CN109935450A - 线圈部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供直流叠加特性优秀并且温度特性优秀的线圈部件。线圈部件包含本体、和埋设于本体的线圈导体,本体包含分别构成本体的对置的第1主表面与第2主表面的第1磁性体层与第2磁性体层,第1磁性体层的相对磁导率高于第2磁性体层,线圈导体的卷绕部的至少局部位于第1磁性体层,第1磁性体层包含金属磁性粒子与树脂,第2磁性体层包含金属磁性粒子、树脂、和氧化锌粒子,并且在树脂中分散存在有金属磁性粒子和氧化锌粒子。
Description
技术领域
本发明涉及线圈部件。
背景技术
以往,作为DC/DC转换电路等中的功率电感器,使用线圈部件。因近年来的电子设备的小型化和大电流化,功率电感器也被要求小型化和大电流化。因此,精力充沛地开发了适用于大电流用途的具有优秀的直流叠加特性的线圈部件。
专利文献1公开了一种贴片式电子部件,包含埋设有内部线圈部的磁性体主体,磁性体主体包括包含内部线圈部的芯部层、与配置于芯部层的上部和下部的上部罩层和下部罩层,芯部层具有与上部罩层和下部罩层中的至少一者不同的透磁率。
专利文献1:日本特开2016-9858号公报
当在通有大电流的设备中使用线圈部件的情况下,存在因流经大电流而线圈部件发热的问题。因此,让用于高电流用途的线圈部件除了要求直流叠加特性较高之外,还被要求抑制发热的具有较高的温度特性。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种直流叠加特性优秀,并且温度特性优秀的线圈部件。
本发明人们在线圈部件中,发现了通过向相对磁导率比较低的磁性体层添加氧化锌粒子,能够获得直流叠加特性优秀,并且温度特性优秀的线圈部件,从而直至完成本发明。
根据本发明的一个主旨,提供一种线圈部件,包含本体、和埋设于本体的线圈导体,
本体包含分别构成本体的对置的第1主表面与第2主表面的第1磁性体层与第2磁性体层,
第1磁性体层的相对磁导率高于第2磁性体层,
线圈导体的卷绕部的至少局部位于第1磁性体层,
第1磁性体层包含金属磁性粒子与树脂,
第2磁性体层包含金属磁性粒子、树脂、和氧化锌粒子,并且在树脂中分散存在有金属磁性粒子和氧化锌粒子。
本发明的线圈部件具备上述的特征,由此具有优秀的直流叠加特性和温度特性。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的线圈部件的立体图。
图2是省略了外部电极的图1所示的线圈部件的透视立体图。
图3是示意性地表示图1所示的线圈部件的与LT面平行的剖切面的剖视图。
图4是用于对本发明的第1实施方式的线圈部件的制造方法进行说明的图。
图5是示意性地表示本发明的第2实施方式的线圈部件的与LT面平行的剖切面的剖视图。
图6是示意性地表示本发明的第3实施方式的线圈部件的与LT面平行的剖切面的剖视图。
附图标记的说明
1…线圈部件;2…本体;3…线圈导体;4…第1外部电极;5…第2外部电极;6…第1磁性体层;7…第2磁性体层;14…线圈导体的末端;15…线圈导体的末端;16…线圈导体的端面;17…线圈导体的端面;18…线圈导体的侧面;21…本体前表面;22…本体背表面;23…本体端面;24…本体端面;25…本体上表面;26…本体下表面;30…金属模具。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式的线圈部件详细地进行说明。其中,本发明的线圈部件和各构件的形状、配置等不限定于以下说明的实施方式和图示的结构。
[第1实施方式]
图1示意性地表示本发明的第1实施方式的线圈部件1的立体图,图2表示线圈部件1的本体2的透视立体图,图3表示线圈部件1的剖视图。
如图1~图3所示,本实施方式的线圈部件1具有大致长方体形状。线圈部件1简要地包含本体2、和埋设于本体2的线圈导体3。线圈部件1也可以进一步包含第1外部电极4和第2外部电极5。在本体2中,将图3的附图左右侧的表面称为“端面”,将附图上侧的表面称为“上表面”,将附图下侧的表面称为“下表面”,将附图近前侧的表面称为“前表面”,将附图进深侧的表面称为“背表面”。另外,端面、前表面和背表面也仅称为“侧面”。本体2包含位于本体2的上部的第1磁性体层6、和位于下部的第2磁性体层7。第1磁性体层6和第2磁性体层7分别构成本体2的对置的第1主表面与第2主表面。在图1~图3所示的结构中,本体2的第1主表面与本体上表面25对应,第2主表面与本体下表面26对应。在本体2的内部埋设有线圈导体3。这里,在线圈导体3中,将沿着卷线的卷绕方向的表面称为线圈导体3的“侧面”,将沿着卷线的厚度方向的表面称为线圈导体3的“端面”。在本实施方式中,由扁平方形线的位于线圈导体3最外层的主表面构成的与线圈导体3的轴平行的表面是侧面18,由各层的扁平方形线的侧面构成的与线圈导体3的轴垂直的面为端面16、17。另外,第1外部电极4和第2外部电极5分别设置于本体2的表面(两端面23、24)。在图1~图3所示的结构中,第1外部电极4和第2外部电极5分别跨第1磁性体层6的表面和第2磁性体层7的表面双方而设置,但也可以设置于第1磁性体层6或者第2磁性体层7中任意的表面。在图1~图3所示的结构中,第1外部电极4和第2外部电极5分别从本体2的端面23、24延伸至下表面26的局部。即,第1外部电极4和第2外部电极5是L字电极。话虽如此,在本实施方式的线圈部件1中,第1外部电极4和第2外部电极5的形状、配置不限定于图1和图3所示。线圈导体3的两端(末端14、15)分别在本体2的端面23、24处电连接于第1外部电极4和第2外部电极5。
