JP7018710B2 - Electronic components, manufacturing methods of electronic components and electronic modules - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品、電子部品の製造方法及び電子部品モジュールに関するものであり、特に、フェライトビーズインダクタ等に代表される電子部品に関するものである。 The present invention relates to an electronic component, a method for manufacturing the electronic component, and an electronic component module, and more particularly to an electronic component represented by a ferrite bead inductor or the like.
近年の電子機器にはスイッチング電源が使用され、AC(Alternating Current)ケーブルからの輻射ノイズが問題となっている。この輻射ノイズを低減させるためにフェライトビーズインダクタ等の電子部品が使用されている。 Switching power supplies are used in recent electronic devices, and radiation noise from AC (Alternating Current) cables has become a problem. Electronic components such as ferrite bead inductors are used to reduce this radiation noise.
一般に、フェライトビーズインダクタ等の電子部品におけるインダクタンスの周波数特性は、自己共振周波数直前で急激にピークを示す周波数領域があることが知られている。このため通常は、このピークを示す周波数領域の手前の周波数の比較的インダクタンス変動の少ない領域を使用する。この周波数領域とピークを示す周波数領域との境界を周波数使用限界ということがある。周波数使用限界は、一義的な定義のあるものではないが、インダクタンス値が公称値より一定割合上昇した周波数として示すことができ、例えばインダクタンス値が公称値より10%上昇した周波数とすることができる。また、インピーダンス周波数特性についてもピークを示す周波数がある。このピークを示す周波数をもって、どこまでの周波数で使用できるかの目安とすることもできる。一般に、フェライトビーズインダクタ等の電子部品は、周波数使用限界が高いものであり、より広い周波数帯域においてインピーダンスが高いものが望まれている。しかし、フェライトビーズインダクタ等の電子部品は、直流電流値の変動により周波数使用限界およびインピーダンスの周波数特性が大きく変化するため、使用可能な周波数帯域に制限が生じていた。 In general, it is known that the frequency characteristic of inductance in electronic components such as ferrite bead inductors has a frequency region in which a peak suddenly appears immediately before the self-resonant frequency. Therefore, normally, a region having a relatively small inductance fluctuation of the frequency before the frequency region showing this peak is used. The boundary between this frequency domain and the frequency domain indicating the peak may be referred to as the frequency usage limit. The frequency usage limit is not uniquely defined, but can be shown as a frequency in which the inductance value is increased by a certain percentage from the nominal value, for example, a frequency in which the inductance value is increased by 10% from the nominal value. .. In addition, there is a frequency that shows a peak in the impedance frequency characteristics. The frequency indicating this peak can be used as a guide for how far the frequency can be used. In general, electronic components such as ferrite bead inductors have a high frequency usage limit, and those having high impedance in a wider frequency band are desired. However, in electronic components such as ferrite bead inductors, the frequency usage limit and the frequency characteristics of impedance greatly change due to fluctuations in the DC current value, so that the usable frequency band is limited.
また、フェライトビーズインダクタ等の電子部品は、印加する直流電流値が大きくなるにつれ、磁性体の透磁率が飽和してしまう。その結果、フェライトビーズインダクタ等の電子部品のインダクタンス値が低下し、輻射ノイズの低減効果が小さくなるという問題があった。 Further, in electronic components such as ferrite bead inductors, the magnetic permeability of the magnetic material becomes saturated as the applied DC current value increases. As a result, there is a problem that the inductance value of an electronic component such as a ferrite bead inductor is lowered and the effect of reducing radiation noise is reduced.
一般に、流れる電流値とインダクタンス値との関係を直流重畳特性と呼ぶ。直流重畳特性が良いとは、(1)コイルに流れる直流電流値に対して得られるインダクタンス値が大きいこと、(2)コイルに流れる直流電流値が変動してもインダクタンス値が変化しないこと、の2つの特性の良いことをいう。直流重畳特性が悪い場合、回路の不要共振や自己発振といった問題も生じる。 Generally, the relationship between the flowing current value and the inductance value is called a DC superimposition characteristic. Good DC superimposition characteristics mean that (1) the inductance value obtained is large with respect to the DC current value flowing through the coil, and (2) the inductance value does not change even if the DC current value flowing through the coil fluctuates. It means that two characteristics are good. If the DC superimposition characteristic is poor, problems such as unnecessary resonance of the circuit and self-oscillation also occur.
後者の直流重畳特性、つまりはコイルに流れる直流電流値が変動することによるインダクタンス値の変化を改善するには、コアに透磁率の小さい磁性材料を用いれば良い。しかし、前者の直流重畳特性、つまりはコイルに流れる直流電流値に対して得られるインダクタンス値が小さくなり、ノイズの低減効果も小さくなってしまう。このようにフェライトビーズインダクタ等の電子部品は「直流電流印加時のインダクタンス値を大きく」「直流電流印加時のインダクタンス値の変化が小さく」という二律背反である特性をバランスよく両立させる事が求められている。 In order to improve the latter DC superimposition characteristic, that is, the change in the inductance value due to the fluctuation of the DC current value flowing through the coil, a magnetic material having a small magnetic permeability may be used for the core. However, the former DC superimposition characteristic, that is, the inductance value obtained with respect to the DC current value flowing through the coil becomes small, and the noise reduction effect also becomes small. In this way, electronic components such as ferrite bead inductors are required to have a good balance of the antinomy characteristics of "larger inductance value when DC current is applied" and "smaller change in inductance value when DC current is applied". There is.
