JP2023136455A - Coil component, circuit board, electronic equipment, and method for manufacturing coil component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル部品、回路基板、電子機器およびコイル部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a coil component, a circuit board, an electronic device, and a method for manufacturing a coil component.
コイル部品は、用途により求められる特性が異なり、磁気飽和特性が求められる場合は磁性材料としてMn-Zn系のフェライト材料が用いられ、部品サイズの小型化が図られる場合は磁性材料として金属磁性材料が用いられることが多くなっている。 The characteristics required for coil parts differ depending on the application. When magnetic saturation characteristics are required, Mn-Zn-based ferrite materials are used as the magnetic material, and when miniaturization of the component size is desired, metal magnetic materials are used as the magnetic material. is increasingly being used.
金属磁性材料が用いられる代表的なコイル部品としては、Fe系の金属磁性粒子と樹脂を混合させた複合磁性材料が用いられたメタルコンポジットと称されるコイル部品がある。このタイプのコイル部品は、例えば、外形寸法として2mmの大きさまで小型化が進んでいる。 A typical coil component using a metal magnetic material is a coil component called a metal composite, which uses a composite magnetic material in which Fe-based metal magnetic particles and resin are mixed. This type of coil component is being miniaturized to, for example, an external dimension of 2 mm.
金属磁性材料が用いられるコイル部品は、金属磁性粒子と樹脂を混合させた複合磁性体材料に圧力を掛けて固める工程を経て製造されるので、樹脂の存在、または金属磁性粒子の配列や変形度合いに起因して金属磁性粒子の充填率が制限される。このため、金属磁性材料が用いられるコイル部品は、磁性体として得られる比透磁率が低く、フェライト磁性材料が用いられるコイル部品よりも用途に制約を生じる。例えば、高いインダクタンス特性が求められる用途には、金属磁性材料が用いられるコイル部品は適さない場合がある。 Coil parts that use metal magnetic materials are manufactured through a process in which a composite magnetic material made by mixing metal magnetic particles and resin is hardened by applying pressure. Due to this, the filling rate of metal magnetic particles is limited. For this reason, coil parts in which metal magnetic materials are used have low relative permeability as a magnetic body, and their applications are more restricted than coil parts in which ferrite magnetic materials are used. For example, coil components using metallic magnetic materials may not be suitable for applications that require high inductance characteristics.
金属磁性材料を用いるコイル部品では、比透磁率を高めることで用途を広げることが求められている。比透磁率を高める方法の一つとして、高い圧力により金属磁性材料の充填率を高める技術が提案されている。 Coil components using metallic magnetic materials are required to have a wider range of applications by increasing their relative magnetic permeability. As one method for increasing the relative magnetic permeability, a technique has been proposed in which the filling rate of a metal magnetic material is increased by applying high pressure.
また、金属磁性材料を用いるコイル部品においてインダクタンス特性を得るためには、導体のうち周回している部分(周回部)の内側に存在する磁性体部分の影響が大きく、内側の磁性体部分の面積を大きくすることが有効であることが知られている。 In addition, in order to obtain inductance characteristics in coil parts that use metal magnetic materials, the influence of the magnetic material part that exists inside the circulating part of the conductor (circulating part) is large, and the area of the inner magnetic material part is It is known that it is effective to increase the
例えば特許文献1では、研磨などを施すことで磁性体のサイズを調整し、コイルの内側と外側それぞれにおける磁性体部分の面積を同等程度とする技術が提案されている。
For example,
近年、磁性体全体で見たとき、周回部の外側に位置する磁性体が有効に使えていないことがわかってきた。この原因は、通常の磁性体の外形形状が直方体である一方で、周回部の外形形状が円形または楕円形であり、それぞれの外形形状の差によって部分的に磁束が不均一となっていることによる。多くの場合、直方体の磁性体における角の部分が本来の磁性特性を生かせていない。
しかし、周回部の内側を大きくして周回部の外形形状を磁性体の外形形状と相似形にすると、周回部を作る導体の長さが長くなってしまい高抵抗化してしまう。つまり、周回部の単純な拡大ではコイル部品としての性能が上がらない。
このような状況は、充填率が高く、またコアの面積が増加し、更には小型化が進むことでコイル部品としての特性に対して顕著に影響するようになる。特に大きく影響することのひとつは、周回部の外側で磁束が不均一となることで、部分的に磁束の集中が生じることになる。この結果、コイル部品としては磁気飽和し易いものとなってしまう。
そこで、本発明は、磁気飽和特性のよいコイル部品を提供することを目的とする。
In recent years, it has been found that when looking at the magnetic material as a whole, the magnetic material located outside the circumferential portion cannot be used effectively. The reason for this is that while the external shape of a normal magnetic material is a rectangular parallelepiped, the external shape of the surrounding part is circular or elliptical, and the magnetic flux is partially non-uniform due to the difference in the external shape. by. In many cases, the corner portions of a rectangular parallelepiped magnetic material do not take advantage of their original magnetic properties.
However, if the inner side of the circumferential portion is made larger so that the external shape of the circumferential portion is similar to the external shape of the magnetic material, the length of the conductor forming the circumferential portion becomes long, resulting in high resistance. In other words, simply enlarging the circumferential portion will not improve the performance of the coil component.