在本说明书中,将线圈部件1的长度称为“L”,将宽度称为“W”,将厚度(高度)称为“T”(参照图1和图2)。在本说明书中,将与本体的前表面21和背表面22平行的表面称为“LT面”,将与端面23、24平行的表面称为“WT面”、将与上表面25和下表面26平行的表面称为“LW面”。
如上所述,本体2包含分别构成本体2的对置的第1主表面与第2主表面的第1磁性体层6与第2磁性体层7。第1磁性体层6的相对磁导率高于第2磁性体层7。这样将相对磁导率比较小的第2磁性体层7包含于本体2,由此能够减少通过本体2的内部的磁通的密度,从而能够提高线圈部件1的直流叠加特性。另外,第1磁性体层6和第2磁性体层7包含金属磁性粒子,因此若在线圈导体3流经电流,则产生磁通,因产生的磁通而在金属磁性粉产生涡流。涡流产生热损失,从而存在在磁性体层产生热的情况。这里,第2磁性体层7的相对磁导率低于第1磁性体层6,由此在第2磁性体层7不易产生涡流损耗,从而能够抑制线圈部件1的发热。
第1磁性体层6的相对磁导率与第2磁性体层7的相对磁导率之差优选为20以上。若相对磁导率之差为20以上,则能够进一步提高直流叠加特性。
(第1磁性体层)
第1磁性体层6包含金属磁性粒子和树脂。第1磁性体层6也可以由金属磁性粒子和树脂的复合材料构成。第1磁性体层6的相对磁导率为15以上,优选为20以上,更加优选为30以上。
构成第1磁性体层6所含的金属磁性粒子的金属磁性材料只要为具有磁性的金属材料,则不被特别地限定,例如,能够列举包含铁、钴、镍、钆、或者包含它们的1种或2种以上的合金。优选,构成金属磁性粒子的金属磁性材料为铁或者铁合金。铁可以为铁本身,也可以为铁衍生物,例如配位化合物。作为上述的铁衍生物,不被特别地限定,但能够列举铁与CO的配位化合物亦即羰基铁,优选五羰基铁。特别是,优选洋葱皮构造(从粒子的中心形成同心球状的层的构造)的硬级的羰基铁(例如,BASF公司制的硬级的羰基铁)。作为铁合金,不被特别地限定,但例如能够列举Fe-Si系合金、Fe-Si-Cr系合金、Fe-Si-Al系合金等。上述的合金进一步包含B、C等,作为其他的副成份。副成份的含量不被特别地限定,但例如能够为0.1重量%以上且5.0重量%以下,优选为0.5重量%以上且3.0重量%以下。金属磁性粒子可以仅由上述的金属磁性材料中的1种构成,或者也可以由两种以上的金属磁性材料构成。
第1磁性体层6所含的金属磁性粒子至少包含第1金属磁性粒子和第2金属磁性粒子。第1金属磁性粒子与第2金属磁性粒子至少在平均粒径不同这点不同,第1金属磁性粒子的平均粒径大于第2金属磁性粒子的平均粒径。金属磁性粒子包含平均粒径互不相同的第1金属磁性粒子和第2金属磁性粒子,即第1磁性体层6所含的金属磁性粒子能够意味着具有双峰性的粒度分布。第1磁性体层6这样包含平均粒径不同的2个以上的金属磁性粒子,由此能够提高第1磁性体层6中的金属磁性粒子的填充率,从而能够提高第1磁性体层6的磁特性。此外,第1磁性体层6所含的金属磁性粒子可以仅包含1种金属磁性粒子,或者也可以仅包含两种金属磁性粒子(第1金属磁性粒子和第2金属磁性粒子),但第1磁性体层6所含的金属磁性粒子除了第1金属磁性粒子和第2金属磁性粒子之外,也可以进一步包含1种以上的其他的金属磁性粒子。
在优选的方式中,第1金属磁性粒子优选由Fe-Si-Cr系合金构成,第2金属磁性粒子优选由Fe构成。在该情况下,通过作为第1金属磁性粒子的Fe-Si-Cr系合金提高透磁率,通过作为第2金属磁性粒子的Fe提高饱和磁通密度,而能够改善叠加特性。另外,在优选的方式中,第1金属磁性粒子的平均粒径优选为10μm以上且70μm以下,更加优选为20μm以上且50μm以下,第2金属磁性粒子的平均粒径优选为0.2μm以上且10μm以下,更加优选为0.5μm以上且5μm以下。若第1金属磁性粒子和第2金属磁性粒子的平均粒径在上述范围内,则金属磁性粒子的操作变得容易,并且能够进一步提高第1磁性体层6的金属磁性粒子的填充率,能够进一步提高第1磁性体层6的磁特性。
此外,在本说明书中,“平均粒径”意味着磁性体层的截面的SEM(扫描式电子显微镜)图像中的粒子的等效圆直径的平均值。例如,上述的金属磁性粒子的平均粒径通过如下能够获得:针对切断线圈部件1而得的第1磁性体层6的截面,利用SEM对多处(例如5处)区域(例如130μm×100μm)进行拍摄,并使用图像解析软件(例如,旭化成工程株式会社制造,A像君(A像くん)(注册商标))对该SEM图像进行解析,针对500个以上的金属粒子求得等效圆直径,计算其平均值。此外,在第1磁性体层包含平均粒径不同的两种以上的金属磁性粒子的情况下,各个金属磁性粒子的平均粒径能够按以下的顺序求得。例如,在第1磁性体层包含平均粒径不同的两种金属磁性粒子的情况下,若针对已求得的等效圆直径制作直方图,则做好2个山形分布的峰值。将成为了各峰值的直径设为平均粒径。在直方图的峰值高度在多个等效圆直径范围内相同的情况下,将其范围的平均值设为平均粒径。
在优选的方式中,金属磁性粒子的表面也可以被绝缘材料的覆膜(以下,也简称为“绝缘覆膜”)覆盖。在上述的方式中,金属磁性粒子的表面只要在能够提高粒子间的绝缘性的程度内被绝缘覆膜覆盖即可。即,金属磁性粒子的表面可以仅金属磁性粒子的表面的局部被绝缘覆膜覆盖,也可以整个表面被覆盖。另外,绝缘覆膜的形状不被特别地限定,可以为网眼状,或者也可以为层状。在优选的方式下,金属磁性粒子的表面的30%以上,优选60%以上,更加优选80%以上,进一步优选90%以上,特别优选100%的区域被绝缘覆膜覆盖。通过绝缘覆膜覆盖金属磁性粒子的表面,由此能够提高磁性体层内部的电阻率。
