CN113544802A - 电感器 - Google Patents
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Abstract
电感器(1)包括大致圆形形状的多个布线(2)和磁性层(3),多个布线(2)在第1方向上相互隔开间隔地配置,多个布线(2)各自均包括导线(6)和绝缘层(7),磁性层(3)在周边区域中分别具有各向异性磁性颗粒(8)沿着圆周方向取向的第1区域(13)和各向异性磁性颗粒(8)未沿着圆周方向的第2区域(14),第2区域(14)中的假想圆弧(L1)的中心(C2)未存在于通过多个布线(2)的中心(C1)的第1假想线(L2)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种电感器。
背景技术
已知电感器搭载于电子设备等,用作电压转换构件等的无源元件。
例如,提出一种电感器,该电感器包括:长方体形状的基片主体部,其由磁性体材料形成;以及铜等内部导体,其埋设于该基片主体部的内部,基片主体部的截面形状和内部导体的截面形状为相似形状(参照专利文献1。)。即,在专利文献1的电感器中,在剖视时为矩形形状(长方体形状)的布线(内部导体)的周围覆盖有磁性体材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-144526号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外,研究了如下方面,使用扁平状磁性颗粒等各向异性磁性颗粒作为磁性体材料,使该各向异性磁性颗粒在布线的周围取向,从而提高电感器的电感。
然而,在专利文献1的电感器中,布线在剖视时为矩形形状,因此,会产生因角部等的存在而难以使各向异性磁性颗粒在该布线的周围取向的不良。因此,存在电感的提高并不充分的情况。
因此,进一步研究了如下方面,使用在剖视时呈大致圆形形状的布线,并使各向异性磁性颗粒在该布线的周围取向。
然而,在该方法中,直流叠加特性不充分,从而谋求进一步的改良。
另外,还期望包括多个布线的电感器。然而,若电感器包括多个布线,则相邻的布线彼此间的磁气会相互影响而出现产生噪声的不良(串扰)。
本发明提供电感和直流叠加特性良好且能够抑制串扰的电感器。
用于解决问题的方案
本发明[1]提供一种电感器,其中,该电感器包括在剖视时呈大致圆形形状的多个布线和覆盖所述多个布线的磁性层,所述多个布线在第1方向上相互隔开间隔地配置,所述多个布线各自均包括导线和覆盖所述导线的绝缘层,所述磁性层含有各向异性磁性颗粒和粘结剂,所述磁性层在所述多个布线的周边区域中分别具有所述各向异性磁性颗粒沿着所述布线的圆周方向取向的第1区域和所述各向异性磁性颗粒未沿着所述布线的圆周方向取向的第2区域,所述周边区域是剖视时从所述布线的外表面起向外侧前进了相当于从所述布线的重心起到所述布线的所述外表面为止的距离的1.5倍的值的区域,将所述第2区域中的圆周方向一端与圆周方向另一端连结起来的假想圆弧的中心未存在于通过彼此相邻的所述多个布线的中心的第1假想线上。
采用该电感器,在多个布线的周边,分别存在各向异性磁性颗粒沿着圆周方向取向的第1区域,因此电感良好。
另外,在多个布线的周边,分别存在各向异性磁性颗粒未沿着所述布线的圆周方向取向的第2区域,因此直流叠加特性良好。
另外,第2区域中的中心未存在于通过彼此相邻的所述多个布线的中心的第1假想线上。因而,能够延长磁通经由第2区域从一个布线到达另一个布线的距离。即,能够实质上延长磁通在布线之间的距离。因此,能够减少从一个布线向另一个布线的与磁气有关的影响,能够抑制串扰。
本发明[2]是根据[1]所述的电感器,其中,所述假想圆弧的中心位于所述第1假想线与通过所述布线的中心且同所述第1假想线正交的第2假想线之间。
采用该电感器,通过在一个磁性层配置多个布线,接着,以将多个布线埋起来的方式使另一个磁性层层叠于一个磁性层,由此能够制造第2区域的中心位于第1假想线与第2假想线之间的电感器。因此,能够容易地制造[1]所述的电感器。
发明的效果
采用本发明的电感器,电感和直流叠加特性均良好,能够抑制串扰。
