CN114446575A - 线圈部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种线圈部件,其具有:包含磁性颗粒和树脂成分的芯部;通过卷绕导体而构成的线圈部;和形成于芯部的外表面的一部分且与从线圈部引出的导体的端部电连接的端子电极。端子电极具有与导体的端部接触的第一电极层和与第一电极层的外表面接触的第二电极层。第一电极层和第二电极层均包含导体粉末和树脂,第二电极层中的树脂的含有率比第一电极层中的树脂的含有率多。
Description
技术领域
本发明涉及具有端子电极的线圈部件。
背景技术
作为电子部件的一个类型,已知有在素体(芯部)的外表面形成有端子电极(有时也称为外部电极)的线圈部件。在该线圈部件的制造过程中,为了减轻对元件主体的热影响,要求以低温形成端子电极。
基于这种要求,在专利文献1中公开有一种技术,使用包含金属微粒的导电性浆料来形成端子电极。专利文献1的导电性浆料能够以250℃以下的低温进行烧结,能够不使素体中所含的有机物成分劣化地形成端子电极。但是,通过上述技术形成的端子电极相对于酸和冲击的耐性差,连接可靠性未必可以说是充分的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-211333号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于这种实际情况而研发的,其目的在于,提供具有连接可靠性高的端子电极的线圈部件。
用于解决问题的技术手段
为了实现上述目的,本发明提供一种线圈部件,其特征在于,具有:
芯部,其包含磁性颗粒和树脂成分;
线圈部,其通过卷绕导体而构成;和
端子电极,其形成于所述芯部的外表面的一部分,与从所述线圈部引出的所述导体的端部电连接,
所述端子电极具有:
第一电极层,其与所述导体的端部接触;和
第二电极层,其配置于所述第一电极层的外侧,
所述第一电极层和所述第二电极层均包含导体粉末和树脂,
所述第二电极层中的所述树脂的含有率比所述第一电极层中的所述树脂的含有率多。
在本发明的线圈部件中,在作为元件主体的芯部的外表面的一部分层叠有树脂量不同的多个树脂电极。更具体而言,在与从线圈部引出的导体的端部接触的一侧存在有树脂量少且电阻值低的第一电极层,在该第一电极层的外侧层叠有树脂量多的第二电极层。通过使端子电极具有上述结构,端子电极相对于芯部的密合强度提高,端子电极的连接可靠性变得良好。特别是为了保护电阻值低的第一电极层,而层叠有树脂量多的第二电极层,因此,端子电极的耐酸性及耐冲击性变得良好,有助于连接可靠性的提高。
优选所述第一电极层的所述导体粉末中包含:粒径至少为100nm以下的金属纳米颗粒;和粒径比所述金属纳米颗粒大的金属微粒。通过具有上述特征,第一电极层的电阻值变得更低,端子电极的电特性变得进一步良好。
优选所述第二电极层的平均厚度比所述第一电极层的平均厚度厚。通过具有上述特征,端子电极的耐冲击性进一步提高,连接可靠性变得更良好。
优选所述第二电极层通过层叠多个树脂电极层而构成。通过具有上述特征,端子电极的耐冲击性进一步提高。
此外,在本发明中,第一电极层也可以被第二电极层完全覆盖。在该情况下,端子电极的耐酸性及耐冲击性变得更良好。但是,第一电极层和第二电极层的层叠结构不限定于上述形式,也可以具有以下所示的特征。
即,也可以在所述端子电极的端部存在有所述第一电极层的一部分没有被所述第二电极层覆盖的非重复部。通过仅在端子电极的一部分存在非重复部,能够确保耐酸性及耐冲击性的同时,也进一步降低端子电极的电阻值。
另外,所述第一电极层的一部分也可以向所述第二电极层的外表面侧被局部地引出。通过该结构,能够确保耐酸性及耐冲击性,且也进一步降低端子电极的电阻值。
本发明是能够适用于电感器、变压器、扼流线圈、共模滤波器等线圈部件,特别是适用于在元件主体的内部包含有绝缘包覆的线圈和树脂等的线圈部件。
附图说明
图1是从底面侧观察本发明的一实施方式的线圈部件的立体图。
图2是沿着图1所示的II-II线的剖视图。
图3A是将图2所示的区域III放大的主要部分剖视图。
图3B是表示图3A所示的端子电极的变形例的主要部分剖视图。
图4是表示图1所示的线圈部件的安装状态的剖视图。
图5是表示图1所示的线圈部件的变形例的概略剖视图。
图6是表示图1所示的线圈部件的变形例的概略剖视图。
图7是表示图1所示的线圈部件的变形例的概略剖视图。
图8是线圈部件的制造过程中使用的预备成形体的立体图。
具体实施方式
以下,基于附图所示的实施方式详细地说明本发明。
第一实施方式
如图1所示,本发明的第一实施方式的作为线圈部件的电感器2具有由大致长方体形状(大致六面体)构成的元件主体4。
元件主体4具有:与X轴大致垂直的一对端面4a;与Z轴大致垂直的底面4b;位于Z轴方向上与底面4b相反侧的上表面4c;与Y轴大致垂直的一对侧面4d。元件主体4的尺寸没有特别限定。例如,能够将元件主体4的X轴方向的尺寸设为1.2~6.5mm,能够将Y轴方向的尺寸设为0.6~6.5mm,能够将高度(Z轴)方向的尺寸设为0.5~5.0mm。此外,在本实施方式中,X轴、Y轴、Z轴相互垂直。