This situation significantly affects the characteristics of the coil component as the filling rate increases, the area of the core increases, and further downsizing progresses. One particularly significant effect is that the magnetic flux becomes non-uniform on the outside of the circumferential portion, resulting in local concentration of magnetic flux. As a result, the coil component becomes susceptible to magnetic saturation.
Therefore, an object of the present invention is to provide a coil component with good magnetic saturation characteristics.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るコイル部品は、周回した導体からなる周回部と、体積累計90%の粒径を表すD90が第1粒径である粒度分布を有する第1金属粒子が結合されてなる第1磁性部、および、D90が、上記第1粒径よりも大きい第2粒径である粒度分布を有する第2金属粒子が結合されてなる第2磁性部を有して上記周回部を内包し、上記第1磁性部の少なくとも一部を上記周回部より外周側に含む磁性基体と、を備える。 In order to solve the above problems, a coil component according to one aspect of the present invention includes a circulating part made of a circulating conductor and a coil part having a particle size distribution in which D90, which represents a particle size of 90% of the cumulative volume, is a first particle size. a first magnetic part formed by bonding one metal particle; and a second magnetic part formed by bonding a second metal particle having a particle size distribution in which D90 is a second particle size larger than the first particle size. and a magnetic base that encloses the circumferential portion and includes at least a portion of the first magnetic portion on the outer peripheral side of the circumferential portion.
また、本発明の一態様に係るコイル部品によれば、上記磁性基体における上記周回部より外周側において、上記周回部に対し近接乖離する方向の厚さが最も薄い箇所では、当該周回部に近い側の半分以内に上記第1磁性部が含まれる。
また、本発明の一態様に係るコイル部品によれば、上記磁性基体における上記周回部より外周側において、上記周回部に対し近接乖離する方向の厚さが最も薄い箇所では、当該厚さの半分以上を上記第1磁性部が占める。
Further, according to the coil component according to one aspect of the present invention, on the outer circumferential side of the circumferential portion of the magnetic base, a portion of the magnetic substrate having the thinnest thickness in a direction toward and away from the circumferential portion is close to the circumferential portion. The first magnetic portion is included within one half of the side.
Further, according to the coil component according to one aspect of the present invention, on the outer peripheral side of the circumferential portion of the magnetic base, the thickness in the direction toward and away from the circumferential portion is the thinnest, half of the thickness. The above portion is occupied by the first magnetic portion.
また、本発明の一態様に係るコイル部品によれば、上記第2磁性部の少なくとも一部は、上記周回部より外周側に含まれる上記第1磁性部の更に外周側に存在する。
また、本発明の一態様に係るコイル部品によれば、外形形状の短辺が1.0mm以下である。
また、本発明の一態様に係る回路基板は、いずれかの上記コイル部品と、上記コイル部品が実装された基板と、を備える。
また、本発明の一態様に係る電子機器は、上記回路基板を備える。
Further, according to the coil component according to one aspect of the present invention, at least a portion of the second magnetic portion is located further outside the first magnetic portion, which is included on the outer peripheral side of the circumferential portion.
Further, according to the coil component according to one aspect of the present invention, the short side of the outer shape is 1.0 mm or less.
Further, a circuit board according to one aspect of the present invention includes any of the above coil components and a substrate on which the above coil components are mounted.
Further, an electronic device according to one aspect of the present invention includes the above circuit board.
また、本発明の一態様に係るコイル部品の製造方法は、いずれかの上記コイル部品を製造する製造方法であって、周回した導体からなる周回部を配置する工程と、上記第2磁性部を、上記第2粒径の3倍以上の厚さで形成する工程と、上記周回部が配置される箇所より外周側の箇所に、上記第1磁性部を、上記第2粒径の3倍以下の厚さで形成する工程と、を任意の順で有し、上記第1磁性部を形成する工程と上記第2磁性部を形成する工程との少なくとも一方は、上記周回部と一体に上記磁性基体を形成する工程である。 Further, a method for manufacturing a coil component according to one aspect of the present invention is a manufacturing method for manufacturing any of the above-described coil components, which includes a step of arranging a circumferential portion made of a circumferential conductor, and a step of arranging a circumferential portion made of a circumferential conductor; , a step of forming the first magnetic part to have a thickness three times or more the second grain size, and a step of forming the first magnetic part at a location on the outer peripheral side of the location where the circumferential part is arranged, the first magnetic part being three times or less the second grain diameter. in any order, and at least one of the step of forming the first magnetic part and the step of forming the second magnetic part includes forming the magnetic part integrally with the surrounding part. This is a step of forming a base.
また、本発明の一態様に係るコイル部品の製造方法によれば、上記第1磁性部を形成する工程と上記第2磁性部を形成する工程との少なくとも一方は、熱処理による金属粒子の結合を含んだ工程である。
また、本発明の一態様に係るコイル部品の製造方法によれば、上記磁性基体を形成する工程は、上記第1磁性部と上記第2磁性部との熱処理による結合を含んだ工程である。
Further, according to the method for manufacturing a coil component according to one aspect of the present invention, at least one of the step of forming the first magnetic part and the step of forming the second magnetic part involves bonding of metal particles by heat treatment. It is a process that includes
Further, according to the method for manufacturing a coil component according to one aspect of the present invention, the step of forming the magnetic substrate is a step that includes bonding the first magnetic part and the second magnetic part by heat treatment.