附图说明
[图1]图1A和图1B表示本发明的电感器的一个实施方式,图1A表示俯视图,图1B表示图1A的A-A剖视图。
[图2]图2表示图1B的虚线部的局部放大图。
[图3]图3A和图3B表示图1A和图1B所示的电感器的制造工序,图3A表示配置工序,图3B表示层叠工序。
[图4]图4表示图1A和图1B所示的电感器的实际的SEM照片截面图。
[图5]图5表示本发明的电感器的变形例(交叉部位于布线的下端的形态)的剖视图。
[图6]图6表示在实施例和比较例的模拟中使用的电感器的模型的俯视图。
[图7]图7A~图7C是图6的A-A剖视图,图7A表示实施例1的剖视图,图7B表示比较例1的剖视图,图7C表示比较例2的剖视图。
具体实施方式
在图1A中,纸面左右方向是第1方向,纸面左侧是第1方向一侧,纸面右侧是第1方向另一侧。纸面上下方向是第2方向(与第1方向正交的方向),纸面上侧是第2方向一侧(布线的轴线方向上的一方向),纸面下侧是第2方向另一侧(布线的轴线方向上的另一方向)。纸面纸厚方向是上下方向(与第1方向和第2方向正交的方向、即厚度方向),纸面近前侧是上侧(第3方向一侧、即厚度方向一侧),纸面进深侧是下侧(第3方向另一侧、即厚度方向另一侧)。具体而言,以各图的方向箭头为准。
<一个实施方式>
1.电感器
参照图1A~图2来说明本发明的电感器的一个实施方式。
如图1A和图1B所示,电感器1具有沿面方向(第1方向和第2方向)延伸的俯视大致矩形形状。
如图1A~图2所示,电感器1包括多个(两个)布线2和磁性层3。
多个布线2包括第1布线4和在宽度方向(第1方向)上与第1布线4隔开间隔地配置的第2布线5。
如图1A和图1B所示,第1布线4在第2方向上长条地延伸,例如具有俯视大致U字形状。如图2所示,第1布线4具有在剖视时呈大致圆形的形状。
第1布线4包括导线6和覆盖该导线6的绝缘层7。
导线6在第2方向上长条地延伸,例如,具有俯视大致U字形状。另外,导线6具有与第1布线4共有中心轴线的在剖视时呈大致圆形的形状。
导线6的材料例如是铜、银、金、铝、镍和它们的合金等金属导体,优选举出铜。导线6可以是单层构造,也可以是在芯导体(例如铜)的表面进行镀敷(例如镍)等而成的多层构造。
导线6的半径R1例如为25μm以上,优选为50μm以上,另外例如为2000μm以下,优选为200μm以下。
绝缘层7是用于保护导线6不受化学药品、水的影响并防止导线6的短路的层。绝缘层7以覆盖导线6的整个外周面的方式配置。
绝缘层7具有与第1布线4共有中心轴线(中心C1)的在剖视时呈大致圆环的形状。
作为绝缘层7的材料,例如,举出聚乙烯醇缩甲醛、聚酯、聚酯酰亚胺、聚酰胺(包含尼龙)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚氨酯等绝缘性树脂。它们可以单独使用1种,也可以并用两种以上。
绝缘层7可以由单层构成,也可以由多个层构成。
对于绝缘层7的厚度R2,在圆周方向上的任意位置处,厚度R2在布线2的径向上都大致均匀,例如为1μm以上,优选为3μm以上,另外例如为100μm以下,优选为50μm以下。
导线6的半径R1相对于绝缘层7的厚度R2的比(R1/R2)例如为1以上,优选为10以上,例如为200以下,优选为100以下。
第1布线4的半径(R1+R2)例如为25μm以上,优选为50μm以上,另外例如为2000μm以下,优选为200μm以下。
在第1布线4为大致U字形状的情况下,第1布线4的中心间距离D2是与后述的多个布线2之间的中心间距离D1相同的距离,例如为20μm以上,优选为50μm以上,另外例如为3000μm以下,优选为2000μm以下。
第2布线5是与第1布线4相同的形状,并具有与第1布线4相同的结构、尺寸和材料。即,与第1布线4同样地,第2布线5包括导线6和覆盖该导线6的绝缘层7。
第1布线4与第2布线5之间的中心间距离D1例如为20μm以上,优选为50μm以上,另外例如为3000μm以下,优选为2000μm以下。
磁性层3是用于提高电感的层。
