JP7484853B2 - インダクタ部品 - Google Patents

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Description

本発明は、インダクタ部品に関する。
近年、ノートブック、スマートフォン、デジタルTV等電子機器の小型および薄型化が進んでいる。これに伴い、電子機器に搭載されるインダクタ部品も小型および薄型であることが求められている。
特開2019-165169号公報
インダクタ部品には積層型がある。積層型インダクタ部品としては、金属磁性粒子を含む磁性体部と、磁性体部内に位置する螺旋状の導体パターンから構成されたコイル部と、導体パターン間に位置する絶縁層と、コイル部の内側領域(磁心部)にてコイル部の巻軸方向に対して略垂直な方向に延在する磁気ギャップ層とを有して成るものがある。
ここで、本願発明者は下記技術的課題を新たに見出した。具体的には、磁気ギャップ層によりインダクタ部品の直流重畳特性の低下抑制が図られていることは知られているところ、インダクタ部品の構成要素である磁気ギャップ層に、ポリイミド、ガラス、酸化アルミニウム等の非磁性体を使用すると、インダクタンスの低下を招くこととなる。
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、インダクタンスの低下を抑制しつつ、磁束制御により直流重畳特性の低下を好適に抑制可能なインダクタ部品を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態では、
金属磁性粒子を含む第1の磁性体層が積層された素体部と、前記素体部内にて複数の導体パターンが螺旋状に接続されたコイル部と、前記導体パターン間に配置された絶縁部とを備え、
少なくとも前記コイル部の内側領域に該コイル部の巻回軸方向に対して交差する方向に延在するように、第2の磁性体層が設けられ、および、
前記第2の磁性体層の透磁率が、前記第1の磁性体層の透磁率よりも小さくかつ前記絶縁部の透磁率よりも大きい、インダクタ部品が提供される。
本発明の一実施形態に係るインダクタ部品によれば、インダクタンスの低下を抑制しつつ、磁束制御により直流重畳特性の低下を好適に抑制可能である。
本発明の一実施形態に係るインダクタ部品を模式的に示す断面図である。 第1の磁性体層に含まれる金属磁性粒子Aの構成を模式的に示す断面図である。 相対的に大きい厚みの第2磁性体層を有して成る本発明の別実施形態に係るインダクタ部品を模式的に示す断面図である。 第2の磁性体層が第1磁性体層の金属磁性粒子により囲まれている状態を模式的に示す断面図である。 2層以上の第2磁性体層を有して成る本発明の別実施形態に係るインダクタ部品を模式的に示す断面図である。 本発明の別実施形態に係るインダクタ部品を模式的に示す断面図である。 本発明の別実施形態に係るインダクタ部品を模式的に示す断面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す平面図である。 導体パターン用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 導体パターン用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す平面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 絶縁部用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 絶縁部用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す平面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す平面図である。 導体パターン用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 導体パターン用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す平面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 絶縁部用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 絶縁部用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す平面図である。 