CN108231340A - 表面安装电感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种表面安装电感器，具备：线圈，其由导体卷绕而形成；成形体，其由含有金属磁性材料和树脂的密封材料构成，内包该线圈；以及外部端子，其与该线圈连接。该成形体具有平行的两个面，在其至少一个面具有第一区域，该第一区域的该金属磁性材料的填充率大于该成形体整体的该金属磁性材料的平均填充率，该外部端子配置于至少包含该第一区域的区域上。
Description
技术领域
本发明涉及表面安装电感器。
背景技术
在现有的表面安装电感器中有一种卷绕导线来形成线圈并将该线圈埋设于由含有树脂和磁性粉末的密封材料形成的成形体内并且将线圈的引出端部与形成于成形体的表面的外部端子连接的表面安装电感器(例如，参见日本特开2005-116708号公报)。在该表面安装电感器中，利用树脂成形法或压粉成形法对内置线圈的成形体进行形成，并在该成形体涂覆导电性膏来形成外部端子。
有使用含有其粒径小于100nm的金属微粒的导电性膏来形成外部端子的表面安装电感器(例如，参见日本特开2013-211333号公报)。在像这样的现有表面安装电感器中，由于是对构成导电性膏的金属微粒以低温进行烧结，因此导线与外部端子的接合良好，能够改善初始电阻。
另外，还有如下表面安装电感器，为了提高成形体与外部端子之间的粘结强度，而使成形体的供形成外部电极的部分的至少局部表面的平滑度小于其四周表面的平滑度，在该平滑度降低了的部分形成有与线圈导通的外部电极，该成形体内包线圈且形成为线圈的两端部的至少局部暴露于其表面上(例如，参见日本特开2014-225590号公报)。
并且，在现有表面安装电感器中，还有去除成形体的表面的树脂，使金属磁性体粉末暴露于成形体的表面，在暴露有该金属磁性体粉末的部分生成镀敷物而形成外部端子的表面安装电感器(例如，参见日本特开2016-058418号公报。)。
然而，在日本特开2005-116708号公报中记载的表面安装电感器中，由于导线与外部端子的接合较弱，因此有时初始电阻高，导线与外部端子的接合变得不稳定。此外，在日本特开2013-211333号公报中记载的表面安装电感器中，含有树脂的成形体与外部端子之间的粘结强度弱，而有时容易因热冲击致使外部端子从成形体剥离。而且，使用粒径微小的金属微粒的导电性膏昂贵，存在制造成本增加的趋势。在日本特开2014-225590号公报中记载的表面安装电感器中，需要追加用于使形成外部电极的部分的表面平滑度降低的工序，而存在成本相应提高的问题。在日本特开2016-058418号公报中记载的表面安装电感器中，由于成形体与外部端子接触，因此为充分确保成形体的绝缘性而需要增大表面的树脂的厚度。此时，为了使金属磁性体粉末暴露于成形体的表面，就需要延长激光照射的时间，或增大激光照射输出来充分去除树脂，但与此相伴随，这么做可能会损伤成形体，或导致镀敷析出界面的接合强度劣化。
发明内容
本公开的目的在于提供具有高绝缘性且能够提高成形体与外部端子之间的粘结强度的廉价的表面安装电感器。
本公开的第一方式是表面安装电感器，具备：线圈，其由导体卷绕而形成；成形体，其由含有金属磁性材料和树脂的密封材料构成，内包该线圈；以及外部端子，其与该线圈连接，其特征在于，该成形体具有平行的两个面，在其至少一个面具有第一区域，该第一区域的该金属磁性材料的填充率大于该成形体整体的该金属磁性材料的平均填充率，该外部端子配置于至少包含该第一区域的区域上。
本公开的第二方式是表面安装电感器，具备：线圈，其由导体卷绕而形成；成形体，其由含有金属磁性材料和树脂的密封材料构成，内包该线圈；以及外部端子，其与该线圈连接，其特征在于，该成形体具有平行的两个面，在其至少一个面具有第三区域，该第三区域的该金属磁性材料的中位粒径D50大于该成形体整体的该金属磁性材料的中位粒径D50，该外部端子配置于至少包含该第三区域的区域上。