在本实施方式中,元件主体4由包含磁性颗粒和树脂成分的压粉磁芯(芯部)构成。
磁性颗粒也可以由Mn-Zn系铁氧体或Ni-Zn系铁氧体等铁氧体构成,但优选为金属磁性颗粒,更优选为软磁性的金属磁性颗粒。作为软磁性的金属磁性颗粒,例如示例:Fe-Ni系合金、Fe-Si系合金、Fe-Co系合金、Fe-Si-Cr系合金、Fe-Si-Al系合金、包含Fe的非晶合金、包含Fe的纳米结晶合金等。此外,也可以向磁性颗粒中适当添加副成分。
另外,在磁性颗粒为上述那样的金属磁性颗粒的情况下,优选该颗粒间相互绝缘。作为绝缘的方法,例如可以举出在颗粒表面形成绝缘覆膜的方法,作为绝缘覆膜,可举出由树脂或无机材料形成的覆膜和通过热处理将颗粒表面氧化而形成的氧化覆膜。在由树脂或无机材料形成绝缘覆膜的情况下,作为树脂,可举出硅树脂、环氧树脂等,作为无机材料,可举出磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、磷酸锰等磷酸盐、硅酸钠等硅酸盐(水玻璃)、碱石灰玻璃、硼硅酸玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼酸盐玻璃、硫酸盐玻璃等。此外,绝缘覆膜的厚度没有特别限定,例如优选为5nm~20nm。通过形成绝缘覆膜,能够提高颗粒间的绝缘性,能够提高电感器2的耐电压。
元件主体4中所含的磁性颗粒的粒径没有特别限定,例如能够将中值粒径(D50)设为1μm~50μm的范围内。另外,磁性颗粒也可以通过混合粒径不同的多个颗粒群而构成。例如,元件主体4中所含的磁性颗粒能够通过混合D50为20μm~30μm的大颗粒、D50为1μm~5μm的中颗粒、D50为0.3μm~0.9μm的小颗粒而构成。或者,除了上述那样的3种颗粒群的组合之外,也可以是大颗粒与中颗粒的组合、大颗粒与小颗粒的组合、中颗粒与小颗粒的组合等。
这样,通过用多个颗粒群构成磁性颗粒,能够提高元件主体4中所含的磁性颗粒的填充率。其结果,能够提高磁导率及涡电流损失、直流重叠特性等的电感器2的各种特性。此外,在上述的情况下,大颗粒、中颗粒、小颗粒能够全部由相同种类的材质构成,也能够由不同的材质构成。另外,磁性颗粒的粒径能够通过如下方式测定,使用扫描电子显微镜(SEM)或扫描透射电子显微镜(STEM)等观察元件主体4的截面,通过软件对获得的截面照片进行图像解析。此时,磁性颗粒的粒径优选通过圆当量直径换算进行测量。
具有上述特征的磁性颗粒在元件主体4的内部,分散地存在于树脂成分中。元件主体4中所含的树脂成分没有特别限制,例如能够由环氧树脂、苯酚树脂、密胺树脂、脲醛树脂、呋喃树脂、醇酸树脂、聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂等热固化性树脂、或者丙烯酸树脂、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)、液晶聚合物(LCP)等热塑性树脂等构成。此外,也可以在上述的树脂成分中适当包含副成分等添加物。
另外,如图2所示,在元件主体4的内部埋设有线圈部6α。该线圈部6α通过将作为导体的导线6卷绕成线圈状而构成。在本实施方式中,线圈部6α为以普通的标准宽度卷绕的空心线圈,但导线6的卷绕方式不限定于此。例如,也可以是将导线6进行α卷绕的空心线圈或进行扁绕的空心线圈。
构成线圈部6α的导线6主要通过包含铜的芯部6a和覆盖该芯部的外周的绝缘层6b构成。更具体而言,芯部6a通过无氧铜或韧铜等纯铜、磷青铜或黄铜、丹铜、铍铜、银-铜合金等的包含铜的合金、或铜包覆钢丝构成。另一方面,绝缘层6b只要具有电绝缘性即可,没有特别限定。例如,示例有环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯、尼龙、聚酯等、或者上述中至少混合了两种树脂的合成树脂。此外,在本实施方式中,如图2所示,导线6为圆线,导体部的截面形状成为圆形。
在元件主体4的底面4b存在一对引出电极部61。该引出电极部61沿着Y轴延伸,从线圈部6α引出的导线6的端部通过露出于底面4b的外侧而形成。更具体而言,在引出电极部61,将引出至底面4b的导线6的绝缘层6b剥离,该导线6的芯部6a露出于底面4b的外侧。在本实施方式的电感器2中,以覆盖该引出电极部61的方式,在元件主体4的外表面形成一对端子电极8,引出电极部61和端子电极8进行电连接。
如图1及图2所示,一对端子电极8分别具有端面电极部8a、底面电极部8b、扩展部8c,这些部位一体地连结。此外,一对端子电极8在X轴方向上相互背离地存在,并相互绝缘。
端面电极部8a覆盖任一端面4c,且在Z轴方向的下端与底面电极部8b连结。底面电极部8b以完全覆盖任一个引出电极部61的方式,形成于底面4b的一部分,且与一个引出电极部61电连接。另外,扩展部8c存在于上表面4c的一部分及侧面4d的一部分,通过在形成端面电极部8a时使用的导电性浆料从端面4a侧扩展到上表面4c的一部分和侧面4d的一部分而形成。此外,扩展部8c不是必须的,根据端子电极8的形成方法,也可以不形成扩展部8c。
