TW201310477A - 捲線型電感器 - Google Patents

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Koichiro Wada
Yuichi Kasuya
Masanori Takahashi
Masashi Kuwahara
Tetsuo Kumahora
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Taiyo Yuden Kk
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Abstract

本發明提供一種具有所需之電感器特性、且可實現對電路基板上進行良好之高密度安裝或低背安裝的小型之捲線型電感器及其製造方法。本發明之捲線型電感器包括：鼓型之芯構件11，其包含含有鐵(Fe)、矽(Si)及2~15 wt%之鉻(Cr)之軟磁性合金粒子群之聚集體；線圈導線12，其捲繞於該芯構件11上；一對端子電極16A、16B，其連接線圈導線12之端部13A、13B；以及外裝構件18，其包覆上述所捲繞之線圈導線12，且包含具有特定磁導率之含磁性粉之樹脂。

Description

捲線型電感器
本發明係關於一種捲線型電感器，尤其係關於一種包含磁芯、且可實現向電路基板上之表面安裝之小型化之捲線型電感器。
先前，作為可攜式電子機器中之電源之升降壓電路用線圈或高頻電路中所使用之扼流線圈等，已知有捲線型電感器。作為捲線型電感器，已知有例如專利文獻1中所記載般，於鐵氧體芯上捲繞線圈導線，且將該線圈導線之兩端焊錫連接至設置於鐵氧體芯之該表面之一對端子電極而成之構造者。此處，鐵氧體芯具有包含捲芯部與設置於該捲芯部之上端及下端之一對凸緣部的所謂之鼓型之形狀。具有此種構成之捲線型電感器具有如下優點，即，由於通常可實現外形尺寸(尤其是高度尺寸)之小型化，故而適合進行向電路基板上之高密度安裝或低背安裝。
另一方面，作為捲線型電感器之另一構造，已知有例如以藉由鐵或含有鐵之合金與樹脂嵌入線圈之方式進行壓粉而成之金屬複合構造者。金屬複合構造之電感器具有如下優點，即，由於通常電感器特性(尤其是能量特性)優異，故而適合用作例如電源電路等中之功率電感器。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-009644號公報
近年來，伴隨著電子機器之小型薄型化及高功能化，而要求一種可提高電感器特性、且可實現進一步之高密度安裝或低背安裝之捲線型電感器。
本發明之目的在於提供一種具有所需之電感器特性、且可實現向電路基板上之高密度安裝或低背安裝的小型之捲線型電感器。
技術方案1中記載之發明之捲線型電感器之特徵在於包括：芯構件，其包含柱狀之捲芯部及設置於該捲芯部兩端之一對凸緣部；線圈導線，其捲繞於該芯構件之上述捲芯部；一對端子電極，其設置於上述凸緣部之外表面，且連接上述線圈導線之兩端部；以及絕緣性構件，其包覆上述線圈導線部之外周；上述芯構件包含含有鐵、矽及鉻之軟磁性合金之粒子群，於各軟磁性合金粒子之表面具有該軟磁性合金粒子之氧化層，該氧化層較該軟磁性合金粒子含有更多之上述鉻，且粒子彼此經由上述氧化層而結合；上述軟磁性合金含有2~15 wt%之上述鉻；上述芯構件之飽和磁通密度為1.2 T以上，體積電阻率為103~109 Ω．cm，磁導率為10以上；上述絕緣性構件包含含有磁性粉之樹脂材料，且具有特 定之磁導率。
技術方案2中記載之發明係如技術方案1之捲線型電感器，其特徵在於：上述芯構件於俯視上述凸緣部之外表面時，外形尺寸為縱、橫3~5 mm，高度尺寸為1.5 mm以下。
技術方案3中記載之發明係如技術方案1或2之捲線型電感器，其特徵在於：構成上述絕緣性構件之上述磁性粉具有與構成上述芯構件之上述軟磁性合金粒子相同之組成及構造。
