CN114628108B - 线圈部件 - Google Patents

Abstract

在线圈部件中，最外壁及最内壁的壁整体的最大的基准面高度与线圈的卷绕部的基准面高度相同，即为线圈的卷绕部的基准面高度以下。而且，在最外壁及最内壁中的任一个，第二侧面的基准面高度也比线圈的卷绕部的基准面高度低。在该情况下，在最外壁及最内壁的上表面附近，抑制朝向基板的主面侧的磁通被最外壁及最内壁阻碍，改善磁通环绕。由此，实现线圈部件的线圈特性的提高。

Description

线圈部件

技术领域

本公开涉及线圈部件。

背景技术

目前，表面安装型的平面线圈元件等线圈部件被广泛应用于民用设备、生产用设备等电气设备。其中，在小型携带设备中，随着功能的实用化，为了驱动各个器件，需要从单一的电源得到多个电压。因此，在这种电源用途等中也使用表面安装型的平面线圈元件。

这种线圈部件例如在下述专利文献1中公开。该文献中公开的线圈部件在基板的正面和背面分别设置平面涡卷状的空芯线圈，通过在空芯线圈的磁芯部分设置为贯穿基板的通孔导体将空芯线圈彼此连接。

这种空芯线圈通过使Cu等的导体材料在设置于基板上的种子图案(Seedpattern)镀敷生长而形成，但由于向基板的面方向的镀敷生长，线圈的卷绕部的间隔变窄。在线圈的卷绕部的间隔窄的情况下，线圈的绝缘性有可能降低，因此，期望更可靠地绝缘的技术。

例如，下述专利文献2中公开有通过设置于基板上的多个树脂壁实现线圈的卷绕部之间的可靠的绝缘的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-210010号公报

专利文献2：日本特开2017-17142号公报

发明内容

发明所要解决的问题

上述的树脂壁为非磁性，因此，有时阻碍线圈的磁通的环绕，该情况下，可能导致线圈特性的降低。发明人等进行深入研究，新发现了通过改善线圈的磁通环绕，可以提高线圈特性的技术。

本公开是为了解决上述的问题而开发的，其目的在于，提供一种实现线圈特性的提高的线圈部件。

用于解决问题的技术方案

本公开的一个方面所涉及的线圈部件具备：基板；线圈，其通过镀敷生长设置于基板的主面上，具有以基板的主面为基准面的基准面高度均匀的卷绕部；树脂体，其设置于基板的主面上，具有线圈的卷绕部在其间延伸的多个树脂壁；树脂膜，其将线圈的上表面及树脂体的上表面一体地覆盖；包覆树脂，其由含磁性粉的树脂构成，将设置于基板的主面上的线圈、树脂体、和树脂膜一体地覆盖，在基板的主面上排列多个的树脂壁包含位于最外的最外壁、位于最内的最内壁、以及被线圈的卷绕部夹持的线间壁，在最外壁及最内壁的至少一方，壁整体的最大的基准面高度为线圈的卷绕部的基准面高度以下，且第一侧面的相反侧的第二侧面的基准面高度比线圈的卷绕部的基准面高度低。

在上述线圈部件中，在最外壁及最内壁的至少一方，壁整体的最大的基准面高度成为线圈的卷绕部的基准面高度以下，且第二侧面的基准面高度比线圈的卷绕部的基准面高度低。在该情况下，改善该树脂壁的上表面附近的线圈的磁通环绕，实现线圈部件的线圈特性的提高。