在本实施方式的电感器2中,如上所述,在元件主体4的内部包含构成导线6的绝缘层6b和压粉磁芯的树脂成分等的有机物成分。在这种电感器2中,当为了形成端子电极8,以高温实施热处理(500℃以上)时,元件主体4中所含的有机物成分劣化(分解、烧毁)。因此,作为端子电极8,难以采用包含玻璃粉等无机结合材料的烧结电极。因此,在本实施方式中,由多个树脂电极(第一电极层81、第二电极层82)和最外层83构成端子电极8。
更具体而言,在端子电极8的底面电极部8b,作为与底面4b接触的基底电极而形成第一电极层81,该第一电极层81完全覆盖引出电极部61,并与引出电极部61直接连接。而且,在底面电极部8b,第二电极层82以与第一电极层81的外表面接触的方式层叠于第一电极层81上。该第二电极层82是树脂的含有率比第一电极层81高的树脂电极,可以如图3A所示由单一层构成,也可以如图3B所示由多层构成。
另一方面,在端子电极8的端面电极部8a和扩展部8c,不存在第一电极层81,以与元件主体4的外表面直接接触的方式形成第二电极层82。端面电极部8a和扩展部8c的第二电极层82可以是单一层,也可以是多层。而且,最外层83位于端子电极8的最表面侧,在各部位(端面电极部8a、底面电极部8b、扩展部8c)覆盖第二电极层82。此外,在本实施方式中,第二电极层82完全覆盖第一电极层81,第一电极层81在第二电极层82的外表面没有露出。
接着,使用图3A说明构成端子电极8的各电极层的特征。
首先,第一电极层81为包含导体粉末11和树脂13的树脂电极,在该第一电极层81中,除了上述之外,还可以包含空隙、无机材料等。第一电极层81的树脂13由环氧树脂、苯酚树脂等热固化性树脂构成。另一方面,第一电极层81的导体粉末11能够由Ag、Au、Pd、Pt、Ni、Cu、Sn等金属粉末、或者包含上述元素中至少1种的合金的金属粉末构成,特别优选作为主成分包含Ag。
另外,在本实施方式中,第一电极层81的导体粉末11优选由粒度分布不同的两种颗粒群(第一颗粒11a、第二颗粒11b)构成。
第一颗粒11a是粒径为微米级的颗粒群。在此,“微米级的颗粒”是指粒径超过0.1μm且数十μm以下的颗粒。就本实施方式的第一颗粒11a而言,在图3所示那样的截面中,平均粒径优选为1μm~10μm,更优选为3μm~5μm。
另外,第一颗粒11a的形状能够设为接近球的形状、椭圆体状、不规则的块状、针状、扁平状,特别优选针状或扁平状。更具体而言,在图3所示那样的截面中,第一颗粒11a的长宽比(长边方向的长度与短边方向的宽度之比)优选为2~30的范围内。此外,第一颗粒11a的粒度分布及长宽比能够通过如下方式测定,使用SEM或STEM观察第一电极层81的截面,并对得到的截面照片进行图像解析。在该测定时,第一颗粒11a的平均粒径通过最大长度换算来计算。
另一方面,第二颗粒11b是平均粒径比第一颗粒11a小的纳米级的颗粒群。该第二颗粒11b在第一颗粒11a的外周附近或第一颗粒11a的颗粒间隙凝聚地存在。当使用STEM将第二颗粒11b的凝聚部分放大观察时,第二颗粒11b能够识别为粒径至少为100nm以下的微粒的集合体。
此外,如上所述,在第一电极层81中,优选第一颗粒11a和第二颗粒11b均为Ag的颗粒。但是,不限定于上述,构成主成分的金属元素也可以在第一颗粒11a和第二颗粒11b中不同。
在具有上述那样的结构的第一电极层81中,将纳米级的第二颗粒11b填充至第一颗粒11a的颗粒间隙,还填充至引出电极部61与第一电极层81的接合界面。其结果,颗粒间隙及接合界面中的电连接变得良好,能够降低端子电极8相对于引出电极部61的接触电阻。
另一方面,第二电极层82为包含导体粉末21和树脂23的树脂电极,在该第二电极层82中,除了上述之外,还可以包含空隙及无机材料等。第二电极层82的树脂23与第一电极层81同样,能够由环氧树脂、苯酚树脂等热固化性树脂构成。另外,第二电极层82的导体粉末21也与第一电极层81同样,能够由Ag、Au、Pd、Pt、Ni、Cu、Sn等金属粉末、或者包含上述元素中至少1种的合金的金属粉末构成,特别优选包含Ag作为主成分。
但是,优选第二电极层82的导体粉末21不包含纳米级的微粒,而仅由微米级的金属颗粒构成。具体而言,第二电极层82的导体粉末21在图3所示那样的截面中,平均粒径优选为1μm~10μm,更优选为3μm~5μm。另外,导体粉末21的颗粒形状能够设为接近球的形状、椭圆体状、不规则的块状、针状、扁平状,特别优选为针状或扁平状。另外,构成导体粉末21的各颗粒的长宽比优选为2~30的范围内。此外,第二电极层82中的导体粉末21的材质、粒径和颗粒形状可以与第一电极层81的第一颗粒11a相同,也可以不同。
