JP5929401B2 - 平面コイル素子 - Google Patents

Description

本発明は、平面コイル素子に関する。

従来、表面実装型の平面コイル素子が、民生用機器、産業用機器等の電気製品に幅広く利用されている。中でも小型携帯機器においては、機能の充実化に伴い、各々のデバイスを駆動させるために単一の電源から複数の電圧を得る必要が生じてきている。そこで、このような電源用途等にも表面実装型の平面コイル素子が使用されている。

このような平面コイル素子は、たとえば、下記特許文献１に開示されている。この文献に開示された平面コイル素子は、平面内で渦巻き状に形成された空芯コイルに、扁平状または針状の軟磁性金属粉末を樹脂材料中に分散させてなる磁性シートを積層させて構成されている。この文献には、空芯コイルに積層されたシート内では軟磁性金属粉末の長径方向が空芯コイルの面内方向を向き、空芯コイルの磁芯部では軟磁性金属粉末の長径方向が空芯コイルの面内方向または面直方向を向く態様が開示されている。

特開２００９−９９８５号公報

しかしながら、上述した従来技術に係る平面コイル素子には、以下に示すような課題が存在している。すなわち、空芯コイルの磁芯部において、軟磁性金属粉末の長径方向が空芯コイルの面直方向を向いている場合には、素子に対して素子搭載基板のたわみ応力が加わったときの強度が低下してしまう。一方、空芯コイルの磁芯部において、軟磁性金属粉末の長径方向が空芯コイルの面内方向を向いている場合には、磁芯部における透磁率の低下を招いてしまう。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、強度と透磁率の両立が図られた平面コイル素子を提供することを目的とする。

本発明に係る平面コイル素子は、基板と、基板上に設けられた平面空芯コイル用の導体パターンとを有し、磁芯部に貫通孔が設けられたコイル部と、コイル部を基板の両面の側から一体的に覆い、コイル部の貫通孔を充たす金属磁性粉含有樹脂と、金属磁性粉含有樹脂に含まれた、扁平状または針状の第１の金属磁性粉とを備え、貫通孔内の金属磁性粉含有樹脂に含まれる第１の金属磁性粉中の、長径方向が基板の厚さ方向および面方向に対して傾いている傾斜金属磁性粉の数量割合が、貫通孔内以外の金属磁性粉含有樹脂に含まれる第１の金属磁性粉中の傾斜金属磁性粉の数量割合よりも大きい。

この平面コイル素子においては、コイル部の磁芯部に設けられた貫通孔内の金属磁性粉含有樹脂に含まれる第１の金属磁性粉中の傾斜金属磁性粉の数量割合が、貫通孔内以外の金属磁性粉含有樹脂に含まれる第１の金属磁性粉中の傾斜金属磁性粉の数量割合よりも大きい。そのため、磁芯部における第１の金属磁性粉の多くが、長径方向が基板の厚さ方向および面方向に対して傾くこととなり、貫通孔内の金属磁性粉含有樹脂に含まれる第１の金属磁性粉の長径方向が基板の厚さ方向に向いている場合に比べて強度が向上しており、且つ、貫通孔内の金属磁性粉含有樹脂に含まれる第１の金属磁性粉の長径方向が基板の面方向に向いている場合に比べて透磁率が向上しており、高い次元で強度と透磁率の両立が図られている。

また、第１の金属磁性粉の平均アスペクト比が２．０〜３．２である態様でもよい。この場合、高い透磁率を得ることができる。

また、金属磁性粉含有樹脂に含まれた、第１の金属磁性粉の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２の金属磁性粉をさらに備える態様でもよい。この場合、第２の金属磁性粉が、第１の金属磁性粉の間に入り込むことで、金属磁性粉含有樹脂内の金属磁性粉の含有量が増加し、高い透磁率を得ることができる。

また、金属磁性粉含有樹脂中の第１の金属磁性粉および第２の金属磁性粉の含有量が９０〜９８ｗｔ％である態様でもよい。この場合、高い透磁率を得つつ、十分な強度を確保することができる。

また、第１の金属磁性粉および第２の金属磁性粉の混合比が、重量比で９０／１０〜５０／５０である態様でもよい。この場合、第２の金属磁性粉が有意に第１の金属磁性粉の間に入り込んで、高い透磁率が得られる。