磁性层3以覆盖多个布线2的整个外周面的方式配置。磁性层3形成电感器1的外形。具体而言,磁性层3具有沿面方向(第1方向和第2方向)延伸的俯视大致矩形形状。另外,磁性层3在其第2方向另一侧面使多个布线2的第2方向端缘暴露。
磁性层3由含有各向异性磁性颗粒8和粘结剂9的磁性组合物形成。
作为构成各向异性磁性颗粒(以下,也简称作“颗粒”。)8的磁性材料,举出软磁性体、硬磁性体。从电感的观点出发,优选举出软磁性体。
作为软磁性体,举出例如以纯物质的状态含有1种金属元素的单一金属体、例如作为1种以上的金属元素(第1金属元素)与1种以上的金属元素(第2金属元素)和/或非金属元素(碳、氮、硅、磷等)的共熔体(混合物)的合金体。它们能够单独使用或者并用。
作为单一金属体,举出例如仅由1种金属元素(第1金属元素)构成的金属单质。作为第1金属元素,例如从铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、以及可作为软磁性体的第1金属元素而含有的金属元素中适当选择。
另外,作为单一金属体,例如举出具有仅含有1种金属元素的芯和包含修饰该芯的表面的局部或者全部的无机物和/或有机物的表面层的形态、例如包含第1金属元素的有机金属化合物、无机金属化合物分解(热分解等)后的形态等。作为后者的形态,更具体而言,举出含有铁作为第1金属元素的有机铁化合物(具体为羰基铁)热分解后的铁粉(有时称作羰基铁粉)等。此外,具有对仅包含1种金属元素的部分进行修饰的无机物和/或有机物的层的位置并不限定于上述那样的表面。此外,作为能够得到单一金属体的有机金属化合物、无机金属化合物,没有特别限制,能够从能够得到软磁性体的单一金属体的公知或者惯用的有机金属化合物、无机金属化合物中适当选择。
合金体为1种以上的金属元素(第1金属元素)和1种以上的金属元素(第2金属元素)和/或非金属元素(碳、氮、硅、磷等)的共熔体,只要能够作为软磁性体的合金体使用,则没有特别限制。
第1金属元素为合金体中的必需元素,例如举出铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等。此外,若第1金属元素为Fe,则合金体为Fe系合金,若第1金属元素为Co,则合金体为Co系合金,若第1金属元素为Ni,则合金体为Ni系合金。
第2金属元素为合金体中次要含有的元素(副成分),且是与第1金属元素相容(共熔)的金属元素,例如举出铁(Fe)(第1金属元素为Fe之外的情况)、钴(Co)(第1金属元素为Co之外的情况)、镍(Ni)(第1金属元素为Ni之外的情况)、铬(Cr)、铝(Al)、硅(Si)、铜(Cu)、银(Ag)、锰(Mn)、钙(Ca)、钡(Ba)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、钌(Ru)、铑(Rh)、锌(Zn)、镓(Ga)、铟(In)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、钪(Sc)、钇(Y)、锶(Sr)、各种稀土元素等。它们能够单独使用或者并用两种以上。
非金属元素为合金体中次要含有的元素(副成分),且是与第1金属元素相容(共熔)的非金属元素,例如举出硼(B)、碳(C)、氮(N)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)等。它们能够单独使用或者并用两种以上。
作为合金体的一个例子的Fe系合金,例如举出磁性不锈钢(Fe-Cr-Al-Si合金)(包括电磁不锈钢)、铁硅铝合金(Fe-Si-Al合金)(包括超级铁硅铝合金)、坡莫合金(Fe-Ni合金)、Fe-Ni-Mo合金、Fe-Ni-Mo-Cu合金、Fe-Ni-Co合金、Fe-Cr合金、Fe-Cr-Al合金、Fe-Ni-Cr合金、Fe-Ni-Cr-Si合金、铜硅合金(Fe-Cu-Si合金)、Fe-Si合金、Fe-Si-B(-Cu-Nb)合金、Fe-B-Si-Cr合金、Fe-Si-Cr-Ni合金、Fe-Si-Cr合金、Fe-Si-Al-Ni-Cr合金、Fe-Ni-Si-Co合金、Fe-N合金、Fe-C合金、Fe-B合金、Fe-P合金、铁素体(包含不锈钢系铁素体、以及Mn-Mg系铁素体、Mn-Zn系铁素体、Ni-Zn系铁素体、Ni-Zn-Cu系铁素体、Cu-Zn系铁素体、Cu-Mg-Zn系铁素体等软磁铁素体)、珀明德铁钴系高磁导率合金(Fe-Co合金)、Fe-Co-V合金、Fe基非晶合金等。
