CN109427459B - 线圈部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种线圈部件,提高线圈部件与安装基板的固定力并且能够抑制外部电极与基体的剥离。线圈部件具有基体、设置于基体内的线圈、以及设置于基体并与线圈电连接的外部电极,外部电极被埋入基体的一个面,使得外部电极的一部分从基体的一个面突出,在与基体的一个面正交的方向的厚度上,外部电极被埋入基体的一个面的埋入部的厚度比外部电极从基体的一个面突出的突出部的厚度厚。
Description
技术领域
本发明涉及线圈部件。
背景技术
以往,作为线圈部件,有日本专利4816971号(专利文献1)所记载的装置。该线圈部件具有基体、设置于基体内的线圈、以及设置于基体并与线圈电连接的外部电极。外部电极不从基体的表面突出地埋入基体。外部电极的表面从基体的表面露出。
专利文献1:日本专利4816971号
然而,在将上述如以往那样的线圈部件安装于安装基板时,将外部电极经由焊料固定于安装基板。此时,由于焊料仅与外部电极的表面接触,所以存在线圈部件与安装基板的固定力降低的可能。
发明内容
因此,本发明的课题在于提供一种提高线圈部件与安装基板的固定力并且能够抑制外部电极与基体的剥离的线圈部件。
为了解决上述课题,本发明的线圈部件具备:
基体;
线圈,设置于上述基体内;以及
外部电极,设置于上述基体,并与上述线圈电连接,
上述外部电极被埋入上述基体的一个面,使得上述外部电极的一部分从上述基体的一个面突出,
在与上述基体的一个面正交的方向的厚度上,上述外部电极被埋入上述基体的一个面的埋入部的厚度比上述外部电极从上述基体的一个面突出的突出部的厚度厚。
在这里,外部电极是指所谓的基底电极,不包含Ni、Sn等镀层。
根据本发明的线圈部件,由于外部电极被埋入基体的一个面,使得外部电极的一部分从基体的一个面突出,所以在将线圈部件安装于安装基板时,外部电极的突出部经由焊料等固定于安装基板。因此,外部电极的突出部与焊料的接触面积增大,线圈部件与安装基板的固定力提高。
由于外部电极的埋入部的厚度比外部电极的突出部的厚度厚,所以能够确保外部电极的埋入部与基体的接触面积。因此,能够确保外部电极的埋入部与基体的紧贴力,并能够抑制外部电极与基体的剥离。
另外,在线圈部件的一个实施方式中,上述外部电极的上述埋入部的厚度相对于上述外部电极的上述埋入部的厚度和上述外部电极的上述突出部的厚度的总和的比例为60%以上90%以下。
根据上述实施方式,能够有效地兼得线圈部件与安装基板的固定力以及外部电极与基体的剥离。
另外,在线圈部件的一个实施方式中,上述基体包含底面,上述外部电极设置于上述底面。
根据上述实施方式,外部电极是所谓的底面电极。
另外,在线圈部件的一个实施方式中,上述基体包含相互对置的2个端面和设置在上述2个端面之间的底面,上述外部电极遍及上述端面和上述底面来设置。
根据上述实施方式,外部电极是所谓的L字电极。
另外,在线圈部件的一个实施方式中,上述外部电极具有设置于上述底面的第一部分和设置于上述端面的第二部分,在连接上述第一部分和上述第二部分的角部设置有倒角部,上述外部电极的上述倒角部的曲率半径大于设置于上述基体的角部的倒角部的曲率半径。
根据上述实施方式,通过缩小基体的倒角部的曲率半径,能够不缩小基体的体积地确保线圈特性。另外,通过增大外部电极的倒角部的曲率半径,能够在对外部电极实施电镀时,在外部电极的角部,抑制镀层的裂开。
另外,在线圈部件的一个实施方式中,上述线圈沿着上述基体的宽度方向卷绕成螺旋状,上述基体的高度尺寸大于上述基体的宽度尺寸。
根据上述实施方式,能够增大线圈的内径,线圈特性提高。
另外,在线圈部件的制造方法的一个实施方式中,
是制造上述线圈部件的方法,具备:
准备成为基体的绝缘浆料和成为外部电极的导电浆料的工序,其中,上述导电浆料具有的收缩量小于上述绝缘浆料烧制时的收缩量;
