线圈部件的制作方法

本发明涉及具有由导电性材料构成的卷绕部被磁性材料覆盖的结构的线圈部件。

背景技术：

由于便携式设备的多功能化和汽车的电子化等，被称为芯片式的小型线圈部件被广泛使用。其中，层叠型的线圈部件具有能够对应薄型化的优点。层叠型的线圈部件由形成有规定形状的线圈图案的多个磁性片的层叠体构成，各层的线圈图案由通路(via)连接而构成线圈部。例如在专利文献1中记载了，将具有2层结构的螺旋型的线圈图案内置于磁性体部的芯片电子部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：2015-170846号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

近年来，随着电子设备的小型化、薄型化，搭载于该电子设备的电子部件向更小型化、薄型化发展。在层叠型的线圈部件中，配置于导体层之间的绝缘性中间部的薄型化有可能导致绝缘耐压的降低。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种线圈部件，其能够实现薄型化并确保绝缘耐压。

用于解决课题的技术方案

为了达成上述目的，本发明的一个方式的线圈部件包括长方体形状的磁性体部、设置在上述磁性体部内部的匝数为n(n为2以上的正数)的线圈部、绝缘性中间部和外部电极。

上述线圈部包括第一导体层、第二导体层和层间连接部。上述第一导体层具有绕一个轴隔开第一间隔地卷绕的第一多重卷绕部。上述第二导体层与上述第一导体层相对，并且具有绕上述一个轴隔开上述第一间隔地卷绕的第二多重卷绕部。上述层间连接部将上述第一多重卷绕部的内周侧端部与上述第二多重卷绕部的内周侧端部彼此连接。

上述绝缘性中间部设置在上述磁性体部内部，在上述第一导体层与上述第二导体层之间形成有对应于上述第一间隔与(n-1)之积以下的厚度的第二间隔。

上述外部电极设置于上述磁性体部，分别连接于上述第一和第二多重卷绕部的外周侧端部。

上述线圈部可以还包括第一绝缘部和第二绝缘部。上述第一绝缘部设置于上述第一导体部，位于上述第一多重卷绕部之间且比上述磁性体部电阻高。上述第二绝缘部设置于上述第二导体部，位于上述第二多重卷绕部之间且比上述磁性体部电阻高。

上述绝缘性中间部可以由配置在上述第一多重卷绕部与上述第二多重卷绕部的相对区域且具有中心孔的非磁性材料构成，上述磁性体部可以具有设置于上述非磁性材料的中心孔的芯部。

上述磁性体部可以由金属磁性材料和氧化物材料构成。

上述磁性体部可以由金属磁性材料与合成树脂材料的复合材料构成。

发明效果

如上所述，根据本发明，能够实现薄型化并确保绝缘耐压。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的线圈部件的整体立体图。

图2是图1的a-a线方向的概略截面图。

图3是示意地表示上述线圈部件的线圈部的透视截面立体图。

图4是表示本发明的第二实施方式的线圈部件的概略截面图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。

<第一实施方式>

图1是本发明的第一实施方式的线圈部件的整体立体图。图2是图1的a-a线方向的概略截面图。图3是示意地表示线圈部件内部的线圈部的透视截面立体图。

如图1所示，本实施方式的线圈部件10具有部件主体11和一对外部电极14、15。部件主体11形成为在x轴方向上具有宽度w、在y轴方向上具有长度l、在z轴方向上具有高度为h的长方体形状。一对外部电极14、15设置于部件主体11的长边方向(y轴方向)上相对的2个端面。

部件主体11的各部分的尺寸没有特别限定，在本实施方式中长度为2mm、宽度为1.2mm、高度为0.7mm。

如图2所示，部件主体11具有磁性体部12、线圈部13和绝缘性中间部16。

[磁性体部]

磁性体部12具有第一磁性体层121和第二磁性体层122。第一和第二磁性体层121、122配置成夹着线圈部13和绝缘性中间部16在z轴方向上彼此相对。第一和第二磁性体层121、122由于具有相同的结构，所以在以下除另外说明的情况以外统称为磁性体部12。