作为合金体的一个例子的Co系合金,例如举出Co-Ta-Zr、钴(Co)基非晶合金等。
作为合金体的一个例子的Ni系合金,例如举出Ni-Cr合金等。
在这些软磁性体中,从磁特性这一点来看,优选举出合金体,更优选举出Fe系合金,进一步优选举出铁硅铝合金(Fe-Si-Al合金)。另外,作为软磁性体,优选举出单一金属体,更优选举出以纯物质的状态含有铁元素的单一金属体,进一步优选举出铁单质或者铁粉(羰基铁粉)。
作为颗粒8的形状,从各向异性的观点出发,例如举出扁平状(板状)、针状等,从在面方向(二维)上相对磁导率良好的观点出发,举出扁平状。此外,磁性层3除了含有各向异性的磁性颗粒8之外,还能够进一步含有各向同性磁性颗粒。各向同性磁性颗粒也可以具有例如球状、颗粒状、块状、丸粒状等形状。各向同性磁性颗粒的平均粒径例如为0.1μm以上,优选为0.5μm以上,另外例如为200μm以下,优选为150μm以下。
此外,扁平状的颗粒8的扁平率(扁平度)例如为8以上,优选为15以上,另外例如为500以下,优选为450以下。扁平率例如被作为将颗粒8的平均粒径(平均长度)(后述)除以颗粒8的平均厚度而得到的径厚比来算出。
颗粒8(各向异性磁性颗粒)的平均粒径(平均长度)例如为3.5μm以上,优选为10μm以上,另外例如为200μm以下,优选为150μm以下。若颗粒8为扁平状,则其平均厚度例如为0.1μm以上,优选为0.2μm以上,另外例如为3.0μm以下,优选为2.5μm以下。
作为粘结剂9,例如,举出热固性树脂、热塑性树脂。
作为热固性树脂,例如,举出环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、热固性聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂等。从粘接性、耐热性等观点出发,优选举出环氧树脂、酚醛树脂。
作为热塑性树脂,例如,举出丙烯酸类树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂(尼龙6、尼龙66等)、热塑性聚酰亚胺树脂、饱和聚酯树脂(PET、PBT等)等。优选举出丙烯酸类树脂。
作为粘结剂9,优选举出并用热固性树脂和热塑性树脂。更优选举出并用丙烯酸类树脂、环氧树脂和酚醛树脂。由此,能够将颗粒8以预定的取向状态且以高填充率更可靠地固定于布线2的周围。
另外,根据需要,磁性组合物也能够含有热固化催化剂、无机颗粒、有机颗粒、交联剂等添加剂。
在磁性层3中,在粘结剂9内,颗粒8取向并均匀地配置。
在剖视时,磁性层3具有周边区域11和外侧区域12。
周边区域11是布线2的周边区域,且以与多个布线2相接触的方式位于多个布线2的周围。周边区域11具有与布线2共有中心轴线的在剖视时呈大致圆环的形状。更具体而言,周边区域11是磁性层3中的、从布线2的外周面起向径向外侧前进了相当于布线2的半径(从布线2的中心(重心)C1起到外周面为止的距离;R1+R2)的1.5倍的值(优选为1.2倍的值,更优选为1倍的值,进一步优选为0.8倍的值,特别优选为0.5倍的值)的区域。
周边区域11配置于多个布线2各自的周围、即第1布线4的周围和第2布线5的周围。
周边区域11包括多个(两个)第1区域13和多个(两个)第2区域14。
多个第1区域13是圆周方向取向区域。即,在第1区域13中,颗粒8沿着布线2(第1布线4或第2布线5)的圆周方向取向。
多个第1区域13隔着布线2的中心C1彼此相对地配置于布线2的上侧(第3方向一侧)和下侧(第3方向另一侧)。即,多个第1区域13包括配置于布线2的上侧的上侧第1区域15和配置于布线2的下侧的下侧第1区域16。另外,布线2的中心C1位于上侧第1区域15与下侧第1区域16之间的上下方向上的中央位置。
在各个第1区域13中,颗粒8的相对磁导率较高的方向(例如在扁平状各向异性磁性颗粒的情况下,颗粒的面方向)与以布线2的中心C1为中心的圆的切线大致一致。
