CN114694933A - 线圈部件及其制造方法、电路板和电子设备 - Google Patents

线圈部件及其制造方法、电路板和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供线圈部件及其制造方法、电路板和电子设备。本发明的一个或多个实施方式的线圈部件包括：包含多个金属磁性颗粒的基体，所述多个金属磁性颗粒各自含有金属元素；以铜为主要成分的线圈导体，其具有配置在所述基体的内部的埋设部和露出在所述基体的外部的露出部；和覆盖所述埋设部的表面的绝缘性的氧化物层，其包含所述多个金属磁性颗粒中含有的金属元素的氧化物和铜元素。

Description

线圈部件及其制造方法、电路板和电子设备
技术领域
本发明涉及线圈部件及其制造方法、电路板和电子设备。
背景技术
以往的线圈部件包括由磁性材料构成的基体和设置在该磁性基体内的线圈导体。近年来，电路的大电流化不断发展，因此，作为线圈部件的基体的材料，逐渐使用即使流动大电流也不易发生磁饱和的软磁性金属材料。
在国际公开第2018/088264号(专利文献1)中公开了以往的线圈部件的例子。专利文献1中公开的线圈部件包括：包含由软磁性金属材料构成的金属磁性颗粒的基体；和被埋入该基体内且被聚酰亚胺树脂包覆的线圈导体。
在日本特开2019-153650公报(专利文献2)中公开了以往的线圈部件的另一个例子。专利文献2中公开的线圈部件包括：包含由软磁性金属材料构成的金属磁性颗粒的基体；和被埋设在该基体中的金属板。专利文献2的金属板包括由导电性金属构成的母材层和形成在该母材层的单面上的镀层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2018/088264号
专利文献2：日本特开2019-153650公报
发明内容
发明要解决的技术问题
如专利文献1中公开的那样，通过利用聚酰亚胺等树脂材料包覆线圈导体的表面，能够提高线圈部件的绝缘耐压。即，利用设置在线圈导体的表面的树脂制的绝缘膜，能够抑制在线圈导体与基体中包含的金属磁性颗粒之间的短路的发生。但是，绝缘膜由非磁性的树脂构成，因此，由于线圈导体的表面由树脂制的绝缘膜包覆，存在线圈部件的磁特性(例如，电感)劣化的问题。在专利文献1中，通过以绝缘耐压不会过度降低的程度使树脂制的绝缘膜变薄，抑制了磁特性的降低，但是，由于设置在线圈导体的表面的树脂制的绝缘膜，无法避免磁特性的劣化。
如果线圈导体的表面没有被树脂制的绝缘膜包覆，则不会产生由绝缘膜引起的磁特性的劣化的问题。但是，在线圈导体的表面不存在树脂制的绝缘膜的情况下，容易在线圈导体与金属磁性颗粒之间发生短路。另外，当线圈导体与金属磁性颗粒之间没有被树脂制的绝缘膜填充时，在线圈导体与金属磁性颗粒之间会不可避免地产生间隙。因此，在使用线圈部件时，存在如下问题：由于在线圈导体与金属磁性颗粒之间的间隙中存在的氧，线圈导体的氧化进行，线圈部件的电特性劣化。另外，还存在如下问题：水分侵入到线圈导体与金属磁性颗粒之间的间隙中，由于侵入到该间隙中的水分，线圈导体的氧化进行。
本发明的目的在于，解决或缓和上述的问题的至少一部分。本发明的更具体的目的之一在于，提供能够抑制磁特性的劣化并且绝缘耐压和抗氧化性优异的线圈部件。
本发明的上述以外的目的，通过说明书整体的记载将会变得明确。权利要求书中记载的技术方案还可以解决根据“发明要解决的技术问题”部分的记载可掌握的技术问题以外的技术问题。
用于解决技术问题的手段
本发明的一个或多个实施方式的线圈部件包括：包含多个金属磁性颗粒的基体，所述多个金属磁性颗粒各自含有金属元素；以铜为主要成分的线圈导体，其具有配置在所述基体的内部的埋设部和露出在所述基体的外部的露出部；和覆盖所述埋设部的表面的绝缘性的氧化物层，其包含所述多个金属磁性颗粒中含有的金属元素的氧化物和铜元素。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述多个金属磁性颗粒各自含有具有比铜大的离子化趋势的金属元素。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述多个金属磁性颗粒各自在其表面具有氧化膜，并通过所述氧化膜与相邻的金属磁性颗粒结合。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述多个金属磁性颗粒的一部分隔着所述氧化物层和所述氧化膜与所述线圈导体相邻接。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述氧化物层含有锌元素。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述氧化物层中的锌元素的含有比例高于所述氧化膜中的锌元素的含有比例。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述氧化物层中的锌的原子比例为1.0at％以上25at％以下。
本发明的一个或多个实施方式涉及一种电路板，其包括上述的任一个线圈部件。本发明的一个或多个实施方式涉及一种电子设备，其包括上述的电路板。
