CN111627647A

CN111627647A - 线圈部件

Info

Publication number: CN111627647A
Application number: CN202010118972.6A
Authority: CN
Inventors: 吉留和宏; 松元裕之; 大久保等; 中野敦之
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2020-09-04
Also published as: US20200279678A1; JP2020141041A

Abstract

本发明得到一种抑制磁芯损耗且具有较高的电感的线圈部件。线圈部件包含线圈及磁芯。磁芯具有层叠有多个软磁性层的层叠体。软磁性层的厚度为10μm以上30μm以下。在软磁性层观察到由Fe基纳米晶构成的结构。

Description

线圈部件

技术领域

本发明涉及一种线圈部件。

背景技术

专利文献1中记载有包含金属磁性板的线圈部件的发明。与不包含金属磁性板的线圈部件相比，专利文献1所记载的线圈部件的电感等提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-195245号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，专利文献1所记载的线圈电子部件存在磁芯损耗变大，且用作电感器的情况下温度上升的缺点。

本发明的目的在于得到一种抑制磁芯损耗，抑制温度的上升，并且具有较高的电感的线圈部件。

用于解决技术问题的方案

为了达成上述目的，本发明的线圈部件其特征在于，

所述线圈部件包含线圈及磁芯，

所述磁芯具有层叠有多个软磁性层的层叠体，

所述软磁性层的厚度为10μm以上30μm以下，

在所述软磁性层观察到由Fe基纳米晶构成的结构。

本发明的线圈部件通过具有上述特征，成为抑制磁芯损耗且具有较高的电感的线圈部件。

所述层叠体也可以交替地层叠有多个软磁性层及多个粘接层。

所述软磁性层优选与磁通的流通方向大致平行地排列。

所述磁芯也可以包含含磁性体的树脂，

所述含磁性体的树脂也可以覆盖所述线圈的至少一部分及所述层叠体的至少一部分。

所述软磁性层优选由组成式(Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_f构成，

优选的是，X1为选自Co及Ni中的一种以上，

X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O以及稀土元素中的一种以上，

M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti以及V中的一种以上，

0≤a≤0.140

0.020≤b≤0.200

0≤c≤0.150

0≤d≤0.175

0≤e≤0.030

0≤f≤0.030

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50，并且

a、c及d中的至少一个以上大于0。

优选在所述软磁性层形成有微间隙。

优选的是，所述软磁性层与磁通的流通方向大致平行地排列，所述微间隙的至少一部分与所述磁通的流通方向大致平行地形成。

优选将与层叠方向大致垂直的面中的所述软磁性层的面积设为S1(mm²)，满足0.04≤S1≤1.5。

优选所述软磁性层分割成至少2个以上的小片。

优选每单位面积的所述小片的个数为150个/cm²以上10000个/cm²以下。

优选将与层叠方向大致垂直的面中的所述小片的平均面积设为S2(mm²)，满足0.04≤S2≤1.5。

优选所述层叠体中的磁性材料的占空系数为50％以上99.5％以下。

优选所述Fe基纳米晶的平均粒径为5nm以上30nm以下。

附图说明

图1是本实施方式的线圈部件的截面概略图。

图2是通过X射线晶体结构分析得到的图表。

图3是通过对图2的图表进行峰形拟合而得到的图案。

符号的说明：

2…线圈部件

4…端子电极

11…绝缘基板

12、13…内部导体通路

12b、13b…导线用接点

14…保护绝缘层

15…磁芯

15a…上部芯

15b…下部芯

15c…层叠体

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的优选的实施方式，但本发明的实施方式不限定于下述的实施方式。

作为本发明的线圈部件的一个实施方式，举出图1所示的线圈部件2。如图1所示，线圈部件2具有：矩形平板形状的磁芯15和分别安装于磁芯15的X轴方向的两端的一对端子电极4、4。端子电极4、4覆盖磁芯15的X轴方向端面，并且在X轴方向端面的附近部分地覆盖磁芯15的Z轴方向的上表面和下表面。另外，端子电极4、4还部分地覆盖磁芯15的Y轴方向的一对侧面。

磁芯15由上部芯15a、下部芯15b及层叠体15c构成。本实施方式的线圈部件2通过磁芯15具有层叠体15c，能够提高电感。

层叠体15c的尺寸没有特别限制。例如也可以将1边的长度设为200μm以上1600μm以下。

层叠体15c层叠多个软磁性层而成。层叠体15c优选多个软磁性层与磁通的流通方向大致平行地排列。通过多个软磁性层的方向与磁通的流通方向大致平行地排列，从而提高电感的效果变大。另外，磁通难以集中于软磁性层，能够抑制磁芯损耗的增加。