技術方案4中記載之發明係如技術方案1或2之捲線型電感器，其特徵在於：構成上述絕緣性構件之上述磁性粉包含Ni-Zn鐵氧體或Mn-Zn鐵氧體。
技術方案5中記載之發明係如技術方案1至4中任一技術方案之捲線型電感器，其特徵在於：上述絕緣性構件之磁導率為1~25。
根據本發明，可提供一種具有所需之電感器特性、且可實現向電路基板上之高密度安裝或低背安裝之小型之捲線型電感器，且可有助於實現搭載該捲線型電感器之電子機器之小型薄型化及高功能化。
以下，示出實施形態而對本發明之捲線型電感器進行詳細說明。
(捲線型電感器)
圖1係表示本發明之捲線型電感器之一實施形態之概略立體圖。此處，圖1(a)係自上表面側(上凸緣部側)觀察本實施形態之捲線型電感器所得之概略立體圖，圖1(b)係自底面側(下凸緣部側)觀察本實施形態之捲線型電感器所得之概略立體圖。圖2係表示本實施形態之捲線型電感器之內部構造之概略剖面圖。此處，圖2係表示沿圖1(a)中所示之A-A線之捲線型電感器之剖面之圖。圖3係表示本實施形態之捲線型電感器中所應用之芯構件之概略立體圖。圖4係表示將本實施形態之捲線型電感器安裝於電路基板上之狀態之概略剖面圖。
如圖1(a)、(b)、圖2所示，本實施形態之捲線型電感器10大致包括鼓型之芯構件11、捲繞於該芯構件11上之線圈導線12、連接線圈導線12之端部13A、13B之一對端子電極16A、16B、及包覆上述所捲繞之線圈導線12之含有含磁性粉之樹脂之外裝構件18。
具體而言，如圖1(a)、圖2、圖3所示，芯構件11包括柱狀之捲芯部11a、設置於該捲芯部11a之圖式上端之上凸緣部11b、及設置於捲芯部11a之圖式下端之下凸緣部11c，其外觀具有鼓型之形狀。
此處，如圖1~圖3所示，上述芯構件11之捲芯部11a之剖面較佳為大致圓形或圓形，以便可進一步縮短為獲得特定之捲繞數所需之線圈導線12之長度，但並不限定於上述形狀。芯構件11之下凸緣部11c之外形，為應對高密度安裝 而實現小型化，其俯視形狀較佳為大致四邊形或四邊形，但並不限定於此，亦可為多邊形或大致圓形等。又，上述芯構件11之上凸緣部11b之外形，為應對高密度安裝而實現小型化，較佳為與下凸緣部11c相對應之類似形狀，更佳為與下凸緣部11c為相同之尺寸或略小於下凸緣部11c之尺寸。
如此，藉由在捲芯部11a之上端及下端設置上凸緣部11b及下凸緣部11c，可易於控制線圈導線12相對於捲芯部11a之捲繞位置，且可使電感特性穩定。又，藉由適當地對上凸緣部11b之四角實施倒角等，可容易地於上凸緣部11b及下凸緣部11c間填充構成外裝構件18之含磁性粉之樹脂。再者，上凸緣部11b及下凸緣部11c之厚度，其下限值係考慮上凸緣部11b及下凸緣部11c之各者自上述芯構件11中之捲芯部11a之突出尺寸，而以滿足特定強度之方式適當設定。
繼而，如圖1(b)、圖2、圖3所示，芯構件11之下凸緣部11c中，於與捲芯部11a之中心軸CL正交之底面(外表面)11B上，隔著捲芯部11a之中心軸CL之延長線而形成有一對端子電極16A、16B。此處，於底面11B之形成一對端子電極16A、16B之區域內，例如，如圖1(b)、圖2、圖3所示，形成有槽15A、15B。例如，如圖2、圖3所示，該槽15A、15B具有至少具備底部、及於該底部之寬度方向兩側相對於該底部傾斜而設之緩斜面之大致凹狀之剖面形狀。