直流重畳特性を改善するための他の方法として、コイルの内外面に沿って周回する磁束を、磁気ギャップにて遮ることにより、磁気飽和を緩和する電子部品が提案されている。例えば、特許文献1(特開平10-199730)で提案されている電子部品は、磁気ギャップとしてコアに空隙構造を設けている。しかしながら、粉体成型や部材組み立て等、製造上困難を伴う。このため、特許文献2(特開平8-83730)のように連続した成型により製造される電子部品では、コアに空隙構造を設けることが困難であった。図11は特許文献2で提案されている従来技術の電子部品の磁束を示す説明図である。図11の一点鎖枠は、磁性体とコイルとの境界付近の模式拡大図である。図11に示す電子部品は、磁性体部と、コイルと、外部電極とからなる。磁性体部は、軸芯としての高透磁率の磁性材料からなる磁性体と、外被体としての高透磁率の磁性材料からなる磁性体とからなる。図11に示す従来技術の電子部品は、コイルの周回が全て高透磁率の磁性材料で覆われているため、コイル近傍の磁性体に磁束が集中する。このため、磁気飽和が生じやすく、直流重畳特性が悪い。さらに、図11の一点鎖枠に示すように、コイルピッチ間には漏れ磁束が発生し、コイルによって発生する磁束を阻害するため、インダクタンス値が低下する。 As another method for improving the DC superimposition characteristic, an electronic component that alleviates magnetic saturation by blocking the magnetic flux circulating along the inner and outer surfaces of the coil with a magnetic gap has been proposed. For example, the electronic component proposed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-199730) has a void structure in the core as a magnetic gap. However, there are manufacturing difficulties such as powder molding and member assembly. For this reason, it has been difficult to provide a void structure in the core of an electronic component manufactured by continuous molding as in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-83730). FIG. 11 is an explanatory diagram showing the magnetic flux of the electronic component of the prior art proposed in Patent Document 2. The one-point chain frame in FIG. 11 is a schematic enlarged view near the boundary between the magnetic material and the coil. The electronic component shown in FIG. 11 includes a magnetic material portion, a coil, and an external electrode. The magnetic material portion is composed of a magnetic material made of a magnetic material having a high magnetic permeability as a shaft core and a magnetic material made of a magnetic material having a high magnetic permeability as an outer cover. In the electronic component of the prior art shown in FIG. 11, since the circumference of the coil is entirely covered with a magnetic material having a high magnetic permeability, the magnetic flux is concentrated on the magnetic material in the vicinity of the coil. Therefore, magnetic saturation is likely to occur, and the DC superimposition characteristic is poor. Further, as shown in the one-point chain frame of FIG. 11, leakage flux is generated between the coil pitches and inhibits the magnetic flux generated by the coils, so that the inductance value decreases.
そこで、積層工法を使用し、特許文献3(特開平5-41323)および特許文献4(特開平9-330819)において、空隙構造の代わりに、コアの一部分を、絶縁材を含む低透磁率材料にて構成し、磁気ギャップとする積層型の電子部品が提案されている。 Therefore, using the laminating method, in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-413823) and Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-330819), instead of the void structure, a part of the core is made of a low magnetic permeability material containing an insulating material. A laminated electronic component having a magnetic gap has been proposed.
しかしながら、特許文献3および特許文献4で提案されている電子部品は、内部導体の周回が全て低透磁率の磁性体で覆われているため、内部導体を構成する磁性体の実効透磁率が低い。このため、直流電流印加時のインダクタンス値が十分得られず、直流重畳特性をバランスよく両立したものではなかった。また、積層型の電子部品は複雑な製造工程を要し、特許文献2で提案されている押出し成型のように簡易に連続成型を行うことが困難であった。さらに、直流電流値の変動による周波数使用限界およびインピーダンスの周波数特性の変化については、全く考慮されていなかった。 However, in the electronic components proposed in Patent Documents 3 and 4, the circumference of the internal conductor is entirely covered with a magnetic material having a low magnetic permeability, so that the effective magnetic permeability of the magnetic material constituting the internal conductor is low. .. For this reason, the inductance value when a direct current current is applied cannot be sufficiently obtained, and the direct current superimposition characteristics are not compatible with each other in a well-balanced manner. Further, the laminated electronic component requires a complicated manufacturing process, and it is difficult to easily perform continuous molding as in the extrusion molding proposed in Patent Document 2. Furthermore, no consideration was given to changes in the frequency usage limit and impedance frequency characteristics due to fluctuations in the DC current value.
本発明は、良好な周波数帯域と直流重畳特性とを有し、簡易に連続成型可能な電子部品を提供すること、を目的とする。 An object of the present invention is to provide an electronic component which has a good frequency band and DC superimposition characteristics and can be easily continuously molded.
本発明の電子部品は、透磁率の異なる複数のセラミック絶縁体材料からなる絶縁体部と、前記絶縁体部に埋設された中心軸をもつコイルと、前記中心軸が延在する中心軸方向の前記絶縁体部の表面に形成され、前記コイルに直接接合された外部電極とを備え、前記絶縁体部は少なくとも、前記中心軸を含み、前記コイルの内周面の内側に位置する、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第1の絶縁体と、前記コイルの内周面の外側に位置する、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第3の絶縁体と、前記第1及び第3の絶縁体の間に挟まれて位置し、低透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第2の絶縁体と、を含み、前記第2の絶縁体は前記コイルの少なくとも一部分に接することを特徴とする。 The electronic component of the present invention includes an insulator portion made of a plurality of ceramic insulator materials having different magnetic permeability, a coil having a central axis embedded in the insulator portion, and a central axis direction in which the central axis extends. It is provided with an external electrode formed on the surface of the insulator portion and directly bonded to the coil, and the insulator portion includes at least the central axis and is located inside the inner peripheral surface of the coil. A first insulator made of a ceramic insulator material having a magnetic coefficient, a third insulator made of a ceramic insulator material having a high magnetic permeability located outside the inner peripheral surface of the coil, and the first and third insulators. A second insulator, which is sandwiched between the insulators and is made of a low magnetic permeability ceramic insulator material, is characterized in that the second insulator is in contact with at least a part of the coil. do.
