CN107045912A

CN107045912A - 线圈部件

Info

Publication number: CN107045912A
Application number: CN201710068987.4A
Authority: CN
Inventors: 川崎仁宽; 芦泽瞬; 麻生裕文; 高木信雄
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-02-09
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2017-08-15
Also published as: JP2017143119A; JP6593211B2; US10014101B2; US20170229228A1

Abstract

本发明提供一种线圈部件，其在磁性顶板的表里具有互不相同的特性的情况下，能够得到对应于目的的优选特性。该线圈部件具备：具有卷芯部(21)和凸缘部(22、23)的鼓形芯(20)；卷绕于卷芯部(21)的绕线(W)；分别设置于凸缘部(22、23)并接线于绕线(W)的端部的端子电极(E1～E4)；固定于凸缘部(22、23)并由含磁性粉树脂构成的磁性顶板(30)。磁性顶板(30)具有下表面(31)和上表面(32)，上表面(32)侧的表层部(30B)中的粘合剂树脂(34)的密度比下表面(31)侧的表层部(30A)高。通过本发明可以防止由磁性顶板(30)的上表面(32)与其它电子部件接触而导致的短路故障。

Description

线圈部件

技术领域

本发明涉及线圈部件，尤其涉及使用了鼓形芯的线圈部件。

背景技术

使用了鼓形芯的线圈部件与使用了环形芯(toroidal core)的线圈部件不同，由于能够在印刷基板上进行表面安装，因此广泛使用于智能手机等的便携性电子设备中。另外，使用了鼓形芯的线圈部件厚度薄，因此也有助于便携型电子设备的薄型化。

然而，在近些年来，对于便携型电子设备追求进一步的薄型化，为了实现该目的对于使用了鼓形芯的线圈部件也要求进一步的薄型化。作为使线圈部件薄型化的方法之一，通常考虑去除粘结于鼓形芯上的磁性顶板的方法，但是在这种情况下磁通的泄漏增多，有可能对天线等其它的电路产生不良影响。而另一方面，由铁氧体做成的磁性顶板是脆的，因此如果使其厚度降低则其强度就不足，有可能在安装时或者实际使用时发生破损。

为了解决这样的问题，作为磁性顶板的材料可以不使用铁氧体而使用具有可挠性的含磁性粉的树脂。由于即便降低含磁性粉树脂的厚度其也能够保持一定程度的强度，因此如果使用含磁性粉树脂作为磁性顶板的材料，就能够实现薄型化并且能够抑制磁通的泄漏。作为使用了含磁性粉树脂作为磁性顶板的材料的例子，可以列举专利文献1和2中记载的线圈部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开平9-219318号公报

专利文献2：日本专利文献特开2004-363178号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

含磁性粉树脂可以通过将在粘合剂树脂中混合了磁性粉的混合溶液涂布于基膜等基体材料上来制作。然而，在涂布于基膜上的混合溶液内，粘合剂树脂或磁性粉的分布并不是完全均匀的，根据条件有可能产生粘合剂树脂的密度高的区域或磁性粉的密度高的区域等。尤其是，基膜侧的表层部和其相反侧的表层部处有时会有粘合剂树脂或磁性粉的密度互不相同的情况。

这样，由于存在由含磁性粉树脂做成的磁性顶板的表里具有互不相同的特性的情况，因此认为在粘结于鼓形芯时，通过将磁性顶板的任一个表面粘结于鼓形芯，从而所得到的特性或功能会发生变化。

因此，本发明目的在于提供一种线圈部件，该线圈部件中，在由含磁性粉树脂构成的磁性顶板的表里具有互不相同的特性的情况下，能够得到所追求的功能。

解决技术问题的手段

根据本发明的线圈部件，其特征在于，具备：鼓形芯，其具有卷芯部以及设置于上述卷芯部的两端的第一凸缘部和第二凸缘部；绕线，其卷绕于上述卷芯部；端子电极，其分别设置于上述第一凸缘部和第二凸缘部，并且接线于上述绕线的端部；磁性顶板，其固定于上述第一凸缘部和第二凸缘部，并且由通过在粘合剂树脂中混合磁性粉而得到的含磁性粉树脂构成，上述磁性顶板具有下表面和位于与上述下表面相反侧的上表面，其中，下表面朝向上述第一凸缘部和第二凸缘部，并且相比于上述下表面侧的表层部，上述上表面侧的表层部中的上述粘合剂树脂的密度更高。