绝缘覆膜的厚度不被特别地限定,但能够优选为1nm以上且100nm以下,更加优选为3nm以上且50nm以下,进一步优选为5nm以上且30nm以下,例如为10nm以上且30nm以下或者5nm以上且20nm以下。更加增大绝缘覆膜的厚度,由此能够更加提高磁性体层的电阻率。另外,更加缩小绝缘覆膜的厚度,由此能够更加增多磁性体层中的金属粒子的量,从而磁性体层的磁特性提高,实现磁性体层的小型化变得容易。
第1磁性体层6所含的树脂不被特别地限定,可以为例如环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂等热固性树脂。第1磁性体层6所含的树脂可以仅为1种,或者也可以为两种以上。
在上述方式中,第1磁性体层6的金属磁性粒子的含量相对于第1磁性体层6整体的重量,能够优选为80重量%以上,更加优选为90重量%以上,进一步优选为95重量%以上。另外,第1磁性体层6的金属磁性粒子的含量的上限不被特别地限定,但能够相对于第1磁性体层6整体的重量,优选为98重量%以下。
第1磁性体层6的以第1磁性体层6整体的重量为基准的树脂的含量优选为1重量%以上且10重量%以下,更加优选为2重量%以上且5重量%以下。
第1磁性体层6的金属磁性粒子的填充率能够优选为50%以上,更加优选为65%以上,进一步优选为75%以上,进一步更加优选为85%以上。另外,第1磁性体层6的金属磁性粒子的填充率的上限不被特别地限定,但填充率能够为98%以下、95%以下、90%以下、80%以下。提高第1磁性体层6的金属粒子的填充率,由此能够获得第1磁性体层6的相对磁导率,能够获得更高的电感。
在本说明书中,“填充率”意味着磁性体层的截面的SEM图像中的粒子所占的面积的比例。例如,第1磁性体层6的金属磁性粒子的填充率在利用线锯(MEIWAFOSIS CO.,LTD制DWS3032-4)对线圈部件1的制品中央部附近进行切断,而使LT面的大致中央部暴露的位置进行测定。相对于所得的截面,进行离子磨碎(株式会社日立高新公司制离子磨碎装置IM4000),除去切断带来的凹陷,获得观察用的截面。利用SEM对第1磁性体层6的截面的多处(例如5处)的规定的区域(例如130μm×100μm)进行拍摄,使用图像解析软件(例如,旭化成工程株式会社制,A像君(注册商标))对该SEM图像进行解析,求得金属磁性粒子在区域内所占的面积的比例,由此能够获得填充率。
在一个方式中,第1磁性体层6也可以进一步包含由金属磁性材料以外的其他的材料构成的粒子。包含其他的材料的粒子,由此能够调节制造第1磁性体层6时的流动性。例如,第1磁性体层也可以进一步包含由非磁性无机材料构成的粒子。作为非磁性无机材料,能够列举无机氧化物、非磁性铁氧体材料、二氧化硅等。作为无机氧化物,例如氧化铝(代表性地为Al2O3)、氧化硅(代表性地为SiO2)等。非磁性铁氧体材料例如,也可以为包含从Zn、Cu、Mn、和Fe选择的2种以上的金属的复合氧化物。在第1磁性体层6包含非磁性无机材料的情况下,能够提高线圈部件1的抗挠强度。
(第2磁性体层)
第2磁性体层7包含金属磁性粒子、树脂、和氧化锌粒子。第2磁性体层7所含的金属磁性粒子和氧化锌粒子分散存在于树脂中。第2磁性体层7也可以由金属磁性粒子、树脂和氧化锌粒子的复合材料构成。第2磁性体层7的相对磁导率为2以上,优选为5以上,更加优选为7以上。
氧化锌具有表现出在规定的电压以下电阻较高且几乎不流动电流、但若超过规定的电压则电阻急剧地降低并接近导电性的特性的非线形的I-V特性。因此,在规定的电压以下,能够抑制电流流动而带来的发热,能够提高线圈部件的温度特性。如上所述,第2磁性体层7的相对磁导率低于第1磁性体层6,因此与第1磁性体层6的金属磁性粒子的含量相比,第2磁性体层7的金属磁性粒子的含量能够减少。因此,向第2磁性体层7添加氧化锌粒子而提高线圈部件1的温度特性,并且增多对于线圈部件1的磁特性的贡献较大的第1磁性体层6的金属磁性粒子的含量而能够提高线圈部件1的电感。另外,氧化锌能够使后述的保护膜的形成变得容易。
氧化锌粒子的平均粒径优选小于第2金属磁性粒子的平均粒径。减小氧化锌粒子的平均粒径,由此氧化锌粒子的表面积增大,从而散热性提高。其结果,能够进一步提高线圈部件1的温度特性。另外,减小氧化锌粒子的平均粒径,由此能够提高第2磁性体层7的金属磁性粒子的填充率,从而能够提高第2磁性体层7的相对磁导率。另外,氧化锌粒子的形状优选为球形。使用球形的氧化锌粒子,从而能够进一步提高线圈部件1的温度特性,并且能够进一步提高第2磁性体层7的相对磁导率。
氧化锌粒子的平均粒径优选为0.1μm以上且1μm以下。若氧化锌粒子的平均粒径在上述范围内,则能够进一步提高线圈部件1的温度特性。
第2磁性体层7的氧化锌粒子的含量优选为,以第2磁性体层7整体的重量为基准则为10重量%以上且30重量%以下。若氧化锌粒子的含量在上述范围内,则能够兼得较高的相对磁导率与优秀的温度特性。另外,若氧化锌粒子的含量在该范围内,则能够使后述的保护膜的形成变得容易。
第2磁性体层7所含的金属磁性粒子也可以由与构成上述的第1磁性体层6中的金属磁性粒子的材料相同的材料构成。第2磁性体层7所含的金属磁性粒子可以具有与第1磁性体层6所含的金属磁性粒子的至少1种相同的组成,也可以具有不同的组成。
