CN111724974B - 层叠线圈部件 - Google Patents

Abstract

本发明的层叠线圈部件具备包含多个金属磁性颗粒的素体和多个线圈导体。多个线圈导体沿规定的方向互相分开地配置于所述素体内，并且互相电连接。多个线圈导体具有沿规定的方向互相相对的一对侧面。一对侧面的表面粗糙度小于多个金属磁性颗粒的平均粒径的40％。

Description

层叠线圈部件

技术领域

本发明涉及一种层叠线圈部件。

背景技术

一种已知的层叠线圈部件，其具备包含多个金属磁性颗粒的素体和多个线圈导体(例如，参照日本特开第2013-055316号公报)。多个线圈导体沿规定的方向互相分开地配置于素体内，并且互相电连接。

发明内容

本发明的一个方式的目的在于，提供一种抑制了高频范围内的Q特性的降低的层叠线圈部件。

一个方式所涉及的层叠线圈部件具备包含多个金属磁性颗粒的素体和沿规定的方向互相分开地配置于素体内，并且互相电连接的多个线圈导体。多个线圈导体具有沿上述规定的方向互相相对的一对侧面。一对侧面的表面粗糙度小于多个金属磁性颗粒的平均粒径的40％。

层叠线圈部件的Q特性取决于线圈导体的电阻成分。在高频范围内，由于趋肤效应(skin effect)，电流(信号)容易流通于线圈导体的表面附近。因此，当线圈导体的表面和表面附近处的电阻成分增加时，层叠线圈部件的Q特性降低。在下文中，线圈导体的表面和表面附近处的电阻成分被称为“表面电阻”。在线圈导体的表面存在有凹凸的结构中，与在线圈导体的表面不存在凹凸的结构相比，由于电流的流通长度实际上长，因此表面电阻大。

在沿上述规定的方向互相相对的一对侧面的表面粗糙度小于多个金属磁性颗粒的平均粒径的40％的结构中，与上述一对侧面的表面粗糙度为多个金属磁性颗粒的平均粒径的40％以上的结构相比，抑制了表面电阻的增加，并且抑制了高频范围内的Q特性的降低。因此，上述的一个方式抑制了表面电阻的增加，并且抑制了高频范围内的Q特性的降低。

在上述的一个方面中，多个线圈导体也可以具有以连结一对侧面的方式延伸的其它的一对侧面。其它的一对侧面的表面粗糙度可以比一对侧面的表面粗糙度小。在本结构中，与其它的一对侧面的表面粗糙度为一对侧面的表面粗糙度以上的结构相比，表面电阻小。因此，本结构进一步抑制了表面电阻的增加，并且进一步抑制了高频范围内的Q特性的降低。

多个线圈导体可以是电镀导体。

在线圈导体为烧结金属导体的情况下，线圈导体通过烧结包含于导电性膏体的金属成分(金属粉末)来形成。在该情况下，在金属成分烧结之前的过程中，金属磁性颗粒陷入导电性膏体。在导电性膏体的表面形成有因金属磁性颗粒的形状而导致的凹凸。形成的线圈导体以金属磁性颗粒陷入导电性膏体的方式变形。因此，线圈导体为烧结金属导体的结构使线圈导体的表面粗糙度显著地增加。

在线圈导体为电镀导体的情况下，金属磁性颗粒难以陷入线圈导体。在该情况下，线圈导体的变形被抑制。因此线圈导体为电镀导体的结构抑制线圈导体的表面粗糙度的增加，并且抑制表面电阻的增加。

通过下文中给出的详细说明以及附图，可以更全面地理解本发明，但是这仅是为了说明而给出的，因此不应视为对本发明的限制。

从下文中给出的详细说明，本发明的进一步适用范围将变得显而易见。然而，应当理解的是，尽管详细说明和具体实施方式示出了本发明的实施方式，但是其仅是为了说明本发明，并且在本发明的要旨和范围内的各种改变和变形例对于本领域技术人员而言是显而易见的。

附图说明

图1是示出一个实施方式所涉及的层叠线圈部件的立体图。

图2是本实施方式所涉及的层叠线圈部件的分解立体图。

图3是示出本实施方式所涉及的层叠线圈部件的截面结构的示意图。

图4是示出线圈导体的截面结构的图。

图5是示出在线圈导体为烧结金属导体的情况下的线圈导体的截面结构的图。

具体实施方式

在下文中，参考附图，对本发明的实施方式进行详细地说明。此外，在说明中，对同一要素或具有同一功能的要素，使用同一符号，并且省略重复的说明。

参照图1～图3，对本实施方式所涉及的层叠线圈部件1的结构进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的层叠线圈部件的立体图。图2是本实施方式所涉及的层叠线圈部件的分解立体图。图3是示出本实施方式所涉及的层叠线圈部件的截面结构的示意图。

