CN105655102A - 线圈部件 - Google Patents
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Abstract
一种线圈部件(平面线圈元件)(10)，其中，通过不对金属磁性粉(30)中具有最小平均粒径的第三金属磁性粉(30C)的至少一部分进行涂敷，而抑制导磁率的下降。另一方面，通过对剩余的金属粉进行玻璃涂敷，实现提高含金属磁性粉的树脂(20)的绝缘性及降低磁芯损耗。
Description
技术领域
本发明涉及线圈部件。
背景技术
目前，表面安装型的平面线圈元件等线圈部件被广泛用于民用设备、产业用设备等电器产品中。其中特别是小型便携设备中，随着功能的充实化，为了驱动各个器件，需要从单一电源得到多个电压。因此，在这种电源用途等中也可使用表面安装型的平面线圈元件。
这种线圈部件在例如专利文献1(特开2014-60284号公报)中有公开。该文献所公开的线圈部件具备线圈导体和覆盖线圈导体的含金属磁性粉的树脂，含金属磁性粉的树脂包含平均粒径不同的3种金属粉(第一磁性粉，第二磁性粉及第三磁性粉)。根据这种线圈部件，通过中径的第二磁性粉缩短金属粉间的距离，可以提高导磁率。
上述那样的线圈部件中，为了进一步提高素体的绝缘性或进一步降低磁芯损耗，考虑对金属粉进行绝缘涂敷。但是，在该情况下，由于磁通密度的下降，导致导磁率的下降。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而研发的，其目的在于，提供一种线圈部件，实现提高含金属磁性粉的树脂的绝缘性及降低磁芯损耗，同时可抑制导磁率的下降。
本发明一方面所涉及的线圈部件，具备：具有基板和设于基板上的平面线圈用的导体图案的线圈部、覆盖线圈部的含金属磁性粉的树脂，含金属磁性粉的树脂中包含平均粒径不同的3种以上的金属粉，含金属磁性粉的树脂所包含的金属粉中，具有最小平均粒径的金属粉的至少一部分未被绝缘涂敷，剩余的金属粉被绝缘涂敷。
这种线圈部件中，含金属磁性粉的树脂所包含的平均粒径不同的3种以上的金属粉中，具有最小平均粒径的金属粉的至少一部分不进行绝缘涂敷。发明人等新发现了如下情况：具有最小平均粒径的金属粉大幅影响导磁率，通过对具有最小平均粒径的金属粉的至少一部分不进行绝缘涂敷，可抑制导磁率的下降。另一方面，通过对剩余的金属粉进行绝缘涂敷，可实现提高含金属磁性粉的树脂的绝缘性及降低线圈的磁芯损耗。
另外，也可以是如下方式，具有最小平均粒径的金属粉由构成材料不同的多种金属粉构成。
另外，也可以是如下方式，具有最小平均粒径的金属粉由Fe粉和Ni粉构成。还可以是如下方式，具有最小平均粒径的金属粉中，对Ni粉进行绝缘涂敷。
另外，也可以是如下方式，对剩余的金属粉进行作为绝缘涂敷的玻璃涂敷。
另外，也可以是如下方式，含金属磁性粉的树脂所包含的金属粉由平均粒径不同的3种金属粉构成。
根据本发明的一方面，可提供实现提高含金属磁性粉的树脂的绝缘性及降低磁芯损耗并且能够抑制导磁率的下降的线圈部件。
附图说明
图1是本发明实施方式的平面线圈元件的概略立体图；
图2是图1所示的平面线圈元件的分解图；
图3是图1所示的平面线圈元件的III-III线剖视图；
图4是图1所示的平面线圈元件的IV—IV线剖视图；
图5是表示图1所示的平面线圈元件的树脂中所包含的金属磁性粉的状态的图；
图6是表示平均粒径不同的3种金属磁性粉的图；
图7是表示进行玻璃涂敷的金属磁性粉的状态的图；
图8是表示未进行玻璃涂敷的金属磁性粉的状态的图。
符号说明
10…平面线圈元件、14A、14B…外部端子电极、16…基板、18A、18B…导体图案、19…线圈部、20…含金属磁性粉的树脂、21…磁芯部、30、40、50…金属磁性粉、30A、40A、50A…第一金属磁性粉、30B、40B、50B…第二金属磁性粉、30C、40C、50C…第三金属磁性粉、34A、34B…玻璃涂层。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明优选的实施方式进行详细地说明。此外，说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同的符号，并省略重复的说明。
首先，参照图1～4对本发明实施方式的作为线圈部件的一种的平面线圈元件的构造进行说明。为了便于说明，如图示设定XYZ坐标。即，将平面线圈元件的厚度方向设定为Z方向，将外部端子电极的相对方向设定为X方向，将与Z方向和X方向正交的方向设定为Y方向。