层叠上述绝缘浆料和上述导电浆料形成层叠体的工序;以及
烧制上述层叠体的工序。
根据上述实施方式,在烧制时,绝缘浆料收缩得比导电浆料大,从而能够将外部电极埋入基体的一个面,使得外部电极的一部分从基体的一个面突出。
根据本发明的线圈部件,能够提高线圈部件与安装基板的固定力并且抑制外部电极与基体的剥离。
附图说明
图1是表示本发明的线圈部件的一个实施方式的透视立体图。
图2是从线圈部件的宽度方向观察的侧面图。
图3是从线圈部件的长度方向观察的端面图。
图4是从线圈部件的高度方向观察的顶面图。
图5是对线圈部件的制造方法进行说明的说明图。
图6是对外部电极的厚度的测量方法进行说明的图像图。
图7是对倒角部的曲率半径的测量方法进行说明的图像图。
具体实施方式
以下,通过图示的实施方式对本发明进行详细说明。
(实施方式)
图1是表示线圈部件的一个实施方式的透视立体图。如图1所示,线圈部件1具有基体10、设置于基体10的内部的螺旋状的线圈20、以及设置于基体10并与线圈20电连接的第一外部电极30及第二外部电极40。在图1中,为了能够容易地理解线圈部件1的构造,透明地描绘基体10。
线圈部件1经由第一外部电极30、第二外部电极40与未图示的安装基板的布线电连接。线圈部件1例如作为高频电路的阻抗匹配用线圈(匹配线圈)来使用,用于个人计算机、DVD播放器、数码相机、TV、移动电话、汽车电子、医疗用/工业用机械等电子设备。但是,线圈部件1的用途并不局限于此,例如,也能够用于调谐电路、滤波电路、整流平滑电路等。
基体10层叠多个绝缘层11(参照图5)而构成。绝缘层11例如由以硼珪酸玻璃为主要成分的材料、铁素体、树脂等材料构成。此外,基体10有因为烧制等而多个绝缘层11彼此的界面不明确的情况。
基体10形成为大致长方体状。基体10的表面由第一侧面13、第二侧面14、第一端面15、第二端面16、底面17以及顶面18构成。第一侧面13和第二侧面14在基体10的宽度方向W上对置。第一端面15和第二端面16在基体10的长度方向L上对置。底面17和顶面18在基体10的高度方向T上对置。第一侧面13、第二侧面14、底面17以及顶面18设置在第一端面15和第二端面16之间。宽度方向W、长度方向L以及高度方向T相互正交。
第一外部电极30以及第二外部电极40例如由Ag、Cu、Au、以它们为主要成分的合金等导电性材料构成。第一外部电极30以及第二外部电极40是指所谓的基底电极,不包含Ni、Sn等镀层。第一外部电极30是遍及第一端面15和底面17来设置的L字形状。第二外部电极40是遍及第二端面16和底面17来设置的L字形状。
第一外部电极30以及第二外部电极40具有埋入基体10的层叠有多个外部电极导体层33、43(参照图5)的结构。第一外部电极30的外部电极导体层33是具有沿着第一端面15以及底面17延伸的部分的L字形状,第二外部电极40的外部电极导体层43是具有沿着第二端面16以及底面17延伸的部分的L字形状。由此,由于能够将外部电极30、40埋入基体10内,所以与将外部电极外置于基体10的结构相比,能够实现线圈部件的小型化。另外,能够通过同一工序形成线圈20和外部电极30、40,通过减少线圈20与外部电极30、40之间的位置关系的偏差,能够减少线圈部件1的电特性的偏差。
线圈20例如由与第一外部电极30、第二外部电极40相同的导电性材料构成。线圈20沿着基体10的宽度方向W卷绕成螺旋状。在这里,通过使基体10的高度尺寸比基体10的宽度尺寸大,能够增大线圈20的内径,线圈特性提高。
线圈20的一端与第一外部电极30接触,线圈20的另一端与第二外部电极40接触。在本实施方式中,线圈20和第一外部电极30、第二外部电极40一体化,不存在明确的边界,但并不局限于此,也可以通过不同种类材料、不同种类方法形成线圈和外部电极,从而存在边界。
