TWI709984B - 線圈零件及具備其之電子機器 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具備不會污染端子電極且呈高屏蔽性之外裝材之線圈零件。
本發明之線圈零件具備：柱狀部31；第1及第2長方形板部32、33，其等具有長邊L、短邊S及厚度T；線圈21，其係使絕緣被覆導體捲繞至柱狀部31而成；2個端子電極41、42，其等係與線圈21之兩端部電性連接而成；以及外裝部11，其包含磁性粒子及樹脂材料且覆蓋線圈21之至少一部分；且柱狀部31之兩端部分別連接於第1及第2長方形板部32、33之LS平面，柱狀部31以及第1及第2長方形板部32、33包含磁體，端子電極41、42分別形成於第1長方形板部32之2個ST平面側，關於通過柱狀部31之中心且與LS平面平行之截面中之外裝部11之L方向之厚度PL與S方向之厚度PS，為PL<PS。
Description
本發明係關於一種具有所謂之鼓型磁芯之線圈零件及具備其之電子機器。
作為線圈零件之一個類型，可列舉鼓型線圈零件，該鼓型線圈零件具有包含磁性材料等之鼓型磁芯、及使絕緣被覆導體捲繞至該磁芯而成之線圈。若為以行動裝置為代表之電子機器，則要求高性能化，而要求提供具有高性能之零件。作為線圈零件，高飽和電流之用途不斷擴展。又，伴隨電子機器之小型化，對線圈零件之進一步之小型化之要求較高。
於專利文獻1中，揭示有易於進行繞線且容易地抑制繞線之特性不均之鼓型磁芯之發明。又，作為更有效地使用空間之方法，可列舉於繞線之外側設置模塑樹脂(含鐵氧體)之方法。藉由形成模塑樹脂，而屏蔽性變得良好，可提高電感。即，為了提高電感，增加模塑樹脂之量而提高屏蔽性較為有用。
[專利文獻1]日本專利特開2011-165696號公報
但是，於上述專利文獻1之技術中，尤其是於為如線圈零件之高
度為1mm以下般之小型者時，外部電極受到污染，而成為增加模塑樹脂之量之制約。
鑒於上述內容，本發明之課題在於提供一種具備能夠應對小型零件且防止端子電極之污染並且呈高屏蔽性之外裝材之線圈零件以及具備此種線圈零件之電子機器。
本發明人等進行了銳意研究，結果完成了如下所述之本發明。
(1)一種線圈零件，其具備：柱狀部；第1及第2長方形板部，其等具有長方形狀之主面以及厚度方向之邊，該長方形狀之主面具有長邊及短邊；線圈，其係使絕緣被覆導體捲繞至上述柱狀部而成；2個端子電極，其等係與上述線圈之兩端部電性連接而成；以及外裝部，其包含磁性粒子及樹脂材料且覆蓋上述線圈之至少一部分；且柱狀部之兩端部分別連接於上述第1及第2長方形板部之各者之主面，上述柱狀部以及第1及第2長方形板部包含磁體，上述2個端子電極分別形成於由第1長方形板部之外側之主面之短邊及厚度方向之邊所界定之2個平面側，關於通過上述柱狀部之中心且與主面平行之截面中之外裝部之上述長邊方向之厚度PL與上述短邊方向之厚度PS，為PL<PS。
(2)如(1)之線圈零件，其中上述外裝部所包含之磁性粒子為金屬磁性粒子。
(3)如(1)或(2)之線圈零件，其中通過上述柱狀部之中心且與主面平行之截面中之柱狀部之截面面積大於外裝部之截面面積。
(4)如(1)至(3)之線圈零件，其中上述線圈部之兩端被引出至由上述第1長方形板部之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面，且外裝部覆蓋上述被引出之部分。
(5)如(1)至(3)之線圈零件，其中上述線圈部之兩端被接合至由上述第1長方形板部之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面，且外裝部
覆蓋上述被接合之部分。
(6)一種電子機器，其具備如(1)至(5)之線圈零件。
根據本發明，可提供一種不會污染端子電極等、為小型且呈高電感之線圈零件。具體而言，藉由在磁體(柱狀部)之長邊側較厚地形成外裝部，可確保屏蔽性，可消除短邊側之外裝部之對短邊側之尺寸之影響。結果為，即便於使用因磁性粒子之填充率較高而潤濕擴散較差之外裝材之情形時，亦可僅藉由在長邊側形成外裝部，而確保屏蔽性，且可藉由減少短邊側之外裝材之量而消除如對安裝產生影響般之端子電極之污染。