本发明的一个或多个实施方式的线圈部件的制造方法包括：准备中间体的准备工序，该中间体包括主体和被埋入所述主体内的导体部，所述主体包含多个金属磁性颗粒，所述导体部以铜为主要成分；第一加热工序，通过在第一温度对所述中间体进行加热，以覆盖所述导体部的表面的方式形成包含氧化铜的氧化膜；和第二加热工序，在所述第一温度进行加热后，在比所述第一温度高的第二温度对所述中间体进行加热来生成包含所述多个金属磁性颗粒各自中含有的金属元素的氧化物的氧化膜，从而从所述主体形成基体，并且形成包含所述氧化物和铜元素的绝缘性的氧化物层。在所述第二加热工序中，所述氧化膜中包含的氧化铜的至少一部分被还原。
在本发明的一个或多个实施方式的所述第二加热工序中，在所述多个金属磁性颗粒各自上形成氧化膜，所述多个金属磁性颗粒各自通过所述氧化膜与相邻的金属磁性颗粒结合从而形成所述基体。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述导体部被热分解性的绝缘膜覆盖，所述绝缘膜在所述第一加热工序中被分解。
在本发明的一个或多个实施方式的所述第二加热工序中，在氧浓度比所述第一加热工序低的气氛中对所述中间体进行加热。
在本发明的一个或多个实施方式中，准备工序包括在所述导体部的表面涂敷含有氧化锌的悬浊液的工序。
在本发明的一个或多个实施方式的第二加热工序中，所述氧化物层以包含氧化锌的方式形成。
发明效果
采用本说明书中公开的发明，能够提供能够抑制磁特性的劣化并且绝缘耐压和抗氧化性优异的线圈部件。
附图说明
图1是安装在安装基板上的本发明的一个实施方式的线圈部件的立体图。
图2是图1的线圈部件的I-I线截面图。
图3是将图2的截面的一部分放大表示的放大截面图。
图4是表示本发明的一个实施方式的线圈部件的制造工序的流程图。
图5是示意性地表示在本发明的一个或多个实施方式的线圈部件的制造工序中制作的中间体的立体图。
图6是将在本发明的一个实施方式的线圈部件的制造工序中进行第一加热工序的加热之前的中间体的截面的一部分放大表示的放大截面图。
图7是将在本发明的一个实施方式的线圈部件的制造工序中进行第一加热工序的加热之后且进行第二加热工序的加热之前的中间体的截面的一部分放大表示的放大截面图。
附图标记说明
1线圈部件，10基体，25线圈导体，25a埋设部，25b、25c露出部，31第一金属磁性颗粒，32第二金属磁性颗粒，41、42氧化膜，45粘合剂树脂，50铜氧化膜，55空隙，60氧化物层。
具体实施方式
下面，适当参照附图对本发明的各种实施方式进行说明。对于多个附图中相同的构成要素，在该多个附图中标注相同的附图标记。需要注意的是，为了说明方便起见，各附图不一定是以准确的比例尺记载的。下面说明的本发明的实施方式并不是对权利要求书中的技术方案进行限定。下面的实施方式中说明的各要素不一定是发明的技术方案中必须的。
参照图1～图3对本发明的一个实施方式的线圈部件1进行说明。图1是安装在安装基板2a上的线圈部件1的立体图，图2是将线圈部件1用I-I切断线截断而得到的截面图，图3是将图2所示的截面的一部分放大而得到的放大截面图。在图1和图2中，分别表示出了彼此正交的W轴、L轴和Z轴。在本说明书中，除了从上下文来看另作他解的情况以外，线圈部件1的“长度”方向、“宽度”方向和“厚度”方向分别为图1中的“L轴”方向、“W轴”方向和“T轴”方向。在本说明书中，有时以L轴方向、W轴方向和Z轴方向为基准来说明线圈部件1的构成部件的朝向和配置。
线圈部件1可以应用于电感器、变压器、滤波器、电抗器以及这些以外的各种线圈部件。线圈部件1也可以应用于耦合电感器、扼流线圈以及这些以外的各种磁耦合型线圈部件。线圈部件1的用途并不限于本说明书中明示的用途。
如图1和图3所示，线圈部件1包括：由磁性材料形成的基体10；设置在该基体10中的线圈导体25；和设置在线圈导体25与基体10之间的氧化物层60。线圈导体25具有：配置在基体10的内部的埋设部25a；从埋设部25a的一端延伸至基体10的外部的露出部25b；和从埋设部25a的另一端延伸至基体10的外部的露出部25c。
线圈部件1被安装在安装基板2a上。在安装基板2a上设置有焊盘部3a、3b。线圈部件1通过将线圈导体25的露出部25b与焊盘部3a接合、并将线圈导体25的露出部25c与焊盘部3b接合而被安装在安装基板2a上。如上所述，电路板2包括线圈部件1和用于安装该线圈部件1的安装基板2a。电路板2可以包括线圈部件1和线圈部件1以外的各种电子部件。
电路板2可被搭载在各种电子设备中。可搭载电路板2的电子设备包括智能手机(smart phone)、平板电脑(tablet)、游戏机(game console)、汽车的电气部件、服务器以及这些以外的各种电子设备。搭载线圈部件1的电子设备并不限于本说明书中明示的电子设备。线圈部件1也可以是被埋入电路板2的内部的内置部件。
在图示的实施方式中，基体10具有大致长方体形状。基体10具有第一主面10a、第二主面10b、第一端面10c、第二端面10d、第一侧面10e和第二侧面10f，基体10的外表面由这6个面划定。第一主面10a和第二主面10b彼此相对，第一端面10c和第二端面10d彼此相对，第一侧面10e和第二侧面10f彼此相对。在图1中，第一主面10a位于基体10的上侧，因此，有时将第一主面10a称为“上表面”。同样，有时将第二主面10b称为“下表面”。磁耦合型线圈部件1以第二主面10b与安装基板2a相对的方式配置，因此，也有时将第二主面10b称为“安装面”。在提到线圈部件1的上下方向时，以图1中的上下方向为基准。在本说明书中，除了从上下文来看另作他解的情况以外，线圈部件1的“长度”方向、“宽度”方向和“厚度”方向分别为图1中的“L轴”方向、“W轴”方向和“T轴”方向。L轴、W轴和T轴彼此正交。