第2の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 第4の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す平面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 導体パターン用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 絶縁部用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 導体パターン用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 絶縁部用ペーストから構成される印刷層の形成工程を模式的に示す断面図である。 第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層を形成する工程を模式的に示す断面図である。 焼成済積層体に外部電極を設けて、本発明の一実施形態に係るインダクタ部品を得る工程を模式的に示す断面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態に係るインダクタ部品について説明する。
[インダクタ部品の基本的構成]
まず、本発明の一実施形態に係るインダクタ部品の特徴部分を説明するに先立ち、インダクタ部品の基本的構成を図1Aを参照しながら説明する。図1Aは、本発明の一実施形態に係るインダクタ部品を模式的に示す断面図である。図1Aに示すように、本発明の一実施形態に係るインダクタ部品100は、第1の磁性体層10Aが積層された素体部20と、素体部20内にて複数の導体パターン30が螺旋状に配置接続されたコイル部40と、導体パターン30間を絶縁する絶縁部50と、素体部20の表面に設けられた外部電極60A、60Bとを少なくとも備える。
素体部20を構成する第1の磁性体層10Aは、飽和磁束密度を高くする観点から図1Bに示すような金属磁性粒子Aを含む。金属磁性粒子Aは、金属磁性材料で構成されるコア部A1を少なくとも含み、コア部A1に加えコア部A1の表面に設けられた絶縁性被膜A2を含むことができる。金属磁性粒子Aの平均粒径は、7.0μm以上20.0μm以下であることが好ましく、例えば10.0μmであることができる。後述するが、粒子Aは粒子径が相対的に大きく金属磁性材料で構成されるコア部A1を備えることから、全体として当該粒子Aを含む第1磁性体層の透磁率を相対的に高くすることができる。なお、透磁率は、第1の磁性体層10Aに用いられる材料の組成および配合比率から推測される。
又、絶縁性被膜A2が存在すると、コア部A1同士間の距離を取ることができる。そのため、外部磁場を印加したときに粒子A間に発生する磁束の集中が緩和されて粒子Aにおける磁束密度が低下する。そのため、粒子A内における磁気飽和が抑制され、直流重畳特性が向上し得る。なお、被膜が「絶縁性」を有するか否かは、粉体抵抗測定器により測定される体積抵抗率を基準として判定することができる。
金属磁性材料の種類は特に限定されるものではなく、所望の特性および用途、ならびに表面に形成する絶縁性被膜の組成および絶縁性被膜の形成方法等に応じて適宜選択することができる。例えば、金属磁性材料は、FeSi系合金、FeSiCr系合金、FeSiAl系合金、FeCo系合金、FeNi系合金およびFe系アモルファス合金からなる群から選択される少なくとも1種の合金で構成され得る。
素体部20を熱処理することにより、金属磁性粒子Aの表面近傍は、金属磁性粒子Aを構成する金属の酸化物で覆われ絶縁性被膜として機能する。公知のゾルゲル法やメカノケミカル法等により絶縁性被膜を予め形成してもよい。構成する材料はP、Si等の酸化物が好ましく、これにより金属磁性粒子間の絶縁性を高くすることが出来る。絶縁性被膜の形成方法や材料は、これに限定されるものではなく、所望の特性および用途、コア部の組成、絶縁性被膜の形成方法、製造時の焼成温度等に応じて適宜選択することができる。例えば、粒子Aの絶縁性被膜の材料としては、例えば、シリカ、リン酸ガラスを挙げることができる。又、絶縁性被膜は非磁性であることが好ましい。絶縁性被膜が非磁性であると、粒子A間における磁束の集中を効果的に緩和することができ、磁気飽和を効果的に抑制することができる。その結果、直流重畳特性がより向上し得る。金属磁性粒子同士は、絶縁性被膜を介して互いに結合していてもよい。
又、第1磁性体層10Aは樹脂を更に含むことができる。樹脂を含む場合、樹脂を硬化させることにより磁性体層を製造することができる。樹脂の硬化温度は金属磁性粒子の熱処理温度よりも低く低温硬化させることができ、素体部の強度向上、めっきプロセスでのめっき液の素体内部への浸入を抑制することができる。樹脂の種類は特に限定されるものではなく、所望の特性および用途等に応じて適宜選択することができる。樹脂は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂およびポリフェニレンサルファイド系樹脂等であってよいが、上述の材料に限定されるものではない。樹脂の含有量は、磁性体全体の重量を基準として1.0重量%以上5.0重量%以下であることが好ましい。