根據較佳態樣，可藉由在外裝部包含金屬磁性粒子，而進一步提高飽和電流。根據另一較佳態樣，可使用以較高之密度填充有磁性粒子之外裝材，即便減小外裝部之截面面積亦可獲得高電感。而且，能以使外裝部之截面面積減小之量使磁體之截面面積增大，可提高飽和電流。根據又一較佳態樣，藉由將線圈端部之引出部分配置於長方形板部之長邊側，而不對安裝產生影響，且可藉由使外裝之一部分存在於長方形板部之側面而保護被引出之導線。根據又一較佳態樣，藉由將接合部配置於長方形板部之長邊側，而不對安裝產生影響，且可藉由使外裝部之一部分存在於長方形板部之側面而保護被接合之導線，從而即便於高溫環境下亦可消除磁芯與外裝部之間之剝離。具備本發明之線圈零件之電子機器可期待進一步之小型化、高性能化。
11‧‧‧外裝部
21‧‧‧線圈
22、23‧‧‧線圈之端部
31‧‧‧柱狀部
32、33‧‧‧第1及第2長方形板部
41、42‧‧‧端子電極
L‧‧‧長邊
PL‧‧‧長邊方向之厚度
PS‧‧‧短邊方向之厚度
S‧‧‧短邊
T‧‧‧厚度
圖1(A)~(C)係本發明之線圈零件之模式圖。
圖2(A)~(D)係本發明之線圈零件之局部構造之模式圖。
以下，一面適當參照圖式一面對本發明詳細地進行敍述。但
是，本發明並非限定於圖示之態樣，又，由於在圖式中存在強調地表現發明之特徵性之部分之情況，故而於圖式各部中，不一定擔保比例尺之準確性。
本發明之線圈零件係具備磁芯及捲繞於磁芯之柱狀部之線圈的線圈零件。
圖1係本發明之線圈零件之一例之模式圖。圖1(A)為俯視圖，圖1(B)為側視圖，其A-A'剖視圖為圖1(C)。磁芯具有柱狀部31、第1長方形板部32及第2長方形板部33。圖2係本發明之線圈零件之一例之局部構造之模式圖。圖2(A)為磁芯之俯視圖，圖2(B)為磁芯之側視圖。圖2(C)為磁芯、線圈、端子電極之俯視圖，其側視圖為圖2(D)。
柱狀部31只要具備能夠捲繞絕緣被覆導體之區域，則形狀並無特別限定，較佳為圓筒狀或角柱狀等於一方向上具有長軸之立體形狀。第1、第2長方形板部32、33分別設置於上述長軸之兩端，且具有長方形狀之主面及特定之厚度T，該長方形狀之主面具有長邊L及短邊S。柱狀部31之長軸之兩端較佳為抵接於第1、第2長方形板部32、33之長方形狀之主面之中心部。再者，柱狀部31與第1、第2長方形板部32、33亦可一體地構成。較佳為，第1、第2長方形板部32、33之主面係相互平行地配置。又，較佳為，柱狀部31之長軸與第1及第2長方形板部32、33之主面垂直。於本發明中，端子電極41、42形成於一個長方形板部，如此將形成有端子電極41、42之長方形板部定義為第1長方形板部32。端子電極41、42係與下述之線圈之端部22、23電性連接，通常可將本發明之線圈零件經由端子電極41、42而電性連接於基板等。
於以下之說明中，存在將柱狀部31及第1、第2長方形板部32、33合起來記載為磁芯之情況，又，亦將第1及第2長方形板部32、33之主面、即由長邊L及短邊S界定之面稱為「LS面」，亦將由厚度T及長
邊L界定之面稱為「LT面」。長方形板部32、33之大小或厚度較佳為相同之尺寸。又，長方形板部無需所有面均為完全之平面，亦包含附用於角之倒角或引出之槽者等。
柱狀部31及第1、第2長方形板部32、33包含磁體。磁體之種類並無特別限定，可使用鐵氧體材料或金屬磁性粒子等。鐵氧體材料係以如下方式構成之材料，即於氧化鐵與其他金屬氧化物之複合氧化物中表現磁性，可不受特別限定地使用公知之鐵氧體材料。例如，可較佳地使用磁導率為200~2000左右之Ni-Zn鐵氧體或Mn-Zn鐵氧體等。將此種鐵氧體材料與黏合劑混合，使用模具並施加壓力而形成鼓型，其後進行煅燒等而獲得柱狀部31及第1、第2長方形板部32、33。亦可進行對鐵氧體材料施加玻璃塗層等之粉體處理。關於由鐵氧體材料成形磁芯之具體之方法等，可適當參照先前技術。