第2磁性体层7所含的金属磁性粒子也可以至少包含第3金属磁性粒子。第2磁性体层7所含的金属磁性粒子也可以仅包含1种金属磁性粒子(仅第3金属磁性粒子),但也可以除了第3金属磁性粒子之外,进一步包含1种以上的其他的金属磁性粒子。
第3金属磁性粒子优选为由Fe-Si-Cr系合金或者Fe构成的粒子。使用由Fe-Si-Cr系合金构成的第3金属磁性粒子,由此能够提高透磁率。另外,使用由Fe构成的第3金属磁性粒子,由此能够提高直流叠加特性。
第3金属磁性粒子的平均粒径优选为0.2μm以上且20μm以下,更加优选为1μm以上且10μm以下。若第3金属磁性粒子的平均粒径在上述范围内,则操作较容易,并且能够将第2磁性体层7的相对磁导率形成适当的范围。
第3金属磁性粒子的平均粒径优选小于第1金属磁性粒子的平均粒径,并且为第2金属磁性粒子的平均粒径以上。若第3金属磁性粒子的平均粒径在上述范围内,则操作较容易,并且能够将第2磁性体层7的相对磁导率形成适当的范围。
第3金属磁性粒子的平均粒径优选大于第2金属磁性粒子的平均粒径。在该情况下,能够获得更高的相对磁导率。具体而言,优选第3金属磁性粒子的平均粒径为5μm以上,第2金属磁性粒子的平均粒径不足5μm。若第2金属磁性粒子和第3金属磁性粒子的平均粒径在上述范围内,则能够获得更高的相对磁导率。
在上述方式中,第2磁性体层7的金属磁性粒子的含量能够相对于第2磁性体层7整体的重量,优选为45重量%以上,更加优选为50重量%以上,进一步优选为55重量%以上。另外,第2磁性体层7的金属磁性粒子的含量能够相对于第2磁性体层7整体的重量,优选为86重量%以下,更加优选为82重量%以下,进一步优选为78重量%以下。
第2磁性体层7所含的树脂不被特别地限定,也可以为与上述的第1磁性体层6所含的树脂相同的树脂。第2磁性体层7所含的树脂可以具有与第1磁性体层6所含的树脂相同的组成,也可以具有不同的组成。第2磁性体层7所含的树脂优选具有与第1磁性体层6所含的树脂相同的组成。第1磁性体层6与第2磁性体层7包含相同的树脂,由此第1磁性体层6与第2磁性体层7的密接性能够提高。
第2磁性体层7的以第2磁性体层7整体的重量为基准的树脂的含量优选多于第1磁性体层6的以第1磁性体层6整体的重量为基准的树脂的含量。在该情况下,能够提高线圈部件1的强度。第2磁性体层7的树脂的含量优选为,以第2磁性体层7整体的重量为基准,则为4重量%以上且12重量%以下。若树脂的含量在上述范围内,则能够提高线圈部件1的强度。第2磁性体层7的以第2磁性体层7整体的重量为基准的树脂的含量与第1磁性体层6的以第1磁性体层6整体的重量为基准的树脂的含量之差优选为1重量%以上且8重量%以下。若树脂的含量在上述范围内,则能够提高线圈部件1的强度。
第1磁性体层6和第2磁性体层7包含金属磁性粒子,因此若在线圈导体3流动电流,则产生磁通,因产生的磁通而在金属磁性粉产生涡流。涡流产生热损失,从而存在在磁性体层产生热的情况。这里,第2磁性体层7的相对磁导率低于第1磁性体层6的相对磁导率,由此在第2磁性体层7中不易产生涡流损耗,从而能够抑制线圈部件1的发热。
第2磁性体层7的金属磁性粒子的填充率能够优选为10%以上,更加优选为20%以上,进一步优选为30%以上。另外,第2磁性体层7的金属磁性粒子的填充率能够优选为70%以下,更加优选为60%以下,进一步优选为50%以下。
在一个方式中,也可以是,与第1磁性体层6相同,第2磁性体层7进一步包含由金属磁性材料以外的其他的材料构成的粒子。也可以是,例如,第2磁性体层7包含磁性铁氧体粒子、SiO2粒子和/或者Al2O3粒子。SiO2粒子作为增量剂(填充剂)发挥作用,另外赋予绝缘性。Al2O3粒子的导热性较高,因此发挥提高温度特性的作用。这些粒子的形状优选为球形。若粒子呈球形,则能够提高第2磁性体层7的金属磁性粒子的填充率,能够提高第2磁性体层7的相对磁导率。另外,这些粒子的平均粒径优选为0.1μm以上且1μm以下。若平均粒径在上述范围内,则能够提高第2磁性体层7的金属磁性粒子的填充率,能够提高第2磁性体层7的相对磁导率。
本体2包含第1磁性体层6和第2磁性体层7,在本体2埋设有线圈导体3。本体2包含相对磁导率比较低的第2磁性体层7,由此能够减少通过本体2内部的磁通的密度,能够提高直流叠加特性。
在本实施方式的线圈部件1中,如图1~图3所示,第2磁性体层7配置为覆盖线圈导体3的端面17整体。在这样的结构中,第2磁性体层7配置为遮断来自线圈导体3的卷芯部的磁路。这样,配置第2磁性体层7,以便遮断线圈导体3的内磁路,由此能够在磁通容易饱和的线圈导体3的开口部配置相对磁导率较低的第2磁性体层7,从而能够提高直流叠加特性。另外,第2磁性体层7配置为与线圈导体3的端面17整体接触,因此能够遮断绕着形成线圈导体3的导线的磁路,其结果,能够提高线圈部件1的直流叠加特性。此外,“卷芯部”意味着位于线圈导体3的内部的部分,换句话说,指被线圈导体3围起的部分。在本实施方式的线圈部件1中,在卷芯部填充有第1磁性体层6的局部。
在本实施方式的线圈部件1中,线圈导体3的卷绕部的至少局部位于第1磁性体层6。在图1~图3所示的结构中,线圈导体3配置为轴线朝向本体2的上下方向。线圈导体3的两末端14、15分别向本体2的端面23、24引出,电连接于第1外部电极4和第2外部电极5。话虽如此,线圈导体3的两末端14、15可以向本体的上表面25引出,或者也可以向本体的下表面26引出。此外,在本实施方式中,线圈导体3的卷绕部全部位于第1磁性体层6,但线圈导体3的卷绕部也可以跨第1磁性体层6与第2磁性体层7地存在。
作为构成线圈导体3的导电性材料,不被特别地限定,但例如能够列举金、银、铜、钯、镍等。优选,导电性材料为铜。线圈导体3可以仅包含1种导电性材料,也可以包含两种以上。
