CN105529149B - 电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供在内置有线圈且在该线圈的内周侧设置有内磁路的电子部件中具有比现有的电子部件更高的电感值的电子部件。电子部件(1)具备主体(10)、线圈导体(32)、具有第二线圈导体(37)和通孔导体(39)的线圈(30)、以及被设置于线圈(30)的内周侧的内磁路(40)。线圈导体(32)由多个直线状的部分和多个圆弧状的部分构成，呈螺旋状。线圈导体(32)的最内周侧为圆弧状的连接部分(32a)。线圈导体(37)由多个直线状的部分和多个圆弧状的部分构成，呈螺旋状。线圈导体(37)的最内周侧为圆弧状连接部分(37a)。通孔导体(39)的一端与连接部分(32a)连接，另一端与连接部分(37a)连接。
Description
技术领域
本发明涉及电子部件，特别涉及内置有线圈并在该线圈的内周侧设置有内磁路的电子部件。
背景技术
作为内置有线圈的电子部件，公知有在专利文献1中记载的片式元件。这种电子部件500(以下，称为现有的电子部件)内置的线圈具有两个线圈导体510、520，它们经由通孔导体连接。另外，如图19所示，两个线圈导体510、520呈由多个直线部分和与该直线的两端部连接的多个圆弧部分构成的螺旋状。并且，在上述线圈导体510、520的内周侧设置有影响电子部件的电感值的未图示的内磁路。
这样的内置有线圈的电子部件被搭载于以智能手机为代表的移动设备，伴随着该移动设备的高集成化，进一步发展小型化。但是，即使内置有线圈的电子部件小型化，对该电子部件所具有的电感值等性能的要求也在提高。因此，在这种电子部件中，需要在内置线圈的有限空间中尽可能增大电感值。
专利文献1：日本特开2014-022723号公报
发明内容
本发明的目的是提供一种在内置有线圈并在该线圈的内周侧设置有内磁路的电子部件中具有比现有的电子部件更高的电感值的电子部件。
本发明的一方式的电子部件，其特征在于，具备：主体，其由绝缘体形成；线圈，其具有被设置于位于上述主体的内部的第一平面上的第一线圈导体、以在正交于该第一平面的正交方向观察时与该第一线圈导体重叠的方式被设置于该主体的内部的与该第一平面平行的第二平面上的第二线圈导体、和连接该第一线圈导体与该第二线圈导体的通孔导体；以及
内磁路，其被设置于上述线圈的内周侧，
上述第一线圈导体整体呈螺旋状，包含位于其最内周侧且为圆弧状的第一部分、一端与该第一部分连接且为直线状的第二部分、与该第二部分的另一端连接且形成具有比该第一部分形成的圆弧的半径大的半径的半圆的弧的第三部分、以及一端与该第三部分连接且长度与该第二部分相等的直线状的第四部分，上述第二线圈导体整体呈螺旋状，包含位于其最内周侧且为圆弧状的第五部分、一端与该第五部分连接且为直线状的第六部分、与该第六部分的另一端连接且形成具有比该第五部分形成的圆弧的半径大的半径的半圆的弧的第七部分、以及一端与该第七部分连接且长度与该第六部分相等的直线状的第八部分，
上述通孔导体的一端与上述第一部分连接，
上述通孔导体的另一端与上述第五部分连接。
在本发明的一方式的电子部件中，位于第一线圈导体的最内周侧的圆弧状的第一部分、以及位于第二线圈导体的最内周侧的圆弧状的第五部分经由通孔导体连接。这样，在圆弧状的部分设置通孔导体的连接部分，从而与在直线状的部分设置通孔导体的连接部分的情况相比，能够增大位于线圈的内周侧的内磁路的面积。其结果是，本发明的一方式的电子部件与现有的电子部件相比，能够得到更高的电感值。
根据本发明，在内置有线圈且在该线圈的内周侧设置有内磁路的电子部件中能够得到更高的电感值。
附图说明
图1是作为一实施例的电子部件的外观图。
图2是作为一实施例的电子部件的分解立体图。
图3是从底面俯视作为一实施例的电子部件的图。