此處，上述槽15A、15B之深度較佳為，例如，如圖2所示，於在槽15A、15B之底部形成端子電極16A、16B，且線圈導線12之端部13A、13B位於該底部之狀態下，以使線圈導線12之端部13A、13B、或將該端部13A、13B與端子電極16A、16B接合之焊錫17A、17B之一部分超出底面11B之平坦面之高度位置而自槽15A、15B突出之方式形成。又，如圖1(b)、圖3所示，上述槽15A、15B之長度方向之兩端較佳為以到達至下凸緣部11c之互相對向之一對外側面之方式形成。再者，此處所示之槽15A、15B之形狀僅為表示可應用於本發明之捲線型電感器之一例者，但並不限定於此。例如，槽15A、15B亦可為除包含底部與緩斜面以外，亦於緩斜面與下凸緣部11c之底面11B接觸之區域內設置有用以規制端子電極16A、16B之寬度方向之具有較緩斜面更陡之傾斜之側壁者。又，亦可為不於下凸緣部11c之底面11B上形成槽，而直接於底面11B上設置端子電極16A、16B者。
繼而，於本實施形態之捲線型電感器10中，其特徵在於：上述芯構件11包含含有鐵(Fe)、矽(Si)、及較鐵更易於氧化之元素之軟磁性合金之粒子群，且於各軟磁性合金粒子之表面形成該軟磁性合金粒子氧化所得之氧化層，該氧化層與該軟磁性合金粒子相比，含有更多上述較鐵更易於氧化之元素，且粒子彼此係經由該氧化層而結合。尤其，於本實施形態中，應用鉻(Cr)作為上述較鐵更易於氧化之元素。即，芯構件11包含含有鐵、矽及鉻之軟磁性合 金粒子之聚集體。此處，軟磁性合金粒子含有至少2~15 wt%之鉻。又，軟磁性合金粒子之平均粒徑更為理想的是大致2~30 μm左右。
例如，如圖2、圖3所示，端子電極16A、16B具有包含沿上述槽15A、15B而設置之導電層之構成，且連接線圈導線12之各端部13A、13B。又，端子電極16A、16B較佳為由上述槽15A、15B規制其寬度方向，且自寬度方向之一端側起遍及至另一端側之所有區域係設置於上述槽15A、15B內。因此，較佳為以將端子電極16A、16B收容於槽15A、15B內之方式，適當地設定槽15A、15B之剖面形狀及尺寸、以及端子電極16A、16B之厚度尺寸。
又，構成端子電極16A、16B之導電層可使用各種電極材料。例如，可良好地應用銀(Ag)、銀(Ag)與鈀(Pd)之合金、銀(Ag)與鉑(Pt)之合金、銅(Cu)、鈦(Ti)及鎳(Ni)及錫(Sn)之合金、鈦(Ti)與銅(Cu)之合金、鉻(Cr)及鎳(Ni)及錫(Sn)之合金、鈦(Ti)及鎳(Ni)及銅(Cu)之合金、鈦(Ti)及鎳(Ni)及銀(Ag)之合金、鎳(Ni)與錫(Sn)之合金、鎳(Ni)與銅(Cu)之合金、鎳(Ni)與銀(Ag)之合金、磷青銅等。作為使用該等電極材料之導電層，可良好地應用如下燒附導體膜，該燒附導體膜係藉由將例如銀(Ag)、或含有銀(Ag)之合金等中添加有玻璃之電極膏塗佈於上述槽15A、15B內、或下凸緣部11c之底面11B，且以特定溫度進行燒接之形成方法而獲得。又，作為導電層之另一形態，亦可良好地應用如下電極框，該電極框係藉由使用包含環氧系之樹 脂等之接著劑將包含例如磷青銅板等之導電框接著於下凸緣部11c之底面11B之方法而獲得。又，作為導電層之又一形態，亦可良好地應用如下導體膜，該導體膜係藉由使用濺鍍法或蒸鍍法等，將例如鈦(Ti)、或含有鈦(Ti)之合金等於上述槽15A、15B內、或下凸緣部11c之底面11B上形成金屬薄膜之方法而獲得。再者，作為構成端子電極16A、16B之導電層，亦可為藉由電解電鍍於上述燒附導體膜或導體膜(金屬薄膜)之表面上形成鎳(Ni)或錫(Sn)等金屬電鍍層者。
線圈導線12係如圖2所示般，應用在包含銅(Cu)或銀(Ag)等之金屬線13之外周形成有包含聚胺基甲酸酯樹脂或聚酯樹脂等之絕緣包覆14之包覆導線。如圖1、圖2所示，線圈導線12係捲繞於上述芯構件11之柱狀之捲芯部11a之周圍，並且一方及另一方之端部13A、13B係於將絕緣包覆14去除之狀態下，藉由焊錫17A、17B而導電連接至構成上述端子電極16A、16B之各導電層。