在本发明的一个或多个实施方式中，线圈部件1形成为长度尺寸(L轴方向的尺寸)为1.0～12.0mm、宽度尺寸(W轴方向的尺寸)为1.0～12.0mm、高度尺寸(T轴方向的尺寸)为1.0～6.0mm。线圈部件1也可以形成为长度尺寸(L轴方向的尺寸)为0.2～6.0mm、宽度尺寸(W轴方向的尺寸)为0.1～4.5mm、高度尺寸(T轴方向的尺寸)为0.1～4.0mm。这些尺寸只是例示，能够应用本发明的线圈部件1只要不违反本发明的主旨，就可以采用任意的尺寸。
基体10由磁性材料构成。在本发明的一个或多个实施方式中，基体10包含多个金属磁性颗粒。金属磁性颗粒是由软磁性金属材料构成的颗粒或粉末。金属磁性颗粒含有具有比铜大的离子化趋势的金属元素。金属磁性颗粒例如为Fe-Cr-Si系合金的粉末。Fe和Cr具有比铜(Cu)大的离子化趋势。金属磁性颗粒用的软磁性金属材料并不限于Fe-Cr-Si系合金。金属磁性颗粒用的软磁性金属材料例如为(1)合金系的Fe-Si-Al或Fe-Ni、(2)非晶质的Fe-Si-Cr-B-C或Fe-Si-B-Cr、或者(3)这些材料的混合材料的颗粒。在金属磁性颗粒由合金系的材料构成的情况下，金属磁性颗粒中的Fe的含有比例可以为80wt％以上且小于97wt％。在金属磁性颗粒由非晶质的材料构成的情况下，金属磁性颗粒中的Fe的含有比例可以为72wt％以上且小于85wt％。金属磁性颗粒中的Si和比铜容易氧化的金属元素的合计的含有比例可以为3wt％以上，也可以为8wt％以上，也可以为10wt％以上。
在本发明的一个或多个实施方式中，基体10中包含的金属磁性颗粒的粒径按照规定的粒度分布进行分布。金属磁性颗粒例如具有1μm以上10μm以下的平均粒径。基体10中包含的金属磁性颗粒的平均粒径可以如下方式确定：将基体10沿着其厚度方向(T轴方向)切断使截面露出，基于利用扫描电子显微镜(SEM)以1000倍～5000倍的倍率拍摄该截面而得到的SEM照片，求出该截面中包含的金属磁性颗粒的粒度分布，基于该粒度分布来确定。例如，可以将基于SEM照片求得的粒度分布的50％值作为金属磁性颗粒的平均粒径。基体10可以是由一种金属磁性颗粒构成，也可以是由材料和/或平均粒径彼此不同的两种以上的金属磁性颗粒构成。在基体10由两种以上的金属磁性颗粒构成的情况下，该两种以上的金属磁性颗粒可以由彼此不同的软磁性金属材料构成。例如，基体10可以是将由Fe-Cr-Si系合金构成的金属磁性颗粒和由Fe-Ni系合金构成的金属磁性颗粒混合而得到的混合颗粒。在基体10由两种以上的金属磁性颗粒构成的情况下，该两种以上的金属磁性颗粒可以具有彼此不同的平均粒径。基体10包含将平均粒径彼此不同的2种以上的金属磁性颗粒混合而得到的混合颗粒这一点，能够在基于SEM照片生成粒度分布时，根据粒度分布中出现的两个以上的峰来确认。
线圈导体25以铜为主要成分。本说明书中的主要成分是指质量基准的含有比例最多的成分。因此，在线圈导体25中，以质量基准计，铜的含有比例最高。为了使电阻减小，线圈导体25中的铜的含有比例可以为90wt％以上，也可以为95wt％以上，也可以为99wt％以上，也可以为更高的高含有比例。线圈导体25除了含有铜以外，还可以含有Ni、Sn、Zn和/或这些以外的元素。线圈导体25是由以铜为主要成分的金属构成的导体。线圈导体25例如可以通过将金属板或金属线折弯而形成。线圈导体25例如也可以通过对以铜为主要成分的膏进行烧结而形成。在图示的实施方式中，线圈导体25的露出部25b从埋设部25a的一端沿着基体10的第一端面10c延伸，并从第一端面10c的下端沿着安装面10b延伸。线圈导体25的露出部25c从埋设部25a的另一端沿着基体10的第二端面10d延伸，并从第二端面10d的下端沿着安装面10b延伸。这样，图示的线圈导体25在埋设部25a与露出部25b、25c各自的边界、与第一端面10c的下端对应的位置、以及与第二端面10d的下端对应的位置被折弯。能够应用于本发明的露出部25b、25c并不限于图示的方式。露出部25b、25c只要从基体10露出，就可以采用任意的形状，可以配置在任意的位置。在露出部25b没有延伸至安装面10b的情况下，线圈部件1可以包括与露出部25b连接的未图示的外部电极。作为该外部电极，可以使用公知的外部电极。外部电极例如可以通过在基体10的表面涂敷导电性膏形成基底电极，并在该基底电极的表面形成一个或多个镀层而得到。同样，在露出部25c没有延伸至安装面10b的情况下，线圈部件1也可以包括与露出部25c连接的未图示的外部电极。也可以是露出部25b和露出部25c直接发挥作为外部电极的作用。在该情况下，露出部25b和露出部25c分别与安装基板2的导电性的部件(例如，焊盘3a、3b)直接或间接连接。
能够应用于本发明的线圈导体25的形状并不限于图示的形状。线圈导体25的埋设部25a可以具有螺旋形状。具有螺旋形状的埋设部25a可以是绕轴线呈螺旋状延伸，该轴线穿过在俯视时具有长方形形状的第一主面10a的对角线的交点并且沿着与第一主面10a垂直的方向(T轴方向)延伸。露出部25b、25c的形状也可从图示的形状变形。图示的线圈导体25中，埋设部25a与露出部25b、25c具有彼此相同的截面形状。线圈导体25的埋设部25a可以具有圆形或椭圆形的截面。线圈导体25可以为线直径1.5mm的直线状的线材。露出部25b、25c可以通过对该线材进行压制而形成。露出部25b、25c例如可以形成为具有0.1mm～0.5mm的范围的厚度。