本発明によれば、直流電流値の変動による周波数使用限界およびインピーダンスの周波数特性の変化を抑えることができ、それにより直流電流値の変動による使用できる周波数が変動することで制限されてしまうことなく良好な周波数帯域を得ることができる。また、「直流電流印加時のインダクタンス値を大きく」、「直流電流印加時のインダクタンス値の変化が小さく」という二つの直流重畳特性をバランスよく両立することができる。さらに、コイルとコイルの中心軸が延在する中心軸方向に設けられた外部電極とが直接接合されているため、簡易に連続成型を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to suppress changes in the frequency usage limit and the frequency characteristics of the impedance due to fluctuations in the DC current value, and thereby without being limited by fluctuations in the usable frequency due to fluctuations in the DC current value. A good frequency band can be obtained. In addition, it is possible to achieve both the two DC superimposition characteristics of "larger inductance value when DC current is applied" and "smaller change in inductance value when DC current is applied" in a well-balanced manner. Further, since the coil and the external electrode provided in the direction of the central axis extending in the central axis of the coil are directly bonded, continuous molding can be easily performed.
図面を適宜参照しながら本発明を以下に詳述する。これらは非限定的な例示であり、本発明は図示された態様に限定されない。また、図面においては発明の特徴的な部分を強調して表現することがあるので、図面各部において縮尺の正確性は必ずしも担保されていない。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings as appropriate. These are non-limiting examples, and the present invention is not limited to the illustrated embodiments. In addition, since the characteristic parts of the invention may be emphasized in the drawings, the accuracy of the scale is not always guaranteed in each part of the drawings.
<第1実施形態に係る電子部品の第1の構成>
図1は、第1実施形態に係る電子部品の第1の構成を示す模式図である。図1(A)は、第1実施形態に係る電子部品の第1の構成を示す模式斜視図である。図1(B)は、図1(A)のA-A′線(コイルの中心軸)での模式断面図である。図1(C)は図1(B)のB-B′線での模式断面図である。以下の説明では、本発明の対象である電子部品の具体的な実施形態の一つとしてインダクタを挙げるが、電子部品は、例えば、トランス、電源用コモンモードフィルタなどであってもよい。また、このような電子部品を備える電子モジュールもまた本発明の一実施形態である。
<First configuration of electronic components according to the first embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first configuration of an electronic component according to a first embodiment. FIG. 1A is a schematic perspective view showing a first configuration of an electronic component according to a first embodiment. 1 (B) is a schematic cross-sectional view taken along the line AA'(the central axis of the coil) of FIG. 1 (A). FIG. 1C is a schematic cross-sectional view taken along the line BB'of FIG. 1B. In the following description, an inductor is mentioned as one of the specific embodiments of the electronic component which is the object of the present invention, but the electronic component may be, for example, a transformer, a common mode filter for a power supply, or the like. An electronic module including such an electronic component is also an embodiment of the present invention.
本発明の電子部品は、図1(A)に示すように、絶縁体部10(例えば、L:1.0~10.0mm、W:0.5~10.0mm、H:0.5~10.0mm)、コイル20(例えば、線径25~200μm)及び外部電極30(例えば、e:0~4.0mm)から構成される。 As shown in FIG. 1A, the electronic component of the present invention has an insulator portion 10 (for example, L: 1.0 to 10.0 mm, W: 0.5 to 10.0 mm, H: 0.5 to 10.0 mm), a coil 20 (for example, a wire diameter of 25 to 200 μm) and an external electrode 30 (for example, e: 0 to 4.0 mm).