此外,第二电极层82也可以通过图3B所示那样层叠多个外侧树脂电极层20而构成。在该情况下,外侧树脂电极层20的层叠数没有特别限定,例如优选设为2~3层,能够确认到在各外侧树脂电极层20存在原料糊剂的重叠涂敷产生的边界线25。该边界线25既存在能够连续地观测的情况,又存在间断地观测的情况。
另外,在第二电极层82由多层构成的情况下,多个外侧树脂电极层20只要树脂的含有率均比第一电极层81高即可,各外侧树脂电极层20也可以具有不同的树脂含有率。另外,在各外侧树脂电极层20中,导体粉末21的材质及树脂23的材质也可以不同。但是,鉴于制造效率时,优选各外侧树脂电极层20均使用相同的原料糊剂进行制造,优选树脂的含有率、导体粉末21的材质和形状、以及树脂23的材质一致。
如上所述,在本实施方式中,在底面电极部8b层叠有多个树脂电极,在第一电极层81和第二电极层82中,树脂(13、23)的含有率不同。具体而言,第二电极层82中的树脂23的含有率R2比第一电极层81中的树脂13的含有率R1多,R2/R1优选为2.0~10.0,更优选为3.0~5.0。
此外,各电极层中的树脂的含有率(R1、R2)能够表示为各电极层的截面中非金属成分占据的面积的比例。具体而言,在通过SEM的反射电子图像或STEM的HAADF图像来观察各电极层(81、82)的截面的情况下,由金属成分构成的导体粉末(11、21)能够识别为对比度明亮的部分,包含树脂(13、23)及空隙的非金属成分能够识别为对比度不明朗的部分。因此,导体粉末在截面中占据的面积比例AM及非金属成分占据的面积比例AR能够通过对由SEM或STEM拍摄的截面照片进行二进制并图像解析来计算。
在非金属成分占据的面积比例AR中,除了树脂(13、23)的面积之外,也可以包含空隙的面积等。在截面照片中,极其难以明确地识别树脂和空隙,仅精确地计算树脂(13、23)占据的面积并不容易。但是,在树脂的含有率(R1、R2)和非金属成分占据的面积比例AR之间,明确存在正的相关关系,树脂的含有率(R1、R2)的多少可通过非金属成分占据的面积比例AR代为表达。因此,当将第一电极层81的截面中非金属成分占据的面积比例设为AR1,将第二电极层82的截面中非金属成分占据的面积比例设为AR2时,在本实施方式中,R2与R1之比(R2/R1)作为AR2与AR1之比(AR2/AR1)来表示。
在本实施方式中,AR2/AR1(即R2/R1)优选为2.0~10.0,更优选为3.0~5.0。另外,AR1优选为5.0%~18.0%,更优选为9.0%~13.0%。这样,第一电极层81的树脂的含有率比第二电极层82低,电阻值比第二电极层82低。另一方面,第二电极层82的树脂的含有率比第一电极层81高,因此,能够缓和来自外部的应力及冲击。另外,第二电极层82的树脂的含有率比第一电极层81高,因此,在暴露于蚀刻液或镀敷液时,导体粉末21不易向溶液中流出。即,第二电极层82相对于酸的耐性比第一电极层81优异。
另外,在第一电极层81的截面中,当将第一颗粒11a占据的面积比例设为AM1a,且将第二颗粒11b占据的面积比例设为AM1b时,AM1a与AM1b之比(AM1a/AM1b)优选为1.5~6.0,更优选为2.0~4.0。在第一电极层81中,通过使第一颗粒11a和第二颗粒11b的含有比例满足上述的条件,而具有第一电极层81的电阻值进一步降低并且第一电极层81相对于元件主体4的密合强度提高的倾向。
此外,上述的面积比例AM、AR均以各电极层的截面面积即观测视野的面积为基准进行计算,AM+AR=100%成立(在第一电极层81的情况下,为AM1a+AM1b+AR1=100%,在第二电极层82的情况下,为AM2+AR2=100%)。另外,优选各面积比例AM、AR在至少10个视野以上实施上述的图像解析,并作为其平均值进行计算。此时,每一个视野的观察视野优选设为0.04μm2~0.36μm2。
另外,在本实施方式中,优选第一电极层81和第二电极层82分别以规定的厚度形成。具体而言,第一电极层81的平均厚度T1能够设为5μm~30μm,优选设为10μm~20μm。而且,如图3A所示,在第二电极层82由单一层构成的情况下,第二电极层82的平均厚度T2优选比第一电极层81的平均厚度T1厚(即1.0<T2/T1),T2/T1更优选为1.5~2.5,进一步优选为1.8~2.2。而且,具有第一电极层81和第二电极层82的底面电极部8b的最大厚度TB优选设为25μm~70μm,更优选设为50μm~70μm。
另一方面,如图3B所示,在第二电极层82由多层构成的情况下,外侧树脂电极层20的每一层的厚度没有特别限定。但是,层叠了外侧树脂电极层20的第二电极层82的平均厚度Tα2优选比第一电极层81的平均厚度T1厚(即1.0<Tα2/T1),Tα2/T1更优选为2.0~9.0,进一步优选为3.0~5.0。此外,在第二电极层82由多层构成的情况下,底面电极部8b的最大厚度TB优选为40μm~80μm,更优选为50μm~70μm。