在埋设部25a具有螺旋形状的情况下，埋设部25a绕线圈轴延伸。具有螺旋形状的埋设部25a可以绕线圈轴卷绕多匝。线圈轴可以是沿着T轴、L轴和W轴中的任一者延伸的虚拟的轴线。可以在绕线圈轴卷绕有多匝的埋设部25a的相邻的匝间设置有基体10的一部分。可以在绕线圈轴卷绕有多匝的埋设部25a的相邻的匝间设置有以氧化铜为主要成分的绝缘材料。
接着，参照图3对基体10与线圈导体25的埋设部25a的边界附近的微观结构进行说明。图3是将图2所示的线圈部件1的截面中的区域A放大表示的放大截面图。区域A是跨线圈导体25的埋设部25a和基体10的区域。在图3所示的例子中，基体10包含平均粒径彼此不同的两种金属磁性颗粒，具体而言，包含多个第一金属磁性颗粒31和平均粒径比第一金属磁性颗粒31小的多个第二金属磁性颗粒32。第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32可以是由彼此相同的软磁性金属材料形成，也可以是由彼此不同的软磁性金属材料形成。
在基体10中包含的金属磁性颗粒的表面，可以形成包含该金属磁性颗粒中含有的金属元素的氧化物的绝缘性的氧化膜。可以是如图3所示的那样，在第一金属磁性颗粒31的表面形成有氧化膜41，在第二金属磁性颗粒32的表面形成有氧化膜42。金属磁性颗粒的表面的氧化膜包含Fe和Fe以外的金属磁性颗粒的构成元素的氧化物。例如，在金属磁性颗粒由Fe-Cr-Si系合金构成的情况下，其表面的氧化膜包含Fe、Cr和Si的氧化物。第一金属磁性颗粒31经由氧化膜41和/或氧化膜42与相邻的第一金属磁性颗粒31或第二金属磁性颗粒32结合。
在线圈导体25的埋设部25a与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32之间，形成有覆盖埋设部25a的表面的氧化物层60。氧化物层60可以与埋设部25a相邻接。氧化物层60可以以填充埋设部25a与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32之间的空间的方式，形成在埋设部25a与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32之间。氧化物层60隔着氧化膜41与第一金属磁性颗粒31相邻接，并且隔着氧化膜42与第二金属磁性颗粒32相邻接。也可以是在氧化物层60与第一金属磁性颗粒31和/或第二金属磁性颗粒32之间存在空隙。
可以是如图示的那样，氧化物层60覆盖埋设部25a的表面的全部区域。例如，当将基体10沿着T轴切断使截面露出，在L轴方向上的以均等的间隔配置的3个点(也可以是5个点或更多个点)中的各个点以视场中包含埋设部25a的表面的一部分和基体10的方式以5000倍的倍率拍摄该截面的SEM照片，在该拍摄得到的各个SEM照片中埋设部25a的表面整体被氧化物层60覆盖的情况下，能够判断为氧化物层60覆盖埋设部25a的全部表面。这样，线圈导体25的埋设部25a的表面被氧化物层60覆盖，埋设部25a与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32之间的空间由该氧化物层60填充，因此，能够防止或抑制在使用线圈部件1时，使用环境中的大气或大气中的水分通过基体10而到达埋设部25a。
在本发明的一个或多个实施方式中，氧化物层60包含第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的氧化物。例如，在第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32由Fe-Cr-Si系合金构成的情况下，氧化物层60包含Fe和Cr中的至少任一种元素的氧化物。氧化物层60包含第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的氧化物，因此，氧化物层60的相对磁导率高于以往的树脂制(例如，聚酰亚胺制)的绝缘膜的相对磁导率。氧化物层60可以包含金属元素以外的第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32的构成元素(例如Si)的氧化物。在基体10由1种金属磁性颗粒构成的情况下，氧化物层60含有该金属磁性颗粒中含有的一种或多种金属元素中的至少一种金属元素。例如，在基体10包含由Fe-Cr-Si系合金构成的1种金属磁性颗粒的情况下，氧化物层60含有Fe元素和Cr元素中的至少一者。在基体10由2种以上的金属磁性颗粒构成的情况下，氧化物层60含有该2种以上的金属磁性颗粒中的任一种颗粒中含有的一种或多种金属元素中的至少一种金属元素。例如，在基体10包含由Fe-Cr-Si系合金构成的第一种金属磁性颗粒和由Fe-Ni系合金构成的第二种金属磁性颗粒的情况下，氧化物层60含有Fe元素、Cr元素和Ni元素中的至少一者。
在本发明的一个或多个实施方式中，可以是氧化物层60除了包含第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的氧化物以外，还包含铜元素。铜元素可以是在氧化物层中作为氧化铜存在。