图1中，通过层叠体15c的磁通的流通方向为Z轴方向。层叠体15c中的软磁性层的层叠方向成为X轴方向。软磁性层与Y-Z平面大致平行地排列，因此，软磁性层与磁通的流通方向大致平行地排列。即，在图1的情况下，为了软磁性层与磁通的流通方向大致平行地排列，只要层叠体15c中的软磁性层的层叠方向为与Z轴方向垂直的方向即可。

软磁性层的厚度(平均厚度)为10μm以上30μm以下。通过将软磁性层的厚度控制成10μm以上30μm以下，能够抑制磁芯损耗的增加。

另外，层叠体15c也可以交替地层叠多个软磁性层及多个粘接层而成。粘接层的种类没有特别地限定。例如，可以举出在基材的表面上涂布丙烯酸类粘接剂、由硅树脂、丁二烯树脂等构成的粘接剂或热熔胶等而成的粘接层等。另外，作为基材的材质，示例树脂薄膜。作为基材的材质，PET薄膜是代表性的。除了PET薄膜以外，例如还可以举出：聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚苯硫醚(PPS)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚四氟乙烯(PTFE)薄膜、以及其它的氟树脂薄膜。另外，也可以对后述的热处理后的软磁性薄带(最终成为软磁性层)的主面直接涂布丙烯酸树脂等，并将其作为粘接层。

另外，层叠体15c的层叠数可以为1层，也可以为多层。本实施方式的层叠体具备的软磁性层优选为多层，例如为2层以上10000层以下。

另外，层叠体15c中磁性材料所占的体积比率(占空系数)没有特别限定。磁性材料的占空系数优选为50％以上99.5％以下。当将磁性材料的占空系数设为50％以上时，能够充分提高线圈的饱和磁通密度。另外，当将磁性材料的占空系数设为99.5％以下时，层叠体15c难以破损，线圈部件2的使用变得容易。此外，本实施方式中，磁性材料的体积与软磁性层的体积实际上一致。

特别是在软磁性层未分割成后述的小片的情况下，优选将与层叠方向大致垂直的面中的软磁性层的面积设为S1(mm²)，满足0.04≤S1≤1.5。在S1为0.04mm²以上的情况下，具有层叠体中得到较高的电感的倾向。在S1为1.5mm²以下的情况下，处于可以得到进一步抑制磁芯损耗的增加的效果的倾向。

另外，优选在本实施方式的软磁性层形成有多个微间隙。而且，优选该微间隙的至少一部分与磁通的流通方向大致平行地形成。

而且，优选通过多个微间隙，软磁性层被分割成至少2个以上的小片。通过软磁性层12被分割成至少2个以上的小片，从而抑制了制造层叠体15c时的应力引起的软磁特性的变化，特别是抑制矫顽力的上升。而且，容易进一步增加线圈部件2的电感，容易进一步抑制磁芯损耗的增加。

微间隙的宽度没有特别限定。例如也可以为10nm以上1000nm以下。另外，小片的个数也没有特别限定。优选任意的截面中的每单位面积的小片的个数为150个/cm²以上10000个/cm²以下。

而且，优选将与层叠方向大致垂直的面中的所述小片的平均面积设为S2(mm²)，满足0.04≤S2≤1.5。在S2为0.04mm²以上的情况下，具有层叠体中得到较高的电感的倾向。在S2为1.5mm²以下的情况下，处于可以得到进一步抑制磁芯损耗的增加的效果的倾向。S2更优选为1.3mm²以下。

此外，S1也称为一个软磁性层仅由一个小片构成的情况下的小片的面积。即，一个软磁性层仅由一个小片构成的情况下的小片的面积为S1，一个软磁性层由2个以上的小片构成的情况下的小片的平均面积也称为S2。

磁芯15在Z轴方向的中央部具有绝缘基板11。

绝缘基板11优选由使环氧树脂渗透于玻璃布而成的通常的印刷基板材料构成。但是，绝缘基板11的材质没有特别限定。

另外，本实施方式中，树脂基板11的形状为矩形，但也可以是其它的形状。树脂基板11的形成方法也没有特别限制，例如通过注塑成型、刮刀法、丝网印刷等形成。

另外，在绝缘基板11的Z轴方向的上表面(一个主面)形成有由圆形螺旋状的内部导体通路12构成的内部电极图案。内部导体通路12最终成为线圈。另外，内部导体通路12的材质没有特别限制。