コイル部40の構成要素である複数の導体パターン30はそれぞれ、例えば、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、白金、又はパラジウムなどの金属材料、若しくはこれらを含む合金金属材料で形成されている。この導体パターン30が絶縁部50を層方向に貫通する層間接続ビアを介して螺旋状に接続されることにより、コイル部40が形成される。層間接続ビアも導体パターン30と同様の材料で形成することができる。絶縁部50は、積層方向に沿って相互に直接対向する導体パターン30同士間で絶縁可能に配置されている。絶縁部50の幅寸法は、導体パターン30の幅寸法と同じ、又は大きくすることで、積層時の積層ズレが生じても確実に絶縁することが可能となる。又、絶縁部50は、コイルの巻軸方向と交差するように層形態を成している。好ましくは、絶縁部50は、コイルの巻軸方向と直交する方向に延在している。絶縁部50は、絶縁性材料(非磁性フェライト、ガラス等)から構成され、非磁性フェライトとしては、例えば、Cu-Znフェライトなどを用いることができる。
外部電極60A、60Bは、例えば回路基材等にインダクタ部品100を表面実装するためのものである。具体的には、外部電極をハンダにより回路基材の電極と接続されることで、回路基材等にインダクタ部品100を表面実装することができる。外部電極60A、60Bは、素体部20の表面に設けられており引出導体を介してコイル部40の両端とそれぞれ接続される。外部電極60A、60Bはそれぞれ、素体部20の下面20bの一部から側面20aを介して上面20cの一部までを覆うように設けられている。外部電極60A、60Bは、導体パターン30同様、例えば、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、錫、白金、又はパラジウムなどの金属材料、若しくはこれらを含む合金金属材料で形成され得る。
[本発明のインダクタ部品の特徴部分]
上記基本的構成を前提として、以下にて、本発明の特徴部分について説明する。本願発明者らは、インダクタンスおよび直流重畳特性の低下を好適に抑制可能とするための解決策について鋭意検討した。その結果、本願発明者らは、下記思想を有する本発明を案出するに至った。
具体的には、本発明の一実施形態は、インダクタ部品100の構成要素として、既述の要素に加えて下記の特徴を有する第2の磁性体層10Bを更に設けるという思想を有する。具体的には、本発明の思想は、(1)少なくともコイル部40の内側領域41にてコイル部40の巻回軸方向に対して交差する方向に延在し、かつ(2)その透磁率が上記第1の磁性体層10Aの透磁率よりも小さくかつ上記絶縁部50の透磁率よりも大きい、第2の磁性体層10Bを設けるというものである。第2の磁性体層10Bは、コイル部40の巻回軸方向に対して直交する方向に延在していることが好ましい。本明細書でいう「絶縁部」とは、導体パターン間の絶縁に寄与するものであり、非磁性体部(比透磁率=1)および第2磁性体層10Bの透磁率よりも小さい透磁率(比透磁率>1)を有する低磁性体部を指す。なお、透磁率は、各部に用いられる材料の組成および配合比率から推測される。
上記思想に従えば、コイル部40の内側領域41に第2の磁性体層10Bが設けられる。第2の磁性体層10Bは、第1の磁性体層10Aよりも小さい透磁率を有するものである。コイル部40から発生する磁束は透磁率の高い側を通る性質を有し得るため、磁束は第1の磁性体層10Aを通じやすい一方で第2の磁性体層10Bを通じにくい。そのため、第2の磁性体層10Bは、磁気ギャップ層として機能してコイル部40から発生する磁束飽和を好適に制御することができる。その結果として、直流重畳特性の向上を図ることができる。
磁気ギャップ層が非磁性体層である場合、その非磁性体層の配置箇所は磁気として寄与しない箇所となりインダクタンスの低下を招く虞がある、この点につき、本発明では、磁気ギャップ層としての第2の磁性体層10Bの透磁率が第1の磁性体層10Aよりも相対的に小さいが磁性体層として機能する。そのため、第2の磁性体層の配置箇所も磁気として寄与する箇所となり全体として磁気特性の低下を抑制することができる。
更に、第2磁性体層10Bは、絶縁部50よりも大きい透磁率を有するものである。磁束は透磁率の高い側を通る性質を有し得るため、磁束は第2の磁性体層10Bよりも絶縁部50をより通じにくい。そのため、コイル部40から発生する磁束が絶縁部50に通じることによる直流重畳特性の低下を好適に回避することができる。
特に、絶縁部50として非磁性体が用いられる場合、比透磁率が1となり得るため、絶縁部50として比透磁率が1を上回る低磁性体部を用いる場合と比べて、上記磁束が絶縁部50に通じることをより好適に回避することができる。更に、絶縁部50が絶縁性を有した非磁性体であると、導体パターン30間の絶縁を好適に行うことができる。