金屬磁性粒子係以如下方式構成之材料，即於未被氧化之金屬部分中表現磁性，例如，可列舉未被氧化之金屬粒子或合金粒子、或者於該等粒子之周圍設置氧化物等而成之粒子等。作為金屬磁性粒子，例如可列舉藉由霧化法而製造之粒子。具體而言，既可採用合金粒子製造之公知之方法，亦可使用例如作為EPSON ATMIX(股)公司製造之PF-20F、日本ATOMIZE加工(股)公司製造之SFR-FeSiAl等而被市售者。金屬磁性粒子例如可列舉合金系之Fe-Si-Cr、Fe-Si-Al、Fe-Ni、非晶質之Fe-Si-Cr-B-C、Fe-Si-B-Cr、或Fe、或將該等混合而成之材料等，可較佳地使用由該等粒子獲得壓粉體者，更佳為，進行熱處理而形成氧化膜者呈高飽和電流。
藉由在磁芯之柱狀部31之周圍捲繞絕緣被覆導體，而獲得線圈21。絕緣被覆導體之態樣及將絕緣被覆導體捲繞至柱狀部31而獲得線圈21之形態或方法等可適當參照先前技術。較佳為，絕緣被覆導體以α捲繞方式捲繞至柱狀部31。另外，較佳為，使用矩形線(rectangular
wire)作為絕緣被覆導體，藉此，線圈21之表面之階差變少，而可穩定地形成較薄之外裝部11。
如圖2(C)、(D)所示，端子電極41、42形成於第1長方形板部32。此時，端子電極41、42至少分別形成於由第1長方形板部32之短邊及厚度方向之邊所界定之平面即2個ST平面側。第1長方形板部32係於圖2(C)、(D)中之紙面左側及右側具有2個ST平面，於紙面前側及後側具有2個LT面。再者，於圖示之態樣中，一端子電極41係自長方形板部32之外側之主面形成至紙面左側之ST平面，並且折彎延伸至LT平面之一部分(左端附近)為止。另一端子電極42係自長方形板部32之外側之主面形成至紙面右側之ST平面，並且折彎延伸至LT平面之一部分(右端附近)為止。較佳為，端子電極41、42自長方形板部32之外側之主面延伸至厚度T之一半以上。線圈21之兩端係自由長方形板部32之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面即LT面被引出，且分別電性連接於端子電極41、42。端子電極與線圈之兩端之連接係於長方形板部32之外側之主面、或長邊側之側面進行。圖2(C)、(D)係圖示於由長方形板部32之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面即LT面上之連接，藉由在LT面上之連接可降低高度尺寸。端子電極41、42分別與線圈21之兩端部22、23電性連接，可用作與本發明之線圈零件外之連接點。
於本說明書中，所謂「外側之主面」係指第1長方形板部32具有之2個主面中之未與柱狀部31抵接之主面。
所謂端子電極形成「於ST平面側」係指端子電極形成「於ST平面之附近」且既可到達ST平面亦可未到達ST平面之含義。更具體而言，係指於將「LS平面」均等地分隔成「一個ST平面側之區域」、「另一個ST平面側之區域」、及「由兩個ST平面側所夾著之區域」之3個區域時，包含於「一個ST平面側之區域」及「另一個ST平面側之
區域」。
因此，所謂「端子電極分別形成於由第1長方形板部之外側之主面之短邊及厚度方向之邊所界定之2個平面側」，包含以下之意思。
1)端子電極41、42形成於第1長方形板部32之主面中之未與柱狀部31抵接之主面。
2)端子電極41形成於上述主面中之「一個ST平面之附近」。
3)端子電極42形成於上述主面中之「另一個ST平面之附近」。
4)端子電極41、42既可延伸至ST平面，亦可未延伸至ST平面。
端子電極41、42之形態或製造法並無特別限定，較佳為使用鍍敷而形成，更佳為含有Ag、Ni及Sn。例如，將Ag漿塗佈於第1長方形板部32，並進行燒付而形成基底後，實施Ni、Sn鍍敷，然後塗佈焊錫膏，繼而，使上述焊錫熔融，而將線圈之端部埋入，從而可使繞線與端子電極電性接合。