在另一方面所涉及的线圈部件中，在最外壁及最内壁的至少一方，第二侧面的基准面高度比第一侧面的基准面高度低。

在另一方面所涉及的线圈部件中，第二侧面的基准面高度比第一侧面的基准面高度低的最外壁及最内壁的至少一方的上表面相对于基板的主面倾斜。

在另一方面所涉及的线圈部件中，在最外壁及最内壁的至少一方，第二侧面的基准面高度与第一侧面的基准面高度相同。

在另一方面所涉及的线圈部件中，线间壁的基准面高度与线圈的卷绕部的基准面高度相同，由线间壁的上表面和线圈的卷绕部的上表面构成平坦面。

在另一方面所涉及的线圈部件中，在线圈的卷绕部上及线间壁上，树脂膜具有均匀厚度，该均匀厚度比线间壁的厚度薄。

在另一方面所涉及的线圈部件中，最外壁的厚度比线间壁的厚度厚。

在另一方面所涉及的线圈部件中，最外壁的厚度相对于线间壁的厚度为3～6倍。

发明效果

根据本公开，提供实现了线圈特性的提高的线圈部件。

附图说明

图1是本公开的实施方式的线圈部件的概略立体图。

图2是表示用于图1所示的线圈部件的制造的基板的立体图。

图3是表示图2所示的基板的种子图案的俯视图。

图4是表示图1所示的线圈部件的制造方法的一个工序的立体图。

图5是图4的V-V线截面图。

图6是表示图1所示的线圈部件的制造方法的一个工序的立体图。

图7是表示图5所示的最外壁的重要部分放大截面图。

图8是表示图1所示的线圈部件的制造方法的一个工序的立体图。

图9是表示图1所示的线圈部件的制造方法的一个工序的立体图。

图10是表示不同方式的最外壁的截面图。

图11是表示不同方式的最外壁的截面图。

图12是表示不同方式的最外壁的截面图。

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说明。此外，在说明中，在相同要素或具有相同功能的要素中，使用相同的符号，并省略重复的说明。

首先，参照图1～4对本公开的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，将平面线圈元件的厚度方向设定为Z方向，将外部端子电极的面对面方向设定为Y方向，将与Z方向和Y方向正交的方向设定为X方向。

线圈部件1由呈大致长方体形状的主体部10和设置为覆盖主体部10的相对的一对端面的一对外部端子电极30A、30B构成。线圈部件1作为一例，以长边2.0mm、短边1.6mm、高度0.9mm的尺寸进行设计。

以下，示出制作主体部10的顺序，并对线圈部件1的结构进行说明。

主体部10包含图2所示的基板11。基板11为由非磁性的绝缘材料构成的平板矩形状的构件。在基板11的中央部分设置有以连接主面11a、11b之间的方式贯通的大致圆形的开口12。作为基板11，可以使用在玻璃布中浸渍有氰酸酯树脂(BT(双马来酰亚胺三嗪)树脂：注册商标)的基板，板厚为60μm。此外，除BT树脂外，还可以使用聚酰亚胺、芳纶等。作为基板11的材料，还可以使用陶瓷或玻璃。作为基板11的材料，可以为大量生产的印刷基板材料，也可以为用于BT印刷基板、FR4印刷基板、或FR5印刷基板的树脂材料。

如图3所示，在基板11上，在各个主面11a、11b上形成有用于使后述的线圈13镀敷生长的种子图案13A。在本实施方式中，种子图案13A由铜构成。种子图案13A具有在基板11的开口12的周围环绕的螺旋图案14A和形成于基板11的Y方向上的端部的端部图案15A，这些图案14A、15A连续且一体地形成。此外，在设置于一个主面11a侧的线圈13和设置于另一个主面11b侧的线圈13中，电极引出方向相反，因此，一个主面11a侧的端部图案15A和另一个主面11b侧的端部图案形成于基板11的Y方向上的相互不同的端部。

返回图2，在基板11的各主面11a、11b上设置有作为非磁性的绝缘材料的树脂体17。树脂体17是通过公知的光刻而图案化的厚膜抗蚀剂。树脂体17具有划分线圈13的卷绕部14的生长区域的树脂壁18和划分线圈13的引出电极部15的生长区域的树脂壁19。

