CN105321654A - 线圈部件和包括该线圈部件的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种包括没有端子电极的污染且呈现高屏蔽性的外装材的线圈部件。该线圈部件包括：柱状部；具有长边L、短边S和厚度T的第一和第二长方形板部；将绝缘包覆导体卷绕于柱状部而成的线圈；与线圈的两端部电连接的2个端子电极；和包含磁性颗粒和树脂材料的、覆盖线圈的至少一部分的外装部，柱状部的两端部分别与第一和第二长方形板部的LS平面连接，柱状部和第一及第二长方形板部由磁性体构成，端子电极分别形成于由第一长方形板部的2个ST平面侧，在通过柱状部的中心且与LS平面平行的截面中的、外装部的在L方向上的厚度PL与在S方向上的厚度PS满足PL＜PS。
Description
技术领域
本发明涉及具有所谓的鼓型磁芯的线圈部件和包括该线圈部件的电子设备。
背景技术
作为线圈部件的一种类型，可以举出如下鼓型线圈部件，其包括由磁性材料等构成的鼓型磁芯和使绝缘包覆导体卷绕于该磁芯而成的线圈。以便携设备为代表的电子设备要求高性能化，并且寻求提供具有高性能的部件。作为线圈部件，高饱和电流的用途正在扩大。此外，随着电子设备的小型化，线圈部件向进一步小型化迈进的要求越来越高。
专利文献1公开了绕组的制作容易并且容易抑制绕组的特性偏差的鼓型磁芯的发明。此外，作为更有效地使用空间的方法，可以举出将模具树脂(掺入铁氧体)设置在绕组的外侧的方法。通过形成模具树脂，屏蔽性变好，能够提高电感。即，为了提高电感，增加模具树脂的量以提高屏蔽性是有用的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2011-165696号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述专利文献1的技术中，尤其是线圈部件的高度为1mm以下那样的小型部件时，外部电极受污染，成为对增加模具树脂量的制约。
鉴于上述情况，本发明的课题在于，提供一种能够与小型部件对应的、具有防止端子电极的污染且呈现高屏蔽性的外装材的线圈部件、以及包括这种线圈部件的电子设备。
解决课题的技术手段
本发明者们专心研究之后，完成了以下本发明。
(1)一种线圈部件，其特征在于，包括：柱状部；第一长方形板部和第二长方形板部，上述第一长方形板部和上述第二长方形板部包括具有长边和短边的长方形状的主面和厚度方向的边；将绝缘包覆导体卷绕于上述柱状部而成的线圈；与上述线圈的两端部电连接的2个端子电极；和包含磁性颗粒和树脂材料的、覆盖上述线圈的至少一部分的外装部，上述柱状部的两端部分别与上述第一长方形板部的主面和上述第二长方形板部的主面连接，上述柱状部和第一长方形板部及第二长方形板部由磁性体构成，上述2个端子电极分别形成于由第一长方形板部的外侧的主面的短边和厚度方向的边规定的2个平面侧，在通过上述柱状部的中心且与上述主面平行的截面中，外装部的在上述长边的方向上的厚度PL与在上述短边的方向上的厚度PS满足PL<PS。
(2)根据(1)所述的线圈部件，上述外装部所包含的磁性颗粒是金属磁性颗粒。
(3)根据(1)或(2)所述的线圈部件，在通过上述柱状部的中心且与上述主面平行的截面中的、柱状部的截面积大于上述外装部的截面积。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的线圈部件，上述线圈的两端部被引出到由上述第一长方形板部的长边和厚度方向的边规定的1个平面，上述外装部覆盖上述被引出的部分。
(5)根据权利要求(1)～(3)中任一项所述的线圈部件，上述线圈的两端部被接合于由上述第一长方形板部的长边和厚度方向的边规定的1个平面，并且外装部覆盖上述被接合的部分。