本公开的电感器是一种表面安装电感器，具备：线圈，其由导体卷绕而形成；成形体，其由含有金属磁性材料和树脂的密封材料构成，内包该线圈；以及外部端子，其与该线圈连接，该成形体具有平行的两个面，在其至少一个面具有第一区域，该第一区域的该金属磁性材料的填充率大于该成形体整体的该金属磁性材料的平均填充率，该外部端子配置于至少包含该第一区域的区域上，因此，能够使成形体整体具有高绝缘性且能够提高成形体与外部端子之间的粘结强度。
此外，本公开的电感器是一种表面安装电感器，具备：线圈，其由导体卷绕而形成；成形体，其由含有金属磁性材料和树脂的密封材料构成，内置该线圈；以及外部端子，其与该线圈连接，该成形体具有大致平行的两个面，在其至少一个面具有第三区域，该第三区域的该金属磁性材料的中位粒径D50大于该成形体整体的该金属磁性材料的中位粒径D50，该外部端子配置于至少包含该第三区域的区域上，因此能够使成形体整体具有高绝缘性并提高成形体与外部端子之间的粘结强度。
附图说明
图1是本公开的表面安装电感器的第一实施例的成形体的立体图。
图2是图1的局部剖视图。
图3是示意性地示出本公开的表面安装电感器中的成形体的表面区域的构造的概略剖视图。
图4是用于说明本公开的表面安装电感器的制造工序的立体图。
图5是用于说明本公开的表面安装电感器的其它制造工序的立体图。
图6是示意性地示出本公开的表面安装电感器的第二实施例中的成形体的表面区域的构造的概略剖视图。
图7是本公开的表面安装电感器的第三实施例的局部剖视图。
具体实施方式
本公开的表面安装电感器具备：线圈，其由导线卷绕而形成；成形体，其用主要含有金属磁性材料和树脂的密封材料对线圈形成了密封；以及外部端子，其与线圈连接。成形体具有平行的两个面，在其至少一个面侧形成第一区域，第一区域的金属磁性材料的填充率大于成形体的其它部分的金属磁性材料的填充率。即，第一区域的金属磁性材料的填充率大于成形体整体的金属磁性材料的填充率。并且，成形体构成为，使用中位粒径D50不同的多种金属磁性材料作为金属磁性材料，在成形体所具有的平行的两个面中的至少一个面侧形成第三区域，该第三区域的金属磁性材料中的粒径大者之比率大于成形体的其它部分。即，在第三区域中，第三区域所含的金属磁性材料的中位粒径D50大于成形体整体的金属磁性材料的中位粒径D50。外部端子形成于成形体并位于至少包含第一区域或者第三区域的区域，而且与线圈连接。
成形体的第一区域和第三区域的绝缘电阻小于成形体的其它区域。即，在本公开的表面安装电感器中，在成形体上，有意识地形成绝缘电阻大的部分和绝缘电阻小的部分。即，能够增大成形体内部的线圈四周的绝缘电阻，减小成形体的表面侧的形成外部端子的部分的绝缘电阻。由此能够构成既维持高绝缘性又提高了成形体与外部端子之间的粘结强度的表面安装电感器。此外，绝缘电阻小的部分是金属磁性材料的填充率大于绝缘电阻大的部分的第一区域或者是所含的金属磁性材料的中位粒径D50大于绝缘电阻大的部分的第三区域。金属磁性材料的填充率大的区域，例如能够增大所含的金属磁性材料的中位粒径D50而构成。并且，金属磁性材料的中位粒径D50大的部分，例如能够使粒径大的金属磁性材料的含有比例大于粒径小的金属磁性材料的含有比例而构成。
成形体可以与所内置的线圈的周边部分接触，优选与线圈的外表面接触，具有金属磁性材料的密度小于第一区域的第二区域或者具有中位粒径D50小于第三区域的第四区域。通过在线圈的周边部设置绝缘电阻大的区域，能够作为表面安装电感器显示优异的绝缘性能。
成形体的供第一区域或者第三区域形成的面是成形体所具有的平行的两个面中的至少一者，也可以是与所内置的线圈的线圈轴线正交的面。由此能够在将表面安装电感器例如通过加压成形进行形成时，抑制线圈的变形，更加提高生产率。