此外,底面电极部8b中的各电极层的厚度(T1、T2、Tα2、T3)能够通过对底面电极部8b的X-Z截面进行图像解析来测定。此时,厚度的测定优选在从底面电极部8b的X轴方向的端部到至少100μm以上内侧的区域中实施。另外,对于第一电极层81的厚度(T1),不在与引出电极部61的接合区域中,而在与元件主体4的底面4b的接合区域中测定。更具体而言,第一电极层81的平均厚度T1通过将从与元件主体4的底面4b的接合界面到与第二电极层82的接合界面的垂线距离测定至少3个部位来计算出。第二电极层82的平均厚度T2通过将从与第一电极层81的接合界面到与最外层83的接合界面的垂线距离测定至少3个部位来计算出。此外,后述的最外层83的平均厚度T3只要也与上述同样地计算出即可。另外,就底面电极部8b的最大厚度TB而言,将从与元件主体4的底面4b的接合界面到底面电极部8b的最表面的垂线距离测定至少3个部位,并作为其最大值来计算出。
最外层83优选为覆盖端子电极8的表面的镀敷层。具体而言,最外层83能够由Sn、Cu、Ni、Pt、Ag、Pd等金属、或者包含上述金属元素中至少1种的合金构成,可以是单层,也可以是多层。例如,最外层83能够设为镀Ni层和镀Sn层的层叠结构,在该情况下,优选镀Ni层与第二电极层82接触,镀Sn层位于最表面侧。
另外,最外层83的平均厚度T3优选设为3μm~20μm。此外,最外层83不一定必须靠近电感器2的使用形式,通过存在最外层83,能够提高焊料等接合部件相对于端子电极8的润湿性及密合强度。
目前为止,基于图3对存在于底面电极部8b的各电极层的特征进行了详细叙述,但端面电极部8a及扩展部8c中的第二电极层82及最外层83也能够通过与底面电极部8b的各层相同的原料形成,而具有同样的特征。例如,端面电极部8a中的第二电极层82的平均厚度可以与底面电极部8b中的第二电极层82的平均厚度T2(或Tα2)为同程度,也可以不同,能够相对于T2(或Tα2)设为0.1倍~1.0倍程度。端面电极部8a的最大厚度TA可以与底面电极部8b的最大厚度TB为同程度,也可以不同,能够相对于TB设为0.04倍~1.0倍程度。
接着,对本实施方式的电感器2的制造方法的一例进行说明。
首先,元件主体4能够通过公知的压粉磁芯的制造方法进行制作,元件主体4的制造方法没有特别限定。例如,能够使用图8所示那样的预备成形体41进行制造。在预备成形体41的制作中,将磁性颗粒的原料粉和粘合剂、溶剂等进行混炼而制成颗粒,使用该颗粒作为成形用的原料。在由多个颗粒群构成磁性颗粒的情况下,只要准备粒度分布不同的多个原料粉,并以期望的比率混合即可。而且,通过将上述的颗粒填充于模具中进行冲压,而得到图8所示的形状的预备成形体41。
预备成形体41具有一对第一凸缘部41ax、一对第二凸缘部41ay、卷芯部41b、切口部41c,在该预备成形体41上搭载有线圈部6α。具体而言,卷芯部41b由向Z轴的上方突出的大致椭圆柱构成,该卷芯部41b插入线圈部6α的内侧。另外,第一凸缘部41ax沿着X轴方向突出,第二凸缘部41ay沿着Y轴方向突出,在各凸缘部41ax、41by上设置线圈部6α。而且,切口部41c在X-Y平面的四角,位于第一凸缘部41ax与第二凸缘部41ay之间,导线6的端部通过切口部41c向底面4b侧引出。另外,第一凸缘部41ax的厚度比第二凸缘部41ay的厚度薄,在第一凸缘部41ax的下方收纳从线圈部6α引出的导线6的端部。
上述那样组合预备成形体41和线圈部6α后,将它们设置于模具内。接着,通过向该模具内导入包含磁性颗粒和树脂成分的磁性糊剂并进行注塑成形,而得到成为元件主体4的成形体。或者,相对于搭载了线圈部6α的预备成形体41,将包含磁性颗粒和树脂成分的磁性片材进行层叠、压缩,由此,也可以得到成为元件主体4的成形体。此外,在此使用的磁性片材在成形时具有流动性,磁性片材的成分通过压缩,无间隙地填充至预备成形体41与线圈部6α之间或切口部41c的内侧等。通过对上述中得到的成形体适当添加热处理等,使成形体中的树脂成分固化,而得到元件主体4。
接着,向元件主体4的底面4b的一部分即图2中形成底面电极部8b的部位,照射激光而形成电极预定部。通过该激光照射,除去被引出至底面4b的导线6的绝缘层6b,形成引出电极部61。另外,通过激光照射,在电极预定部的元件主体的最表面(底面4b的最表面),局部地除去元件主体中所含的磁性颗粒和树脂成分。此外,电极预定部也可通过机械研磨、喷砂处理、化学性的腐蚀处理等而形成。
接着,在上述的电极预定部形成底面电极部8b。底面电极部8b能够通过如下方式形成,通过丝网印刷等印刷法涂布成为原料的导电性浆料,然后,使糊剂中的树脂固化。此时,作为第一电极层81的原料,使用包含微粒和纳米颗粒的第一导电性浆料。第一导电性浆料的纳米颗粒的粒径为至少低于100nm,该纳米颗粒相当于第二颗粒11b。另外,第一导电性浆料的微粒相当于第一颗粒11a,具有上述那样的第一颗粒11a的特征。此外,第一导电性浆料以完全覆盖引出电极部61的方式印刷。
