磁性体的制造方法.pdf

本发明提供磁性体的制造方法，其在成形空间中堆积绝缘磁性粉末并挤压成形，在通过该挤压成形而固化的表面上形成布线的磁性体的制造方法，其为，依次包括：第1工序(S10)，准备布线基材，其具有薄板状基材和形成在该基材上并能够从该基材脱离的布线；第2工序(S20)，在所述成形空间中堆积所述绝缘磁性粉末后，在所述绝缘磁性粉末的表面以所述布线与其相对的形式配置该布线基材，并将它们挤压成形；及第3工序(S30)，从固化的所述绝缘磁性粉末表面留下所述布线并去掉所述基材。根据本发明的磁性体的制造方法，能够防止绝缘磁性粉末腐蚀，制造可靠性高的磁性体。

1.  一种磁性体的制造方法，是在成形空间中堆积绝缘磁性粉末并挤压成形，在通过该挤压成形而固化的表面上形成布线的磁性体的制造方法，其特征在于，依次包括：
第1工序，准备布线基材，其具有薄板状基材和形成在该基材上并能够从该基材脱离的布线；
第2工序，在所述成形空间中堆积所述绝缘磁性粉末后，在所述绝缘磁性粉末的表面以所述布线与其相对的形式配置该布线基材，并将它们挤压成形；
及第3工序，从固化的所述绝缘磁性粉末表面留下所述布线并去掉所述基材。

2.  根据权利要求1所述的磁性体的制造方法，其特征在于，
所述布线基材为如下形成的布线基材，通过在所述基材上形成导电膜之后，对所述导电膜施以所期望图形的蚀刻以形成所述布线。

3.  根据权利要求1或2所述的磁性体的制造方法，其特征在于，
所述布线的平均表面粗糙度大于所述绝缘磁性粉末的平均粒径。

4.  根据权利要求1至3中任意一项所述的磁性体的制造方法，其特征在于，所述布线由金属箔形成。

5.  根据权利要求4所述的磁性体的制造方法，其特征在于，
所述金属箔为铜箔。

6.  根据权利要求1至5中任意一项所述的磁性体的制造方法，其特征在于，
所述基材由树脂形成。

7.  根据权利要求1至6中任意一项所述的磁性体的制造方法，其特征在于，
所述第2工序依次包括：
预冲压工序，在所述成形空间中堆积所述绝缘磁性粉末的状态下进行预冲压成形，使所述绝缘磁性粉末的表面平坦化；
及正式冲压工序，在所述绝缘磁性粉末的表面，在以所述布线与其相对的形式配置所述布线基材的状态下，以高于所述预冲压成形的冲压力进行挤压成形。