图4是从正交于底面的方向观察作为一实施例的电子部件的线圈导体的俯视图。
图5是从正交于底面的方向观察作为一实施例的电子部件的线圈导体的俯视图。
图6是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图7是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图8是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图9是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图10是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图11是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图12是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图13是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图14是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图15是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图16是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图17是表示作为一实施例的电子部件的制造过程的图。
图18是改变线圈导体与通孔导体的连接位置并比较通孔导体向内周侧突出的面积的俯视图。
图19是表示与在专利文献1中记载的片式元件同种的电子部件的内部构造的立体图。
附图标记的说明
C1…中心点(圆弧的中心点)；L1、L2…(第一直线、第二直线)；S6、S7…上表面(第一平面、第二平面)；θ…角度；1…电子部件；10…主体；30…线圈；32、37…线圈导体；32a、37a…连接部分(第一部分、第五部分)；32b、32d、37b、37d…直线部分(第二部分、第四部分、第六部分、第八部分)；32c、37c…半圆部分(第三部分、第七部分)；39…通孔导体；40…内磁路。
具体实施方式
(电子部件的结构，参照图1～图5)
参照附图来说明作为一实施例的电子部件1。以下，将正交于电子部件1的底面的方向定义为z轴方向。另外，在从z轴方向俯视时，将沿电子部件1的长边的方向定义为x轴方向，沿电子部件1的短边的方向定义为y轴方向。并且，将z轴方向的负方向侧的面称为下表面，将z轴方向的正方向侧的面称为上表面。此外，x轴、y轴以及z轴相互正交。
电子部件1具备主体10、外部电极20、25。另外，电子部件1还内置有线圈30以及内磁路40。而且，如图1所示，电子部件1大致呈长方体状，例如是L×W尺寸为2.5×2.0mm、2.0×1.6mm、1.6×1.2mm、1.6×0.8mm、高度分别为1.0mm的元件。
如图2所示，主体10由绝缘体层11～14、绝缘体基板16构成。另外，在主体10中，从z轴方向的正方向侧向负方向侧，按顺序层叠有绝缘体层11、12、绝缘体基板16、绝缘体层13、14。
绝缘体层11、14由含磁粉的树脂等形成。此外，作为磁粉可举出铁素体、金属磁性体(FeSiCr等)，作为树脂可举出聚酰亚胺树脂、环氧树脂。这里，在本实施例中，考虑电子部件1的L值以及直流叠加特性，含有90wt％以上的磁粉。另外，绝缘体层11位于主体10的z轴方向的正方向侧的端部。而且，绝缘体层14位于电子部件1的z轴方向的负方向侧的端部，绝缘体层14的z轴方向的负方向侧的面即底面S1是将电子部件1安装于电路基板时的安装面。