線圈21之至少一部分被外裝部11覆蓋。外裝部11含有樹脂材料及磁性粒子。因外裝部11之存在，磁通之屏蔽性提高。較佳為，磁性粒子佔有外裝部11之重量之75~88vol%，藉由如此提高磁性粒子之含有率，可期待高電感，並且因低流動性，塗佈後之潤濕擴散被抑制，而塗佈之精度提高。
外裝部11所包含之磁性粒子之種類並無特別限定，只要為包含上述鐵氧體之粒子即可，較佳為上述金屬磁性粒子，藉此可獲得高飽和電流。
關於外裝部11之形成，例如，可列舉使將磁性粒子與樹脂材料混練而成者覆蓋線圈21之外側。塗佈方法亦可為使用分注器之方法，較佳為使用輥之轉印法，既可藉由熱硬化而獲得外裝部11，亦可將外裝部11之形成前之半成品放入至注入有樹脂之模型並使其硬化、或使其浸漬等而局部地形成外裝部11。外裝部11用樹脂材料並無特別限定，
例如，可非限定性地例示環氧樹脂、酚樹脂、聚酯樹脂等。
再者，亦可對線圈21塗佈不含磁性粒子之樹脂材料，然後，如上述般形成外裝部11。藉此，可進一步縮小線圈21之階差，結果可形成更薄之外裝部11。另外，關於由磁性粒子及樹脂材料獲得外裝部11之方法並無特別限定，可適當引進被覆技術或塗膜形成技術中之公知之方法。
於本發明中，外裝部11之形成厚度較為重要。
此處，著眼於通過柱狀部31之中心且與第1及第2長方形板部32、33之主面平行之截面。上述截面被模式性地描繪成圖1(C)。於該截面中，將外裝部11之第1及第2長方形板部32、33之長邊L方向之厚度定義為PL，將外裝部11之第1及第2長方形板部32、33之短邊S方向之厚度定義為PS。PL及PS分別指於上述截面中自線圈21向長邊L方向及短邊S方向之外裝部11之最大形成厚度。於本發明中，為PL<PS。即，沿長邊L較厚地形成外裝部11，沿短邊S較薄地形成外裝部11。較佳為，PL為0~150mm，PS為300~350mm，即設置2倍以上之厚度之差。
較佳為，上述截面中之柱狀部31之截面面積大於外裝部11之截面面積。藉由將包含磁體之柱狀部31之截面面積設為大於外裝部11，可獲得高飽和電流。
線圈21之兩端較佳為從由第1長方形板部32之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面即LT面被引出，且外裝部11覆蓋上述被引出之部分。可藉由使外裝之一部分存在於長方形板部之側面而保護被引出之導線。
另外，較佳為，線圈21之兩端被接合至由第1長方形板部32之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面即LT平面，且外裝部11覆蓋上述被接合之部分。可藉由使外裝部11之一部分存在於第1長方形板部32
之側面而保護被接合之導線，從而即便於高溫環境下亦可消除磁芯與外裝部11之間之剝離。
可使本發明之線圈零件搭載於各種電子機器，又，此種電子機器亦為本發明之一實施形態。
以下，藉由實施例，更具體地對本發明進行說明。但是，本發明並非限定於該等實施例所記載之態樣。
以如下之要領製造線圈零件。
長方形板部：長邊L為2.52mm、短邊S為2.0mm、厚度T為0.275mm
柱狀部(包含線圈及外裝部之尺寸)：長邊L方向為1.25~1.81mm、短邊S方向為0.67~0.77mm、長軸方向為0.4mm
繞線：由聚醯亞胺樹脂被覆之銅線、
0.12mm
環繞數：8.5圈
端子電極：Ag漿(煅燒)+Ag漿(硬化)+Ni/Sn鍍敷
外裝部之樹脂：環氧樹脂
磁芯(柱狀部31、長方形板部32、33)之材質、製法係如下所述。
於實施例1、2及比較例1中，藉由將Ni-Zn鐵氧體材料壓縮成形之後，於大氣中以1000℃進行煅燒而獲得(磁導率400)。
於實施例3中，藉由將Mn-Zn鐵氧體材料壓縮成形之後，於氮氣環境中以1180℃進行煅燒而獲得(磁導率2000)。
於實施例4中，藉由將Fe為92wt%、Si為3wt%、Cr為5wt%之金屬磁性粒子壓縮成形之後，於大氣中以700℃進行煅燒而獲得(磁導率30)。
柱狀部31之填充率及截面面積係如下所述。
外裝部11所包含之磁性粒子係如下所述。
於實施例1及比較例1中，使用Ni-Zn鐵氧體燒結粉。
於實施例2~4中，使用上述FeSiCr粒子與Fe粒子(純度99.6%)之1：1之混合材料。
於任一實施例、比較例中，均使磁性粒子以成為下述填充率之方式與環氧樹脂混合，並藉由金屬輥將混合物捲起，而轉印至線圈21，從而形成外裝部11。
外裝部11之填充率、厚度PL、PS、截面面積係如下所述。
於上述內容中，關於填充率，藉由SEM(Scanning Electron Microscope，掃描式電子顯微鏡)觀察試樣截面，求出鐵氧體材料或金屬磁性粒子所占之比例。關於截面面積，根據於通過柱狀部之中心且與主面平行之截面中柱狀部31及外裝部11之SEM觀察像，亦求出各自之截面面積。
(評價)
針對各個試樣，使用LCR計(Inductance Capacitance and Resistance meter，電感電容電阻測量計)求出1MHz下之電感值。
進而，針對各個試樣，藉由施加直流電流而使電感下降，將成為0.7μH時之電流值評價為飽和電流。
電感及飽和電流之各值係如下所述。
再者，於實施例中，未發現因外裝部11之材料而引起之長方形板部之短邊側即ST面之端子電極之污染。
11‧‧‧外裝部
21‧‧‧線圈
22、23‧‧‧線圈之端部
31‧‧‧柱狀部
32、33‧‧‧第1及第2長方形板部
41、42‧‧‧端子電極
L‧‧‧長邊
PL‧‧‧長邊方向之厚度
PS‧‧‧短邊方向之厚度
S‧‧‧短邊
T‧‧‧厚度
Claims (10)
- 一種線圈零件，其具備：柱狀部；第1及第2長方形板部，其等具有長方形狀之主面以及厚度方向之邊，該長方形狀之主面具有長邊及短邊；線圈，其係使絕緣被覆導體捲繞至上述柱狀部而成；2個端子電極，其等係與上述線圈之兩端部電性連接而成；以及外裝部，其包含磁性粒子及樹脂材料，且覆蓋上述線圈之至少一部分；且柱狀部之兩端部分別連接於上述第1及第2長方形板部之各者之主面，且上述外裝部之一部分存在於上述第1及第2長方形板部之側面，且上述柱狀部以及第1及第2長方形板部包含磁體，且關於通過上述柱狀部之高度方向之中央部且與主面平行之截面中之外裝部之上述長邊方向之厚度PL與上述短邊方向之厚度PS，為PL<PS，且上述外裝部於上述柱狀部之高度方向之中間呈凹陷狀。
- 如請求項1之線圈零件，其中上述外裝部所包含之磁性粒子為金屬磁性粒子。
- 如請求項2之線圈零件，其中通過上述柱狀部之中心且與主面平行之截面中之柱狀部之截面面積大於外裝部之截面面積。
- 如請求項1之線圈零件，其中上述線圈之兩端被引出至由上述第1長方形板部之長邊及厚度 方向之邊所界定之1個平面，且外裝部覆蓋上述被引出之部分。
- 如請求項3之線圈零件，其中上述線圈之兩端被引出至由上述第1長方形板部之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面，且外裝部覆蓋上述被引出之部分。
- 如請求項1之線圈零件，其中上述線圈之兩端被接合至由上述第1長方形板部之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面，且外裝部覆蓋上述被接合之部分。
- 如請求項3之線圈零件，其中上述線圈之兩端被接合至由上述第1長方形板部之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面，且外裝部覆蓋上述被接合之部分。
- 如請求項4之線圈零件，其中上述線圈之兩端被接合至由上述第1長方形板部之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面，且外裝部覆蓋上述被接合之部分。
- 如請求項5之線圈零件，其中上述線圈之兩端被接合至由上述第1長方形板部之長邊及厚度方向之邊所界定之1個平面，且外裝部覆蓋上述被接合之部分。
- 一種電子機器，其具備如請求項1至9中任一項之線圈零件。
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