在螺旋状的内部导体通路12的内周端形成有连接端。另外，导线用接点12b以沿着磁芯15的一个X轴方向端部露出的方式形成于螺旋状的内部导体通路12的外周端。

在绝缘基板11的Z轴方向的下表面(另一个主面)形成有由螺旋状的内部导体通路13构成的内部电极图案。内部导体通路13最终成为线圈。另外，内部导体通路13的材质没有特别限制。

在螺旋状的内部导体通路13的内周端形成有连接端。另外，导线用接点13b以沿着磁芯15的一个X轴方向端部露出的方式形成于螺旋状的内部导体通路13的外周端。

分别形成于内部导体通路12、13的连接端的位置及连接方法是任意的。例如，也可以在Z轴方向上夹着绝缘基板11形成于相对侧，在X轴方向、Y轴方向上形成于相同的位置。而且，也可以通过埋入形成于绝缘基板11的通孔的通孔电极进行电连接。即，螺旋状的内部导体通路12与同样的螺旋状的内部导体通路13也可以通过通孔电极串联地电连接。

从绝缘基板11的上表面侧观察的螺旋状的内部导体通路12从外周端的导线用接点12b向着内周端的连接端构成螺旋。

与之相对，从绝缘基板11的上表面侧观察的螺旋状的内部导体通路13从作为内周端的连接端向着作为外周端的导线用接点13b构成螺旋。

内部导体通路12和内部导体通路13以相同的方向构成螺旋。由此，通过电流在螺旋状的内部导体通路12、13中流通而产生的磁通的方向一致，螺旋状的内部导体通路12、13中产生的磁通重叠并加强，从而能够得到较大的电感。

上部芯15a和下部芯15b的形成方法没有特别限定。也可以与后述的层叠体15c一起通过含磁性体的树脂一体化地形成。而且，含磁性体的树脂也可以覆盖内部导体通路12、13的至少一部分及层叠体15c的至少一部分。

保护绝缘层14也可以介于上部芯15a与内部导体通路12之间。另外，保护绝缘层14也可以介于下部芯15b与内部导体通路13之间。在保护绝缘层14的中央部形成有圆形的贯通孔。另外，在绝缘基板11的中央部也形成有圆形的贯通孔。本实施方式中，层叠体15c位于这些贯通孔。

此外，保护绝缘层14不是必须的。本实施方式中，成为保护绝缘层14的部分也可以为上部芯15a或下部芯15b。

端子电极4可以是单层结构，也可以是如图1所示的2层结构，也可以是3层以上的多层结构。

上部芯15a及下部芯15b的材质没有特别限制。优选上部芯15a及下部芯15b由含磁性体的树脂构成。含磁性体的树脂是例如向树脂中混入金属磁性粉而成的磁性材料。

金属磁性粉的材质没有特别限定。例如可以举出：Fe基结晶粉末、Fe基非晶粉末、Fe基纳米晶粉末等。另外，金属磁性粉的形状也没有特别限定。例如，可以为球体，也可以为椭圆体。

金属磁性粉的粒径也没有特别限定。例如，也可以使用圆当量直径的D50为0.1～200μm的金属磁性粉。

另外，金属磁性粉也可以进行绝缘涂敷。

以下，对层叠体15c的软磁性层进行说明。

软磁性层包含Fe基纳米晶。Fe基纳米晶是粒径为纳米级，且Fe的晶体结构为bcc(体心立方晶格结构)的结晶。本实施方式中，优选析出平均粒径为5～30nm的Fe基纳米晶。

软磁性层的组成没有特别限定。具体而言，软磁性层优选由组成式(Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_f构成，

优选X1为选自Co及Ni中的一种以上，

M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti以及V中的一种以上，

0≤a≤0.140

0.020≤b≤0.200

0≤c≤0.150

0≤d≤0.175

0≤e≤0.030

0≤f≤0.030

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50，并且

优选a、c及d中的至少一个以上大于0。

M的含量(a)优选满足0≤a≤0.140。即，也可以不含有M。但是，在不含有M的情况下，处于磁致伸缩常数容易变高，矫顽力容易变高的倾向。在a较大的情况下，磁芯15的饱和磁通密度容易降低，直流叠加特性容易恶化。另外，优选满足0.020≤a≤0.100，进一步优选满足0.050≤a≤0.080。

