CN111986896A - 线圈部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线圈部件。在线圈部件(10)中，配置于线圈(C)的附近的第二磁性部(30)设计成Fe的比例高于构成第一磁性部(28)的含金属磁性粉的树脂，因此，实现了线圈(C)的磁通的流动的顺畅化。第二磁性部(30)与第一磁性部(28)相比，耐电压相对较低，由于第二磁性部(30)被第一磁性部包围，因此，未在磁性体(26)的表面上露出。因此，可以有效地抑制线圈(C)和外部端子电极(14A、14B)经由第二磁性部(30)短路的情况，并且能够抑制线圈(C)与外部端子电极(14A、14B)之间的短路。

Description

线圈部件

技术领域

本公开涉及一种线圈部件。

背景技术

作为现有的线圈部件，例如在日本特开2018-19062号公报(专利文献1)中公开了一种线圈部件，其具备：线圈、覆盖线圈的磁性体、和设置于磁性体的侧面并且与线圈部电连接的外部电极。该文献的线圈部具有在绝缘基板的两面分别设置有被绝缘包覆的线圈图案的结构。另外，该文献的磁性体由具有相对高的磁通密度的含金属磁性粉的树脂构成，并且由位于线圈附近的第一磁性体、和以具有相对低的磁通密度的含金属磁性粉的树脂构成并且比第一磁性体更远离线圈的第二磁性体构成，缓和了在线圈的周围所产生的磁通的饱和。

发明内容

发明所要解决的问题

在上述现有技术的线圈部件中，认为构成第一磁性体的含金属磁性粉的树脂中的金属磁性粉的比例高于构成第二磁性体的含金属磁性粉的树脂中的金属磁性粉的比例，第一磁性部的耐电压比较低。因此，可能发生在介于线圈和外部电极之间的部分的第一磁性体中产生短路的情况。

根据本公开，可以提供实现了耐电压的提高的线圈部件。

用于解决问题的技术方案

本公开的一方面所涉及的线圈部件具备：设置有贯通孔的绝缘基板；线圈，其具有绝缘包覆有第一平面线圈图案的第一线圈部，该第一平面线圈图案形成于绝缘基板的一个面的贯通孔的周围；磁性体，其一体地覆盖绝缘基板和线圈；和一对外部端子电极，其设置于磁性体的表面，并且分别与线圈的端部连接，磁性体具有：构成磁性体的表面的第一磁性部，其由含有包含Fe的金属磁性粉的含金属磁性粉的树脂构成；和第二磁性部，其被第一磁性部包围，且覆盖线圈的至少一部分，并且Fe的组成比高于构成第一磁性部的含金属磁性粉的树脂。

在上述线圈部件中，与第一磁性部相比，耐电压相对较低的第二磁性部被第一磁性部包围。因此，第二磁性部未露出于磁性体的表面，设置于磁性体的表面的外部端子电极与第二磁性部不相接。因此，可以有效地抑制线圈和外部端子电极经由第二磁性部短路的情况，并能够抑制线圈和外部端子电极之间的短路。

在本公开的其他方面所涉及的线圈部件中，线圈具有绝缘包覆有第二平面线圈图案的第二线圈部，该第二平面线圈图案形成于绝缘基板的另一个面的贯通孔的周围。

在本公开的其他方面所涉及的线圈部件中，第二磁性部存在于线圈的整个内侧区域。

在本公开的其他方面所涉及的线圈部件中，从磁性体的表面至第二磁性部的距离即第一磁性部的厚度的最小厚度比构成第一磁性部的含金属磁性粉的树脂中所含的金属磁性粉的最大颗粒的长度大。

在本公开的其他方面所涉及的线圈部件中，磁性体具有：一对主面，其在绝缘基板的厚度方向上相对；和一对端面，其在与绝缘基板的厚度方向正交的方向上相对，并且分别设置有一对外部端子电极，从磁性体的主面至第二磁性部的距离即第一磁性部的主面侧厚度比从磁性体的端面至第二磁性部的距离即第一磁性部的端面侧厚度小。