此處，線圈導線12係將例如直徑0.1~0.2 mm之包覆導線於芯構件11之捲芯部11a之周圍捲繞3.5~15.5圈。線圈導線12中所應用之金屬線13並不限定為單線，亦可為2根以上之線、或絞合線。又，該線圈導線12之金屬線13並不限定為具有圓形之剖面形狀者，亦可使用例如具有長方形之剖面形狀之扁平線、或具有正方形之剖面形狀之四角線等。又，線圈導線12之端部13A、13B之直徑較佳為以大於形成有上述端子電極16A、16B之槽15A、15B之深度之方式 進行設定。
再者，所謂藉由上述焊錫17A、17B之導電連接，係只要上述端子電極16A、16B與上述線圈導線12之端部13A、13B具有經由焊錫17A、17B而導電連接之部位即可，並不限定為僅由焊錫進行導電連接者。例如，亦可為具有如下構造者，即，端子電極16A、16B與上述線圈導線12之端部13A、13B具有藉由熱壓接而以金屬間結合之方式接合之部位，並且以覆蓋該接合部位之方式由焊錫包覆而成。
外裝構件18包含含磁性粉之樹脂，該含磁性粉之樹脂較佳為於捲線型電感器10之使用溫度範圍內具有黏彈性。更具體而言，可良好地應用於作為硬化時之物性之剛性率相對於溫度之變化中，自玻璃狀態過渡至橡膠狀態之過程中之玻璃轉移溫度為100~150℃之含磁性粉之樹脂。作為上述含磁性粉之樹脂中所使用之樹脂，可良好地應用矽樹脂，為了縮短於芯構件11之上凸緣部11b、下凸緣部11c間裝入含磁性粉之樹脂之步驟中之準備時間，更佳為應用例如環氧樹脂與羧基改性丙二醇之混合樹脂。
又，外裝構件18較佳為將磁導率設定為1~25。此處，作為構成外裝構件18之含磁性粉之樹脂中所含有之磁性粉，可使用各種磁性粉，但作為用以實現如上所述之磁導率之磁性粉，較佳為使用具有與例如構成芯構件11之軟磁性合金粒子相同之組成及構造之磁性粉末或含有該磁性粉末者、或者包含Ni-Zn鐵氧體或Mn-Zn鐵氧體者。再者，於使用具有與構成芯構件11之軟磁性合金粒子相同之組成之磁 性粉末、或含有該磁性粉末者作為磁性粉之情形時，該磁性粉之平均粒徑較佳為大致5~30 μm左右。又，含磁性粉之樹脂中之磁性粉之含量較佳為大致0~94 wt%左右。
本實施形態之捲線型電感器10中，如上所述，由軟磁性合金粒子之聚集體構成芯構件11，且，於上述範圍內任意地設定該軟磁性合金粒子中之鉻之含有率或軟磁性合金粒子之平均粒徑，藉此可實現高直流疊加值(Idc)與高電感值(L值)，並且即便於100 kHz以上之頻率中，亦可抑制於粒子內產生渦流損耗。再者，詳細情況將於下述作用效果之驗證欄中進行說明。
繼而，如圖4所示，具有如上所述之構成之捲線型電感器10係藉由焊錫19接合並安裝於例如於玻璃-環氧樹脂基板21上形成有包含銅箔之安裝焊盤22之電路基板20上。此處，捲線型電感器10向安裝焊盤22之安裝方法係藉由在電路基板20上印刷膏狀焊錫後，將捲線型電感器10搭載至安裝焊盤22上，且加熱至例如245℃而實施附有回流焊之處理，從而進行安裝。
(捲線型電感器之製造方法)
其次，對上述捲線型電感器之製造方法進行說明。
圖5係表示本實施形態之捲線型電感器之製造方法之流程圖。
如圖5所示，上述捲線型電感器大致經過芯構件製造步驟S101、端子電極形成步驟S102、線圈導線捲繞步驟S103、外裝步驟S104、及線圈導線接合步驟S105而製造。
(a)芯構件製造步驟S101
於芯構件製造步驟S101中，首先，將以特定之比率含有鐵(Fe)、矽(Si)、及鉻(Cr)之軟磁性合金之粒子群作為原料粒子，將特定之結合劑混合而形成特定形狀之成形體。具體而言，於鉻2~15 wt%、矽0.5~7 wt%、剩餘部分中含有鐵之原料粒子中添加例如熱塑性樹脂等結合劑(黏合劑)，並使其攪拌混合而獲得顆粒。繼而，使用粉末加壓成形將該顆粒壓縮成形而形成成形體，且使用例如研磨盤藉由無心研磨於上凸緣部11b及下凸緣部11c間形成柱狀之捲芯部11a之方式形成凹部，從而獲得鼓形之成形體。