根据本发明，由于在磁性顶板的上表面侧的表层部中的粘合剂树脂的密度高，因此磁性顶板的上表面的绝缘性得到了提高。由此，可以防止由磁性顶板的上表面与其它电子部件接触所导致的短路故障，因此能够得到可靠性高的线圈部件。而且，由于在磁性顶板的下表面侧的表层部中的粘合剂树脂的密度低，因此经由磁性顶板的磁路变短，能够得到高的磁特性。

在本发明中，优选上述第一凸缘部和第二凸缘部具有被上述磁性顶板覆盖的上表面、位于与上述上表面相反侧的安装面以及相对于上述上表面和上述安装面垂直的外侧面，上述端子电极连续地形成于上述上表面、上述安装面以及外侧面，并且上述绕线的端部接线于形成在上述上表面的端子电极。由此，能够得到平坦的安装面，因此提高了安装稳定性。

该情况下，上述绕线是芯材的表面被绝缘膜包覆了的包覆导线，上述绕线的端部中，接线于上述端子电极的部分被压碎，从而在被压碎的部分与未被压碎的部分之间形成有台阶差，优选从上述磁性顶板的上述下表面突出的上述磁性粉的突出量比上述台阶差的尺寸小。由此，即便是在绕线的被压碎的部分上不存在绝缘包覆的情况下，绕线与磁性粉也不会发生接触。另外，如果通过粘结剂粘结上述第一凸缘部和第二凸缘部与上述磁性顶板的上述下表面的话，还可以得到由粘结剂产生的绝缘效果。

或者，还优选上述第一凸缘部和第二凸缘部具有被上述磁性顶板覆盖的上表面、位于与上述上表面相反侧的安装面、相对于上述上表面和上述安装面垂直的外侧面，上述端子电极连续地形成于上述安装面以及外侧面，并且上述绕线的端部接线于形成在上述安装面的端子电极。由此，凸缘部的上表面变得平坦，因此能够减小凸缘部与磁性顶板之间的间隙。

在本发明中，优选上述磁性粉为金属软磁性粉。由此，能够得到高磁特性。特别地，金属软磁性粉优选具有扁平形状。由此，能够得到更高的磁特性。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种线圈部件，其在由含磁性粉树脂构成的磁性顶板的表里具有互不相同的特性的情况下，能够防止短路故障的发生，并且能够得到高的磁特性。

附图说明

图1是从斜方向观察由本发明的优选实施方式得到的线圈部件10的上面的立体图。

图2是从安装面观察线圈部件10的俯视图。

图3是用于说明磁性顶板30的结构的示意截面图。

图4是用于说明磁性顶板30中所含的磁性粉35的形状的示意图。

图5是磁性顶板30的电子显微镜照片，其中，(a)为拍摄了下表面31的照片；(b)是拍摄了上表面32的照片。

图6是用于说明制作在基膜F的表面上涂布了含磁性粉树脂R的薄片S的方法的示意图。

图7是用于说明线圈部件10的制造方法的工序图。

图8是用于说明绕线W的接线部中的形状的示意截面图。

符号说明

10 线圈部件

20 鼓形芯

21 卷芯部

22、23 凸缘部

30 磁性顶板

30A、30B 表层部

30C 内层部

31 磁性顶板的下表面

32 磁性顶板的上表面

34 粘合剂树脂

35 磁性粉

40 粘结剂

50 台阶差

E1～E4 端子电极

F 基膜

R 含磁性粉树脂

S 薄片

W 绕线

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。

图1和图2是表示根据本发明的优选实施方式的线圈部件10的外观的图，并且，图1是从斜方向观察了上面的立体图，图2是从安装面观察的俯视图。

如图1和图2所示，根据本实施方式的线圈部件10具备鼓形芯20以及磁性顶板30。鼓形芯20具有以x方向作为轴方向的卷芯部21、以及设置在卷芯部21的x方向上的两端的第一凸缘部22和第二凸缘部23。鼓形芯20由铁氧体等磁导率高的陶瓷材料构成，并且具有卷芯部21和凸缘部22、23被一体化了的结构。