磁性体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种磁性体的制造方法，尤其涉及一种在表面具有布线的磁性体的制造方法。
背景技术
由本发明的磁性体的制造方法制造的磁性体说的是具有电感器的元件，也称为电感器或变压器。这种磁性体可以通过在成形空间中堆积由绝缘体薄层所覆盖的铁粒子形成的绝缘磁性粉末之后，对该绝缘磁性粉末进行挤压成形而形成(例如，参照专利文献1及2)。
此时，由于绝缘磁性粉末具有绝缘性，所以制造的磁性体也具有绝缘性。因此，能够在磁性体的表面上直接形成所期望图形的布线，进而可以在该布线上实装电子元件、半导体元件、IC芯片等电子器件。
那么，形成在磁性体表面上的布线可以如下形成。即，首先在磁性体的表面整个面上形成例如铜箔，其后对该铜箔施以蚀刻以形成具有所期望图形的布线。
专利文献1：日本国特开2007-13176号公报
专利文献2：日本国特开2006-283190号公报
但是，在上述的现有磁性体的制造方法中，由于绝缘磁性粉末对蚀刻液的抗蚀性差，所以在对铜箔施以蚀刻时，绝缘磁性粉末被腐蚀，存在很难制造可靠性高的磁性体的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题而进行的，其在于提供一种磁性体的制造方法，通过防止绝缘磁性粉末腐蚀，可制造可靠性高的磁性体。
(1)本发明的磁性体的制造方法是为达成上述目的而提出的，是在成形空间中堆积绝缘磁性粉末并挤压成形，在通过该挤压成形而固化的表面上形成布线的磁性体的制造方法，其为，依次包括：第1工序，准备布线基材，其具有薄板状基材和形成在该基材上并能够从该基材脱离的布线；第2工序，在所述成形空间中堆积所述绝缘磁性粉末后，在所述绝缘磁性粉末的表面以所述布线与其相对的形式配置该布线基材，并将它们挤压成形；及第3工序，从固化的所述绝缘磁性粉末表面留下所述布线并去掉所述基材。
因此，根据本发明的磁性体的制造方法，通过在第3工序中从绝缘磁性粉末表面留下布线并去掉基材，可以在磁性体表面上形成所期望图形的布线。其结果为，由于不需要像以往那样对形成在磁性体表面上的导电膜施以蚀刻，所以能够防止绝缘磁性粉末腐蚀，可制造可靠性高的磁性体。
(2)在本发明的磁性体的制造方法中，优选所述布线基材为如下形成的布线基材，通过在所述基材上形成导电膜之后，对所述导电膜施以所期望图形的蚀刻以形成所述布线。
通过这种方法，可以使用预先在基材上形成有所期望图形的布线的布线基材，来制造可靠性高且高性能的磁性体。
(3)在本发明的磁性体的制造方法中，优选所述布线的平均表面粗糙度大于所述绝缘磁性粉末的平均粒径。
通过这种方法，在第2工序中，绝缘磁性粉末排列为填埋布线表面的凹凸。因此，能够提高磁性体与布线的密合度，进而可制造可靠性高的磁性体。
(4)在本发明的磁性体的制造方法中，优选所述布线由金属箔形成。
通过这种方法，能够形成电阻低且机械强度高的布线，进而可制造高性能且可靠性高的磁性体。
(5)在本发明的磁性体的制造方法中，优选所述金属箔为铜箔。
由于铜箔具有高延展性，所以通过上述方法，在第2工序中，不仅仅绝缘磁性粉末排列为填埋布线表面的凹凸，铜箔也塑性变形为填埋绝缘磁性粉末间的间隙。因此，可以进一步提高磁性体与布线的密合度，进而可制造可靠性更高的磁性体。
(6)在本发明的磁性体的制造方法中，优选所述基材由树脂形成。
由于树脂具有适度的柔软性，所以通过上述方法，可以提高揭去基材时的操作性。
(7)在本发明的磁性体的制造方法中，优选所述第2工序依次包括：预冲压工序，在所述成形空间中堆积所述绝缘磁性粉末的状态下进行预冲压成形，使所述绝缘磁性粉末的表面平坦化；及正式冲压工序，在所述绝缘磁性粉末的表面，在以所述布线与其相对的形式配置所述布线基材的状态下，以高于所述预冲压成形的冲压力进行挤压成形。
通过这种方法，由于可以在通过预冲压工序使绝缘磁性粉末表面平坦化之后，在该绝缘磁性粉末上配置布线基材，所以可制造以均匀的挤压力形成有布线的高性能的磁性体。
附图说明
图1是表示用于说明根据实施方式的磁性体的制造方法制造的磁性体10的图。
图2是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的流程图。
图3是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的第1工序S10的图。
图4是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的第2工序S20的图。
图5是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的第2工序S20的图。
图6是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的第2工序S20的图。
图7是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的第3工序S30的图。
图8是表示用于布线的剥离强度试验的布线基材的布线表面状态的放大剖视图。
图9是表示布线的剥离强度试验的结果的图。
图10是表示试样A中的磁性部和布线的界面状态的放大剖视图。
符号说明