[本発明のインダクタ部品の製造方法]
以下、本発明の一実施形態に係る上記インダクタ部品100の製造方法について説明する。
(材料準備工程)
まず、上記インダクタ部品の構成要素の材料を準備する。具体的には、上記インダクタ部品の構成要素の材料として、第1の磁性体層用ペースト、第2の磁性体層用ペースト、導体パターン(層間接続ビア用含む)ペースト、および絶縁部用ペーストを準備する。
第1の磁性体層用ペーストは、金属磁性粒子A、バインダー(エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等)、溶剤(ターピネオール、カルビトール、ブチルカルビトール、又はテキサノール等)、可塑剤等を加えて混錬することにより調整したペーストである。第2の磁性体層用ペーストは、金属磁性粒子B、バインダー(エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等)、溶剤(ターピネオール、カルビトール、ブチルカルビトール、又はテキサノール等)、可塑剤等を加えて混錬することにより調整したペーストである。導体パターンペーストは、上記導体パターンを構成する金属材料、バインダー(エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等)、溶剤(ターピネオール、カルビトール、ブチルカルビトール、又はテキサノール等)、可塑剤等を加えて混錬することにより調整したペーストである。絶縁部用ペーストは、上記絶縁性材料、バインダー(エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等)、溶剤(ターピネオール、カルビトール、ブチルカルビトール、又はテキサノール等)、可塑剤等を加えて混錬することにより調整したペーストである。
(未焼成積層体の形成工程)
次に、上記ペーストを用いて未焼成積層体を形成する。なお、下記にて各ペーストから構成される印刷層については、例えばスクリーン印刷法等の印刷法により形成することができる。
図7Aおよび図7Bに示すように、上記第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層10Aαを形成する。当該印刷層10Aαについては、図示していないが、金属プレート上に熱剥離シートおよびPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを積み重ねた基板に第1の磁性体層用ペーストを所定回数スクリーン印刷することで形成することができる。この印刷層10Aαはインダクタ部品の外層に相当し得る。
図8Aおよび図8Bに示すように、第1の磁性体層用ペーストから構成される印刷層10Aα上に、導体パターン用ペーストの印刷層30αを形成する。
図9に示すように、導体パターン用ペーストの印刷層30αが形成されていない領域に第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαを更に形成する。
図10Aおよび図10Bに示すように、導体パターン用ペーストの印刷層30α上に絶縁部用ペーストから構成される印刷層50αを形成する。具体的には、絶縁部用ペーストの印刷層50αの幅を導体パターン用ペーストの印刷層30αよりも大きくして、導体パターン用ペーストの印刷層30αが覆われるように印刷層50αを形成する。なお、導体パターン(コイル導体に相当)同士を接続するビア部となる箇所には、印刷層50αを印刷しないようにする。
図11Aおよび図11Bに示すように、絶縁部用ペーストから構成される印刷層50αが形成されていない領域であって、既に形成した第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aα上および導体パターン用ペーストの印刷層30αの一部上に第1の磁性体層用ペーストの印刷層10Aαを形成する。なお、導体パターン(コイル導体に相当)同士を接続するビア部となる箇所には、第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαを印刷しないようにする。
その後、導体パターン(コイル導体に相当)同士を接続するビア部となる箇所に導体パターン用ペーストの印刷層(ビア導体に相当)を形成する。
図12Aおよび図12Bに示すように、第1の磁性体層用ペーストの印刷層10Aαおよび絶縁部用ペーストの印刷層50α上に、導体パターン用ペーストの印刷層30αを更に形成する。具体的には、図8Bに示す導体パターン用ペーストの印刷層30αの一端30α1側からスパイラル形態をなすように、第1の磁性体層用ペーストの印刷層10Aαおよび絶縁部用ペーストの印刷層50α上に導体パターン用ペーストの印刷層30αを更に形成する。