更具体而言,将颗粒8的面方向与该颗粒8所处的圆的切线所成的角度为15度以下的情况定义为颗粒8沿圆周方向取向。
沿圆周方向取向的颗粒8的数量相对于第1区域13所包含的颗粒8整体的数量的比例例如超过50%,优选为70%以上,更优选为80%以上。即,在第1区域13中,可以是,例如,含有小于50%的未沿圆周方向取向的颗粒8,优选含有30%以下的未沿圆周方向取向的颗粒8,更优选含有20%以下的未沿圆周方向取向的颗粒8。
多个第1区域13的总面积相对于整个周边区域11的面积的比例例如为40%以上,优选为50%以上,更优选为60%以上,另外例如为90%以下,优选为80%以下。
第1区域13的圆周方向上的相对磁导率例如为5以上,优选为10以上,更优选为30以上,另外例如为500以下。径向上的相对磁导率例如为1以上,优选为5以上,另外例如为100以下,优选为50以下,更优选为25以下。另外,圆周方向上的相对磁导率相对于径向上的相对磁导率的比(圆周方向/径向)例如为2以上,优选为5以上,另外例如为50以下。若相对磁导率在上述范围内,则电感优异。
相对磁导率例如能够通过使用有磁性材料测试治具的阻抗分析仪(Agilent公司制造,“4291B”)来测量。
多个第2区域14是圆周方向非取向区域。即,在第2区域14中,颗粒8未沿着布线2的圆周方向取向。换言之,在第2区域14中,颗粒8沿着布线2的圆周方向以外的方向(例如第1方向、径向)取向或者未取向。
多个第2区域14隔着布线2彼此相对地配置于布线2的第1方向一侧和第1方向另一侧。即,多个第2区域14具有配置于布线2(第1布线4或第2布线5)的第1方向一侧的一侧第2区域17和配置于布线2的第1方向另一侧的另一侧第2区域18。一侧第2区域17和另一侧第2区域18以第2假想线L3为基准呈大致线对称。
此外,第2假想线L3是通过第1布线4或第2布线5的中心C1且沿上下方向延伸的直线。
在各个第2区域14中,颗粒8的相对磁导率较高的方向(例如在扁平状各向异性磁性颗粒的情况下,颗粒的面方向)与以布线2的中心C1为中心的圆的切线不一致。
更具体而言,将颗粒8的面方向与该颗粒8所处的圆的切线所成的角度超过15度的情况定义为颗粒8未沿圆周方向取向。
未沿圆周方向取向的颗粒8的数量相对于第2区域14所包含的颗粒8整体的数量的比例超过50%,优选为70%以上,另外例如为95%以下,优选为90%以下。
在第2区域14中,例如,也可以包含沿圆周方向取向的颗粒8。沿圆周方向取向的颗粒8的数量相对于第2区域14所包含的颗粒8整体的数量的比例小于50%,优选为30%以下,另外例如为5%以上,优选为10%以上。
此外,在包含沿圆周方向取向的颗粒8的情况下,优选的是,该沿圆周方向取向的颗粒8配置于第2区域14的最内侧、即布线2的表面。
多个第2区域14的总面积相对于整个周边区域11的面积的比例例如为10%以上,优选为20%以上,另外例如为60%以下,优选为50%以下,更优选为40%以下。
第2区域14的中心C2未存在于第1假想线L2上。即,中心C2相对于第1假想线L2位于下侧,中心C2优选位于在下方距第1假想线L2相当于半径R的0.1倍的距离的量的位置,中心C2更优选位于在下方距第1假想线L2相当于半径R的0.3倍的距离的量的位置。更具体而言,中心C2优选位于第1假想线L2下方10μm处,更优选位于第1假想线L2下方30μm处。
另外,第2区域14的中心C2位于第1假想线L2与第2假想线L3之间。即,第2区域14的中心C2也未存在于第1假想线L2和第2假想线L3中的任意一条线上。
此外,第2区域14的中心C2是在第2区域14中将圆周方向一端和圆周方向另一端连结起来的假想圆弧L1的中心。更具体而言,第2区域14的中心C2是在第2区域14中将圆周方向一端缘的径向中心和圆周方向另一端缘的径向中心连结起来的假想圆弧L1的中心。
第1假想线L2是通过彼此相邻的多个布线2的中心C1且沿第1方向延伸的直线。