也可以是，通过去除成形体的第一区域或者第三区域中的表面的树脂的至少局部，使暴露于成形体的表面的金属磁性材料与构成外部端子的镀敷层接合，从而将外部端子与线圈的引出端部连接，来形成外部端子。通过去除表面的树脂的至少局部，使金属磁性材料暴露，由此能够更加容易地实施镀敷层的形成，提高生产率。此外，由于镀敷层向成形体粘合的粘合性提高，因此成形体与外部电极之间的强度提高。进而，由于供外部端子形成的第一区域或者第三区域的金属磁性材料的填充率大，以及/或者富含大粒径的金属磁性材料，因此树脂的含量相对较少。由此，例如能够使用更加低输出的激光在短时间内去除成形体的该表面的树脂。
第一区域以及/或者第三区域至少可以设置于表面安装电感器的基板安装面侧。通过设置于基板安装面侧，能够更加容易地形成第一区域以及/或者第三区域，更加提高生产率。
这里，成形体的金属磁性材料的填充率如下测定。使用扫描式电子显微镜(SEM)观察成形体的截面，基于金属磁性材料占观察区域的面积的占有面积的比例和金属磁性材料的比重，来计算成形体中的金属磁性材料的填充率。
金属磁性材料的中位粒径D50是在粒径分布中从小径侧起的体积累积对应于50％的粒径。成形体中的金属磁性材料的中位粒径D50能够如下测定。使用扫描式电子显微镜(SEM)观察成形体的截面，分别计算所观察的金属磁性材料的当量圆直径。将所得到的当量圆直径作为金属磁性材料的粒径，制作以体积为基准的粒径分布。在粒径分布中，将从小径侧起的体积累积达到50％的粒径设为中位粒径D50。
【实施例】
以下，基于附图说明本公开的实施方式。但是，以下所示的实施方式是对用于具体化本公开的技术思想的表面安装电感器进行的例示，本公开并不将表面安装电感器限定为以下内容。另外，并非将权利要求书所示的部件限定于实施方式的部件。特别是实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对的配置等只要没有特别特定的记载，就并非意图将本公开的范围仅限定于此，而仅为说明例而已。
此外，在各图中，对相同的部位标注相同的附图标记。考虑到对要点的说明或者理解的容易性，为了方便而将实施方式分开表示，但能够对在不同的实施方式中示出的结构进行部分置换或者组合。在第二实施例以后，省略对与第一实施例共用的事项的记述，仅说明不同点。特别是，并不针对每个实施方式逐个谈论由相同的结构带来的相同的作用效果。
图1是本公开的第一实施例的表面安装电感器的立体图，图2是图1的局部剖视图。在图1和图2中，附图标记11是线圈，附图标记12是成形体。
在图1中，线圈11形成为空心线圈，具备：卷绕部11a，其是通过将导体呈涡旋状地分两层外卷卷绕(日文：外外巻き)而成的，并使导体的两端部位于外周；引出端部11b，其从卷绕部11a引出。在导体例如使用截面为扁平状的扁平线。引出端部11b使形成线圈的导体的两端部隔着卷绕部11a对置地分别从卷绕部11a引出。
在图1和图2中，成形体12形成为使用含有树脂和金属磁性材料的密封材料内包线圈11。成形体12具有与线圈轴线正交并平行地形成的两个面、与线圈轴线平行且与线圈11的长边方向正交的长边方向上的侧表面以及与线圈轴线平行且与长边方向上的侧表面正交的短边方向上的侧表面。与线圈轴线正交的面中的一者是基板安装面。例如使用铁系的金属磁性体粉末作为金属磁性材料，例如使用环氧树脂作为树脂，使用将磁性材料和树脂混合而成的材料作为作为密封材料。该成形体12在基板安装面侧(亦称为底面侧)，形成第一区域12a，该第一区域12a的金属磁性材料的填充率大于成形体的其它部分的金属磁性材料的填充率。在线圈11的周边部分形成第二区域12b，该第二区域12b的金属磁性材料的填充率小于第一区域12a的金属磁性材料的填充率。第二区域12b至少与线圈11的外表面接触地配置。另外，在该成形体12的长边方向上的侧表面，线圈11的引出端部11b的表面暴露。