磁性体部12由具有软磁特性的磁性材料和氧化物材料构成。作为磁性材料，使用以金属磁性颗粒为主体的磁性材料。在本实施方式中，作为金属磁性颗粒采用fecrsi合金颗粒，其组成例如是以整体为100％，其中cr为1.5～5wt％、si为3～10wt％，除去杂质之外剩余为fe。

作为构成磁性体部12的fecrsi合金颗粒，使用从体积基准的粒径来看时的平均粒径(中间粒径)例如为10μm的颗粒。平均粒径在2～20μm的范围内即可，或者也可以组合平均粒径不同的合金颗粒。

作为氧化物材料，由形成在fecrsi合金颗粒各自的表面的氧化物膜构成。氧化物膜为fecrsi合金颗粒的氧化物膜，作为绝缘膜存在。磁性体部12内的fecrsi合金颗粒经由上述氧化物膜彼此结合，线圈部13附近的fecrsi合金颗粒经由上述氧化物膜与线圈部13密接(紧贴)。上述氧化物膜典型的是包括属于磁性体的fe3o4、属于非磁性体的fe2o3、cr2o3、sio2中的至少一者。

而且，上述氧化膜具有从金属磁性颗粒的表面向着外侧去以si、cr、fe的顺序存在成分峰值的性质。fecrsi以外能够列举fealsi、fesiti等，以fe为主要成分，也能够包含si和si以外的比fe容易氧化的元素。优选为如下的金属磁性材料，其中fe为85～95.5wt％，fe和si以外的成分m包含比fe容易氧化的元素，si相对于成分m的比例si/m大于1。使用这样的磁性材料，能够稳定地形成上述氧化膜，特别是在以较低的温度进行热处理时也能够获得较高的绝缘性。

磁性体部12的导磁率不特别限定，能够根据对线圈部件10所要求的特性来适当调整，在本实施方式中，室温下的导磁率(μ)约为25[h/m]。

[线圈部]

线圈部13由导电性材料构成，具有与外部电极14电连接的引出端部13e1和与外部电极15电连接的引出端部13e2。线圈部13由导电膏的烧结体构成，例如由银(ag)膏或铜(cu)膏的烧结体构成。

线圈部13设置在磁性体部12的内部，具有第一多重卷绕部131、第二多重卷绕部132和将第一多重卷绕部131的内周侧端部与第二多重卷绕部132的内周侧端部彼此连接的层间连接部133。

第一多重卷绕部131由隔开第一间隔绕z轴卷绕的平面线圈部构成。

构成第一多重卷绕部131的多个卷绕部c1～c4分别具有相同的宽度(导体宽度w)和厚度(导体厚度t)，上述第一间隔是指相邻的卷绕部之间的最小间隔(导体间距离g)。第一多重卷绕部131与引出端部13e1一起构成第一导体层l1，埋设于第一磁性体层121。即，第一导体层l1包括第一多重卷绕部131、引出端部13e1和上述第一间隔部分。

而第二多重卷绕部132与第一多重卷绕部131在z轴方向上相对，构成绕z轴卷绕的平面线圈部。第一多重卷绕部131和第二多重卷绕部132绕z轴在相同方向上卷绕。

构成第二多重卷绕部132的多个卷绕部c5～c8分别具有相同的宽度(导体宽度w)和厚度(导体厚度t)，并且形成有与第一卷绕部131相同的导体间距离(g)。第一多重卷绕部131与引出端部13e2一起构成第二导体层l2，埋设于第二磁性体层122。即，第二导体层l2包括第二多重卷绕部132、引出端部13e2和上述第一间隔部分。

第一多重卷绕部131和第二多重卷绕部132经由层间连接部133彼此电连接。线圈部13的匝数n(n为2以上的正数)由第一和第二多重卷绕部131、132的卷绕部的数量决定，在本实施方式中由匝数n＝7.5的线圈部13构成(参照图3)。

[绝缘性中间部]