绝缘体层12、13由环氧树脂等形成。另外，绝缘体层12相对于绝缘体层11位于z轴方向的负方向侧，绝缘体层13相对于绝缘体层14而位于z轴的正方向侧。此外，绝缘体层12、13的材料可以是苯并环丁烯等绝缘性树脂、玻璃陶瓷等绝缘性无机材料。
绝缘体基板16是在玻璃布中含浸有环氧树脂的印刷布线基板，在z轴方向上被夹在上绝缘体层12与绝缘体层13之间。此外，绝缘体基板16的材料也可以是苯并环丁烯等绝缘性树脂、玻璃陶瓷等绝缘性无机材料。
从主体10的外部观察时，外部电极20被设置于底面S1以及主体10的x轴方向的正方向侧的侧面S2。另外，外部电极20由金属和树脂的复合材料所形成的底面电极21、以及以Cu为材料的柱状电极23构成。此外，作为能够用于柱状电极23的其它材料，可举出Au、Ag、Pd、Ni等。
底面电极21是将低电阻的金属粉末、在本实施例中是将涂覆Ag的平均颗粒直径为100nm的Cu粉末分散在酚醛树脂中而得到的所谓的树脂电极。另外，底面电极21是被设置于绝缘体层14的底面S1的x轴方向的正方向侧的区域的平板状的电极。并且，在从z轴方向的负方向侧俯视时，底面电极21呈长方形。
如图2所示，柱状电极23是被设置于主体10内的x轴方向的正方向侧的区域并以沿z轴方向贯穿绝缘体层14的方式延伸的电极。其中，柱状电极23的x轴方向的正方向侧的侧面S4在主体10的侧面S2露出。另外，柱状电极23呈长方体状。
从主体10的外部观察时，外部电极25被设置于底面S1以及主体10的x轴方向的负方向侧的侧面S3。另外，外部电极25由金属和树脂的复合材料所形成的底面电极26、以及以Cu等为材料的柱状电极28构成。此外，作为能够用于柱状电极28的其它材料，可举出Au、Ag、Pd、Ni等。
底面电极26是将低电阻的金属粉末、在本实施例中是将涂覆Ag的平均颗粒直径为100nm的Cu粉末分散在酚醛树脂中而得到的所谓的树脂电极。另外，底面电极26是被设置于绝缘体层14的底面S1的x轴方向的负方向侧的区域的平板状的电极。并且，如图3所示，从z轴方向的负方向侧俯视时，底面电极26呈长方形。
如图2所示，柱状电极28是被设置于主体10内的x轴方向的负方向侧的区域并以沿z轴方向贯穿绝缘体层14的方式延伸的电极。其中，柱状电极28的x轴方向的负方向侧的侧面S5在主体10的侧面S3露出。另外，柱状电极28呈长方体状。
线圈30位于主体10的内部，由Au、Ag、Cu、Pd、Ni等导电性材料形成。另外，如图2所示，线圈30由线圈导体32、通孔导体33、线圈导体37、通孔导体38、39构成。
线圈导体32被设置于绝缘体基板16的上表面S6。另外，线圈导体32由多个直线部分和多个圆弧部分构成，在从z轴方向的正方向侧俯视时，是一边逆时针旋转一边远离中心的螺旋状的线状导体。而且，如图4所示，线圈导体32从其内周侧开始由连接部分32a、直线部分32b、半圆部分32c、直线部分32d、半圆部分32e、直线部分32f、半圆部分32g、直线部分32h、连接部分32i构成。以下具体说明。
连接部分32a是与后述的通孔导体39连接的圆弧状的部分。直线部分32b呈直线状，其一端与连接部分32a连接。半圆部分32c与直线部分32b的另一端连接，其形状为半圆的弧。另外，半圆部分32c形成的弧的半径比连接部分32a形成的弧的半径大。直线部分32d呈直线状，其一端与半圆部分32c连接。半圆部分32e与直线部分32d的另一端连接，其形状为半圆的弧。另外，半圆部分32e形成的弧的半径比半圆部分32c形成的弧的半径大。直线部分32f呈直线状，其一端与半圆部分32e连接。半圆部分32g与直线部分32f的另一端连接，其形状为半圆的弧。另外，半圆部分32g形成的弧的半径比半圆部分32e形成的弧的半径大。直线部分32h呈直线状，其一端与半圆部分32g连接。连接部分32i与直线部分32h的另一端连接，形成圆弧并且向绝缘体基板16的x轴方向的负方向侧的端部延伸。