在第2区域14中,通过取向方向不同的至少两种颗粒8而形成有交叉部(顶部)19。即,在第2区域14内相对地位于上侧且在布线2的圆周方向上随着朝向第2区域14的下端侧去而从沿圆周方向取向变成沿第1方向取向的颗粒8(第1颗粒)和在第2区域14内相对地位于下侧(比第1颗粒靠下侧)且在圆周方向上随着朝向第2区域14的上端侧去而从沿圆周方向取向变成沿第1方向取向的颗粒8(第2颗粒)构成大致三角形形状的至少两边,由此,形成交叉部19。具体而言,第1颗粒和第2颗粒连同在第2区域14的内侧沿圆周方向取向的颗粒8(第3颗粒)一起形成大致三角形形状(优选为锐角三角形形状)。
交叉部19在第1布线4和第2布线5之间未存在于通过它们的中心的第1假想线L2上。即,交叉部19在第1假想线L2的下侧配置于与第1假想线L2隔有间隔的位置。更具体而言,将交叉部19的中心和布线2的中心C1连结起来的直线与第1假想线L2所成的角度θ例如为15°以上,优选为45°以上,另外例如为75°以下,优选为60°以下。
在周边区域11(特别是,在第1区域13和第2区域14各自的区域)中,颗粒8的填充率例如为40体积%以上,优选为45体积%以上,另外例如为90体积%以下,优选为70体积%以下。若填充率为上述下限以上,则电感优异。
填充率能够通过实际比重的测量、SEM照片截面图的二值化等来算出。
在周边区域11中,多个第1区域13和多个第2区域14以在圆周方向上彼此相邻的方式配置。具体而言,上侧第1区域15、一侧第2区域17、下侧第1区域16和另一侧第2区域18在圆周方向上依次连续。
此外,第1区域13与第2区域14之间的圆周方向上的交界(一端缘或另一端缘)为从布线2的中心向径向外侧延伸的假想直线。
外侧区域12是磁性层3中的除了周边区域11以外的区域。外侧区域12以与周边区域11连续的方式配置于周边区域11的外侧。
在外侧区域12中,颗粒8沿着面方向(特别是第1方向)取向。
在外侧区域12中,颗粒8的相对磁导率较高的方向(例如在扁平状各向异性磁性颗粒的情况下,颗粒的面方向)与第1方向大致一致。更具体而言,将颗粒8的面方向与第1方向所成的角度为15°以下的情况定义为颗粒8沿第1方向取向。
在外侧区域12中,沿第1方向取向的颗粒8的数量相对于外侧区域12所包含的颗粒8整体的数量的比例超过50%,优选为70%以上,更优选为90%以上。即,在外侧区域12中,可以是,含有小于50%的未沿第1方向取向的颗粒8,优选含有30%以下的未沿第1方向取向的颗粒8,更优选含有10%以下的未沿第1方向取向的颗粒8。
在外侧区域12中,第1方向上的相对磁导率例如为5以上,优选为10以上,更优选为30以上,另外例如为500以下。上下方向上的相对磁导率例如为1以上,优选为5以上,另外例如为100以下,优选为50以下,更优选为25以下。另外,第1方向上的相对磁导率相对于上下方向上的相对磁导率的比(第1方向/上下方向)例如为2以上,优选为5以上,另外例如为50以下。若相对磁导率在上述范围内,则电感优异。
在外侧区域12中,颗粒8的填充率例如为40体积%以上,优选为45体积%以上,另外例如为90体积%以下,优选为70体积%以下。若填充率为上述下限以上,则电感优异。
磁性层3的第1方向长度T1例如为5mm以上,优选为10mm以上,另外例如为5000mm以下,优选为2000mm以下。
磁性层3的第2方向长度T2例如为5mm以上,优选为10mm以上,另外例如为5000mm以下,优选为2000mm以下。
磁性层3的上下方向长度(厚度)T3例如为100μm以上,优选为200μm以上,另外例如为2000μm以下,优选为1000μm以下。
2.电感器的制造方法
参照图3A和图3B来说明电感器1的制造方法的一个实施方式。电感器1的制造方法例如依次包括准备工序、配置工序和层叠工序。
在准备工序中,准备多个布线2和两个各向异性磁性片20。
两个各向异性磁性片20分别具有沿面方向延伸的片状,由磁性组合物形成。在各向异性磁性片20中,颗粒8沿面方向取向。优选的是,使用两个半固化状态(B阶段)的各向异性磁性片20。
作为这样的各向异性磁性片20,举出日本特开2014-165363号、日本特开2015-92544号等记载的软磁性热固性粘接薄膜、软磁性薄膜等。