絶縁体部10は、第1の絶縁体10a、第2の絶縁体10bおよび第3の絶縁体10cから構成される。第1実施形態に係る電子部品の第1の構成では、第1の絶縁体10aは、コイル20の中心軸A-A′を含み、コイル20の内周面の内側に位置する。第2の絶縁体10bは、第1の絶縁体10aと第3の絶縁体10cとの間に挟まれて位置する。第3の絶縁体10cは、コイル20の内周面の外側に位置する。ここで、「内側」は電子部品におけるコイル20の中心軸A-A′に近づく方向を意味し、「外側」は電子部品の外側表面に向かう方向を意味する。この構成により、コイル20の内周面を第2の絶縁体10bが覆う構造となる。つまり、第2の絶縁体10bはコイル20の少なくとも一部分に接する。コイル20の中心軸方向に直交する方向において、第2の絶縁体10bの厚みtの平均値である平均厚みは、例えば30~300μmである。ここで平均厚みとは、コイル20の中心軸方向に直交する方向において、20回以上測定した厚みtの平均値を意味する。第2の絶縁体10bの平均厚みは、好適には50μm以上であり、より好適には100μm~200μmである。
The
絶縁体部10を構成するセラミック絶縁体材料としては、例えば、Ni-Zn-Cuフェライトや、Mn-Zn-Cuフェライト又は金属磁性材料など必要な透磁率や周波数特性に応じて、非限定的に例示される。なお、本発明においては、絶縁体の磁性特性として透磁率により規定した説明を行うが、飽和磁束密度により規定することもできる。
The ceramic insulator material constituting the
電子部品の絶縁体部10を構成する第1の絶縁体10aおよび第3の絶縁体10cは、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなり、透磁率は50以上である。第2の絶縁体10bは、低透磁率のセラミック絶縁体材料からなり、透磁率は30以下である。好適には、第1の絶縁体10aの透磁率は100~1500であり、第2の絶縁体10bの透磁率は3~30であり、第3の絶縁体10cの透磁率は50~1500である。第2の絶縁体10bの透磁率が3より小さいと、第1の絶縁体10aおよび第3の絶縁体10cと同時に焼成するのが困難となり、好ましくない。第2の絶縁体10bの透磁率が30より大きいと、コイル20近傍の絶縁体に集中する磁束をバランス良く分散することができず、好ましくない。
The
コイル20は導電性材料である導線を螺旋形状に形成したものである。螺旋形状は中心軸を有し、図1(A)においてその中心軸を一点鎖線であるA-A′線で示している。本実施形態では螺旋形状に巻回されているが、例えば渦巻き形状など、仕様によって様々な形状をとることができ、本実施形態に限定されない。導電性材料は従来の電子部品の電極として用いられる各種の材料を特に限定なく用いることができ、典型的には、Agであり、好適には、他の金属を実質的に含まないAgであり、100重量部のAgと50重量部以下の他の金属との混合物や合金であってもよく、他の金属としては、Au、Cu、Pt、Pdなどが非限定的に例示される。
The
外部電極30は、コイル20の中心軸A-A′が延在する中心軸方向の絶縁体部10(絶縁体の長手方向)の両端面に設けられ、またその両端面の周囲を覆うように設けられていてもよい。外部電極30の材料としては、従来の電子部品の外部電極30として用いられる各種の材料を特に限定なく用いることができ、例えば、Ag、Cu、Pt、Ni、Zn、Snなどが非限定的に例示される。
The
ここで、外部電極30と接合されるコイル20の両端末は、積層型の電子部品において設けられる引出線を要さない。積層型の電子部品において、引出部から端子電極への接続までの導線の引き回しは、導線に方向性があるため曲げ加工などが難しく、かつ大きなスペースを要していた。本実施形態の電子部品は、外部電極30と螺旋形状のコイル20とが直接接合される。このため、本実施形態の電子部品は、引出線を設けた積層型の電子部品と比較し、小型化を図りつつコイル20のターン数を増すことができ、簡易な構成で高いインダクタンス値を得ることができる。さらに、加工する手間が省け、連続成型が容易となる。
Here, both ends of the
図2は、第1実施形態に係る電子部品の磁束を示す説明図である。図2に示す電子部品は、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第1の絶縁体10aと第3の絶縁体10cとの間に、低透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第2の絶縁体10bを備える。コイル20の内外面に沿って周回する磁束Dを遮るように配置された第2の絶縁体10bによって、コイル20に対してバランスよく磁束Dの流れる量を調整でき、コイル20近傍の絶縁体にかかる磁束Dの集中を分散することができる。さらに、図2の一点鎖枠に示すように、コイル20のピッチ間に発生する漏れ磁束Eが低減され、磁束の阻害によるインダクタンス値の低下が抑制される。このため、直流電流の変動による周波数使用限界およびインピーダンスの周波数特性の変化を抑えることができ、また、「直流電流印加時のインダクタンス値を大きく」、「直流電流印加時のインダクタンス値の変化が小さく」という二つの直流重畳特性をバランスよく両立することができる。第2の絶縁体10bは、第1の絶縁体10aおよび第3の絶縁体10cの透磁率の大きい方に対して、好適には3%以下であればよく、更により好適には1%以下であればよりよい。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the magnetic flux of the electronic component according to the first embodiment. The electronic component shown in FIG. 2 is a second insulator made of a ceramic insulator material having a low magnetic permeability between a
<第1実施形態に係る電子部品の第2の構成>
図3(A)及び(B)は、第1実施形態に係る電子部品の第2の構成を示す模式断面図である。第1実施形態に係る電子部品の第2の構成は、第1実施形態に係る電子部品の第1の構成の好適な一例である。
<Second configuration of electronic components according to the first embodiment>
3A and 3B are schematic cross-sectional views showing a second configuration of the electronic component according to the first embodiment. The second configuration of the electronic component according to the first embodiment is a preferable example of the first configuration of the electronic component according to the first embodiment.