在以5000倍～20000倍的倍率拍摄基体10的截面而得到的SEM照片中，氧化物层60与线圈导体25的埋设部25a的边界、以及氧化物层60与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32的边界，能够通过明暗差异进行识别。氧化物层60包含第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的氧化物这一点，能够通过在基体10的截面进行能量色散型X射线分析(EDS)来确认。具体而言，如果通过基体10的截面的EDS分析，能够确认氧化物层60中存在第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素和氧元素，则能够确认氧化物层60包含第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的氧化物。在沿着横切氧化物层60的线(例如，沿着T轴方向延伸的线)对通过基体10的截面的EDS分析得到的各元素的分布数据进行重新构建的情况下，该扫描线上的第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的计数值可以是越远离埋设部25a(越靠近第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32)越大。即，第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的检出强度可以是越远离埋设部25a越强。另一方面，同一扫描线上的铜的检出强度可以是越靠近埋设部25a越强。
氧化物层60具有优异的绝缘性。氧化物层60含有赤铁矿、二氧化硅和/或这些以外的绝缘性的氧化物，因此，呈现优异的绝缘性。氧化物层60例如具有108Ω·cm以上的高电阻率。这样，线圈导体25的埋设部25a的表面被绝缘性的氧化物层60覆盖，因此，能够抑制线圈导体25与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32之间的短路的发生。即，线圈部件1具有优异的绝缘耐压。
如上所述，在埋设部25a具有螺旋形状的情况下，可以在埋设部25a的相邻的匝间设置有基体10的一部分。在该情况下，可以在设置在埋设部25a的相邻的匝间的基体10的区域与埋设部25a的表面之间设置氧化物层60。这样，相邻的匝间被绝缘性的氧化物层60隔开，因此，能够抑制构成线圈导体25的不同的匝的部位之间的短路的发生。因此，线圈部件1具有优异的绝缘耐压。
在埋设部25a具有螺旋形状的情况下，也可以是在埋设部25a的相邻的匝间不是设置有基体10，而是设置有以氧化铜为主要成分的绝缘材料。能够利用该以氧化铜为主要成分的绝缘材料，抑制构成线圈导体25的不同的匝的部位之间的短路的发生。
在本发明的一个或多个实施方式中，氧化物层60含有锌元素。锌元素可以作为氧化锌含有在氧化物层60中。氧化物层60例如以1.0at％以上25at％以下的比例含有锌元素。锌元素可以包含在第一金属磁性颗粒31的氧化膜41和第二金属磁性颗粒32的氧化膜42中的至少一者中。在一个或多个实施方式中，氧化物层60中的锌元素的含有比例(原子比例)高于氧化膜41中的锌元素的含有比例(原子比例)和氧化膜42中的锌元素的含有比例(原子比例)。通过使氧化物层60含有氧化锌，能够使氧化物层60致密。由此，能够进一步抑制在使用线圈部件1时，大气中的氧或水分到达埋设部25a。
接着，参照图4～图7对本发明的一个实施方式的线圈部件1的例示性的制造方法进行说明。图4是表示本发明的一个实施方式的线圈部件1的制造工序的流程图。在下面的说明中，假定通过压缩成形法来制造线圈部件1。线圈部件1除了可以通过压缩成形法来制作以外，还可以通过任意的公知的方法来制作。例如，线圈部件1可以通过片材层叠法、印刷层叠法、薄膜工艺法或浆料构建法来制作。
首先，在工序S1中，制作中间体100。如后述的那样，在后续工序中对中间体100实施加热处理。图5示意性地表示该中间体100。如图示的那样，中间体100具有：由磁性材料构成的主体110；和一部分被埋入该主体110中的以铜为主要成分的导体部。在图示的实施方式中，导体部125是以铜为主要成分的金属制的板。在导体部125的表面，可以设置树脂制的绝缘膜，也可以不设置树脂制的绝缘膜。在导体部125的表面的被埋入主体110内的区域，可以涂敷使氧化锌(ZnO)的粉末分散在乙醇中而得到的悬浊液。作为导体部125，可以使用铜制的线材来代替上述的铜制的板材。
在制作中间体100时，将导体部125配置在成形模具内，向设置有该导体部125的成形模具内加入包含金属磁性颗粒的金属磁性体膏，对该成形模具内的金属磁性体膏施加规定的成形压力(例如，500kN～5000kN)。由此，金属磁性体膏被成形而成为主体110，导体部125的一部分被埋入该主体110内。在一个实施方式中，调整成形压力使得主体110的表观密度成为6.0g/cm3。磁性体膏可以通过将Fe-Cr-Si系合金的粉末等金属磁性颗粒与粘合剂树脂和溶剂进行混炼而得到。金属磁性颗粒可以含有粒径彼此不同的多种金属磁性颗粒。粘合剂树脂例如为丙烯酸树脂或丙烯酸树脂以外的公知的树脂。