线圈20包含在绝缘层11上在平面上卷绕的多个线圈导体层21(参照图5)。像这样,线圈20由能够精细加工的线圈导体层21构成,从而实现线圈部件1的小型化、低背化。在绝缘层11的层叠方向A(参照图5)上相邻的线圈导体层21经由在厚度方向上贯通绝缘层11的通孔导体串联地电连接。这样,多个线圈导体层21相互串联地电连接,并且构成螺旋。具体而言,线圈20具有层叠相互串联地电连接且卷绕数小于1周的多个线圈导体层21而成的结构,线圈20是螺旋形状。此时,能够减少在线圈导体层21内产生的寄生电容、在线圈导体层21间产生的寄生电容,并能够提高线圈部件1的Q值。
图2是从线圈部件1的宽度方向W观察的侧面图。如图2所示,第一外部电极30被埋入基体10的第一端面15以及底面17,使得第一外部电极30的一部分从基体10的第一端面15以及底面17突出。第一端面15和底面17分别相当于发明内容栏所记载的“一个面”。
若具体描述,则第一外部电极30具有设置于底面17的第一部分31和设置于第一端面15的第二部分32。第一部分31具有被埋入基体10的底面17的埋入部31a和从基体10的底面17突出的突出部31b。第二部分32具有被埋入基体10的第一端面15的埋入部32a和从基体10的第一端面15突出的突出部32b。
在与基体10的底面17正交的方向的厚度上,第一部分31的埋入部31a的厚度ta比第一部分31的突出部31b的厚度tb厚。在与基体10的第一端面15正交的方向的厚度上,第二部分32的埋入部32a的厚度ta比第二部分32的突出部32b的厚度tb厚。
因此,由于第一外部电极30被埋入基体10的第一端面15以及底面17,使得第一外部电极30的一部分从基体10的第一端面15以及底面17突出,所以在将线圈部件1安装于安装基板时,第一外部电极30的突出部31b、32b经由焊料等固定于安装基板。因此,第一外部电极30的突出部31b、32b与焊料的接触面积较大,线圈部件1与安装基板的固定力提高。
由于第一外部电极30的埋入部31a、32a的厚度ta比第一外部电极30的突出部31b、32b的厚度tb厚,所以能够确保第一外部电极30的埋入部31a、32a与基体10的接触面积。因此,能够确保第一外部电极30的埋入部31a、32a与基体10的紧贴力,并能够抑制第一外部电极30与基体10的剥离。
优选第一部分31的埋入部31a的厚度ta相对于第一部分31的埋入部31a的厚度ta和第一部分31的突出部31b的厚度tb的总和的比例为60%以上90%以下。优选第二部分32的埋入部32a的厚度ta相对于第二部分32的埋入部32a的厚度ta和第二部分32的突出部32b的厚度tb的总和的比例为60%以上90%以下。由此,能够有效地兼得线圈部件1与安装基板的固定力、以及第一外部电极30和基体10的剥离。
如图2所示,第二外部电极40被埋入基体10的第二端面16以及底面17,使得第二外部电极40的一部分从基体10的第二端面16以及底面17突出。第二端面16和底面17分别相当于发明内容栏所记载的“一个面”。第二外部电极40与第一外部电极30的结构相同。
若具体叙述,则第二外部电极40具有设置于底面17的第一部分41和设置于第二端面16的第二部分42。第一部分41的埋入部41a的厚度ta比第一部分41的突出部41b的厚度tb厚。第二部分42的埋入部42a的厚度ta比第二部分42的突出部42b的厚度tb厚。
因此,由于第二外部电极40被埋入基体10,使得第二外部电极40的一部分从基体10突出,所以在将线圈部件1安装于安装基板时,第二外部电极40的突出部41b、42b经由焊料等固定于安装基板。因此,第二外部电极40的突出部41b、42b与焊料的接触面积较大,线圈部件1与安装基板的固定力提高。
由于第二外部电极40的埋入部41a、42a的厚度ta比第二外部电极40的突出部41b、42b的厚度tb厚,所以能够确保第二外部电极40的埋入部41a、42a与基体10的接触面积。因此,能够确保第二外部电极40的埋入部41a、42a与基体10的紧贴力,并能够抑制第二外部电极40与基体10的剥离。