在本公开的其他方面所涉及的线圈部件中，第二磁性部由含有包含Fe的金属磁性粉的含金属磁性粉的树脂构成。

在本公开的其他方面所涉及的线圈部件中，还具备覆盖第二磁性部的表面的绝缘包覆层。

附图说明

图1是实施方式的线圈部件的概略立体图。

图2是图1所示的线圈部件的分解图。

图3是图1所示的线圈部件的III-III线的剖视图。

图4是图1所示的线圈部件的IV-IV线的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的实施方式进行详细地说明。在说明中，对同一要素或具有同一功能的要素使用同一符号，并且省略重复的说明。

参照图1～4，对实施方式的线圈部件的结构进行说明。为了便于说明，如图示设定XYZ坐标。即，将线圈部件的厚度方向设定为Z方向，将外部端子电极的相对方向设定为X方向，将与Z方向和X方向正交的方向设定为Y方向。

线圈部件10为平面线圈元件，由呈长方体形状的主体部12和设置于主体部12的表面的一对外部端子电极14A、14B构成。主体部12具有：在X方向上相对的一对端面12a、12b、在Z方向上相对的一对主面12c、12d和在Y方向上相对的一对侧面12e、12f。一对外部端子电极14A、14B以覆盖一对端面12a、12b的整个面的方式设置。线圈部件10作为一例以长边2.5mm、短边2.0mm、高度0.8～1.0mm的尺寸设计。

主体部12包含绝缘基板20、设置于绝缘基板20的线圈C和磁性体26而构成。

绝缘基板20为由非磁性的绝缘材料构成的板状部件，具有从其厚度方向观察大致椭圆环状的形状。在绝缘基板20的中央部分设置有椭圆形的贯通孔20c。作为绝缘基板20，能够使用在玻璃布中渗透有环氧类树脂的基板且板厚10μm～60μm的基板。此外，除了环氧类树脂以外，还可以使用BT树脂、聚酰亚胺、芳纶等。作为绝缘基板20的材料，还能够使用陶瓷或玻璃。作为绝缘基板20的材料，优选可以大量生产的印刷基板材料，特别是最优选用于BT印刷基板、FR4印刷基板、或FR5印刷基板的树脂材料。

线圈C具有：设置于绝缘基板20的一个面20a(图2的上表面)的绝缘包覆有平面空芯线圈用的第一导体图案23A的第一线圈部22A、设置于绝缘基板20的另一个面20b(图2的下表面)的绝缘包覆有平面空芯线圈用的第二导体图案23B的第二线圈部22B、和将第一导体图案23A和第二导体图案23B连接的通孔导体25。

第一导体图案23A(第一平面线圈图案)为成为平面空芯线圈的平面螺旋状图案，通过Cu等导体材料镀覆形成。第一导体图案23A以绕绝缘基板20的贯通孔20c卷绕的方式形成。更详细而言，如图2所示，从上方(Z方向)观察，第一导体图案23A朝向外侧顺时针卷绕三匝。第一导体图案23A的高度(绝缘基板20的厚度方向上的长度)在整个长度相同。

第一导体图案23A的外侧的端部23a在主体部12的端面12a露出，并与覆盖端面12a的外部端子电极14A连接。第一导体图案23A的内侧的端部23b与通孔导体25连接。

第二导体图案23B(第二平面线圈图案)也与第一导体图案23A同样地，是成为平面空芯线圈的平面螺旋状图案，通过Cu等导体材料镀覆形成。第二导体图案23B也以绕绝缘基板20的贯通孔20c卷绕的方式形成。更详细而言，从上方(Z方向)观察，第二导体图案23B朝向外侧逆时针卷绕三匝。即，从上方观察，第二导体图案23B向与第一导体图案23A相反的方向卷绕。第二导体图案23B的高度在整个长度相同，能够设计为与第一导体图案23A的高度相同。

第二导体图案23B的外侧的端部23c在主体部12的端面12b露出，并与覆盖端面12b的外部端子电极14B连接。第二导体图案23B的内侧的端部23d与第一导体图案23A的内侧的端部23b在绝缘基板20的厚度方向上对准，并与通孔导体25连接。