如上所述，线圈部件1可以通过压缩成形法以外的各种方法来制造。在工序S1中，可以通过上述的压缩成形法以外的制造方法来制作将以铜为主要成分的导体部125埋入包含金属磁性颗粒的主体110中而得到的中间体100。中间体100例如也可以通过片材层叠法来制作。在通过片材层叠法来制作中间体100的情况下，首先，从将金属磁性颗粒和热分解性的粘合剂树脂进行混炼而得到的浆料(粘合剂树脂例如为丙烯酸树脂或丙烯酸树脂以外的公知的树脂)，使用模涂式片材成形机等各种片材成形机制作多个片状的磁性体片材。接着，使用激光加工机或激光加工机以外的加工机在该绝缘体片材的规定位置形成贯通孔，在形成有该贯通孔的磁性体片材上将含有铜作为导电性材料的导电性膏涂敷成期望的图案，由此得到形成有导体图案的磁性体片材。此时，形成在磁性体片材上的贯通孔被导电性膏填充。导电性膏的涂敷例如可通过丝网印刷法进行。接着，将形成有导体图案的磁性体片材按照规定的顺序层叠，例如在80℃以300kN进行加热压接从而得到中间体100。
图6是将在工序S1中制作的中间体100沿着T轴切断而得到的截面的一部分区域放大表示的图。图6所示的区域是相当于图2的区域A的区域。如图6所示，主体110包含：多个第一金属磁性颗粒31；和具有比第一金属磁性颗粒31小的平均粒径的第二金属磁性颗粒32。在相邻的金属磁性颗粒之间的间隙、以及导体部125与金属磁性颗粒之间，填充有粘合剂树脂45。在图示的实施方式中，导体部125不具有树脂制的绝缘膜，因此，导体部125直接与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32相邻接或者隔着粘合剂树脂45与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32相邻接。如上所述，导体部125的表面可以被由热分解性的树脂构成的绝缘膜覆盖。在该情况下，导体部125隔着树脂制的绝缘膜与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32相邻接，或者隔着树脂制的绝缘膜和粘合剂树脂45与第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32相邻接。
接下来，在工序S2中，对工序S1中制作的中间体100进行第一加热处理。具体而言，将中间体100投入到加热炉中，在该加热炉中例如在250～350℃的大气气氛中加热30分钟～120分钟。通过该第一加热处理，粘合剂树脂45被分解，并且，在导体部125中被埋入主体110的部位的表面形成包含氧化铜的铜氧化膜50。在导体部125的表面被由热分解性的树脂构成的绝缘膜覆盖的情况下，在第一加热处理中，中间体100被加热至构成导体部125的表面的绝缘膜的树脂的热分解温度以上的温度。因此，导体部125的表面的绝缘膜在第一加热处理中被热分解，在导体部125中被埋入主体110的部位的表面形成包含氧化铜的铜氧化膜50。这样，在导体部125被树脂制的绝缘膜覆盖的情况下，导体部125的周围的在第一加热处理之前存在树脂制的绝缘膜的区域也不会成为空隙而是被铜氧化膜50填充。第一加热处理在氧气氛下进行，因此，在第一加热处理中导体部125中含有的铜的氧化被促进，以填充树脂制的绝缘膜和粘合剂树脂45被分解而产生的空隙的方式在导体部125的表面形成铜氧化膜50。
导体部125的被埋入主体110内的部位可以具有螺旋形状。在表面具有绝缘膜的导体部125的被埋入主体110内的部位具有螺旋形状的情况下，通过第一加热处理，绝缘膜进行热分解，绝缘膜在热分解前占据的空间被导体部125中含有的铜氧化而生成的氧化铜填充。换言之，在具有绝缘膜的导体部125被埋入主体110内的情况下，铜氧化膜50也设置在具有螺旋形状的导体部125的相邻的匝间。通过该设置在相邻的匝间的氧化铜膜50，能够抑制导体部125的相邻的匝间的短路的发生。
铜氧化膜50的主要成分可以为氧化铜(CuO)。这样，通过第一加热处理，主体110被脱脂，导体部125的表面被氧化。第一加热处理中的加热条件可以适当改变，使得铜氧化膜50的厚度成为0.1μm以上。第一加热处理中的加热条件被设定成使得主体110中包含的金属磁性颗粒不会氧化而在其表面形成氧化膜。在第一加热处理中的加热温度为250～350℃的情况下，第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32由在该第一加热处理中的加热温度不会在表面形成氧化膜的材料构成。
当在工序S1中在导体部125的表面涂敷有氧化锌(ZnO)的悬浊液的情况下，在导体部125的表面形成铜氧化膜50时，存在于导体部125的表面的氧化锌被取入到铜氧化膜50内。
图7是将工序S2的第一加热处理后的中间体100沿着T轴切断而得到的截面的一部分区域放大表示的图。如图示的那样，由于在第一加热处理中粘合剂树脂被分解，在第一加热处理之前填充有粘合剂树脂45的区域中相邻的金属磁性颗粒之间的间隙成为空隙55。另一方面，填充在导体部125与金属磁性颗粒之间的粘合剂树脂45也被分解，但是导体部125与金属磁性颗粒之间的间隙不会成为空隙而是被铜氧化膜50填充。第一加热处理在氧气氛下进行，因此，在第一加热处理中导体部125中含有的铜的氧化被促进，以填充粘合剂树脂45被分解而形成的空隙的方式在导体部125的表面形成铜氧化膜50。铜氧化膜50可以形成为覆盖导体部125的表面中与主体110相邻接的区域的整体。