繼而，對所獲得之成形體進行煅燒。具體而言，將上述成形體於大氣中以400~900℃進行熱處理。如此，藉由在大氣中進行熱處理，而使混合所得之熱塑性樹脂脫脂(脫黏處理)，並且一面使原本存在於粒子中且藉由熱處理而移動至表面而來之鉻、及作為粒子之主成分之鐵與氧結合，一面使包含金屬氧化物之氧化層生成於粒子表面，且，使鄰接之粒子之表面之氧化層彼此結合。所生成之氧化層(金屬氧化物層)係主要包含鐵與鉻之氧化物，可提供確保粒子間之絕緣、且包含軟磁性合金粒子之聚集體之芯構件11。
此處，作為上述原料粒子之例，可應用以水霧化法製造而成之粒子，作為原料粒子之形狀之例，可列舉球狀、扁平狀。又，於上述熱處理中，若使氧環境下之熱處理溫度上升，則結合劑分解，而使軟磁性合金之粒子氧化。因 此，作為成形體之熱處理條件，較佳為於大氣中，在400~900℃保持1分鐘以上。藉由在該溫度範圍內進行熱處理，而可形成優異之氧化層。更佳為600~800℃。亦可於大氣中以外之條件，例如，氧分壓與大氣為相同程度之環境中進行熱處理。由於在還原環境或非氧化環境中，不會藉由熱處理生成包含金屬氧化物之氧化層，故而粒子彼此燒結而使體積電阻率顯著下降。又，關於環境中之氧濃度、水蒸氣量，並無特別限定，若自生產方面進行考慮，則較為理想的是大氣或乾燥空氣。
於上述熱處理中，藉由設定為超過400℃之溫度，可獲得優異之強度與優異之體積電阻率。另一方面，若熱處理溫度超過900℃，則雖然強度增加，但體積電阻率會下降。又，藉由將上述熱處理溫度下之保持時間設為1分鐘以上，易於生成包含含有鐵與鉻之金屬氧化物之氧化層。此處，由於氧化層厚於一定值時飽和，故而並不設定保持時間之上限，但考慮生產率，設為2小時以下較為妥當。
如此，由於可根據熱處理溫度、熱處理時間、熱處理環境中之氧量等而控制氧化層之形成，故而藉由將熱處理條件設為上述範圍，可同時滿足優異之強度與優異之體積電阻率，且可製造包含具有氧化層之軟磁性合金粒子之聚集體之芯構件11。
具體而言，自包含本案之製品之芯構件中削下圓柱狀之試樣作為評估試樣。於此情形時，於上述圓柱狀之試樣之兩端面塗佈包含銀(Ag)與樹脂等之電極膏並使其硬化，且 利用絕緣計(TOA公司製造「MEGAOHMMETER MODEL SM-21」)以5~20 V之電壓測定體積電阻率。
繼而，本實施形態之芯構件11中，確認出可獲得大致103~109 Ω．cm左右之高體積電阻率。藉此，可充分地利用構成芯構件11之軟磁性合金粒子所具有之本來之高磁導率，且可提高直流疊加特性，並且能夠對大電流化大有助益。尤其，根據本實施形態之芯構件11，由於作為各軟磁性體粒子之絕緣層係使用使該粒子氧化而形成之氧化層，故而無須為進行絕緣而使樹脂或玻璃混合並結合於軟磁性體粒子。因此，與由樹脂或玻璃結合軟磁性合金粒子而成之捲線型電感器(相當於下述之金屬複合構造)不同，不使用樹脂與玻璃，又，亦無需施加大的壓力而成形，故而可藉由簡易且低成本之製造方法製造具有上述特性之捲線型電感器。
再者，上述鼓形之成形體並不限定為藉由無心研磨而於由包含原料粒子之顆粒所形成之成形體之周側面形成凹部而成之方法，例如，亦可藉由使用粉末加壓成形將上述顆粒乾式一體成形而獲得鼓形之成形體。又，作為芯構件11之另一製造方法，如上所述，並不限定為預先準備鼓形之成形體而進行煅燒之方法，例如，亦可為於準備由上述顆粒所形成之成形體(於周側面未形成凹部之成形體)後，進行脫黏處理，且以特定溫度進行煅燒，其後使用金剛石砂輪等藉由切削加工而於該燒結體之周側面形成凹部者。
又，於芯構件11之底面11B上形成槽15A、15B之方法 中，除在上述芯構件11之製造步驟中，於由包含原料粒子之顆粒形成成形體時，在模具之表面預先設置一對突條，而與該成形體之成形同時地形成槽15A、15B之方法以外，亦可為例如對所獲得之成形體之表面實施切削加工而形成一對槽者。
(b)端子電極形成步驟S102
