CN107546003A - 层叠线圈部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种层叠线圈部件，其具备包含软磁性金属粉末的素体和配置在素体内的线圈。线圈包含互相电连接的多个内部导体。多个内部导体在第一方向相互分开而相邻。从第一方向看，位于线圈的内侧的软磁性金属粉末的平均粒径比位于在第一方向相互相邻的内部导体之间的软磁性金属粉末的平均粒径大。

Description

层叠线圈部件

技术领域

本发明涉及一种层叠线圈部件。

背景技术

日本专利第5048156号公报公开了一种层叠线圈部件。该层叠线圈部件具备包含软磁性金属粉末的素体和配置在素体内的线圈。线圈包含互相电连接的多个内部导体。多个内部导体在第一方向相互分开而相邻。

发明内容

软磁性金属粉末的粒径越小，素体的磁导率越低。专利第5048156号公报中记载的层叠线圈部件中，粒径小的软磁性金属粉末位于在相邻的内部导体之间的磁性体层的整体中，所以作为素体整体的磁导率低。磁导率低的情况下，为了增大电感值，例如需要增加线圈的匝数。若增加线圈的匝数，则线圈的电阻成分就会变大。为了减小线圈的电阻成分，需要提高素体的磁导率。

在磁导率和电阻成分之间，存在磁导率越低，在高频侧电阻成分越减少的关系。因此，若要提高素体的磁导率，则难以降低高频侧的损耗。

本发明的目的在于，提供一种层叠线圈部件，其即便在提高素体的磁导率的情况下，也可降低高频侧的损耗。

本发明的一个实施方式所涉及的层叠线圈部件具备包含软磁性金属粉末的素体和配置在素体内的线圈。线圈包含互相电连接的多个内部导体。多个内部导体在第一方向相互分开而相邻。从第一方向观察，位于线圈的内侧的軟磁性金属粉末的平均粒径比位于在第一方向相互相邻的内部导体之间的软磁性金属粉末的平均粒径大。

在上述一个实施方式所涉及的层叠线圈部件中，平均粒径小的软磁性金属粉末位于在第一方向相互相邻的内部导体之间，从第一方向观察，平均粒径大的软磁性金属粉末位于线圈的内侧。因此，上述一个实施方式所涉及的层叠线圈部件中，平均粒径小的软磁性金属粉末相比位于在相邻的内部导体之间的磁性体层的整体的层叠线圈部件，作为素体整体的磁导率高。进而，在第一方向相互相邻的内部导体之间的软磁性金属粉末的平均粒径小，所以，内部导体之间的磁导率低。因此，根据磁导率越低高频侧的电阻成分越减少这样的关系，在第一方向相互相邻的内部导体之间，起到降低高频侧的损耗的作用。在高频侧，由于在内部导体的周围形成有磁路，所以能够有效地起到在第一方向相互相邻的内部导体之间的上述的作用。其结果，在上述一个实施方式所涉及的层叠线圈部件中，即使在提高了素体的磁导率的情况下，也可降低高频侧的损耗。

在上述一个实施方式所涉及的层叠线圈部件中，也可以是从第一方向观察，位于线圈的外侧的软磁性金属粉末的平均粒径比位于在第一方向相互相邻的内部导体之间的软磁性金属粉末的平均粒径大。该情况下，不仅从第一方向位于观察线圈的内侧的软磁性金属粉末的平均粒径大，从第一方向观察位于线圈的外侧的软磁性金属粉末的平均粒径也大，所以能够进一步提高作为素体整体的磁导率。

上述一个实施方式的层叠线圈部件中，也可以是位于在第一方向相互相邻的内部导体之间的软磁性金属粉末的最大粒径比在第一方向相互相邻的内部导体之间的距离小。该情况下，在第一方向相互相邻的内部导体难以通过位于内部导体之间的软磁性金属粉末电连接，所以，抑制了内部导体彼此的短路。

本发明根据以下给出的详细描述和附图能够更充分地理解，附图仅以说明的方式示出，因此不被认为限制本发明。

本发明的其它适用范围从下面给出的详细说明中将变得显而易见。然而，应该理解的是，对于本领域技术人员来说，根据该详细说明，在本发明的范围内的各种改变和修改是显而易见的，因此在表述本发明的优选实施方式时详细说明和具体实施例仅以说明的方式示出。