接下来，在工序S3中，对实施了第一加热处理的中间体100进行第二加热处理。第二加热处理在氧浓度比第一加热处理低的低氧浓度气氛中在比第一加热处理高的温度进行。通过第二加热处理，主体110中包含的第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32各自被氧化，在第一金属磁性颗粒31的表面形成氧化膜41，并且在第二金属磁性颗粒32的表面形成氧化膜42。第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32含有具有比铜大的离子化趋势的金属元素，因此，当在配置在铜氧化膜50附近的第一金属磁性颗粒31或第二金属磁性颗粒32生成具有比铜大的离子化趋势的金属元素的氧化物时，铜氧化膜50中包含的氧化铜的一部分或全部被还原。第二加热处理在低氧浓度气氛下进行，因此，位于处于主体110内部的铜氧化膜50的附近的第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中含有的金属元素，从氧化铜夺取氧而成为氧化物。这样，在第二加热处理中，铜氧化膜50中包含的氧化铜被还原，从而铜氧化膜50成为氧化物层60。氧化物层60与铜氧化膜50不同，不是以氧化铜为主要成分。在通过第二加热处理仅将铜氧化膜50中包含的氧化铜的一部分还原的情况下，氧化物层60包含铜氧化膜50中包含的氧化铜。氧化物层60包含第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的氧化物。氧化物层60可以含有在第二加热处理之前作为氧化铜存在的铜元素。
如上所述，在表面具有绝缘膜的导体部125的被埋入主体110内的部位具有螺旋形状的情况下，在该具有螺旋形状的导体部125的相邻的匝间存在氧化铜膜50。在该具有螺旋形状的导体部125的相邻的匝间存在的铜氧化膜50中包含的氧化铜，与第一金属磁性颗粒31或第二金属磁性颗粒32的距离大，因此，不易被第一金属磁性颗粒31或第二金属磁性颗粒32中含有的具有比铜大的离子化趋势的金属元素还原。因此，在铜氧化膜50中存在于具有螺旋形状的导体部125的相邻的匝间的区域，相比于与第一金属磁性颗粒31或第二金属磁性颗粒32相邻的其它区域，较多地残留氧化铜。在第一金属磁性颗粒31或第二金属磁性颗粒32中含有的具有比铜大的离子化趋势的金属元素(例如，Fe、Cr)通过热扩散而移动至具有螺旋形状的导体部125的相邻的匝间的情况下，存在于具有螺旋形状的导体部125的相邻的匝间的氧化铜也被该具有比铜大的离子化趋势的金属元素还原。即，存在于具有螺旋形状的导体部125的相邻的匝间的铜氧化膜50可以通过第二加热处理而部分地成为氧化物层60。
当在工序S1中在导体部125的表面涂敷有氧化锌(ZnO)的悬浊液的情况下，氧化物层60以除了包含第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32中的至少一者中含有的金属元素的氧化物以外还包含氧化锌的方式形成。利用该氧化锌，能够使第二加热处理中生成的氧化物层60致密。
第二加热处理例如在约600～900℃的氮和氧的混合气氛下进行30分钟～120分钟。混合气氛的氧浓度为100～2000ppm。根据本发明人的研究得知，如果中间体100中铜氧化膜50与主体110的表面的间隔为2mm以上，则通过在氧浓度为2000ppm的氮和氧的混合气氛下在约800℃的温度将该中间体加热60分钟，0.5μm的铜氧化膜50中包含的氧化铜能够全部被还原。
在铜氧化膜50中包含氧化锌的情况下，在第二加热处理中，该氧化锌的至少一部分被还原。锌的熔点比第二加热处理中的加热温度低，因此，在第二加热处理中，已被还原的锌会熔融。在铜氧化膜50与金属磁性颗粒31和/或金属磁性颗粒32之间存在空隙的情况下，该熔融的锌能够移动至该空隙，而填充该空隙的至少一部分。由此，在第二加热处理后，能够使氧化物层60与第一金属磁性颗粒31或/和第二金属磁性颗粒32之间的空隙减少，因此，能够进一步抑制在使用线圈部件1时，大气或大气中的水分到达埋设部25a。
接着，通过将导体部125中从基体10露出的部位沿着基体10的表面折弯，而形成线圈导体25。线圈导体25可通过对导体部125进行弯曲加工而形成。导体部125中被折弯的部位成为露出部25b、25c。在使用铜制的线材来代替导体部125的情况下，可通过对线材中从基体10露出的部位进行压制将其加工成板状，并将该加工成板状的部位折弯，来形成露出部25b、25c。在本发明的另一个实施方式中，露出部25b和露出部25c可以从安装面10b露出至基体10的外部。在该情况下，即使不对导体部125进行弯曲加工，也能够将露出面25b、25c分别与焊盘3a、3b连接。即，即使不对导体部125进行折弯加工，线圈导体25的露出面25b、25c也能够发挥作为外部电极的作用。
如上述所述制作出线圈部件1。线圈部件1的制造方法也可以包括工序S1～S3以外的工序。例如，对通过热处理工序制作的基体10，可根据需要进行滚筒研磨等研磨处理。另外，工序S1～S3的工序的一部分可以并行地或调换顺序来实施。例如，导体部125的弯曲加工可以在工序S2中的第一加热处理之前进行，也可以在工序S2与工序S3之间进行。另外，在线圈部件1的制造方法中，可以包括工序S1～S3以外的工序。例如，可以利用公知的方法在基体10上设置外部电极。外部电极与线圈导体25的从基体10露出的部位电连接。