在配置工序中,如图3A所示,在一个各向异性磁性片20的上表面配置多个布线2,并在多个布线2的上方相对配置另一个各向异性磁性片20。
具体而言,将下侧各向异性磁性片21载置于水平台,接着,将多个布线2以在第1方向上隔开期望的间隔的方式配置于下侧各向异性磁性片21的上表面。
接着,将上侧各向异性磁性片22隔开间隔地相对配置于下侧各向异性磁性片21的上侧和多个布线2的上侧。
在层叠工序中,如图3B所示,以将多个布线2埋设的方式来层叠两个各向异性磁性片20。
具体而言,将上侧各向异性磁性片22朝向下侧按压。
此时,在两个各向异性磁性片20为半固化状态的情况下,通过按压,从而多个布线2稍微沉入下侧各向异性磁性片21内,在沉入部分中,颗粒8沿着多个布线2取向。即,形成下侧第1区域16。
另外,上侧各向异性磁性片22沿着多个布线2地覆盖多个布线2,上侧各向异性磁性片22的颗粒8沿着多个布线2取向,并且上侧各向异性磁性片22层叠于下侧各向异性磁性片21的上表面。
即,在布线2的上侧,由上侧各向异性磁性片22形成上侧第1区域15,并且在布线2的第1方向两侧(侧方),在下侧各向异性磁性片21与上侧各向异性磁性片22接触的部分附近,在下侧各向异性磁性片21和上侧各向异性磁性片22中取向的颗粒8发生碰撞,其结果,形成第2区域14、交叉部19。
此外,在各向异性磁性片20为半固化状态的情况下,进行加热。由此,各向异性磁性片20成为固化状态(C阶段)。另外,两个各向异性磁性片20的接触界面25消失,两个各向异性磁性片20形成一个磁性层3。
由此,如图2所示,得到包括在剖视时呈大致圆形形状的布线2和覆盖该布线2的磁性层3的电感器1。即,电感器1是将多个(两个)各向异性磁性片20以夹着布线2的方式层叠而成的。此外,将实际的电感器1的一个例子的截面图(SEM照片)示于图4。
3.用途
电感器1是电子设备的一零部件,即,是用于制作电子设备的零部件,不含有电子元件(芯片、电容器等)、安装电子元件的安装基板,而是以单个零部件流通,是可在产业上利用的器件。
电感器1例如搭载(组装)于电子设备等。电子设备包括安装基板和安装于安装基板的电子元件(芯片、电容器等),不过该情况未图示。并且,电感器1借助焊料等连接构件安装于安装基板,且与其他电子设备电连接,作为线圈等无源元件发挥作用。
并且,采用电感器1,在多个布线2的周边区域11,分别存在颗粒8沿着圆周方向取向的第1区域13,因此,电感良好。
另外,在多个布线2的周边区域11,分别存在颗粒8未沿着圆周方向取向的第2区域14,因此直流叠加特性良好。
另外,第2区域14中的中心C2未存在于第1假想线L2上。因而,能够延长磁通经由第2区域14从第1布线4到达第2布线5的距离。即,能够实质上延长磁通在布线2之间通过的距离。
因此,能够减少从第1布线4向第2布线5的与磁气有关的影响,能够抑制串扰。
另外,第2区域14的中心C2在圆周方向上位于第1假想线L2与第2假想线L3之间。因此,如图3A和图3B所示,通过在下侧的各向异性磁性片21的上表面配置多个布线2,接着,以将多个布线2埋起来的方式使上侧的各向异性磁性片22层叠于下侧的各向异性磁性片21,由此能够将第2区域14容易地配置于上述位置。因此,能够容易地得到电感和直流叠加特性良好且能抑制串扰的电感器1。
<变形例>
参照图5来说明图1A~图2所示的一个实施方式的变形例。此外,在变形例中,对于与上述一个实施方式相同的构件,标注相同的附图标记,并省略其说明。对于这些变形例,也起到与上述一个实施方式等相同的作用效果。
在图2所示的实施方式中,交叉部19的上下方向位置位于布线2的中心C1与布线2的最下端之间,但例如,如图5所示,交叉部19的上下方向位置能够位于与布线2的最下端相同的位置。
在图5所示的实施方式中,例如,作为两个各向异性磁性片20,使用固化状态的下侧各向异性磁性片21和半固化状态的上侧各向异性磁性片22。由此,多个布线2不会沉入下侧各向异性磁性片21,因此能够容易地制造图5所示的电感器1。
在图1A和图1B所示的实施方式中,包括两个布线2,但其数量未被限定,也能够设为3个以上的布线2。
在图1A和图1B所示的实施方式中,各布线2具有俯视大致U字形状,但其形状未被限定,而能够适当设定。