优选第一部分41的埋入部41a的厚度ta相对于第一部分41的埋入部41a的厚度ta和第一部分41的突出部41b的厚度tb的总和的比例为60%以上90%以下。优选第二部分42的埋入部42a的厚度ta相对于第二部分42的埋入部42a的厚度ta和第二部分42的突出部42b的厚度tb的总和的比例为60%以上90%以下。由此,能够有效地兼得线圈部件1与安装基板的固定力、以及第二外部电极40和基体10的剥离。
图3是从线圈部件1的长度方向L观察的端面图。图4是从线圈部件1的高度方向T观察的顶面图。如图2、图3以及图4所示,在连接第一外部电极30的第一部分31和第二部分32的角部设置有倒角部35。第一外部电极30的倒角部35的曲率半径大于设置于基体10的角部的倒角部10a、10b、10c的曲率半径。
若具体描述,则第一外部电极30在从宽度方向W观察与宽度方向W正交的平面(LT面)上的角部具有倒角部35。基体10具有第一倒角部10a、第二倒角部10b以及第三倒角部10c。第一倒角部10a设置于从宽度方向W观察与宽度方向W正交的平面(LT面)上的角部。第二倒角部10b设置于从长度方向L观察与长度方向L正交的平面(WT面)上的角部。第三倒角部10c设置于从高度方向T观察与高度方向T正交的平面(LW面)上的角部。第一外部电极30的倒角部35的曲率半径比第一倒角部10a的曲率半径、第二倒角部10b的曲率半径以及第三倒角部10c的曲率半径大。
因此,通过减小基体10的倒角部10a、10b、10c的曲率半径,能够不减小基体10的体积地确保线圈特性。另外,通过增大第一外部电极30的倒角部35的曲率半径,能够在对第一外部电极30实施电镀时,在第一外部电极30的角部抑制镀层的裂开。
如图2、图3以及图4所示,与第一外部电极30相同,在连接第二外部电极40的第一部分41和第二部分42的角部设置有倒角部45。第二外部电极40的倒角部45的曲率半径大于设置于基体10的角部的倒角部10a、10b、10c的曲率半径。
因此,通过减小基体10的倒角部10a、10b、10c的曲率半径,能够不减小基体10的体积地确保线圈特性。另外,通过增大第二外部电极40的倒角部45的曲率半径,能够在对第二外部电极40实施电镀时,在第二外部电极40的角部抑制镀层的裂开。
接下来,对线圈部件1的制造方法进行说明。
准备成为基体10的绝缘浆料、和成为第一外部电极30、第二外部电极40以及线圈20的导电浆料。绝缘浆料烧制时的收缩量大于导电浆料的收缩量。
如图5所示,层叠绝缘浆料和导电浆料形成层叠体。换句话说,通过绝缘浆料形成多个绝缘层11,在各绝缘层11上,通过导电浆料形成线圈导体层21、外部电极导体层33、43,并在层叠方向A上层叠多个绝缘层11。此外,绝缘层11的层叠方向A与基体10的宽度方向W一致。
之后,对层叠体进行烧制。此时,由于绝缘浆料的烧制时的收缩量大于导电浆料的收缩量,所以在烧制时,绝缘浆料收缩得比导电浆料大,从而能够将第一外部电极30、第二外部电极40埋入基体10的一个面,使得第一外部电极30、第二外部电极40的一部分从基体10的一个面突出。由此,能够制造线圈部件1。
此外,本发明并不局限于上述的实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围内设计变更。
在上述实施方式中,外部电极也可以是仅设置于底面的所谓的底面电极。外部电极也可以是从端面遍及到顶面、底面以及侧面来设置的所谓的5面电极。
在上述实施方式中,线圈也可以由被绝缘覆盖的铜线等线构成。在上述实施方式中,线圈导体层的卷绕数也可以是1周以上,换句话说,线圈导体层为在平面上卷绕的螺线形状。
(实施例)
接下来,对线圈部件的制造方法的实施例进行说明。
