CN111834105B - 线圈部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的线圈部件在将导线状的线圈导体埋入于磁性素体而成的线圈部件中，能够确保导电性树脂与电镀膜的接合强度，并且提高导电性树脂相对于线圈导体的端部的连接可靠性。本发明的线圈部件(1)具备埋入于磁性素体(10)的线圈导体(30)和连接于线圈导体(30)的一端(31)的端子电极(21)。端子电极(21)具有与线圈导体(30)的端部(31)相接的导电性树脂(41、42)、以及覆盖导电性树脂(41、42)的金属膜(43)。导电性树脂包含与线圈导体(30)的端部(31)相接的导电性树脂(41)、以及不与线圈导体(30)的端部(31)相接而与金属膜(43)相接的导电性树脂(42)，并且导电性树脂(41)中所包含的导电性粒子的比表面积大于导电性树脂(42)中所包含的导电性粒子的比表面积。

Description

线圈部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种线圈部件及其制造方法，特别地，涉及一种将导线状的线圈导体埋入于磁性素体而成的线圈部件及其制造方法。
背景技术
作为将导线状的线圈导体埋入于磁性素体而成的线圈部件，已知有专利文献1、2中公开的线圈部件。专利文献1和2中公开的线圈部件，其使埋入于磁性素体的线圈导体的端部从磁性素体露出，并且将其表面通过电镀来形成端子电极。
然而，在专利文献1中公开的线圈部件中，由于端子电极直接电镀于线圈导体的端部，因此难以在未露出线圈导体的磁性素体的表面形成端子电极。相对于此，在专利文献2中公开的线圈部件中，由于为了与线圈导体的端部相接而在磁性素体的表面涂布膏体状的导电性树脂，使其固化后，在形成导电性树脂的表面形成电镀膜，因此可以容易地在未露出线圈导体的磁性素体的表面形成端子电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-175437号公报
专利文献2：日本特开2013-149814号公报
发明内容
发明要解决的问题
在此，为了提高导电性树脂与电镀膜的接合强度，优选使用导电性粒子的尺寸大的导电性树脂。然而，由于导电性粒子的尺寸大的导电性树脂的导电性粒子的比表面积小，因此相对于线圈导体的端部的连接可靠性不足。这是因为，由于导电性树脂与电镀膜通过导电性粒子与电镀膜的金属接合而确保了导通，相对于此，导电性树脂与线圈导体通过导电性粒子与线圈导体的物理性的接触而确保了导通，可以想到，当导电性粒子的尺寸大时，导电性粒子与线圈导体的物理性的接触面积变得不充分。
因此，本发明的目的在于，在将导线状的线圈导体埋入于磁性素体而成的线圈部件中，确保导电性树脂与电镀膜的接合强度，并且提高导电性树脂相对于线圈导体的端部的连接可靠性。另外，本发明的目的在于提供一种这样的线圈部件的制造方法。
解决问题的手段
根据本发明的线圈部件，其特征在于，具备：磁性素体；线圈导体，其埋入于磁性素体，并且端部从磁性素体露出；以及端子电极，其连接于线圈导体的端部，端子电极具有与线圈导体的端部相接且包含导电性粒子和树脂材料的导电性树脂、以及覆盖导电性树脂的金属膜，导电性树脂包含与线圈导体的端部相接的第一导电性树脂、以及不与线圈导体的端部相接而与金属膜相接的第二导电性树脂，第一导电性树脂中所包含的导电性粒子的比表面积大于第二导电性树脂中所包含的导电性粒子的比表面积。
根据本发明，由于使用了导电性粒子的比表面积不同的两种导电性树脂，由比表面积大的第一导电性树脂，可以提高对线圈导体的连接可靠性，并且由比表面积小，即粒子体积大的第二导电性树脂，可以提高对金属膜的连接可靠性。
在本发明中，可以为：线圈导体的端部具有从磁性素体露出且与第一导电性树脂相接的露出面、以及被磁性素体覆盖的非露出面，露出面比非露出面的表面粗糙度大。由此，可以更加提高线圈导体的端部与导电性树脂的连接可靠性。在该情况下，可以为：线圈导体的露出面具有位于磁性素体的外侧的外部露出面、以及不与磁性素体相接而埋入于磁性素体的内部露出面，第一导电性树脂与外部露出面和内部露出面两者相接。由此，可以进一步地提高线圈导体的端部与导电性树脂的连接可靠性。
在本发明中，可以为：磁性素体的表面被树脂覆膜覆盖，第二导电性树脂形成于树脂覆膜上。由此，即使在导电性的磁性材料露出于磁性素体的表面的情况下，露出于磁性素体的表面的导电性的磁性材料与第二导电性树脂也不接触。