また、第１の金属磁性粉の平均粒径に対する、第２の金属磁性粉の平均粒径の比が１／３２〜１／８である態様でもよい。平均粒径が小さい第２の金属磁性粉を用いることで、高い透磁率を得ることができる。

本発明によれば、強度と透磁率の両立が図られた平面コイル素子が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る平面コイル素子の概略斜視図である。 図２は、図１に示す平面コイル素子の分解図である。 図３は、図１に示す平面コイル素子のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、図１に示す平面コイル素子のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、金属磁性粉のアスペクト比を説明するための図である。 図６は、図１に示す平面コイル素子の製造工程を示した図である。 図７は、図１に示す平面コイル素子の金属磁性粉の向きを示した図である。 図８は、（ａ）コイル部の上下に位置する金属磁性粉含有樹脂中における第１の金属磁性粉の配向状態、（ｂ）コイル部の磁心部に位置する金属磁性粉含有樹脂中における第１の金属磁性粉の配向状態を示した模式図である。 図９は、従来技術に係る金属磁性粉の向きを示した図である。 図１０は、平均アスペクト比に係る実験の結果を示した（ａ）グラフおよび（ｂ）表である。 図１１は、平均アスペクト比に係る実験の結果を示した（ａ）グラフおよび（ｂ）表である。 図１２は、平均アスペクト比に係る実験の結果を示した（ａ）グラフおよび（ｂ）表である。 図１３は、金属磁性粉の含有量に係る実験の結果を示したグラフである。 図１４は、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との混合比に係る実験の結果を示した（ａ）グラフおよび（ｂ）表である。 図１５は、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との平均粒径比に係る実験の結果を示した表である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、本発明の実施形態に係る平面コイル素子の構造について、図１〜４を参照しつつ説明する。説明の便宜上、図示のようにＸＹＺ座標を設定する。すなわち、平面コイル素子の厚さ方向をＺ方向、外部端子電極の対面方向をＸ方向、Ｚ方向とＸ方向とに直交する方向をＹ方向と設定する。

平面コイル素子１０は、直方体形状を呈する本体部１２と、本体部１２の対向する一対の端面１２ａ、１２ｂを覆うようにして設けられた一対の外部端子電極１４Ａ、１４Ｂとによって構成されている。平面コイル素子１０は、一例として、長辺２．５ｍｍ、短辺２．０ｍｍ、高さ０．８〜１．０ｍｍの寸法で設計される。

本体部１２は、基板１６と、基板１６の上下両面に設けられた平面空芯コイル用の導体パターン１８Ａ、１８Ｂとを有するコイル部１９を含んでいる。

基板１６は、非磁性の絶縁材料で構成された平板矩形状の部材である。基板１６の中央部分には、略円形の開口１６ａが設けられている。基板１６としては、ガラスクロスにシアネート樹脂（ＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン）レジン：登録商標）が含浸された基板で、板厚６０μｍのものを用いることができる。なお、ＢＴレジンのほか、ポリイミド、アラミド等を用いることもできる。基板１６の材料としては、セラミックやガラスを用いることもできる。基板１６の材料としては、大量生産されているプリント基板材料が好ましく、特にＢＴプリント基板、ＦＲ４プリント基板、あるいはＦＲ５プリント基板に用いられる樹脂材料が最も好ましい。

導体パターン１８Ａ、１８Ｂはいずれも平面空芯コイルとなる平面渦巻状パターンであり、Ｃｕなどの導体材料でめっき形成されている。なお、導体パターン１８Ａ、１８Ｂの表面は、図示しない絶縁樹脂によりコーティングされている。導体パターン１８Ａ、１８Ｂの巻線Ｃは、たとえば、高さ８０〜１２０μｍ、幅７０〜８５μｍ、巻線間隔１０〜１５μｍとなっている。

導体パターン１８Ａは、基板１６の上面の上に設けられ、導体パターン１８Ｂは、基板１６の下面の上に設けられている。導体パターン１８Ａ、１８Ｂは、基板１６を挟んでおおよそ重畳しており、いずれも基板１６の開口１６ａを囲むように配置されている。それにより、基板１６の開口１６ａと導体パターン１８Ａ、１８Ｂの空芯部分とにより、コイル部１９の貫通孔（磁芯部２１）が画成されている。