线圈导体3由导线、导电糊形成,但由导线形成的线圈导体能够使线圈部件的直流电阻降低,因此优选。导线可以为圆线,也可以为扁平方形线,但优选为扁平方形线。使用扁平方形线,由此无间隙地卷绕导线变得容易。
在一个方式中,形成线圈导体3的导线也可以被绝缘性物质覆盖。利用绝缘性物质覆盖形成线圈导体3的导线,由此能够使线圈导体3与磁性体层(第1磁性体层6和第2磁性体层7)间的绝缘变得更加可靠。此外,然而,在导线的连接于第1外部电极4和第2外部电极5的部分(即线圈导体3的两末端14、15)不存在绝缘性物质,导线暴露。
作为覆盖形成线圈导体3的导线的绝缘性物质,不被特别地限定,但例如,能够列举聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酰胺酰亚胺树脂,优选为聚酰胺酰亚胺树脂。
线圈导体3也能够使用任意种类的线圈导体,例如能够使用α卷、扁绕卷、漩涡(spiral)、螺旋卷等的线圈导体。在由导线形成线圈导体3的情况下,α卷、扁绕卷在部件的小型化这点优选。
在一个方式中,如图2所示,线圈导体3能够为α卷的线圈导体。在上述的方式中,第2磁性体层7配置为与卷平面平行,例如在图2中配置为与线圈导体3的轴线垂直。这样配置线圈导体3和第2磁性体层7,由此能够高效地遮断与卷平面垂直地产生的磁路,从而能够提高直流叠加特性。此外,“卷平面”是卷绕导线的平面,且是与图3的纸面垂直的表面。在线圈导体3由扁平方形线形成的情况下,卷平面也可以是扁平方形线在厚度方向上排列的平面。
在优选的方式中,线圈导体3能够为将扁平方形线形成了α卷的线圈导体。在上述的方式中,第2磁性体层7配置为与扁平方形线的宽度方向(图3的纸面上下方向)大致垂直。这里,“大致垂直”不只是完全的垂直,甚至也允许因制造上的原因而在一定程度内相对于垂直倾斜了的角度。例如,大致垂直能够为60°以上且120°以下,优选为80°以上且100°以下的角度。这样将第2磁性体层7配置为与扁平方形线的宽度方向大致垂直,由此能够切断扁平方形线周围的磁路,从而能够进一步提高直流叠加特性。
在一个方式中,线圈导体3能够为扁绕卷的线圈导体。在上述的方式中,第2磁性体层7配置为在线圈导体3的端面与形成线圈导体3的导线的主表面面接触。这样使第2磁性体层7与形成线圈导体3的导线面接触,由此线圈部件1的散热性提高。
第1磁性体层6的在线圈导体3的卷绕部的上表面处的厚度(在图3中由附图标记61表示)优选大于第2磁性体层7的厚度(在图3中由附图标记71表示)。在该情况下,线圈部件1整体的相对磁导率能够进一步提高。上述的第1磁性体层6和第2磁性体层7的厚度,能够利用SEM对切断线圈部件1而得的本体2的截面进行拍摄,计算在多处(例如5处)测定出的厚度的平均值而获得。更加优选,第1磁性体层6的在线圈导体3的卷绕部的上表面处的厚度大于第2磁性体层7的厚度的1.0倍且小于3.0倍。若第1磁性体层6和第2磁性体层7的厚度在上述范围内,则能够进一步提高相对磁导率。
在上述的构成例中,第1磁性体层6的厚度不被特别地限定,但例如能够为90μm以上。增大第1磁性体层6的厚度,由此能够进一步提高线圈部件1的电感。另外,第1磁性体层6的厚度不被特别地限定,但例如能够为270μm以下。缩小第1磁性体层6的厚度,由此能够减少在线圈上部流动的磁通的密度,能够提高直流叠加特性。第2磁性体层7的厚度不被特别地限定,但例如能够为90μm以上。增大第2磁性体层7的厚度,由此能够进一步提高线圈部件1的直流叠加特性。另外,第2磁性体层7的厚度不被特别地限定,但例如能够为250μm以下。缩小第2磁性体层的厚度,由此能够进一步提高线圈部件1的电感。
作为其他的构成例,也可以是,第2磁性体层7的厚度大于第1磁性体层6的在线圈导体3的卷绕部的上表面处的厚度。在该情况下,能够进一步提高线圈部件1的温度特性。优选第2磁性体层7的厚度大于第1磁性体层6的在线圈导体3的卷绕部的上表面处的厚度的1.0倍且小于1.2倍。若第1磁性体层6和第2磁性体层7的厚度在上述范围内,则能够进一步提高线圈部件1的温度特性。
在上述的其他的构成例中,第1磁性体层6的厚度不被特别地限定,但例如能够为50μm以上且250μm以下。另外,第2磁性体层7的厚度不被特别地限定,但例如能够为50μm以上且300μm以下。
(外部电极)
第1外部电极4和第2外部电极5分别形成于本体2的表面的规定的位置,以便电连接于线圈导体3的末端14、15。
在一个方式中,如图1和图3所示,第1外部电极4和第2外部电极5分别作为L字电极(双面电极)形成于线圈部件1的本体2的端面23、24、和下表面26的局部。在其他的方式中,也可以是,第1外部电极4和第2外部电极5为仅形成于线圈部件1的下表面26的局部的底面电极。将外部电极形成为L字电极或者底面电极,由此在将线圈部件1安装于基板等时,能够防止线圈部件1与位于上方的其他的部件、例如壳体、屏蔽件间等短路。
在又一其他的方式中,也可以是,第1外部电极4和第2外部电极5分别作为五面电极形成于线圈部件1的本体2的端面23、24、前表面21、背表面22、上表面25和下表面26的局部。
在又一其他的方式中,第1外部电极4和第2外部电极5分别作为L字电极(双面电极)形成于线圈部件1的本体2的端面23、24、和上表面25的局部。在又一其他的方式中,也可以是,第1外部电极4和第2外部电极5为仅形成于线圈部件1的上表面25的局部的上表面电极。