本発明によれば、磁気飽和特性のよいコイル部品が得られる。 According to the present invention, a coil component with good magnetic saturation characteristics can be obtained.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の構成に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件(使用条件、使用環境等)によって適宜修正または変更され得る。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments do not limit the present invention, and not all combinations of features described in the embodiments are essential to the configuration of the present invention. The configuration of the embodiment may be modified or changed as appropriate depending on the specifications of the device to which the present invention is applied and various conditions (conditions of use, environment of use, etc.).
本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって画定され、以下の個別の実施形態によって限定されない。以下の説明に用いる図面は、各構成を分かり易くするため、実際の構造と縮尺および形状などを異ならせることがある。先に説明した図面に示された構成要素については、後の図面の説明で適宜に参照する場合がある。 The technical scope of the invention is defined by the claims, and is not limited by the following individual embodiments. The drawings used in the following explanation may differ in scale, shape, etc. from the actual structure in order to make each structure easier to understand. Components shown in the drawings described above may be referred to as appropriate in the description of the drawings that follow.
<コイル部品の構造>
図1は、本発明の一実施形態に係るコイル部品を示す斜視図である。図2は、図1に示すコイル部品の断面図である。図2(A)には、図1に示すA-A線に沿った断面が示され、図2(B)には、図2(A)に示すB-B線に沿った断面が示されている。
コイル部品1は、基板2aに実装されている。基板2aには、例えば2つのランド部3が設けられている。コイル部品1は、1つの磁性基体11と2つの外部電極12とを有する。コイル部品1は各外部電極12とランド部3とがはんだで接合されることで基板2aに実装される。本発明の一実施形態による回路基板2は、コイル部品1と、このコイル部品1が実装された基板2aと、を備える。回路基板2は、様々な電子機器に備えられる。回路基板2を備えた電子機器としては、自動車の電装品、サーバ、ボードコンピュータおよびこれら以外の様々な電子機器が想定される。
コイル部品1は、インダクタ、トランス、フィルタ、リアクトルこれら以外の様々なコイル部品であってもよい。コイル部品1は、カップルドインダクタ、チョークコイルおよびこれら以外の様々な磁気結合型コイル部品であってもよい。コイル部品1は、例えば、DC/DCコンバータに用いられるインダクタであってもよい。コイル部品1の用途は、本明細書で明示されるものには限定されない。
<Structure of coil parts>
FIG. 1 is a perspective view showing a coil component according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the coil component shown in FIG. 2(A) shows a cross section taken along line AA shown in FIG. 1, and FIG. 2(B) shows a cross section taken along line BB shown in FIG. 2(A). ing.
The
本明細書においては、文脈上別に解される場合を除き、方向の説明は、図1の「L軸」方向、「W軸」方向および「H軸」方向を基準に用い、それぞれ、「長さ」方向、「幅」方向および「高さ」方向と称する。「高さ」方向については「厚さ」方向と呼ぶ場合もある。 In this specification, unless otherwise understood from the context, directions will be described with reference to the "L axis" direction, "W axis" direction, and "H axis" direction in FIG. These are referred to as the "length" direction, "width" direction, and "height" direction. The "height" direction may also be referred to as the "thickness" direction.
コイル部品1は、直方体形状の外形を有する。即ちコイル部品1は、長さ方向の両端に第1の端面1aおよび第2の端面1bを有し、高さ方向の両端に第1の主面1c(上面1c)および第2の主面1d(底面1d)を有し、幅方向の両端に前面1eおよび後面1fを有する。
The
コイル部品1の第1の端面1a、第2の端面1b、第1の主面1c、第2の主面1d、前面1eおよび後面1fはいずれも、平坦な平面であってもよいし湾曲した湾曲面であってもよい。また、コイル部品1の8つの角部および12の稜線部は、丸みを有していてもよい。
The
本明細書においては、コイル部品1の第1の端面1a、第2の端面1b、第1の主面1c、第2の主面1d、前面1eおよび後面1fの一部が湾曲している場合や、コイル部品1の角部や稜線部が丸みを有している場合にも、かかる形状を「直方体形状」と称することがある。つまり、本明細書において「直方体」又は「直方体形状」という場合には、数学的に厳密な意味での「直方体」を意味するものではない。
In this specification, a case where a part of the
本発明の一実施形態におけるコイル部品1は、磁性基体11の内部に導体14を有する。導体14は、磁性基体11の内部で周回した周回部14aと周回部14aから引き出されて外部電極12に接続される引出部14bとを有する。
The
導体14は、例えばAg、Cuなどの金属線と、金属線の表面に設けられる絶縁物の皮膜とを有する導線によって形成される。または導体14は、めっきで形成された金属線が絶縁皮膜で覆われて形成される。例えば、導体14の周回部14aにおける周回数は、1ターン以上であり、引出部14bが周回部14aの周囲の互いに対向する箇所に設けられる場合は、1.5ターン、2.5ターンというように1ターン未満の周回数を含むことになる。