附图说明

图1是表示第1实施方式的层叠线圈部件的立体图；

图2是图1所示的层叠线圈部件的分解立体图；

图3是沿着图1所示的III－III线的层叠线圈部件的截面图；

图4A及图4B是表示磁性体部包含的磁性金属粉末的颗粒的图；

图5是第2实施方式的层叠线圈部件的截面图；

图6是变形例所涉及的层叠线圈部件的截面图；

图7是变形例所涉及的层叠线圈部件的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。此外，在说明中，对同一要素或具有同一作用的要素使用同一符号，并省略重复的说明。

(第1实施方式)

参照图1～图3，说明第1实施方式的层叠线圈部件的结构。图1是表示第1实施方式所涉及的层叠线圈部件的立体图。图2是图1所示的层叠线圈部件的分解立体图。图3是沿着图1所示的III－III线的层叠线圈部件的截面图。图2的分解立体图中，素体内所包含的多个线圈导体21～26用实线表示，并且，位于线圈导体21～26之间的低磁导率部31～35用单点划线来表示，并省略了其它结构的图示。

如图1～图3所示，层叠线圈部件1具备：素体2；一对外部电极4、5；线圈20和连接导体13、14。一对外部电极4、5分别配置于素体2的两端部。线圈20配置于素体2内。连接导体13、14配置于素体2内。

素体2呈长方体形状。长方体形状包括角部及棱线部被倒角了的长方体的形状以及角部及棱线部被倒圆了的长方体的形状。素体2具有互相对置的一对端面2a、2b和四个侧面2c、2d、2e、2f作为外表面。四个侧面2c、2d、2e、2f以连接一对端面2a，2b的方式在端面2a和端面2b对置的方向上延伸。

端面2a与端面2b对置的方向(图中的X方向)、侧面2c与侧面2d对置的方向(图中的Z方向)和侧面2e与侧面2f对置的方向(图中的Y方向)互相大致正交。侧面2d例如是在向未图示的电子设备(例如，电路基板或电子部件等)安装层叠线圈部件1时，与电子设备对置的面。

素体2是通过多个磁性体层在Z方向上层叠而构成。多个磁性体层由软磁性金属粉末构成。素体2包含磁性体部11。实际的素体2中，多个磁性体层一体化成看不出其层间的边界的程度。磁性体部11作为软磁性金属粉末的结合体而构成。软磁性金属粉末例如由Fe-Si合金或Fe-Si-Cr合金等构成，在软磁性金属粉末的表面形成有氧化覆膜。磁性体部11的结构的详细情况将在后文中进行描述。

外部电极4配置于素体2的端面2a，外部电极5配置于素体2的端面2b。即，外部电极4和外部电极5在端面2a和端面2b对置的方向互相分开。外部电极4、5在俯视图中呈大致矩形形状，外部电极4、5的角被倒圆。外部电极4、5包含导电性材料(例如，Ag或Pd等)。外部电极4、5作为包含导电性金属粉末(例如，Ag粉末或Pd粉末等)及玻璃料的导电性膏体的烧结体而构成。对于外部电极4、5，通过对外部电极4、5实施电镀，从而在外部电极4、5的表面形成有镀层。电镀使用例如Ni或Sn等。

外部电极4包括五个电极部分。即，外部电极4包括位于端面2a上的电极部分4a、位于侧面2d上的电极部分4b、位于侧面2c上的电极部分4c、位于侧面2e上的电极部分4d以及位于侧面2f上的电极部分4e。电极部分4a覆盖端面2a的整个面。电极部分4b覆盖侧面2d的一部分。电极部分4c覆盖侧面2c的一部分。电极部分4d覆盖侧面2e的一部分。电极部分4e覆盖侧面2f的一部分。五个电极部分4a、4b、4c、4d和4e一体地形成。

外部电极5包括五个电极部分。即，外部电极5包括位于端面2b上的电极部分5a、位于侧面2d上的电极部分5b、位于侧面2c上的电极部分5c、位于侧面2e上的电极部分5d以及位于侧面2f上的电极部分5e。电极部分5a覆盖端面2b的整个面。电极部分5b覆盖侧面2d的一部分。电极部分5c覆盖侧面2c的一部分。电极部分5d覆盖侧面2e的一部分。电极部分5e覆盖侧面2f的一部分。五个电极部分5a、5b、5c、5d和5e一体地形成。