1-基材；2-铜箔；3-光致抗蚀剂；4-布线基材；10-电感器(磁性体)；11-线圈；12-磁性部；13-布线；14-电极；15-成形体；16-接线框；17-IC芯片；30、31、32-成形模具；MP-绝缘磁性粉末。
具体实施方式
实施方式
以下，根据图示的实施方式对本发明的磁性体的制造方法进行详细说明。另外，在以下的说明中，对于实施方式所使用的附图，对相同构成要素标记相同符号，并尽量省略重复的说明。
1.磁性体10
图1是表示用于说明根据实施方式的磁性体的制造方法制造的磁性体10的图。
如图1所示，磁性体10是表面实装型的电感器，其具备：磁性部12，对绝缘磁性粉末MP挤压而成形；布线13，形成于磁性部12的表面并具有所期望的图形；电极14，设置在磁性部12的背面；及接线框16，电连接电极14及布线13。
如后述的图7(c)所示，磁性部12内置有规定形状的线圈11。线圈11与电极14连接并构成电路的一部分。另外，在图7(c)中省略电极14的图示。
布线13使用导电膜(例如铜箔)而形成。布线13的形成方法在后面说明。
电极14使用导电性材料(例如铜)而形成。电极14可以通过加工板状构件而形成。另外，电极14例如也可以在堆积绝缘磁性粉末MP时，通过使导电性粉末(例如铜粉末)堆积在电极的形成位置上，并一起压缩它们而与磁性部12一起形成。
接线框16使用导电性材料(例如铜)形成为能够夹持磁性部12的表面及背面的半工字形。布线12和电极14通过接线框16电连接。
在布线13上实装有IC芯片17、电容器、电阻等各种电子器件，并与这些电子器件一起构成电路。
绝缘磁性粉末MP如专利文献2所公开的那样，通过PHPS(全氢聚硅氮烷)溶液覆盖导电性金属粉末(例如铁粒子)的表面后，与有机类粘合剂溶液及环氧功能性硅烷或氨基功能性硅烷的单独或混合它们后的耦合剂混合，其后蒸发并去除溶液。在去除溶液时发生氧化，因而在金属粉末的表面形成二氧化硅膜。由此，通过二氧化硅膜形成具有绝缘性的磁性粉末。
2.磁性体的制造方法
图2是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的流程图。
图3是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的第1工序S10的图。图3(a)至图3(f)是表示第1工序S10的各工序的图。
图4至图6是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的第2工序S20的图。图4是表示用于第2工序20的成形模具31～33及各原材料(线圈11、电极14、绝缘磁性粉末MP、布线衬底4)的图。图5(a)至图5(c)是表示第2工序S20的各工序的图。图6(a)至图6(f)是表示第2工序S20的各工序的图。
图7是表示用于说明实施方式的磁性体的制造方法的第3工序S30的图。图7(a)至图7(c)是表示第3工序S30的各工序的图。另外，在图5至图7中省略电极14的图示。
如图2所示，实施方式的磁性体的制造方法依次包括第1工序S10、第2工序S20、第3工序S30、第4工序。下面，以第1工序10、第2工序20、第3工序S30、第4工序S40的顺序详细说明实施方式的磁性体的制造方法。
2-1.第1工序S10
第1工序S10是准备具有薄板状基材1和形成在基材1上并能够从基材1脱离的布线13的布线基材4的工序。
首先，如图3(a)所示，作为基材准备例如由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)形成的薄板状基材1(步骤S11)。
之后，如图3(b)所示，在基材1的表面整个面上形成铜箔2(步骤S12)。因此，与利用经过多次反复进行丝网印刷而形成布线的情况相比，不需要对位操作、叠加操作，可以较容易地形成铜箔2。布线的平均表面粗糙度为例如6μm。
之后，如图3(c)所示，在铜箔2上涂敷光致抗蚀剂3(步骤S 13)。
之后，如图3(d)所示，对光致抗蚀剂3进行光刻蚀，构图为所期望的图形状(步骤S14)。另外，图3(d)表示作为正性抗蚀剂来构图的例子。
之后，如图3(e)所示，用三氯化铁对铜箔2施以蚀刻(步骤S15)。
最后，如图3(f)所示，通过去掉光致抗蚀剂3，在基材1上形成所期望图形的布线13(步骤S16)。由此，形成具有薄板状基材1和形成在基材1上并能够从基材1脱离的布线13的布线基材4。
2-2.第2工序S20
第2工序S20是在成形空间中堆积绝缘磁性粉末MP后，在绝缘磁性粉末MP的表面以布线13与其相对的形式配置布线基材4，并将它们挤压成形的工序。
首先，如图4所示，在由成形模具31～33划定的成形空间中配置线圈11及电极14。其后，如图5(a)及图6(a)至图6(c)所示，在成形空间中以覆盖线圈11的形式堆积绝缘磁性粉末MP的状态下进行预冲压成形，使绝缘磁性粉末MP的表面平坦化(预冲压工序、步骤S21)。预冲压成形中的冲压力为例如0.01GPa～0.05Gpa。绝缘磁性粉末的平均粒径为例如5μm。
成形模具31构成为通过来自表面及背面的压缩来规定磁性体10的外周形状。磁性体10具有矩形外形。
之后，如图5(b)及图5(c)以及图6(d)及图6(e)所示，在绝缘磁性粉末MP的表面，在以布线13与其相对的形式配置布线基材4的状态下，以高于预冲压成形的冲压力进行挤压成形(正式冲压工序、步骤22及23)。正式冲压成形中的冲压力例如为0.65Gpa～1.0Gpa。