平面线圈元件10由呈现长方体形状的主体部12和以覆盖主体部12的相对的一对端面12a、12b的方式设置的一对外部端子电极14A、14B构成。作为一例，平面线圈元件10以长边2.5mm、短边2.0mm、高度0.8～1.0mm的尺寸设计。
主体部12包含线圈部19，线圈部19具有基板16和设于基板16的上下两面的具有平面空芯线圈用的导体图案18A、18B。
基板16是由非磁性的绝缘材料构成的平板矩形状的部件。在基板16的中央部分设有大致圆形的开口16a。作为基板16，可以使用将玻璃布浸渍于氰酸树脂(BT(双马来酰亚胺·三嗪)树脂：注册商标)中的基板，取板厚60μm的基板。此外，除了BT树脂以外，也可以使用聚酰亚胺，芳族聚酰胺(aramid)等。作为基板16的材料，也可以使用陶瓷或玻璃。作为基板16的材料，优选为大量生产的印刷基板材料，特别是最优选BT印刷基板、FR4印刷基板或FR5印刷基板所使用的树脂材料。
导体图案18A、18B均是成为平面空芯线圈的平面螺旋状图案，由Cu等导体材料镀敷形成。此外，导体图案18A、18B的表面被未图示的绝缘树脂涂敷。导体图案18A、18B的卷线C中，例如，高度成为80～260μm，宽度成为40～260μm，卷线间隔成为5～30μm。
导体图案18A设于基板16的上表面上，导体图案18B设于基板16的下表面上。导体图案18A、18B夹持基板16且大致重叠，均以包围基板16的开口16a的方式配置。由此，利用基板16的开口16a和导体图案18A、18B的空芯部分，区划线圈部19的贯通孔(磁芯部21)。
导体图案18A和导体图案18B通过贯通设置于磁芯部21附近(即，开口16a附近)的基板16的通孔导体22相互电连接。另外，从上表面侧观察，基板上表面的导体图案18A是沿着朝向外侧的方向左旋转的螺旋状，从下表面侧观察，基板下表面的导体图案18B是沿着朝向外侧的方向左旋转的螺旋状，因此，可以在由通孔导体22连接的导体图案18A、18B中沿一个方向流过电流。这种导体图案18A、18B中，向一个方向流过电流时，电流流过的旋转方向在导体图案18A和导体图案18B中相同，因此，在双方的导体图案18A、18B中产生的磁通重叠而加强。
另外，主体部12含有包围线圈部19的含金属磁性粉的树脂20。作为含金属磁性粉的树脂20的树脂材料，例如可使用热固化性的环氧树脂。含金属磁性粉的树脂20从线圈部19的上侧一体覆盖导体图案18A和基板16的上表面，并且从线圈部19的下侧一体覆盖导体图案18B和基板16的下表面。另外，含金属磁性粉的树脂20还充填于作为线圈部19的磁芯部21的贯通孔。
如图5所示，含金属磁性粉的树脂20中分散有平均粒径不同的3种金属磁性粉30A、30B、30C。以下，为了便于说明，将具有最大平均粒径的金属磁性粉称为第一金属磁性粉30A，将具有中间的平均粒径的金属磁性粉称为第二金属磁性粉30B，将具有最小平均粒径的金属磁性粉称为第三金属磁性粉30C。
如图6(a)所示，第一金属磁性粉30A由粉体32A和覆盖粉体32A表面的玻璃涂敷34A构成。粉体32A由例如Fe-Si-Cr合金或铁镍合金(坡莫合金)构成。作为一例，第一金属磁性粉30A的平均粒径(D50:中值粒径)为30μm，优选为10～100μm的范围。另外，含金属磁性粉的树脂20中的第一金属磁性粉30A的含量以成为60～80wt％的范围的方式设计。
第二金属磁性粉30B也与第一金属磁性粉30A一样，如图6(b)所示，由粉体32B和覆盖粉体32B表面的玻璃涂敷34B构成。粉体32B由例如Fe-Si-Cr合金或铁(羰基铁)构成。作为一例，第二金属磁性粉30B的平均粒径(D50)为3μm，优选为1～10μm的范围。另外，含金属磁性粉的树脂20中的第二金属磁性粉30B的含量以成为5～20wt％的范围的方式设计。
如图6(c)所示，第三金属磁性粉30C包含未进行涂敷的粉体32C。粉体32C由例如铁(羰基铁)构成。本实施方式中，第三金属磁性粉30C还包含与第一金属磁性粉30A及第二金属磁性粉30B一样地进行了玻璃涂敷的Ni粉。作为一例，第三金属磁性粉30C的平均粒径(D50)为1μm，优选为0.3～3μm的范围。另外，含金属磁性粉的树脂20中的第三金属磁性粉30C的含量以成为5～20wt％的范围的方式设计。
此外，第一金属磁性粉30A、第二金属磁性粉30B及第三金属磁性粉30C的混合比以重量比计成为6:1:1的方式设计。
一对外部端子电极14A、14B是用于与元件搭载基板的电路连接的电极，与上述的导体图案18A、18B连接。更具体而言，覆盖主体部12的端面12a的外部端子电极14A与在该端面12a露出的导体图案18A的端部连接，覆盖与端面12a相对的端面12b的外部端子电极14B与在端面12b露出的导体图案18B的端部连接。因此，当对外部端子电极14A、14B之间施加电压时，产生从例如导体图案18A向导体图案18B流动的电流。