绝缘性中间部16设置在磁性体部12的内部，配置在第一导体层l1与第二导体层l2之间。

绝缘性中间部16用于防止施加在第一多重卷绕部131与第二多重卷绕部132之间的电位导致的磁性体部12的绝缘击穿。典型的是在构成各卷绕部c1～c8的导体间产生1匝的量的电位差，与2个引出端部13e1、13e2连接的卷绕部c1和c8之间最大产生(n-1)匝的量的电位差。

在此，上述第一间隔(导体间距离g)是能够确保相邻的卷绕部之间的绝缘耐压的大小，则能够确保在上下相对配置的第一和第二多重卷绕部131、132之间的绝缘耐压的间隔为与上述第一间隔(导体间距离g)与(n-1)之积相对应的大小。

因此在本实施方式中，绝缘性中间部16由比磁性体部12高电阻的材料构成，并且具有对应于上述第一间隔(导体间距离g)与(n-1)之积以下的即第二间隔(绝缘性中间部厚度t)的厚度。即绝缘性中间部16在第一导体层l1与第二导体层l2之间形成上述第二间隔。由此，实现部件主体11的薄型化，并能够确保多重卷绕部131、132之间的绝缘耐压。而且，通过减小多重卷绕部131、132之间的间隔，能够缩短线圈部13整体的线圈长度，由此能够实现线圈部13的直流电阻的降低。

在本实施方式中，绝缘性中间部16由配置于第一多重卷绕部131与第二多重卷绕部132的相对区域的非磁性材料构成。绝缘性中间部由第一和第二多重卷绕部131、132的内外周的共同地支承线圈部c1～c8的框状的固体膜构成，在与多重卷绕部131、132的卷绕芯对应的区域具有中心孔16a。在中心孔16a设置有层间连接部133，并且填充有作为磁性体部12的一部分构成的芯部123。

绝缘性中间部16由比磁性体部12高电阻的非磁性材料构成。作为这样的材料，在本实施方式中由包含氧化锆颗粒或二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒等氧化物颗粒的绝缘性膏制作。

上述氧化物颗粒的平均粒径没有特别限定，例如能够使用10～500nm的球形的颗粒。其中，氧化物颗粒的平均粒径越小，则越能够抑制构成线圈部13(多重卷绕部131、132)的导电材料的侵入，所以能够减小导体间距离g。而且，能够减小非磁性区域161的厚度(绝缘性中间部厚度t)，能够应对薄型化。此时，优选氧化物颗粒彼此结合，但只要在不影响绝缘性的范围内就不限于此。

另一方面，绝缘性中间部16的内周侧和外周侧被构成磁性体部12的磁性材料覆盖。由此，向多重卷绕部131、132施加电流而形成的磁场的导磁率增大，所以能够实现线圈部件10的电感的提高。

如上所述构成的本实施方式的线圈部件10，在形成绝缘性中间部16之后，在其两面形成第一、第二多重卷绕部131、132和第一、第二磁性体层121、122来制作。

各层的形成方法不特别限定，典型的是使用印刷法。即，反复进行绝缘性中间部16、第一、第二多重卷绕部131、132、第一、第二磁性体层121、122(芯部123)的印刷工序。在印刷形成各层后，在规定温度下进行热处理来制作部件主体11。该热处理可以在各层的形成后分别进行，也可以在形成所有的层之后一起进行。制作完部件主体11之后，通过膏涂敷或镀覆法等来形成外部电极14、15。

在此，用于绝缘性中间部16的氧化锆颗粒在磁性体部12的热处理温度下不发生反应，而是作为各自独立的颗粒存在。磁性体部12进行了热处理也几乎不收缩。因此，即使氧化锆颗粒存在，在热处理后磁性体部12也不会产生缺陷等。

此外，在绝缘性中间部16包含氧化锆颗粒的情况下，也可以在其中还含有玻璃。例如添加5wt％程度的玻璃，能够使氧化锆颗粒通过玻璃而结合。进而，能够提高部件主体11(线圈部件10)的强度，因此能够更进一步薄型化。而且，即使部件有破损，氧化锆颗粒也不会飞散。在绝缘性中间部16中含有玻璃的情况下，若考虑形状的稳定性和机械强度，则优选绝缘性中间部16的厚度为3μm以上。