在图1A和图1B所示的实施方式中,磁性层3也能够具有对准标记。
在图1A和图1B所示的实施方式中,磁性层3的各向异性磁性颗粒8的比例也可以在磁性层3中均匀,另外,也可以随着远离各布线2而变高或者变低。
<模拟结果>
实施例1
作为与图5的实施方式类似的模型,使用了图6和图7A所示的模型。在该模型中,在下述所示的条件下,通过模拟计算出电感器的自感、互感、电感密度、直流叠加特性和耦合系数。
软件:ANSYS公司制造的“Maxwell 3D”,
导线6的半径R1:110μm,
绝缘层7的厚度R2:5μm,
磁性层3的第1方向长度T1:14.5mm,
磁性层3的第2方向长度T2:12mm,
布线2的第2方向长度:10mm,
磁性层3的厚度T3:430μm,
周边区域11的径向长度:60μm,
圆周方向取向区域30的周向上的相对磁导率μ:140,
圆周方向取向区域30的径向上的相对磁导率μ:10,
第1方向取向区域31的第1方向上的相对磁导率μ:140,
第1方向取向区域31的上下方向上的相对磁导率μ:10,
第1方向取向区域31的上下方向距离:60μm,
频率:10MHz,
布线2之间的中心间距离D1:0.5mm、1.0mm或1.5m,
·对于直流叠加特性,设定了磁特性B相对于外部的磁场强度H的变化。另外,针对面方向,以非线形(当外部的磁场强度H变强时B逐渐饱和的模式)进行了设定,针对厚度方向,以线形(相对于外部的磁场强度H而言B始终为一定而不饱和的模式)进行了设定。
在对布线施加了直流电流的状态下,算出了相对于直流磁场的电感值。
以电流值为0.1A~100A的范围进行了扫描。此时,将直流电流为0.1A时的电感值作为基准(100%),将降低至70%时的直流电流的值作为直流叠加电流值并算出。
将这些结果表示在表1中。
比较例1
如图6和图7B所示,将第1方向取向区域31的中心C2变更为位于第1假想线L2上,将第1方向取向区域31的上下方向长度变更为50μm,除此以外,与实施例1同样地计算出各值。将结果表示在表1中。
比较例2
如图6和图7C所示,未配置第1方向取向区域31,使周边区域11仅为圆周方向取向区域,除此以外,与实施例1同样地计算出各值。将结果表示在表1中。
【表1】
[表1]
研究
由表1可知,与比较例1的电感器相比,在实施例1的电感器中,耦合系数对于任意的布线的中心间距离D1的情况都较低,因此,布线之间的影响较少,降低了串扰。另外,电感密度较高,因此,电感良好。另外,直流电流重叠时的电感的降低较少,直流叠加特性良好。
另外,与比较例2的电感器相比,在实施例1的电感器中,直流电流重叠时的电感的降低更少,直流叠加特性良好。
产业上的可利用性
本发明的电感器例如能够用作电压转换构件等无源元件。
附图标记说明
1、电感器;2、布线;3、磁性层;6、导线;7、绝缘层;8、各向异性磁性颗粒;13、第1区域;14、第2区域;C1、布线的中心;C2、假想圆弧的中心;L1、假想圆弧;L2、第1假想线;L3、第2假想线。
Claims (2)
1.一种电感器,其特征在于,
该电感器包括在剖视时呈大致圆形形状的多个布线和覆盖所述多个布线的磁性层,
所述多个布线在第1方向上相互隔开间隔地配置,
所述多个布线各自均包括导线和覆盖所述导线的绝缘层,
所述磁性层含有各向异性磁性颗粒和粘结剂,
所述磁性层在所述多个布线的周边区域中分别具有所述各向异性磁性颗粒沿着所述布线的圆周方向取向的第1区域和所述各向异性磁性颗粒未沿着所述布线的圆周方向取向的第2区域,
所述周边区域是剖视时从所述布线的外表面起向外侧前进了相当于从所述布线的重心起到所述布线的所述外表面为止的距离的1.5倍的值的区域,
将所述第2区域中的圆周方向一端与圆周方向另一端连结起来的假想圆弧的中心未存在于通过彼此相邻的所述多个布线的中心的第1假想线上。
2.根据权利要求1所述的电感器,其特征在于,
所述假想圆弧的中心位于所述第1假想线与通过所述布线的中心且同所述第1假想线正交的第2假想线之间。
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