図13に示すように、導体パターン用ペーストの印刷層30αが形成されていない領域であって、既に形成した第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aα上および絶縁部用ペーストの印刷層50α上に、第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαを更に形成する。なお、導体パターン(コイル導体に相当)同士を接続するビア部となる箇所には、第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαを印刷しないようにする。
図14Aおよび図14Bに示すように、導体パターン用ペーストの印刷層30α上に絶縁部用ペーストから構成される印刷層50αを形成する。具体的には、絶縁部用ペーストの印刷層50αの幅を導体パターン用ペーストの印刷層30αよりも大きくして、導体パターン用ペーストの印刷層30αが覆われるように印刷層50αを形成する。なお、導体パターン(コイル導体に相当)同士を接続するビア部となる箇所には、印刷層50αを印刷しないようにする。
図15Aおよび図15Bに示すように、第2の磁性体層用ペーストの印刷層10Bαを形成する。具体的には、絶縁部用ペーストから構成される印刷層50αにより囲まれる領域に位置する既に形成した第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aα上に、第2の磁性体層用ペーストの印刷層10Bαを形成する。なお、導体パターン(コイル導体に相当)同士を接続するビア部となる箇所には、第2の磁性体用ペーストの印刷層10Bαを印刷しないようにする。
図16に示すように、絶縁部用ペーストの印刷層50αの外側領域に第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαを更に形成する。具体的には、絶縁部用ペーストの印刷層50αおよび第2の磁性体層用ペーストの印刷層10Bαが形成されていない領域であって、既に形成した第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aα上に、第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαを更に形成する。なお、導体パターン(コイル導体に相当)同士を接続するビア部となる箇所には、第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαを印刷しないようにする。
その後、導体パターン(コイル導体に相当)同士を接続するビア部となる箇所に導体パターン用ペーストの印刷層(ビア導体に相当)を形成する。
以降、上記同様に、導体パターン用ペーストの印刷層30αの形成工程(図17参照)、第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαの形成工程(図18参照)、ビア部となる箇所を確保した上での絶縁部用ペーストの印刷層50αの形成工程(図19参照)、ビア部となる箇所を確保した上での第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαの形成工程(図20参照)、導体パターン用ペーストの印刷層30αの形成工程(図21参照)、第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαの形成工程(図22参照)、ビア部となる箇所を確保した上での絶縁部用ペーストの印刷層50αの形成工程(図23参照)を順次繰り返す。
その後、導体パターン用ペーストの印刷層30αの形成工程実施に続いて、導体パターン用ペーストの印刷層30αが形成されていない領域に第1の磁性体用ペーストの印刷層10Aαを形成することで、インダクタ部品のコイル部の前駆体を形成する。
コイル部の前駆体の形成後、このコイル部の前駆体上に、スクリーン印刷を必要回数実施して、第1の磁性体層用ペーストの印刷層10Aαを形成する(図24参照)。この印刷層10Aαはインダクタ部品の対向する側の外層に相当し得る。
以上により、未焼成積層体を作製することができる(図24参照)。かかる未焼成積層体は、金属磁性粒子の充填率を高めるため圧着加工を行う。その後、ダイシング機等により所定のサイズに切断して個片化した未焼成積層体100αを得る。
(焼成工程)
個片化した未焼成積層体は、大気中において所定温度(例えば350~400℃)で脱バインダー処理 及び 焼成処理(例えば600~800℃を行う。当該熱処理の実施により、焼成積層体を得ることができる。上記熱処理により、金属磁性粒子の表面に絶縁性被膜が形成され、この絶縁性被膜を介して金属磁性粒子同士が互いに結合される。
