縮成型して複合磁性成型体を得る工程であり、前記熱硬化工程が、前記複合磁性成型体を熱処理し、前記高融点化合物を揮発させて除去しながら前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、前記複合磁性熱硬化成型体を得る工程である、複合磁性熱硬化成型体の製造方法。
(2)前記圧縮成型工程において、1000kgf/cm2以下の成型圧力により、液状となった前記複合磁性材料が流動性を有する状態のうちに密度が5.45g/cm3以上となるように圧縮成型する、(1)に記載の複合磁性熱硬化成型体の製造方法。
(3)前記材料調製工程の前記高融点化合物は、融点が80℃以下であり且つ沸点が330℃以下である、(1)または(2)に記載の複合磁性熱硬化成型体の製造方法。
(4)前記圧縮成型工程において、前記複合磁性材料を、100℃以上140℃以下の温度に調整された前記金型に供給する、(1)~(3)のいずれか1つに記載の複合磁性熱硬化成型体の製造方法。
(5)前記圧縮成型工程が、前記複合磁性材料にコイルを内包させて圧縮一体成型し、前記コイルが内包された前記複合磁性成型体を得る工程である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の複合磁性熱硬化成型体の製造方法。
The present embodiment encompasses the following technical ideas.
(1) A method for producing a composite magnetic thermosetting molded body, the method including a material preparation step, a compression molding step, and a thermosetting step, in which the material preparation step is a step of mixing a metal magnetic powder, a thermosetting resin, and a high-melting-point compound having a melting point of 25°C or more but less than 100°C and a boiling point of 150°C or more so that the mass of the high-melting-point compound is 3.0 wt% or more and 100 wt% or less relative to the mass of the thermosetting resin to obtain a powdered composite magnetic material, the compression molding step is a step of supplying the composite magnetic material to a mold adjusted to 100°C or more to make it liquid, and compression molding it at a molding pressure of 1000 kgf/cm2 or less to obtain a composite magnetic molded body, and the thermosetting step is a step of heat-treating the composite magnetic molded body to thermally cure the thermosetting resin while volatilizing and removing the high-melting-point compound, thereby obtaining the composite magnetic thermosetting molded body.
(2) A method for producing a composite magnetic thermosetting molded body as described in (1 ), wherein in the compression molding process, the composite magnetic material is compression molded at a molding pressure of 1000 kgf/cm2 or less so that the density of the liquid composite magnetic material is 5.45 g/cm3 or more while it is in a fluid state.
(3) A method for producing a composite magnetic thermosetting molded body according to (1) or (2), wherein the high-melting point compound in the material preparation step has a melting point of 80°C or less and a boiling point of 330°C or less.
(4) In the compression molding process, the composite magnetic material is supplied to the mold adjusted to a temperature of 100°C or higher and 140°C or lower. A method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body according to any one of (1) to (3).
(5) The method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body described in any one of (1) to (4), wherein the compression molding process is a process of encapsulating a coil in the composite magnetic material and compressing and molding the composite magnetic material to obtain the composite magnetic molded body encapsulating the coil.