B的含量(b)优选满足0.020≤b≤0.200。在b较小的情况下，在制作后述的软磁性薄带时，容易产生由粒径大于30nm的结晶构成的晶相，难以使软磁性层成为由Fe基纳米晶构成的结构。在b较大的情况下，磁芯15的饱和磁通密度容易降低。另外，进一步优选满足0.080≤b≤0.120。

P的含量(c)优选满足0≤c≤0.150。即，也可以不含有P。通过含有P，矫顽力容易降低。在c较大的情况下，磁芯15的饱和磁通密度容易降低。

Si的含量(d)优选满足0≤d≤0.175。即，也可以不含有Si。也可以为0≤d≤0.090。

C的含量(e)优选满足0≤e≤0.030。即，也可以不含有C。在e较大的情况下，磁芯15的饱和磁通密度容易降低。

S的含量(f)优选满足0≤f≤0.030。即，也可以不含有S。在f较大的情况下，在制造后述的软磁性薄带时，容易产生由粒径大于30nm的结晶构成的晶相，难以使软磁性层成为由Fe基纳米晶构成的结构。另外，磁芯15的饱和磁通密度容易降低。

另外，优选a、c、d中的一种以上大于0。例如，在a较大的情况下，成为Fe-M-B系的软磁性层；在c较大的情况下，成为Fe-P-B系的软磁性层；在d较大的情况下，成为Fe-Si-B系的软磁性层。优选a、c、d中的一种以上为0.001以上，进一步优选为0.010以上。即，本实施方式的软磁性层优选含有M、P、Si中的一种以上。通过含有M、P、Si中的一种以上，容易使软磁性层成为由Fe基纳米晶构成的结构。

Fe的含量{1-(a+b+c+d+e+f)}没有特别限定。优选满足0.730≤1-(a+b+c+d+e+f)≤0.950。另外，特别是在1-(a+b+c+d+e+f)≤0.910的情况下，容易使软磁性层成为由Fe基纳米晶构成的结构。另外，也可以为1-(a+b+c+d+e+f)≤0.900。

另外，本实施方式的软磁性合金中，也可以将Fe的一部分用X1及/或X2置换。

X1为选自Co及Ni中的1种以上。X1的含量(α)也可以为α＝0。即，X1也可以不含有。另外，X1的原子数优选将组成整体的原子数设为100at％为40at％以下。即，优选满足0≤α{1-(a+b+c+d+e+f)}≤0.40。

X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O以及稀土元素中的1种以上。X2的含量(β)也可以为β＝0。即，X2也可以不含有。另外，X2的原子数优选将组成整体的原子数设为100at％为3.0at％以下。即，优选满足0≤β{1-(a+b+c+d+e+f)}≤0.030。

作为将Fe置换为X1及/或X2的置换量的范围，以原子数为基准设为Fe的一半以下。即，设为0≤α+β≤0.50。在α+β＞0.50的情况下，难以使软磁性层成为由Fe基纳米晶构成的结构。

此外，本实施方式的软磁性层12也可以在不对特性造成较大的影响的范围内作为不可避免的杂质含有上述以外的元素。例如，也可以在将软磁性层设为100重量％时含有1重量％以下。

以下，对本实施方式的线圈部件2的制造方法进行说明。

首先，在绝缘基板11的上下表面上，通过镀敷法形成螺旋状的内部导体通路12、13。镀敷能够使用公知的镀敷法，也可以通过镀敷法以外的方法形成内部导体通路12、13。另外，在通过电镀形成内部导体通路12、13的情况下，也可以预先通过化学镀形成基底层。

接着，在形成有内部导体通路12、13的绝缘基板11的两面形成保护绝缘层14。保护绝缘层14的形成方法没有特别限定。例如，可以通过使绝缘基板11浸渍于以高沸点溶剂稀释后的树脂溶解液中并进行干燥来形成保护绝缘层14。