卷芯部21上卷饶有2根绕线W，并且这些绕线W的两端接线于设置在凸缘部22和23的端子电极E1～E4。在本实施方式中，在一个凸缘部22上形成有端子电极E1、E2，并且在另一个凸缘部23上形成有端子电极E3、E4。端子电极E1～E4连续地形成于构成安装面的凸缘部22、23的xy面、位于安装面的相反侧并且构成上表面的凸缘部22、23的xy面、以及构成外侧面的凸缘部22、23的yz面。本实施方式中，设置于凸缘部22、23的上表面的端子电极E1～E4上接线有绕线W，但是也可以将绕线W接线于设置在凸缘部22、23的安装面上的端子电极E1～E4。在这种情况下，没有必要在凸缘部22、23的上表面上设置端子电极E1～E4。

对于本实施方式的线圈部件10的用途没有特别的限定，可以是电感用的通用线圈部件，也可以是用于特定的用途，例如，共模滤波器用、脉冲变压器用、平衡-不平衡变换器(Balance-unbalance transformers)用等的线圈部件。因此，对于卷绕于卷芯部21的绕线W的根数、卷绕圈数、卷绕方向、卷绕方法等没有特别的限定。对于线圈部件10的尺寸也没有特别的限定，但是x方向上的长度为1.6mm左右，y方向上的宽度为1.0mm左右，z方向上的高度为0.55～0.65mm左右。

如图1所示，构成凸缘部22、23的上表面的xy面上经由粘结剂40固定有磁性顶板30。磁性顶板30由通过在粘合剂树脂中混合磁性粉而得到的含磁性粉树脂构成，并且具有比通常的树脂更高的磁导率。并且，磁性顶板30以跨过卷芯部21的方式固定于凸缘部22、23的上表面，因此，通过鼓形芯20以及磁性顶板30构成闭合磁路。因此，与使用仅由树脂构成的顶板的情况相比磁通的泄漏变少，并且能够降低对其它电路、例如天线电路等的磁影响。另外，磁性顶板30在安装于印刷基板上时，还可以作为处理用的吸附面来予以利用。

如上所述，构成磁性顶板30的含磁性粉树脂是在粘合剂树脂中混合磁性粉而得到的树脂。其中，粘合剂树脂优选以丙烯酸酯共聚物作为主链并且含有由氨基甲酸酯键(urethane bond)构成的交联结构。另一方面，磁性粉优选使用具有扁平形状的金属软磁性粉。在使用具有扁平形状的金属软磁性粉的情况下，优选以金属软磁性粉的主平面成为xy面的方式混合于粘合剂树脂中。由此，可以提高x方向上的磁导率并且具有扁平形状的金属软磁性粉还可以作为电磁屏蔽发挥作用，其中，x方向是通过磁性顶板30的磁通的方向。

图3是用于说明磁性顶板30的结构的示意截面图。

如图3所示，磁性顶板30具有粘结于凸缘部22、23的下表面31和位于下表面31的相反侧的上表面32。磁性顶板30在厚度方向(z方向)上的粘合剂树脂以及磁性粉的分布并不是完全均匀的，尤其是，下表面侧的表层部30A和上表面侧的表层部30B具有不同的特性。

具体而言，在磁性顶板30的内层部30C中，磁性粉35基本上均匀地分布于粘合剂树脂34内，而另一方面，在上表面侧的表层部30B中，磁性粉35的密度低于内层部30C，并且粘合剂树脂34的密度高于内层部30C。其结果，露出于上表面32的磁性粉35变少，并且典型的情况是基本没有磁性粉35的露出。在该情况下，上表面32的全部表面基本上被粘合剂树脂34覆盖。相对于此，对于下表面31侧的表层部30A则与内层部30C基本相同。即，在下表面侧的表层部30A处粘合剂树脂34内的磁性粉35的密度与内层部30C基本相同。因此，磁性粉在一定程度上从下表面31露出。

图4是用于说明包含于磁性顶板30中的磁性粉35的形状的示意图。

图4所示的磁性粉35是具有扁平形状的金属软磁性粉并且具有在xy方向上扁平的形状。图4所示的磁性粉35具有以x方向作为长边方向的形状，但是磁性粉35的形状不限定于此。这样，通过使用在xy方向上扁平的金属软磁性粉作为磁性粉35，能够得到在通过磁性顶板30的磁通的方向即x方向上的高磁导率。

图5是实际制作的磁性顶板30的电子显微镜照片，其中，(a)是拍摄了下表面31的照片；(b)是拍摄了上表面32的照片。在这些照片中，显示为黑色的部分是粘合剂树脂34，显示为白色的部分是磁性粉35。