繼而，於端子電極形成步驟S102中，在上述芯構件11之下凸緣部11c之底面11B上所形成之槽15A、15B中形成包含上述電極材料之導電層。此處，作為電極層之形成方法，如上所述，可應用以特定溫度燒接所塗佈之電極膏之方法、或使用接著劑接著導電框之方法、使用濺鍍法或蒸鍍法等形成薄膜之方法等各種方法。此處，作為一例，表示塗佈電極膏而進行燒接之方法，來作為製造成本最低、且生產率高之方法。
於端子電極形成步驟中，首先，於將包含電極材料(例如銀或銅等、或者含有該等之複數種金屬材料)之粉末、與玻璃料之電極膏塗佈於上述槽15A、15B內、或下凸緣部11c之底面11B後，對芯構件11進行熱處理，藉此形成端子電極16A、16B。
此處，作為電極膏之塗佈方法，除可應用例如輥轉印法或焊墊轉印法等轉印法、網版印刷法或孔版印刷法等印刷法以外，亦可應用噴霧法或噴墨法等。再者，為將端子電極16A、16B之寬度方向之緣部良好地收容至上述槽15A、15B內，更佳為使用轉印法。
又，電極膏中之電極材料或玻璃之含量係根據所使用之電極材料之種類或組成等而適當地進行設定。再者，電極膏中之玻璃具有如下組成，即，含有包含例如矽(Si)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鈣(Ca)等之玻璃及金屬氧化物。又，於下凸緣部11c之底面11B上塗佈電極膏後之芯構件11之熱處理(電極燒接處理)係於例如大氣環境中或氧濃度10 ppm以下之N2氣體環境中，在750~900℃之溫度條件下執行。藉由此種端子電極16A、16B之形成方法，而將芯構件11與包含特定之電極材料之導電層牢固地接著。
(c)線圈導線捲繞步驟S103
繼而，於線圈導線捲繞步驟S103中，將包覆導線以特定圈數捲繞至上述芯構件11之捲芯部11a。具體而言，以使上述芯構件11之捲芯部11a露出之方式，將芯構件11之上凸緣部11b固定於捲線裝置之夾頭。繼而，於將例如直徑0.1~0.2 mm之包覆導線暫時固定於形成於下凸緣部11c之底面11B之端子電極16A、16B(或槽15A、15B)之任一方側之狀態下將其切斷而設為線圈導線12之一端側。其後，使上述夾頭旋轉而將包覆導線於捲芯部11a上捲繞例如3.5~15.5圈。繼而，於將包覆導線暫時固定於上述端子電極16A、16B(或槽15A、15B)之另一方側之狀態下將其切斷而設為線圈導線12之另一端側，藉此形成捲芯部11a上捲繞有線圈導線12之芯構件11。線圈導線12之一端側及另一端側與上述端部13A、13B相對應。
(d)外裝步驟S104
繼而，於外裝步驟S104中，在上述芯構件11之上凸緣部11b與下凸緣部11c之間、且捲繞於捲芯部11a之周圍之線圈導線12之外周，包覆形成包含具有特定之磁導率之含磁性粉之樹脂之外裝構件18。具體而言，利用分注器，將例如含有具有與構成芯構件11之軟磁性合金粒子相同之組成及構造之磁性粉的含磁性粉之樹脂之膏噴出至芯構件11之上凸緣部11b及下凸緣部11c間之區域，並使其包覆於線圈導線12之外周。繼而，於例如150℃加熱1小時，使含磁性粉之樹脂之膏硬化，藉此形成包覆線圈導線12之外裝構件18。
(e)線圈導線接合步驟S105
於線圈導線接合步驟S105中，首先，將捲繞於芯構件11之線圈導線12之兩端部13A、13B之絕緣包覆14剝離、去除。具體而言，藉由在捲繞於芯構件11之線圈導線12之兩端部13A、13B塗佈包覆剝離溶劑，或者，藉由照射特定能量之雷射光，而使線圈導線12之兩端部13A、13B附近之形成絕緣包覆14之樹脂材料溶解或蒸發，從而將其完全地剝離、去除。
繼而，將剝離絕緣包覆14後之線圈導線12之兩端部13A、13B焊錫接合至各端子電極16A、16B，而使其導電連接。具體而言，於藉由例如孔版印刷法將含有焊劑之焊錫膏塗佈於包含將絕緣包覆14剝離後之線圈導線12之兩端部13A、13B之各端子電極16A、16B上後，由加熱至240℃之加熱板進行加熱按壓，而使焊錫熔融、固著，藉此利用 焊錫17A、17B將線圈導線12之兩端部13A、13B接合於各端子電極16A、16B。於將線圈導線12焊錫接合於端子電極16A、16B後，進行去除焊劑殘渣之清洗處理。