図2に示す例では、周回部14aが、コイル部品1の上面1cおよび底面1dに沿って周回した導線からなり、いわゆる水平巻きの構造となっている。
The
In the example shown in FIG. 2, the winding
図2(B)に示すように、外部電極12は、例えばいわゆるL字型電極であって、底面1dから第1の端面1aに至る部分、および底面1dから第2の端面1bに至る部分に形成される。
外部電極12は、Ag、Cu、Ti、Ni、Snなどの金属によって形成され、例えば、厚みが1~5μmに形成される。あるいは、外部電極12は、複数種類の金属層の組み合わせによって形成されてもよく、組み合わせの合計の厚みが5~10μmとなる。また、外部電極12は、一部に樹脂を含む金属層の組み合わせによって形成されてもよく、組み合わせの合計の厚みが10~20μmとなる。
As shown in FIG. 2(B), the
The
磁性基体11は、Fe、NiまたはCoを含む金属粒子によって形成される。磁性基体11は、金属粒子以外に、樹脂、金属酸化物、セラミック材料を含んでいてもよい。磁性基体11を形成する金属粒子は軟磁性特性を有し、金属磁性粒子とも称される。金属粒子は、Fe、Ni、Coの他に、Si、Cr、Al、B、Pのいずれかを含んでもよいし、Si、Cr、Al、B、Pのうち複数を含んでもよい。磁性基体11は、複数種の金属粒子の組み合わせで形成されてもよい。
The
また、磁性基体11を形成する金属粒子は、形状は特に限定されないが球形または球形に近く、粒子の大きさが例えば1~60μmであり、ある程度の粒度分布を有する。金属粒子は絶縁処理が施されたものでもよい。磁性基体11が更に粒径の小さい金属微粒子、金属酸化物、セラミック材料など他の粒子を含む場合、他の粒子の大きさは0.01~1μmである。磁性基体11が他の粒子を含む場合、当該他の粒子は磁性としての機能を高めることよりも、例えば空隙を減らすこと、または機械的強度を補うことに寄与する。
Further, the shape of the metal particles forming the
磁性基体11を形成する金属粒子は、例えば樹脂、金属酸化物、セラミック材料などといったバインダーにより結合している。磁性基体11は、金属粒子を85vol%以上含み、更には88vol%以上含んでもよく、残部が金属粒子以外の絶縁材料である。
磁性基体11は、バインダーを介さずに金属粒子同士が結合している圧粉体であってもよい。磁性基体11の材料は、本明細書で明示されるものに限られず、磁性基体の材料として公知の任意の材料が用いられ得る。
The metal particles forming the
The
コイル部品1は、高さ方向Hから見た外形形状の一辺が4.0mm以下、2.0mm以下、更には1.0mm以下であり、高さが2.0mm、1.0mm、更には0.65mm以下である。また、高さ方向Hから見た外形形状は、正方形でも、長方形でもよく、また一辺より高さを小さくしてもよい。また、高さ方向Hから見た外形形状が長方形の場合、短辺が3.0mm以下、更には1.0mm以下である。
The
ここで、コイル部品1の変形例について説明する。
図3は、変形例のコイル部品1を示す図である。図3のコイル部品1の外部電極12の形状は、図1のコイル部品1の外部電極12の形状と異なっている。
変形例の場合、コイル部品1には、例えば磁性基体11の長さ方向Lの両端それぞれを覆う5面電極タイプの外部電極12が形成される。コイル部品1は、各外部電極12とランド部3とがはんだで接合されることで基板2aに実装される。回路基板2は、コイル部品1と、このコイル部品1が実装された基板2aと、を備える。
Here, a modification of the
FIG. 3 is a diagram showing a modified example of the
In the case of the modified example, the
また、磁性基体11内部の導体14(図示せず)は、コイル部品1の第1の端面1aおよび第2の端面1bに沿って周回した、いわゆる垂直巻きの構造となっている。
コイル部品1の磁気特性に対する磁性基体11の各部位の寄与は、導体14の周回部14aとの位置関係で主に決まる。つまり磁性基体11の部位は、磁気特性に対する寄与で区別される場合、例えば、周回部14aに囲まれた内周部や周回部14aの外側を囲んだ外周部などと区別され、導体14が水平巻きでも垂直巻きでも同様である。このため、以下では図1、図2に示す水平巻きの例で説明を続ける。
Further, the conductor 14 (not shown) inside the
The contribution of each portion of the
<磁性基体の構造>
図4は、図1、図2に示すコイル部品1における磁性基体11の断面図である。図4の断面図は、図2(B)の断面図と同一箇所の断面を示しているが、磁性基体11の詳細構造に着目した図示となっている。
磁性基体11は、第1磁性部11aと第2磁性部11bとを含んでいて周回部14aを内包している。図4に示す例では、第1磁性部11aは周回部14aの外周側に設けられ、第2磁性部11bは第1磁性部11a以外の箇所に設けられている。
<Structure of magnetic substrate>
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
The
図5は、第1磁性部11aの微視的構造を示す模式的な拡大図であり、図6は、第2磁性部11bの微視的構造を示す模式的な拡大図である。
第1磁性部11aは、第1金属粒子11cが互いに結合された構造を有する。第1金属粒子11cは粒度分布を有し、当該粒度分布において、体積累積が90%となる粒径D90が5~20μmである。第1金属粒子11cにおける粒径D90を以下では第1粒径と称する。
FIG. 5 is a schematic enlarged view showing the microscopic structure of the first
The first
第2磁性部11bは、第2金属粒子11dが互いに結合された構造を有する。第2金属粒子11dは粒度分布を有し、当該粒度分布において、体積累積が90%となる粒径D90が10~100μmである。第2金属粒子11dにおける粒径D90を以下では第2粒径と称する。
第2粒径は第1粒径よりも大きいため、第1磁性部11aは、第2磁性部11bに較べて磁気飽和特性が高く、第2磁性部11bは第1磁性部11aに較べて比透磁率が高い。
また、第2粒径は、第1粒径の1.5倍より大きく、3倍より小さい。第1金属粒子および第2金属粒子は、比透磁率と磁気飽和特性の両方が向上する配置などにより、コイル部品のインダクタンスおよび磁気飽和の性能を最も高めることができる。
The second
Since the second particle size is larger than the first particle size, the first
Moreover, the second particle size is larger than 1.5 times and smaller than 3 times the first particle size. By arranging the first metal particles and the second metal particles such that both relative magnetic permeability and magnetic saturation characteristics are improved, the inductance and magnetic saturation performance of the coil component can be maximized.