如图5(a)所示，由于下表面31侧的表层部30A中磁性粉35的密度高，并且粘合剂树脂34的密度低，因此，如果用电子显微镜拍摄的话，则较多的磁性粉35显示为白色。另外，可知，在下表面31处露出有较多的磁性粉35。相对于此，如图5(b)所示，上表面32侧的表层部30B中磁性粉35的密度低，并且粘合剂树脂34的密度高，因此，如果用电子显微镜拍摄的话，则整体显示黑色。尤其是，基本不存在在上表面32上露出的磁性粉35。

如上所述，磁性顶板30具有上表面侧的表层部30B的粘合剂树脂34的密度比下表面侧的表层部30A更高的特征。表层部30A、30B中产生这样的差别是由后述的磁性顶板30的制造工序而引起的。

虽然没有特别的限定，但是优选磁性顶板30的z方向上的厚度为100μm以下，并且进一步优选为75μm以下，更加优选为60μm左右。如果将磁性顶板30的厚度做成100μm以下，则能够使线圈部件10整体的z方向上的高度薄型化。在将磁性顶板的厚度降低至100μm以下的情况下，如果使用铁氧体则有可能因为强度不足而产生破损，但是如果使用在粘合剂树脂34中混合了磁性粉35的磁性顶板30，则即便将厚度降低至100μm以下也不会产生破损等。对于磁性顶板30的厚度的下限没有特别的限定，但是优选为30μm以上。这是因为，如果将磁性顶板30的厚度降低至小于30μm，则强度不足，并且难以确保足够的磁特性。为了充分抑制磁通的泄漏，优选磁性顶板30的磁导率为30以上。

对于磁性顶板30中使用的粘合剂树脂，要求具有规定的可挠性、耐热性以及强度。需要可挠性以及强度的理由是为了即便在将磁性顶板30的厚度降低至例如100μm以下的情况下也不使其产生破损的缘故，而需要耐热性的理由是为了在回流焊时不使其产生变形等的缘故。因此，强度虽高但可挠性却低的材料或者可挠性虽高但耐热性却低的材料是不合适的。回流焊的温度为260℃左右，因此有必要使用至少在该温度下不会产生变形的粘合剂树脂。

考虑到这些因素，在本实施方式中，使用了以丙烯酸酯共聚物作为主链并且含有由氨基甲酸酯键(urethane bond)构成的交联结构的粘合剂树脂。对于其组成不特别限定，但是优选丙烯酸酯共聚物至少含有丙烯酸乙酯的共聚结构以及丙烯酸丁酯的共聚结构。这是因为，能够通过丙烯酸乙酯的共聚结构确保高的强度，并且通过丙烯酸丁酯的共聚结构赋予可挠性。另外，丙烯酸酯共聚物优选进一步包含丙烯腈的共聚结构。这是因为，通过含有丙烯腈的共聚结构可以提高耐热性以及强度。

磁性顶板30可以通过以下方法制作。首先，准备粘合剂溶液，该粘合剂溶液是将以具有羟基或者羧基作为官能团的丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯以及丙烯腈作为主要单体的溶质溶解于甲乙酮等的有机溶剂中而得到的，并且在该粘合剂溶液中混合磁性粉以及固化剂，从而调制混合溶液。作为固化剂，优选使用异氰酸酯。作为异氰酸酯，例如优选使用芳香族异氰酸酯或结构中含有三嗪环的异氰酸酯等，进一步优选在一个分子中具有多个异氰酸酯基的异氰酸酯。由此，丙烯酸酯共聚物中作为官能团具有的羟基或者羧基与异氰酸酯发生反应而形成交联结构。另外，还可以进一步混合磁性粉以外的填料，例如滑石粉、云母等。

接下来，如图6所示，将上述混合溶液涂布于基膜F上并加热，从而一边进行混合溶液中的溶剂的干燥以及粘合剂树脂的固化一边用辊进行卷取。可以通过在将混合溶液涂布于基膜F上时施加磁场，从而使磁性粉在规定方向上取向。由此，可以得到在基膜F的表面上涂布有含磁性粉树脂R的薄片S。作为基膜F，可以使用PET膜。在此，优选固化后的含磁性粉树脂中的磁性粉的含有比率为50～90重量％。这是因为，如果磁性粉的含有比率小于50重量％则不能得到足够的磁导率，而如果超过90重量％则磁性粉从磁性顶板30的切割面上脱落的可能性提高。