通孔导体25贯穿绝缘基板20的贯通孔20c的边缘区域设置，并且将第一导体图案23A的端部23b和第二导体图案23B的端部23d连接。通孔导体25能够由设置于绝缘基板20的孔和充填到该孔的导电材料(例如Cu等金属材料)构成。通孔导体25具有沿绝缘基板20的厚度方向延伸的大致圆柱状或大致棱柱状的外形。

另外，如图3及图4所示，第一线圈部22A及第二线圈部22B分别具有树脂壁24A、24B。第一线圈部22A的树脂壁24A位于第一导体图案23A的线间、内周以及外周。同样地，第二线圈部22B的树脂壁24B位于第二导体图案23B的线间、内周以及外周。在本实施方式中，位于导体图案23A、23B的内周及外周的树脂壁24A、24B设计成比位于导体图案23A、23B的线间的树脂壁24A、24B厚。

树脂壁24A、24B由绝缘性的树脂材料构成。树脂壁24A、24B能够在形成第一导体图案23A和第二导体图案23B之前设置于绝缘基板20上，该情况下，在被树脂壁24A、24B划分而成的壁间镀覆生长第一导体图案23A及第二导体图案23B。树脂壁24A、24B能够在形成了第一导体图案23A及第二导体图案23B之后设置于绝缘基板20上，该情况下，在第一导体图案23A及第二导体图案23B上通过充填或涂布等设置树脂壁24A、24B。

第一线圈部22A及第二线圈部22B分别具有从上表面侧一体地覆盖第一导体图案23A及第二导体图案23B和树脂壁24A、24B的绝缘层27。绝缘层27能够由绝缘树脂或绝缘磁性材料构成。绝缘层27介于第一线圈部22A的导体图案23A及第二线圈部22B的导体图案23B与磁性体26的第一磁性部28之间，提高导体图案23A、23B与第一磁性部28中所含的金属磁性粉之间的绝缘性。

磁性体26一体地覆盖绝缘基板20及线圈C。更详细而言，磁性体26从上下方向覆盖绝缘基板20及线圈C，并且覆盖绝缘基板20及线圈C的外周。另外，磁性体26充满绝缘基板20的贯通孔20c的内部及线圈C的内侧区域。

如图3及图4所示，磁性体26具备第一磁性部28和第二磁性部30而构成。

第一磁性部28构成磁性体26所有的表面，即，端面12a、12b、主面12c、12d、侧面12e、12f。

第一磁性部28由含金属磁性粉的树脂构成。含金属磁性粉的树脂是金属磁性粉体被粘结剂树脂粘结而成的粘结粉体。构成第一磁性部28的含金属磁性粉的树脂的金属磁性粉包含至少含有Fe的磁性粉(例如铁镍合金(坡莫合金)、羰基铁、无定形、非晶质或晶质的FeSiCr系合金、铁硅铝等)而构成。粘结剂树脂例如为热固性的环氧树脂。在本实施方式中，粘结粉体中的金属磁性粉体的含量以体积百分比计为80～92vol％，以质量百分比计为95～99wt％。从磁特性的观点考虑，粘结粉体中的金属磁性粉体的含量也可以以体积百分比计为85～92vol％，以质量百分比计为97～99wt％。构成第一磁性部28的含金属磁性粉的树脂的磁性粉可以为具有1种的平均粒径的粉体，也可以为具有多种的平均粒径的混合粉体。在构成第一磁性部28的含金属磁性粉的树脂的金属磁性粉为混合粉体的情况下，平均粒径不同的磁性粉的种类及Fe组成比可以相同，也可以不同。作为一例，在具有3种的平均粒径的混合粉体的情况下，具有最大的平均粒径的磁性粉(大径粉)的粒径能够设定为15～30μm，具有最小的平均粒径的磁性粉(小径粉)的粒径能够设定为0.3～1.5μm，具有大径粉和小径粉之间的平均粒径的磁性粉(中间粉)能够设定为3～10μm。相对于混合粉体100重量份，可以以60～80重量份的范围包含大径粉，以10～20重量份的范围包含中径粉，以10～20重量份的范围包含小径粉。