线圈20包括多个线圈导体21～26(多个内部导体)和通孔导体17。

线圈导体21～26在Z方向(第一方向)相互分开而相邻。在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的距离d均相等。距离d例如为约20μm。

线圈导体21～26具有例如约200μm的宽度。各线圈导体21、23、25和26的一个端部和另一个端部在X方向上互相分开。各线圈导体22、24的一个端部和另一个端部在Y方向上互相分开。从Z方向观察，在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26具有互相重叠的第一导体部分和互相不重叠的第二导体部分。

通孔导体17位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26的端部彼此之间。通孔导体17将在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26的端部彼此互相连接。多个线圈导体21～26通过通孔导体17互相电连接。

线圈导体21的端部21a构成线圈20的一个端部E1。线圈导体26的端部26b构成线圈20的另一个端部E2。线圈20的轴心的方向沿着Z方向。线圈20的厚度(沿着Z方向的高度)例如为约80μm。

连接导体13与线圈导体21连接。连接导体13与线圈导体21接连。连接导体13与线圈导体21一体地形成。连接导体13将线圈导体21的端部21a和外部电极4连接，露出于素体2的端面2a。连接导体13与外部电极4的电极部分4a连接。连接导体13将线圈20的端部E1和外部电极4电连接。

连接导体14与线圈导体26连接。连接导体14与线圈导体26接连。连接导体14与线圈导体26一体地形成。连接导体14将线圈导体26的端部26b和外部电极5连接，露出于素体2的端面2b。连接导体14与外部电极5的电极部分5a连接。连接导体14将线圈20的端部E2和外部电极5电连接。

线圈导体21～26、通孔导体17及连接导体13、14包含导电性材料(例如Ag、Pd、Cu、Al或Ni等)。线圈导体21～26、通孔导体17及连接导体13、14作为包含导电性金属粉末(例如、Ag粉末、Pd粉末、Cu粉末、Al粉末或Ni粉末等)的导电性膏体的烧结体而构成。

接下来，说明磁性体部11的结构。

如图2及图3所示，磁性体部11具有低磁导率部31～35和高磁导率部40。低磁导率部31～35位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间。低磁导率部31～35例如呈框状。从Z方向观察，低磁导率部31～35沿着各线圈导体21～26的上述第一导体部分延伸。低磁导率部31～35也沿着各线圈导体21～26中的一个端部和另一个端部的分开部分而延伸。

高磁导率部40位于磁性体部11中的低磁导率部31～35以外的部分。高磁导率部40以环绕线圈20的周围的方式形成。高磁导率部40包括位于线圈20的内侧的部分(磁芯部分)、位于线圈20的外侧的部分、位于比线圈20靠侧面2c的部分及位于比线圈20靠侧面2d的部分。

图4A及图4B是表示磁性体部11所包含的软磁性金属粉末的图。图4A表示低磁导率部31～35所包含的软磁性金属粉末。图4B表示高磁导率部40所包含的软磁性金属粉末。如图4A及图4B所示，高磁导率部40中，相比低磁导率部31～35，包含的粒径大的软磁性金属粉末多。例如，低磁导率部31～35所包含的软磁性金属粉末的平均粒径为约2～6μm，相对于此，高磁导率部40所包含的软磁性金属粉末的平均粒径为约6～20μm。因此，位于线圈20的内侧及外侧的软磁性金属粉末的平均粒径，比位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的平均粒径大。

所谓线圈20的内侧及外侧，例如从Z方向观察，是指各线圈导体21～26的第一导体部分的内侧及外侧。磁性体部11所包含的软磁性金属粉末的“平均粒径”以粒度分布中的累计值50％处的粒径(d50)来规定。“平均粒径”例如可以通过以下方式求得。拍摄素体2的截面的SEM(扫描型电子显微镜)照片。素体2的截面包括低磁导率部31～35及高磁导率部40的各截面。被拍摄的SEM照片通过软件进行图像处理。通过该图像处理，来判别被加热处理过的软磁性金属粉末的边界，计算出软磁性金属粉末的面积。根据计算出的软磁性金属粉末的面积，计算出换算成圆当量直径的粒径。在此，计算出100个以上的软磁性金属粉末的粒径，求得这些软磁性金属粉末的粒度分布。求得的粒度分布中的累计值50％处的粒径(d50)为“平均粒径”。软磁性金属粉末的颗粒形状没有特别限制。在加热处理过的软磁性金属粉末的表面，如后述形成有氧化覆膜。