金属粒子の粒径D90は、例えばレーザ回折式の粒度分布測定装置によって求められる。あるいは、金属粒子の粒径D90は、磁性基体11の断面が例えば光学顕微鏡で観察され、1μm以上の大きさの粒子が測定され、測定結果からの計算によって求められてもよい。
The particle size D90 of the metal particles is determined using, for example, a laser diffraction type particle size distribution measuring device. Alternatively, the particle size D90 of the metal particles may be determined by observing a cross section of the
図4に示すように第1磁性部11aが周回部14aの外周側に設けられることにより、コイル部品1としての磁気飽和特性が向上する。磁気飽和特性の向上により、周回部14aのコイル軸と直交する面で見て、周回部14aの外周側における磁性基体11の部分について面積の縮小が可能となるので、コイル部品1の小型化も可能となる。また、磁性基体11が第1磁性部11aと第2磁性部11bとの双方を有することにより、磁気飽和特性の向上と高い比透磁率の保持とが両立し、コイル部品1としての性能が向上する。つまり、コイル部品1としての性能が保たれることとなるので、コイル部品1の小型化も可能となる。
As shown in FIG. 4, by providing the first
第1磁性部11aは、少なくとも一部が周回部14aの外周側に設けられればよく、第1磁性部11aの他の一部が周回部14aの内周側に設けられてもよい。図4に示す例では、周回部14aの外周側に位置した第1磁性部11aの更に外周側に第2磁性部11bが設けられている。第1磁性部11aは、第2磁性部11bよりも外周側に設けられてもよい。
At least a part of the first
なお、第1磁性部11aが第2磁性部11bよりも内周側に設けられると、周回部14aに近い磁気飽和し易い箇所に第1磁性部11aが設けられることになり、コイル部品1の磁気飽和特性が向上する。また、第2磁性部11bが第1磁性部11aよりも外周側に位置することで比透磁率が向上し、コイル部品1のインダクタンス特性が向上する。
Note that if the first
第1磁性部11aの少なくとも一部が、周回部14aの外周側のうち周回部14a側の半分以内に含まれていると、含まれていない場合に較べてコイル部品1の磁気飽和特性が向上する。
周回部14aの外周側において、第1磁性部11aが磁性基体11の厚みの半分以上を占めていると、占めていない場合に較べてコイル部品1の磁気飽和特性が向上する。
If at least a part of the first
If the first
なお、周回部14aの外周側に位置する磁性基体11の部分のうち、周回部14aに対して近接乖離する方向での厚みが最も薄い箇所(例えば図4に示す箇所)が、コイル部品1における磁気特性に最も影響する箇所である。このため、上述した第1磁性部11aの配置は、特に、磁性基体11の厚みが最も薄い箇所で実現されていることが望ましい。磁性基体11の最も厚みの薄い箇所は、例えば厚みが0.1mm以下、更には0.05mm以下である。
Note that among the portions of the
磁性基体11の外形形状が長方形の場合、周回部14aは長軸と短軸を持つ楕円形が望ましい。そして、磁性基体11の外形形状に対して周回部14aの楕円形が、短軸と短辺の方向が揃い、長辺と長軸の方向が揃う配置となることが望ましい。この配置の場合、第1磁性部11aは、磁性基体11の長辺と周回部14aの楕円形との間に、周回部14aの外周に沿って設けられることが望ましい。このように第1磁性部11aが設けられることにより、磁性基体11の長辺に沿った広い範囲において磁性基体11の磁気飽和特性が向上し、コイル部品1における磁気飽和特性も向上する。
When the external shape of the
なお、磁性基体11は、第1磁性部11a、第2磁性部11bの他に、図示しない第3磁性部を有してもよい。第3磁性部の磁性材料は、第1磁性部11aと同じ成分の磁性材料であっても、第2磁性部11bと同じ成分の磁性材料であっても、または第1磁性部11aおよび第2磁性部11bの双方と異なる成分の磁性材料であってもよい。
In addition, the
<コイル部品の製造方法>
以下、コイル部品1の製造方法について、磁性基体11を製造する工程を中心に説明する。
磁性基体11は、第1磁性部11aと第2磁性部11bとのそれぞれを形成するための各金属粒子と樹脂とが混合された複合材料が圧縮成形または温間成形される成形体から作られる。以下、圧縮成形または温間成形による形成のことを単に「成形」と称する。磁性基体11の成形時における圧力は10MPa~1GPaであり、温度は10~200℃である。
<Manufacturing method of coil parts>
The method for manufacturing the
The
磁性基体11の製造における成形体の成形は、圧力と熱の両方が組み合わされてもよく、圧力と熱が組み合わされることで10~100MPaという比較的低い圧力による成形が可能となる。圧力と熱が組み合わされる成形方法としては、例えばシート成形およびトランスファー成形がある。
磁性基体11の製造における成形体の成形においては、例えば、粒径が異なる複数種の金属粒子が組み合わされる粒度配合の方法により、第1磁性部11aおよび第2磁性部11bそれぞれ用の複合材料が用意されることで、所望の粒径を有した第1磁性部11aと第2磁性部11bが得られる。即ち、D90が第1粒径である第1金属粒子11cを含む第1複合材料と、D90が第2粒径である第2金属粒子11dを含む第2複合材料がそれぞれ粒度配合で用意される。そして、第1磁性部11aの成形には第1複合材料が用いられ、第2磁性部11bの成形には第2複合材料が用いられる。
Molding of the molded body in manufacturing the
In forming the molded body in manufacturing the