图4表示使用种子图案13A使线圈13镀敷生长时的基板11的状态。在线圈13的镀敷生长中可以采用公知的镀敷生长方法。

线圈13由铜构成，具有在种子图案13A的螺旋图案14A上形成的卷绕部14和在种子图案13A的端部图案15A上形成的引出电极部15。线圈13在俯视时，与种子图案13A同样，成为沿基板11的主面11a、11b平行地延伸的平面涡卷状的空芯线圈的形状。更详细而言，基板上表面11a的卷绕部14是从上表面侧观察沿着朝向外侧的方向而左转的涡卷，基板下表面11b的卷绕部14为从下表面侧观察沿着朝向外侧的方向而左转的涡卷。基板上表面11a及基板下表面11b的两线圈13例如经由在开口12的附近单独设置的贯通孔将端部彼此连接。在向两线圈13中沿一个方向流通电流时，两线圈13的电流流动的旋转方向相同，因此，线圈13中产生的磁通重叠而增强。

图5表示图4所示的镀敷生长后的基板11的状态，为图4的V-V线截面图。

如图5所示，在基板11上形成有具有沿着基板11的法线方向(Z方向)长地延伸的截面形状的多个树脂壁(图5中为四个树脂壁)。多个树脂壁18包含关于线圈轴或开口12位于最外的最外壁18A、位于最内的最内壁18B、被线圈13的相邻的卷绕部14夹持的线间壁18C。而且，在多个树脂壁18各自之间，线圈13的卷绕部14沿Z方向生长。线圈13的卷绕部14的生长区域在镀敷生长前被形成于基板11上的树脂壁18预先划分。

线圈13的卷绕部14由作为螺旋图案14A的一部分的种子部14a和在种子部14a上镀敷生长的镀敷部14b构成，通过镀敷部14b在种子部14a周围逐渐生成而形成。此时，线圈13的卷绕部14生长为充满在相邻的两个树脂壁18之间划分的空间，形成为与在树脂壁18的之间划分的空间相同的形状，其结果，线圈13的卷绕部14成为沿着基板11的法线方向(Z方向)长地延伸的四边形状截面(图5中为矩形状截面)。即，通过调整在树脂壁18之间划分的空间的形状，调整线圈13的卷绕部14的形状，可以将线圈13的卷绕部14形成为如设计那样的形状。

线圈13的卷绕部14在相邻的两个树脂壁18之间生长时，一边与划分生长区域的树脂壁18的内侧面相接一边生长。此时，在线圈13的卷绕部14和树脂壁18之间既没有产生机械耦合也没有产生化学键。即，线圈13的卷绕部14在未与树脂壁18粘接的状态下镀敷生长，以非粘接状态介设于树脂壁18之间。本说明书中“非粘接状态”是指未产生锚定效果等机械耦合及共价键等化学键的状态。

线圈13的卷绕部14的截面尺寸作为一例为高度80～260μm、宽度(厚度)40～260μm、高度相对于下端部的宽度(底边)的比(长宽比)1～5。线圈13的卷绕部14的长宽比也可以为2～5。

如图5所示，线圈13的卷绕部14的上表面14c及线间壁18C的上端面18a均成为与基板11的主面11a平行的平坦面。另外，以基板11的主面11a为基准面，线圈13的卷绕部14的基准面高度H与线间壁18C的基准面高度H相同。因此，由卷绕部14的上表面14c和线间壁18C的上端面18a构成一个平坦面。

对于这样的在树脂壁18的上端面18a和卷绕部14的上表面14c构成平坦面，例如如图6所示，有使卷绕部14生长至超过线间壁18C的基准面高度H的高度h的方法。即，在使卷绕部14生长至高度h后，通过公知的方法对卷绕部14的上表面14c进行研磨，由此，卷绕部14的上表面14c和线间壁18C的上端面18a构成平坦面。