这里，直线部分32b、32d、32f、32h的长度相等，并与x轴平行。另外，连接部分32i的x轴方向的负方向侧的端部为了与后述的通孔导体33连接而线宽比其它部分粗。
如图2所示，通孔导体33将线圈导体32的连接部分32i与柱状电极28连接。因此，通孔导体33沿z轴方向贯通绝缘体基板16以及绝缘体层13。
线圈导体37被设置于绝缘体基板16的下表面即绝缘体层13的上表面S7。另外，线圈导体37由多个直线状的部分和多个圆弧状的部分构成，从z轴方向的正方向侧俯视时，是一边顺时针旋转一边远离中心的螺旋状的线状导体。而且，如图5所示，线圈导体37从其内周侧开始由连接部分37a、直线部分37b、半圆部分37c、直线部分37d、半圆部分37e、直线部分37f、连接部分37g构成。以下具体说明。
连接部分37a是与后述的通孔导体39连接的圆弧状的部分。直线部分37b呈直线状，其一端与连接部分37a连接。半圆部分37c与直线部分37b的另一端连接，其形状为半圆的弧。另外，半圆部分37c形成的弧的半径比连接部分37a形成的弧的半径大。直线部分37d呈直线状，其一端与半圆部分37c连接。半圆部分37e与直线部分37d的另一端连接，其形状为半圆的弧。另外，半圆部分37e形成的弧的半径比半圆部分37c形成的弧的半径大。直线部分37f呈直线状，其一端与半圆部分37e连接。连接部分37g与直线部分37f的另一端连接，形成圆弧并且向绝缘体基板16的x轴方向的正方向侧的端部延伸。
这里，直线部分37b、37d、37f的长度相等，并与x轴平行。另外，连接部分37g的x轴方向的正方向侧的端部为了与后述的通孔导体38连接而线宽比其它部分粗。并且，在从z轴方向观察时，线圈导体32以及线圈导体37的直线状的部分中的直线部分32d与直线部分37b重叠。而且，在从z轴方向观察时，通过直线部分32d的宽度方向的中点M1并与x轴方向平行的直线部分32d的中心轴CL1(参照图4)，与通过直线部分37b的宽度方向的中点M2并与x轴方向平行的直线部分37b的中心轴CL2(参照图5)一致。直线部分32f和直线部分37d、以及直线部分32h和直线部分37f也一样。
如图2所示，通孔导体38将线圈导体37的连接部分37g与柱状电极23连接。因此，通孔导体38沿z轴方向贯通绝缘体层13。
通孔导体39沿z轴方向贯通绝缘体基板16，将线圈导体32的连接部分32a与线圈导体37的连接部分37a连接。此外，对于通孔导体39的与线圈导体32连接的部分而言，考虑制造差别优选为φ40μm以上，另外从降低电阻值的观点考虑优选为φ100μm以上。
另外，如图4所示，连结通孔导体39的中心点C1以及由连接部分32a形成的圆弧的中心点C2的直线L1、与连结中心点C2以及直线部分32b的x轴方向的负方向侧的一端的直线L2所成的角的角度θ为5°以上、45°以下。
如图2所示，内磁路40是在主体10的内部的大致中央并位于线圈的内周侧的含磁粉的树脂。另外，内磁路40沿z轴方向贯通绝缘体层12、13以及绝缘体基板16，形成剖面近似椭圆形的柱状。其中，如图4以及图5所示，内磁路40的通孔导体39的附近为了避免与该通孔导体39干涉而向内侧凹。此外，作为用于内磁路40的磁粉，可举出铁素体、金属磁性体(FeSiCr等)，作为树脂可举出聚酰亚胺树脂、环氧树脂。这里，在本实施例中，考虑电子部件1的L值以及直流叠加特性，含有90wt％以上的磁粉。并且，为了提高向内磁路40的填充性，使粒度不同的两种粉末混在一起。
对于如上所述构成的电子部件1而言，从外部电极20或者外部电极25输入的信号经由线圈30，从外部电极25或者外部电极20输出，从而作为电感发挥功能。
(制造方法，参照图6～图17)
以下，说明作为一实施例的电子部件1的制造方法。在说明制造方法时使用的z轴方向是与通过该制造方法制造的电子部件1的底面正交的方向。