第1実施形態に係る電子部品の第2の構成では、第1の絶縁体10aは、コイル20の中心軸A-A′を含み、コイル20の内周面の内側に位置する。第2の絶縁体10bは、第1の絶縁体10aと第3の絶縁体10cとの間に挟まれて位置する。第3の絶縁体10cは、コイル20の内周面の外側およびコイル20の外周面の内側に位置する。この構成により、コイル20の内周面を第2の絶縁体10bが覆い、かつ、コイル20の少なくとも一部が第2の絶縁体10b内に位置することとなる。好適には、コイル20の中心軸方向に直交する方向において、コイル20の線径の少なくとも10%以上が、第2の絶縁体10b内に位置する。
In the second configuration of the electronic component according to the first embodiment, the
図4(A)及び(B)は、セラミック絶縁体材料としてフェライトを用いた第1、第2及び第3の絶縁体10a、10b、10cを焼成により一体として形成した場合における、第1実施形態に係る電子部品の第2の構成を示す模式断面図である。図4(A)及び(B)の一点鎖枠は、第1、第2及び第3の絶縁体10a、10b、10cとコイル20との境界付近の模式拡大図である。
4 (A) and 4 (B) show the first embodiment in the case where the first, second and
図4(A)及び(B)に示すように、第1、第2及び第3の絶縁体10a、10b、10cとの境界面に、各絶縁体の材料が混じり合う拡散領域12a、12bが形成される。なお、拡散領域12a、12bの存在は、例えば、SEM(Scanning Electron Microscope)観察像などにおいて、明確に判断することができる。セラミック絶縁体材料にフェライトを用いた第1、第2及び第3の絶縁体10a、10b、10cを、焼成により一体として形成した場合、図4(A)に示すように、コイル20が拡散領域12b内に位置している。このため、絶縁体部10に占める拡散領域12bの体積が、拡散領域12b内に位置しているコイル20の体積分小さくなり、コイル20近傍の必要な部分の透磁率を確保できる点で好適である。また、図4(A)に示すように、拡散領域12bを含む第2の絶縁体10bがコイル20によって完全に分断されておらず連続している場合、第2の絶縁体10bの平均厚みを小さくしても欠陥とならない点で好適である。さらに、図4(B)に示すように、第2の絶縁体10bと拡散領域12bとの連続性がある場合、第2の絶縁体10bと第3の絶縁体10cとの密着性が良く、第2の絶縁体10bと第3の絶縁体10cとの接続が確実になされ、電子部品が耐湿環境に対応できる点で好適である。
As shown in FIGS. 4A and 4B,
<第2実施形態に係る電子部品>
図5(A)は、第2実施形態に係る電子部品の構成を示す模式断面図である。図5(B)は図5(A)のC-C′線での模式断面図である。第1実施形態に係る電子部品の構成との相違点は、コイル20と第2の絶縁体10bとの接する位置にある。第1実施形態では、コイル20の内周面が第2の絶縁体10bに覆われているが、第2実施形態では、コイル20の外周面が第2の絶縁体10bに覆われている。
<Electronic components according to the second embodiment>
FIG. 5A is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the electronic component according to the second embodiment. 5 (B) is a schematic cross-sectional view taken along the line CC'of FIG. 5 (A). The difference from the configuration of the electronic component according to the first embodiment is the position where the
第2実施形態に係る電子部品において、第1の絶縁体10aは、コイル20の中心軸A-A′を含み、コイル20の内周面の内側に位置し、第2の絶縁体10bは、第1の絶縁体10aと第3の絶縁体10cの間に挟まれて位置し、第3の絶縁体10cは、コイル20の外周面の外側に位置する。コイル20の中心軸方向に直交する方向において第2の絶縁体10bの平均厚みは、例えばコイル20の線径~300μmである。第2の絶縁体10bの平均厚みは、好適には100μm以上であり、より好適には120μm~200μmである。電子部品の絶縁体部10を構成する第1の絶縁体10aおよび第3の絶縁体10cは、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなり、透磁率は50以上である。第2の絶縁体10bは、低透磁率のセラミック絶縁体材料からなり、透磁率は30以下である。好適には、第1の絶縁体10aの透磁率は100~1500であり、第2の絶縁体10bの透磁率は3~30であり、第3の絶縁体10cの透磁率は50~1500である。第2の絶縁体10bの透磁率が3より小さいと、第1の絶縁体10aおよび第3の絶縁体10cと同時に焼成するのが困難となり、好ましくない。第2の絶縁体10bの透磁率が30より大きいと、コイル20近傍の絶縁体に集中する磁束をバランス良く分散することができず、好ましくない。第2の絶縁体10bは、第1の絶縁体10aおよび第3の絶縁体10cの透磁率の大きい方に対して、好適には3%以下であればよく、更により好適には1%以下であればよりよい。
In the electronic component according to the second embodiment, the
第2実施形態に係る電子部品では、絶縁体部10の最外に位置する外被体としての第3の絶縁体10cが、第2の絶縁体10bを被覆して製造される。第3の絶縁体10cが、コイル20より凹凸の小さい第2の絶縁体10bを被覆するため、良好な形状を整えることができ、電子部品の寸法バラツキが少なく、形状安定性が向上する点で好適である。
In the electronic component according to the second embodiment, the
さらに好適には、絶縁体部10の材質がフェライトである場合において、絶縁体部10を構成する第1、第2及び第3の絶縁体10a、10b、10cが焼成により接合する際に生じる拡散領域12a、12bに、コイル20が位置していてもよい。
More preferably, when the material of the
<その他の実施形態に係る電子部品>
図6は、その他の実施形態に係る電子部品の構成を示す模断面図である。図6(A)及び(B)は、コイル20の両端末においてコイル20の内径の大きさが異なる電子部品の一例を示している。図6(C)は、複数のコイル20からなる電子部品の一例を示している。図6(D)は、コイル20が絶縁体部10を構成する第1、第2及び第3の絶縁体10a、10b、10c全てに接している電子部品の一例を示している。本実施形態に係る電子部品の構成は、例えば、低透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第2の絶縁体10bとコイル20とが接する限りにおいて、適宜組み合わせてよいことなどを想定したものであり、コイル20の内径やコイル20の数などによって本発明の範囲を限定する趣旨ではない。
<Electronic components according to other embodiments>
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of electronic components according to other embodiments. 6A and 6B show an example of electronic components having different inner diameters of the
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に記載された態様に限定されるわけではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the embodiments described in these examples.
本発明の電子部品は、従来技術を適宜援用して、上述した構成となるように製造することができる。以下、非限定的な製造方法の一例を示す。 The electronic component of the present invention can be manufactured so as to have the above-mentioned configuration by appropriately using the prior art. The following is an example of a non-limiting manufacturing method.
<第1実施形態に係る電子部品の製造方法>
図7は、第1実施形態に係る電子部品の製造方法の説明図である。
<Manufacturing method of electronic components according to the first embodiment>
FIG. 7 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an electronic component according to the first embodiment.