另一方面,作为第二电极层82的原料,使用仅包含微粒作为导体粉末的第二导电性浆料。第二导电性浆料的微粒相当于导体粉末21,具有导体粉末21的特征。在本实施方式中,第二导电性浆料以完全覆盖先印刷的第一导电性浆料的方式,印刷于第一导电性浆料上。此外,在由多层构成第二电极层82的情况下,通过将上述的第二导电性浆料重叠涂敷多次(印刷),能够形成图3B所示的第二电极层82。或者,在形成端面电极部8a时,也能够通过使端面电极部8a用的原料糊剂扩展到底面电极部8b之上而形成。
在通过上述那样的方法印刷原料糊剂后,以规定的条件对元件主体4进行加热处理,使原料糊剂中的树脂(13、23)固化。加热处理的条件只要根据所使用的树脂成分的种类来适当确定即可,例如,优选将处理温度(保持温度)设为170℃~230℃,将保持时间设为60min~90min。通过在这种条件下实施加热处理,能够不使元件主体4中所含的树脂成分及绝缘层6b劣化地形成底面电极部8b。另外,在上述的加热处理的过程中,树脂固化,并且第一导电性浆料中的纳米颗粒在微粒的颗粒间隙、引出电极部61的接触界面,一边颗粒生长一边相互接合,而成为第二颗粒11b。此外,原料糊剂的固化处理可以在每次印刷各电极层用糊剂后实施,也可以在印刷了所有的电极层用糊剂后,统一实施固化处理。
接着,在元件主体4的端面4a侧也形成第二电极层82。端面4a侧的第二电极层82通过在上述中使用的第二导电性浆料中浸渍(浸渍)元件主体4的端面4a侧而形成。此时,与端面4a连结的上表面4c和侧面4d的一部分也浸渍于第二导电性浆料中,而形成扩展部8c。这样浸渍于原料糊剂中后,与形成底面电极部8b时同样,实施加热处理,而使原料糊剂中的树脂23固化,由此,在端面4a侧也形成第二电极层82。
通过上述的顺序形成两种树脂电极(81、82)后,利用滚筒镀敷等方法形成最外层83。此外,最外层83的形成方法优选为镀敷处理,但不限定于此,也可以通过溅射法或蒸镀法形成最外层83。
通过以上那样的制造方法,得到在元件主体4上形成有一对端子电极8的电感器2。此外,电感器2的制造方法不限定于上述的方法,也可以适当变更。例如,也可以制作埋设了多个线圈部6α的母成形体,切断该母成形体,由此,得到多个元件主体4。通过采用这种方法,能够提高生产效率。
接着,对本实施方式的电感器2的使用形式的一例进行说明。如图4所示,电感器2能够面安装于电路基板等基板100上来使用。
在电感器2的面安装中,作为接合部件50,能够使用焊料糊剂或导电性粘接剂。例如,将作为焊料糊剂的接合部件50涂布于基板100的表面的规定位置,从其上按压电感器2,由此,能够将电感器2安装于基板100上。此时,接合部件50不仅设于底面电极部8b与基板100之间,还在端面电极部8a的外表面上湿润扩散,在端面电极部8a的外侧形成接合部件50的圆角。通过这样在端面电极部8a侧也形成圆角,能够充分地确保安装部分的接合强度。
此外,如图4所示,也可以通过密封材90覆盖安装后的电感器2的整体。密封材90没有特别限定,例如能够使用环氧树脂、硅树脂等。
(第一实施方式的总结)
在本实施方式的电感器2中,端子电极8中包含树脂的含有率少的低电阻的第一电极层81和树脂的含量多的第二电极层82。这些树脂电极(81、82)能够以250℃以下的低温形成,能够防止在端子电极8的形成过程中,元件主体4中所含的树脂成分和绝缘层6b劣化。
此外,目前已知有包含金属微粒的低温烧结电极,该低温烧结电极也能够以250℃以下的低温形成。但是,现有的低温烧结电极相对于酸的耐性差,在形成镀敷电极的过程中暴露于蚀刻液或镀敷液时,低温烧结电极中的金属成分(特别是金属微粒)在溶液中流出。其结果,可能导致生产效率的降低或低温烧结电极的特性劣化(密合强度或接触电阻的劣化等)。另外,现有的低温烧结电极以50μm以上的厚度形成时,相对于元件主体的密合强度极端地降低。因此,现有的低温烧结电极难以以50μm以上的厚度形成,容易由于来自外部的应力或冲击而剥离。另外,不能够充分地确保面安装中的安装高度。
而在本实施方式的端子电极8中,在低电阻的第一电极层81上形成有树脂量多的第二电极层82,因此,即使暴露于蚀刻液或镀敷液,金属成分(11,21)也不易向溶液中流出。即,本实施方式的端子电极8呈现优异的耐酸性。另外,在与引出电极部61接触的部位存在低电阻的第一电极层81,因此,能够降低端子电极8的接触电阻。并且,在第一电极层81上层叠有第二电极层82,因此,能够充分地确保端子电极8相对于元件主体4的密合强度。即,本实施方式的端子电极8,其接触电阻被抑制得较低,并且即使受到来自外部的应力或冲击也不易剥离,呈现优异的耐冲击性。由于端子电极8具有上述那样的特性,因此,在本实施方式的电感器2中,与现有的低温烧结电极相比,端子电极8的连接可靠性变得良好。
特别是第一电极层81和第二电极层是与引出电极部61连接的部位,且在向基板100进行面安装时的成为安装部分的底面电极部8b进行层叠。通过在该部位形成第一电极层81和第二电极层的层叠结构,得到以下所示那样的效果。