在本发明中，可以为：导电性树脂中所包含的导电性粒子经由烧结金属而接合。由此，能够更加降低导电性树脂的电阻值。
在本发明中，可以为：磁性素体包含位于线圈导体的内径区域的下侧磁性素体和位于线圈导体的外侧区域的上侧磁性素体，下侧磁性素体比上侧磁性素体的密度高。在这样的结构中，在将线圈导体安装于下侧磁性素体的状态下压制加工上侧磁性素体时的压力设定得比压制加工下侧磁性素体单体时的压力低，由此可以得到防止线圈导体的变形或断线的情况。
根据本发明的线圈导体的制造方法，其特征在于，具备：第一工序，其以使线圈导体的端部露出的方式将线圈导体埋入于磁性素体；第二工序，其准备导电性粒子的比表面积相对较大的第一导电性树脂和导电性粒子的比表面积相对较小的第二导电性树脂；第三工序，其以与线圈导体的端部相接的方式在磁性素体的表面形成第一导电性树脂；第四工序，其以不与线圈导体的端部相接而与第一导电性树脂相接的方式形成第二导电性树脂；以及第五工序，其至少在第二导电性树脂的表面电镀形成金属膜。
根据本发明，由比表面积大的第一导电性树脂，可以提高对线圈导体的连接可靠性，并且由比表面积小，即粒子体积大的第二导电性树脂，可以提高对金属膜的连接可靠性。
根据本发明的线圈导体的制造方法，可以为：在进行第三工序之前，还具备：以树脂覆膜覆盖磁性素体的表面的工序；以及以使线圈导体的端部露出的方式部分地剥离所述树脂覆膜的工序。由此，即使在导电性的磁性材料露出于磁性素体的表面的情况下，露出于磁性素体的表面的导电性的磁性材料与第二导电性树脂也不接触。
发明效果
如上所述，根据本发明，在将导线状的线圈导体埋入于磁性素体而成的线圈部件中，确保导电性树脂与电镀膜的接合强度，并且提高导电性树脂相对于线圈导体的端部的连接可靠性。
附图说明
图1是从上表面侧观察到的根据本发明的优选实施方式的线圈部件1的大致立体图。
图2是从安装面侧观察到的线圈部件1的大致立体图。
图3是线圈部件1的xz截面图。
图4是线圈部件1的yz截面图。
图5是放大并示出线圈导体30的一端31与端子电极21的连接部分的示意性截面图。
图6是用于说明线圈部件1的制造工序的流程图。
图7是示出压制成型的下侧磁性素体11的形状的大致立体图。
图8是示出线圈导体30的形状的大致立体图。
图9是示出通过部分地剥离树脂覆膜50来使线圈导体30的一端31和另一端32露出的状态的大致立体图。
符号说明
1……线圈部件
10……磁性素体
10a……安装面
10b……侧面
11……下侧磁性素体
11a……平板部
11b……凸部
11c……开口部
12……上侧磁性素体
21、22……端子电极
30……线圈导体
31……线圈导体的一端
32……线圈导体的另一端
33……绝缘包覆
41……第一导电性树脂
42……第二导电性树脂
43……金属膜
50……树脂覆膜
A……露出面
A1……外部露出面
A2……内部露出面
B……非露出面
具体实施方式
在下文中，参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细地说明。
图1和图2是示出根据本发明的优选实施方式的线圈部件1的外观的大致立体图，图1是从上表面侧观察到的图，图2是从安装面侧观察到的视图。另外，图3是线圈部件1的xz截面图，图4是线圈部件1的yz截面图。
如图1～图4所示，根据本实施方式的线圈部件1具备具有大致长方体形状的磁性素体10、埋入于磁性素体10的线圈导体30、设置于磁性素体10的安装面和侧面，并且连接于线圈导体30的两个端子电极21、22。
磁性素体10由包含磁性材料和结合材料的复合磁性材料构成，并且由下侧磁性素体11和上侧磁性素体12构成。作为复合磁性材料中所包含的磁性材料，特别优选使用磁导率高的软磁性金属粉。作为具体例，可以列举Ni-Zn系、Mn-Zn、Ni-Cu-Zn系等的铁氧体、坡莫合金(Fe-Ni合金)、超级坡莫合金(Fe-Ni-Mo合金)、铁硅铝磁合金(Fe-Si-Al合金)、Fe-Si合金、Fe-Co合金、Fe-Cr合金、Fe-Cr-Si合金、Fe、非晶(Fe基系)、纳米晶体(Nano crystal)等。另外，作为结合材料，可以使用环氧树脂、酚醛树脂、硅酮树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨酯树脂等的热固性树脂材料。