本实施方式中，外部端子电极14A、14B均通过在端面上涂布树脂电极材料后，对该树脂电极材料实施镀金属(metalplating)而形成。在外部端子电极14A、14B的镀金属中可以使用Cr、Cu、Ni、Sn、Au、焊料等。
如上述，平面线圈元件10的含金属磁性粉的树脂20中包含平均粒径不同的3种以上的金属粉30A、30B、30C。而且，第三金属磁性粉30C的一部分(即，Fe粉)不进行玻璃涂敷，剩余的金属磁性粉(即，第一金属磁性粉30A，第二金属磁性粉30B，第三金属磁性粉30C的Ni粉)进行玻璃涂敷。
图7表示含金属磁性粉的树脂20所包含的金属磁性粉40由平均粒径不同的3种金属磁性粉40A、40B、40C构成且将所有的金属磁性粉进行玻璃涂敷的情况，图8表示含金属磁性粉的树脂20所包含的金属磁性粉50由平均粒径不同的3种金属磁性粉50A、50B、50C构成且所有的金属磁性粉不进行玻璃涂敷的情况。
图7所示的金属磁性粉40中，通过覆盖各金属磁性粉40A、40B、40C的表面的玻璃涂敷，与图8所示的金属磁性粉50相比，可以提高树脂20(素体)的绝缘性，并且可以降低线圈部19的磁芯损耗。另一方面，如图8所示，金属磁50中，通过金属磁性粉彼此相互接触，易于形成导通路径，树脂20(素体)的绝缘性较低。
但是，图7所示的金属磁性粉40中，通过覆盖各金属磁性粉40A、40B、40C的表面的玻璃涂敷，与图8所示的金属磁性粉50相比，导磁率降低。认为这是由于，金属磁性粉40中的具有最小平均粒径的第三金属磁性粉40C大幅影响导磁率，将该金属磁性粉40C进行玻璃涂敷，由此，导致导磁率的下降。
因此，发明人等新发现了如下情况：如图5、6所示，对于金属磁性粉30中具有最小平均粒径的第三金属磁性粉30C的至少一部分，选择性地由未进行玻璃涂敷的粉体32C构成，由此，抑制了导磁率的下降。
即，在上述的线圈部件(平面线圈元件)10中，不对金属磁性粉30中具有最小平均粒径的第三金属磁性粉3OC的至少一部分进行涂敷，由此，抑制导磁率的下降。另一方面，对剩余的金属粉进行玻璃涂敷，由此，实现提高含金属磁性粉的树脂20的绝缘性及降低线圈的磁芯损耗。
并且，对于未进行玻璃涂敷的金属磁性粉30C，实现了玻璃涂敷的厚度的量的直径的缩小，尺寸较小。因此，易于进入更大直径的第一金属磁性粉30A及第二金属磁性粉30B之间，其结果，可实现提高金属磁性粉的充填率。
此外，本发明不限于上述的实施方式，可以进行各种变形。
例如，就第一金属磁性粉及第二金属磁性粉的构成材料而言，除了铁镍合金(坡莫合金)之外，也可以是非晶、FeSiCr系合金、铁铝硅(sendust)等。另外，第三金属磁性粉未必需要由构成材料不同的多种金属粉构成，也可以由单一种类的金属粉(例如仅为Fe)构成。在该情况下，可具有将单一种类的金属粉全部不进行绝缘涂敷的方式及仅将单一种类的金属粉的一部分不进行绝缘涂敷的方式。
另外，绝缘涂敷不限于玻璃涂敷，可以采用树脂涂敷等。另外，除了含金属磁性粉的树脂包含平均粒径不同的3种金属粉的方式以外，也可以是含金属磁性粉的树脂包含平均粒径不同的4种以上的金属粉的方式。在该情况下，通过对具有最小平均粒径的金属粉的至少一部分不进行绝缘涂敷，也可实现与上述实施方式相同的作用效果。
Claims (6)
1.一种线圈部件，其中，
具备：
线圈部，其具有基板和设于所述基板上的平面线圈用的导体图案；
含金属磁性粉的树脂，其覆盖所述线圈部，
所述含金属磁性粉的树脂中包含平均粒径不同的3种以上的金属粉，
所述含金属磁性粉的树脂所包含的金属粉中，具有最小平均粒径的金属粉的至少一部分未被绝缘涂敷，剩余的金属粉被绝缘涂敷。
2.根据权利要求1所述的线圈部件，其中，
所述具有最小平均粒径的金属粉由构成材料不同的多种金属粉构成。
3.根据权利要求2所述的线圈部件，其中，
所述具有最小平均粒径的金属粉由Fe粉和Ni粉构成。
4.根据权利要求3所述的线圈部件，其中，
所述具有最小平均粒径的金属粉中，对所述Ni粉进行绝缘涂敷。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的线圈部件，其中，
所述剩余的金属粉被玻璃涂敷。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的线圈部件，其中，
所述含金属磁性粉的树脂所包含的金属粉由平均粒径不同的3种金属粉构成。
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