如果在基膜F的表面上涂布含磁性粉树脂R，则含磁性粉树脂R在基膜F侧的表层部和与其相反侧的露出侧的表层部上的特性有微小的差异。这认为是由未固化的粘合剂树脂的表面张力引起的，在基膜F侧的表层部磁性粉35的密度变低，另一方面，在露出侧的表层部磁性粉35的密度变高。

接下来，如图7(a)所示，通过模具将薄片S冲切成磁性顶板30的平面形状。接下来，如图7(b)所示在冲切出来的部分上涂布环氧系的粘结剂40之后，如图7(c)所示粘结卷绕有绕线W的鼓形芯20。然后，将粘结有磁性顶板30的鼓形芯20从薄片主体分离，剥离基膜F，从而完成由本实施方式得到的线圈部件10。

通过这样的方法制作线圈部件10，可以将在涂布时朝向基膜F侧的含磁性粉树脂R的表面(即，在磁性顶板30中粘合剂树脂34的密度高的一侧的表面)作为上表面32并将其粘结于鼓形芯20。

这样，由于磁性顶板30的上表面32的绝缘性得到提高，因此可以防止由磁性顶板30的上表面与其它电子部件接触而导致的短路故障。而且，在磁性顶板30的下表面31侧的表层部中的粘合剂树脂34的密度低，存在更多的磁性粉35，因此经由磁性顶板30的磁路变短，并且能够得到高的磁特性。

另外，如图1所示在凸缘部22、23的上表面接线有绕线W的端部的情况下，绕线W与磁性顶板30能够直接接触。然而，如果使用芯材的表面被绝缘膜包覆了的包覆导线作为绕线W的话，则芯材与磁性顶板30不直接接触，因此不会发生短路故障。另外，在使用热压接法等来对绕线W的端部进行接线的情况下，被热压接的部分有可能被压碎，并且被压碎的部分可能会失去绝缘包覆。即便是在这样的情况下，如图8所示，被压碎的部分与没有被压碎的部分之间形成台阶差50，因此，芯材与磁性顶板30不会直接接触。另外，即便磁性粉35从磁性顶板30的下表面31有一定程度的突出，但是因为该突出量也比台阶差的尺寸L足够小，因此，不会发生短路故障。另外，在凸缘部22、23和磁性顶板30的下表面31之间夹着粘结剂40，因此通过粘着剂两者也能实现绝缘。

以上，针对本发明的优选实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改变，并且这些显然也包含于本发明的范围内。

Claims

1.一种线圈部件，其特征在于，

具备：

鼓形芯，其具有卷芯部以及设置于所述卷芯部的两端的第一凸缘部和第二凸缘部；

绕线，其卷绕于所述卷芯部；

端子电极，其分别设置于所述第一凸缘部和所述第二凸缘部，并且接线于所述绕线的端部；以及

磁性顶板，其固定于所述第一凸缘部和所述第二凸缘部，并且由通过在粘合剂树脂中混合磁性粉而得到的含磁性粉树脂构成，

所述磁性顶板具有下表面和位于与所述下表面相反侧的上表面，其中，所述下表面朝向所述第一凸缘部和所述第二凸缘部，并且相比于所述下表面侧的表层部，所述上表面侧的表层部中的所述粘合剂树脂的密度更高。

2.如权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，

所述第一凸缘部和所述第二凸缘部具有被所述磁性顶板覆盖的上表面、位于与所述上表面相反侧的安装面以及相对于所述上表面和所述安装面垂直的外侧面，

所述端子电极连续地形成于所述上表面、所述安装面以及外侧面，

所述绕线的端部接线于形成在所述上表面的端子电极。

3.如权利要求2所述的线圈部件，其特征在于，

所述绕线是芯材的表面被绝缘膜包覆了的包覆导线，

所述绕线的端部中，接线于所述端子电极的部分被压碎，从而在被压碎的部分与未被压碎的部分之间形成有台阶差，

从所述磁性顶板的所述下表面突出的所述磁性粉的突出量比所述台阶差的尺寸小。

4.如权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，

进一步具备粘结所述第一凸缘部和所述第二凸缘部与所述磁性顶板的所述下表面的粘结剂。

5.如权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，

所述端子电极连续地形成于所述安装面以及外侧面，

所述绕线的端部接线于形成在所述安装面的端子电极。

6.如权利要求1～5中任一项所述的线圈部件，其特征在于，

所述磁性粉为金属软磁性粉。

7.如权利要求6所述的线圈部件，其特征在于，

所述金属软磁性粉具有扁平形状。