(6)一种电子设备，其特征在于，包括根据(1)～(5)中任一项记载的线圈部件。
发明的效果
根据本发明，提供一种不污染端子电极、小型且呈现高电感的线圈部件。具体地，通过在磁性体(柱状部)的长边侧将外装部形成得厚，能够确保屏蔽性，并且能够消除短边侧的外装部对短边侧的尺寸产生的影响。结果是，即使在使用磁性颗粒的填充率高且由此而导致浸润扩大不良的外装材的情况下，在长边侧形成外装部，就能够确保屏蔽性，并且通过减少短边侧的外装材的量，能够消除影响安装的端子电极的污染。
根据优选实施方式，通过在外装部中包含金属磁性颗粒，能够进一步提高饱和电流。根据另一优选实施方式，可以使用以高密度填充了磁性颗粒的外装材，由此即使减小外装部的截面积，也能够得到高电感。并且，与减小了外装部的截面积的量相应地能够增大磁性体的截面积，由此能够提高饱和电流。根据又一优选实施方式，通过将线圈端部的引出配置于长方形板部的长边侧，不会影响安装，并且通过使外装部的一部分存在于长方形板部的侧面，能够保护引出的导线。根据又一优选实施方式，通过将接合部配置于长方形板部的长边侧，不会影响安装，并且通过使外装部的一部分存在于长方形板部的侧面，能够保护被接合的导线，即使在高温的环境下，也能够消除磁芯和外装部之间的剥离。具有本发明的线圈部件的电子设备可以期待进一步的小型化和高性能。
附图说明
图1是本发明的线圈部件的示意图。
图2是本发明的线圈部件的部分构造的示意图。
符号说明
11：外装部
21：线圈
22、23：线圈的端部
31：柱状部
32、33：长方形板部
41、42：端子电极
具体实施方式
以下，适当参照附图对本发明进行详细描述。但是，本发明不限于图示的方式，并且在附图中有时对发明的特征部分进行强调表达，所以在附图各部分中不一定确保比例尺的准确性。
本发明的线圈部件是包括磁芯和卷绕于磁芯的柱状部的线圈的线圈部件。
图1是本发明的线圈部件的一例的示意图。图1(A)是平面图，图1(B)是侧面图，其A-A’截面图是图1(C)。磁芯具有柱状部31、第一长方形板部32和第二长方形板部33。图2是本发明的线圈部件的一例的部分构造的示意图。图2(A)是磁芯的平面图，图2(B)是磁芯的侧面图。图2(C)是磁芯、线圈、端子电极的平面图，其侧面图是图2(D)。
柱状部31只要具有能够用于卷绕绝缘包覆导体的区域，形状就没有特别限制，优选是圆筒状或棱柱状等之类的、在一个方向具有长轴的立体形状。第一长方形板部32和第二长方形板部33分别设置在上述长轴的两端，具有长方形状的主面和规定的厚度T，该长方形状的主面具有长边L和短边S。柱状部31的长轴的两端优选与第一长方形板部32和第二长方形板部33的长方形状的主面的中心部抵接。另外，柱状部31与第一长方形板部32和第二长方形板部33也可以一体地构成。优选第一长方形板部32的主面和第二长方形板部33的主面相互平行地配置。此外，优选柱状部31的长轴与第一长方形板部32的主面和第二长方形板部33的主面垂直。在本发明中，端子电极41、42形成于一个长方形板部，将像这样形成有端子电极41、42的长方形板部定义为第一长方形板部32。端子电极41、42与后述的线圈的端部22、23电连接，通常，可以经由端子电极41、42将本发明的线圈部件与基板等电连接。
在以下说明中，存在将柱状部31和第一长方形板部32及第二长方形板部33一起记载为磁芯的情况，并且将第一长方形板部32的主面和第二长方形板部33的主面，即，由长边L和短边S规定的面也称为“LS面”，将由厚度T和长边L规定的面也称为“LT面”。长方形板部32、33的大小和厚度优选是相同的尺寸。此外，长方形板部的所有的面不必是完整的平面，也包括带有倒角的或用于引出的槽的平面等。