而且，跨该成形体12的长边方向上的侧表面和底面地形成外部端子13，连接线圈11的引出端部11b与外部端子13，并使外部端子13具有至少位于第一区域12a之上的部分。外部端子13借助使用了Ni、Sn等金属材料的镀敷层形成为L字状。
如图2所示，本公开的表面安装电感器在成形体12上形成区域12a和区域12b，外部端子13形成为包覆成形体12的区域12a的表面的至少局部和引出端部11b。图3是示意性地示出成形体的基板安装面附近的区域12a、区域12b以及外部端子13之间的关系的概略剖视图。在图3中，区域12a的金属磁性体粉末F1的填充率大于区域12b的金属磁性体粉末F2的填充率。而且，区域12a在成形体12的底面整体以规定厚度形成，除此以外的部分为区域12b，在区域12b内内置线圈11。因此，成形体12的底面整体以外的部分的绝缘性提高，成形体12的底面整体的绝缘性降低。在该状态下，若在去除成形体12的供外部端子13形成的部分的表面的树脂成分，使金属磁性体粉末F1暴露之后，在成形体12实施镀敷，则镀敷物在成形体12的底面的金属磁性体粉末F1暴露、绝缘电阻减小的部分比其它部分容易出现析出。另外，由于镀敷物与金属磁性体粉末F1接合而析出，因此外部端子13与成形体12之间的粘结强度提高。进而，由于事先使成形体12的底面的绝缘电阻小于其它部分，即，使金属磁性体粉末的填充率大于其它部分，因此能够减少用于去除表面的树脂成分而使金属磁性体粉末暴露的能量。
如下地制造像这样的表面安装电感器。首先，在将截面为扁平状的实施了绝缘包覆的导体呈涡旋状地分两层外卷卷绕并使导体的两端位于外周而形成卷绕部11a之后，将导体的两端从卷绕部11a的外周引出，形成引出端部11b，从而形成线圈11。本实施例中所使用的导体使用的是，具有酰亚胺改性聚氨酯(imido denatured polyurethane)层作为绝缘被膜的导体。绝缘被膜也可以是聚酰胺系、聚酯系等，优选耐热温度高的材料。另外，在本实施例中，使用截面为扁平形状的导线，但也可以使用圆线、多边形状截面的导线。在图4中，若从线圈轴线向观察，线圈11形成为长圆状，但线圈11的形状并不局限于长圆状。
接下来，例如使用铁系的金属磁性体粉末作为金属磁性材料，例如使用环氧树脂作为树脂，使用将金属磁性材料和树脂混合并造粒为粉末状所得到的密封材料，利用压缩成形法、层片方法(sheet method)、压粉成形法等成形方法，对图4所示的埋设有线圈11的成形体12进行成形。此时，在采用压缩成形法的情况下，在保持线圈11的预成形体的底面，追加金属磁性粉末的填充率大于预成形体的金属磁性体粉末的填充率的预成形体，或者在成型模具内的下层部或者上层部填充金属磁性粉末的填充率大于预成形体的金属磁性体粉末的填充率的材料而形成成形体12。另外，在采用层片方法的情况下，在成形体的最上层或者最下层追加金属磁性粉末的填充率大于其它层的金属磁性体粉末的填充率的金属磁性片而形成成形体12。再者，在采用压粉成形法的情况下，通过在成型模具内的下层部或者上层部填充金属磁性粉末的填充率大于其它部分的金属磁性体粉末的填充率的材料而形成成形体12。另外，将线圈11的引出端部11b引出，并使引出端部11b的表面在成形体12的长边方向上的侧表面的供外部端子形成的位置暴露。
如图2所示，在像这样内置线圈11的成形体12内，在底面侧形成第一区域12a，该第一区域12a的金属磁性材料的填充率大于成形体的其它部分的金属磁性材料的填充率，并且在线圈11的周边部分形成第二区域12b，该第二区域12b的金属磁性材料的填充率小于第一区域12a的金属磁性材料的填充率。
接着，在通过机械剥离去除了线圈11的引出端部11b的表面的绝缘被膜之后，如图5所示，针对成形体12的长边方向上的侧表面和底面的供外部端子形成的部分J，使用激光照射、喷砂处理、研磨等，去除存在于其表面的树脂成分等。由此，构成成形体12的金属磁性体粉末的表面暴露。