第2工序20结束后，如图6(f)所示，从成形模具31中取出成形体15。由此，绝缘磁性粉末MP发生固化，可以取出处于布线13埋设于磁性部12的表面且电极14埋设于磁性部的背面的状态的成形体15(参照图1)。
其后，以120度～180度对成形体15加热20分钟～1个小时，优选以130度～140度加热1个小时。由此，可实现磁性部12的硬化。
2-3.第3工序S30
第3工序S30是从固化的绝缘磁性粉末MP表面留下布线13并去掉基材1的工序。
在第3工序S30中，如图7(a)至图7(c)所示，从固化的绝缘磁性粉末MP(成形体15)表面留下布线13并去掉基材1(步骤31～33)。
2-4.第4工序S40
第4工序S40是在磁性部12上安装接线框16，同时搭载IC芯片17、电容器、电阻等电子器件的工序。
在第4工序S40中，以夹持磁性部12的表面及背面的形式从磁性部12的侧面将半工字形的接线框16安装于磁性部12。由此，电极14和布线13通过接线框16电连接。进而其后，在磁性部12的表面上搭载IC芯片17、电容器、电阻等电子器件。由此，完成磁性体10。
3.实施方式的磁性体的制造方法的效果
根据实施方式的制造方法，通过在第3工序S30中从绝缘磁性粉末MP表面留下布线13并去掉基材1，可以在磁性体10的表面上形成所期望图形的布线4。其结果为，不需要像以往那样对形成在磁性体表面上的导电膜施以蚀刻，因此，能够防止绝缘磁性粉末腐蚀，可制造可靠性高的磁性体。
根据实施方式的磁性体的制造方法，由于使用预先在基材上形成有所期望图形的布线的布线基材来制造磁性体，所以可制造可靠性高且高性能的磁性体。
根据实施方式的磁性体的制造方法，由于布线13的平均表面粗糙度大于绝缘磁性粉末MP的平均粒径，所以在第2工序S20中，绝缘磁性粉末MP排列为填埋布线表面的凹凸。因此，能够提高磁性体10(磁性部12)与布线13的密合度，进而可制造可靠性高的磁性体。
在实施方式的磁性体的制造方法中，由于布线13由金属箔(铜箔)形成，所以能够形成电阻低且机械强度高的布线，进而可制造高性能且可靠性高的磁性体。
在实施方式的磁性体的制造方法中，由于金属箔是具有高延展性的铜箔2，所在第2工序S20中，不仅仅绝缘磁性粉末MP排列为填埋布线13表面的凹凸，铜箔2也塑性变形为填埋绝缘磁性粉末MP间的间隙。因此，可以进一步提高磁性体10(磁性部12)与布线13的密合度，进而可制造可靠性更高的磁性体。
根据实施方式的磁性体的制造方法，由于基材1由具有适度柔软性的树脂形成，所以可以提高揭去基材1时的操作性。
根据实施方式的磁性体的制造方法，由于可通过预冲压工序使绝缘磁性粉末MP表面平坦化之后，在绝缘磁性粉末MP(磁性部12)上配置布线基材4，所以可制造以均匀的挤压力形成有布线13的高性能的磁性体。
根据实施方式的磁性体的制造方法，能够通过已知方法容易地改变形成在基材1上的铜箔2的厚度尺寸，可以在磁性体10(磁性部12)的表面上容易地形成所期望厚度尺寸的布线13。
而且，与在通过印刷法形成布线的现有制造方法中，为了形成较厚的布线，需要经过多次反复进行丝网印刷相比，根据实施方式的磁性体的制造方法，能够通过以往公知的方法容易地使形成在基材1上的铜箔2的厚度变厚。
试验例
下面，为了明确布线的平均表面粗糙度与布线的密合度的关系，进行了布线的剥离强度试验(peel strength test)。
图8是表示用于布线的剥离强度试验的布线基材的布线表面状态的放大剖视图。图8(a)是表示用于试样A的布线基材的布线表面状态的放大剖视图，图8(b)是表示用于试样B的布线基材的布线表面状态的放大剖视图。
1.试样的制作
使用与实施方式的磁性体的制造方法的第1工序10至第3工序S30同样的方法形成磁性体。磁性体的尺寸为长10mm×宽10mm×高2mm。另外，布线的宽度为3mm，布线的厚度为75μm。作为绝缘磁性粉末MP，使用由表面覆盖有二氧化硅膜的铁粒子形成的绝缘磁性粉末。绝缘磁性粉末MP的平均粒径为5μm。
1-1.试样A
使用在基材上形成有作为布线其平均表面粗糙度Ra为6μm的铜箔的布线基材(参照图8(a))来制作磁性体，以作为试样A。
1-2.试样B
使用在基材上形成有作为布线其平均表面粗糙度Ra为2μm的铜箔的布线基材(参照图8(b))来制作磁性体，以作为试样B。
2.剥离强度试验
在剥离强度试验中，测定以1分钟剥离1mm的速度向上方拉拽布线并从磁性部剥离布线所需的拉拽力。
图9是表示布线的剥离强度试验的结果的图。
如图9所示，试样A的情况和试样B的情况都得到了0.15KN/m以上的剥离强度，确认到获得了实用性的密合度。其中尤其在试样A的情况下，得到了0.5KN/m的剥离强度，确认到获得了尤为优异的密合度。
图10是表示试样A中的磁性部和布线的界面状态的放大剖视图。
由图10可知，在试样A中，绝缘磁性粉末排列为填埋布线表面的凹凸。
另外，由图10可知，在试样A中，铜箔塑性变形为填埋绝缘磁性粉末间的间隙。
以上，虽然根据上述的实施方式说明了本发明的磁性体的制造方法，但是本发明并不局限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以在各种方式中实施。