あるいは、磁性基体11の製造における成形体の成形においては、例えば、成形の厚みと金属粒子の大きさを調整する流動制御の方法によっても、所望の粒径を有した第1磁性部11aと第2磁性部11bが得られる。即ち、成形時において、成形厚みの小さい箇所では粒径の大きい方の金属粒子について流動が制限されるため、成形厚みの小さい箇所に含まれる金属粒子は、結果として粒径の大きい方の金属粒子の割合が少なくなることによる。具体的には、第1磁性部11aは、複合材料に含まれる金属粒子のD90に対し3倍未満の厚みで成形され、第2磁性部11bは、当該D90に対し3倍以上の厚みで成形される。
Alternatively, in the molding of the molded body in manufacturing the
以下、図を参照しながらコイル部品1の具体的な製造工程について説明する。
図7~図12は、コイル部品1の製造工程を示す図である。図7,9,10の各図には、上面図(A)と、上面図(A)中のC-C線に沿った断面を示す断面図(B)が示されている。図8には、図7に示す領域R1の模式的拡大図が示され、図11には、図10に示す領域R2の模式的拡大図が示されている。図12には、図2(B)に示された断面図に相応した断面図が示されている。
コイル部品1の具体的な製造工程の一例においては、磁性基体11が、コイル部品1の底面1d側の底部111と、コイル部品1の上面1c側の上部112とに分けて形成される。
Hereinafter, the specific manufacturing process of the
7 to 12 are diagrams showing the manufacturing process of the
In a specific example of the manufacturing process of the
例えば図7に示すように、初めに底部111が形成される。底部111は、コイル部品1の底面1dに沿って広がる底板部111aと、底板部111aからコイル部品1の上面1c側へと楕円形状に突き出した突出部111bとを有する。突出部111bの楕円形状は、導体14の周回部14aが内部にちょうど収まる形状となっている。
For example, as shown in FIG. 7, a
底部111は、底板部111aと突出部111bの形状に相応した金型に上記複合材料が充填されて成形される。例えば流動制御の方法で底部111が成形される場合には、複合材料に含まれる金属粒子は、D90が第2粒径の第2金属粒子11dであり、底板部111aは、第2金属粒子11dが結合した第2磁性部11bとなる。
The
一方、突出部111bの厚みd1(図8)は第2粒径の3倍未満に形成され、第2金属粒子11dのうち大きな粒径の粒子について流動が制限される。つまり、厚みd1の突出部111bに相応する金型の部分には、小粒径の金属粒子が制限なく流入するのに対して大粒径の金属粒子は流入が制限される。この結果、突出部111bを形成する金属粒子の粒度分布は第2金属粒子11dの粒度分布から変化し、突出部111bは、D90が第2粒径よりも小さい第1粒径の第1金属粒子11cが結合した第1磁性部11aとなる。
On the other hand, the thickness d1 (FIG. 8) of the protruding
底部111の成形においては、熱処理によって第1金属粒子11cおよび第2金属粒子11dの結合が図られてもよい。熱処理による金属粒子の結合は、底部111の強度を増すとともに、底板部111aと突出部111bとの結合(即ち第1磁性部11aと第2磁性部11bとの結合)を強化する。
底部111の成形体に対し、図9に示すように、楕円形状の突出部111bの内側に導体14が配置される。なお、以下では便宜上、導体14を代表して周回部14aのみが図示される場合がある。
In forming the
As shown in FIG. 9, the
その後、図10に示すように、底部111と導体14の上に上部112が成形されて、導体14と一体の成形体110が得られる。当該成形体110が磁性基体11となる。上部112は、コイル部品1の上面1cに沿って広がる上板部112aと、上板部112aから底面1d側に向かって突き出した芯部112bおよび外縁部112cとを有する。芯部112bは、周回部14aの内周側で上板部112aから突き出し、外縁部112cは、周回部14aの外周側で上板部112aから突き出している。
Thereafter, as shown in FIG. 10, an
例えば、上部112の上面1c側の形状を有した金型が底部111と導体14の上に被せられ、金型内に上記複合材料が充填されて上部112が成形される。上部112の成形においては、特に厚みの制限が設けられず、第2粒径に対して厚みが3倍以上となる十分な厚みで成形が行われる。即ち、上部112のうち、厚さが最も薄くなっている領域R2についても厚さd2は第2粒径の3倍以上となっている。このため、図11に示すように、外縁部112cのうち最も薄い箇所も含めて上部112の全体が、第2金属粒子11dが結合した第2磁性部11bとなる。
For example, a mold having the shape of the
なお、上述した例では底部111と上部112が同一の複合材料にて成形されるが、底部111と上部112は別々の複合材料で成形されてもよい。例えば、底部111が第1金属粒子11cを含んだ複合材料で成形されて、上部112が第2金属粒子11dを含んだ複合材料で成形されてもよい。この場合、底部111全体が第1磁性部11aとなり、上部112が第2磁性部11bとなる。
また、この場合は、周回部14aの外周側において、第1磁性部11aが第2磁性部11bよりも厚く成形されてもよく、周回部14aの外周側で第1磁性部11aが、磁性基体11の厚さの半分以上を占めることができる。
In addition, in the example mentioned above, the
Moreover, in this case, the first
導体14と一体の、磁性基体11となる成形体110に対しては更に熱処理が施されてもよい。熱処理によって底部111と上部112との結合が強化され、導体14と磁性基体11との一体性が向上する。
導体14と一体の磁性基体11が得られた後、図12に示すように、外部電極12が磁性基体11の外面に形成されてコイル部品1が得られる。外部電極12は、Ag、Cuなどといった上記材料が用いられ、ペーストの印刷、スパッタリングまたはめっきによる成膜、金属箔の接着などにより磁性基体11の表面に形成される。または、外部電極12の一部は、磁性基体11に対する熱処理の前に設けられてもよい。