另外，线圈13的卷绕部14的厚度D在高度方向上变得均匀。这是因为相邻的树脂壁18的间隔在高度方向上变得均匀。

此外，在图5所示的方式中，各树脂壁18的厚度d1、d2也与线圈13的卷绕部14同样，在高度方向上变得均匀。其结果，相邻的线圈13的卷绕部14的间隔在高度方向上变的均匀。即，线圈13的卷绕部14成为不存在或不易存在在高度方向上局部变薄的部位(即，耐压电阻局部降低的部位)的构造。树脂壁18的截面尺寸作为一例为高度50～300μm、宽度(厚度)5～30μm、高度相对于下端部的宽度(底边)的比(长宽比)5～30。树脂壁18的截面尺寸也可以为高度180～300μm、宽度(厚度)5～12μm、长宽比15～30。

另外，由树脂壁18划分的空间的上端被开放，树脂壁18的上端部没有以覆盖卷绕部14的上侧的方式绕入，因此，卷绕部14的上侧的设计自由度高。

如图5所示，在本实施方式中，为了提高后述的包覆树脂21中所含的金属磁性粉和卷绕部14之间的绝缘性，在线圈13的卷绕部14及树脂壁18上设置有绝缘膜40(树脂膜)。绝缘膜40可以由绝缘树脂构成。在本实施方式中，绝缘膜40由环氧树脂构成。另外，绝缘膜40与卷绕部14的上表面14c直接的或间接地相接，并且，将卷绕部14和树脂壁18一体地覆盖。此外，绝缘膜40也可以设为选择性地仅覆盖卷绕部14结构。另外，为了提高卷绕部14和绝缘膜40之间的接合性，可以设置规定的接合层(例如，通过氧化得到镀铜的黑化层)。

如上述那样，卷绕部14的上表面14c和线间壁18C的上端面18a成为同一平面，因此，形成为覆盖它们的绝缘膜40具有均匀厚度。绝缘膜40的厚度t为0.5～15μm(作为一例为1μm)，被设计为比线间壁18C的厚度d2薄。通过使绝缘膜40的厚度t变薄，可以在维持元件尺寸的同时使包覆树脂21的体积(即，磁体积)增大，实现线圈特性的提高。

如图5所示，在本实施方式中，最外壁18A的厚度d1被设计为比线间壁18C的厚度d2厚(d1>d2)。最外壁18A相对于线间壁18C的厚度d2的厚度被设计3～6倍(作为一例为4倍)。因此，对线圈部件1的制作时及使用时受到的Z方向的压力赋予刚性。通过使最外壁18A相对变厚，可以在该部分主要承受上述压力。从刚性的观点考虑，不仅最外壁18A，最内壁18B的厚度d1也可以被设计为比线间壁18C的厚度d2厚(d1>d2)。最外壁18A及最内壁18B双方的厚度d1可以比线间壁18C的厚度d2厚，任一方的厚度d也可以比线间壁18C的厚度d2厚。最外壁18A的厚度和最内壁18B的厚度既可以相同也可以不同。

此外，上述的线圈13的镀敷生长在基板11的两个主面11a、11b上进行。两个主面11a、11b的线圈13彼此经由设置于基板11的开口12的边缘的贯通导体(未图示)将各个端部彼此连接而导通。

在本实施方式中，多个树脂壁18中的最外壁18A及最内壁18B各自的上表面18a相对于基板11的主面11a倾斜。更详细而言，最外壁18A及最内壁18B各自的上表面18a均以随着远离线圈13的卷绕部14而逐渐下降的方式倾斜。以下，参照图7对最外壁18A的截面形状进行说明，关于作为同样的截面形状的最内壁18B，省略说明。

如图7所示，最外壁18A具有与线圈13的最外匝的卷绕部14相接的第一侧面18b和第一侧面18b的相反侧的第二侧面18c。第一侧面18b及第二侧面18c均相对于基板11的主面11a正交，且相互平行。第一侧面18b的基准面高度H1与卷绕部14及线间壁18C的基准面高度H相同。第二侧面18c的基准面高度H2比第一侧面18b的基准面高度H1低。最外壁18A的上表面18a从第一侧面18b同样地下降至第二侧面18c的位置，成为相对于基板11的主面11a倾斜的倾斜面。在本实施方式中，最外壁18A的上表面18a由上述的绝缘膜40覆盖，但图7中省略绝缘膜40。