柱状部31和第一长方形板部32及第二长方形板部33由磁性体构成。磁性体的种类没有特别限制，可以使用铁氧体材料或金属磁性颗粒等。铁氧体材料是氧化铁和其他金属氧化物的复合氧化物以体现出磁性的方式构成的材料，没有特别限制，可以使用公知的铁氧体材料。例如，优选使用导磁率为200～2000左右的Ni-Zn铁氧体或Mn-Zn铁氧体等。将这类铁氧体材料与粘合剂混合，使用金属模具并且施加压力，形成鼓型，之后进行烧制等，可以得到柱状部31和第一长方形板部32及第二长方形板部33。也可以进行对铁氧体材料实施玻璃涂覆等的粉体处理。对于由铁氧体材料成形磁芯的具体方法等，可以适当参照现有技术。
金属磁性颗粒是没有被氧化的金属部分以体现出磁性的方式构成的材料，例如，可以举出没有被氧化的金属颗粒或合金颗粒，或者在这些颗粒的周围设置有氧化物等而成的颗粒等。作为金属磁性颗粒，例如可以举出用雾化法制造的颗粒。具体地，可以采用合金颗粒制造的公知方法，也可以使用例如EPSONATMIX公司(エプソンアトミックス(株)、EPSONATMIXCORPORATION)制PF-20F、日本雾化加工(株)公司制SFR-FeSiAl等为代表的市售品。金属磁性颗粒可以举出例如合金类的Fe-Si-Cr、Fe-Si-Al、Fe-Ni、非晶质的Fe-Si-Cr-B-C、Fe-Si-B-Cr，或者Fe，或者它们的混合材料等，优选使用由这些颗粒得到了压粉体的材料，更优选地，进行热处理而形成了氧化膜的材料呈现出高的饱和电流。
通过在磁芯的柱状部31周围缠绕绝缘包覆导体，得到线圈21。绝缘包覆导体的形态、以及将绝缘包覆导体卷绕于柱状部31而得到线圈21的方式和方法等，可以适当参照现有技术。优选使绝缘包覆导体以α缠绕的方式卷绕于柱状部31。另外优选使用扁线(RECTANGULARWIRE、方线)作为绝缘包覆导体，由此线圈21的表面的高低平面差变小，能够稳定地形成薄的外装部11。
如图2(C)、图2(D)所示，将端子电极41、42形成于第一长方形板部32。此时，端子电极41、42至少分别形成于2个ST平面侧，即由第一长方形板部32的短边和厚度方向的边规定的平面。第一长方形板部32在图2(C)、图2(D)中的纸面左侧和右侧具有2个ST平面，在纸面前侧和后侧具有2个LT平面。另外，在图示的方式中，一方端子电极41从长方形板部32的外侧的主面形成于纸面左侧的ST平面，并且弯折延伸到LT平面的一部分(左端附近)。另一方端子电极42从长方形板部32的外侧的主面形成于纸面右侧的ST平面，并且弯折延伸到LT平面的一部分(右端附近)。优选端子电极41、42从长方形板部32的外侧的主面延伸到厚度T的一半以上。线圈21的两端从由长方形板部32的长边和厚度方向的边规定的一个平面、即LT面引出，分别电连接到端子电极41、42。端子电极和线圈的两端的连接在长方形板部32的外侧的主面或者长边侧的侧面进行。图2(C)、图2(D)表示出在由长方形板部32的长边和厚度方向的边规定的一个平面、即LT面的连接，通过在LT面的连接，能够降低高度尺寸。端子电极41、42分别与线圈21的两端部22、23电连接，能够用作与本发明的线圈部件外进行连接的连接点。
在本说明书中，“外侧的主面”是第一长方形板部32所具有的2个主面中的、不与柱状部31抵接的主面。端子电极形成于“ST平面侧”是指，端子电极形成于“ST平面的附近”，可以到达ST平面，也可以不到达ST平面。更具体地，在将“LS平面”均等地划分为“一方ST平面侧的区域”、“另一方ST平面侧的区域”和“两方ST平面侧所夹的区域”这3个区域时，包括在“一方ST平面侧的区域”和“另一方ST平面侧的区域”的区域。因此，“端子电极分别形成于由第一长方形板部的外侧的主面的短边和厚度方向的边规定的2个平面侧”的含义如下。
(1)端子电极41、42形成于第一长方形板部32的主面中的、不与柱状部31抵接的主面。