<第二实施方式>

图4是表示本发明的第二实施方式的线圈部件的概略截面图。以下主要说明不同于第一实施方式的结构，对于与第一实施方式相同的结构标注相同的标记而省略或简化其说明。

本实施方式的线圈部件20中，磁性体部22、线圈部23和绝缘性中间部26的结构与上述第一实施方式不同。

在本实施方式中，磁性体部22由金属磁性材料与合成树脂材料的复合材料构成。作为金属磁性材料，能够使用上述第一实施方式中说明的磁性材料、例如fecrsi合金颗粒。作为树脂材料，使用通过热、光、化学反应等进行固化的树脂，例如能够列举聚酰亚胺、环氧树脂、液晶聚合物等。另一方面，顶面部12除上述材料之外，由树脂膜等构成。

线圈部23与第一实施方式同样，具有第一多重卷绕部131、第二多重卷绕部132和连接它们之间的层间连接部133。线圈部23还具有第一绝缘部21和第二绝缘部22。

第一绝缘部21位于第一多重卷绕部131的卷绕部之间，由比磁性体部12高电阻的材料构成。第二绝缘部22位于第二多重卷绕部132的卷绕部之间，由比磁性体部12高电阻的材料构成。第一和第二绝缘部21、22典型的是由树脂材料构成，例如使用构成磁性体部22的构成材料或者磁性体部22的树脂成分的材料。

绝缘性中间部26由具有中心孔的非磁性材料构成这一点与第一实施方式相同，但绝缘性中间部26的构成材料与第一实施方式不同。在本实施方式中，绝缘性中间部26由树脂基板构成，其材料只要比磁性体部12电阻高就没有特别限定，在此使用聚酰亚胺树脂基板。通过绝缘性中间部26使用树脂基板能够减薄厚度。其中，考虑工序内的可操作性和机械强度等，优选绝缘性中间部26的厚度为10μm以上。

构成绝缘性中间部26的聚酰亚胺基板的厚度与第一实施方式同样，形成为第一间隔(导体间距离g)与(n-1)之积以下的大小。由此，确保了能够确保第一和第二多重卷绕部131、132之间的绝缘耐压的绝缘性中间部厚度(t)。

在本实施方式中也能够获得与上述第一实施方式同样的作用效果。特别是根据本实施方式，由于具有线圈部23和第一、第二绝缘部21、22，所以能够减小各卷绕部c1～c8的间隔(导体间距离g)，能够相应地增大各卷绕部c1～c8的宽度(导体宽度w)，从而能够实现电阻值的降低。而且，通过减小导体间距离(g)，由于能够减小绝缘性中间部厚度(t)，所以能够实现线圈部件20的进一步的薄型化。

本实施方式的线圈部件20能够使用镀覆技术来制作。首先，对于构成绝缘性中间部26的聚酰亚胺基板的两面，通过未图示的镀覆掩模，用电镀法形成第一和第二多重卷绕部131、132。在聚酰亚胺基板形成有用于形成层间连接部133的通孔，由此也能够通过电镀法形成层间连接部133。

接着，用包含合金磁性颗粒和树脂的磁性片夹着该基板的两面，一边加热一边施加负荷而使得整体的厚度均匀，通过磁性片的树脂成分来接合而一体化。之后，进行用于单片化的切割，为了取得与各多重卷绕部的电导通，在形成外部端子的部分溅射导体膜，或者涂敷导电性膏并使其固化，最后进行镀覆。

位于卷绕部之间的绝缘部21、22的形成可以在形成卷绕部之前也可以在形成卷绕部之后。如果是形成卷绕部之前，则可以将卷绕部形成用的镀覆抗蚀剂原封不动地用作绝缘部21、22。如果是形成卷绕部之后，则可以通过注入树脂来形成。

磁性体部12、绝缘性中间部26和绝缘部21、22的电阻率的值不特别限定，例如磁性体部12为10⁶ω·cm以上，绝缘性中间部26和绝缘部21、22各自为10⁸ω·cm以上。