上述外部电极由导电性材料,优选由从Au、Ag、Pd、Ni、Sn和Cu中选择的1种或者1种以上的金属材料构成。
第1外部电极4和第2外部电极5可以为单层,也可以为多层。在一个方式中,在外部电极为多层的情况下,外部电极能够包括包含Ag或者Pd的层、包含Ni的层、或者包含Sn的层。在优选的方式中,外部电极由包含Ag或者Pd的层、包含Ni的层、和包含Sn的层构成。优选,上述的各层为,从线圈导体侧起按包含Ag或者Pd的层、包含Ni的层、包含Sn的层的顺序设置。优选,包含Ag或者Pd的层是烧结Ag糊或者Pd糊得到的层(即,进行了热固的层),包含Ni的层和包含Sn的层能够为镀敷层。
外部电极的厚度不被特别地限定,但例如能够为1μm以上且20μm以下,优选为5μm以上且10μm以下。
也可以是,本实施方式的线圈部件1除了第1外部电极4和第2外部电极5之外,都被绝缘性的保护层(未图示)覆盖。设置保护层,由此在安装于基板等时,能够防止与其他的电子部件间短路。
作为构成保护层的绝缘性材料,例如能够列举丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺等的电气绝缘性较高的树脂材料。也可以是,保护层包含上述的树脂材料、构成本体2所含的金属磁性粒子的元素的阳离子。
接下来,参照图4,以下对线圈部件1的制造方法进行说明。首先,在金属模具30配置多个线圈导体3。接下来,在这些线圈导体3上重叠第1磁性体层6的片,接下来,进行一次冲压(图4的(a))。通过一次冲压,线圈导体3的至少局部被埋入上述片中,从而在线圈导体3的内部填充有第1磁性体层6的局部(图4的(b))。
接下来,将通过一次冲压而得的埋入有线圈导体3的片从金属模具卸下,接下来,在线圈导体3暴露的表面上重叠第2磁性体层7的片,进行二次冲压(图4的(c))。由此,能够获得包含多个本体的集合线圈基板。上述的2个片通过二次冲压而成为一体,从而形成线圈部件1的本体2。此外,也可以是,在线圈导体3之上重叠第2磁性体层7的片并进行一次冲压,接下来,在线圈导体3暴露的面上重叠第1磁性体层6的片并进行二次冲压,获得集合线圈基板。
接下来,利用切块机等切断通过二次冲压而得的集合线圈基板,分割成各个本体2。在所得的本体2的对置的端面23、24分别暴露有线圈导体3的末端14、15。
接下来,在本体2的规定的位置例如,通过镀敷处理、优选通过电镀处理,形成第1外部电极4和第2外部电极5。
在优选的方式中,镀敷处理在向本体2的与形成外部电极的位置对应的表面照射了激光后进行。向本体2的表面照射激光,由此除去构成本体2的树脂成分的至少局部,使金属磁性粒子暴露。由此,本体2的表面的电阻减小,从而容易形成镀敷。在本实施方式的线圈部件1中,处于第2磁性体层7的相对磁导率低于第1磁性体层6,金属磁性粒子的含量较少的趋势。若金属磁性粒子的含量较少,则即使向本体的表面照射激光,本体表面的电阻也不易降低,从而处于通过镀敷形成外部电极变难的趋势。与此相对,在本实施方式中,尽管第2磁性体层7中金属磁性粒子的含量比较低,也能够通过激光的照射减小表面的电阻。这被考虑为是由第2磁性体层7包含氧化锌粒子实现的。因此,在本实施方式的线圈部件1中,在相对磁导率较高且金属磁性粒子的含量比较多的第1磁性体层6的表面、和相对磁导率较低且金属磁性粒子的含量比较少的第2磁性体层7的表面双方,镀敷的形成较容易,从而能够通过镀敷形成外部电极。例如,如图1和图3所示,能够跨第1磁性体层6的表面与第2磁性体层7的表面双方分别形成第1外部电极4和第2外部电极5。另外,如上所述,第2磁性体层7的金属磁性粒子的含量比较少,因此能够抑制越过第2磁性体层7的镀敷延伸。
在一个方式中,也可以是,在线圈部件1的除了第1外部电极4和第2外部电极5之外的表面形成绝缘性的保护层。保护层可以形成于线圈部件1的形成了外部电极之后的表面,也可以是当在形成外部电极之前的本体2上形成了保护层之后,形成外部电极。
保护层的形成方法不被特别地限定,能够适当地采用公知的方法。例如,准备包含使构成本体2所含的金属磁性粒子的金属离子化的蚀刻成分、阴离子性表面活性剂、和树脂成分的树脂乳液,将该树脂乳液涂覆于形成了外部电极之后的线圈部件1或者形成外部电极之前的本体2,使其干燥,由此能够形成保护层。在上述的方法中,若将树脂乳液涂覆于线圈部件1或者本体2,则通过蚀刻剂,使构成本体所含的金属磁性粒子的金属,例如Fe离子化。离子化了的阳离子性的元素在树脂乳液中溶出并与树脂成分反应。其结果,树脂乳液中的树脂成分被中和,而向本体2的表面沉淀,其结果,本体2的表面被保护层覆盖。此外,当在形成外部电极之前的本体2形成保护层的情况下,向本体2的表面暴露的线圈导体3由Cu等相对于Fe较贵重的元素构成,因此不易被离子化。因此,在线圈导体3的向本体2的表面暴露了的末端不形成保护层。相同地,当在形成了外部电极之后的线圈部件1形成保护层的情况下,外部电极由相对于Fe贵重的元素构成,因此不易被离子化。因此,在外部电极的表面不形成保护层。这里,如上所述,第2磁性体层7处于金属磁性粒子的含量比较少的趋势。若金属磁性粒子的含量较少,则Fe离子的溶出量变少,从而不易形成保护层。与此相对,在本实施方式中,第2磁性体层7尽管金属磁性粒子的含量较少,也能够容易地形成保护层。这被考虑为是由第2磁性体层7包含氧化锌粒子实现的。因此,在本实施方式的线圈部件1中,能够在构成本体2的第1磁性体层6和第2磁性体层7双方的表面容易地形成保护层。
由此,制造本实施方式的线圈部件1。此外,本实施方式的线圈部件的制造方法不限定于上述的方法,通过变更了上述的制造方法的局部的方法、其他的方法,也能够进行制造。