a)绝缘浆料的制作
准备Fe2O3、ZnO、NiO、CuO各氧化物粉末,并秤量以成为规定的组成,并在湿式地充分混合之后进行干燥,将其在700℃~800℃的温度下煅烧2小时左右,再将其粉碎,从而得到铁素体粉末。
向该粉末中加入规定量的溶剂(例如,酮类溶剂)、增塑剂(醇酸树脂增塑剂等)、树脂(聚乙烯醇缩醛等),并在利用行星式搅拌机进行捏合之后,进一步利用三辊研磨机进行分散,从而制成绝缘浆料。
b)导电浆料的制作
向Ag粉末中加入规定量的溶剂(丁子香酚等)、树脂(乙基纤维素等)以及分散剂,同样地利用行星式搅拌机、三辊研磨机进行捏合、分散,从而制成导电浆料。
在这里,通过提高Ag粉末的体积相对于Ag粉末和树脂成分合计的体积的浓度亦即PVC(pigmernt volume concentration;颜料体积浓度),能够使烧制时的收缩率小于由绝缘浆料形成的绝缘层。其结果,能够调整外部电极从基体表面的突出量。
c)线圈部件的制作
在基材片材(例如,Intelimer(注册商标)胶带等温敏胶粘片等)上,对制成的绝缘浆料进行丝网印刷,并反复干燥多次,形成规定厚度的绝缘层。
在上述绝缘层上使用导电浆料对成为规定的形状的线圈以及外部电极的图案进行丝网印刷。并在未印刷导电浆料的位置印刷绝缘浆料。
而且,在与外部电极相当的位置印刷导电浆料,以及为了上下的线圈图案电导通而在与导通孔相当的位置印刷导电浆料。在除此以外的位置印刷绝缘浆料。
反复以上的工序,最后,在整个面印刷绝缘浆料,形成成为外观的层。
利用切片机切断这样制成的层叠体的块,来进行单片化。在单片化之后,加热将元件从基材片材剥离。通过湿式或者乾式对剥离的元件进行滚筒抛光。之后,将元件放入烧制炉,在大气中在800℃~900℃的温度下烧制2小时左右。
最后,在由Ag构成的外部电极(基底电极)上通过无电电镀依次形成Ni、Sn的镀层,制成线圈部件。完成的线圈部件的尺寸为L=1.0mm、W=0.5mm、T=0.7mm。
构成绝缘浆料的材料并不局限于铁素体材料,也可以是玻璃陶瓷、氧化铝等绝缘材料。在使用铁素体材料的情况下,优选使用由40~49.5mol%的Fe2O3、5~35mol%的ZnO、6~12mol%的CuO、剩余部分为NiO构成的铁素体材料,根据需要作为添加物也可以含有Mn3O4、Co3O4、SnO2、Bi2O3、SiO2、微量的不可避免的杂质。构成线圈的导电浆料使用Ag、Cu、Pd、Pt等,但最优选Ag。
(外部电极的埋入部以及突出部的厚度的测量方法)
接下来,对外部电极的埋入部以及突出部的厚度的测量方法进行说明。
用树脂固定线圈部件的周围,使得线圈部件的LT面的侧面露出。利用研磨机研磨到W方向的1/2左右(大致中央)。对所得到的剖面,进行离子研磨(使用日立高新技术公司制造的离子研磨装置IM4000),并除去由研磨引起的凹陷,得到观察用的剖面。
如图6所示,用SEM拍摄第一外部电极30的部分。使用所得到的照片,从基体10的第一端面15(WT面)和底面17(LW面)引出延长线。以下,对第一外部电极30的第二部分32进行说明,但对于第一部分31也相同。
将在第一外部电极30从端面15的延长线最突出的位置,与基体10相反方向的第一外部电极30从延长线最大突出的量作为突出部32b的厚度tb,将从延长线埋入基体10侧的量作为埋入部32a的厚度ta,来测量其长度。在三个线圈部件中进行相同的测量,求出突出部32b的厚度tb和埋入部32a的厚度ta的各自的平均值。
根据各个平均值来计算ta/(ta+tb)×100(%),并将其作为埋入部32a的厚度ta相对于埋入部32a的厚度ta和突出部32b的厚度tb的总和的比例。埋入部32a的厚度ta的比例优选为60%~90%。此外,第一部分31的埋入部的厚度的比例也相同,另外,第二外部电极的第一部分和第二部分也相同。