进而，使用导电材料对该成形体12实施镀敷处理，如图1、图2所示，在成形体12的长边方向上的侧表面和底面(基板安装面)形成与金属磁性体粉末接合的镀敷层，而形成外部端子13。作为导电材料，例如使用含有Ni、Sn的材料或者含有该两者的材料。外部端子13与线圈11的在成形体12的长边方向上的侧表面暴露的引出端部11b连接。
图6是示意性地示出本公开的表面安装电感器的第二实施例中的成形体62的基板安装面附近的第三区域62a、第四区域62b及外部端子63之间的关系的概略剖视图。
在本实施例中，与前述的第一实施例相同，在成形体62内包线圈，该线圈具有：卷绕部，其是通过将导体呈涡旋状地分两层外卷卷绕而成的，并使导体的两端部位于外周；引出端部，其从卷绕部引出。而且，除了树脂外，成形体62还使用中位粒径D50不同的多种金属磁性材料作为金属磁性材料，形成为具有平行的两个面，在这些面中的至少一个面侧形成第三区域62a，该第三区域62a的大粒径的金属磁性材料F3的比率大于成形体62的其它部分的金属磁性材料F3的比率，并且在线圈的周边部分形成第四区域62b，该第四区域62b的小粒径的金属磁性材料F4的比率大于成形体的第三区域62a的金属磁性材料F4的比率。即，成形体62具有平行的两个面，在其至少一个面形成第三区域62a，该第三区域62a的金属磁性材料的中位粒径D50大于成形体62整体的金属磁性材料的中位粒径D50。另外，在该成形体62的长边方向上的侧表面，线圈的引出端部的表面暴露。
而且，跨该成形体62的长边方向上的侧表面和底面形成外部端子63，外部端子63与线圈的引出端部连接，并使外部端子63具有至少位于第三区域62a之上的部分。外部端子63借助使用了Ni、Sn等金属材料的镀敷层形成为L字状。
这样形成的表面安装电感器与前述的第一实施例相同，成形体62的底面整体以外的部分的绝缘性提高，成形体62的底面整体的绝缘性降低。在该状态下，若在去除成形体62的供外部端子63形成的部分的表面的树脂成分，使金属磁性体粉末暴露之后，对成形体62实施镀敷，则镀敷物在成形体62的底面的金属磁性体粉末暴露、绝缘电阻减小的部分比其它部分容易形成析出。另外，由于镀敷物与金属磁性体粉末接合而析出，因此外部端子63与成形体62之间的粘结强度提高。进而，预先以使成形体62的底面的绝缘电阻小于其它部分的绝缘电阻，即，相对增大大粒径的金属磁性体粉末F3的比率，使成形体62的底面的金属磁性材料的中位粒径D50大于其它部分的金属磁性材料的中位粒径D50，因此能够减少用于去除表面的树脂成分而使金属磁性体粉末暴露的能量。
图7是本公开的表面安装电感器的第三实施例的局部剖视图。
线圈71形成为具备卷绕部71a和引出端部71b的线圈，卷绕部71a是通过将导体呈涡旋状地分两层外卷卷绕而成的，并使导体的两端部位于外周；引出端部71b从卷绕部71a引出。对导体使用截面为扁平状的扁平线。引出端部71b使导体的两端部从卷绕部71a隔着卷绕部71a对置地引出。
成形体72形成为使用含有树脂和磁性材料的密封材料内包线圈71。例如使用铁系的金属磁性体粉末作为磁性材料，例如使用环氧树脂作为树脂，使用将磁性材料和树脂混合而成的材料作为密封材料。该成形体72在底面侧和上表面侧形成第一区域72a，第一区域72a的金属磁性材料的填充率大于成形体内部的金属磁性材料的填充率。在线圈71的周边部分形成第二区域72b，第二区域72b的金属磁性材料的密度小于第一区域72a的金属磁性材料的填充率。第二区域72b至少与线圈71的外表面接触地配置。另外，在该成形体72的长边方向上的侧表面，线圈71的引出端部71b的表面暴露。