[第2实施方式]
图5表示本发明的第2实施方式的线圈部件的与LT面平行的剖切面的剖视图。与第1实施方式的线圈部件相比,第2实施方式的线圈部件在第1外部电极4和第2外部电极5配置于不同的位置这点不同。以下,对该不同的结构进行说明。此外,在第2实施方式的线圈部件中,与第1实施方式的线圈部件相同的附图标记是指与第1实施方式的线圈部件相同的结构,从而省略其说明。与第1实施方式的线圈部件相同,第2实施方式的线圈部件具有优秀的直流叠加特性和温度特性。
本实施方式的线圈部件1进一步包含第1外部电极4和第2外部电极5,第1外部电极4和第2外部电极5分别设置于第2磁性体层7的表面,并电连接于线圈导体3的两端。也可以是,线圈导体3的两端分别向由本体2的第2磁性体层7构成的端面23、24引出,在端面23、24连接于第1外部电极4和第2外部电极5。或者,也可以是,线圈导体3的两端分别向本体2的由第2磁性体层7构成的下表面26引出,并在下表面26连接于第1外部电极4和第2外部电极5。第1外部电极4和第2外部电极5的形状不被特别地限定,如图5所示可以为L字电极,或者也可以为五面电极。在与第1磁性体层6相比温度特性较高的第2磁性体层侧设置外部电极,由此线圈导体3的引出部通过第2磁性体层,其结果,能够进一步提高线圈部件1的温度特性。
[第3实施方式]
图6表示本发明的第3实施方式的线圈部件的与LT面平行的剖切面的剖视图。与第1实施方式的线圈部件相比,第3实施方式的线圈部件在第1外部电极4和第2外部电极5配置于不同的位置这点不同。以下,对该不同的结构进行说明。此外,在第3实施方式的线圈部件中,与第1实施方式的线圈部件相同的附图标记是指与第1实施方式的线圈部件相同的结构,省略其说明。与第1实施方式的线圈部件相同,第3实施方式的线圈部件具有优秀的直流叠加特性和温度特性。
本实施方式的线圈部件1进一步包含第1外部电极4和第2外部电极5,第1外部电极4和第2外部电极5分别设置于第1磁性体层6的表面,电连接于线圈导体3的两端。也可以是,线圈导体3的两端分别向由本体2的第1磁性体层6构成的端面23、24被引出,并在端面23、24连接于第1外部电极4和第2外部电极5。或者,也可以是,线圈导体3的两端分别向由本体2的第1磁性体层6构成的上表面25引出,并在上表面25连接于第1外部电极4和第2外部电极5。第1外部电极4和第2外部电极5的形状不被特别地限定,如图6所示可以为L字电极,或者也可以为五面电极。在与第2磁性体层7相比相对磁导率较高的第1磁性体层侧设置外部电极,由此能够进一步提高线圈部件1的电感。
以上,对本发明的第1实施方式、第2实施方式和第3实施方式的线圈部件进行了说明,但本发明不限定于上述的实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行设计变更。例如,在上述的实施方式的线圈部件1中,第1磁性体层6和第2磁性体层7分别由单一的层构成,但也可以是,第1磁性体层6和第2磁性体层7中的一者或者双方为层叠了多个磁性体片的层叠体。
本发明包含以下的方式,但不限定于这些方式。
(方式1)一种线圈部件,其包含本体、和埋设于该本体的线圈导体,
上述本体包含分别构成该本体的对置的第1主表面与第2主表面的第1磁性体层与第2磁性体层,
上述第1磁性体层的相对磁导率高于上述第2磁性体层,
上述线圈导体的卷绕部的至少局部位于上述第1磁性体层,
上述第1磁性体层包含金属磁性粒子、和树脂,
上述第2磁性体层包含金属磁性粒子、树脂、和氧化锌粒子,并且在该树脂中分散存在有上述金属磁性粒子和上述氧化锌粒子。
(方式2)根据方式1所述的线圈部件,其中,
上述第1磁性体层所含的金属磁性粒子至少包含第1金属磁性粒子和第2金属磁性粒子,上述第1金属磁性粒子的平均粒径大于上述第2金属磁性粒子的平均粒径。
(方式3)根据方式2所述的线圈部件,其中,
上述第2磁性体层所含的金属磁性粒子至少包含第3金属磁性粒子,该第3金属磁性粒子的平均粒径小于上述第1金属磁性粒子的平均粒径,并且为上述第2金属磁性粒子的平均粒径以上,
上述氧化锌粒子的平均粒径小于上述第2金属磁性粒子的平均粒径。
(方式4)根据方式3所述的线圈部件,其中,
上述第3金属磁性粒子的平均粒径大于上述第2金属磁性粒子的平均粒径。
(方式5)根据方式4所述的线圈部件,其中,
上述第3金属磁性粒子的平均粒径为5μm以上,上述第2金属磁性粒子的平均粒径不足5μm。
(方式6)根据方式1~5中任一项所述的线圈部件,其中,
上述氧化锌粒子的平均粒径为0.1μm以上且1μm以下。
(方式7)根据方式1~6中任一项所述的线圈部件,其中,
上述第2磁性体层中的上述氧化锌粒子的含量以上述第2磁性体层整体的重量为基准为10重量%以上且30重量%以下。
(方式8)根据方式1~7中任一项所述的线圈部件,其中,
上述第2磁性体层的以该第2磁性体层整体的重量为基准的树脂的含量多于以上述第1磁性体层的该第1磁性体层整体的重量为基准的树脂的含量。
(方式9)根据方式8所述的线圈部件,其中,
上述第2磁性体层中的上述树脂的含量以上述第2磁性体层整体的重量为基准为4重量%以上且12重量%以下。
(方式10)根据方式8或9所述的线圈部件,其中,
上述第2磁性体层的以该第2磁性体层整体的重量为基准的树脂的含量与上述第1磁性体层的以该第1磁性体层整体的重量为基准的树脂的含量之差为1重量%以上且8重量%以下。
(方式11)根据方式1~10中任一项所述的线圈部件,其中,
上述第1磁性体层的相对磁导率与上述第2磁性体层的相对磁导率之差为20以上。