図7に示すように、結合材と透磁率が例えば900のNi-Zn-Cuフェライトからなる絶縁体原料粉末とを混練機51で混練して絶縁体原料粉末と結合材を均一化した混練材61を1次押出成形機71に加圧供給し、1次押出成形機71の断面円形の出口の口金から成形された所望の、例えば0.2~2.5mmの径の第1の絶縁体10aである巻芯の断面円形の棒体81を、例えば30m/分の速度で押出し、乾燥機91で乾燥させる。
As shown in FIG. 7, the binder and the insulator raw material powder made of Ni—Zn—Cu ferrite having a magnetic permeability of, for example, 900 are kneaded with a
次いで、再びこの棒体81を2次押出し成形機72に送入する。2次押出し成形機72には結合材と透磁率が例えば5のNi-Zn-Cuフェライトからなる絶縁体原料粉末とを混練機52で混練した混練材62を2次押出し成形機72に加圧供給し、2次押出し成形機72の断面円形の出口の口金から棒体81に第2の絶縁体10bが結合した断面円形の棒体82を押出す。
Next, the
ここで、図1に示す第1実施形態に係る電子部品の第1の構成のように、コイル20が第2の絶縁体10b中に位置しない場合、この棒体82を乾燥機92で乾燥させた後、巻線機100により導線22を巻回する。一方、図3に示す第1実施形態に係る電子部品の第2の構成のように、コイル20が第2の絶縁体10b中に位置している場合には、この棒体82を乾燥させず、巻線機100により導線22を巻回する。乾燥機92による乾燥工程を組み入れないことにより、巻線機100のピッチなどを調整し、巻芯である棒体82の中に導線22を埋め込むことができる。このため、図3に示す第1実施形態に係る電子部品の第2の構成のように、コイル20が第2の絶縁体10b中に位置する。
Here, when the
次いで、この導線22を巻回した棒体82を3次押出成形機73に送入する。3次押出し成形機73には結合材と透磁率が例えば900のNi-Zn-Cuフェライトからなる絶縁体原料粉末とを混練機53で混練した混練材63を3次押出し成形機73に加圧供給し、棒体82を混練材63で被覆し、断面方形の外被体83が形成される。
Next, the
次いで、焼成炉の大きさ又は、下に敷くセッタの形状に合わせて切断して、600~1000℃、例えば900℃で焼成し、個々の電子部品の寸法に合わせてカッタで切断する。切断された個々の絶縁体部10である本体41は、バレル粉と水とでバレル研磨して、角部にアールを付ける。その後、銀粉末と溶剤とから成る銀ペーストを本体41の両端面およびそれに連なる外周面端部に塗布し焼き付けて外部電極30を形成する。この時、本体41の両端面に露出したコイル20の端末と外部電極30とが接続される。外部電極30の銀層には、ニッケル・メッキと半田メッキとが施される。
Next, it is cut according to the size of the firing furnace or the shape of the setter laid underneath, fired at 600 to 1000 ° C., for example, 900 ° C., and cut with a cutter according to the dimensions of individual electronic components. The main body 41, which is each of the
<第2実施形態に係る電子部品の製造方法>
図8は、第2実施形態における電子部品の製造方法の説明図である。
<Manufacturing method of electronic components according to the second embodiment>
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an electronic component in the second embodiment.
図8に示すように、結合材と透磁率が例えば900のNi-Zn-Cuフェライトからなる絶縁体原料粉末とを混練機51で混練して絶縁体原料粉末と結合材を均一化した混練材64を1次押出成形機71に加圧供給し、1次押出成形機71の断面円形の出口の口金から成形された所望の、例えば0.2~2.5mmの径の第1の絶縁体10aである巻芯の断面円形の棒体84を、例えば30m/分の速度で押出し、乾燥機91で乾燥させる。乾燥後、この棒体84を巻線機100により導線22を巻回する。
As shown in FIG. 8, the binder and the insulator raw material powder made of Ni—Zn—Cu ferrite having a magnetic permeability of, for example, 900 are kneaded with a
次いで、この導線22を巻回した棒体84を2次押出し成形機72に送入する。2次押出し成形機72には結合材と透磁率が例えば5のNi-Zn-Cuフェライトからなる絶縁体原料粉末とを混練機52で混練した混練材65を2次押出し成形機72に加圧供給し、2次押出し成形機72の断面円形の出口の口金から棒体84に第2の絶縁体10bが結合した棒体85を押出し、乾燥機92で乾燥させる。
Next, the
次いで、再びこの棒体85を3次押出成形機73に送入する。3次押出し成形機73には結合材と透磁率が例えば900のNi-Zn-Cuフェライトからなる絶縁体原料粉末とを混練機53で混練した混練材66を3次押出し成形機73に加圧供給し、棒体85を混練材66で被覆し、断面方形の外被体86が形成される。この外被体86形成以降の工程は、上述した第1実施形態に係る電子部品の製造方法と同様であるため、記載を省略する。
Then, the
上述した製造方法により、本発明の電子部品を実際に作成し、第2の絶縁体10bの平均厚みを変化させたもので、インダクタタンス値、周波数使用限界およびインピーダンスのピーク点などがどのように変化するかを測定した。
The electronic component of the present invention was actually produced by the above-mentioned manufacturing method, and the average thickness of the
電子部品の絶縁体部10の寸法は、4.5mm×3.2mm×3.2mmとした。第1の絶縁体10aの透磁率は900、第2の絶縁体10bの透磁は3、第3の絶縁体10cの透磁率は900とした。第2の絶縁体10bの平均厚みは、コイル軸に沿ってコイル軸を通る断面を研磨し、その20か所を光学顕微鏡を用いて測定した平均値により算出した。コイル20の線径は100μmであり、コイル20のピッチは240μmとした。図9及び図10に従来および本発明の第1実施形態に係る第1の構成の電子部品におけるインダクタンスの周波数特性およびインピーダンスの周波数特性の測定結果をそれぞれ示す。
The dimensions of the
図9は、従来および本発明の第1実施形態に係る第1の構成の電子部品におけるインダクタンスの周波数特性を示すグラフである。図9の縦軸はインダクタンス(μH)を示し、横軸は周波数(MHz)を示す。図9(A)は図11に示す従来の電子部品、つまり第2の絶縁体10bが設けられていない電子部品、図9(B)は第2の絶縁体10bの平均厚みが50μmの本発明の一例の電子部品、図9(C)は第2の絶縁体10bの平均厚みが100μmの本発明の一例の電子部品である。図9に示すように、本発明の一例の電子部品は従来の電子部品と比較し、電流値を変動させた場合でもインダクタンス値の変化が小さい。さらに、周波数使用限界が高くなり、かつ、インダクタンス値が高い。このため、本発明の電子部品は、直流電流値の変動による使用できる周波数が変動することで制限されてしまうことなく良好な周波数帯域が得られる。また、本発明の電子部品は、「直流電流印加時のインダクタンス値を大きく」、「直流電流印加時のインダクタンス値の変化が小さく」という二つの直流重畳特性をバランスよく両立されている。さらに、本発明の電子部品の第2の絶縁体10bの平均厚みが大きくなるにつれ、より周波数使用限界が高くなり、電流値を変動させた場合でもインダクタンス値の変化が小さい。
FIG. 9 is a graph showing the frequency characteristics of the inductance in the electronic component of the first configuration according to the conventional and the first embodiment of the present invention. The vertical axis of FIG. 9 shows the inductance (μH), and the horizontal axis shows the frequency (MHz). 9 (A) shows the conventional electronic component shown in FIG. 11, that is, an electronic component not provided with the