導体パターン１８Ａと導体パターン１８Ｂとは、磁芯部２１近傍（すなわち、開口１６ａ近傍）の基板１６に貫設されたビアホール導体２２によって、互いに電気的に接続されている。また、基板上面の導体パターン１８Ａは、上面側から見て外側に向かう方向に沿って左回転の渦巻きであり、基板下面の導体パターン１８Ｂは、下面側から見て、外側に向かう方向に沿って左回転の渦巻きであるため、ビアホール導体２２で接続された導体パターン１８Ａ、１８Ｂには一方向に電流を流すことができる。このような導体パターン１８Ａ、１８Ｂにおいては、一方向に電流を流したときに導体パターン１８Ａと導体パターン１８Ｂとで電流の流れる回転方向が同一となるため、双方の導体パターン１８Ａ、１８Ｂで発生する磁束が重畳して強め合う。

また、本体部１２は、コイル部１９を囲う金属磁性粉含有樹脂２０を含んでいる。金属磁性粉含有樹脂２０の樹脂材料としては、たとえば熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられる。金属磁性粉含有樹脂２０は、コイル部１９の上側から、導体パターン１８Ａとともに基板１６の上面を一体的に覆うとともに、コイル部１９の下側から、導体パターン１８Ｂとともに基板１６の下面を一体的に覆っている。さらに、金属磁性粉含有樹脂２０は、コイル部１９の磁芯部２１である貫通孔にも充填されている。

金属磁性粉含有樹脂２０には、第１の金属磁性粉３０が分散されており、第１の金属磁性粉３０は、扁平状を呈している。第１の金属磁性粉３０は、たとえば、鉄ニッケル合金（パーマロイ合金）で構成されている。第１の金属磁性粉３０の平均粒径はおよそ３２μｍであり、図５に示すように長径方向の長さをａ、短径方向の長さをｂと定義すると、第１の金属磁性粉のアスペクト比（ａ／ｂ）の平均は２．０〜３．２の範囲となっている。なお、第１の金属磁性粉３０の形状は、針状であってもよい。

また、金属磁性粉含有樹脂２０には、第１の金属磁性粉３０とは別に、第２の金属磁性粉３２として、略球状である金属磁性粉が、均一に分散されている。第２の金属磁性粉３２は、たとえば、カルボニル鉄で構成されている。第２の金属磁性粉３２の平均粒径はおよそ１μｍで、アスペクト比（ａ／ｂ）は１．０〜１．５の範囲である。第２の金属磁性粉３２の平均粒径は、透磁率の観点からはより小さい方が好ましいが、１μｍより小さい平均粒径の金属磁性粉はコスト等の問題により入手が非常に困難である。

また、金属磁性粉含有樹脂２０中の第１の金属磁性粉３０および第２の金属磁性粉３２の含有量は９０〜９８ｗｔ％の範囲となるように設計されている。また、第１の金属磁性粉３０と第２の金属磁性粉３２の混合比が、重量比で９０／１０〜５０／５０の範囲となるように設計されている。

一対の外部端子電極１４Ａ、１４Ｂは、素子搭載基板の回路に接続するための電極であり、上述した導体パターン１８Ａ、１８Ｂに接続されている。より具体的には、本体部１２の端面１２ａを覆う外部端子電極１４Ａは、その端面１２ａに露出する導体パターン１８Ａの端部と接続され、端面１２ａと対面する端面１２ｂを覆う外部端子電極１４Ｂは、その端面１２ｂに露出する導体パターン１８Ｂの端部と接続される。そのため、外部端子電極１４Ａ、１４Ｂの間に電圧を印加すると、たとえば、導体パターン１８Ａから導体パターン１８Ｂへと流れる電流が生じる。

外部端子電極１４Ａ、１４Ｂはいずれも４層構造となっており、本体部１２に近い順に、Ｃｒスパッタ層１４ａ、Ｃｕスパッタ層１４ｂ、Ｎｉめっき層１４ｃ、Ｓｎめっき層１４ｄとなっている。

以下、上述した平面コイル素子１０を作製する手順について、図６を参照しつつ説明する。

平面コイル素子１０を作製する際には、まず、基板１６の上下面に導体パターン１８Ａ、１８Ｂをめっき形成したコイル部１９を準備する（図６（ａ）参照）。めっきには公知のめっき法を利用することができ、電解めっき法により導体パターン１８Ａ、１８Ｂを形成する場合には、事前に、無電解めっきにより下地層を形成する必要がある。なお、導体パターンの表面に、凹凸を設ける粗化処理や酸化膜を設ける酸化処理を施して、金属磁性粉含有樹脂２０との接着強度を向上させたり、巻線Ｃ間に金属磁性粉含有樹脂ペースト２０が入り込み易くしたりしてもよい。