如图3和图4所示，下侧磁性素体11具有平板部11a和凸部11b，以使凸部11b插入于线圈导体30的内径部的方式，在平板部11a载置有线圈导体30。因此，下侧磁性素体11位于线圈导体30的下侧区域和内径区域。另外，上侧磁性素体12是埋入载置于下侧磁性素体11的线圈导体30的部分。因此，上侧磁性素体12位于线圈导体30的上侧区域和外侧区域。尽管没有特别限制，但是在本实施方式中，凸部11b具有锥体形状，由此，在使用模具成型下侧磁性素体11的时候，容易从模具中拔出凸部11b。
线圈导体30是在由铜(Cu)等构成的芯材施加有绝缘包覆的导线状的包覆导线，在本实施方式中，一根线圈导体30多次卷绕于凸部11b。线圈导体30的一端31和另一端32从磁性素体10露出，并且分别连接于端子电极21、22。线圈导体30可以是截面为圆形的圆线导线，或者截面为四方形的扁平导线。
图5是放大并示出线圈导体30的一端31与端子电极21的连接部分的示意性截面图。由于线圈导体30的另一端32与端子电极22的连接部具有同样的构造，因此省略重复的说明。
如图5所示，线圈导体30的一端31部分地埋入于磁性素体10，并且一部分露出。更具体地说明时，线圈导体30的一端31具有去除了绝缘包覆33并从磁性素体10露出的露出面A、以及经由绝缘包覆33而被磁性素体10覆盖的非露出面B。另外，露出面A具有位于磁性素体10的外侧的外部露出面A1、以及不与磁性素体10相接而埋入于磁性素体10的内部露出面A2。尽管内部露出面A2埋入于磁性素体10，但是由于去除了绝缘包覆33，因此仅以绝缘包覆33的厚度从磁性素体10分开。露出面A比非露出面B的表面粗糙度大，由此，与端子电极21的接触面积扩大。
磁性素体10的表面除了露出线圈导体30的一端31和另一端32的区域之外，被树脂覆膜50覆盖。在本发明中，不是一定要设置这样的树脂覆膜50，但是如果设置了树脂覆膜50，则即使当在磁性素体10的表面露出了导电性的磁性材料时，也能够覆盖这些区域。
如图5所示，端子电极21由第一导电性树脂41、第二导电性树脂42和金属膜43构成。第一和第二导电性树脂41、42中任一者均为包含导电性粒子和树脂材料的导电性树脂，并且发挥作为金属膜43的基底的导电性树脂层的作用。在本实施方式中，第一导电性树脂41中所包含的导电性粒子的比表面积大于第二导电性树脂42中所包含的导电性粒子的比表面积。换句话说，比起第一导电性树脂41中所包含的导电性粒子的平均粒子体积，第二导电性树脂42中所包含的导电性粒子的平均粒子体积更大。
第一导电性树脂41以与线圈导体30的露出面A相接的方式形成于磁性素体10的表面。因此，第一导电性树脂41与线圈导体30的露出面A和磁性素体10的安装面10a两者相接。第一导电性树脂41的一部分可以被设置于树脂覆膜50上。第一导电性树脂41与线圈导体30的露出面A中的外部露出面A1和内部露出面A2两者相接，由此提高了连接可靠性。
第二导电性树脂42通过经由树脂覆膜50而覆盖磁性素体10的侧面10b，并且一部分绕入安装面10a侧，而与第一导电性树脂41相接。第二导电性树脂42不与线圈导体30的露出面A直接相接，而是经由第一导电性树脂41而电连接于线圈导体30。在图5所示的示例中，第二导电性树脂42仅覆盖了第一导电性树脂41的一部分，但是也可以为第一导电性树脂41的整个表面被第二导电性树脂42覆盖。
并且，通过电镀在第一和第二导电性树脂41、42的表面形成金属膜43。金属膜43可以是镍(Ni)和锡(Sn)的层叠膜。如此，金属膜43不直接形成于磁性素体10，而是经由第一导电性树脂41或第二导电性树脂42而形成。
如上所述，根据本实施方式的线圈部件1使用了导电性粒子的比表面积不同的两种导电性树脂。由于第一导电性树脂41的导电性粒子的比表面积大(粒子体积小)，因此可以充分地确保线圈导体30的露出面A与导电性粒子的接触面积。另外，通过提高树脂材料的含有比率，还提高了对线圈导体30的露出面A或磁性素体10的表面的紧贴性。另一方面，由于第二导电性树脂42的导电性粒子的比表面积小(粒子体积大)，因此提高了导电性粒子与通过电镀形成的金属膜43的接合强度。
接下来，对根据本实施方式的线圈部件1的制造方法进行说明。
图6是用于说明根据本实施方式的线圈部件1的制造工序的流程图。