如此，藉由在將線圈導線12焊錫接合於端子電極16A、16B之步驟之前，先將線圈導線12之兩端部13A、13B之絕緣包覆14剝離，而可提高焊錫相對於線圈導線12之潤濕性，從而可將線圈導線12良好地導電連接於端子電極16A、16B，並且可使其牢固地接合。
(作用效果之驗證)
其次，對本實施形態之捲線型電感器中之作用效果進行說明。
此處，為驗證本實施形態之捲線型電感器中之作用效果，而將具有如下參數及組成之捲線型電感器用作試樣。
圖1所示之捲線型電感器10中，芯構件11係由表面形成有氧化膜之含有鐵(Fe)、矽(Si)及2~15 wt%之鉻(Cr)之軟磁性合金粒子群之聚集體形成。又，作為圖3中所示之芯構件11之主要外形尺寸，於長度L=3~5 mm、寬度W=3~5 mm、高度H=1.5 mm以下之範圍內進行設定，又，作為捲繞於芯構件11之捲芯部11a之線圈導線12，使用直徑0.1~0.2 mm之包覆導線，於3.5~15.5圈之範圍內進行捲繞。又，外裝構件18係由含有具有與構成芯構件11之軟磁性合金粒子相同之組成及構造之磁性粉末的含磁性粉之樹脂形成。
圖6係用以說明本實施形態之捲線型電感器中之電感器 特性之優勢之圖。此處，圖6係表示本實施形態之捲線型電感器、與金屬複合構造之捲線型電感器中之電感-直流疊加特性(L-Idc特性)之圖表。此處，電感-直流疊加特性係表示相對於電感值(L值)之直流疊加值(Idc)者，該直流疊加值(Idc)係表示於電感器中流通有直流偏壓時，使直流疊加，從而電感值(L值)下降20%(即變為-20%)時之電流值者。
於本實施形態之芯構件11中，藉由使用含有鐵(Fe)、矽(Si)及2~15 wt%之鉻(Cr)之軟磁性合金粒子群之聚集體，而可實現高磁導率μ(10以上)、及高飽和磁通密度Bs(1.2 T以上)。
具體而言，自包含本案之製品之芯構件中削下圓柱狀之試樣而設為評估試樣。上述圓柱狀之試樣之長度為約1 mm，且相對於長度，直徑為1/10倍左右。此處，使用VSM(Vibrating Sample Magnetometer：試樣振動型磁力計)，而求出該試樣之飽和磁通密度Bs與磁導率μ。藉由上述而獲得之值中，飽和磁通密度為1.36 T，磁導率為17。又，包覆上述線圈導線部之外周之絕緣性構件之磁導率亦使用相同之測定方法。
繼而，確認出於本實施形態之芯構件11中，可獲得大致1.2 T以上之高飽和磁通密度Bs、及大致10以上之高磁導率μ。藉此，如圖6所示，本實施形態之捲線型電感器10可獲得優異之電感器特性(L-Idc特性)。此處，於圖6中，亦一併記載有作為比較對象之金屬複合構造之捲線型電感器中 之電感器特性。再者，金屬複合構造之捲線型電感器係已被普遍市售且搭載於各種電子機器者，且係因作為例如電源電路等中之功率電感器具有優異之電感器特性而於市場中受到較高之評價者。
如圖6所示，若將本實施形態之捲線型電感器與金屬複合構造之捲線型電感器中之L-Idc特性加以比較，則可獲得如下結果：兩者之行為近似，並且大體上本實施形態之捲線型電感器之相對於電感值(L值)之直流疊加值(Idc)更大。由此，可確認根據本實施形態之捲線型電感器，具有與作為比較對象之金屬複合構造之捲線型電感器同等、或同等以上之優異之電感器特性(L-Idc特性)。
因此，根據本實施形態，能夠實現可使更大之電流流通之電感器特性優異之捲線型電感器、或能以具有更小型之外形尺寸之芯構件使同等電流值之電流流通之可進行低背安裝之捲線型電感器。此種捲線型電感器應用於功率電感器等中極為有效。又，於此情形時，與由樹脂或玻璃結合軟磁性合金之粒子而成之金屬複合構造之捲線型電感器不同，不使用樹脂與玻璃，又，亦無需施加大的壓力而成形，故而可藉由簡易且低成本之製造方法製造具有上述特性之捲線型電感器。此外，於本實施形態之捲線型電感器之芯構件中，維持高飽和磁通密度，並且即便於大氣中之熱處理後，亦可防止玻璃成分等露出至芯構件表面，故而可實現與金屬複合構造相比具有高尺寸穩定性之小型之捲線型電感器。