首先，如图6所示，准备将作为多个绝缘体基板16的母绝缘体基板116。而且，如图7所示，通过激光加工等形成多个用于在母绝缘体基板116上设置通孔导体39的贯通孔H1。
接下来，对形成有多个贯通孔H1的母绝缘体基板116的上表面以及下表面进行镀Cu。此时，贯通孔内也被电镀，设置多个通孔导体39。然后，通过光刻，在母绝缘体基板116的上表面以及下表面形成多个如图8所示那样的与线圈导体32、37对应的导体图案132、137。
在形成多个导体图案132、137后，再次进行镀Cu，得到如图9所示那样的粗细足够的多个线圈导体32、37。
而且，如图10所示，利用将作为多个绝缘体层12、13的绝缘体片112、113从z轴方向夹住形成有多个线圈导体32、37的母绝缘体基板116。
接下来，如图11所示，通过激光加工等在绝缘体片113上形成多个用于设置通孔导体33、38的贯通孔H2。并且，为了将因贯通孔形成所产生的胶渣(smear)除去而进行除胶渣处理。
在除胶渣处理后首先对绝缘体片113进行无电解镀Cu。该无电解电镀的目的是形成用于之后的Cu电镀的籽晶层。籽晶层形成后，对绝缘体片113进行Cu电镀。由此，绝缘体片113的表面以及贯通孔内被电镀，设置多个通孔导体33、38。
然后，通过光刻以及镀Cu，如图12所示，在绝缘体片113上形成与柱状电极23、28对应的足够的粗细的多个导体图案123。
接下来，为了设置内磁路18，通过激光加工等，如图13所示那样形成多个沿z轴方向贯通母绝缘体基板116以及绝缘体片112、113的贯通孔δ。这里，形成贯通孔δ的位置在xy平面中位于被设置于母绝缘体基板116的多个线圈32、37各自的内周侧。此外，可以使用具有与贯通孔δ对应的开口部的掩膜，从该开口部进行喷砂，从而形成贯通孔δ。
然后，如图14所示，利用与绝缘体层11、14对应的含金属磁粉的树脂片111、114从z轴方向夹住按照绝缘体片112、母绝缘体基板116以及绝缘体片113的顺序层叠而成的层叠体并进行压接。此时，含金属磁粉的树脂片111从绝缘体片112侧被压接，含金属磁粉的树脂片114从绝缘体片113侧被压接。另外，通过该压接，含金属磁粉的树脂片111、114进入多个贯通孔δ，设置多个内磁路40。然后，使用烤炉等恒温槽进行热处理来使其固化。
接下来，对树脂片114的表面进行抛光、精研以及利用研磨机等进行研削。由此，如图15所示，导体图案123在树脂片114的表面露出。此外，在对树脂片114进行研削处理时，可以研削树脂片111的表面来调整厚度。
将通过网版印刷而分散有涂覆Ag的平均颗粒直径为100nm的Cu的粉末的酚醛树脂涂覆于在树脂片114的表面露出的导体图案123上并使该酚醛树脂干燥，将如图16所示那样的与底面电极21、26对应的多个树脂电极图案121被设置于树脂片114的表面。由此，多个电子部件1的集合体即母基板101完成。
最后，将母基板101分割为多个电子部件1。具体而言，利用切片机等切割母基板101，如图17所示，将母基板101分割为多个电子部件1。此时，导体图案123被一分为二，形成柱状电极23、28。并且，树脂电极图案121也被分割成底面电极21、26。此外，在分割为多个电子部件1后，为了提高外部电极20、25的焊料润湿性，可以对外部电极20、25的表面进行镀Ni/Sn。
(效果)