低磁导率部31～35所包含的软磁性金属粉末的最大粒径例如为约15μm。低磁导率部31～35所包含的软磁性金属粉末的最大粒径是位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的最大粒径。如上所述，距离d例如为约20μm。因此，位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的最大粒径比距离d小。位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的最大粒径，也可以是距离d的3/4以下的值，例如为距离d的1/2以下的值。

接下来，对层叠线圈部件1的制造过程进行说明。层叠线圈部件1例如可以通过以下方式来制造。首先，用印刷法等依次层叠成为磁性体部11的磁性膏体图案层和成为线圈导体21～26、通孔导体17以及连接导体13、14的导体性膏体图案层。通过该过程，获得层叠体。

磁性膏体图案层通过涂布磁性膏体并干燥而形成。磁性膏体是将上述软磁性金属粉末和有机溶剂及有机粘合剂等进行混合而制作。用于构成高磁导率部40的磁性膏体中，使用平均粒径比较大的软磁性金属粉末，用于构成低磁导率部31～35的磁性膏体中，使用平均粒径比较小的软磁性金属粉末。制作各磁性膏体时所使用的软磁性金属粉末的平均粒径以通过激光衍射、散射法求得的粒度分布中的累计值50％处的粒径(d50)来规定。

导电性膏体图案层通过涂布导电性膏体并使其干燥而形成。导电性膏体是将上述导电性金属粉末和有机溶剂及有机粘合剂等进行混合而制作。

接着，上述层叠体切断成每个层叠线圈部件1的大小。通过该过程，获得生片。接着，对获得的生片进行滚筒研磨。通过该过程，获得角部或棱线被倒圆的生片。接着，将经滚筒研磨后的生片在规定条件下进行加热处理。通过加热处理，磁性膏体图案层的软磁性金属粉末各自的表面及其附近被氧化，在该表面形成氧化覆膜。形成于软磁性金属粉末各自的表面的氧化覆膜彼此结合，由此构成作为软磁性金属粉末的结合体的磁性体部11。通过加热处理，生片成为素体2。通过加热处理，线圈导体21～26、通孔导体17及连接导体13、14作为导电性膏体的烧结体而构成。即，获得在素体2内具备有线圈20的中间体。在加热处理的前后，软磁性金属粉末的粒径没有实质性变化。

接下来，素体2的外表面被赋予外部电极4、5用的导电性膏体，并且导电性膏体在规定条件下进行热处理。通过该过程，外部电极4、5形成于素体2。之后，在外部电极4、5的表面实施电镀。通过以上的过程，获得层叠线圈部件1。

如上所述，第1实施方式中，平均粒径小的软磁性金属粉末位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间，从Z方向看，平均粒径大的软磁性金属粉末位于线圈20的内侧。因此，层叠线圈部件1中，平均粒径小的软磁性金属粉末相比位于在邻接的线圈导体之间的磁性体层的整体的层叠线圈部件，作为素体2整体的磁导率高。进而，由于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的平均粒径小，所以该各线圈导体21～26之间的磁导率低。因此，根据磁导率越低，高频侧的电阻成分越减少这样的关系，在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间，起到减少高频侧的损耗的作用。在高频侧，在各线圈导体21～26的周围形成有磁路，所以有效地起到在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的上述的作用。其结果，层叠线圈部件1中，即使是素体2的磁导率提高的情况下，也可减少高频侧的损耗。

在层叠线圈部件1中，从Z方向观察，位于线圈20的外侧的软磁性金属粉末的平均粒径，也比位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的平均粒径大。因此，作为素体2整体的磁导率被进一步提高。

层叠线圈部件1中，位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的最大粒径比距离d小。因此，在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26难以通过位于各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末电连接。其结果，可抑制各线圈导体21～26彼此的短路。

(第2实施方式)

接下来，参照图5，对第2实施方式所涉及的层叠线圈部件1A进行说明。图5是第2实施方式所涉及的层叠线圈部件的截面图。层叠线圈部件1A与层叠线圈部件1同样，具备素体2；一对外部电极4、5；线圈20；连接导体13、14(图5中未图示)。

图5是与图3对应的截面图。如图5所示，在层叠线圈部件1A和层叠线圈部件1中，磁性体部11中的低磁导率部31～35所处的范围不同。低磁导率部31～35不仅位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间，而且从Z方向观察，还位于线圈20的外侧。