図10は、従来および本発明の第1実施形態に係る第1の構成の電子部品におけるインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。図10の縦軸はインピーダンス(Ω)を示し、横軸は周波数(MHz)を示す。図11に示す従来の電子部品、つまり第2の絶縁体10bが設けられていない電子部品、図10(B)は第2の絶縁体10bの平均厚みが50μmの本発明の一例の電子部品、図10(C)は第2の絶縁体10bの平均厚みが100μmの本発明の一例の電子部品である。図10に示すように、本発明の一例の電子部品は従来の電子部品と比較し、電流値を変動させた場合でもインピーダンスのピーク点の変化が小さい。このため、本発明の電子部品は、直流電流値の変動による使用できる周波数が変動することで制限されてしまうことなく良好な周波数帯域が得られる。また、本発明の電子部品の第2の絶縁体10bの平均厚みが大きくなるにつれ、電流値を変動させた場合でもインピーダンスの変化が小さくなり、より高周波数側にインピーダンスのピーク点がシフトする。
FIG. 10 is a graph showing the frequency characteristics of impedance in the electronic component of the first configuration according to the conventional and the first embodiment of the present invention. The vertical axis of FIG. 10 shows impedance (Ω), and the horizontal axis shows frequency (MHz). The conventional electronic component shown in FIG. 11, that is, the electronic component not provided with the
下記に実施例及び比較例の電子部品について、以下の測定を行った。電子部品の絶縁体部10の寸法は、4.5mm×3.2mm×3.2mmとした。第1の絶縁体10aの透磁率は900、第2の絶縁体10bの透磁は3、第3の絶縁体10cの透磁率は900とした。第2の絶縁体の平均厚みは、コイル軸に沿ってコイル軸を通る断面を研磨し、その20か所を光学顕微鏡を用いて測定した平均値により算出した。コイル20の線径は100μmであり、コイル20のピッチは240μmとした。実施例5におけるコイルの位置(%)は、コイル20の中心軸方向に直交する方向における第2の絶縁体10b中に位置しているコイル20の厚み(μm)をコイル20の線径100μmで除した値(%)の平均値である。第2の絶縁体10b中に位置しているコイル20の厚みは、コイル軸に沿ってコイル軸を通る断面を研磨し、光学顕微鏡を用いて測定して算出した。測定はLCRメータを使用し、各実施例および比較例につき、10個測定して平均値を求めた。表1のインダクタンスは、200mAの直流電流および10MHzの周波数でのインダクタンス値である。表1の周波数使用限界は、一義的な定義はないが、ここではインダクタンス値が公称値より10%上昇した周波数である。表1のインピーダンスmax周波数(MHz)は、200mAの直流電流でのインピーダンスが最大値(ピーク値)となる周波数である。
The following measurements were made for the electronic components of Examples and Comparative Examples below. The dimensions of the
表2に、各直流電流値(200、400、600および800mA)における10MHzの周波数でのインダクタンス値を示す。比較例が直流電流によりインダクタンス値は大きく変動するのに対し、実施例では、第2の絶縁体10bの平均厚みが大きいほど、直流電流値が変化しても、インダクタンス値は大きく変動しない。このことは、直流電流値の値にかかわらず、常に安定したインダクタンスとして使用できることを示している。
Table 2 shows the inductance values at a frequency of 10 MHz at each DC current value (200, 400, 600 and 800 mA). In the comparative example, the inductance value fluctuates greatly depending on the direct current, whereas in the embodiment, the larger the average thickness of the
表3に、各直流電流値(200、400、600および800mA)におけるインピーダンスが最大値(ピーク値)となる周波数である、インピーダンスmax周波数(MHz)を示す。比較例が直流電流により大きく変動しさらに、直流電流値が低い時は、直流電流値が高いときに比べて、インピーダンスmax周波数が低いのに対し、実施例では、第2の絶縁体10bの平均厚みが大きいほど、直流電流値が変化しても、インピーダンスmax周波数は大きく変動せず、さらに、直流電流値が低い時も、直流電流値が高いときも、インピーダンスmax周波数が高い。このことは、直流電流値の値にかかわらず、常に高い周波数まで安定して使用できることを示している。
Table 3 shows the impedance max frequency (MHz), which is the frequency at which the impedance at each DC current value (200, 400, 600 and 800 mA) becomes the maximum value (peak value). The comparative example greatly fluctuates due to the direct current current, and when the direct current value is low, the impedance max frequency is lower than when the direct current value is high, whereas in the embodiment, the average of the
10 絶縁体部
10a 第1の絶縁体
10b 第2の絶縁体
10c 第3の絶縁体
20 コイル
30 外部電極
10
Claims (7)
前記絶縁体部に埋設された中心軸をもつコイルと、
前記中心軸が延在する中心軸方向の前記絶縁体部の表面に形成され、前記コイルに直接接合された外部電極と、を備える電子部品であって、
前記絶縁体部は少なくとも、
前記中心軸を含み、前記コイルの内周面の内側に位置する、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第1の絶縁体と、
前記コイルの内周面の外側に位置する、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第3の絶縁体と、
前記第1の絶縁体を覆い、且つ、前記第1及び第3の絶縁体の間に挟まれて位置し、低透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第2の絶縁体と、を含み、
前記中心軸方向と直交する方向において、前記第2の絶縁体の平均厚みは100μm以上であり、
前記第2の絶縁体の透磁率が、3~30であり、
前記第2の絶縁体の透磁率が、前記第1および第3の絶縁体の透磁率の大きい方の透磁率の3%以下であり、
前記コイルの少なくとも一部が前記第2の絶縁体内に位置し、
前記第3の絶縁体は、前記コイルの内周面の外側および前記コイルの外周面の内側に位置することを特徴とする、
電子部品。 An insulator part made of multiple ceramic insulator materials with different magnetic permeability,
A coil having a central axis embedded in the insulator portion and
An electronic component comprising an external electrode formed on the surface of the insulator portion in the central axis direction in which the central axis extends and directly bonded to the coil.