接下来，对上述的实施方式的作用效果进行说明。依照本发明的一个或多个实施方式，线圈导体25的埋设部25a的表面被绝缘性的氧化物层60覆盖，因此，在线圈导体25与基体10中包含的金属磁性颗粒(例如，第一金属磁性颗粒31和第二金属磁性颗粒32)之间不会发生短路。另外，线圈导体25的埋设部25a的表面被氧化物层60覆盖，线圈导体25与构成基体10的金属磁性颗粒之间的间隙被该氧化物层60填埋，因此，能够抑制大气或大气中的水分通过基体10而到达线圈导体25。另外，该氧化物层60中包含金属磁性颗粒中含有的金属元素的氧化物，因此，氧化物层60的相对磁导率高于以往的树脂制的绝缘膜。因此，在线圈部件1中，利用氧化物层60能够提供优异的绝缘耐压和抗氧化性，并且磁特性的劣化也被抑制。
依照本发明的一个或多个实施方式，通过使氧化物层60含有氧化锌，能够使氧化物层60致密。由此，能够进一步抑制大气或大气中的水分到达线圈导体25。
本说明书中所说明的各构成要素的尺寸、材料和配置，并不限于在实施方式中明确地说明的内容，该各构成要素可以以具有本发明的范围中可包含的任意的尺寸、材料和配置的方式变形。此外，可以在已说明的实施方式中增加在本说明书中没有明确地说明的构成要素，也可以将各实施方式中已说明的构成要素的一部分省略。
本说明书等中的“第一”、“第二”、“第三”等表述，是为了识别构成要素而附加的，不一定是对数量、顺序或其内容进行限定。另外，用于识别构成要素的编号按每个上下文使用，在一个上下文中使用的编号在另一个上下文中不一定表示相同的构成。另外，并不妨碍以一个编号识别的构成要素兼具以另一个编号识别的构成要素的功能。

Claims (16)

1.一种线圈部件，其特征在于，包括：
包含多个金属磁性颗粒的基体，所述多个金属磁性颗粒各自含有金属元素；
以铜为主要成分的线圈导体，其具有配置在所述基体的内部的埋设部和露出在所述基体的外部的露出部；和
覆盖所述埋设部的表面的绝缘性的氧化物层，其包含所述多个金属磁性颗粒中含有的所述金属元素的氧化物和铜元素。
2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于：
所述多个金属磁性颗粒各自含有具有比铜大的离子化趋势的金属元素。
3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于：
所述多个金属磁性颗粒各自在其表面具有氧化膜，并通过所述氧化膜与相邻的金属磁性颗粒结合。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的线圈部件，其特征在于：
所述多个金属磁性颗粒的一部分隔着所述氧化物层和所述氧化膜与所述线圈导体相邻接。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的线圈部件，其特征在于：
所述氧化物层含有锌元素。
6.根据权利要求5所述的线圈部件，其特征在于：
所述氧化物层中的锌元素的含有比例高于所述氧化膜中的锌元素的含有比例。
7.根据权利要求5或6所述的线圈部件，其特征在于：
所述氧化物层中的锌的原子比例为1.0at％以上25at％以下。
8.一种电路板，其特征在于：
包括权利要求1～7中任一项所述的线圈部件。
9.一种电子设备，其特征在于：
包括权利要求8所述的电路板。
10.一种线圈部件的制造方法，其特征在于，包括：
准备中间体的准备工序，该中间体包括主体和被埋入所述主体内的导体部，所述主体包含多个金属磁性颗粒，所述导体部以铜为主要成分；
第一加热工序，通过在第一温度对所述中间体进行加热，以覆盖所述导体部的表面的方式形成包含氧化铜的氧化膜；和
第二加热工序，在所述第一温度进行加热后，在比所述第一温度高的第二温度对所述中间体进行加热来生成包含所述多个金属磁性颗粒各自中含有的金属元素的氧化物的氧化膜，从而从所述主体形成基体，并且形成包含所述氧化物和铜元素的绝缘性的氧化物层。
11.根据权利要求10所述的线圈部件的制造方法，其特征在于：
在所述第二加热工序中，所述氧化膜中包含的氧化铜的至少一部分被还原。
12.根据权利要求10或11所述的线圈部件的制造方法，其特征在于：
在所述第二加热工序中，在所述多个金属磁性颗粒各自上形成氧化膜，所述多个金属磁性颗粒各自通过所述氧化膜与相邻的金属磁性颗粒结合从而形成所述基体。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的线圈部件的制造方法，其特征在于：
在所述第二加热工序中，在氧浓度比所述第一加热工序低的气氛中对所述中间体进行加热。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的线圈部件的制造方法，其特征在于：
所述导体部被热分解性的绝缘膜覆盖，所述绝缘膜在所述第一加热工序中被分解。
15.根据权利要求10～14中任一项所述的线圈部件的制造方法，其特征在于：
所述准备工序包括在所述导体部的表面涂敷含有氧化锌的悬浊液的工序。
16.根据权利要求15所述的线圈部件的制造方法，其特征在于：
在所述第二加热工序中，所述氧化物层以包含氧化锌的方式形成。
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