接着，将与内部导体通路13相接的保护绝缘层14固定于UV胶带上。此外，固定于UV胶带上是为了在后述的处理中，抑制绝缘基板11翘曲。

接着，准备分散有金属磁性粉的含磁性体的树脂膏体。含磁性体的树脂膏体通过例如将金属磁性粉与热固化性树脂、粘合剂及溶剂混合而制作。

接着，在绝缘基板11及保护绝缘层14设置贯通孔。然后，向该贯通孔***层叠体15c。贯通孔的大小只要设为足够将层叠体15c***的大小即可。

然后，在内部导体通路12一侧的保护绝缘层14上，通过丝网印刷涂布含磁性体的树脂膏体。此时，根据需要使用掩模及/或刮刀。通过丝网印刷涂布含磁性体的树脂膏体，从而内部导体通路12一侧被含磁性体的树脂膏体整体覆盖，同时在贯通孔中也充填含磁性体的树脂膏体。然后，将含磁性体的树脂进行热固化，使溶剂成分挥发而形成上部芯15a。

接着，使绝缘基板11、内部导体通路12、13、保护绝缘层14、上部芯15a及层叠体15c一并进行上下反转，并且除去UV胶带。然后，在内部导体通路13一侧的保护绝缘层14上，通过丝网印刷涂布含磁性体的树脂膏体。然后，与上部芯15a同样地形成下部芯15b。

另外，也可以研磨磁芯15的上表面及下表面，使磁芯15与预定的厚度一致。研磨方法没有特别限定，例如可以举出利用固定磨刀石的方法。另外，也可以在该阶段中进一步进行加热进行热固化。即，也可以将热固化分成多个阶段进行。

然后，以成为预定的尺寸的方式切割磁芯15。切割磁芯15的方法没有特别限定，可以通过线切割、划片等的方法进行切断。

通过以上的方法，得到形成图1所示的端子电极之前的磁芯15。此外，在切断前的状态下，多个磁芯15在X轴方向及Y轴方向上一体地连结。

另外，在切断后，对单片化的磁芯15根据需要进行蚀刻处理。作为蚀刻处理的条件，没有特别限定。

接着，在磁芯15形成端子电极4。以下，对端子电极4由内层和外层构成的情况进行说明。

首先，在磁芯15的X轴方向的两端涂布电极材料而形成内层。作为电极材料，例如可以使用热固化性树脂中含有Ag粉等导体粉的含导体粉的树脂。

接着，相对于涂布有成为内层的电极膏体的产品，通过滚镀实施端子镀敷，形成外层。外层的形成方法及材质没有特别限制，例如可以通过在内层上实施镀Ni，进一步在Ni镀层上实施镀Sn而形成。当然，外层也可以仅由1种镀层构成，也可以通过镀敷以外的方法形成外层。能够通过以上的方法制造线圈部件2。

以下，详细地说明层叠体15c的制作方法。

首先，说明形成软磁性层的软磁性薄带的制造方法。以下，有时将软磁性薄带简单记为薄带。

软磁性薄带的制造方法没有特别限定。例如有通过单辊法制造本实施方式的软磁性薄带的方法。另外，薄带也可以为连续薄带。

单辊法中，首先，准备最终得到的软磁性薄带中所包含的各金属元素的纯金属，以与最终得到的软磁性薄带成为相同组成的方式称重。然后，将各金属元素的纯金属熔融并混合，制作母合金。此外，上述纯金属的熔融方法没有特别限制，例如有在腔室内进行抽真空后，通过高频加热进行熔融的方法。此外，母合金与最终得到的由Fe基纳米晶构成的软磁性薄带通常为相同的组成。

接着，将制作的母合金加热使其熔融，得到熔融金属(熔液)。熔融金属的温度没有特别限制，例如能够设为1100～1350℃。

单辊法中，能够通过主要调整辊的转速来调整得到的薄带的厚度。但是，例如通过调整喷嘴与辊的间隔或熔融金属的温度等，也能够调整得到的薄带的厚度。本实施方式中，将最终得到的软磁性层的厚度设为10～30μm，因此，薄带的厚度也设为10～30μm。此外，该薄带的厚度与最终得到的层叠体15c中包含的软磁性层的厚度大致一致。

对辊的温度、转速及腔室内部的气氛没有特别限制。辊的温度设为大致室温以上80℃以下。处于辊的温度越低，微晶的平均粒径越小的倾向。处于辊的转速越快，微晶的平均粒径越小的倾向。例如设为10～30m/sec.。如果考虑到成本方面，则腔室内部的气氛优选设为空气中。

在后述的热处理前的时刻，薄带为由非晶构成的结构。此外，在此的由非晶构成的结构包含非晶中包含微晶的纳米异质结构。通过对该薄带实施后述的热处理，能够得到具有由Fe基纳米晶构成的结构的薄带。此外，使用具有由Fe基纳米晶构成的结构的薄带制作的软磁性层与薄带同样地，具有由Fe基纳米晶构成的结构。另外，Fe基纳米晶的平均粒径优选为5nm以上30nm以下。