そして、コイル部１９をＵＶテープ２４上に固定する（図６（ｂ）参照）。なお、ＵＶテープ２４は、後段の処理において基板１６が反るのを抑制するためのものである。

次に、上述の第１の金属磁性粉３０および第２の金属磁性粉３２が分散された金属磁性粉含有樹脂ペースト２０を準備し、ＵＶテープ２４で固定されたコイル部１９の上に、マスク２６およびスキージ２８を用いて、スクリーン印刷により塗布する（図６（ｃ）参照）。それにより、基板１６の導体パターン１８Ｂ側の面が金属磁性粉含有樹脂ペースト２０で一体的に覆われ、併せて、磁芯部２１の貫通孔に金属磁性粉含有樹脂２０が充填される。金属磁性粉含有樹脂ペースト２０を塗布した後、所定の硬化処理をおこなう。

続いて、コイル部１９を上下反転させるとともにＵＶテープ２４を除去して、金属磁性粉含有樹脂ペースト２０を再度スクリーン印刷により塗布する（図６（ｄ）参照）。それにより、基板１６の導体パターン１８Ａ側の面も金属磁性粉含有樹脂ペースト２０で一体的に覆われる。金属磁性粉含有樹脂ペースト２０を塗布した後、所定の硬化処理をおこなう。

そして、所定の寸法になるようにダイシングして（図６（ｄ）参照）、最後に、外部端子電極１４Ａ、１４Ｂをスパッタおよびめっきにより形成することで、平面コイル素子１０の作製が完了する。

ここで、金属磁性粉含有樹脂２０に含まれる第１金属磁性粉３０および第２の金属磁性粉３２の状態について、図７を参照しつつ説明する。

第１の金属磁性粉３０は、コイル部１９の上下に位置する金属磁性粉含有樹脂２０の中では、その多くが、長径方向が基板１６の面方向（Ｘ−Ｙ平面内の方向）を向いている。これは、この部分の金属磁性粉含有樹脂２０が、上述したスクリーン印刷の際に面方向に流動するため、その流動方向に長径方向が沿うように第１の金属磁性粉３０が配向されるためである。

また、第１の金属磁性粉３０は、コイル部１９の磁芯部２１に位置する金属磁性粉含有樹脂２０の中では、その多くが、長径方向が基板１６の厚さ方向（Ｚ方向）および面方向（Ｘ−Ｙ平面内の方向）に対して傾いた傾斜金属磁性粉となっている。これは、この部分の金属磁性粉含有樹脂２０が、上述したスクリーン印刷の際にコイル部１９の磁芯部２１に入り込むが、そのときに完全に厚さ方向に沿って入り込まず、印刷方向（スキージ２８の移動方向）の側に傾くように、斜め下の向き（図７では右下の向き）に第１の金属磁性粉３０の長径方向が配向されるためである。

なお、コイル部１９の上下に位置する金属磁性粉含有樹脂２０中における第１の金属磁性粉の配向状態は、図８（ａ）の模式図に示すように、完全に基板１６の面方向を向いているわけではなく、基板１６の厚さ方向及び面方向に傾いているものを含んでいてもよい。また、コイル部１９の磁心部２１に位置する金属磁性粉含有樹脂２０中における第１の金属磁性粉の配向状態は、図８（ｂ）の模式図に示すように、完全に基板１６の厚さ方向及び面方向に対して傾いているわけではなく、基板１６の厚さ方向または面方向を向いているものを含んでいてもよい。ただし、平面コイル素子１０においては、コイル部１９の磁心部２１に位置する金属磁性粉含有樹脂２０中における第１の金属磁性粉全体に対する基板１６の厚さ方向及び面方向に傾いている傾斜金属磁性粉の数量割合が、コイル部１９の上下に位置する金属磁性粉含有樹脂２０中における第１の金属磁性粉全体に対する基板１６の厚さ方向及び面方向に傾いている傾斜金属磁性粉の数量割合よりも大きくなっていなければならない。

第２の金属磁性粉３２は、金属磁性粉含有樹脂２０の中に均一に分散されている。第２の金属磁性粉３２は、上述したように、その平均粒径が第１の金属磁性粉３０の平均粒径よりもはるかに小さい（平均粒径比が１／３２）であるため、大径の第１の金属磁性粉３０の間にも容易に入り込むことができる。