(2)端子电极41形成于上述主面中的“一方ST平面的附近”。
(3)端子电极42形成于上述主面中的“另一方ST平面的附近”。
(4)端子电极41、42可以延伸到ST平面，也可以不延伸到ST平面。
端子电极41、42的形态和制造方法没有特别限制，优选使用电镀来形成，更优选含有Ag、Ni和Sn。例如，可以在第一长方形板部32涂覆Ag膏，进行烧结形成基底，之后实施镀Ni、镀Sn，在其上涂覆钎焊膏，接下来使上述钎焊膏熔融，将线圈的端部埋入，使绕组和端子电极电接合。
线圈21的至少一部分被外装部11覆盖。外装部11含有树脂材料和磁性颗粒。由于外装部11的存在，磁通量的屏蔽性上升。优选磁性颗粒占外装部11的重量的75～88vol％，通过这样提高磁性颗粒的含有率，可以期待高电感，同时由于低流动性，抑制了涂覆后的浸润扩大，提高涂覆的精度。
外装部11所包含的磁性颗粒的种类没有特别限制，可以是由上述铁氧体构成的颗粒，优选为上述金属磁性颗粒，由此能够得到高的饱和电流。
对于外装部11的形成，例如可以举出混揉有磁性颗粒和树脂材料的材料覆盖线圈21的外侧。涂覆方法可以是使用点胶机(dispense)的方法，优选是使用了辊的转印法，也可以通过热固化得到外装部11，也可以将外装部11的形成前的半成品放入注入了树脂的模具使其固化、浸渍等，部分地形成外装部11。外装部11用的树脂材料没有特别限制，非限制性地例示有例如环氧树脂、酚醛树脂(phenolresin)、聚酯树脂(polyesterresin)等。
另外，也可以将不包含磁性颗粒的树脂材料涂覆于线圈21，之后如上述那样做而形成外装部11。由此，能够进一步减小线圈21的高低平面差，结果是，能够形成更薄的外装部11。此外，对于由磁性颗粒和树脂材料得到外装部11的方法，没有特别限制，可以适当采用被覆技术和涂膜形成技术中的公知手段。
在本发明中，外装部11的形成厚度是重要的。
这里，着眼于通过柱状部31的中心且与第一长方形板部32的主面和第二长方形板部33的主面平行的截面。上述截面被示意性地描绘在图1(C)中。在该截面中，将外装部11的在第一长方形板部32和第二长方形板部33的长边L方向的厚度定义为PL，将外装部11的在第一长方形板部32和第二长方形板部33的短边S方向的厚度定义为PS。PL和PS分别指在上述截面中，外装部11的、从线圈21向长边L方向和短边S方向的最大形成厚度。在本发明中，PL<PS。即，沿长边L将外装部11形成得较厚，沿短边S将外装部11形成得较薄。优选地，PL为0～150mm，PS为300～350mm，设置2倍以上的厚度差。
优选上述截面中的柱状部31的截面积比外装部11的截面积大。通过使由磁性体构成的柱状部31的截面积比外装部11大，能够得到高的饱和电流。
线圈21的两端优选从由第一长方形板部32的长边和厚度方向的边规定的一个平面、即LT面引出，外装部11覆盖上述被引出的部分。通过使外装部的一部分存在于长方形板部的侧面，能够保护引出的导线。
另外优选线圈21的两端与由第一长方形板部32的长边和厚度方向的边规定的一个平面、即LT平面接合，外装部11覆盖上述接合的部分。通过使外装部11的一部分存在于第一长方形板部32的侧面，能够保护所接合的导线，并且即使在高温环境下，也能够消除磁芯和外装部11之间的剥离。
本发明的线圈部件能够装载于各种电子设备，这样的电子设备也是本发明的一种实施方式。
【实施例】
以下，通过实施例更具体地说明本发明。但是，本发明不限于这些实施例所记载的方式。
按以下要点制造了线圈部件。
长方形板部：长边L为2.52mm，短边S为2.0mm，厚度T为0.275mm
柱状部(包含线圈和外装部的尺寸)：长边L方向为1.25～1.81mm，短边S方向为0.67～0.77mm，长轴方向为0.4mm