在热处理温度较低的情况下，Fe基纳米晶的平均粒径低于5nm。在该情况下，难以形成后述的微间隙，冲压时加工应力变大。因此，与使用非晶软磁性薄带的情况同样地，成为层叠体15c的矫顽力增加的倾向。另外，在Fe基纳米晶的平均粒径超过30nm的情况下，处于软磁性薄带自身的矫顽力增加的倾向。

软磁性合金的薄带是由非晶构成的结构还是由结晶构成的结构能够通过通常的X射线衍射测定(XRD)来确认。

具体而言，通过XRD实施X射线结构分析，算出下述式(1)所示的非晶化率X(％)，在85％以上的情况下设定为由非晶构成的结构，在低于85％的情况下设定为由结晶构成的结构。

X(％)＝100-(Ic/(Ic+Ia)×100)…(1)

Ic：结晶性散射积分强度

Ia：非晶性散射积分强度

为了算出非晶化率X，首先，对于本实施方式的软磁性薄带(软磁性层)，通过XRD进行X射线晶体结构分析，得到图2所示的图表。对于该图表，使用下述式(2)所示的洛伦兹函数进行峰形拟合。

数1

h：峰高度

u：峰位置

w：半宽度

b：背景高度

轮廓拟合的结果，得到图3所示的表示结晶性散射积分强度的结晶成分图案α_c、表示非晶性散射积分强度的非晶成分图案α_a、及使它们合并的图案α_c+a。根据得到的各图案求得结晶性散射积分强度Ic及非晶性散射积分强度Ia。根据Ic及Ia，通过上述式(1)求得非晶化率X。此外，测定范围设为能够确认源自非晶质的晕的衍射角2θ的范围。具体而言，设为2θ＝30°～60°的范围。在该范围内，XRD的实测的积分强度与使用洛伦兹函数算出的积分强度的误差成为1％以内。

本实施方式的软磁性薄带中，有时与辊表面相接的面中的非晶化率(X_A)与不与辊表面相接的面中的非晶化率(X_B)不同。在该情况下，将X_A与X_B的平均设为非晶化率X。

另外，纳米晶的平均粒径能够通过例如X射线衍射测定，或使用透射电子显微镜(TEM)进行观察而算出。另外，晶体结构能够通过例如X射线衍射测定，或使用了透射电子显微镜(TEM)的选区衍射图像而确认。

接着，也可以在软磁性薄带形成微间隙并小片化。对将软磁性薄带进行小片化的方法进行说明。

首先，在热处理后的软磁性薄带各自形成粘接层。粘接层的形成能够使用公知的方法进行。例如，可以通过对于软磁性薄带，较薄地涂布包含树脂的溶液，并使溶剂干燥，从而形成粘接层。另外，也可以将双面胶带贴附于软磁性薄带，并将贴附的双面胶带设为粘接层。作为该情况下的双面胶带，例如能够使用在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜的两面涂布有粘接剂的胶带。

接着，可以在形成有粘接层的多个软磁性薄带中产生微间隙。然后，可以通过微间隙使软磁性薄带小片化。作为产生微间隙的方法，能够使用公知的方法。例如，可以对软磁性薄带施加外力而产生微间隙。作为施加外力而产生微间隙的方法，例如已知有利用模具压碎的方法、通过轧辊进行折弯的方法等。另外，也可以在上述的模具或轧辊中设置预先决定的凹凸图案。另外，也可以考虑容易与磁通的流通方向大致平行地形成微间隙，使用精密加工机产生微间隙。

然后，以使每单位面积的小片的个数成为期望的数量的方式，在各个软磁性薄带形成多个微间隙，并小片化。此外，每单位面积的小片的个数的控制方法是任意的。在利用模具压碎的情况下，例如，能够通过变更压碎时的压力，而使每单位面积的小片的个数适当变化。在通过轧辊进行折弯的情况下，例如能够通过变更通过轧辊的次数，而使每单位面积的小片的个数适当变化。