磁性粉的平均粒径以粒度分布中的累计值50％的粒径(d50，所谓的中值粒径)规定，如下求出。拍摄第一磁性部28的剖面的SEM(扫描型电子显微镜)照片。通过软件对拍摄的SEM照片进行图像处理，辨别磁性粉的边界，算出磁性粉的面积。将算出的磁性粉的面积换算成当量圆直径，算出粒径。例如，算出100个以上的磁性粉的粒径，求出这些磁性粉的粒度分布。将求出的粒度分布的累计值50％的粒径设为平均粒径d50。磁性粉的颗粒形状没有特别限制。

第二磁性部30直接覆盖设置于绝缘基板的一个面20a的第一线圈部22A的至少一部分及设置于另一个面20b的第二线圈部22B的至少一部分。第二磁性部30也可以是覆盖第一线圈部22A的全部及第二线圈部22B的全部的形态。在本实施方式中，第二磁性部30充满绝缘基板20的贯通孔20c内，也充满线圈C的内侧区域。第二磁性部30由第一磁性部28包围周围，且未在磁性体26的表面露出。

第二磁性部30由含金属磁性粉的树脂构成。构成第二磁性部30的含金属磁性粉的树脂的树脂例如能够使用热固性的环氧树脂。构成第二磁性部30的含金属磁性粉的树脂的金属磁性粉包含至少含有Fe的磁性粉(例如铁镍合金(坡莫合金)、羰基铁、无定形、非晶质或晶质的FeSiCr系合金、铁硅铝等)而构成。构成第二磁性部30的含金属磁性粉的树脂的金属磁性粉可以为具有1种的平均粒径的粉体，也可以为具有多种的平均粒径的混合粉体。在构成第二磁性部30的含金属磁性粉的树脂的金属磁性粉为混合粉体的情况下，平均粒径不同的磁性粉的种类及Fe组成比可以相同，也可以不同。作为一例，在具有3种的平均粒径的混合粉体的情况下，能够将具有最大的平均粒径的磁性粉(大径粉)的粒径设定为15～30μm，将具有最小的平均粒径的磁性粉(小径粉)的粒径设定为0.3～1.5μm，将具有大径粉和小径粉之间的平均粒径的磁性粉(中间粉)设定为3～10μm。相对于混合粉体100重量份，可以以60～80重量份的范围包含大径粉，以10～20重量份的范围包含中径粉，以10～20重量份的范围包含小径粉。

磁性粉的平均粒径以粒度分布中的累计值50％的粒径(d50，所谓的中值粒径)规定，如下求出。拍摄第二磁性部30的剖面的SEM照片。通过软件对拍摄的SEM照片进行图像处理，辨别磁性粉的边界，算出磁性粉的面积。将算出的磁性粉的面积换算成当量圆直径，算出粒径。例如，算出100个以上的磁性粉的粒径，求出这些磁性粉的粒度分布。将求出的粒度分布的累计值50％的粒径设为平均粒径d50。磁性粉的颗粒形状没有特别限制。

构成第二磁性部30的含金属磁性粉的树脂设计成Fe的比例(组成比)高于构成第一磁性部28的含金属磁性粉的树脂。因此，第二磁性部30的耐电压比第一磁性部28的耐电压低。另外，构成第二磁性部30的含金属磁性粉的树脂与构成第一磁性部28的含金属磁性粉的树脂相比，具有较高的饱和磁通密度(Bs)。例如，第二磁性部30的饱和磁通密度也可以为第一磁性部28的饱和磁通密度的1.5倍～20倍的高度。这样，通过具有较高的饱和磁通密度的第二磁性部设置于线圈C的附近，可以实现线圈C的磁通的流动的顺畅化。

第二磁性部30例如能够通过印刷法或分配器法形成。即，通过印刷法或分配器法在应形成第二磁性部30的区域赋予混炼有成为含金属磁性粉的树脂的材料的金属磁性粉和树脂的浆料，然后使浆料固化，由此能够形成第二磁性部30。