The molded
After the
図7~図12に示す製造工程によれば、第1磁性部11aおよび第2磁性部11bを有した磁性基体11が成形によって得られるとともに、導体14との一体化も成形により実現される。従って、組み立て等の工程を付加することなく、一体化が確実に実現される。
According to the manufacturing process shown in FIGS. 7 to 12, the
磁性基体11の成形体110については、更に、熱処理が行われることで機械的強度の向上が可能である。
また、磁性基体11、導体14、および外部電極12に対し、形成後のいずれかの一部に加工が施されてもよい。例えば、導体14の引出部14bの一部に加工が施されて磁性基体11の表面から露出されてもよい。あるいは例えば、磁性基体11の表面に加工が施されて外部電極12の形成面が作成されてもよい。また、図7~図12に示す製造工程によれば、第1磁性部11aおよび第2磁性部11bの配置、寸法などの変更が容易である。
The molded
Further, any part of the
<他の実施形態>
以下、コイル部品1の他の実施形態について、図7~図12に示す製造工程との相違に着目した説明を行う。
図13~図16は、第2実施形態におけるコイル部品1の製造工程を示す図である。図13~図15の各図には、上面図(A)と、上面図(A)中のC-C線に沿った断面を示す断面図(B)が示されている。図16には、図12の断面図に相応した断面図が示されている。
第2実施形態では、磁性基体11の底部111が、底板部111aから突き出した楕円形状の突出部111bを、周回部14aの外周側と内周側との双方に有している。外周側と内周側のいずれの突出部111bも、厚みが例えば第2粒径の3倍未満であり、第1磁性部11aとなる。つまり、第2実施形態では、周回部14aの外周側と内周側との双方に第1磁性部11aが配備される。
<Other embodiments>
Other embodiments of the
13 to 16 are diagrams showing the manufacturing process of the
In the second embodiment, the
第2実施形態では、底部111の成形体に対し、図14に示すように、外周側と内周側の周回部14aの間に周回部14aが嵌るように導体14が配置される。そして、図15に示すように、底部111と導体14の上に上部112が成形されて、導体14と一体の、磁性基体11となる成形体110が得られる。第2実施形態でも第1実施形態と同様に、上部112は、上板部112aと芯部112bと外縁部112cとを有する。第2実施形態の場合、芯部112bは、周回部14aの内周側に位置した突出部111bの更に内周側に位置する。
第2実施形態でも、上部112は厚みの制限が無く、最も薄い箇所を含めて厚さは第2粒径の3倍以上となっている。このため上部112の全体が第2磁性部11bとなる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 14, the
In the second embodiment as well, there is no limit to the thickness of the
第2実施形態でも、導体14と一体に成形された磁性基体11の外面に、図16に示すように外部電極12が形成されてコイル部品1が得られる。第2実施形態の場合も、コイル部品1は、高い磁気飽和特性を有するとともに高いインダクタンス特性を有し、コイル部品1としての性能を保った小型化も可能である。
In the second embodiment as well, the
図17~図20は、第3実施形態におけるコイル部品1の製造工程を示す図である。図17~図19の各図には、上面図(A)と、上面図(A)中のC-C線に沿った断面を示す断面図(B)が示されている。図20には、図12の断面図に相応した断面図が示されている。
17 to 20 are diagrams showing the manufacturing process of the
第3実施形態では、磁性基体11の底部111が、底板部111aから突き出した楕円形状の突出部111bを有するとともに、周回部14aの内周側に突き出した芯部111cも有する。第3実施形態でも突出部111bは厚みが例えば第2粒径の3倍未満であり、第1磁性部11aとなる。一方、芯部111cは第2磁性部11bとなる。
In the third embodiment, the
第3実施形態では、底部111の成形体に対し、図18に示すように、突出部111bと芯部111cの間に周回部14aが嵌るように導体14が配置される。そして、図19に示すように、底部111と導体14の上に上部112が成形されて、導体14と一体の、磁性基体11となる成形体110が得られる。第3実施形態における上部112は、上板部112aと外縁部112cとを有し、芯部を有さない。第3実施形態でも、上部112は厚みの制限が無く、最も薄い箇所を含めて厚さは第2粒径の3倍以上となっている。このため上部112の全体が第2磁性部11bとなる。
In the third embodiment, the
第3実施形態でも、導体14と一体に成形された磁性基体11の外面に、図20に示すように外部電極12が形成されてコイル部品1が得られる。第3実施形態の場合も、コイル部品1は、高い磁気飽和特性を有するとともに高いインダクタンス特性を有し、コイル部品1としての性能を保った小型化も可能である。
In the third embodiment as well, the
図21~図23は、第4実施形態におけるコイル部品1の製造工程を示す図である。図21~図23の各図には、上面図(A)と、上面図(A)中のC-C線に沿った断面を示す断面図(B)が示されている。
第4実施形態では、第3実施形態における構造と同様の構造のコイル部品1が、第3実施形態における製造工程とは異なる製造工程で製造される。
21 to 23 are diagrams showing the manufacturing process of the
In the fourth embodiment, a
第4実施形態では、図21に示すように、底部111の成形用の金型40が用意されて金型40内に導体14が配置される。そして、図22に示すように、底板部111aと突出部111bと芯部111cとを有した底部111が成形される。この成形に際し、突出部111bの厚みは、金型40と周回部14aとの隙間によって設定される。なお、底部111は、底面1d側が上を向いた上下反転の状態で図示されている。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 21, a