続いて、焼成済積層体の両端部に外部電極用の導体ペーストを塗布した後、焼付け処理を行い、焼き付けられた電極(端子)上にめっきを施すことで外部電極60A、60Bを形成する。この際に、積層体の磁性体層に存在する空隙部にめっき液が浸入するのを防止するために、予め積層体に存在する空隙部に樹脂を含浸してもよい。
以上により、本発明の一実施形態に係るインダクタ部品100を製造することができる(図25参照)。
以下、本発明の一実施形態に係るインダクタ部品の採り得る好適な態様について説明する。
ある好適な態様では、第2の磁性体層10Bが金属磁性粒子Bを含むことが好ましい。
インダクタ部品100の構成要素である磁気ギャップ層としての第2の磁性体層10Bが、第1の磁性体層10Aと同様に金属磁性粒子Bを含むと、磁気ギャップ層がガラス等の非磁性材から構成される場合と比べて、以下の利点がある。具体的には、第1の磁性体層10Aと第2の磁性体層10B共に金属磁性粒子を含む構成となる。かかる構成を採るということは、製造途中段階の焼成工程時に両磁性体層の前駆体が共に金属磁性粒子を含むことを意味する。
そのため、磁気ギャップ層として金属磁性粒子を含まない非磁性体の前駆体を用いる場合と比べて、焼成工程時にて両者の収縮挙動に違いが生じることを抑制することができる。これにより、最終的に得られるインダクタ部品100内にて、第1の磁性体層10Aと第2の磁性体層10Bとの間の界面領域においてクラックが生じることを抑制することができる。そのため、磁気ギャップ層としての第2の磁性体層10Bによりコイル部40から発生する磁束の制御を好適に実施でき、それによってインダクタ部品100の直流重畳特性をより好適に図ることができる。
なお、金属磁性粒子Bは、金属磁性粒子Aと同様に金属磁性材料で構成されるコア部を少なくとも含み、コア部に加えコア部の表面に設けられた絶縁性被膜を含むことができる。金属磁性粒子Bの平均粒径は、0.5μm以上7.0μm未満であることが好ましく、例えば2.0μmであることができる。コア部および絶縁性被膜の採り得る材料等は金属磁性粒子Aのものと同様である。そのため、その説明については重複を避けるため省略する。
ある好適な態様では、第2の磁性体層10Bの金属磁性粒子Bの平均粒径は第1の磁性体層10Aの金属磁性粒子Aの平均粒径よりも小さいことが好ましい。
上述のように、第1の磁性体層10Aも第2の磁性体層10Bも共に金属磁性粒子を含み得る。ここで、金属磁性粒子の粒子径と磁性体の透磁率との間には相関関係が成り立ち得る。かかる関係をふまえ、第2の磁性体層10Bの金属磁性粒子Bの平均粒径を第1の磁性体層10Aの金属磁性粒子Aの平均粒径よりも小さくする。これにより、インダクタ部品100の構成要素である第2の磁性体層10Bの透磁率を第1の磁性体層10Aの透磁率よりも小さくすることができる。
なお、金属磁性粒子の平均粒径は次のように測定することが出来る。まず、コイル部品を切断して断面を形成する。断面は、コイル部の巻回軸を含み、素体部の側面と直交する面が好ましい。この断面をイオンミリングにより加工する。加工後の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察する。SEMの拡大倍率は500倍以上5000倍以下程度に設定することが好ましい。得られたSEM像から、40個の金属磁性粒子を無作為に抽出し、画像解析により、各金属磁性粒子の円相当径を算出し、それを各金属磁性粒子の粒径とする。各金属磁性粒子の形状を、上述のようにして求めた粒径を直径とする球と仮定し、各金属磁性粒子の体積を、球の体積として算出する。そして、上述のようにして求めた粒径と体積より、金属磁性粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径D50)を算出する。
ある好適な態様では、断面視で、第2の磁性体層10Bが絶縁部50と接するように配置されていることが好ましい(図1A等参照)。なお、断面視する面は任意の断面を選択可能であるが、コイル部の巻回軸を含み、素体部の側面と直交する面が好ましい。
上述のように、本発明の一実施形態では、第2磁性体層10Bの透磁率が絶縁部50の透磁率よりも大きくなっている。コイル部40から発生する磁束は透磁率の高い側を通る性質を有し得るため、磁束は第2の磁性体層10Bと比べて絶縁部50をより通じにくい。この際、第2の磁性体層10Bと絶縁部50とが互いに接する関係であれば、第2の磁性体層10Bの端部と絶縁部50の端部との間に第1の磁性体層10Aが存在しないため、第1の磁性体層10A側から第2の磁性体層10Bを介することなく絶縁部50側へと磁束が通じることを好適に回避することができる。
ある好適な態様では、断面視で第2の磁性体層10BIが導体パターン30間に配置された絶縁部50のうちの少なくとも1つと接し、第2の磁性体層10BIの厚みW1は第2の磁性体層10BIと接する絶縁部50の厚みW2よりも厚いことが好ましい(図2参照)。又、ある好適な態様では、第2の磁性体層10BIが、第1の磁性体層10Aの金属磁性粒子Aの平均粒径Dよりも相対的に大きい厚みW1を有することが好ましい(図3参照)。特に限定されるものではないが、第2の磁性体層10BIは、10μm以上50μm以下、例えば15μmの厚みW1を有することができる。