图7所示的最外壁18A的截面形状例如可以在使卷绕部14生长至超过线间壁18C的基准面高度H的高度h后进行研磨时而形成。在研磨时，为了保持线圈13及树脂体18，可以利用由树脂构成的保持材料包围树脂体18的周围。

在基板11上使线圈13镀敷生长后，如图8所示，基板11由包覆树脂21整体地覆盖。即，包覆树脂21将基板11的主面11a、11b的线圈13和树脂体17一体地覆盖。树脂体17在残留于包覆树脂21内的状态下构成线圈部件1的一部分。包覆树脂21由含金属磁性粉的树脂构成，形成于晶圆状态的基板11上，然后，通过固化而形成。

构成包覆树脂21的含金属磁性粉的树脂由分散有金属磁性粉的树脂构成。金属磁性粉可以由例如铁镍合金(坡莫合金合金)、羰基铁、非晶、非晶质或结晶质的FeSiCr类合金、铝硅铁粉等构成。含金属磁性粉的树脂中所使用的树脂为例如热固性的环氧树脂。含金属磁性粉的树脂中所含的金属磁性粉的含量作为一例为90～99wt％。

进而，通过切割进行芯片化，从而得到图9所示的主体部10。芯片化后，根据需要也可以通过滚筒研磨等进行边缘的倒角。

最后，通过在主体部10的端部图案15A露出的端面(在Y方向上相对的端面)上以与端部图案15A电连接的方式设置外部端子电极30A、30B，线圈部件1完成。外部端子电极30A、30B为用于与搭载线圈部件的基板的电路连接的电极，可以设为多层结构。例如，外部端子电极30A、30B可以通过在端面上涂布树脂电极材料后，对该树脂电极材料实施金属镀敷而形成。外部端子电极30A、30B的金属镀敷可以使用Cr、Cu、Ni、Sn、Au、焊锡等。

在上述的线圈部件1中，最外壁18A及最内壁18B的壁整体的最大的基准面高度H1与线圈13的卷绕部14的基准面高度H相同，即为线圈13的卷绕部14的基准面高度H以下(H1≦H)。而且，在最外壁18A及最内壁18B的任一个中，第二侧面18c的基准面高度H2也比线圈13的卷绕部14的基准面高度H低(H2<H)。

在该情况下，在最外壁18A及最内壁18B的上表面18a附近，抑制朝向基板11的主面11a侧的磁通被最外壁18A及最内壁18B阻碍，改善磁通环绕。由此，实现线圈部件1的线圈特性的提高。

此外，不在最外壁18A及最内壁18B的双方，而是在任一方，壁整体的最大的基准面高度为线圈13的卷绕部14的基准面高度H以下，且第二侧面18c的基准面高度H2比线圈13的卷绕部14的基准面高度H低，即使是该方式，也能够改善最外壁18A或最内壁18B的上表面18a附近的磁通环绕，其结果，实现线圈部件1的线圈特性的提高。

上述的最外壁18A及最内壁18B不局限于图7所示的截面形状，也可以为例如图10～12的截面形状。在任意的截面形状中，均可以改善最外壁18A或最内壁18B的上表面18a附近的磁通环绕，其结果，实现线圈部件1的线圈特性的提高。

图10所示的最外壁18A的截面形状与图7所示的最外壁18A的截面形状相比，整体的高度变低。因此，不仅第二侧面18c的基准面高度H2，第一侧面18b的基准面高度H1也比线圈13的卷绕部14的基准面高度H低。与图7所示的截面形状同样，即使为图10的截面形状，第二侧面18c的基准面高度H2也比第一侧面18b的基准面高度H1低。

在图11所示的最外壁18A的截面形状中，第一侧面18b的基准面高度H1与第二侧面18c的基准面高度H2相同。另外，最外壁18A的上表面18a成为相对于基板11的主面11a而平行的平行面。