このように、金属磁性粉含有樹脂２０は、平均粒径が異なる第１金属磁性粉３０と第２の金属磁性粉３２とを用いることで、金属磁性粉含有樹脂２０中における金属磁性粉の充填率が高められており、高い透磁率が得られる。また、金属磁性体を用いることで、たとえばフェライトを用いた場合よりも、直流重畳特性に優れた平面コイル素子を得ることができる。

ここで、図９（ａ）に示す平面コイル素子１１０ように、磁芯部１２１内の金属磁性粉含有樹脂１２０に含まれる第１の金属磁性粉１３０の長径方向が、基板の厚さ方向（Ｚ方向）に配向されている場合には、素子搭載基板のたわみ応力等の外力に対して弱く、十分な強度を得られないことがある。

また、図９（ｂ）に示す平面コイル素子２１０ように、磁芯部２２１内の金属磁性粉含有樹脂２２０に含まれる第１の金属磁性粉２３０の長径方向が、基板の面方向（Ｘ−Ｙ平面内の方向）に配向されている場合には、第１の金属磁性粉２３０が、磁芯部２２１における磁束を阻害するため、磁芯部において十分な透磁率を得られないことがある。

一方、平面コイル素子１０においては、コイル部１９の磁芯部２１内の金属磁性粉含有樹脂２０に含まれる第１の金属磁性粉３０中の傾斜金属磁性粉の数量割合が、磁芯部２１以外の金属磁性粉含有樹脂２０に含まれる第１の金属磁性粉３０中の傾斜金属磁性粉の数量割合よりも大きく、磁芯部２１における第１の金属磁性粉３０の多くが、長径方向が基板１６の厚さ方向および面方向に対して傾くため、図９（ａ）の平面コイル素子１１０に比べて強度が向上しており、且つ、図９（ｂ）の平面コイル素子２１０に比べて透磁率が向上しており、高い次元での強度と透磁率の両立が実現されている。

（平均アスペクト比）
図１０は、第１の金属磁性粉３０の好適な平均アスペクト比を求めるために、発明者らがおこなった実験の結果である。この実験では、平均粒径３２μｍの第１の金属磁性粉（パーマロイ）を含んだサンプルを３種類準備し、第１の金属磁性粉の平均アスペクト比（１．２、２．８、３．５の３点）に対する透磁率μを測定した。

サンプルは、第１の金属磁性粉のみのサンプル１、第１の金属磁性粉と平均粒径が１μｍで平均アスペクト比が２．８の第２の金属磁性粉（カルボニル鉄）を含むサンプル２、第１の金属磁性粉と平均粒径が１μｍで平均アスペクト比が１．２の第２の金属磁性粉（カルボニル鉄）を含むサンプル３の３種類であり、いずれのサンプルも金属磁性粉含有樹脂中の金属磁性粉の含有量を９７ｗｔ％とした。なお、サンプル２およびサンプル３では、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との混合比を重量比で７５／２５とした。

図１０（ａ）はその測定結果を示したグラフであり、横軸が第１の金属磁性粉の平均アスペクト比、縦軸が透磁率μとなっている。また、図１０（ｂ）では表の形式で測定結果を示している。

図１０（ａ）のグラフから明らかなように、いずれのサンプルでも、第１の金属磁性粉の平均アスペクト比が２．８付近のときに透磁率μがピークとなっており、平均アスペクト比２．０〜３．２の範囲であれば高い透磁率（ピークの９０％以上）が得られることがわかる。

図１１は、第１の金属磁性粉３０の平均粒径を２１μｍとして、上記と同様におこなった実験の結果であり、平均粒径２１μｍの第１の金属磁性粉（パーマロイ）を含んだサンプルを３種類準備し、第１の金属磁性粉の平均アスペクト比（１．２、２．８、３．５の３点）に対する透磁率μを測定した。

サンプルは、第１の金属磁性粉のみのサンプル４、第１の金属磁性粉と平均粒径が１μｍで平均アスペクト比が２．８の第２の金属磁性粉（カルボニル鉄）を含むサンプル５、第１の金属磁性粉と平均粒径が１μｍで平均アスペクト比が１．２の第２の金属磁性粉（カルボニル鉄）を含むサンプル６の３種類であり、いずれのサンプルも金属磁性粉含有樹脂中の金属磁性粉の含有量を９７ｗｔ％とした。なお、サンプル５およびサンプル６では、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との混合比を重量比で７５／２５とした。