绕组：用聚酰亚胺树脂包覆的铜线，φ为0.12mm
圈数：8.5匝
端子电极：Ag膏(烧制)+Ag膏(固化)+镀Ni/Sn
外装部的树脂：环氧树脂
磁芯(柱状部31、长方形板部32、33)的材质、制法如下。
在实施例1、2和比较例1中，将Ni-Zn铁氧体材料压缩成形，然后在大气中以1000℃进行烧制而得到(导磁率为400)。
在实施例3中，将Mn-Zn铁氧体材料压缩成形，然后在氮气气氛中以1180℃进行烧制而得到(导磁率为2000)。
在实施例4中，将92wt％的Fe、3wt％的Si、5wt％的Cr的金属磁性颗粒压缩成形，然后在大气中以700℃进行烧制而得到(导磁率30)。
柱状部31的填充率和截面积如下。
外装部11所包含的磁性颗粒如下。
在实施例1和比较例1中，使用了Ni-Zn铁氧体烧结粉。
在实施例2～4中，使用了上述FeSiCr颗粒和Fe颗粒(纯度为99.6％)为1:1的混合材料。
在任何一个实施例、比较例中，磁性颗粒以成为下述填充率的方式与环氧树脂混合，用金属辊卷上混合物，转印到线圈21，形成外装部11。
外装部11的填充率、厚度PL、PS、截面积如下。
在上述内容中，关于填充率，用SEM观察样品截面，获得铁氧体材料或金属磁性颗粒的占有比例。关于截面积，在通过柱状部的中心且与主面平行的截面中，根据柱状部31和外装部11的SEM观察图像分别获得其截面积。
(评价)
针对各试样，使用LCR计获得1MHz的电感值。
进一步地，针对各试样，通过施加直流电流使电感降低，将电感成为0.7μH时的电流值作为饱和电流进行评价。
电感和饱和电流的各值如下。
另外，在实施例中，没有发现由于外装部11的材料造成的长方形板部的短边侧、即ST面的端子电极的污染。
Claims (6)
1.一种线圈部件，其特征在于，包括：
柱状部；
第一长方形板部和第二长方形板部，所述第一长方形板部和所述第二长方形板部包括具有长边和短边的长方形状的主面和厚度方向的边；
将绝缘包覆导体卷绕于所述柱状部而成的线圈；
与所述线圈的两端部电连接的2个端子电极；和
包含磁性颗粒和树脂材料的、覆盖所述线圈的至少一部分的外装部，
所述柱状部的两端部分别与所述第一长方形板部的主面和所述第二长方形板部的主面连接，
所述柱状部和第一长方形板部及第二长方形板部由磁性体构成，
所述2个端子电极分别形成于由第一长方形板部的外侧的主面的短边和厚度方向的边规定的2个平面侧，
在通过所述柱状部的中心且与所述主面平行的截面中，外装部的在所述长边的方向上的厚度PL与在所述短边的方向上的厚度PS满足PL<PS。
2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于：
所述外装部所包含的磁性颗粒是金属磁性颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于：
在通过所述柱状部的中心且与所述主面平行的截面中的、柱状部的截面积大于所述外装部的截面积。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的线圈部件，其特征在于：
所述线圈的两端部被引出到由所述第一长方形板部的长边和厚度方向的边规定的1个平面，所述外装部覆盖所述被引出的部分。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的线圈部件，其特征在于：
所述线圈的两端部被接合于由所述第一长方形板部的长边和厚度方向的边规定的1个平面，并且外装部覆盖所述被接合的部分。
6.一种电子设备，其特征在于：
包括根据权利要求1～5中任一项所述的线圈部件。
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