另外,优选突出部32b的厚度tb为5~100μm,更优选为5~50μm,进一步优选为5~30μm。此外,第一部分31的突出部的厚度也相同,另外,第二外部电极的第一部分和第二部分也相同。
(倒角部的曲率半径的测量方法)
接下来,对基体以及外部电极的各自的倒角部的曲率半径的测量方法进行说明。
利用在上述的外部电极的厚度的测量中研磨的线圈部件,拍摄外部电极以及基体的倒角部的SEM照片。
如图7所示,从基体10的第一端面15(WT面)和顶面18(LW面)引出延长线。将连结顶面18的延长线从基体10分离的第一点P1、第一端面15的延长线从基体10分离的第二点P2以及基体10的倒角部10a的中央的第三点P3的圆C的半径作为基体10的倒角部10a的曲率半径。在三个线圈部件中进行相同的测量,求出基体10的倒角部10a的曲率半径的平均值。
另外,同样地测量外部电极的倒角部的曲率半径。在三个线圈部件中进行相同的测量,求出外部电极的倒角部的曲率半径的平均值。优选外部电极的倒角部的曲率半径大于基体10的倒角部10a的曲率半径,基体10的倒角部10a的曲率半径优选为20μm~50μm的范围内,外部电极的倒角部的曲率半径优选为50μm~100μm的范围内。
附图标记说明
1…线圈部件;10…基体;10a~10c…倒角部;11…绝缘层;13…第一侧面;14…第二侧面;15…第一端面;16…第二端面;17…底面;18…顶面;20…线圈;21…线圈导体层;30…第一外部电极;31…第一部分;31a…埋入部;31b…突出部;32…第二部分;32a…埋入部;32b…突出部;33…外部电极导体层;35…倒角部;40…第二外部电极;41…第一部分;41a…埋入部;41b…突出部;42…第二部分;42a…埋入部;42b…突出部;43…外部电极导体层;45…倒角部;ta…埋入部的厚度;tb…突出部的厚度;L…长度方向;T…高度方向;W…宽度方向。
Claims (5)
1.一种线圈部件,具备:
基体;
线圈,设置于上述基体内;以及
外部电极,设置于上述基体,并与上述线圈电连接,
上述基体包含相互对置的2个端面和设置在上述2个端面之间的底面,上述外部电极遍及上述端面的一部分和上述底面的一部分来设置,
上述外部电极被埋入上述基体的上述端面和上述底面,使得上述外部电极的一部分从上述基体的上述端面和上述底面突出,
在与上述基体的上述端面正交的方向的厚度上,上述外部电极被埋入上述基体的上述端面的埋入部的厚度比上述外部电极从上述基体的上述端面突出的突出部的厚度厚,
在与上述基体的上述底面正交的方向的厚度上,上述外部电极被埋入上述基体的上述底面的埋入部的厚度比上述外部电极从上述基体的上述底面突出的突出部的厚度厚。
2.根据权利要求1所述的线圈部件,其中,
上述外部电极的上述埋入部的厚度相对于上述外部电极的上述埋入部的厚度和上述外部电极的上述突出部的厚度的总和的比例为60%以上90%以下。
3.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其中,
上述外部电极具有设置于上述底面的第一部分和设置于上述端面的第二部分,在连接上述第一部分和上述第二部分的角部设置有倒角部,上述外部电极的上述倒角部的曲率半径大于设置于上述基体的角部的倒角部的曲率半径。
4.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其中,
上述线圈沿着上述基体的宽度方向卷绕成螺旋状,上述基体的高度尺寸大于上述基体的宽度尺寸。
5.一种线圈部件的制造方法,是制造权利要求1~4中的任一项所述的线圈部件的方法,具备:
准备成为基体的绝缘浆料和成为外部电极的导电浆料的工序,其中,上述导电浆料所具有的收缩量小于上述绝缘浆料烧制时的收缩量;
层叠上述绝缘浆料和上述导电浆料形成层叠体的工序;以及
烧制上述层叠体的工序。
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