図１１（ａ）はその測定結果を示したグラフであり、横軸が第１の金属磁性粉の平均アスペクト比、縦軸が透磁率μとなっている。また、図１１（ｂ）では表の形式で測定結果を示している。

図１１（ａ）のグラフから明らかなように、いずれのサンプルでも、第１の金属磁性粉の平均アスペクト比が２．８付近のときに透磁率μが最大となっており、平均アスペクト比２．０〜３．２の範囲であれば高い透磁率が得られることがわかる。

図１２は、第１の金属磁性粉３０の平均粒径を４０μｍとして、上記と同様におこなった実験の結果であり、平均粒径４０μｍの第１の金属磁性粉（パーマロイ）を含んだサンプルを３種類準備し、第１の金属磁性粉の平均アスペクト比（１．２、２．８、３．５の３点）に対する透磁率μを測定した。

サンプルは、第１の金属磁性粉のみのサンプル７、第１の金属磁性粉と平均粒径が１μｍで平均アスペクト比が２．８の第２の金属磁性粉（カルボニル鉄）を含むサンプル８、第１の金属磁性粉と平均粒径が１μｍで平均アスペクト比が１．２の第２の金属磁性粉（カルボニル鉄）を含むサンプル９の３種類である。いずれのサンプルも金属磁性粉含有樹脂中の金属磁性粉の含有量を９７ｗｔ％とした。なお、サンプル８およびサンプル９では、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との混合比を重量比で７５／２５とした。

図１２（ａ）はその測定結果を示したグラフであり、横軸が第１の金属磁性粉の平均アスペクト比、縦軸が透磁率μとなっている。また、図１２（ｂ）では表の形式で測定結果を示している。

図１２（ａ）のグラフから明らかなように、いずれのサンプルでも、第１の金属磁性粉の平均アスペクト比が２．８付近のときに透磁率μが最大となっており、平均アスペクト比２．０〜３．２の範囲であれば高い透磁率が得られることがわかる。

以上の実験結果から、第１の金属磁性粉３０の平均粒径の大小にかかわらず、平均アスペクト比２．０〜３．２の範囲で高い透磁率が得られることがわかった。したがって、透磁率の観点から、平面コイル素子１０に用いられる第１の金属磁性粉３０の平均アスペクト比は２．０〜３．２の範囲としている。

（金属磁性粉の含有量）
図１３は、金属磁性粉の好適な含有量を求めるために、発明者らがおこなった実験の結果である。この実験では、金属磁性粉の含有量が異なる３つのサンプル（９６ｗｔ％、９７ｗｔ％、９８ｗｔ％）の透磁率μを測定した。金属磁性粉として、第１の金属磁性粉（パーマロイ）と第２の金属磁性粉（カルボニル鉄）との混合比が重量比で７５／２５である金属磁性粉を用いた。

なお、サンプルとして、外径１５ｍｍ、内径９ｍｍ、高さ３ｍｍに成形したトロイダルコアを用い、０．７０ｍｍφ(皮膜厚:０．１５ｍｍ）の銅線を２０ターン巻回し、室温、０．４Ａ／ｍ、０．５ｍＡ、１００ｋＨｚで測定した。

図１３はその測定結果を示したグラフであり、横軸が金属磁性粉の含有量、縦軸が透磁率μとなっている。

図１３のグラフから明らかなように、金属磁性粉の含有量が９７ｗｔ％以上のときに透磁率μが特に高くなっており、含有量が９７ｗｔ％以上であれば特に高い透磁率が得られることがわかる。

（第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との混合比）
図１４は、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との好適な混合比を求めるために、発明者らがおこなった実験の結果である。この実験では、金属磁性粉含有樹脂中の金属磁性粉の含有量を９７ｗｔ％とし、且つ、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との混合比が異なる６つのサンプルの透磁率μを測定した。

図１４（ａ）はその測定結果を示したグラフであり、横軸が第１の金属磁性粉に対する第２の金属磁性粉の混合比を重量比で表し、縦軸が透磁率μとなっている。また、図１４（ｂ）では表の形式で測定結果を示している。

なお、サンプルとして、外径１５ｍｍ、内径９ｍｍ、高さ３ｍｍに成形したトロイダルコアを用い、０．７０ｍｍφ(皮膜厚:０．１５ｍｍ）の銅線を２０ターン巻回し、室温、０．４Ａ／ｍ、０．５ｍＡ、１００ｋＨｚで測定した。