第4実施形態では、導体14が金型40に入った状態で底部111が成形されるため、第3実施形態に較べて底部111と導体14との一体性が高い。底部111と導体14とが一体化した成形体は、金型40から抜かれて上下が反転される。
その後、底部111と導体14とが一体化した成形体に対し、図23に示すように、第3実施形態と同様の上部112が第3実施形態と同様に成形されて、導体14と一体の、磁性基体11となる成形体110が得られる。また、第4実施形態でも外部電極12が形成されてコイル部品1が得られる(図示省略)。
In the fourth embodiment, since the
Thereafter, as shown in FIG. 23, the molded body in which the
第4実施形態における製造工程でも、第3実施形態と同様の構造のコイル部品1が製造可能である。また、第4実施形態では、第3実施形態に較べて導体14と磁性基体11との一体性が高い。
Also in the manufacturing process in the fourth embodiment, the
1 コイル部品
2 回路基板
2a 基板
3 ランド部
11 磁性基体
11a 第1磁性部
11b 第2磁性部
11c 第1金属粒子
11d 第2金属粒子
110 成形体
111 底部
112 上部
111a 底板部
111b 突出部
111c 芯部
112a 上板部
112b 芯部
112c 外縁部
12 外部電極
14 導体
14a 周回部
14b 引出部
1
Claims (10)
体積累計90%の粒径を表すD90が第1粒径である粒度分布を有する第1金属粒子が結合されてなる第1磁性部、および、D90が、前記第1粒径よりも大きい第2粒径である粒度分布を有する第2金属粒子が結合されてなる第2磁性部を有して前記周回部を内包し、前記第1磁性部の少なくとも一部を前記周回部より外周側に含む磁性基体と、
を備えることを特徴とするコイル部品。 a circulating portion made of a circulating conductor;
a first magnetic part formed by bonding first metal particles having a particle size distribution in which D90, which represents a particle size of 90% of the cumulative volume, is the first particle size; and a second magnetic part in which D90 is larger than the first particle size. It has a second magnetic part formed by bonding second metal particles having a particle size distribution that is a particle size, and includes the surrounding part, and includes at least a part of the first magnetic part on the outer peripheral side of the surrounding part. a magnetic substrate;
A coil component characterized by comprising:
前記コイル部品が実装された基板と、を備えることを特徴とする回路基板。 The coil component according to any one of claims 1 to 5,
A circuit board comprising: a board on which the coil component is mounted.
周回した導体からなる周回部を配置する工程と、
前記第2磁性部を、前記第2粒径の3倍以上の厚さで形成する工程と、
前記周回部が配置される箇所より外周側の箇所に、前記第1磁性部を、前記第2粒径の3倍未満の厚さで形成する工程と、
を任意の順で有し、
前記第1磁性部を形成する工程と前記第2磁性部を形成する工程との少なくとも一方は、前記周回部と一体に前記磁性基体を形成する工程であることを特徴とするコイル部品の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the coil component according to any one of claims 1 to 5, comprising:
a step of arranging a circumferential portion made of a circumferential conductor;
forming the second magnetic part with a thickness three times or more the second particle size;
forming the first magnetic part with a thickness less than three times the second particle diameter at a location on the outer peripheral side of the location where the circumferential part is arranged;
in any order,
A method for manufacturing a coil component, wherein at least one of the step of forming the first magnetic part and the step of forming the second magnetic part is a step of forming the magnetic base body integrally with the circumferential part. .
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