首先，准备包含磁性材料和结合材料的第一复合磁性材料，并且通过压制加工来成型下侧磁性素体11(工序S1)。对第一复合磁性材料的形态没有特别限制，可以是粉末状，也可以是液状或膏体状。成型了的下侧磁性素体11的形状如图7所示，具有平板部11a和凸部11b。在平板部11a设置有开口11c。此外，尽管图7所示的下侧磁性素体11对应于一个线圈部件1，但是通过同时成型以阵列状配置的多个下侧磁性素体11，也可以对应于多个。
接下来，准备卷绕成图8所示的形状的空芯状的线圈导体30，并且以其内径区域插入于凸部11b的方式安装于下侧磁性素体11(工序S2)。此时，以线圈导体30的一端31和另一端32经由开口部11c而定位于下侧磁性素体11的内面侧的方式进行安装。
接下来，准备包含磁性材料和结合材料的第二复合磁性材料，并且将其与安装有线圈导体30的下侧磁性素体11一起通过压制加工来成型上侧磁性素体12(工序S3)。对第二复合磁性材料的形态没有特别限制，可以是粉末状，也可以是液状或膏体状。另外，第二复合磁性材料的组成可以与第一复合磁性材料的组成相同，也可以不同。由此，得到了线圈导体30埋入于由下侧磁性素体11和上侧磁性素体12构成的磁性素体10，并且线圈导体30的一端31和另一端32从磁性素体10露出的状态。
在此，压制成型上侧磁性素体12时的压制压力可以比压制成型下侧磁性素体11时的压制压力低。由此，由于在压制成型下侧磁性素体11时不存在线圈导体30，能够以高的压力进行压制，相对于此，上侧磁性素体12与线圈导体30一起被压制成型，因此当以过高的压力进行压制时，可能会产生线圈导体30的变形或断线的风险。特别地，由于使用粉末状的材料作为复合磁性材料的情况，与使用液状或膏体状的复合磁性材料的情况相比，需要以更高的压力来进行压制，因此容易在线圈导体30中发生变形或断线。为了防止这样的线圈导体30的变形或断线，与压制成型下侧磁性素体11时的压制压力相比，优选降低压制成型上侧磁性素体12时的压制压力。在该情况下，即使在使用相同的复合磁性材料的情况下，下侧磁性素体11也比上侧磁性素体12的密度更高，并且能够确认两者的边界。
接下来，在磁性素体10的整个面形成树脂覆膜50之后(工序S4)，通过照射激光光束，来部分地剥离覆盖线圈导体30的一端31和另一端32的部分的树脂覆膜50(工序S5)。由此，如图9所示，线圈导体30的一端31和另一端32露出，并且去除了露出部分中的绝缘包覆33，在线圈导体30形成有露出面A。此时，优选通过调节激光光束的照射时间或输出，通过对绝缘包覆33中的埋入于磁性素体10的部分进行去除来形成内部露出面A2。另外，也优选通过调节激光光束的照射时间或输出来使线圈导体30的露出面A粗糙化。
接下来，以与线圈导体30的一端31和另一端32相接的方式，在磁性素体10的露出面形成第一导电性树脂41(工序S6)，进而，形成覆盖第一导电性树脂41和树脂覆膜50的第二导电性树脂42(工序S7)。第一和第二导电性树脂41、42的形成可以在涂布膏体状的导电性树脂材料之后，使之固化的方式进行。如上所述，第一导电性树脂41中所包含的导电性粒子的比表面积大于第二导电性树脂42中所包含的导电性粒子的比表面积。由此，对于与线圈导体30的一端31和另一端32直接相接的第一导电性树脂41，提高了相对于线圈导体30的一端31和另一端32的连接可靠性。相对于此，由于第二导电性树脂42不与线圈导体30的一端31和另一端32直接相接，因此可以使用比表面积小且粒子体积大的导电性粒子。
第一和第二导电性树脂41、42优选包含烧结金属。作为烧结金属，可以使用纳米尺寸的银(Ag)。如果使用包含烧结金属的导电性树脂41、42，则在烧成时导电性粒子不单单只是接触，而是经由烧结金属而接合。特别地，由于当在第一导电性树脂41中添加烧结金属时，在线圈导体30的表面形成有合金层，因此能够进一步提高线圈导体30与第一导电性树脂41的连接可靠性。作为一例，在当线圈导体30的芯材由铜(Cu)构成，并且烧结金属由纳米尺寸的银(Ag)构成的情况下，在线圈导体30的一端31和另一端32的表面形成有铜(Cu)和银(Ag)的合金层。