在线圈部件10中，配置于线圈C的附近的第二磁性部30设计成Fe的比例高于构成第一磁性部28的含金属磁性粉的树脂，因此，可以实现线圈C的磁通的流动的顺畅化。第二磁性部30与第一磁性部28相比，耐电压相比较低，由于被第一磁性部包围，因此，未在磁性体26的表面露出。即，第二磁性部30未与设置于磁性体26的表面的外部端子电极14A、14B直接相接，且经由耐电压相对较高的第一磁性部28邻接。因此，可以有效地抑制线圈C和外部端子电极14A、14B经由第二磁性部30短路的情况，并且可以抑制线圈C和外部端子电极14A、14B之间的短路。

另外，在上述的线圈部件10中，具有高的饱和磁通密度的第二磁性部30存在于线圈C的整个内侧区域，因此，可以实现沿着线圈C的线圈轴的磁通的流动的顺畅化。

另外，在线圈部件10中，关于第一磁性部28的厚度(即，从磁性体26的表面至第二磁性部30的距离)的最小厚度被设计成大于构成第一磁性部28的含金属磁性粉的树脂中所含的金属磁性粉的最大颗粒的长度。最大颗粒的长度例如为50～300μm。最大颗粒能够通过利用软件对第一磁性部28的剖面的照片进行图像处理并辨别磁性粉的边界来进行判定。例如，可以测定100个左右的磁性粉的长度，将最长的磁性颗粒判定为最大颗粒。磁性粉的颗粒形状没有特别限定。因此，可以经由第一磁性部28中所含的大的磁性粉，有效地抑制磁性体26的外部和第二磁性部30导通的情况。

另外，在线圈部件10中，从磁性体26的主面12c、12d至第二磁性部30的距离即第一磁性部28的主面侧厚度D1设计成比从磁性体26的端面12a、12b至第二磁性部30的距离即第一磁性部28的端面侧厚度D2小。主面侧厚度D1例如为50～300μm，端面侧厚度D2例如为60～400μm。该情况下，在磁性体26的端面12a、12b侧，可以充分地确保第二磁性部30和外部端子电极14A、14B的分离距离，并且抑制第二磁性部30和外部端子电极14A、14B短路的情况。

此外，本公开不局限于上述的实施方式，能够采取各种形态。例如，线圈C可以为具备第一线圈部及第二线圈部两者的形态，也可以为仅具备第一线圈部的形态。

Claims (6)

1.一种线圈部件，其中，

具备：

设置有贯通孔的绝缘基板；

线圈，其具有绝缘包覆有第一平面线圈图案的第一线圈部，所述第一平面线圈图案形成于所述绝缘基板的一个面的所述贯通孔的周围；

磁性体，其一体地覆盖所述绝缘基板和所述线圈；和

一对外部端子电极，其设置于所述磁性体的表面，并且分别与所述线圈的端部连接，

所述磁性体具有：

构成所述磁性体的表面的第一磁性部，其由含有包含Fe的金属磁性粉的含金属磁性粉的树脂构成；和

第二磁性部，其被所述第一磁性部包围，且覆盖所述线圈的至少一部分，并且Fe的组成比高于构成所述第一磁性部的所述含金属磁性粉的树脂。

2.根据权利要求1所述的线圈部件，其中，

所述线圈具有绝缘包覆有第二平面线圈图案的第二线圈部，所述第二平面线圈图案形成于所述绝缘基板的另一个面的所述贯通孔的周围。

3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

所述第二磁性部存在于所述线圈的整个内侧区域。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的线圈部件，其中，

作为从所述磁性体的表面至所述第二磁性部的距离的所述第一磁性部的厚度的最小厚度比构成所述第一磁性部的含金属磁性粉的树脂中所含的金属磁性粉的最大颗粒的长度大。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的线圈部件，其中，

所述磁性体具有：一对主面，其在绝缘基板的厚度方向上相对；和一对端面，其在与绝缘基板的厚度方向正交的方向上相对，并且分别设置有所述一对外部端子电极，

作为从所述磁性体的所述主面至所述第二磁性部的距离的所述第一磁性部的主面侧厚度比作为从所述磁性体的所述端面至所述第二磁性部的距离的所述第一磁性部的端面侧厚度小。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的线圈部件，其中，

所述第二磁性部由含有包含Fe的金属磁性粉的含金属磁性粉的树脂构成。

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