図１４に示した測定結果から明らかなように、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉の重量比が９０／１０〜５０／５０の範囲のときに透磁率μが高くなっている。これは、金属磁性粉の充填率が高められたためと考えられる。

（第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との平均粒径比）
図１５は、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との好適な平均粒径比を求めるために、発明者らがおこなった実験の結果である。この実験では、金属磁性粉含有樹脂中の金属磁性粉の含有量を９７ｗｔ％とし、且つ、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との平均粒径比が異なる３つのサンプル（サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣ）の透磁率μを測定した。

サンプルは、平均粒径比が１／３２のサンプルＡ（第１の金属磁性粉であるパーマロイ粉の平均粒径が３２μｍ、第２の金属磁性粉であるカルボニル鉄粉の平均粒径が１μｍ）、平均粒径比が１／８のサンプルＢ（第１の金属磁性粉であるパーマロイ粉の平均粒径が３２μｍ、第２の金属磁性粉であるカルボニル鉄粉の平均粒径が４μｍ）、平均粒径比が４．６／１のサンプルＣ（第１の金属磁性粉であるパーマロイ粉の平均粒径が３２μｍ、第２の金属磁性粉であるカルボニル鉄粉の平均粒径が７μｍ）の３種類である。なお、いずれのサンプルも、第１の金属磁性粉と第２の金属磁性粉との混合比を重量比で７５／２５とした。

図１５はその測定結果を示した表であり、最下段に、各サンプルにおける透磁率μが示されている。

図１５の表から明らかなように、平均粒径比が１／３２のサンプルＡおよび平均粒径比が１／８のサンプルＢでは透磁率μが高くなっており、第１の金属磁性粉の平均粒径に対する、第２の金属磁性粉の平均粒径の比が１／３２〜１／８の範囲であれば高い透磁率が得られることがわかる。

なお、本発明は上述した実施形態に限らず、様々な変形が可能である。

たとえば、第１の金属磁性粉の構成材料は、鉄ニッケル合金（パーマロイ合金）の他に、アモルファス、ＦｅＳｉＣｒ系合金、センダスト等であってもよい。また、平面コイル用の導体パターンは、基板の上下両面に設ける態様ではなく、上下面の一方にのみ設ける態様であってもよい。

１０…平面コイル素子、１４Ａ、１４Ｂ…外部端子電極、１６…基板、１８Ａ、１８Ｂ…導体パターン、１９…コイル部、２０…金属磁性粉含有樹脂、２１…磁芯部、３０…第１の金属磁性粉、３２…第２の金属磁性粉。

Claims (6)

1. 基板と、前記基板上に設けられた平面コイル用の導体パターンとを有し、磁芯部に貫通孔が設けられたコイル部と、
   前記コイル部を前記基板の両面の側から一体的に覆い、前記コイル部の前記貫通孔を充たす金属磁性粉含有樹脂と、
   前記金属磁性粉含有樹脂に含まれた、扁平状または針状の第１の金属磁性粉と
   を備え、
   前記貫通孔内の金属磁性粉含有樹脂に含まれる前記第１の金属磁性粉中の、長径方向が前記基板の厚さ方向および面方向に対して傾いている傾斜金属磁性粉の数量割合が、前記貫通孔内以外の金属磁性粉含有樹脂に含まれる前記第１の金属磁性粉中の前記傾斜金属磁性粉の数量割合よりも大きい、平面コイル素子。
2. 前記第１の金属磁性粉の平均アスペクト比が２．０〜３．２である、請求項１に記載の平面コイル素子。
3. 前記金属磁性粉含有樹脂に含まれた、前記第１の金属磁性粉の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２の金属磁性粉をさらに備える、請求項１又は２に記載の平面コイル素子。
4. 前記金属磁性粉含有樹脂中の前記第１の金属磁性粉および前記第２の金属磁性粉の含有量が９０〜９８ｗｔ％である、請求項３に記載の平面コイル素子。
5. 前記第１の金属磁性粉および前記第２の金属磁性粉の混合比が、重量比で９０／１０〜５０／５０である、請求項３又は４に記載の平面コイル素子。
6. 前記第１の金属磁性粉の平均粒径に対する、前記第２の金属磁性粉の平均粒径の比が１／３２〜１／８である、請求項３〜５のいずれか一項に記載の平面コイル素子。

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