之后，如果通过电解电镀在第一和第二导电性树脂41、42的表面形成金属膜43，则完成了根据本实施方式的线圈部件1。此处，当通过电解电镀形成金属膜43时，第一和第二导电性树脂41、42中所包含的导电性粒子与金属膜43金属接合。因此，导电性粒子的粒子体积大的一方获得了较高的接合强度。并且，在本实施方式中，由于金属膜43的大部分与第二导电性树脂42相接，因此能够提高金属膜43的接合强度。另外，在导电磁性材料露出于磁性素体10的表面的情况下，当通过电解电镀形成金属膜43时，也可能产生在磁性素体10的表面无意地形成有金属膜43的风险。然而，如果预先通过树脂覆膜50覆盖磁性素体10的表面，则不会在非预期的部分形成有金属膜43。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变更，不用说，这些也包含于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种线圈部件，其特征在于，
具备：
磁性素体；
线圈导体，其埋入于所述磁性素体，并且端部从所述磁性素体露出；以及
端子电极，其连接于所述线圈导体的所述端部，
所述端子电极具有与所述线圈导体的所述端部相接且包含导电性粒子和树脂材料的导电性树脂、以及覆盖所述导电性树脂的金属膜，
所述导电性树脂包含与所述线圈导体的所述端部相接的第一导电性树脂、以及不与所述线圈导体的所述端部相接而与所述金属膜相接的第二导电性树脂，
所述第一导电性树脂中所包含的导电性粒子的比表面积大于所述第二导电性树脂中所包含的导电性粒子的比表面积。
2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，
所述线圈导体的所述端部具有从所述磁性素体露出且与所述第一导电性树脂相接的露出面、以及被所述磁性素体覆盖的非露出面，
所述露出面比所述非露出面的表面粗糙度大。
3.根据权利要求2所述的线圈部件，其特征在于，
所述线圈导体的所述露出面具有位于所述磁性素体的外侧的外部露出面、以及不与所述磁性素体相接而埋入于所述磁性素体的内部露出面，
所述第一导电性树脂与所述外部露出面和内部露出面两者相接。
4.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，
所述磁性素体的表面被树脂覆膜覆盖，所述第二导电性树脂形成于所述树脂覆膜上。
5.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，
所述导电性树脂中所包含的所述导电性粒子经由烧结金属而接合。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的线圈部件，其特征在于，
所述磁性素体包含位于所述线圈导体的内径区域的下侧磁性素体和位于所述线圈导体的外侧区域的上侧磁性素体，
所述下侧磁性素体比所述上侧磁性素体的密度高。
7.一种线圈部件的制造方法，其特征在于，
具备：
第一工序，以使线圈导体的端部露出的方式将所述线圈导体埋入于磁性素体；
第二工序，准备导电性粒子的比表面积相对较大的第一导电性树脂和导电性粒子的比表面积相对较小的第二导电性树脂；
第三工序，以与所述线圈导体的所述端部相接的方式在所述磁性素体的表面形成所述第一导电性树脂；
第四工序，以不与所述线圈导体的所述端部相接而与所述第一导电性树脂相接的方式形成所述第二导电性树脂；以及
第五工序，至少在所述第二导电性树脂的表面电镀形成金属膜。
8.根据权利要求7所述的线圈部件的制造方法，其特征在于，
在进行所述第三工序之前，还具备：
以树脂覆膜覆盖所述磁性素体的表面的工序；以及
以使所述线圈导体的所述端部露出的方式部分地剥离所述树脂覆膜的工序。
9.一种线圈部件，其特征在于，
具备：
磁性素体，其具有第一和第二面；
线圈导体，其埋入于所述磁性素体，并且所述线圈导体具有从所述磁性素体的所述第一面露出的端部；
第一导电性树脂，其以与所述线圈导体的所述端部相接的方式覆盖所述磁性素体的所述第一面；
第二导电性树脂，其以与所述第一导电性树脂相接的方式覆盖所述磁性素体的所述第一和第二面；以及
金属膜，其以与所述第一和第二导电性树脂相接的方式覆盖所述磁性素体的所述第一和第二面，
所述第二导电性树脂中所包含的导电性粒子的平均粒子体积大于所述第一导电性树脂中所包含的导电性粒子的平均粒子体积。
10.根据权利要求9所述的线圈部件，其特征在于，
与所述第一导电性树脂相接的所述线圈导体的所述端部的表面被粗糙化。
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