The insulator part is at least
A first insulator made of a ceramic insulator material having a high magnetic permeability, which includes the central axis and is located inside the inner peripheral surface of the coil.
A third insulator made of a ceramic insulator material having a high magnetic permeability, which is located outside the inner peripheral surface of the coil,
A second insulator that covers the first insulator and is sandwiched between the first and third insulators and is made of a ceramic insulator material having a low magnetic permeability.
The average thickness of the second insulator is 100 μm or more in the direction orthogonal to the central axis direction.
The magnetic permeability of the second insulator is 3 to 30, and the magnetic permeability is 3 to 30.
The magnetic permeability of the second insulator is 3% or less of the magnetic permeability of the larger magnetic permeability of the first and third insulators.
At least a portion of the coil is located within the second insulator.
The third insulator is located outside the inner peripheral surface of the coil and inside the outer peripheral surface of the coil.
Electronic components.
前記絶縁体部に埋設された中心軸をもつコイルと、
前記中心軸が延在する中心軸方向の前記絶縁体部の表面に形成され、前記コイルに直接接合された外部電極と、を備える電子部品であって、
前記絶縁体部は少なくとも、
前記中心軸を含み、前記コイルの内周面の内側に位置する、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第1の絶縁体と、
前記コイルの内周面の外側に位置する、高透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第3の絶縁体と、
前記第1の絶縁体を覆い、且つ、前記第1及び第3の絶縁体の間に挟まれて位置し、低透磁率のセラミック絶縁体材料からなる第2の絶縁体と、を含み、
前記中心軸方向と直交する方向において、前記第2の絶縁体の平均厚みは100μm以上であり、
前記第2の絶縁体の透磁率が、3~30であり、
前記第2の絶縁体の透磁率が、前記第1および第3の絶縁体の透磁率の大きい方の透磁率の3%以下であり、
前記コイルが前記第2の絶縁体内に位置し、
前記第3の絶縁体は、前記コイルの外周面の外側に位置することを特徴とする、
電子部品。 An insulator part made of multiple ceramic insulator materials with different magnetic permeability,
A coil having a central axis embedded in the insulator portion and
An electronic component comprising an external electrode formed on the surface of the insulator portion in the central axis direction in which the central axis extends and directly bonded to the coil.
The insulator part is at least
A first insulator made of a ceramic insulator material having a high magnetic permeability, which includes the central axis and is located inside the inner peripheral surface of the coil.
A third insulator made of a ceramic insulator material having a high magnetic permeability, which is located outside the inner peripheral surface of the coil,
A second insulator that covers the first insulator and is sandwiched between the first and third insulators and is made of a ceramic insulator material having a low magnetic permeability.
The average thickness of the second insulator is 100 μm or more in the direction orthogonal to the central axis direction.
The magnetic permeability of the second insulator is 3 to 30, and the magnetic permeability is 3 to 30.
The magnetic permeability of the second insulator is 3% or less of the magnetic permeability of the larger magnetic permeability of the first and third insulators.
The coil is located in the second insulator and
The third insulator is located outside the outer peripheral surface of the coil.
Electronic components.
前記巻芯に導線を巻回しコイルを形成する工程と、
前記混練材の押出し成形により外被体を形成する工程と、
前記巻芯および前記外被体を焼成した後、所定の長さに切断する工程と、
前記コイルと接合する外部電極を形成する工程と、を備える、請求項1~6のいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。 The process of forming a winding core by extruding a kneaded material, which is a mixture of insulator raw material powder and binder, and
The process of winding a conducting wire around the core to form a coil,
The step of forming the outer cover by extruding the kneaded material and
A step of firing the core and the outer body and then cutting them to a predetermined length.
The method for manufacturing an electronic component according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a step of forming an external electrode to be joined to the coil.
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