在电子部件1中，圆弧状的连接部分32a、以及圆弧状的连接部分37a与通孔导体39连接，从而与现有的电子部件相比，能够得到更高的电感值。具体而言，在线圈的内周侧形成内磁路时，如图18所示，从构成该线圈的线圈导体离开规定的距离d来形成内磁路。这是为了防止线圈导体与内磁路由于其制造差别等而干涉。另外，线圈导体的与通孔导体连接的部分的线宽比线圈导体的其它部分粗。因此，将线圈导体的与通孔导体的连接部分配置于线圈导体的内周侧的何处对内磁路的面积影响很大。这里，如电子部件1那样在线圈导体的圆弧状的部分P1设置了通孔导体的连接部分的情况，与在直线状的部分P2设置通孔导体的连接部分的情况相比，该连接部分向线圈的内周侧突出的面积减少。其结果是，能够增大位于线圈的内周侧的内磁路的面积。由此，在电子部件1中，圆弧状的连接部分32a、以及圆弧状的连接部分37a与通孔导体39连接，从而与现有的电子部件相比，能够得到更高的电感值。
另外，在电子部件1中，如图4所示，连结通孔导体39的中心点C1以及由连接部32a形成的圆弧的中心点C2的直线L1、与连结中心点C2以及直线部分32b的x轴方向的负方向侧的一端的直线L2所成的角的角度θ为5°以上、45°以下。这样，配置线圈导体32与通孔导体39的连接位置，从而相对于内磁路40的面积的最大值能够使该内磁路的面积为95％～100％的值。而且，该内磁路40的面积反映为电子部件1所具有的电感值。
并且，电子部件1越小，上述效果越显著。具体而言，在缩小电子部件1的情况下，线圈的内周侧的面积随之变小。另一方面，考虑到电阻等，通孔导体与线圈导体的连接部分的面积无法减小。因此，若电子部件1变小，则通孔导体与线圈导体的连接部分的面积相对于线圈的内周侧的面积的比率上升。这样，通孔导体与线圈导体的连接部分向线圈的内周侧突出的面积由于其配置而减少且使内磁路的面积扩大的效果在电子部件1越小时越显著。
(其它实施例)
本发明的电子部件不限定于上述实施例，可以在其宗旨的范围内进行各种变更。例如，线圈的卷数、柱状电极、底面电极的形状以及位置是任意的。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明在内置有线圈且在该线圈的内周侧设置有内磁路的电子部件中，能够得到更高的电感值这方面很出色。
Claims (2)
1.一种电子部件，其特征在于，具备：
主体，其由绝缘体形成；
线圈，其具有被设置于位于所述主体的内部的第一平面上的第一线圈导体、以在正交于该第一平面的正交方向观察时与该第一线圈导体重叠的方式被设置于该主体的内部的与该第一平面平行的第二平面上的第二线圈导体、以及连接该第一线圈导体与该第二线圈导体的通孔导体；以及
内磁路，其被设置于所述线圈的内周侧，
所述第一线圈导体整体呈螺旋状，包含位于其最内周侧且为圆弧状的第一部分、一端与该第一部分连接且为直线状的第二部分、与该第二部分的另一端连接且形成具有比该第一部分形成的圆弧的半径大的半径的半圆的弧的第三部分、以及一端与该第三部分连接且长度与该第二部分相等的直线状的第四部分，
所述第二线圈导体整体呈螺旋状，包含位于其最内周侧且为圆弧状的第五部分、一端与该第五部分连接且为直线状的第六部分、与该第六部分的另一端连接且形成具有比该第五部分形成的圆弧的半径大的半径的半圆的弧的第七部分、以及一端与该第七部分连接且长度与该第六部分相等的直线状的第八部分，
所述通孔导体的一端与所述第一部分连接，
所述通孔导体的另一端与所述第五部分连接，
连结由所述第一部分形成的圆弧的中心点以及所述通孔导体的一端的第一直线、与连结该中心点以及所述第二部分的一端的第二直线所成的角的角度为5度以上且45度以下，从而相对于所述内磁路的面积的最大值，能够使该内磁路的面积为95％～100％的值，
该内磁路的面积反映为电子部件所具有的电感值。
2.根据权利要求1所述的电子部件，其特征在于，
所述第一线圈导体以及所述第二线圈导体具有规定的线宽，
对于在所述第一线圈导体以及所述第二线圈导体中的直线状的部分且是在从所述正交方向观察时重叠的部分而言，通过它们的宽度方向的中点且与正交于该宽度方向的延伸方向平行的中心轴在从所述正交方向观察时一致。
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