[產業上之可利用性]
本發明適宜為可實現向電路基板上之表面安裝之小型化之捲線型電感器。尤其係於應用於使大電流流通之功率電感器等之情形時，因可同時實現電感器特性之提高與低背安裝而極其有效。
10‧‧‧捲線型電感器
11‧‧‧芯構件
11a‧‧‧捲芯部
11b‧‧‧上凸緣部
11B‧‧‧底面
11c‧‧‧下凸緣部
12‧‧‧線圈導線
13‧‧‧金屬線
13A‧‧‧線圈導線12之端部
13B‧‧‧線圈導線12之端部
14‧‧‧絕緣包覆
15A‧‧‧槽
15B‧‧‧槽
16A‧‧‧端子電極
16B‧‧‧端子電極
17A‧‧‧焊錫
17B‧‧‧焊錫
18‧‧‧外裝構件
20‧‧‧電路基板
22‧‧‧安裝焊盤
CL‧‧‧捲芯部11a之中心軸
S101‧‧‧芯構件製造步驟
S102‧‧‧端子電極形成步驟
S103‧‧‧線圈導線捲繞步驟
S104‧‧‧外裝步驟
S105‧‧‧線圈導線接合步驟
圖1(a)、(b)係表示本發明之捲線型電感器之一實施形態之概略立體圖。
圖2係表示本實施形態之捲線型電感器之內部構造之概略剖面圖。
圖3係表示本實施形態之捲線型電感器中所應用之芯構件之概略立體圖。
圖4係表示將本實施形態之捲線型電感器安裝於電路基板上之狀態之概略剖面圖。
圖5係表示本實施形態之捲線型電感器之製造方法之流程圖。
圖6係用以說明本實施形態之捲線型電感器中之電感器特性之優勢之圖。
10‧‧‧捲線型電感器
11‧‧‧芯構件
11a‧‧‧捲芯部
11b‧‧‧上凸緣部
11B‧‧‧底面
11c‧‧‧下凸緣部
12‧‧‧線圈導線
13‧‧‧金屬線
13A‧‧‧線圈導線12之端部
13B‧‧‧線圈導線12之端部
14‧‧‧絕緣包覆
15A‧‧‧槽
15B‧‧‧槽
16A‧‧‧端子電極
16B‧‧‧端子電極
17A‧‧‧焊錫
17B‧‧‧焊錫
18‧‧‧外裝構件
CL‧‧‧捲芯部11a之中心軸

Claims (7)

  1. 一種捲線型電感器，其特徵在於包括：芯構件，其包含柱狀之捲芯部及設置於該捲芯部兩端之一對凸緣部；線圈導線，其捲繞於該芯構件之上述捲芯部；一對端子電極，其設置於上述凸緣部之外表面，且連接上述線圈導線之兩端部；以及絕緣性構件，其包覆上述線圈導線部之外周；且上述芯構件包含含有鐵、矽及鉻之軟磁性合金之粒子群，於各軟磁性合金粒子之表面具有該軟磁性合金粒子之氧化層，該氧化層較該軟磁性合金粒子含有更多之上述鉻，且粒子彼此經由上述氧化層而結合；上述軟磁性合金含有2~15 wt%之上述鉻；上述芯構件之飽和磁通密度為1.2 T以上，體積電阻率為103~109 Ω．cm，磁導率為10以上；上述絕緣性構件包含含有磁性粉之樹脂材料，且具有特定之磁導率。
  2. 如請求項1之捲線型電感器，其中上述芯構件於俯視上述凸緣部之外表面時，外形尺寸為縱、橫3~5 mm，高度尺寸為1.5 mm以下。
  3. 如請求項1或2之捲線型電感器，其中構成上述絕緣性構件之上述磁性粉具有與構成上述芯構件之上述軟磁性合金粒子相同之組成及構造。
  4. 如請求項1或2之捲線型電感器，其中構成上述絕緣性構件之上述磁性粉包含Ni-Zn鐵氧體或Mn-Zn鐵氧體。
  5. 如請求項1之捲線型電感器，其中上述絕緣性構件之磁導率為1~25。
  6. 如請求項3之捲線型電感器，其中上述絕緣性構件之磁導率為1~25。
  7. 如請求項4之捲線型電感器，其中上述絕緣性構件之磁導率為1~25。
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