(方式12)根据方式1~11中任一项所述的线圈部件,其中,
上述第1磁性体层的在上述线圈导体的卷绕部的上表面处的厚度大于上述第2磁性体层的厚度。
(方式13)根据方式12所述的线圈部件,其中,
上述第1磁性体层的在上述线圈导体的卷绕部的上表面处的厚度大于上述第2磁性体层的厚度的1.0倍且小于3.0倍。
(方式14)根据方式1~11中任一项所述的线圈部件,其中,
上述第2磁性体层的厚度大于上述第1磁性体层的在上述线圈导体的卷绕部的上表面处的厚度。
(方式15)根据方式14所述的线圈部件,其中,
上述第2磁性体层的厚度大于上述第1磁性体层的在上述线圈导体的卷绕部的上表面的厚度的1.0倍且小于1.2倍。
(方式16)根据方式1~15中任一项所述的线圈部件,其中,
上述线圈部件进一步包含第1外部电极和第2外部电极,
上述第1外部电极和上述第2外部电极分别设置于上述第2磁性体层的表面,并电连接于上述线圈导体的两端。
(方式17)根据方式1~15中任一项所述的线圈部件,其中,
上述线圈部件进一步包含第1外部电极和第2外部电极,
上述第1外部电极和上述第2外部电极分别设置于上述第1磁性体层的表面,并电连接于上述线圈导体的两端。
【工业上的可利用性】
本发明的线圈部件能够作为电感器等而被广泛地使用于各种用途。
Claims (17)
1.一种线圈部件,包含本体、和埋设于该本体的线圈导体,
所述本体包含分别构成该本体的对置的第1主表面与第2主表面的第1磁性体层与第2磁性体层,
所述第1磁性体层的相对磁导率高于所述第2磁性体层,
所述线圈导体的卷绕部的至少局部位于所述第1磁性体层,
所述第1磁性体层包含金属磁性粒子与树脂,
所述第2磁性体层包含金属磁性粒子、树脂、和氧化锌粒子,并且在该树脂中分散存在有所述金属磁性粒子和所述氧化锌粒子。
2.根据权利要求1所述的线圈部件,其中,
所述第1磁性体层所含的金属磁性粒子至少包含第1金属磁性粒子和第2金属磁性粒子,所述第1金属磁性粒子的平均粒径大于所述第2金属磁性粒子的平均粒径。
3.根据权利要求2所述的线圈部件,其中,
所述第2磁性体层所含的金属磁性粒子至少包含第3金属磁性粒子,该第3金属磁性粒子的平均粒径小于所述第1金属磁性粒子的平均粒径,并且为所述第2金属磁性粒子的平均粒径以上,
所述氧化锌粒子的平均粒径小于所述第2金属磁性粒子的平均粒径。
4.根据权利要求3所述的线圈部件,其中,
所述第3金属磁性粒子的平均粒径大于所述第2金属磁性粒子的平均粒径。
5.根据权利要求4所述的线圈部件,其中,
所述第3金属磁性粒子的平均粒径为5μm以上,所述第2金属磁性粒子的平均粒径不足5μm。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的线圈部件,其中,
所述氧化锌粒子的平均粒径为0.1μm以上且1μm以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的线圈部件,其中,
所述第2磁性体层中的所述氧化锌粒子的含量以所述第2磁性体层整体的重量为基准为10重量%以上且30重量%以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的线圈部件,其中,
所述第2磁性体层的以该第2磁性体层整体的重量为基准的树脂的含量多于所述第1磁性体层的以该第1磁性体层整体的重量为基准的树脂的含量。
9.根据权利要求8所述的线圈部件,其中,
所述第2磁性体层中的所述树脂的含量以所述第2磁性体层整体的重量为基准为4重量%以上且12重量%以下。
10.根据权利要求8或9所述的线圈部件,其中,
所述第2磁性体层的以该第2磁性体层整体的重量为基准的树脂的含量与所述第1磁性体层的以该第1磁性体层整体的重量为基准的树脂的含量之差为1重量%以上且8重量%以下。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的线圈部件,其中,
所述第1磁性体层的相对磁导率与所述第2磁性体层的相对磁导率之差为20以上。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的线圈部件,其中,
所述第1磁性体层的在所述线圈导体的卷绕部的上表面处的厚度大于所述第2磁性体层的厚度。
13.根据权利要求12所述的线圈部件,其中,
所述第1磁性体层的在所述线圈导体的卷绕部的上表面处的厚度大于所述第2磁性体层的厚度的1.0倍且小于3.0倍。
14.根据权利要求1~11中任一项所述的线圈部件,其中,
所述第2磁性体层的厚度大于所述第1磁性体层的在所述线圈导体的卷绕部的上表面处的厚度。
15.根据权利要求14所述的线圈部件,其中,
所述第2磁性体层的厚度大于所述第1磁性体层的在所述线圈导体的卷绕部的上表面处的厚度的1.0倍且小于1.2倍。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的线圈部件,其中,
所述线圈部件进一步包含第1外部电极和第2外部电极,
所述第1外部电极和所述第2外部电极分别设置于所述第2磁性体层的表面,并电连接于所述线圈导体的两端。
17.根据权利要求1~15中任一项所述的线圈部件,其中,
所述线圈部件进一步包含第1外部电极和第2外部电极,
所述第1外部电极和所述第2外部电极分别设置于所述第1磁性体层的表面,并电连接于所述线圈导体的两端。
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