11 空芯コイル
12 コイル引出部
21 金型
22 複合磁性材料
32 複合磁性熱硬化成型体
11 Air-core coil 12 Coil lead-out portion 21 Mold 22 Composite magnetic material 32 Composite magnetic thermosetting molded body
Claims (5)
前記材料調製工程が、金属磁性粉末と、熱硬化性樹脂と、融点が25℃以上100℃未満であり且つ沸点が160℃以上である高融点化合物としてシクロヘキサノール、p-クレゾール、フェノール、L-メントール、ベンゾフェノン、α,α´-ジクロロ-o-キシレン、ステアリルアルコール、3,5-ジメチルフェノール、ブチルヒドロキシトルエン、およびクマリンからなる群から選ばれる1以上と、を、雰囲気温度が室温の環境下で前記熱硬化性樹脂の質量に対して前記高融点化合物の質量が3.0wt%以上100wt%以下となるように混合して、粉状の複合磁性材料を得る工程であり、
前記圧縮成型工程が、前記複合磁性材料を100℃以上に調整された金型に供給して液状とし、1000kgf/cm2以下の成型圧力により圧縮成型して複合磁性成型体を得る工程であり、
前記熱硬化工程が、前記複合磁性成型体を熱処理し、前記高融点化合物を揮発させて除去しながら前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、前記複合磁性熱硬化成型体を得る工程である、
複合磁性熱硬化成型体の製造方法。 A method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body, comprising a material preparation step, a compression molding step, and a thermosetting step,
the material preparation step is a step of obtaining a powdery composite magnetic material by mixing a metal magnetic powder, a thermosetting resin, and one or more high-melting-point compounds having a melting point of 25°C or more but less than 100°C and a boiling point of 160°C or more, which are selected from the group consisting of cyclohexanol, p-cresol, phenol, L-menthol, benzophenone, α,α'-dichloro-o-xylene, stearyl alcohol, 3,5-dimethylphenol, butylhydroxytoluene, and coumarin, in an ambient temperature of room temperature such that the mass of the high-melting-point compound is 3.0 wt% or more and 100 wt% or less relative to the mass of the thermosetting resin;
the compression molding step is a step of supplying the composite magnetic material to a mold adjusted to 100°C or higher to make it liquid, and compression molding it under a molding pressure of 1000 kgf/cm2 or less to obtain a composite magnetic molded body,
The thermosetting step is a step of heat-treating the composite magnetic molded body, and thermally curing the thermosetting resin while volatilizing and removing the high-melting point compound, to obtain the composite magnetic thermosetting molded body.
A method for manufacturing a composite magnetic thermosetting molded body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021044288A JP7735677B2 (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Manufacturing method for composite magnetic thermosetting molded body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021044288A JP7735677B2 (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Manufacturing method for composite magnetic thermosetting molded body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022143652A JP2022143652A (en) | 2022-10-03 |
| JP7735677B2 true JP7735677B2 (en) | 2025-09-09 |
Family
ID=83454984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021044288A Active JP7735677B2 (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Manufacturing method for composite magnetic thermosetting molded body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7735677B2 (en) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003509582A (en) | 1999-09-10 | 2003-03-11 | ホガナス アクチボラゲット | Amide wax lubricants for warm forming of iron-based powder compositions |
| JP2005133148A (en) | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Mitsubishi Materials Corp | Method for producing composite soft magnetic material having high strength and high specific resistance |
| JP2007116093A (en) | 2005-09-21 | 2007-05-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Soft magnetic material, soft magnetic material manufacturing method, and dust core manufacturing method |
| JP2009088362A (en) | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Toyota Central R&D Labs Inc | Dust core and method for manufacturing the same |
| JP2009267350A (en) | 2008-04-04 | 2009-11-12 | Toko Inc | Method for manufacturing molded coil |
| JP2010522273A (en) | 2007-03-21 | 2010-07-01 | ホガナス アクチボラグ (パブル) | Metal powder polymer composite material |
| JP2012044156A (en) | 2010-07-23 | 2012-03-01 | Toyota Central R&D Labs Inc | Manufacturing method of dust core and manufacturing method of powder for core |
| CN102737802A (en) | 2012-07-02 | 2012-10-17 | 浙江嘉康电子股份有限公司 | Coil and magnetic powder integrated inductor and manufacturing method thereof |
| JP2019176053A (en) | 2018-03-29 | 2019-10-10 | スミダコーポレーション株式会社 | Coil component, electronic equipment, metal magnetic powder and support device |
| JP2020202325A (en) | 2019-06-12 | 2020-12-17 | スミダコーポレーション株式会社 | Thermally-cured body of metal magnetic composite material |
-
2021
- 2021-03-18 JP JP2021044288A patent/JP7735677B2/en active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003509582A (en) | 1999-09-10 | 2003-03-11 | ホガナス アクチボラゲット | Amide wax lubricants for warm forming of iron-based powder compositions |