なお、W1とW2は次のように測定することが出来る。まず、コイル部品を切断して断面を形成する。断面は、コイル部の巻回軸を含み、素体部の側面と直交する面が好ましい。この断面をイオンミリングにより加工する。加工後の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察する。得られたSEM像から、断面中における第2の磁性体層10BIの巻回軸方向の厚みの最大値を求め、第2の磁性体層10BIの厚みW1とする。また、断面中における第2の磁性体層10BIと接する絶縁部50の巻回軸方向の厚みの最大値を求め、絶縁部50の厚みW2とする。
上述のように、本発明の一実施形態に係るインダクタ部品100の製造途中において、所定圧力による熱圧着を実施して未焼成積層体を形成する。当該熱圧着時には、積層方向において、磁気ギャップ層として機能し得る第2磁性体層の前駆体(製造後の第2磁性体層に相当)が第1磁性体層の前駆体(製造後の第1磁性体層に相当)に含まれる金属磁性粒子Aにより圧縮される可能性がある。特に、大粒子径Dが第2磁性体層の前駆体の厚みと略同一またはそれ以上である場合、その圧縮の程度は大きくなる。そのため、第2磁性体層の前駆体が所望の任意の厚さを担保できない可能性がある。
この点につき、上記態様によれば、第2の磁性体層10BIの厚みが導体パターン30間に配置された絶縁部50よりも相対的に厚い。又、第2の磁性体層10BIの厚みが第1の磁性体層10Aの金属磁性粒子Aの平均粒径Dよりも相対的に大きい厚みを有する。そのため、第2磁性体層の前駆体が金属磁性粒子Aにより圧縮されて所望の任意の厚さを担保できないことを好適に回避することができる。又、相対的に厚いため、第2の磁性体層10Bの磁気ギャップ層として寄与する領域を拡げることができる。これにより、かかる領域の拡大に起因して、コイル部40から発生する磁束の飽和をより好適に制御することができ、直流重畳特性の向上をより図ることができる。
なお、第2の磁性体層については、図1Aおよび図2では、コイル部40の内側領域41に1層設けられている態様が示されているが、2層以上設けても良い(図4参照)。第2の磁性体層の厚みおよび層数は、第1の磁性体層と第2の磁性体層との透磁率の関係により任意に設定することができるが、2層以上設けることで直流重畳特性の低下をより好適に抑制可能である。
好ましくは、コイル部40の内側領域41に第2の磁性体層10Bを2層以上設ける場合、直流重畳特性の低下防止に加えインダクタンスの低下防止も図る観点から、これら2層以上の第2の磁性体層10Bは、互いに離隔した状態で配置され得る(図4参照)。より好ましくは、コイル部40の内側領域41に第2の磁性体層10Bを2層以上設ける場合、磁気ギャップ層として寄与する領域を増やす観点から、これら2層以上の第2の磁性体層10Bは、複数の導体パターン30間に配置された全ての絶縁部50の各々に接するように設けられ得る。
なお、第2の磁性体層10Bの厚さに着目した場合、断面視で、第2の磁性体層10Bの端部領域は第2の磁性体層10Bの中央領域よりも厚いことが好ましい。インダクタ部品の小型化が進むにつれて、磁束の集中はコイル部40の内側領域41にて生じやすくなる。この点につき、本願発明者らは、当該磁束の集中がコイル部40の内側領域41の中央側よりも端部側で顕著である傾向にあることを見出している。
かかる事項を鑑み、断面視で第2の磁性体層10Bの厚みは略一定ではなく局所的な大小関係があることが好ましい。具体的には、断面視で、第2の磁性体層10Bの端部領域(コイル部40の内側領域41の端部側に対応する領域)は第2の磁性体層10Bの中央領域(コイル部40の内側領域41の中央側に対応する領域)よりも厚いことが好ましい。これにより、磁束が特に集中しやすい箇所における磁束飽和を好適に制御することができる。
ある好適な態様では、コイル部40の外側領域42にも第2の磁性体層10Bが更に設けられていることが好ましい(図5参照)。
上述のように、インダクタ部品の小型化が進むにつれて、磁束の集中はコイル部40の内側領域41にて生じやすくなるため、当該内側領域41内に磁気ギャップ層としての第2の磁性体層10Bを設ける。この点につき、コイル部40の内側に磁束は集中しやすいものの、その外側領域42においても同様に磁束集中が発生する。かかる事情を鑑み、外側領域42にも第2の磁性体層10Bを更に設けることが好ましい。