<实验例>

以下说明本发明的发明人进行的实验例。

(实验例1)

制作了具有线圈部13和绝缘性中间部16的第一实施方式的线圈部件样品(参照图2)，其中线圈部13具有匝数为7.5、导体宽度w为15μm、导体厚度t为15μm、导体间距离g为20μm的ag膏制的多重卷绕部131、132，绝缘性中间部16由绝缘性中间部厚度t为30μm的氧化锆颗粒(平均粒径5μm)的烧结体构成。

(实验例2)

制作了氧化锆颗粒的平均粒径为1μm、绝缘性中间部厚度t为5μm，除此以外其它与实验例1相同的结构的线圈部件样品。

(实验例3)

制作了氧化锆颗粒的平均粒径为0.1μm、绝缘性中间部厚度t为3μm，除此以外其它与实验例1相同的结构的线圈部件样品。

(实验例4)

制作了绝缘性中间部16为二氧化硅颗粒(平均粒径为0.1μm)、绝缘性中间部厚度t为3μm，除此以外其它与实验例1相同的结构的线圈部件样品。

(实验例5)

制作了具有线圈部23和绝缘性中间部26且绝缘部21、22由与磁性体部12相同的材料构成的第二实施方式的线圈部件样品(参照图4)，其中线圈部23具有匝数为7.5、导体宽度w为15μm、导体厚度t为15μm、导体间距离g为20μm的cu膏制的多重卷绕部131、132，绝缘性中间部26由绝缘性中间部厚度t为55μm的聚酰亚胺基板构成。

(实验例6)

制作了导体宽度w为23μm、导体间距离g为9μm、绝缘性中间部厚度t为30μm，由构成磁性体部22的树脂成分(环氧树脂)构成绝缘部21、22，除此之外与实验例5相同结构的线圈部件样品。

(实验例7)

制作了导体宽度w为26μm、导体厚度t为20μm、导体间距离g为5μm、绝缘性中间部厚度t为25μm，以构成磁性体部22的树脂成分(环氧树脂)用树脂材料构成绝缘部21、22，除此以外与实验例5相同结构的线圈部件样品。

(比较例1)

制作了绝缘性中间部厚度t为160μm，用与磁性体部12相同的材料构成绝缘性中间部，除此以外与实验例1相同结构的线圈部件样品。

上述实验例1～7和比较例1的各样品的构成条件示于表1和表2。

表1

表2

在相同的条件下对实验例1～7和比较例1的各样品分别评价了电感、直流电阻和耐电压。其结果示于表3。

表3

对于电感和直流电阻，以百分率评价了比较例1的样品的电感值和直流电阻值的变化量。实验例1～7的所有样品均比比较例1电感高且直流电阻低。而且，在比较例1中不良的耐电压条件在实验例1～7中均良好。

如上所述，根据绝缘性中间部厚度t为导体间距离g与(n(匝数)-1)之积以下的大小的实验例1～7，与大于上述积的比较例1相比，确认了表现出良好的耐电压。

而且，确认了绝缘性中间部厚度t除以匝数所得的值(t/n)越小的样品(实验例2～4)，电感特性和直流电阻特性均得到提高。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明不是仅限于上述实施方式的内容，当然能够进行各自变更。

例如在上述实施方式中，举例说明了匝数7.5的线圈部件，但匝数不限于此，可以根据要求的规格和特性适当设定。

而且，在上述第一实施方式中，说明了由氧化锆颗粒或二氧化硅颗粒的烧结体构成绝缘性中间部16的非磁性区域161的例子，但也可以由与第二实施方式相同的树脂基板构成该非磁性区域161。

同样，在第一实施方式中说明的线圈部件也能够适用第二实施方式中所说明的绝缘部21、22。

附图标记说明

10、20…线圈部件

12、22…磁性体部

13、23…线圈部

14、15…外部电极

16、26…绝缘性中间部

21、22…绝缘部

131、132…多重卷绕部

161、261…非磁性区域

162…磁性区域。