在将电感器等的线圈部件直接面安装于基板的情况下,由于基板的挠曲变形等,可能在端子电极(特别是安装面侧的端子电极)上产生剥离。在本实施方式的电感器2中,树脂电极(81、82)在底面电极部8b层叠,这些树脂电极中,特别是第二电极层82能够缓和来自外部的应力及冲击。因此,在本实施方式的电感器2中,即使对安装部分施加基板100的挠曲变形等外力,也能够更有效地抑制端子电极8(特别是底面电极部8b)剥离。
另外,在本实施方式的电感器2中,即使增厚底面电极部8b,也能够充分地确保端子电极8相对于元件主体4的密合强度。另外,通过增厚第二电极层82,能够进一步提高密合强度。因此,在图4所示那样的安装状态下,能够充分地确保从底面4b到基板100的表面的安装高度H,并且能够容易控制成适当的高度。安装高度H没有特别限定,当在本实施方式的电感器2的情况下,能够容易实现在现有的低温烧结电极中难以实现的安装高度H(50μm以上)。
在线圈部件的安装中使用的接合部件50中含有溶剂等助焊剂,但在安装后,有时该助焊剂堆积于底面4b与基板100之间。在本实施方式的电感器2中,如上所述,能够充分地确保安装高度H,因此,能够容易除去所产生的助焊剂。另外,如图4所示,有时在安装后通过密封材90覆盖电感器2的整体。即使在该情况下,在本实施方式的电感器2中,也能够充分地确保安装高度H,因此,也能够使密封材90容易填充于底面4b与基板100的间隙,能够不设空隙地密封电感器2。
此外,在第一电极层81的树脂13的含有率控制成上述那样适当的范围的情况下,导体粉末11也可以仅由微米级的金属颗粒构成。但是,优选第一电极层81的导体粉末11具有以下的结构。即,在本实施方式中,在第一电极层81中,作为导体粉末11,包含微米级的第一颗粒11a和粒径为100nm以下的第二颗粒11b。而且,第二颗粒11b在第一颗粒11a的颗粒间隙、与引出电极部61的接合界面凝聚地存在。通过这种结构,能够进一步降低第一电极层81的电阻值,能够进一步提高端子电极8的电气特性。另外,能够进一步提高端子电极8(特别是底面电极部8b)相对于元件主体4的密合强度,端子电极8的连接可靠性进一步提高。
另外,在本实施方式中,第二电极层82的平均厚度T2(或Tα2)比第一电极层81的平均厚度T1厚,第一电极层81和第二电极层82以上述那样的规定厚度形成。通过在规定的条件下控制各树脂电极的厚度,能够进一步提高端子电极8的耐酸性和耐冲击性,端子电极8的接合可靠性进一步提高。
另外,如图3B所示,第二电极层82能够由多层构成,在该情况下,能够进一步提高端子电极8的耐冲击性。
第二实施方式
在第二实施方式中,基于图5~图7对端子电极8的变形例进行说明。此外,在第二实施方式中,对于与第一实施方式共同的结构,省略说明,并使用同样的附图标记。
在图5所示的电感器2a中,也与第一实施方式同样,在底面电极部8b层叠有第一电极层81、第二电极层82和最外层83,在端面电极部8a和扩展部8c层叠有第二电极层82和最外层83。但是,在电感器2a的底面电极部8b,在X轴方向的端部存在第一电极层81的一部分(前端部分)没有被第二电极层82覆盖的非重复部8d。
在该非重复部8d中,最外层83没有隔着第二电极层82地形成于第一电极层81的外表面上,最外层83和第一电极层81直接接触并电接合。因此,电感器2a中,能够进一步降低端子电极8的接触电阻。
此外,非重复部8d存在于从引出电极部61与底面电极部8b的接触部位起在X轴方向上离开规定距离L1的部位,该规定距离L1优选设为0.01mm~0.40mm。另外,非重复部8d的X轴方向的长度L2优选设为0.05mm~0.2mm。这样,非重复部8d在从引出电极部61离开的底面电极部8b的端部以规定的长度存在,由此,能够充分地确保端子电极8的耐酸性及耐冲击性,且还实现接触电阻的进一步降低。
另外,如图6所示,第一电极层81也可以不仅形成于底面电极部8b,还形成于端面电极部8a及扩展部8c。此外,端面4a侧的第一电极层81只要通过与底面4b侧的第一电极层81相同的原料形成即可,厚度也能够设为与底面4b侧相同的程度。
另外,在端面4a侧也形成第一电极层81的情况下,端子电极8也可以具有图7所示那样的结构。在图7所示的电感器2c中,在端面电极部8a与底面电极部8b的连结部位,端面4a侧的第一电极层81的一部分向第二电极层82的外表面侧局部地被引出。换言之,在端面4a侧的第二电极层82与底面4b侧的第二电极层82之间设有端面4a侧的第一电极层81。
另外,在图7所示的电感器2c中,向外表面侧引出的第一电极层81的一部分扩展到底面4b侧的第二电极层82的外表面,在第二电极层82的外表面上形成与第一电极层81的一部分层叠的重复部8e。此外,在该重复部8e上,端面4a侧的第二电极层82也可以进一步扩展并层叠于从端面4a侧扩展来的第一电极层81的外方。
具有图7所示那样的重复部8e的结构能够通过如下实现,通过印刷法形成底面电极部8b的第一电极层81和第二电极层82后,通过浸渍法形成端面电极部8a的第一电极层81和第二电极层82。即,在通过浸渍法形成端面电极部8a时,通过使原料糊剂扩展到底面电极部8b的表面侧,而形成重复部8e。在这种电极形成方法的情况下,能够在必要的部位高效地形成端子电极。即,图7所示的结构的电感器2c能够高效地生产,适于量产。