在预先形成了粘接层的情况下，容易防止通过微间隙而分割的小片分散。即，微间隙形成后的软磁性薄带被分割成多个小片，但任意小片的位置均经由粘接层被固定。作为软磁性薄带整体，微间隙形成后，也大致维持微间隙形成前的形状。但是，即使不使用粘接层，如果能够在维持作为软磁性薄带整体的形状的状态下形成微间隙，则也可以不一定在形成微间隙之前进行粘接层的形成。

接着，将软磁性薄带分别冲压成预定的形状。本实施方式中，以最终能够制作期望的形状的层叠体15c的方式进行冲压。冲压工序能够使用公知的方法。例如，能够在具有期望的形状的冲床与面板之间夹持软磁性薄带，并从面板侧向冲床侧或从冲床侧向面板侧进行加压。此外，在冲压前在软磁性薄带上形成了粘接层的情况下，将软磁性薄带与粘接层一起冲压。

本实施方式的软磁性薄带较硬。因此，通过较弱的力难以进行冲压。当冲压软磁性薄带时，通过切断冲压的部分和剩余的部分而产生应力。用越强的力进行冲压，则该应力越大。该应力传递到软磁性薄带的剩余的部分，软磁特性劣化。即，处于矫顽力变大的倾向。

但是，在由纳米晶构成的软磁性薄带(以下，有时简称为纳米晶软磁性薄带)的情况下，与由非晶构成的软磁性薄带相比，可以容易地进行冲压。另外，对于纳米晶软磁性薄带，微间隙的形成也比较容易。在纳米晶软磁性薄带具有微间隙且被小片化的情况下，与不具有微间隙且未小片化的情况相比，能够以较弱的力进行冲压。因此，上述的应力变小。另外，冲压纳米晶软磁性薄带时产生应力的切面附近的部分与其它的部分物理性地分离。因此，上述的应力不会传递至切面的附近以外的大部分。而且，能够将应力引起的软磁特性的劣化抑制到最小限度。

因此，在纳米晶软磁性薄带具有微间隙且被小片化的情况下，冲压引起的软磁特性的劣化(矫顽力的上升)变小，最终得到的层叠体15c的软磁特性提高。进而，磁芯15的软磁特性提高。另外，在纳米晶软磁性薄带具有微间隙且被小片化的情况下，由于可以以比较弱的力进行冲压，因此，容易加工成期望的形状。因此，在纳米晶软磁性薄带具有微间隙且被小片化的情况下，生产力优异。

然后，通过将冲压后的纳米晶软磁性薄带彼此沿着厚度方向重叠层叠，能够得到本实施方式的层叠体15c。另外，也可以在层叠方向(图1中x轴方向)的一端侧及另一端侧各自形成保护膜。保护膜的形成方法是任意的。

此外，也可以将各工序的顺序适当重新排序。

本实施方式的层叠体15c成为通过层叠多个纳米晶软磁性薄带而提高了磁性材料(软磁性层)的占空系数的结构，并且是坚固的，因此，容易操作。

本实施方式的层叠体15c将纳米晶软磁性薄带层叠多个而成，因此，电流路径在层叠方向的多个地方上被切断。另外，在各个软磁性薄带(软磁性层)具有微间隙且被小片化的情况下，电流路径在与层叠方向交叉的方向的多个地方也被切断。因此，对于具有本实施方式的磁芯的线圈部件，伴随交流磁场的磁通变化的涡电流的路径在所有的方向上被切断，从而能够大幅降低涡流损耗。

此外，本实施方式的层叠体15c位于线圈部件2的线圈的内部(贯通孔的内部)，也可以不一定位于线圈的内部。只要层叠体15c位于磁路的路径即可。即，层叠体15c也可以位于线圈的外侧等。另外，对于层叠体15c的方向，优选软磁性层与磁通的流通方向大致平行地排列。该一点与层叠体15c的位置无关。

本实施方式的线圈部件的用途没有特别限定。例如，可以用于电源电路用电感器、开关电源、DC/DC转换器等。

实施例

＜＜实验1＞＞

＜软磁性薄带的制作＞

实验1中，制作由非晶构成的软磁性薄带、及由Fe基纳米晶构成的软磁性薄带。首先，对由非晶构成的软磁性薄带的制作方法进行说明。以由非晶构成的软磁性薄带的组成成为Fe-Si-B系的组成(Fe₇₅Si₁₀B₁₅)的方式称取原料金属。将称得的各原料金属以高频加热进行熔融，制作母合金。