如图1～图3所示，层叠线圈部件1具备素体2和一对外部电极4、5。一对外部电极4、5分别配置于素体2的两端部。层叠线圈部件1例如可以适用于磁珠电感器(bead inductor)或功率电感器(power inductor)。

素体2呈长方体形状。长方体形状包括角部和棱线部被倒角了的长方体形状，以及角部和棱线部被倒圆了的长方体形状。素体2具有互相相对的一对端面2a、2b以及四个侧面2c、2d、2e、2f。四个侧面2c、2d、2e、2f以连结一对端面2a、2b的方式，沿端面2a和端面2b互相相对的方向延伸。

端面2a和端面2b沿第一方向D1互相相对。侧面2c和侧面2d沿第二方向D2互相相对。侧面2e和侧面2f沿第三方向D3互相相对。第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3互相大致正交。侧面2d例如是当在未图示的电子设备上安装层叠线圈部件1时，与电子设备相对的面。电子设备例如包含电路基板或电子部件。在本实施方式中，侧面2d以构成安装面的方式配置。侧面2d是安装面。

素体2通过层叠有多个磁性体层7而构成。各磁性体层7沿第三方向D3层叠。素体2具有层叠的多个磁性体层7。在实际的素体2中，多个磁性体层7以看不出其层间的边界的程度被一体化。

各磁性体层7包含多个金属磁性颗粒。金属磁性颗粒例如由软磁性合金构成。软磁性合金例如是Fe-Si系合金。在软磁性合金为Fe-Si系合金的情况下，软磁性合金可以包含P。软磁性合金例如可以是Fe-Ni-Si-M系合金。“M”包含选自Co、Cr、Mn、P、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、B、Al、以及稀土元素中的一种以上的元素。在磁性体层7中，金属磁性颗粒彼此结合。金属磁性颗粒彼此的结合例如由形成于金属磁性颗粒的表面的氧化膜彼此的结合来实现。素体2包含树脂。树脂存在于多个金属磁性颗粒之间。树脂是具有电绝缘性的树脂(绝缘性树脂)。绝缘性树脂例如包含硅树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、或者环氧树脂。

金属磁性颗粒的平均粒径为0.5～15μm。在本实施方式中，金属磁性颗粒的平均粒径为5μm。在本实施方式中，“平均粒径”是指通过激光衍射/散射法所求得的粒度分布中的累计值为50％的粒径。

外部电极4配置于素体2的端面2a，外部电极5配置于素体2的端面2b。外部电极4和外部电极5沿第一方向D1互相分开。外部电极4、5在俯视时呈大致矩形形状，外部电极4、5的角被削圆。外部电极4、5包含导电性材料。导电性材料例如是Ag或Pd。外部电极4、5作为导电性膏体的烧结体而构成。导电性膏体包含导电性金属粉末和玻璃粉(glass frit)。导电性金属粉末是例如Ag粉末或Pd粉末。在外部电极4、5的表面形成有电镀层。电镀层例如通过电镀形成。电镀例如是电镀Ni或电镀Sn。

外部电极4包含5个电极部分。外部电极4包含位于端面2a上的电极部分4a、位于侧面2d上的电极部分4b、位于侧面2c上的电极部分4c、位于侧面2e上的电极部分4d以及位于侧面2f上的电极部分4e。电极部分4a覆盖端面2a的整面。电极部分4b覆盖侧面2d的一部分。电极部分4c覆盖侧面2c的一部分。电极部分4d覆盖侧面2e的一部分。电极部分4e覆盖侧面2f的一部分。五个电极部分4a、4b、4c、4d、4e被一体地形成。

外部电极5包含五个电极部分。外部电极5包含位于端面2b上的电极部分5a、位于侧面2d上的电极部分5b、位于侧面2c上的电极部分5c、位于侧面2e上的电极部分5d以及位于侧面2f上的电极部分5e。电极部分5a覆盖端面2b的整面。电极部分5b覆盖侧面2d的一部分。电极部分5c覆盖侧面2c的一部分。电极部分5d覆盖侧面2e的一部分。电极部分5e覆盖侧面2f的一部分。五个电极部分5a、5b、5c、5d、5e被一体地形成。

层叠线圈部件1具备线圈20和一对连接导体13、14。线圈20配置于素体2内。线圈20包含多个线圈导体CC。在本实施方式中，多个线圈导体CC包含六个线圈导体21～26。线圈20包括通孔导体17。一对连接导体13、14也配置于素体2内。

线圈导体CC(线圈导体21～26)配置于素体2内。线圈导体21～26沿第三方向D3互相分开。沿第三方向D3互相相邻的线圈导体21～26之间的距离Dc分别相等。各距离Dc可以不同。线圈20的线圈轴沿第三方向D3延伸。线圈导体21～26的厚度例如为约40μm。线圈导体21～26的宽度例如为约150μm。

距离Dc例如为5～30μm。在本实施方式中，距离Dc为15μm。由于各线圈导体21～26的表面如后所述地具有粗糙度，因此距离Dc相应于各线圈导体21～26的表面形状而变化。因此，距离Dc例如可以由以下的方式获得。

获取包含各线圈导体CC(各线圈导体21～26)的层叠线圈部件1的截面照片。截面照片例如可通过拍摄在平行于一对端面2a、2b，并且从一个端面2a离开规定的距离的平面切断层叠线圈部件1时的截面而得到。上述平面可以定位于与一对端面2a、2b为等距离。截面照片也可以通过拍摄在平行于一对侧面2e、2f，并且从一个侧面2e离开规定的距离的平面切断层叠线圈部件1时的截面而得到。

在所取得的截面照片上的沿第三方向D3互相相邻的线圈导体CC之间的距离可在任意的多个位置处测量。测量位置的数量例如是“50”。计算出测量的距离的平均值。计算出的平均值是距离Dc。

各线圈导体21、23、25、26的一个端部和另一端部沿第三方向D3互相分开。各线圈导体22、24的一个端部和另一端部沿第二方向D2互相分开。从第三方向D3观察时，沿第三方向D3互相相邻的各线圈导体21～26具有互相重合的第一导体部分和互相不重合的第二导体部分。

通孔导体17位于沿第三方向D3互相相邻的各线圈导体21～26的端部之间。通孔导体17将在第三方向D3上互相相邻的各线圈导体21～26的端部互相连接。多个线圈导体21～26通过通孔导体17互相电连接。线圈导体21的端部构成线圈20的一端。线圈导体26的端部构成线圈20的另一端。线圈20的轴芯的方向沿着第三方向D3。

连接导体13与线圈导体21连接。连接导体13与线圈导体21连续。连接导体13与线圈导体21一体地形成。连接导体13连结线圈导体21的端部21a与外部电极4，并露出于素体2的端面2a。连接导体13与外部电极4的电极部分4a连接。连接导体13将线圈20的一个端部与外部电极4电连接。

连接导体14与线圈导体26连接。连接导体14与线圈导体26连续。连接导体14与线圈导体26一体地形成。连接导体14将线圈导体26的端部26b与外部电极5连结，并露出于素体2的端面2b。连接导体14与外部电极5的电极部分5a连接。连接导体14将线圈20的另一端部与外部电极5电连接。

线圈导体CC(线圈导体21～26)以及连接导体13、14是电镀导体。线圈导体CC以及连接导体13、14包含导电性材料。导电性材料例如是Ag、Pd、Cu、Al或Ni。通孔导体17包含导电性材料。导电性材料例如是Ag、Pd、Cu、Al或Ni。通孔导体17作为导电性膏体的烧结体而构成。导电性膏体包含导电性金属粉末。导电性金属粉末例如是Ag粉末、Pd粉末、Cu粉末、Al粉末或Ni粉末。通孔导体17可以是电镀导体。

各线圈导体CC(各线圈导体21～26)如图3和图4所示，具有一对侧面SF1。一对侧面SF1沿第三方向D3互相相对。各线圈导体CC具有与一对侧面SF1不同的另外的一对侧面SF2。一对侧面SF2以连结一对侧面SF1的方式延伸。各线圈导体CC的截面形状呈大致四边形状。各线圈导体CC的截面形状例如呈大致矩形形状或大致梯形形状。图4是示出线圈导体的截面构造的示意图。在图4中，省略了表示截面的阴影线。

各侧面SF1的表面粗糙度小于金属磁性颗粒MM的平均粒径的40％。在本实施方式中，各侧面SF1的表面粗糙度小于2μm。各侧面SF1的表面粗糙度例如为1.0～1.8μm。在该情况下，各侧面SF1的表面粗糙度是金属磁性颗粒MM的平均粒径的20％～36％。各侧面SF1的表面粗糙度可以为大约0μm。如图4所示，树脂RE存在于金属磁性颗粒MM之间。如上所述，树脂RE例如包含硅树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、或者环氧树脂。

线圈导体CC的各侧面SF1的表面粗糙度例如可由以下的方式求得。

获取包含各线圈导体CC(各线圈导体21～26)的层叠线圈部件1的截面照片。如上所述，截面照片例如可通过拍摄在平行于一对端面2a、2b，并且从一个端面2a离开规定的距离的平面切断层叠线圈部件1时的截面而得到。在该情况下，上述平面可以定位于与一对端面2a、2b为等距离。如上所述，截面照片也可以是通过拍摄在平行于一对侧面2e、2f，并且从一个侧面2e离开规定的距离的平面切断层叠线圈部件1时的截面而得到。

对应于所取得的截面照片上的侧面SF1的曲线由粗曲线表示。从截面照片上的侧面SF1(粗曲线)仅提取基准长度，并且可得到提取的部分中的最高顶处的山顶线。基准长度例如是100μm。山顶线正交于第三方向D3，并且是基准线。提取的部分被等分成规定数量。规定数量例如是“10”。对于每个被等分的区间，可得到最低底处的谷底线。谷底线也正交于第三方向D3。对于每个被等分的区间，测量了山顶线和谷底线的沿第三方向D3的间隔。计算了测量出的间隔的平均值。计算出的平均值是表面粗糙度。对于每个侧面SF1，通过上述的过程，可求得表面粗糙度。

可以取得不同位置处的多个截面照片，并且对每个截面照片取得表面粗糙度。在该情况下，所获取的多个表面粗糙度的平均值可以是表面粗糙度。

层叠线圈部件1的Q特性取决于线圈导体CC(线圈导体21～26)的电阻成分。在高频范围内，由于趋肤效应，电流(信号)容易流通于线圈导体CC的表面附近。因此，当线圈导体CC的表面电阻增加时，层叠线圈成分1的Q特性降低。在线圈导体CC的表面存在有凹凸的结构中，与在线圈导体CC的表面不存在凹凸的结构相比，由于电流的流通长度实际上长，因此表面电阻大。

在各侧面SF1的表面粗糙度小于金属磁性颗粒MM的平均粒径的40％的结构中，与各侧面SF1的表面粗糙度为金属磁性颗粒MM的平均粒径的40％以上的结构相比，表面电阻的增加被抑制，并且抑制了高频范围内的Q特性的降低被抑制。因此，层叠线圈部件1抑制了表面电阻的增加，并且抑制了高频范围内的Q特性的降低。

在层叠线圈部件1中，一对侧面SF2的表面粗糙度可以比一对侧面SF1的表面粗糙度小。在层叠线圈部件1中，与一对侧面SF2的表面粗糙度为一对侧面SF1的表面粗糙度以上的结构相比，线圈导体CC(线圈导体21～26)的表面电阻小。因此，层叠线圈部件1进一步抑制了表面电阻的增加，从而进一步抑制高频范围内的Q特性的降低。

在层叠线圈部件1中，线圈导体CC(线圈导体21～26)是电镀导体。

在线圈导体为烧结金属导体的情况下，线圈导体通过烧结包含于导电性膏体的金属成分(金属粉末)来形成。在该情况下，在金属成分烧结之前的过程中，金属磁性颗粒陷入导电性膏体。在导电性膏体的表面形成有因金属磁性颗粒的形状引起的凹凸。如图5所示，在线圈导体31为烧结金属导体的情况下，线圈导体31以金属磁性颗粒33陷入线圈导体31的方式变形。因此，线圈导体31为烧结金属导体的结构中使线圈导体31的表面粗糙度显著地增加。在金属磁性颗粒33之间存在有树脂35。图5是示出在线圈导体是烧结金属导体的情况下的线圈导体的截面结构的示意图。在图5中，省略了表示截面的阴影线。

在线圈导体CC为电镀导体的情况下，如图4所示，金属磁性颗粒MM难以陷入线圈导体CC，从而线圈导体CC的变形被抑制。因此线圈导体CC为电镀导体的结构抑制线圈导体CC的表面粗糙度的增加，并且抑制表面电阻的增加。

在上文中，已经对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不必限于上述实施方式，并且可以在不脱离本发明的主旨的情况下进行各种改变。

线圈导体CC(线圈导体21～26)的数量不限于上述的值。

线圈20的线圈轴可以沿第一方向D1延伸。在该情况下，各磁性体层7沿第一方向D1层叠，并且线圈导体CC(线圈导体21～26)沿第一方向D1互相分开。

外部电极4可以仅具有电极部分4a，也可以仅具有电极部分4b。外部电极5可以仅具有电极部分5a，也可以仅具有电极部分5b。

Claims (2)

1.一种层叠线圈部件，其特征在于，

具备：

包含多个金属磁性颗粒的、具有层叠的多个磁性体层的素体；以及

沿规定的方向互相分开地配置于所述素体内并且互相电连接的多个线圈导体，

所述规定的方向是所述多个磁性体层的层叠方向，

所述多个线圈导体具有沿所述规定的方向互相相对的一对侧面，

所述一对侧面的表面粗糙度小于所述多个金属磁性颗粒的平均粒径的40％，

所述多个线圈导体具有以连接所述一对侧面的方式延伸的其它的一对侧面，

所述其它的一对侧面的表面粗糙度比所述一对侧面的所述表面粗糙度小。

2.根据权利要求1所述的层叠线圈部件，其特征在于，

所述多个线圈导体是电镀导体。