在电感器2c中,在进行面安装时与接合部件50接触的端子电极8的外表面侧引出有电阻值低的第一电极层81,因此,能够将端子电极8的电阻值抑制得更低。另外,通过使端面4a侧的第一电极层81的一部分扩展到底面电极部8b上,形成重复部8e,而进一步提高底面电极部8b相对于底面4b的密合强度。另外,底面电极部8b变得更加难以剥离。其结果,能够进一步提高端子电极8的连接可靠性。
此外,如图7所示,在端子电极8的外表面侧局部地引出有电阻值低的第一电极层81的情况下,也可以将第二电极层82的树脂23的含有率设为比图2所示的电感器2多。例如,在图7所示的方式的情况下,树脂23的含有率AR2(≈R2)也可设为20%以上且90%以下。即使在增加树脂23的含有率的情况下,也能够某程度地保证端子电极8的电气特性。
如以上所述,第一电极层81和第二电极层82的形成位置不限定于第一实施方式中所示的方式,例如也可以设为图5~图7所示的方式。此外,在图5~图7所示的电感器2a~2c中,在与引出电极部61的接合部位也重叠有具有与第一实施方式相同特征的第一电极层81和第二电极层82。因此,即使在这些变形例的情况下,也可得到与第一实施方式同样的效果。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限定于上述的实施方式,能够在本发明的范围内进行各种改变。
例如,在图2~图7中,线圈部6α由圆线的导线6构成,但导线6的种类不限定于此,也可以是截面形状为大致长方形的扁平线。或者,也可以是方线或将细线绞合而成的绞合线。另外,线圈部6α也可以通过层叠导电性的板材而构成。
另外,在上述的实施方式中,引出电极部61存在于底面4b,但引出电极部61也可以形成于端面8a或侧面4d,也可以跨多个面而存在。在该情况下,端子电极8的形成部位只要根据引出电极部61的形成部位来适当变更即可。
另外,构成元件主体4的第一芯部41也能够设为铁氧体粉末或金属磁性粉末的烧结体。另外,也可以将元件主体4本身设为FT型、ET型、EI型、UU型、EE型、EER型、UI型、鼓型、环型、壶型、杯型的压粉体芯,向该压粉体芯卷绕线圈而构成电感器元件。在该情况下,构成引出电极部61的导线6不需要埋设于元件主体的内部,也可以沿着芯的外周引出,并与端子电极8连接。
另外,本发明的线圈部件不限定于电感器,也可以是变压器、扼流线圈、共模滤波器等线圈部件、或者包含电感器区域和电容器区域那样的复合线圈部件。这些线圈部件中,本发明特别适用于在元件主体4的内部包含有绝缘包覆的线圈和树脂等的线圈部件。
符号说明
2…电感器
4…元件主体
4a…端面
4b…底面
4c…上表面
4d…侧面
41…预备成形体
41ax…第一凸缘部
41ay…第二凸缘部
41b…卷芯部
41c…切口部
6α…线圈部
6…导线
6a…芯部
6b…绝缘层
61…引出电极部
8…端子电极
8a…端面电极部
8b…底面电极部
8c…扩展部
8d…非重复部
8e…重复部
81…第一电极层
11…导体粉末(第一电极层)
11a…第一颗粒
11b…第二颗粒
13…树脂(第一电极层)
82…第二电极层
20…外侧树脂电极层
21…导体粉末(第二电极层)
23…树脂(第二电极层)
25…边界线
83…最外层
50…接合部件
90…密封材
100…基板
Claims (6)
1.一种线圈部件,其具有:
芯部,其包含磁性颗粒和树脂成分;
线圈部,其通过卷绕导体而构成;和
端子电极,其形成于所述芯部的外表面的一部分,与从所述线圈部引出的所述导体的端部电连接,
所述端子电极具有:
第一电极层,其与所述导体的端部接触;和
第二电极层,其配置于所述第一电极层的外侧,
所述第一电极层和所述第二电极层均包含导体粉末和树脂,
所述第二电极层中的所述树脂的含有率比所述第一电极层中的所述树脂的含有率多。
2.根据权利要求1所述的线圈部件,其中,
所述第一电极层的所述导体粉末中包含:
粒径至少为100nm以下的金属纳米颗粒;和
粒径比所述金属纳米颗粒大的金属微粒。
3.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其中,
所述第二电极层的平均厚度比所述第一电极层的平均厚度厚。
4.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其中,
所述第二电极层通过层叠多个树脂电极层而构成。
5.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其中,
在所述端子电极的端部存在有所述第一电极层的一部分没有被所述第二电极层覆盖的非重复部。
6.根据权利要求1或2所述的线圈部件,其中,
所述第一电极层的一部分向所述第二电极层的外表面侧被局部地引出。
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