而且，跨该成形体72的长边方向上的侧表面和与该侧表面相邻的四个面地形成外部端子73，外部端子73与线圈71的引出端部71b连接。外部端子73由镀敷层形成，该镀敷层是通过去除成形体72的供外部端子形成的部分的表面的树脂成分，使金属磁性体粉末暴露并实施使用了Ni、Sn等金属材料的镀敷而形成的。
以上，阐述了本公开的表面安装电感器的实施例，但本公开并不局限于该实施例。例如，外部端子可以使用导电性膏而形成。在这种情况下，使用激光照射等去除成形体的供外部端子形成的部分的表面的树脂成分，使金属磁性体粉末暴露的情况下，当然能够提高成形体与外部端子之间的粘结强度，即使不实施像这样的处理，由于第一以及/或者第三区域中的与金属磁性体粉末的接触面积大于以往，因此也能提高成形体与外部端子之间的粘结强度。另外，在实施例中，示出了在底面或者上表面整体形成有第一以及/或者第三区域的情况，但也可以在该面的局部形成第一以及/或者第三区域。在该情况下，优选在该面的供外部端子形成的部分形成第一以及/或者第三区域。
Claims (13)
1.一种表面安装电感器，具备：线圈，其由导体卷绕而形成；成形体，其由含有金属磁性材料和树脂的密封材料构成，内包该线圈；以及外部端子，其与该线圈连接，其中，
所述成形体具有平行的两个面，在其至少一个面具有第一区域，所述第一区域的所述金属磁性材料的填充率大于所述成形体整体的所述金属磁性材料的平均填充率，
所述外部端子配置于至少包含所述第一区域的区域上。
2.根据权利要求1所述的表面安装电感器，其中，
所述成形体至少在所述线圈的周边部分具有第二区域，所述第二区域的所述磁性材料的填充率小于所述第一区域的所述金属磁性材料的填充率。
3.根据权利要求2所述的表面安装电感器，其中，
所述第二区域与所述线圈的外表面接触而配置。
4.一种表面安装电感器，具备：线圈，其由导体卷绕而形成；成形体，其由含有金属磁性材料和树脂的密封材料构成，内包所述线圈；以及外部端子，其与所述线圈连接，其中，
所述成形体具有平行的两个面，在其至少一个面具有第三区域，所述第三区域的所述金属磁性材料的中位粒径D50大于所述成形体整体的所述金属磁性材料的中位粒径D50，
所述外部端子配置于至少包含所述第三区域的区域上。
5.根据权利要求4所述的表面安装电感器，其中，
在所述成形体的所述线圈的周边部分具有第四区域，所述第四区域的中位粒径D50小于所述第三区域的中位粒径D50。
6.根据权利要求5所述的表面安装电感器，其中，
所述第四区域与所述线圈的外表面接触而配置。
7.根据权利要求1或者权利要求4所述的表面安装电感器，其中，
在所述第一区域或者第三区域的去除了所述树脂的至少局部的区域，具有与所述金属磁性材料接合的镀敷层，
所述镀敷层构成所述外部端子，
所述外部端子与所述线圈的引出端部连接。
8.根据权利要求2或者权利要求3所述的表面安装电感器，其中，
在所述第一区域或者第三区域的去除了所述树脂的至少局部的区域，具有与所述金属磁性材料接合的镀敷层，
所述镀敷层构成所述外部端子，
所述外部端子与所述线圈的引出端部连接。
9.根据权利要求5或者权利要求6所述的表面安装电感器，其中，
在所述第一区域或者第三区域的去除了所述树脂的至少局部的区域，具有与所述金属磁性材料接合的镀敷层，
所述镀敷层构成所述外部端子，
所述外部端子与所述线圈的引出端部连接。
10.根据权利要求1或者权利要求4所述的表面安装电感器，其中，
在基板安装面侧具有所述第一区域或者第三区域。
11.根据权利要求7所述的表面安装电感器，其中，
在基板安装面侧具有所述第一区域或者第三区域。
12.根据权利要求8所述的表面安装电感器，其中，
在基板安装面侧具有所述第一区域或者第三区域。
13.根据权利要求9所述的表面安装电感器，其中，
在基板安装面侧具有所述第一区域或者第三区域。
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