图12所示的最外壁18A的截面形状与图10所示的截面形状同样，不仅第二侧面18c的基准面高度H2，第一侧面18b的基准面高度H1也比线圈13的卷绕部14的基准面高度H低。在图12所示的截面形状中，第一侧面18b的基准面高度H1比第二侧面18c的基准面高度H2低。

此外，如图6所示，在使线圈13的卷绕部14暂时生长至超过树脂壁18的基准面高度H的高度h后，对卷绕部14的上表面14c进行研磨而使卷绕部14的上表面14c和树脂壁18的上端面18a成为同一平面，由此，不需要细微的高度调节等，能够容易地使线圈13的卷绕部14的上表面14c和树脂壁18的上端面18a成为同一平面。

另外，如图7所示，覆盖线圈13的卷绕部14的部分的绝缘膜40具有均匀厚度，因此，在绝缘膜40上不存在局部变薄的部位、即绝缘性局部降低的部位，绝缘膜40具有高的绝缘性。

进而，根据线圈部件1，线圈13的卷绕部14以非粘接状态介设于多个树脂壁18之间，因此，线圈13的卷绕部14和树脂壁18可以彼此相对位移。因此，即使是在线圈部件1的使用环境成为高温时等的周边温度存在变化，产生线圈13的卷绕部14和树脂壁18之间的热膨胀系数的差引起的应力的情况，通过线圈13的卷绕部14和树脂壁18相对移动也能够缓和该应力。

另外，根据线圈部件1的制造方法，线圈13的卷绕部14以介设于树脂体17的树脂壁18之间的方式镀敷生长。即，在由包覆树脂21覆盖线圈13前，在线圈13的卷绕部14之间已经介设有树脂壁18。因此，不需要在线圈13的卷绕部14之间单独填充树脂，通过树脂壁18实现线圈13的卷绕部14之间的树脂的尺寸精度的稳定化。

Claims (8)

1.一种线圈部件，其中，

具备：

基板；

线圈，其通过镀敷生长设置于所述基板的主面上，具有以所述基板的主面为基准面的基准面高度均匀的卷绕部；

树脂体，其设置于所述基板的主面上，具有所述线圈的卷绕部在其间延伸的多个树脂壁；

树脂膜，其将所述线圈的上表面及所述树脂体的上表面一体地覆盖；以及

包覆树脂，其由含磁性粉的树脂构成，将设置于所述基板的主面上的所述线圈、所述树脂体、和所述树脂膜一体地覆盖，

在所述基板的主面上排列多个的树脂壁包含位于最外的最外壁、位于最内的最内壁、以及被线圈的卷绕部夹持的线间壁，

在所述最外壁及所述最内壁的至少一方，壁整体的最大的基准面高度为所述线圈的卷绕部的基准面高度以下，且和所述线圈的卷绕部相接的第一侧面的相反侧的第二侧面的基准面高度比所述线圈的卷绕部的基准面高度低。

2.根据权利要求1所述的线圈部件，其中，

在所述最外壁及所述最内壁的至少一方，所述第二侧面的基准面高度比所述第一侧面的基准面高度低。

3.根据权利要求2所述的线圈部件，其中，

所述第二侧面的基准面高度比所述第一侧面的基准面高度低的所述最外壁及所述最内壁的至少一方的上表面，相对于所述基板的主面倾斜。

4.根据权利要求1所述的线圈部件，其中，

在所述最外壁及所述最内壁的至少一方，所述第二侧面的基准面高度与所述第一侧面的基准面高度相同。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的线圈部件，其中，

所述线间壁的基准面高度与所述线圈的卷绕部的基准面高度相同，由所述线间壁的上表面和所述线圈的卷绕部的上表面构成平坦面。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的线圈部件，其中，

在所述线圈的卷绕部上及所述线间壁上，所述树脂膜具有均匀厚度，该均匀厚度比所述线间壁的厚度薄。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的线圈部件，其中，

所述最外壁的厚度比所述线间壁的厚度厚。

8.根据权利要求7所述的线圈部件，其中，

所述最外壁的厚度相对于所述线间壁的厚度为3～6倍。