| JP2005133148A (en) | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Mitsubishi Materials Corp | Method for producing composite soft magnetic material having high strength and high specific resistance |
| JP2007116093A (en) | 2005-09-21 | 2007-05-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Soft magnetic material, soft magnetic material manufacturing method, and dust core manufacturing method |
| JP2010522273A (en) | 2007-03-21 | 2010-07-01 | ホガナス アクチボラグ (パブル) | Metal powder polymer composite material |
| JP2009088362A (en) | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Toyota Central R&D Labs Inc | Dust core and method for manufacturing the same |
| JP2009267350A (en) | 2008-04-04 | 2009-11-12 | Toko Inc | Method for manufacturing molded coil |
| JP2012044156A (en) | 2010-07-23 | 2012-03-01 | Toyota Central R&D Labs Inc | Manufacturing method of dust core and manufacturing method of powder for core |
| CN102737802A (en) | 2012-07-02 | 2012-10-17 | 浙江嘉康电子股份有限公司 | Coil and magnetic powder integrated inductor and manufacturing method thereof |
| JP2019176053A (en) | 2018-03-29 | 2019-10-10 | スミダコーポレーション株式会社 | Coil component, electronic equipment, metal magnetic powder and support device |
| JP2020202325A (en) | 2019-06-12 | 2020-12-17 | スミダコーポレーション株式会社 | Thermally-cured body of metal magnetic composite material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022143652A (en) | 2022-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6459154B2 (en) | Magnetic powder and manufacturing method thereof, magnetic core and manufacturing method thereof, and coil component | |
| CN103366913B (en) | Soft magnetic powder, compressed-core and magnetic element | |
| JP4308864B2 (en) | Soft magnetic alloy powder, green compact and inductance element | |
| US11817245B2 (en) | Soft magnetic powder | |
| JP4775293B2 (en) | Soft magnetic powder, dust core and magnetic element | |
| JP2018131683A (en) | Soft magnetic powder, powder magnetic core, magnetic component and method for producing powder magnetic core | |
| JP2017034091A (en) | Method for producing soft magnetic dust core and soft magnetic dust core | |
| JP7114985B2 (en) | Coil components, electronic devices, metal magnetic powders and support equipment | |
| KR20190106792A (en) | Soft magnetic metal powder, dust core, and magnetic component | |
| JP6393345B2 (en) | Dust core, method for producing the dust core, electric / electronic component including the dust core, and electric / electronic device on which the electric / electronic component is mounted | |
| CN107808729A (en) | Plyability magnetic material and thermmohardening body, electronic component and its manufacture method | |
| TWI722840B (en) | Magnetic core and coil parts | |
| KR20190106790A (en) | Soft magnetic metal powder, dust core, and magnetic component | |
| CN107093514A (en) | Compressed-core, the manufacture method of compressed-core, the inductor for possessing compressed-core and the electronics electrical equipments for being equipped with inductor | |
| TW201712699A (en) | Dust core, method for producing said dust core, electric/electronic component provided with said dust core, and electric/electronic device on which said electric/electronic component is mounted | |
| US20210276093A1 (en) | Magnetic Powder, Magnetic Powder Molded Body, And Method For Manufacturing Magnetic Powder | |
| WO2002069357A8 (en) | Bonded magnets made with atomized permanent magnetic powders | |
| JP2024040258A (en) | Compounds, molded bodies, and cured products of compounds | |
| JP6314020B2 (en) | Powder magnetic core using nanocrystalline soft magnetic alloy powder and manufacturing method thereof | |
| JP7735677B2 (en) | Manufacturing method for composite magnetic thermosetting molded body | |
| JP2021182591A (en) | Powder magnetic core and its manufacturing method | |
| JP6359273B2 (en) | Powder magnetic core and method for manufacturing the same | |
| JP7611775B2 (en) | Magnetic core materials and magnetic cores | |
| JP7632002B2 (en) | Manufacturing method for coil components using composite magnetic material | |
| CN113450987A (en) | Flowability-imparting particles and magnetic core |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240207 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20241016 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241203 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250108 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250507 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250630 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250729 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250811 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7735677 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |