WO2020184000A1 - インダクタ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an inductor.
- inductors are mounted on electronic devices and used as passive elements such as voltage conversion members.
- the present invention provides an inductor having excellent DC superimposition characteristics.
- the present invention (1) includes a wire, a wiring having an insulating film arranged on the entire peripheral surface of the wire, and a magnetic layer in which the wiring is embedded.
- the magnetic layer contains magnetic particles and is described above.
- the magnetic layer includes a first layer that contacts the peripheral surface of the wiring, a second layer that contacts the surface of the first layer, and ... an nth layer that contacts the surface of the (n-1) layer. (N is a positive number of 3 or more), and in two adjacent layers in the magnetic layer, the relative magnetic permeability of the layer closer to the wiring is lower than the relative magnetic permeability of the layer farther from the wiring. including.
- the wiring includes the inductor according to (1), which has a substantially circular shape in cross section.
- the present invention (3) includes the inductor according to (2), wherein any of the second layer to the nth layer has a substantially arc shape in cross section that shares a center with the wiring.
- any of the first layer to the nth layer is an extension portion extending from the wiring in a direction orthogonal to the extending direction of the wiring and the thickness direction of the magnetic layer.
- the magnetic particles contained in the first layer have a substantially spherical shape
- the magnetic particles contained in the second layer to the nth layer have a substantially flat shape (1).
- the inductor according to any one of (4) to (4) is included.
- the present invention (6) includes the inductor according to any one of (1) to (5), wherein at least the magnetic particles contained in the second layer are oriented on the outer peripheral surface of the wiring.
- the inductor of the present invention has excellent DC superimposition characteristics.
- FIG. 1 shows a normal cross-sectional view of an embodiment of the inductor of the present invention.
- FIG. 2 shows a normal cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the inductor shown in FIG.
- FIG. 3 shows a normal cross-sectional view of the inductor corresponding to the first aspect.
- FIG. 4 shows a normal cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the inductor shown in FIG.
- FIG. 5 shows a normal cross-sectional view of the inductor corresponding to the second aspect.
- FIG. 6 shows a normal cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the inductor shown in FIG.
- FIG. 7 shows a normal cross-sectional view of a modified example of the inductor shown in FIG.
- FIG. 8 shows a normal cross-sectional view of a modified example of the inductor shown in FIG. 1 (a modified example in which each of the first layer to the fourth layer is composed of one layer).
- the inductor 1 has a shape extending in the plane direction. Specifically, the inductor 1 has one surface and the other surface facing each other in the thickness direction, and both the one surface and the other surface are included in the surface direction, and the wiring 2 (described later). ) Has a flat shape along the first direction orthogonal to the direction of transmitting the current (corresponding to the depth direction of the paper surface) and the thickness direction.
- the inductor 1 includes a wiring 2 and a magnetic layer 3.
- the wiring 2 has a substantially circular shape in cross section. Specifically, the wiring 2 has a substantially circular shape when cut in a cross section (first direction cross section) orthogonal to the second direction (transmission direction) (paper depth direction), which is the direction in which the current is transmitted.
- the wiring 2 includes a lead wire 4 and an insulating film 5 that covers the lead wire 4.
- the conductor wire 4 is a conductor wire having a shape extending long in the second direction. Further, the lead wire 4 has a substantially circular shape in cross section that shares the central axis with the wiring 2.
- Examples of the material of the lead wire 4 include metal conductors such as copper, silver, gold, aluminum, nickel, and alloys thereof, and copper is preferable.
- the conducting wire 4 may have a single-layer structure, or may have a multi-layer structure in which the surface of a core conductor (for example, copper) is plated (for example, nickel).
- the radius of the lead wire 4 is, for example, 25 ⁇ m or more, preferably 50 ⁇ m or more, and for example, 2000 ⁇ m or less, preferably 200 ⁇ m or less.
- the insulating film 5 protects the lead wire 4 from chemicals and water, and also prevents a short circuit between the lead wire 4 and the magnetic layer 3.
- the insulating film 5 covers the entire outer peripheral surface (circumferential surface) of the conducting wire 4.
- the insulating film 5 has a substantially annular shape in cross section that shares the central axis (center) with the wiring 2.
- Examples of the material of the insulating film 5 include insulating resins such as polyvinylformal, polyester, polyesterimide, polyamide (including nylon), polyimide, polyamideimide, and polyurethane. These may be used alone or in combination of two or more.
- insulating resins such as polyvinylformal, polyester, polyesterimide, polyamide (including nylon), polyimide, polyamideimide, and polyurethane. These may be used alone or in combination of two or more.
- the insulating film 5 may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers.
- the thickness of the insulating film 5 is substantially uniform in the radial direction of the wiring 2 at any position in the circumferential direction, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 3 ⁇ m or more, and for example, 100 ⁇ m or less, preferably 100 ⁇ m or less. It is 50 ⁇ m or less.
- the ratio of the radius of the lead wire 4 to the thickness of the insulating film 5 is, for example, 1 or more, preferably 5 or more, and for example, 500 or less, preferably 100 or less.
- the magnetic layer 3 improves the DC superimposition characteristic of the inductor 1 while improving the inductance of the inductor 1.
- the magnetic layer 3 covers the entire outer peripheral surface (circumferential surface) of the wiring 2.
- the magnetic layer 3 has the wiring 2 embedded therein.
- the magnetic layer 3 forms the outer shape of the inductor 1.
- the magnetic layer 3 has a rectangular shape extending in the plane direction (first direction and second direction). More specifically, the magnetic layer 3 has one surface and the other surface facing each other in the thickness direction, and each of the one surface and the other surface of the magnetic layer 3 is one surface and the other surface of the inductor 1, respectively. To form.
- the magnetic layer 3 includes a first layer 10 in which the wiring 2 is embedded, a second layer 20 in contact with the surface of the first layer 10, a third layer 30 in contact with the surface of the second layer 20, and a third layer 30.
- a fourth layer 40 that comes into contact with the surface of the surface is provided.
- the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 are arranged from the wiring 2 toward both sides in the thickness direction, respectively. Has been done.
- the first layer 10 and the magnetic layer 3 are located from the middle portion (central portion) in the thickness direction to both sides in the thickness direction, respectively.
- the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 are arranged.
- the first layer 10 has a shape extending in the surface direction, and has one surface 11 and the other surface 12 facing in the thickness direction. Further, the first layer 10 covers the entire outer peripheral surface (circumferential surface) of the insulating film 5. As a result, the insulating film 5 is embedded in the first layer 10. Therefore, the first layer 10 further has an inner peripheral surface 13 that contacts the outer peripheral surface of the insulating film 5.
- the first layer 10 includes a substantially arc shape in cross section that shares the center with the wiring 2. Specifically, the first layer 10 integrally includes a first arc portion 15 on one side, a first arc portion 16 on the other side, and an extension portion 17 in a cross-sectional view.
- the first arc portion 15 on one side is arranged on one side in the thickness direction from the center of the wiring 2.
- the first arc portion 15 on the one side faces the one side area 18 on one side in the thickness direction from the center of the wiring 2 in the radial direction on the peripheral surface of the wiring 2.
- One surface 11 of the first arc portion 15 on the one side forms an arc surface that shares the center with the wiring 2.
- the central angle of the first arc portion 15 on the one side is, for example, less than 180 degrees, preferably 135 degrees or less, and for example, 30 degrees or more, preferably 60 degrees or more.
- the first arc portion 16 on the other side faces the other side area 19 on the other side in the thickness direction from the center of the wiring 2 in the radial direction on the peripheral surface of the wiring 2.
- the other surface 12 of the first arc portion 16 on the other side forms an arc surface that shares the center with the wiring 2.
- the central angle of the first arc portion 16 on the other side is, for example, less than 180 degrees, preferably 135 degrees or less, and for example, 30 degrees or more, preferably 60 degrees or more.
- the total central angle of the first arc portion 15 on one side and the first arc portion 16 on the other side is, for example, less than 360 degrees.
- the first arc portion 16 on the other side is plane symmetric with respect to the first arc portion 15 on the one side and the virtual surface passing through the center of the wiring 2 along the plane direction.
- the extending portion 17 has a shape extending outward from the wiring 2 in the first direction.
- Two extension portions 17 are provided in the first layer 10. Each of the two extension portions 17 is arranged on both outer sides of the wiring 2 in the first direction. Each of the two extending portions 17 extends outward in the first direction from the peripheral surface of the wiring 2 between the first arc portion 15 on one side and the first arc portion 16 on the other side, and is the first of the inductor 1. It reaches each of both end faces in the direction. One surface 11 and the other surface 12 of the extending portion 17 are parallel to each other.
- the extending portion 17 has two flat band shapes extending in the second direction on both outer sides of the wiring 2 in the first direction in a plan view.
- each of the one-sided first arc portion 15 and the other-side first arc portion 16 is, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, and for example, 1000 ⁇ m or less, preferably 800 ⁇ m or less.
- the thickness of the extending portion 17 is, for example, 2 ⁇ m or more, preferably 10 ⁇ m or more, and for example, 2000 ⁇ m or less, preferably 1600 ⁇ m or less.
- the thickness of the first layer 10 corresponds to the total thickness of the first arc portion 15 on one side and the first arc portion 16 on the other side, and also corresponds to the thickness of the extending portion 17.
- the thickness of the first layer 10 is, for example, 2 ⁇ m or more, preferably 10 ⁇ m or more, and for example, 2000 ⁇ m or less, preferably 1600 ⁇ m or less, more preferably 1000 ⁇ m or less, still more preferably. It is 500 ⁇ m ⁇ m or less.
- the ratio of the thickness of the first layer 10 to the thickness of the magnetic layer 3 is, for example, 0.01 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more, still more preferably 0.2.
- the above is particularly preferably 0.3 or more, and for example, 0.5 or less, preferably 0.4 or less.
- the ratio of the thickness of the first layer 10 to the thickness of the magnetic layer 3 is equal to or greater than the above lower limit, a sufficient distance between the second layer 20 and the wiring 2 is secured, and the second layer 20, the third layer 30, and the third layer 30 are secured. It is possible to suppress the magnetic saturation of the fourth layer 40, that is, to arrange a layer having a higher relative magnetic permeability after the second layer 20 while maintaining excellent DC superimposition characteristics.
- the second layer 20 independently has a second layer 21 on one side and a second layer 22 on the other side.
- the second layer 21 on one side is in contact with one surface 11 of the first layer 10.
- the one-sided second layer 21 has a shape that follows the one-sided first arc portion 15 of the first layer 10 and one surface 11 of the two extending portions 17.
- the second layer 21 on one side has a other surface 24 that contacts one surface 11 of the first layer 10 and a one surface 23 that is arranged on one side of the other surface 24 in the thickness direction at intervals.
- the second layer 21 on one side has a second arc portion 27 on one side having a substantially arc shape in cross section that shares the center with the wiring 2.
- the second layer 22 on the other side is arranged to face the second layer 21 on the other side with the first layer 10 on the other side in the thickness direction.
- the second layer 22 on the other side is in contact with the other surface 12 of the first layer 10.
- the second layer 22 on the other side has a shape that follows the first arc portion 16 on the other side of the first layer 10 and the other surface 12 of the two extending portions 17.
- the second layer 22 on the other side has one surface 25 in contact with the other surface 12 of the first layer 10 and the other surface 26 arranged on the other side in the thickness direction of the one surface 25 at intervals.
- the second layer 22 on the other side has a second arc portion 28 on the other side having a substantially arc shape in cross section that shares the center with the wiring 2.
- the other side second layer 22 is plane symmetric with respect to the one side second layer 21 with respect to the virtual surface passing through the center of the wiring 2 along the plane direction.
- the thickness of the second layer 20 is the total thickness of the second layer 21 on one side and the second layer 22 on the other side, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, and for example, 1000 ⁇ m or less, preferably 1000 ⁇ m or less. It is 800 ⁇ m or less.
- the ratio of the thickness of the second layer 20 to the thickness of the magnetic layer 3 is, for example, 0.01 or more, preferably 0.05 or more, and for example, 0.5 or less, preferably 0. It is 4 or less.
- the ratio of the thickness of the second layer 20 to the thickness of the first layer 10 is, for example, 0.1 or more, preferably 0.2 or more, and for example, 100 or less, preferably 10 or less.
- the third layer 30 independently has a third layer 31 on one side and a third layer 32 on the other side.
- the third layer 31 on one side is in contact with the second layer 21 on one side. Further, the third layer 31 on one side has substantially the same thickness in the first direction.
- the one-side third layer 31 has a other surface 34 in contact with one surface 23 of the one-side second layer 21, and one surface 33 arranged to face each other on one side in the thickness direction of the other surface 34 at intervals.
- the third layer 31 on the one side has a shape extending in the plane direction.
- the third layer 32 on the other side is arranged so that the first layer 10 and the second layer 20 are opposed to each other on the other side in the thickness direction of the third layer 31 on the one side at intervals. Further, the third layer 32 on the other side has substantially the same thickness in the first direction.
- the other side third layer 32 has one surface 35 in contact with the other surface 26 of the other side second layer 22, and the other surface 36 arranged to face the other side of the one surface 35 in the thickness direction at intervals.
- the third layer 32 on the other side has a shape extending in the plane direction.
- the third layer 32 on the other side is plane symmetric with respect to the third layer 31 on the one side with respect to the virtual surface passing through the center of the wiring 2 along the plane direction.
- the thickness of the third layer 30 is the total thickness of the third layer 31 on one side and the third layer 32 on the other side, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, and for example, 1000 ⁇ m or less, preferably 1000 ⁇ m or less. It is 800 ⁇ m or less.
- the ratio of the thickness of the third layer 30 to the thickness of the magnetic layer 3 is, for example, 0.01 or more, preferably 0.05 or more, and for example, 0.5 or less, preferably 0.4 or less. is there.
- the ratio of the thickness of the third layer 30 to the thickness of the second layer 20 is, for example, 0.1 or more, preferably 0.2 or more, and for example, 100 or less, preferably 10 or less.
- the fourth layer 40 independently has a fourth layer 41 on one side and a fourth layer 42 on the other side.
- the one-sided fourth layer 41 comes into contact with the one-sided third layer 31. Further, the fourth layer 41 on one side has substantially the same thickness in the first direction.
- the one-side fourth layer 41 has a other surface 44 in contact with one surface 33 of the one-side third layer 31, and one surface 43 arranged to face each other on one side in the thickness direction of the other surface 44 at intervals.
- One surface 43 of the fourth layer 41 on one side is exposed on one side in the thickness direction.
- the surface 43 has a flat surface along the first direction and the second direction.
- the fourth layer 42 on the other side is arranged on the other side of the fourth layer 41 on the one side in the thickness direction, with the first layer 10, the second layer 20, and the third layer 30 facing each other. Further, the fourth layer 42 on the other side has substantially the same thickness in the first direction.
- the fourth layer 42 on the other side is in contact with the third layer 32 on the other side.
- the other side fourth layer 42 has one surface 45 in contact with the other surface 36 of the other side third layer 32 and the other surface 46 arranged to face the one surface 45 at a distance.
- the other surface 46 is exposed on the other side in the thickness direction.
- the other surface 46 has a flat surface along the first direction and the second direction.
- the thickness of the fourth layer 40 is the total thickness of the fourth layer 41 on one side and the fourth layer 42 on the other side, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, and for example, 1000 ⁇ m or less, preferably 1000 ⁇ m or less. It is 800 ⁇ m or less.
- the ratio of the thickness of the fourth layer 42 to the thickness of the magnetic layer 3 is, for example, 0.01 or more, preferably 0.05 or more, and for example, 0.5 or less, preferably 0.4 or less. is there.
- the ratio of the thickness of the fourth layer 40 to the thickness of the third layer 30 is, for example, 0.1 or more, preferably 0.2 or more, and for example, 100 or less, preferably 10 or less.
- the thickness of the magnetic layer 3 is the total thickness of the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40, and is, for example, twice or more, preferably three times the radius of the wiring 2. The above, and for example, 20 times or less. Specifically, the thickness of the magnetic layer 3 is, for example, 100 ⁇ m or more, preferably 200 ⁇ m or more, and for example, 3000 ⁇ m or less, preferably 1500 ⁇ m or less, more preferably 950 ⁇ m or less, still more preferably 900 ⁇ m. Hereinafter, it is particularly preferably 850 ⁇ m. The thickness of the magnetic layer 3 is the distance between one surface and the other surface of the magnetic layer 3.
- the relative permeability of the layer closer to the wiring 2 is the relative permeability of the layer farther from the wiring 2. It is lower than the magnetic coefficient.
- the relative magnetic permeability of the layer closer to the wiring 2 is set lower than the relative magnetic permeability of the layer farther from the wiring 2. can do.
- the detailed adjustment (prescription) mode will be described in the first to second aspects.
- the specific magnetic permeability is measured at a frequency of 10 MHz.
- the specific magnetic permeability of the first layer 10 is lower than the specific magnetic permeability of the second layer 20.
- the specific magnetic permeability of the second layer 20 is lower than the specific magnetic permeability of the third layer 30.
- the specific magnetic permeability of the third layer 30 is lower than the specific magnetic permeability of the fourth layer 40.
- the ratio R of the relative magnetic permeability is, for example, 0.9 or less, preferably 0.7 or less, more preferably 0.5 or less, still more preferably 0.4 or less, and particularly preferably 0.3 or less. Yes, and for example, 0.01 or more.
- the ratio R1 of the specific magnetic permeability of the first layer 10 to the specific magnetic permeability of the second layer 20 is 0.9 or less. It is preferably 0.7 or less, more preferably 0.5 or less, still more preferably 0.4 or less, particularly preferably 0.3 or less, and for example, 0.1 or more.
- the ratio R2 of the specific magnetic permeability of the second layer 20 to the specific magnetic permeability of the third layer 30 is 0.9 or less, preferably 0. .88 or less, more preferably 0.85 or less, and for example, 0.1 or more, preferably 0.2 or more, more preferably 0.4 or more, more preferably 0.5 or more. More preferably, it is 0.6 or more, and particularly preferably 0.7 or more.
- the ratio R3 of the specific magnetic permeability of the third layer 30 to the specific magnetic permeability of the fourth layer 40 is 0.9 or less, preferably 0. 8.8 or less, more preferably 0.75 or less, still more preferably 0.7 or less, and for example, 0.1 or more, preferably 0.2 or more, more preferably 0.3 or more. is there.
- the ratios R1 to R3 described above may be the same or fluctuate, and preferably the ratio R1 is smaller than the ratio R2 and the ratio R2 is smaller than the ratio R3.
- the ratio of the ratio R1 to the ratio R2 is, for example, 0.9 or less, preferably 0.8 or less, and for example, 0.2 or more, preferably 0.3 or more, more preferably 0.35. That is all.
- the ratio of the ratio R2 to the ratio R3 is, for example, 0.8 or less, preferably 0.7 or less, and for example, 0.3 or more, preferably 0.5 or more. Further, in the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40, in the two adjacent layers, the layer closer to the wiring 2 due to the relative magnetic permeability of the layer farther from the wiring 2
- the value D obtained by subtracting the relative magnetic permeability is, for example, 5 or more, preferably 10 or more, more preferably 15 or more, and for example, 100 or less.
- the value D1 obtained by subtracting the specific magnetic permeability of the first layer 10 from the specific magnetic permeability of the second layer 20 is, for example, It is 5 or more, preferably 10 or more, more preferably 25 or more, and for example, 50 or less.
- the value D2 (the specific magnetic permeability of the third layer 30 minus the specific magnetic permeability of the second layer 20) obtained by subtracting the specific magnetic permeability of the second layer 20 from the specific magnetic permeability of the third layer 30 is, for example, 5 or more, preferably 5 or more. It is 10 or more, and for example, 50 or less, preferably 40 or less, and more preferably 30 or less.
- the value D3 (specific magnetic permeability of the fourth layer 40 ⁇ specific magnetic permeability of the third layer 30) obtained by subtracting the specific magnetic permeability of the third layer 30 from the specific magnetic permeability of the fourth layer 40 is, for example, 10 or more, preferably 10. , 20 or more, and for example, 70 or less.
- the above-mentioned values D1 to D3 may be the same or fluctuate.
- the DC superimposition characteristic of the inductor 1 is improved. be able to.
- Each layer is defined by the relative magnetic permeability of each layer described above.
- the relative magnetic permeability of the region in contact with the peripheral surface of the wiring 2 is measured, and then the wiring 2 is separated from the wiring 2.
- the specific magnetic permeability is continuously measured, and the region up to the region having the same specific magnetic permeability as the first acquired specific magnetic permeability is defined as the first layer 10.
- regions having the same specific magnetic permeability are defined as one layer.
- the measurement of the specific magnetic permeability is performed from the inner peripheral surface 13 of the first layer 10, but it can also be performed from one surface 43 of the fourth layer 40, for example.
- each layer is formed of a plurality of magnetic sheets (described later) (see the virtual line in FIG. 2), if the above definition is taken into consideration, a plurality of magnetic sheets for forming each layer can be used.
- the relative magnetic permeability of is the same.
- the relative magnetic permeability of each of the first sheet 51, the second sheet 52, the third sheet 53 and the fourth sheet 54 for forming the magnetic layer 3 is measured in advance, and this is determined. It can also be the relative magnetic permeability of each of the 1st layer 10, the 2nd layer 20, the 3rd layer 30, and the 4th layer 40.
- the magnetic layer 3 contains magnetic particles.
- examples of the material of the magnetic layer 3 include a magnetic composition containing magnetic particles and a binder.
- Examples of the magnetic material constituting the magnetic particles include a soft magnetic material and a hard magnetic material.
- a soft magnetic material is preferably used from the viewpoint of inductance and DC superimposition characteristics.
- the soft magnetic material examples include a single metal body containing one kind of metal element in a pure substance state, for example, one or more kinds of metal elements (first metal element) and one or more kinds of metal elements (second metal element).
- first metal element one or more kinds of metal elements
- second metal element one or more kinds of metal elements
- the single metal body examples include a single metal composed of only one kind of metal element (first metal element).
- the first metal element is appropriately selected from, for example, iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and other metal elements that can be contained as the first metal element of the soft magnetic material. ..
- the single metal body includes, for example, a core containing only one kind of metal element and a surface layer containing an inorganic substance and / or an organic substance that modifies a part or all of the surface of the core, for example.
- examples thereof include an organic metal compound containing a first metal element and a form in which an inorganic metal compound is decomposed (thermal decomposition, etc.).
- thermal decomposition etc.
- iron powder obtained by thermally decomposing an organic iron compound (specifically, carbonyl iron) containing iron as the first metal element (sometimes referred to as carbonyl iron powder). And so on.
- the position of the layer containing the inorganic substance and / or the organic substance that modifies the portion containing only one kind of metal element is not limited to the above-mentioned surface.
- the organometallic compound or inorganic metal compound capable of obtaining a single metal body is not particularly limited, and a known or commonly used organometallic compound or inorganic metal compound capable of obtaining a soft magnetic single metal body is not particularly limited. Can be appropriately selected from.
- the alloy body is a eutectic of one or more kinds of metal elements (first metal element) and one or more kinds of metal elements (second metal element) and / or non-metal elements (carbon, nitrogen, silicon, phosphorus, etc.). It is not particularly limited as long as it is a body and can be used as an alloy body of a soft magnetic material.
- the first metal element is an essential element in the alloy body, and examples thereof include iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni). If the first metal element is Fe, the alloy body is an Fe-based alloy, and if the first metal element is Co, the alloy body is a Co-based alloy, and the first metal element is Ni. For example, the alloy body is a Ni-based alloy.
- the second metal element is an element (sub-component) secondarily contained in the alloy body, and is a metal element that is compatible (cofusable) with the first metal element.
- iron (Fe) the first. 1 When the metal element is other than Fe), Cobalt (Co) (when the first metal element is other than Co), Nickel (Ni) (when the first metal element is other than Ni), Chromium (Cr), Aluminum (Al), silicon (Si), copper (Cu), silver (Ag), manganese (Mn), calcium (Ca), barium (Ba), titanium (Ti), zirconium (Zr), ruthenium (Hf), vanadium (V), Niob (Nb), Tantal (Ta), Molybdenum (Mo), Tungsten (W), Ruthenium (Ru), Rodium (Rh), Zinc (Zn), Gallium (Ga), Indium (In), Germanium Examples thereof include (Ge), tin (Sn), lead (Pb), scandium (Sc), rut
- the non-metal element is an element (sub-component) secondarily contained in the alloy body, and is a non-metal element that is compatible (combined) with the first metal element.
- boron (B) and carbon examples thereof include (C), nitrogen (N), silicon (Si), phosphorus (P) and sulfur (S). These can be used alone or in combination of two or more.
- Fe-based alloys examples include magnetic stainless steel (Fe-Cr-Al-Si alloy) (including electromagnetic stainless steel), sentust (Fe-Si-Al alloy) (including super sentust), and permalloy (including supersendust).
- magnetic stainless steel Fe-Cr-Al-Si alloy
- sentust Fe-Si-Al alloy
- permalloy including supersendust
- Fe-Ni alloy Fe-Ni alloy
- Fe-Ni-Mo alloy Fe-Ni-Mo-Cu alloy
- Fe-Ni-Co alloy Fe-Cr alloy
- Fe-Cr-Al alloy Fe-Ni-Cr alloy
- Fe- Ni—Cr—Si alloy silicon copper (Fe—Cu—Si alloy)
- Fe—Si alloy Fe—Si—B (—Cu—Nb) alloy
- Fe—B—Si—Cr alloy Fe—Si—Cr -Ni alloy
- Fe-Si-Cr alloy Fe-Si-Al-Ni-Cr alloy
- Fe-Ni-Si-Co alloy Fe-N alloy, Fe-C alloy, Fe-B alloy, Fe-P alloy
- Ferrites stainless ferrites, Mn-Mg-based ferrites, Mn-Zn-based ferrites, Ni-Zn-based ferrites, Ni-Zn-Cu-based ferrites, Cu-Zn-based ferrites, Cu-Mg-Zn-based
- Co-based alloys examples include Co-Ta-Zr and cobalt (Co) -based amorphous alloys.
- Ni-based alloys which are examples of alloys, include Ni—Cr alloys.
- these soft magnetic materials are appropriately selected so as to satisfy the above-mentioned specific magnetic permeability of each of the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40.
- the shape of the magnetic particles is not particularly limited, and a shape exhibiting anisotropy such as a substantially flat shape (plate shape) or a substantially needle shape (including a substantially spindle (football) shape), for example, a substantially spherical shape or a substantially granule shape. , Shapes showing isotropic properties such as substantially lump shapes and the like.
- the shape of the magnetic particles is appropriately selected from the above so as to satisfy the above-mentioned specific magnetic permeability of each of the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40.
- the average value of the maximum lengths of the magnetic particles is, for example, 0.1 ⁇ m or more, preferably 0.5 ⁇ m or more, and for example, 200 ⁇ m or less, preferably 150 ⁇ m or less.
- the average value of the maximum lengths of the magnetic particles can be calculated as the medium particle diameter of the magnetic particles.
- the volume ratio (filling rate) of the magnetic particles in the magnetic composition is, for example, 10% by volume or more, preferably 20% by volume or more, and for example, 90% by volume or less, preferably 80% by volume or less. ..
- the relative magnetic permeability of the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 satisfies the desired relationship. ..
- the binder examples include a thermoplastic component such as an acrylic resin, and a thermosetting component such as an epoxy resin composition.
- Acrylic resins include, for example, carboxyl group-containing acrylic acid ester copolymers.
- the epoxy resin composition contains, for example, an epoxy resin (cresol novolac type epoxy resin or the like) as a main agent, a curing agent for epoxy resin (phenol resin or the like), and a curing accelerator for epoxy resin (imidazole compound or the like).
- thermoplastic component and the thermosetting component can be used alone or in combination, respectively, and preferably the thermoplastic component and the thermosetting component are used in combination.
- the first sheet 51, the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 have the following formulas (1) to (1) to (1) by changing the type, shape, volume ratio, and the like of the magnetic particles contained therein. It has a relative magnetic permeability that satisfies all of 3).
- the first sheet 51 ⁇ Specific magnetic permeability of the second sheet 52
- Specific magnetic permeability of the second sheet 52 ⁇ Specific magnetic permeability of the third sheet 53
- Specific magnetic permeability of the third sheet 53 ⁇ Specific magnetic permeability of the fourth sheet 54
- the first sheet 51, the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 containing the magnetic particles are prepared according to the above formulation, and the first sheet 51, the second sheet 51, and the second sheet 54 are prepared.
- the relative magnetic permeability of the sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 is adjusted.
- the first sheet 51, the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 have magnetism for forming the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40, respectively. It is a sheet.
- Each of the above sheets is formed into a plate shape extending in the plane direction from the above magnetic composition.
- one of the first sheets 51 may be a single layer or may be composed of multiple layers (two or more layers) (see the virtual line in FIG. 2). The same applies to the other first sheet 51, further to each of the second sheet 52, each of the third sheet 53, and each of the fourth sheet 54.
- the first sheet 51, the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 are arranged on both sides of the wiring 2 in the thickness direction in this order.
- the two first sheets 51 are arranged so as to sandwich the wiring 2.
- the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 are arranged with respect to the first sheet 51 so as to be away from the wiring 2 in this order.
- the fourth sheet 54, the third sheet 53, the second sheet 52, the first sheet 51, the wiring 2, the first sheet 51, the second sheet 52, and the third sheet are in order toward one side in the thickness direction.
- the fourth sheet 54 is arranged.
- these are hot-pressed.
- a flat plate press is used.
- the first sheet 51, the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 are deformed, and the first layer 10, the second layer 20, and the fourth sheet 54 are deformed, respectively.
- the third layer 30 and the fourth layer 40 are formed.
- the first sheet 51 is deformed from a plate shape into a shape having a first arc portion 15 on one side and a first arc portion 16 on the other side and burying the wiring 2.
- One layer 10 is formed.
- the second sheet 52 has a second arc portion 27 on one side and a second arc portion 28 on the other side, and is deformed from a plate shape into a shape that follows one surface 11 and the other surface 12 of the first layer 10. As a result, the second layer 10 is formed.
- the third layer 30 and the fourth layer 40 are formed from the third sheet 53 and the fourth sheet 54, respectively.
- the magnetic composition contains a thermosetting component
- the magnetic composition is thermoset by heating at the same time as or after the heat press.
- the magnetic layer 3 in which the wiring 2 is embedded is formed.
- the wiring 2 and the magnetic layer 3 are provided, and in the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30 and the fourth layer 40 of the magnetic layer 3, the layers closer to the wiring 2 in the two adjacent layers.
- An inductor 1 having a relative magnetic permeability lower than that of a layer farther from the wiring 2 is manufactured.
- the inductor 1 includes a magnetic layer 3 having the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 having the above-mentioned relative magnetic permeability.
- this inductor 1 is excellent in DC superimposition characteristics.
- the first layer 10 since the first layer 10 includes the extending portion 17, the absolute amount of magnetic particles (filler) that contributes to the improvement of the DC superimposition characteristic increases, and therefore the DC superimposition characteristic is improved.
- Modification In the modified example, the same members and processes as in one embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, the modified example can exhibit the same action and effect as that of one embodiment, except for special mention. Further, one embodiment and a modification thereof can be appropriately combined.
- the magnetic layer 3 includes the first layer 10 to the fourth layer, but the magnetic layer 3 has n layers (n is a positive number of 3 or more). Then, for example, although not shown, the magnetic layer 3 may include the first layer 10 to the third layer 30 (a mode in which n is 3) without the fourth layer 40. Further, the magnetic layer 3 may also include a first layer 10 to a fifth layer (a mode in which n is 5).
- the wiring 2 has a substantially circular cross-sectional view, but the cross-sectional view shape is not particularly limited.
- the cross-sectional view is a substantially rectangular shape.
- the shape and cross-sectional view may be elliptical.
- the extending portion 17 extends from the peripheral surface of the wiring 2 to the first-direction end surface of the inductor 1, but for example, although not shown, it reaches from the peripheral surface of the wiring 2 to the first-direction end surface of the inductor 1. Instead, it can be extended to an intermediate portion between the peripheral surface of the wiring 2 and the end surface of the inductor 1 in the first direction.
- the extension portion 17 is provided in the first layer 10, but it can be provided in any layer of the magnetic layer 3, for example, as shown in FIG. 7, it may be provided in the second layer 20. it can.
- the first layer 10 has a substantially annular shape in cross-sectional view.
- the first layer 10 has an inner peripheral surface 13 and an outer peripheral surface 14 located radially outward with respect to the inner peripheral surface 13.
- the second layer 10 has a second arc portion 27 on one side, a second arc portion 28 on the other side, and an extension portion 17.
- each of the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 may be composed of one layer.
- the second layer 20 is arranged on one side 11 of the first layer 10.
- the second layer 20 has a other surface 24 that contacts one surface 11 of the first layer 10 and a one surface 23 that faces the other surface 24.
- the third layer 30 is arranged on one side 23 of the second layer 20.
- the third layer 30 has a other surface 34 in contact with one surface 23 of the second layer and a one surface 33 facing the other surface 34.
- the fourth layer 40 is arranged on one side 33 of the third layer 30.
- the fourth layer 40 has a other surface 44 in contact with one surface 33 of the third layer 30, and a one surface 43 facing the other surface 44.
- the third layer 30 can have a substantially arc shape in cross section.
- the layers closer to the wiring 2 in the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 are adjusted.
- the specific magnetic permeability of the layer is lower than the specific magnetic permeability of the layer farther from the wiring 2.
- the relative magnetic permeability of the layer closer to the wiring 2 can be obtained from the wiring 2 by changing the type, shape, volume ratio, etc. of the magnetic particles in each layer of the magnetic layer 3.
- a specific embodiment in which the magnetic permeability of the distant layer is lower than the relative magnetic permeability will be described with reference to FIGS. 3 to 6.
- FIGS. 1 to 2 Although the magnetic particles are not drawn in FIGS. 1 to 2, they are drawn in FIGS. 3 to 6 in order to easily understand the shape of the magnetic particles and the orientation of the second magnetic particles. However, in FIGS. 3 to 6, the shapes and orientations of the magnetic particles are exaggerated and drawn.
- the first layer 10 contains the first magnetic particles 61 having a substantially spherical shape, and the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer.
- Reference numeral 40 denotes a second magnetic particle 62 having a substantially flat shape.
- the first magnetic particles 61 are not oriented and are uniformly (isotropically) dispersed in the first layer 10.
- the average particle size of the first magnetic particles 61 is, for example, 0.1 ⁇ m or more, preferably 0.5 ⁇ m or more, and for example, 100 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or less.
- the magnetic material of the first magnetic particles 61 is preferably iron powder obtained by thermally decomposing an organic iron compound, more preferably carbonyl iron powder (specific magnetic permeability at 10 MHz: for example, 1.1 or more, preferably 1.1 or more, preferably. 3 or more, and for example, 25 or less, preferably 20 or less).
- the relative magnetic permeability of the second layer 20 containing the substantially flat second magnetic particles 62 which will be described later, is determined. It can be set lower with certainty. Further, if the first magnetic particle 61 has a substantially spherical shape, the inductor 1 has an excellent inductance. Further, if the first magnetic particles 61 have a substantially spherical shape, magnetic saturation can be suppressed.
- the second magnetic particles 62 are oriented in the directions along the respective layers in each of the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40.
- the second magnetic particles 62 are oriented in the circumferential direction of the wiring 2 in the second arc portion 27 on one side and the second arc portion 28 on the other side of the second layer 20.
- the case where the angle between the surface direction of the second magnetic particle 62 and the tangent line tangent to the circumferential surface of the wiring 2 facing inward in the radial direction with the second magnetic particle 62 is 15 degrees or less is the first case. It is defined that the magnetic particles 62 of No. 2 are oriented in the circumferential direction.
- the second magnetic particles 62 are oriented along the plane direction in the third layer 30 and the fourth layer 40.
- the average value of the maximum lengths of the second magnetic particles 62 is, for example, 3.5 ⁇ m or more, preferably 10 ⁇ m or more, and for example, 200 ⁇ m or less, preferably 150 ⁇ m or less.
- the material of the second magnetic particles 62 is preferably an Fe—Si alloy (specific magnetic permeability at 10 MHz: 25 or more).
- the second of the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 are adjusted.
- the volume ratio of the second magnetic particles 62 in the layer closer to the wiring 2 is set lower than the volume ratio of the second magnetic particles 62 in the layer farther from the wiring 2.
- the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 are substantially the same, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 The type of the second magnetic particle 62 is changed. In this case, the second magnetic particle 62 in the layer closer to the wiring 2 is made lower than the specific magnetic permeability of the second magnetic particle 62 in the layer farther from the wiring 2. Select the type of magnetic particles 62.
- the first sheet 51 containing the first magnetic particles 61 and the second magnetic particles 62 having the same or different relative magnetic permeability are formed in the same or different volume ratios.
- the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 contained in the above are prepared.
- the second magnetic particles 62 are oriented in the plane direction on each of the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54.
- the first layer 10 contains the first magnetic particles 61 having a substantially spherical shape, and the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 40 have a substantially flat shape. It has magnetic particles 62.
- the first magnetic particles 61 are arranged isotropically in the first layer 10, while the second arc portion 27 on one side and the second arc portion 28 on the other side of the second layer 20 have a second.
- the magnetic particles 62 can be oriented in the circumferential direction. Therefore, the inductor 1 is excellent in both DC superimposition characteristics and high inductance.
- the inductor 1 is excellent in inductance.
- the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 30 are all substantially flat second magnetic particles 62.
- the second magnetic particle 62 has a substantially flat shape.
- the second magnetic particles 62 are oriented in the directions along the respective layers in each of the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 30.
- the second magnetic particles 62 are oriented in the circumferential direction of the wiring 2 in the first arc portion 15 on one side and the first arc portion 16 on the other side of the first layer 10, and in the extending portion 17. , Oriented in the plane direction. Further, the second magnetic particles 62 are oriented in the circumferential direction of the wiring 2 in the second arc portion 27 on one side and the second arc portion 28 on the other side. On the other hand, the second magnetic particles 62 are oriented along the plane direction in the third layer 30 and the fourth layer 40.
- the first layer 10, the second layer 20, and the third layer 30 are used.
- the volume ratio of the second magnetic particles 62 of the layer 30 and the fourth layer 30 is adjusted.
- the volume ratio of the second magnetic particles 62 in the layer closer to the wiring 2 is set lower than the volume ratio of the second magnetic particles 62 in the layer farther from the wiring 2.
- the ratio of the volume ratio of the second magnetic particles 62 in the first layer 10 to the volume ratio of the second magnetic particles 62 in the second layer 20 is, for example, less than 1, preferably 0.9. Hereinafter, it is more preferably 0.8 or less, and for example, 0.5 or more, or 0.6 or more.
- the volume ratio of the second magnetic particles 62 of the third layer 30 and the fourth layer 40 is the same as described above.
- the volume ratios of the second magnetic particles 62 in the first layer 10, the second layer 20, the third layer 30, and the fourth layer 30 are substantially the same, the first layer 10, the second layer 20, and so on.
- the types of the second magnetic particles 62 of the third layer 30 and the fourth layer 30 are changed. In this case, the second magnetic particle 62 in the layer closer to the wiring 2 is made lower than the specific magnetic permeability of the second magnetic particle 62 in the layer farther from the wiring 2. Select the type of magnetic particles 62.
- both a method of changing the volume ratio of the second magnetic particles 62 and a method of changing the specific magnetic permeability of the second magnetic particles 62 can be adopted.
- the ratio of the second magnetic particles 62 is preferably more than the method of changing the volume ratio of the second magnetic particles 62. A method of changing the magnetic permeability is adopted.
- a method of changing the volume ratio of the second magnetic particles 62 is preferably adopted rather than a method of changing the specific magnetic permeability of the second magnetic particles 62.
- the first aspect is preferable.
- the specific magnetic permeability of the first layer 10 can be surely and easily made lower than the specific magnetic permeability of the second layer 20 from the second aspect.
- the second magnetic particles 62 are oriented in the plane direction in each of the first sheet 51, the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54.
- all of the first layer 10 to the fourth layer 40 may contain, for example, isotropic magnetic particles, specifically, the substantially spherical first magnetic particles 61.
- Examples and comparative examples are shown below, and the present invention will be described in more detail.
- the present invention is not limited to Examples and Comparative Examples.
- specific numerical values such as the compounding ratio (content ratio), physical property values, and parameters used in the following description are the compounding ratios corresponding to those described in the above-mentioned "Form for carrying out the invention".
- Content ratio can be replaced with the upper limit (numerical value defined as “less than or equal to” or “less than”) or lower limit (numerical value defined as "greater than or equal to” or “excess”). it can.
- Binders were prepared according to the formulations listed in Table 1.
- Example 1 Example of manufacturing an inductor based on the first aspect> First, wiring 2 having a radius of 130 ⁇ m was prepared. The radius of the lead wire 4 is 115 ⁇ m, and the thickness of the insulating film 5 is 15 ⁇ m.
- the first sheet 51, the second sheet 52, the third sheet 53, and the fourth sheet 54 were prepared so as to have the types and filling rates of the magnetic particles shown in Table 2.
- first sheet 51 four sheets having a thickness of 60 ⁇ m were prepared.
- second sheet 52 eight sheets having a thickness of 130 ⁇ m were prepared.
- third sheet 53 eight sheets having a thickness of 60 ⁇ m were prepared.
- fourth sheet 54 four sheets having a thickness of 100 ⁇ m were prepared.
- the inductor 1 provided with the wiring 2 and the magnetic layer 3 in which the wiring 2 is embedded was manufactured.
- the thickness of the inductor 1 was 975 ⁇ m.
- Example 2 to Comparative Example 1 The inductor 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the formulation of the magnetic sheet was changed according to Tables 3 to 6.
- the inductor 1 of the second embodiment corresponds to the second aspect (specifically, an aspect of changing the type of magnetic particles in each layer in the magnetic layer).
- the inductor 1 of the third embodiment corresponds to the second aspect (specifically, an aspect of changing the content ratio (filling rate) of magnetic particles in each layer in the magnetic layer).
- the inductor 1 of the fourth embodiment is the second aspect, in which both the type and the content ratio (filling rate) of the magnetic particles in each layer in the magnetic layer are changed.
- ⁇ Permeability> The first sheet 51 of Examples 1 to 1, the second sheet 52 of Examples 1 to 4, the third sheet 53 of Examples 1 to 4, and Examples 1 and 3.
- the relative magnetic permeability of each of the fourth sheet 54 was measured by an impedance analyzer (manufactured by Agilent, "4291B") using a magnetic material test fixture.
- ⁇ DC superimposition characteristics> Using an impedance analyzer (manufactured by Kuwagi Electronics Co., Ltd., “65120B”) equipped with a DC bias test fixture and a DC bias power supply, a current of 10 A is passed through the lead wire 4 of the inductor 1 of Examples 1 to 1 to reduce the inductance. The DC superimposition characteristic was evaluated by measuring the rate.
- the inductance reduction rate was calculated based on the following formula. [Inductance without DC bias current-Inductance with DC bias current applied] / [Inductance with DC bias current applied] x 100 (%)
- Inductors are installed in electronic devices.
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Abstract
インダクタ1は、導線4、および、導線4の周面全面に配置される絶縁膜5を備える配線2と、配線2を埋設する磁性層3とを備える。磁性層3は、磁性粒子を含む。磁性層3は、配線2の周面に接触する第1層10と、第1層の表面に接触する第2層20と、・・・第(n-1)層の表面に接触する第n層とを備え(nは、3以上の正数)る。磁性層3における隣接する2つの層において、配線2により近い層の比透磁率が、配線2からより遠い層の比透磁率より、低い。
Description
本発明は、インダクタに関する。
従来、インダクタは、電子機器などに搭載されて、電圧変換部材などの受動素子として用いられることが知られている。
例えば、磁性体材料からなる直方体状のチップ本体部と、そのチップ本体部の内部に埋設された銅からなる内部導体とを備えるインダクタが提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。
しかし、特許文献1のインダクタでは、直流重畳特性が不十分であるという不具合がある。
本発明は、直流重畳特性に優れるインダクタを提供する。
本発明(1)は、導線、および、前記導線の周面全面に配置される絶縁膜を備える配線と、前記配線を埋設する磁性層とを備え、前記磁性層は、磁性粒子を含み、前記磁性層は、前記配線の周面に接触する第1層と、前記第1層の表面に接触する第2層と、・・・第(n-1)層の表面に接触する第n層とを備え(nは、3以上の正数)、前記磁性層における隣接する2つの層において、前記配線により近い層の比透磁率が、前記配線からより遠い層の比透磁率より、低い、インダクタを含む。
本発明(2)は、前記配線は、断面視略円形状を有する、(1)に記載のインダクタを含む。
本発明(3)は、前記第2層~前記第n層のいずれかの層は、前記配線と中心を共有する断面視略円弧形状を有する、(2)に記載のインダクタを含む。
本発明(4)は、前記第1層~前記第n層のいずれかの層は、前記配線から、前記配線の延びる方向および前記磁性層の厚み方向に直交する方向に延出する延出部を有する、(1)~(3)のいずれか一項に記載のインダクタを含む。
本発明(5)は、前記第1層に含まれる磁性粒子は、略球形状を有し、前記第2層~前記第n層に含まれる磁性粒子は、略扁平形状を有する、(1)~(4)のいずれか一項に記載のインダクタを含む。
本発明(6)は、少なくとも前記第2層に含まれる磁性粒子が、前記配線の外周面に配向している(1)~(5)のいずれか一項に記載のインダクタを含む。
本発明のインダクタは、直流重畳特性に優れる。
<一実施形態>
本発明のインダクタの一実施形態を、図1を参照して説明する。
本発明のインダクタの一実施形態を、図1を参照して説明する。
<インダクタの基本形態>
図1に示すように、このインダクタ1は、面方向に延びる形状を有する。具体的には、インダクタ1は、厚み方向に対向する一方面および他方面を有しており、これら一方面および他方面のいずれもが、面方向に含まれる方向であって、配線2(後述)が電流を伝送する方向(紙面奥行き方向に相当)および厚み方向に直交する第1方向に沿う平坦形状を有する。
図1に示すように、このインダクタ1は、面方向に延びる形状を有する。具体的には、インダクタ1は、厚み方向に対向する一方面および他方面を有しており、これら一方面および他方面のいずれもが、面方向に含まれる方向であって、配線2(後述)が電流を伝送する方向(紙面奥行き方向に相当)および厚み方向に直交する第1方向に沿う平坦形状を有する。
インダクタ1は、配線2と、磁性層3とを備える。
<配線>
配線2は、断面視略円形状を有する。具体的には、配線2は、電流を伝送する方向である第2方向(伝送方向)(紙面奥行き方向)に直交する断面(第1方向断面)で切断したときに、略円形状を有する。
配線2は、断面視略円形状を有する。具体的には、配線2は、電流を伝送する方向である第2方向(伝送方向)(紙面奥行き方向)に直交する断面(第1方向断面)で切断したときに、略円形状を有する。
配線2は、導線4と、それを被覆する絶縁膜5とを備える。
導線4は、第2方向に長尺に延びる形状を有する導体線である。また、導線4は、配線2と中心軸線を共有する断面視略円形状を有する。
導線4の材料としては、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、これらの合金などの金属導体が挙げられ、好ましくは、銅が挙げられる。導線4は、単層構造であってもよく、コア導体(例えば、銅)の表面にめっき(例えば、ニッケル)などがされた複層構造であってもよい。
導線4の半径は、例えば、25μm以上、好ましくは、50μm以上であり、また、例えば、2000μm以下、好ましくは、200μm以下である。
絶縁膜5は、導線4を薬品や水から保護し、また、導線4と磁性層3との短絡を防止する。絶縁膜5は、導線4の外周面(円周面)全面を被覆する。
絶縁膜5は、配線2と中心軸線(中心)を共有する断面視略円環形状を有する。
絶縁膜5の材料としては、例えば、ポリビニルホルマール、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミド(ナイロンを含む)、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタンなどの絶縁性樹脂が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
絶縁膜5は、単層から構成されていてもよく、複数の層から構成されていてもよい。
絶縁膜5の厚みは、円周方向のいずれの位置においても配線2の径方向において略均一であり、例えば、1μm以上、好ましくは、3μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。
絶縁膜5の厚みに対する導線4の半径の比は、例えば、1以上、好ましくは、5以上であり、例えば、500以下、好ましくは、100以下である。
配線2の半径R(=導線4の半径および絶縁膜5の厚みの合計)は、例えば、25μm以上、好ましくは、50μm以上であり、また、例えば、2000μm以下、好ましくは、200μm以下である。
<磁性層の概要(層構成、形状等)>
磁性層3は、インダクタ1のインダクタンスを向上させながら、インダクタ1の直流重畳特性も向上させる。磁性層3は、配線2の外周面(円周面)全面を被覆する。これにより、磁性層3は、配線2を埋設している。磁性層3は、インダクタ1の外形を形成する。
具体的には、磁性層3は、面方向(第1方向および第2方向)に延びる矩形状を有する。
より具体的には、磁性層3は、厚み方向に対向する一方面および他方面を有しており、磁性層3の一方面および他方面のそれぞれが、インダクタ1の一方面および他方面のそれぞれを形成する。
磁性層3は、インダクタ1のインダクタンスを向上させながら、インダクタ1の直流重畳特性も向上させる。磁性層3は、配線2の外周面(円周面)全面を被覆する。これにより、磁性層3は、配線2を埋設している。磁性層3は、インダクタ1の外形を形成する。
具体的には、磁性層3は、面方向(第1方向および第2方向)に延びる矩形状を有する。
より具体的には、磁性層3は、厚み方向に対向する一方面および他方面を有しており、磁性層3の一方面および他方面のそれぞれが、インダクタ1の一方面および他方面のそれぞれを形成する。
磁性層3は、配線2を埋設する第1層10と、第1層10の表面に接触する第2層20と、第2層20の表面に接触する第3層30と、第3層30の表面に接触する第4層40とを備える。
また、配線2と重複する位置(重複位置)では、配線2から、厚み方向両側に向かって、それぞれ、第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40が配列されている。厚み方向に投影した投影面において、配線2から第1方向にずれた位置においては、磁性層3の厚み方向中間部(中央部)から、厚み方向両側に向かって、それぞれ、第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40が配列されている。
第1層10は、面方向に延びる形状を有しており、厚み方向に対向する一方面11および他方面12を有する。また、第1層10は、絶縁膜5の外周面(円周面)全面を被覆する。これにより、第1層10は、絶縁膜5を埋設している。そのため、第1層10は、絶縁膜5の外周面に接触する内周面13をさらに有する。
第1層10は、配線2と中心を共有する断面視略円弧形状を含む。具体的には、第1層10は、断面視において、一方側第1円弧部分15と、他方側第1円弧部分16と、延出部17とを一体的に有する。
一方側第1円弧部分15は、配線2の中心より厚み方向一方側に配置される。一方側第1円弧部分15は、断面視において、配線2の周面において、配線2の中心より厚み方向一方側の一方側エリア18と径方向に対向する。一方側第1円弧部分15の一方面11は、配線2と中心を共有する円弧面を形成する。一方側第1円弧部分15の中心角は、例えば、180度未満、好ましくは、135度以下であり、また、例えば、30度以上、好ましくは、60度以上である。
他方側第1円弧部分16は、断面視において、配線2の周面において、配線2の中心より厚み方向他方側の他方側エリア19と径方向に対向する。他方側第1円弧部分16の他方面12は、配線2と中心を共有する円弧面を形成する。他方側第1円弧部分16の中心角は、例えば、180度未満、好ましくは、135度以下であり、また、例えば、30度以上、好ましくは、60度以上である。
一方側第1円弧部分15および他方側第1円弧部分16の合計の中心角は、例えば、360度未満である。
なお、他方側第1円弧部分16は、一方側第1円弧部分15に対して、配線2の中心を面方向に沿って通過する仮想面に対して、面対称である。
延出部17は、配線2から第1方向外側に向かって延出する形状を有する。延出部17は、第1層10に2つ備えられる。2つの延出部17のそれぞれは、配線2の第1方向両外側のそれぞれに配置されている。2つの延出部17のそれぞれは、一方側第1円弧部分15および他方側第1円弧部分16の間の配線2の周面から、第1方向外側に向かって延出し、インダクタ1の第1方向両端面のそれぞれに至っている。延出部17における一方面11および他方面12は、平行する。延出部17は、平面視において、配線2の第1方向両外側において、第2方向に延びる2枚の平帯形状を有する。
一方側第1円弧部分15および他方側第1円弧部分16のそれぞれの厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、800μm以下である。延出部17の厚みは、例えば、2μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、2000μm以下、好ましくは、1600μm以下である。
第1層10の厚みは、一方側第1円弧部分15および他方側第1円弧部分16の合計厚みに相当し、また、延出部17の厚みにも相当する。具体的には、第1層10の厚みは、例えば、2μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、2000μm以下、好ましくは、1600μm以下、より好ましくは、1000μm以下、さらに好ましくは、500μmμm以下である。
磁性層3の厚み(後述)に対する第1層10の厚みの比は、例えば、0.01以上、好ましくは、0.05以上、より好ましくは、0.1以上、さらに好ましくは、0.2以上、とりわけ好ましくは、0.3以上であり、また、例えば、0.5以下、好ましくは、0.4以下である。
磁性層3の厚みに対する第1層10の厚みの比が上記した下限以上であれば、第2層20と配線2との十分な距離を確保して、第2層20、第3層30および第4層40の磁気飽和を抑制し、つまり、優れた直流重畳特性を維持しつつ、比透磁率がより高い層を第2層20以降に配置できる。
第2層20は、一方側第2層21と、他方側第2層22とを独立して有する。
一方側第2層21は、第1層10の一方面11に接触している。一方側第2層21は、第1層10の一方側第1円弧部分15および2つの延出部17の一方面11に追従する形状を有する。一方側第2層21は、第1層10の一方面11に接触する他方面24と、他方面24の厚み方向一方側に間隔を隔てて配置される一方面23とを有する。一方側第2層21は、配線2と中心を共有する断面視略円弧形状の一方側第2円弧部27を有する。
他方側第2層22は、一方側第2層21の厚み方向他方側に第1層10を隔てて対向配置されている。他方側第2層22は、第1層10の他方面12に接触している。他方側第2層22は、第1層10の他方側第1円弧部分16および2つの延出部17の他方面12に追従する形状を有する。他方側第2層22は、第1層10の他方面12に接触する一方面25と、一方面25の厚み方向他方側に間隔を隔てて配置される他方面26とを有する。他方側第2層22は、配線2と中心を共有する断面視略円弧形状の他方側第2円弧部28を有する。
他方側第2層22は、一方側第2層21に対して、配線2の中心を面方向に沿って通過する仮想面に対して、面対称である。
第2層20の厚みは、一方側第2層21および他方側第2層22の合計厚みであり、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、800μm以下である。
磁性層3の厚み(後述)に対する第2層20の厚みの比は、例えば、0.01以上、好ましくは、0.05以上であり、また、例えば、0.5以下、好ましくは、0.4以下である。
第1層10の厚みに対する第2層20の厚みの比は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.2以上であり、また、例えば、100以下、好ましくは、10以下である。
第3層30は、一方側第3層31と、他方側第3層32とを独立して有する。
一方側第3層31は、一方側第2層21に接触している。また、一方側第3層31は、第1方向にわたって略同一厚みを有する。一方側第3層31は、一方側第2層21の一方面23に接触する他方面34と、他方面34の厚み方向一方側に間隔を隔てて対向配置される一方面33とを有する。一方側第3層31は、面方向に延びる形状を有する。
他方側第3層32は、一方側第3層31の厚み方向他方側に、第1層10および第2層20を間隔を隔てて対向配置されている。また、他方側第3層32は、第1方向にわたって略同一厚みを有する。他方側第3層32は、他方側第2層22の他方面26に接触する一方面35と、一方面35の厚み方向他方側に間隔を隔てて対向配置される他方面36とを有する。他方側第3層32は、面方向に延びる形状を有する。
他方側第3層32は、一方側第3層31に対して、配線2の中心を面方向に沿って通過する仮想面に対して、面対称である。
第3層30の厚みは、一方側第3層31および他方側第3層32の合計厚みであり、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、800μm以下である。
磁性層3の厚みに対する第3層30の厚みの比は、例えば、0.01以上、好ましくは、0.05以上であり、また、例えば、0.5以下、好ましくは、0.4以下である。
第2層20の厚みに対する第3層30の厚みの比は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.2以上であり、また、例えば、100以下、好ましくは、10以下である。
第4層40は、一方側第4層41と、他方側第4層42とを独立して有する。
一方側第4層41は、一方側第3層31に接触する。また、一方側第4層41は、第1方向にわたって略同一厚みを有する。一方側第4層41は、一方側第3層31の一方面33に接触する他方面44と、他方面44の厚み方向一方側に間隔を隔てて対向配置される一方面43とを有する。一方側第4層41の一方面43は、厚み方向一方側に露出する。
一方面43は、第1方向および第2方向に沿う平坦面を有する。
一方面43は、第1方向および第2方向に沿う平坦面を有する。
他方側第4層42は、一方側第4層41の厚み方向他方側に、第1層10、第2層20および第3層30を隔てて対向配置されている。また、他方側第4層42は、第1方向にわたって略同一厚みを有する。他方側第4層42は、他方側第3層32に接触している。
他方側第4層42は、他方側第3層32の他方面36に接触する一方面45と、一方面45と間隔を隔てて対向配置される他方面46とを有する。他方面46は、厚み方向他方側に露出する。他方面46は、第1方向および第2方向に沿う平坦面を有する。
他方側第4層42は、他方側第3層32の他方面36に接触する一方面45と、一方面45と間隔を隔てて対向配置される他方面46とを有する。他方面46は、厚み方向他方側に露出する。他方面46は、第1方向および第2方向に沿う平坦面を有する。
第4層40の厚みは、一方側第4層41および他方側第4層42の合計厚みであり、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、800μm以下である。
磁性層3の厚みに対する第4層42の厚みの比は、例えば、0.01以上、好ましくは、0.05以上であり、また、例えば、0.5以下、好ましくは、0.4以下である。
第3層30の厚みに対する第4層40の厚みの比は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.2以上であり、また、例えば、100以下、好ましくは、10以下である。
磁性層3の厚みは、第1層10、第2層20、第3層30および第4層40の合計厚みであって、配線2の半径の、例えば、2倍以上、好ましくは、3倍以上であり、また、例えば、20倍以下である。具体的には、磁性層3の厚みは、例えば、100μm以上、好ましくは、200μm以上であり、また、例えば、3000μm以下、好ましくは、1500μm以下、より好ましくは、950μm以下、さらに好ましくは、900μm以下、とりわけ好ましくは、850μmである。なお、磁性層3の厚みは、磁性層3の一方面および他方面間の距離である。
<磁性層の比透磁率>
第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40において、隣接する2つの層において、配線2により近い層の比透磁率が、配線2からより遠い層の比透磁率より、低い。
第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40において、隣接する2つの層において、配線2により近い層の比透磁率が、配線2からより遠い層の比透磁率より、低い。
磁性層3において、例えば、各層の磁性粒子の種類、形状および容積割合を適宜変更することにより、配線2により近い層の比透磁率を、配線2からより遠い層の比透磁率より、低く設定することができる。その詳細な調整(処方)の態様については、第1の態様~第2の態様で説明する。
なお、比透磁率は、周波数10MHzで測定される。
具体的には、第1層10の比透磁率が、第2層20の比透磁率より低い。第2層20の比透磁率が、第3層30の比透磁率より低い。第3層30の比透磁率が、第4層40の比透磁率より低い。
また、第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40において、隣接する2つの層において、配線2からより遠い層の比透磁率に対する、配線2により近い層の比透磁率の比Rは、例えば、0.9以下、好ましくは、0.7以下、より好ましくは、0.5以下、さらに好ましくは、0.4以下、とりわけ好ましくは、0.3以下であり、また、例えば、0.01以上である。
具体的には、第2層20の比透磁率に対する第1層10の比透磁率の比R1(第1層10の比透磁率/第2層20の比透磁率)は、0.9以下、好ましくは、0.7以下、より好ましくは、0.5以下、さらに好ましくは、0.4以下、とりわけ好ましくは、0.3以下であり、また、例えば、0.1以上である。
第3層30の比透磁率に対する第2層20の比透磁率の比R2(第2層20の比透磁率/第3層30の比透磁率)は、0.9以下、好ましくは、0.88以下、より好ましくは、0.85以下であり、また、例えば、0.1以上、好ましくは、0.2以上、より好ましくは、0.4以上、より好ましくは、0.5以上、さらに好ましくは、0.6以上、とりわけ好ましくは、0.7以上である。
第4層40の比透磁率に対する第3層30の比透磁率の比R3(第3層30の比透磁率/第4層40の比透磁率)は、0.9以下、好ましくは、0.8以下、より好ましくは、0.75以下、さらに好ましくは、0.7以下であり、また、例えば、0.1以上、好ましくは、0.2以上、より好ましくは、0.3以上である。
上記した比R1~比R3は、いずれも同一または変動してもよく、好ましくは、比R1が比R2より小さく、また、比R2が比R3より小さい。
比R2に対する比R1の割合は、例えば、0.9以下、好ましくは、0.8以下であり、また、例えば、0.2以上、好ましくは、0.3以上、より好ましくは、0.35以上である。
比R3に対する比R2の割合は、例えば、例えば、0.8以下、好ましくは、0.7以下であり、また、例えば、0.3以上、好ましくは、0.5以上である。
また、第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40において、隣接する2つの層において、配線2からより遠い層の比透磁率から、配線2により近い層の比透磁率を差し引いた値Dは、例えば、5以上、好ましくは、10以上、より好ましくは、15以上であり、また、例えば、100以下である。
また、第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40において、隣接する2つの層において、配線2からより遠い層の比透磁率から、配線2により近い層の比透磁率を差し引いた値Dは、例えば、5以上、好ましくは、10以上、より好ましくは、15以上であり、また、例えば、100以下である。
具体的には、第2層20の比透磁率から第1層10の比透磁率を差し引いた値D1(第2層20の比透磁率-第1層10の比透磁率)は、例えば、5以上、好ましくは、10以上、より好ましくは、25以上であり、また、例えば、50以下である。
第3層30の比透磁率から第2層20の比透磁率を差し引いた値D2(第3層30の比透磁率-第2層20の比透磁率)は、例えば、5以上、好ましくは、10以上であり、また、例えば、50以下、好ましくは、40以下、より好ましくは、30以下である。
第4層40の比透磁率から第3層30の比透磁率を差し引いた値D3(第4層40の比透磁率-第3層30の比透磁率)は、例えば、10以上、好ましくは、20以上であり、また、例えば、70以下である。
また、上記した値D1~値D3は、いずれも同一または変動してもよい。
上記した比透磁率の比R(R1~R3を含む)や、差D(差し引いた値)(D1~D3を含む)が、上記した下限以上であれば、インダクタ1の直流重畳特性を向上させることができる。
上記した各層の比透磁率によって、各層を定義する。
具体的には、磁性層3において、配線2の周面に接触する領域(第1層10の内周面13に相当する領域)の比透磁率を測定し、続いて、配線2から離れるように、連続的に比透磁率を測定し、最初に取得した比透磁率と同一の比透磁率を有する領域までを第1層10と定義する。これを、第2層20、第3層30および第4層40についても順に実施する。つまり、同一の比透磁率を有する領域を一の層として定義する。なお、比透磁率の測定を、上記では、第1層10の内周面13から実施しているが、例えば、第4層40の一方面43から実施することもできる。
なお、後述するように、各層が複数の磁性シート(後述)(図2の仮想線参照)から形成される場合には、上記した定義を参酌すれば、各層を形成するための複数の磁性シートの比透磁率は、同一である。
また、後述する製造方法において、磁性層3を形成するための第1シート51、第2シート52、第3シート53および第4シート54のそれぞれの比透磁率を予め測定し、これを、第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40のそれぞれの比透磁率とすることもできる。
<磁性層の材料>
磁性層3は、磁性粒子を含有する。具体的には、磁性層3の材料として、例えば、磁性粒子およびバインダを含有する磁性組成物などが挙げられる。
磁性層3は、磁性粒子を含有する。具体的には、磁性層3の材料として、例えば、磁性粒子およびバインダを含有する磁性組成物などが挙げられる。
磁性粒子を構成する磁性材料としては、例えば、軟磁性体、硬磁性体が挙げられる。好ましくは、インダクタンスおよび直流重畳特性の観点から、軟磁性体が挙げられる。
軟磁性体としては、例えば、1種類の金属元素を純物質の状態で含む単一金属体、例えば、1種類以上の金属元素(第1金属元素)と、1種類以上の金属元素(第2金属元素)および/または非金属元素(炭素、窒素、ケイ素、リンなど)との共融体(混合物)である合金体が挙げられる。これらは、単独または併用することができる。
単一金属体としては、例えば、1種類の金属元素(第1金属元素)のみからなる金属単体が挙げられる。第1金属元素としては、例えば、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、その他、軟磁性体の第1金属元素として含有することが可能な金属元素の中から適宜選択される。
また、単一金属体としては、例えば、1種類の金属元素のみを含むコアと、そのコアの表面の一部または全部を修飾する無機物および/または有機物を含む表面層とを含む形態、例えば、第1金属元素を含む有機金属化合物や無機金属化合物が分解(熱分解など)された形態などが挙げられる。後者の形態として、より具体的には、第1金属元素として鉄を含む有機鉄化合物(具体的には、カルボニル鉄)が熱分解された鉄粉(カルボニル鉄粉と称される場合がある)などが挙げられる。なお、1種類の金属元素のみを含む部分を修飾する無機物および/または有機物を含む層の位置は、上記のような表面に限定されない。なお、単一金属体を得ることができる有機金属化合物や無機金属化合物としては、特に制限されず、軟磁性体の単一金属体を得ることができる公知乃至慣用の有機金属化合物や無機金属化合物から適宜選択することができる。
合金体は、1種類以上の金属元素(第1金属元素)と、1種類以上の金属元素(第2金属元素)および/または非金属元素(炭素、窒素、ケイ素、リンなど)との共融体であり、軟磁性体の合金体として利用することができるものであれば特に制限されない。
第1金属元素は、合金体における必須元素であり、例えば、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)などが挙げられる。なお、第1金属元素がFeであれば、合金体は、Fe系合金とされ、第1金属元素がCoであれば、合金体は、Co系合金とされ、第1金属元素がNiであれば、合金体は、Ni系合金とされる。
第2金属元素は、合金体に副次的に含有される元素(副成分)であり、第1金属元素に相溶(共融)する金属元素であって、例えば、鉄(Fe)(第1金属元素がFe以外である場合)、コバルト(Co)(第1金属元素がCo以外である場合)、ニッケル(Ni)(第1金属元素Ni以外である場合)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、銅(Cu)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ストロンチウム(Sr)、各種希土類元素などが挙げられる。これらは、単独使用または2種以上併用することができる。
非金属元素は、合金体に副次的に含有される元素(副成分)であり、第1金属元素に相溶(共融)する非金属元素であって、例えば、ホウ素(B)、炭素(C)、窒素(N)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)などが挙げられる。これらは、単独使用または2種以上併用することができる。
合金体の一例であるFe系合金として、例えば、磁性ステンレス(Fe-Cr-Al-Si合金)(電磁ステンレスを含む)、センダスト(Fe-Si-Al合金)(スーパーセンダストを含む)、パーマロイ(Fe-Ni合金)、Fe-Ni-Mo合金、Fe-Ni-Mo-Cu合金、Fe-Ni-Co合金、Fe-Cr合金、Fe-Cr-Al合金、Fe-Ni-Cr合金、Fe-Ni-Cr-Si合金、ケイ素銅(Fe-Cu-Si合金)、Fe-Si合金、Fe-Si―B(-Cu-Nb)合金、Fe-B-Si-Cr合金、Fe-Si-Cr-Ni合金、Fe-Si-Cr合金、Fe-Si-Al-Ni-Cr合金、Fe-Ni-Si-Co合金、Fe-N合金、Fe-C合金、Fe-B合金、Fe-P合金、フェライト(ステンレス系フェライト、さらには、Mn-Mg系フェライト、Mn-Zn系フェライト、Ni-Zn系フェライト、Ni-Zn-Cu系フェライト、Cu-Zn系フェライト、Cu-Mg-Zn系フェライトなどのソフトフェライトを含む)、パーメンジュール(Fe-Co合金)、Fe-Co-V合金、Fe基アモルファス合金などが挙げられる。
合金体の一例であるCo系合金としては、例えば、Co-Ta-Zr、コバルト(Co)基アモルファス合金などが挙げられる。
合金体の一例であるNi系合金としては、例えば、Ni-Cr合金などが挙げられる。
好ましくは、これら軟磁性体から、第1層10、第2層20、第3層30および第4層40のそれぞれの上記した比透磁率を満足するように、適宜選択される。
磁性粒子の形状は、特に限定されず、略扁平形状(板形状)、略針形状(略紡錘(フットボール)形状を含む)などの異方性を示す形状、例えば、略球形状、略顆粒形状、略塊形状などの等方性を示す形状などが挙げられる。磁性粒子の形状としては、上記から、第1層10、第2層20、第3層30および第4層40のそれぞれの上記した比透磁率を満足するように、適宜選択される。
磁性粒子の最大長さの平均値は、例えば、0.1μm以上、好ましくは、0.5μm以上であり、また、例えば、200μm以下、好ましくは、150μm以下である。磁性粒子の最大長さの平均値は、磁性粒子の中位粒子径として算出することができる。
磁性粒子の磁性組成物における容積割合(充填率)は、例えば、10容積%以上、好ましくは、20容積%以上であり、また、例えば、90容積%以下、好ましくは、80容積%以下である。
磁性粒子の種類、形状、大きさ、容積割合などを適宜変更することによって、第1層10、第2層20、第3層30および第4層40の比透磁率が所望の関係を満足する。
バインダとしては、例えば、アクリル樹脂などの熱可塑性成分、例えば、エポキシ樹脂組成物などの熱硬化性成分が挙げられる。アクリル樹脂は、例えば、カルボキシル基含有アクリル酸エステルコポリマーを含む。エポキシ樹脂組成物は、例えば、主剤であるエポキシ樹脂(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂など)と、エポキシ樹脂用硬化剤(フェノール樹脂など)と、エポキシ樹脂用硬化促進剤(イミダゾール化合物など)とを含む。
バインダとしては、熱可塑性成分および熱硬化性成分をそれぞれ単独使用または併用することができ、好ましくは、熱可塑性成分および熱硬化性成分を併用する。
なお、上記した磁性組成物のより詳細な処方については、特開2014-165363号公報などに記載される。
<インダクタの製造方法>
このインダクタ1の製造方法を、図2を参照して説明する。
このインダクタ1の製造方法を、図2を参照して説明する。
このインダクタ1を製造するには、まず、配線2を準備する。
続いて、2つの第1シート51、2つの第2シート52、2つの第3シート53および2つの第4シート54を調製する。
第1シート51、第2シート52、第3シート53、および、第4シート54は、それらが含有する磁性粒子の種類、形状および容積割合などを変更することによって、下記式(1)~(3)のいずれをも満足するような比透磁率を有する。
第1シート51の比透磁率<第2シート52の比透磁率 (1)
第2シート52の比透磁率<第3シート53の比透磁率 (2)
第3シート53の比透磁率<第4シート54の比透磁率 (3)
具体的には、磁性粒子を含有する第1シート51、第2シート52、第3シート53、および、第4シート54を、上記のような処方で調製して、第1シート51、第2シート52、第3シート53、および、第4シート54の比透磁率を調整する。
第2シート52の比透磁率<第3シート53の比透磁率 (2)
第3シート53の比透磁率<第4シート54の比透磁率 (3)
具体的には、磁性粒子を含有する第1シート51、第2シート52、第3シート53、および、第4シート54を、上記のような処方で調製して、第1シート51、第2シート52、第3シート53、および、第4シート54の比透磁率を調整する。
第1シート51、第2シート52、第3シート53、第4シート54は、それぞれ、第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40を形成するための磁性シートである。上記した各シートを、上記した磁性組成物から面方向に延びる板形状に形成する。
なお、用途および目的応じて、一方の第1シート51は、単層でもよく、または、複層(2層以上)(図2の仮想線参照)からなっていてもよい。他方の第1シート51、さらには、第2シート52のそれぞれ、第3シート53のそれぞれ、および、第4シート54のそれぞれについても、同様である。
次いで、第1シート51、第2シート52、第3シート53および第4シート54を、この順で、配線2の厚み方向両側のそれぞれに配置する。具体的には、2つの第1シート51を、配線2を挟むように配置する。第2シート52、第3シート53および第4シート54は、第1シート51に対して、この順で配線2から遠ざかるように配置する。
具体的には、厚み方向一方側に向かって順に、第4シート54、第3シート53、第2シート52、第1シート51、配線2、第1シート51、第2シート52、第3シート53、第4シート54を配置する。
続いて、例えば、これらを熱プレスする。熱プレスでは、例えば、平板プレスが用いられる。
これによって、図1に示すように、第1シート51、第2シート52、第3シート53、および、第4シート54が、変形して、それぞれ、第1層10、第2層20、第3層30および第4層40を形成する。
詳しくは、例えば、第1シート51は、板形状から、一方側第1円弧部分15と、他方側第1円弧部分16とを有し、配線2を埋設する形状に変形し、これによって、第1層10が形成される。
第2シート52は、板形状から、一方側第2円弧部27と他方側第2円弧部28とを有し、第1層10の一方面11および他方面12に追従する形状に変形し、これによって、第2層10が形成される。
また、第3シート53および第4シート54から、それぞれ、第3層30および第4層40が形成される。
なお、磁性組成物が熱硬化性成分を含有する場合には、熱プレスと同時またはその後の加熱によって、磁性組成物が熱硬化する。
これによって、配線2を埋設する磁性層3が形成される。
これによって、配線2および磁性層3を備え、磁性層3の第1層10、第2層20、第3層30および第4層40では、隣接する2つの層において、配線2により近い層の比透磁率が、配線2からより遠い層の比透磁率より低い、インダクタ1が製造される。
そして、このインダクタ1では、上記した比透磁率の第1層10、第2層20、第3層30、および、第4層40を有する磁性層3を備える。
そのため、このインダクタ1は、直流重畳特性に優れる。
このことは、配線2近傍ほど比透磁率が低く磁気飽和が生じにくいことが理由であると推測される。
また、このインダクタ1では、第1層10が延出部17を備えるので、直流重畳特性の向上に寄与する磁性粒子(フィラー)の絶対量が多くなり、そのため、直流重畳特性を向上させる。
(変形例)
変形例において、一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、一実施形態およびその変形例を適宜組み合わせることができる。
変形例において、一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、一実施形態およびその変形例を適宜組み合わせることができる。
上記した一実施形態では、図1に示すように、磁性層3が、第1層10~第4層を備えるが、磁性層3は、n層(nは、3以上の正数)を有すれば、特に限定されず、例えば、図示しないが、磁性層3が、第4層40を備えず、第1層10~第3層30(nが3である態様)を備えてよい。また、磁性層3が、第1層10~第5層(nが5である態様)を備えることもできる。
また、上記した一実施形態では、図1に示すように、配線2が、断面視略円形状を有するが、その断面視形状は、特に限定されず、例えば、図示しないが、断面視略矩形状、断面視楕円形状であってもよい。
一実施形態では、延出部17は、配線2の周面からインダクタ1の第1方向端面まで至っているが、例えば、図示しないが、配線2の周面からインダクタ1の第1方向端面まで至らず、配線2の周面とインダクタ1の第1方向端面との間の中間部まで、延出させることもできる。
一実施形態では、延出部17を第1層10に設けたが、磁性層3におけるいずれの層にも設けることができ、例えば、図7に示すように、第2層20に設けることができる。
図7に示すように、第1層10は、断面視略円環形状を有する。第1層10は、内周面13と、内周面13に対して径方向外側に位置する外周面14とを有する。
第2層10は、一方側第2円弧部27、他方側第2円弧部28、および、延出部17を有する。
図8に示すように、第2層20、第3層30および第4層40のそれぞれが、1層からなっていてもよい。
第2層20は、第1層10の一方面11に配置されている。第2層20は、第1層10の一方面11に接触する他方面24と、他方面24に対向する一方面23とを有する。
第3層30は、第2層20の一方面23に配置されている。第3層30は、第2層の一方面23に接触する他方面34と、他方面34に対向する一方面33とを有する。
第4層40は、第3層30の一方面33に配置されている。第4層40は、第3層30の一方面33に接触する他方面44と、他方面44に対向する一方面43とを有する。
また、第3層30が、断面視略円弧形状を有することができる。
そして、磁性層3における各層の磁性粒子の種類、形状および容積割合を適宜変更することにより、第1層10、第2層20、第3層30および第4層40において、配線2により近い層の比透磁率を、配線2からより遠い層の比透磁率より、低くしている。
(具体的態様)
以下に第1の態様~第2の態様において、磁性層3における各層における磁性粒子の種類、形状、容積割合などを変更することにより、配線2により近い層の比透磁率を、配線2からより遠い層の比透磁率より低くした具体的態様を、図3~図6を参照して、説明する。
以下に第1の態様~第2の態様において、磁性層3における各層における磁性粒子の種類、形状、容積割合などを変更することにより、配線2により近い層の比透磁率を、配線2からより遠い層の比透磁率より低くした具体的態様を、図3~図6を参照して、説明する。
なお、図1~図2では、磁性粒子を描画していないが、図3~図6では、磁性粒子の形状、第2の磁性粒子の配向を容易に理解するために、描画している。但し、図3~図6では、磁性粒子の形状および配向等を誇張して描画している。
(第1の態様)
第1の態様のインダクタ1を、図3~図4を参照して、説明する。
第1の態様のインダクタ1を、図3~図4を参照して、説明する。
図3に示すように、第1の態様のインダクタ1において、第1層10は、略球形状を有する第1の磁性粒子61を含有し、第2層20、第3層30および第4層40は、略扁平形状を有する第2の磁性粒子62を含有する。
第1の磁性粒子61は、第1層10において、配向せず、均一(等方的)に分散している。第1の磁性粒子61の平均粒子径は、例えば、0.1μm以上、好ましくは、0.5μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。第1の磁性粒子61の磁性材料としては、好ましくは、有機鉄化合物が熱分解された鉄粉、より好ましくは、カルボニル鉄粉(10MHzにおける比透磁率:例えば、1.1以上、好ましくは、3以上、また、例えば、25以下、好ましくは、20以下)が挙げられる。
第1層10は、略球形状の第1の磁性粒子61を含有するので、その比透磁率を、後述する略扁平形状の第2の磁性粒子62を含有する第2層20の比透磁率より、確実に低く設定することができる。また、略球形状の第1の磁性粒子61であれば、インダクタ1が優れたインダクタンスを有する。さらに、略球形状の第1の磁性粒子61であれば、磁気飽和を抑制できる。
第2の磁性粒子62は、第2層20、第3層30および第4層40のそれぞれにおいて、各層に沿う方向に配向している。
具体的には、第2の磁性粒子62は、第2層20の一方側第2円弧部27および他方側第2円弧部28においては、配線2の円周方向に配向している。なお、第2の磁性粒子62の面方向と、第2の磁性粒子62と径方向内側に対向する配線2の円周面に接する接線とがなす角度が、15度以下である場合を、第2の磁性粒子62が円周方向に配向していると定義する。
また、第2の磁性粒子62は、第3層30および第4層40において、その面方向に沿って配向している。
第2の磁性粒子62の最大長さの平均値は、例えば、3.5μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、200μm以下、好ましくは、150μm以下である。
第2の磁性粒子62の材料としては、好ましくは、Fe-Si合金(10MHzにおける比透磁率:25以上)が挙げられる。
例えば、第2層20、第3層30および第4層40の第2の磁性粒子62の種類が同一である場合には、第2層20、第3層30および第4層40の第2の磁性粒子62の容積割合を調整する。この場合には、配線2により近い層における第2の磁性粒子62の容積割合を、配線2からより遠い層における第2の磁性粒子62の容積割合より、低く設定する。
また、第2層20、第3層30および第4層40の第2の磁性粒子62の容積割合が略同一である場合には、第2層20、第3層30および第4層40の第2の磁性粒子62の種類を変更する。この場合には、配線2により近い層における第2の磁性粒子62の比透磁率を、配線2からより遠い層における第2の磁性粒子62の比透磁率より、低くなるように、第2の磁性粒子62の種類を選択する。
また、第2の磁性粒子62の容積割合および比透磁率の両方を変更することもできる。
このインダクタ1を製造するには、図4に示すように、第1の磁性粒子61を含有する第1シート51と、比透磁率が同一または異なる第2の磁性粒子62を同一または異なる容積割合で含有する第2シート52、第3シート53および第4シート54とを準備する。第2の磁性粒子62は、第2シート52、第3シート53および第4シート54のそれぞれにおいて、面方向に配向している。
その後、配線2と、上記した第1シート51~第4シート54とを熱プレスする。
そして、このインダクタ1は、第1層10は、略球形状の第1の磁性粒子61を含有し、第2層20、第3層30および第4層40が、略扁平形状の第2の磁性粒子62を有する。
そうすると、第1の磁性粒子61が、第1層10において等方的に配置される一方、第2層20の一方側第2円弧部27および他方側第2円弧部28においては、第2の磁性粒子62が、円周方向に配向することができる。そのため、このインダクタ1は、直流重畳特性と、高インダクタンスとの両方に優れる。
また、第2層20に含まれる略扁平形状の第2の磁性粒子62が配線2の外周面に配向するので、インダクタ1は、インダクタンスに優れる。
(第2の態様)
第2の態様のインダクタ1を、図5~図6を参照して、説明する。
第2の態様のインダクタ1を、図5~図6を参照して、説明する。
図5に示すように、第2の態様のインダクタ1において、第1層10、第2層20、第3層30および第4層30は、いずれも、略扁平形状の第2の磁性粒子62を含有する。
第2の磁性粒子62は、略扁平形状を有する。第2の磁性粒子62は、第1層10、第2層20、第3層30および第4層30のそれぞれにおいて、各層に沿う方向に配向している。
第2の磁性粒子62は、略扁平形状を有する。第2の磁性粒子62は、第1層10、第2層20、第3層30および第4層30のそれぞれにおいて、各層に沿う方向に配向している。
具体的には、第2の磁性粒子62は、第1層10の一方側第1円弧部15および他方側第1円弧部16において、配線2の円周方向に配向し、延出部17において、面方向に配向している。また、第2の磁性粒子62は、一方側第2円弧部27および他方側第2円弧部28において、配線2の円周方向に配向している。一方、第2の磁性粒子62は、第3層30および第4層40において、その面方向に沿って配向している。
例えば、第1層10、第2層20、第3層30および第4層30の第2の磁性粒子62の種類が同一である場合には、第1層10、第2層20、第3層30および第4層30の第2の磁性粒子62の容積割合を調整する。この場合には、配線2により近い層における第2の磁性粒子62の容積割合を、配線2からより遠い層における第2の磁性粒子62の容積割合より、低く設定する。具体的には、第2層20における第2の磁性粒子62の容積割合に対する、第1層10における第2の磁性粒子62の容積割合の比が、例えば、1未満、好ましくは、0.9以下、より好ましくは、0.8以下であり、また、例えば、0.5以上、また、0.6以上である。第3層30および第4層40の第2の磁性粒子62の容積割合についても、上記と同様である。
また、第1層10、第2層20、第3層30および第4層30における第2の磁性粒子62の容積割合が略同一である場合には、第1層10、第2層20、第3層30および第4層30の第2の磁性粒子62の種類を変更する。この場合には、配線2により近い層における第2の磁性粒子62の比透磁率を、配線2からより遠い層における第2の磁性粒子62の比透磁率より、低くなるように、第2の磁性粒子62の種類を選択する。
また、第2の磁性粒子62の容積割合を変更する方法、および、第2の磁性粒子62の比透磁率を変更する方法の両方を採用することができる。
第1層10~第4層40の比透磁率の調整の幅がより広い観点から、好ましくは、第2の磁性粒子62の容積割合を変更する方法よりも、第2の磁性粒子62の比透磁率を変更する方法が採用される。
一方、優れた生産性を確保する観点から、好ましくは、第2の磁性粒子62の比透磁率を変更する方法よりも、第2の磁性粒子62の容積割合を変更する方法が採用される。
また、第1の態様および第2の態様のうち、好ましくは、第1の態様である。第1の態様は、第2の態様より、第1層10の比透磁率を、第2層20の比透磁率より、確実かつ容易に、低くすることができる。
第2の態様のインダクタ1を製造するには、図6に示すように、比透磁率が同一または異なる第2の磁性粒子62を同一または異なる容積割合で含有する第1シート51、第2シート52、第3シート53および第4シート54を準備する。第2の磁性粒子62は、第1シート51、第2シート52、第3シート53および第4シート54のそれぞれにおいて、面方向に配向している。
その後、配線2と、上記した第1シート51~第4シート54とを熱プレスする。
(さらなる変形例)
図示しないが第1層10~第4層40の全てが、例えば、等方性の磁性粒子、具体的には、略球形状の第1の磁性粒子61を含有してもよい。
図示しないが第1層10~第4層40の全てが、例えば、等方性の磁性粒子、具体的には、略球形状の第1の磁性粒子61を含有してもよい。
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
調製例1
<バインダの調製>
表1に記載の処方に従って、バインダを調製した。
<バインダの調製>
表1に記載の処方に従って、バインダを調製した。
実施例1
<第1の態様に基づくインダクタの製造例>
まず、半径が130μmの配線2を準備した。導線4の半径が115μmであり、絶縁膜5の厚みが15μmである。
<第1の態様に基づくインダクタの製造例>
まず、半径が130μmの配線2を準備した。導線4の半径が115μmであり、絶縁膜5の厚みが15μmである。
第1シート51、第2シート52、第3シート53および第4シート54を、表2に記載の磁性粒子の種類、充填率となるように、作製した。
第1シート51として、厚み60μmのシートを4枚準備した。第2シート52として、厚み130μmのシートを8枚準備した。第3シート53として、厚み60μmのシートを8枚準備した。第4シート54として、厚み100μmのシートを4枚準備した。
そして、厚み方向一方側に向かって、2枚の第4シート54、4枚の第3シート53、、4枚の第2シート52、2枚の第1シート51、配線2、2枚の第1シート51、4枚の第2シート52、4枚の第3シート53、2枚の第4シート54を、順に配置した。
続いて、平板プレスを用いて、これらを熱プレスし、これにより、磁性層3を形成した。
これによって、配線2およびこれを埋設する磁性層3を備えるインダクタ1を製造した。インダクタ1の厚みは、975μmであった。
実施例2~比較例1
磁性シートの処方を表3~表6に従って変更した以外は、実施例1と同様に、インダクタ1を製造した。
磁性シートの処方を表3~表6に従って変更した以外は、実施例1と同様に、インダクタ1を製造した。
なお、実施例2のインダクタ1は、第2の態様(詳しくは、磁性層における各層の磁性粒子の種類を変更する態様)に対応する。
また、実施例3のインダクタ1は、第2の態様(詳しくは、磁性層における各層における磁性粒子の含有割合(充填率)を変更する態様)に対応する。
また、実施例4のインダクタ1は、第2の態様であって、磁性層における各層の磁性粒子の種類および含有割合(充填率)の両方を変更する態様である。
<評価>
下記の事項を評価し、その結果を表2~表7に記載する。
下記の事項を評価し、その結果を表2~表7に記載する。
<比透磁率>
実施例1~比較例1の第1シート51と、実施例1~実施例4の第2シート52と、実施例1~実施例4の第3シート53と、実施例1および実施例3の第4シート54とのそれぞれの比透磁率を、磁性材料テストフィクスチャを使用したインピーダンスアナライザ(Agilent社製、「4291B」)によって測定した。、
<直流重畳特性>
DCバイアステストフィクスチャおよびDCバイアス電源を取り付けたインピーダンスアナライザ(桑木エレクトロニクス社製、「65120B」)を用い、実施例1~比較例1のインダクタ1の導線4に10Aの電流を流して、インダクタンス低下率を測定することにより、直流重畳特性を評価した。
実施例1~比較例1の第1シート51と、実施例1~実施例4の第2シート52と、実施例1~実施例4の第3シート53と、実施例1および実施例3の第4シート54とのそれぞれの比透磁率を、磁性材料テストフィクスチャを使用したインピーダンスアナライザ(Agilent社製、「4291B」)によって測定した。、
<直流重畳特性>
DCバイアステストフィクスチャおよびDCバイアス電源を取り付けたインピーダンスアナライザ(桑木エレクトロニクス社製、「65120B」)を用い、実施例1~比較例1のインダクタ1の導線4に10Aの電流を流して、インダクタンス低下率を測定することにより、直流重畳特性を評価した。
インダクタンス低下率は、下記式に基づいて算出した。
[DCバイアス電流を印加しない状態でのインダクタンス-DCバイアス電流を印加した状態でのインダクタンス]/[DCバイアス電流を印加した状態でのインダクタンス]×100(%)
[DCバイアス電流を印加しない状態でのインダクタンス-DCバイアス電流を印加した状態でのインダクタンス]/[DCバイアス電流を印加した状態でのインダクタンス]×100(%)
なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記請求の範囲に含まれる。
インダクタは、電子機器などに搭載される。
1 インダクタ
2 配線
3 磁性層
4 導線
5 絶縁膜
10 第1層
20 第2層
30 第3層
40 第4層
17 延出部
61 第1の磁性粒子(略球形状の磁性粒子)
62 第2の磁性粒子(略平板形状の磁性粒子)
2 配線
3 磁性層
4 導線
5 絶縁膜
10 第1層
20 第2層
30 第3層
40 第4層
17 延出部
61 第1の磁性粒子(略球形状の磁性粒子)
62 第2の磁性粒子(略平板形状の磁性粒子)
Claims (6)
- 導線、および、前記導線の周面全面に配置される絶縁膜を備える配線と、
前記配線を埋設する磁性層とを備え、
前記磁性層は、磁性粒子を含み、
前記磁性層は、前記配線の周面に接触する第1層と、前記第1層の表面に接触する第2層と、・・・第(n-1)層の表面に接触する第n層とを備え(nは、3以上の正数)、
前記磁性層における隣接する2つの層において、前記配線により近い層の比透磁率が、
前記配線からより遠い層の比透磁率より、低いことを特徴とする、インダクタ。 - 前記配線は、断面視略円形状を有することを特徴とする、請求項1に記載のインダクタ。
- 前記第2層~前記第n層のいずれかの層は、前記配線と中心を共有する断面視略円弧形状を有することを特徴とする、請求項2に記載のインダクタ。
- 前記第1層~前記第n層のいずれかの層は、前記配線から、前記配線の延びる方向および前記磁性層の厚み方向に直交する方向に延出する延出部を有することを特徴とする、請求項1に記載のインダクタ。
- 前記第1層に含まれる磁性粒子は、略球形状を有し、
前記第2層~前記第n層に含まれる磁性粒子は、略扁平形状を有することを特徴とする、請求項1に記載のインダクタ。 - 少なくとも前記第2層に含まれる磁性粒子が、前記配線の外周面に配向していることを特徴とする、請求項1に記載のインダクタ。
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