低磁导率部31具有第一部分31a和第二部分31b。第一部分31a位于线圈导体21和线圈导体22之间。第二部分31b从Z方向观察位于线圈20的外侧。低磁导率部32具有第一部分32a和第二部分32b。第一部分32a位于线圈导体22和线圈导体23之间。从Z方向观察，第二部分32b位于线圈20的外侧。低磁导率部33具有第一部分33a和第二部分33b。第一部分33a位于线圈导体23和线圈导体24之间。从Z方向观察，第二部分33b位于线圈20的外侧。低磁导率部34具有第一部分34a和第二部分34b。第一部分34a位于线圈导体24和线圈导体25之间。从Z方向观察，第二部分34b位于线圈20的外侧。低磁导率部35具有第一部分35a和第二部分35b。第一部分35a位于线圈导体25和线圈导体26之间。从Z方向观察，第二部分35b位于线圈20的外侧。

从Z方向观察，第一部分31a～35a沿着各线圈导体21～26的上述第一导体部分延伸。第一部分31a～35a也沿着各线圈导体21～26中的一个端部和另一个端部的分开部分延伸。第二部分31b～35b与第一部分31a～35a一体地形成。第二部分31b～35b在线圈20的外侧方向延伸，且露出于素体2的端面2a、2b及侧面2e、2f。

从Z方向观察，在层叠线圈部件1A中，平均粒径大的软磁性金属粉末位于线圈20的内侧，所以，作为素体2整体的磁导率高。进而，因为在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的平均粒径小，所以该各线圈导体21～26之间的磁导率低。因此，在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间，有效地起到减少高频侧的损耗的作用。这些结果是，在层叠线圈部件1A中，即使是素体2的磁导率提高的情况下，也可减少高频侧的损耗。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不一定被限定于上述的实施方式，可以在不脱离其宗旨的范围内进行各种各样的变更。

基于图6及图7，说明本实施方式的变形例所涉及的层叠线圈部件1B、1C的结构。图6及图7表示本变形例所涉及的层叠线圈部件的截面图。如图6所示，外部电极4可以不包含电极部分4c、4d或4e，外部电极5也可以不包含电极部分5c、5d或5e。即，外部电极4、5也可以不具有截面呈大致L字状的形状。如图7所示，外部电极4、5也可以仅在侧面2d配置。

低磁导率部31～35不仅限于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间，例如，还可以位于比线圈导体21靠侧面2c。低磁导率部31～35也可以位于比线圈导体26靠侧面2d。

素体2内所包含的线圈导体的数目以及低磁导率部的数目不限于上述实施方式。在素体2内包含至少一个低磁导率部即可。即，也可以不是在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的全部的软磁性金属粉末的平均粒径，而是仅位于多个线圈导体21～26中的在Z方向邻接的两个线圈导体之间的软磁性金属粉末的平均粒径，比从Z方向观察位于线圈20的内侧的软磁性金属粉末的平均粒径大。

位于在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的软磁性金属粉末的最大粒径也可以为距离d以上。距离d在Z方向相互相邻的各线圈导体21～26之间的全部中可以相等，也可以互不相同。

低磁导率部31～35呈框状，但不限于此。例如，低磁导率部31～35也可以呈一部分被开口的形状。从Z方向观察，低磁导率部31～35也可以不与线圈导体21～26中的一个端部和另一个端部之间的分开部分重叠。

Claims (3)

1.一种层叠线圈部件，具备：

包含软磁性金属粉末的素体、和

配置在所述素体内的线圈，

所述线圈包含在第一方向相互分开而相邻并且互相电连接的多个内部导体，

从所述第一方向观察，位于所述线圈的内侧的所述软磁性金属粉末的平均粒径比位于在所述第一方向相互相邻的所述内部导体之间的所述软磁性金属粉末的平均粒径大。

2.根据权利要求1所述的层叠线圈部件，其中，

从所述第一方向观察，位于所述线圈的外侧的所述软磁性金属粉末的平均粒径比位于在所述第一方向相互相邻的所述内部导体之间的所述软磁性金属粉末的平均粒径大。

3.根据权利要求1或2所述的层叠线圈部件，其中，

位于在所述第一方向相互相邻的所述内部导体之间的所述软磁性金属粉末的最大粒径，比在所述第一方向相互相邻的所述内部导体之间的距离小。