一例としては、図5に示すように、コイル部40の内側領域41と外側領域42とにそれぞれ設けられた第2の磁性体層10B、10Bが、導体パターン30間に配置された単一の絶縁部50に接するように設けられ得る。以上のように、外側領域42にも第2の磁性体層10Bを配置することで、コイル部40の内側領域41にのみ第2の磁性体層10Bを配置する場合と比べて、インダクタ100IVの内部にて磁気ギャップ層として寄与する領域をより増やすことができる。その結果、コイル部40から発生する磁束の飽和をより好適に制御することができ、直流重畳特性の向上をより図ることができる。
この第2の磁性体層10Bの配置は、インダクタ部品の所望のインダクタンスおよび直流重畳特性を考慮して、任意に設定することができる。なお、内側領域41の第2の磁性体層10Bと外側領域42の第2の磁性体層10Bを繋ぐように、導体パターン間にも第2の磁性体層が設けられてもよい。
好ましくは、コイル部40の内側領域41と外側領域42とにそれぞれ設けられた第2の磁性体層10B、10Bが、複数の導体パターン30間に配置された全ての絶縁部50の各々にそれぞれ接するように複数層設けられ得る(図6参照)。即ち、各絶縁部50の外側部分と内側部分に磁気ギャップ層としての第2の磁性体層がそれぞれ位置付けられる。換言すれば、各絶縁部50は磁気ギャップとしての第2の磁性体層10B、10Bに挟み込まれるように配置され得る。これにより、インダクタ100IVの内部にて、磁気ギャップ層として寄与する領域を更により増やすことができる。その結果、コイル部40から発生する磁束の飽和を更により好適に制御することができ、直流重畳特性の向上を更により図ることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明の適用範囲のうちの典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。
本発明の一実施形態に係るインダクタ部品は、回路基材等に実装して用いることができる。
100、100I、100II、100III、100IV インダクタ
10A 第1の磁性体層
10B 第2の磁性体層
10Aα 第1の磁性体層用ペーストの印刷層
10Bα 第2の磁性体層用ペーストの印刷層
20 素体部
30 導体パターン
30α 導体パターン用ペーストの印刷層
40 コイル部
41 コイル部の内側領域
42 コイル部の外側領域
50 絶縁部
50α 絶縁部用ペーストの印刷層
60A、60B 外部電極
A 金属磁性粒子
A1 コア部
A2 絶縁性被膜

Claims (11)

  1. 金属磁性粒子を含む第1の磁性体層が積層された素体部と、前記素体部内にて複数の導体パターンが螺旋状に接続されたコイル部と、前記導体パターン間に配置され、前記導体パターンより幅の広い絶縁部とを備え、
    少なくとも前記コイル部の内側領域のうちの前記絶縁部の端部の間に該コイル部の巻回軸方向に対して交差する方向に延在するように、第2の磁性体層が設けられ
    前記第2の磁性体層の透磁率が、前記第1の磁性体層の透磁率よりも小さくかつ前記絶縁部の透磁率よりも大きく、および
    前記第2の磁性体層が、少なくとも前記第1の磁性体層の金属磁性粒子の平均粒径よりも相対的に大きい厚みを有する、インダクタ部品。
  2. 前記第2の磁性体層が金属磁性粒子を含む、請求項1に記載のインダクタ部品。
  3. 前記第2の磁性体層の金属磁性粒子の平均粒径が前記第1の磁性体層の金属磁性粒子の平均粒径よりも小さい、請求項2に記載のインダクタ部品。
  4. 断面視で、前記第2の磁性体層が前記絶縁部と接するように配置されている、請求項1~3のいずれかに記載のインダクタ部品。
  5. 前記相対的に大きな厚みを有する前記第2の磁性体層が前記内側領域に設けられている、請求項1~4のいずれかに記載のインダクタ部品。
  6. 前記第2の磁性体層が前記コイル部の前記内側領域に互いに離隔した状態で2層以上設けられている、請求項に記載のインダクタ部品。
  7. 断面視で、前記第2の磁性体層が前記絶縁部と接するように配置され、前記第2の磁性体層の厚みは前記第2の磁性体層と接する前記絶縁部よりも厚い、請求項1~のいずれかに記載のインダクタ部品。
  8. 前記コイル部の外側領域に前記第2の磁性体層が更に設けられている、請求項1~のいずれかに記載のインダクタ部品。
  9. 前記コイル部の前記内側領域と前記外側領域とにそれぞれ設けられた前記第2の磁性体層が、前記複数の導体パターン間に配置された全ての前記絶縁部の各々にそれぞれ接するように複数層設けられている、請求項に記載のインダクタ部品。
  10. 前記絶縁部が、非磁性体部および前記第2磁性体層の透磁率よりも小さい透磁率を有する低磁性体部の少なくとも一方である、請求項1~のいずれかに記載のインダクタ部品。
  11. 前記非磁性体部が非磁性フェライト部である、請求項1に記載のインダクタ部品。
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