然后，将制作的母合金加热使其熔融，制成1250℃的熔融状态的金属。然后，在大气中通过以转速20m/sec.使用60℃的辊的单辊法将上述金属喷射至辊，制作软磁性薄带。软磁性薄带的厚度以成为下表1所示的厚度的方式控制。软磁性薄带的宽度设为约50mm。

接着，确认得到的软磁性薄带为由非晶构成的结构。得到的软磁性薄带为非晶结构通过通常的X射线衍射测定(XRD)及使用了透射电子显微镜(TEM)的观察来进行确认。

接着，对由Fe基纳米晶构成的软磁性薄带的制作方法进行说明。以由Fe基纳米晶构成的软磁性薄带的组成成为Fe-M-B系的组成(Fe₈₁Nb₇B₉P₃)的方式称取原料金属。将称得的各原料金属以高频加热进行熔融，制作母合金。

然后，将制作的母合金加热使其熔融，制成1250℃的熔融状态的金属。然后，在大气中通过以转速20m/sec.使用60℃的辊的单辊法将上述金属喷射于辊，制作软磁性薄带。软磁性薄带的厚度以成为下表1所示的厚度的方式控制。软磁性薄带的宽度设为约50mm。此外，确认了软磁性薄带的厚度与后述的软磁性层的厚度大致一致。

接着，进行热处理。对于热处理条件，设为热处理温度600℃、保持时间60分钟、加热速度1℃/分钟、冷却速度1℃/分钟。

接着，确认了得到的软磁性薄带为由Fe基纳米晶构成的结构。得到的软磁性薄带为由Fe基纳米晶构成的结构通过通常的X射线衍射测定(XRD)及使用了透射电子显微镜(TEM)的观察来确认。此外，由Fe基纳米晶构成的结构的晶体结构为bcc。另外，确认了Fe基纳米晶的平均粒径为5.0nm以上30nm以下。

＜软磁性薄带的评价＞

另外，测定各软磁性薄带的饱和磁通密度Bs及矫顽力Hca。饱和磁通密度使用振动试样型磁力计(VSM)并以磁场1000kA/m进行测定。矫顽力使用直流BH磁滞回线仪并以磁场5kA/m进行测定。由非晶构成的软磁性薄带的饱和磁通密度Bs为1.5T，矫顽力Hc为2.5A/m。由Fe基纳米晶构成的软磁性薄带的饱和磁通密度Bs为1.48T，矫顽力Hc为2.8A/m。

＜层叠体的制作＞

(试样2～试样5)

首先，向由非晶构成的软磁性薄带涂布树脂溶液。然后，使溶剂干燥，在软磁性薄带的两面上形成粘接层，由此，制作磁性片材A。此外，就粘接层的厚度而言，最终得到的层叠体中的粘接层的厚度每一层成为5μm。

接着，使磁性片材A贴合多张进行层叠。然后，利用精密加工机切断成0.75mm×0.30mm＝0.225mm²的长方形形状。W的值在下表1中表示。另外，层叠数及得到的层叠体的软磁性层的占空系数成为下表1所示的值。

(试样6～13)

首先，向由Fe基纳米晶构成的软磁性薄带涂布树脂溶液。然后，使溶剂干燥，在软磁性薄带的两面形成粘接层，由此，制作磁性片材B。此外，就粘接层的厚度而言，使最终得到的层叠体中的软磁性层的占空系数成为表1那样。

接着，使磁性片材B贴合多张进行层叠后，将与层叠方向垂直的面的形状设为0.75mm×0.30mm＝0.225mm²的长方形形状，因此，利用精密加工机切断，得到0.75mm×W(mm)×0.30mm的层叠体。此外，W为层叠方向的长度。W的值在下表1中表示。另外，层叠数及得到的层叠体中的软磁性层的占空系数成为下表1所示的值。

(试样14～17)

首先，与试样2～5同样地，准备磁性片材A。

接着，准备磁性片材C。首先，准备Fe-Si-B-Cr系的组成(Fe_73.5Si₁₁B₁₀Cr_2.5C₃)的金属磁性粉。此外，金属磁性粉为球形，由非晶构成。

接着，将金属磁性粉与热固化性树脂、粘合剂及溶剂混合，制造膏体。接着，将膏体通过刮刀法进行片材化。具体而言，将膏体涂布于载体薄膜上后进行干燥。此外，以最终得到的层叠体中的金属磁性粉末层的厚度成为15μm的方式决定磁性片材的厚度。接着，在磁性片材的两面形成粘接层，得到磁性片材C。此外，就粘接层的厚度而言，使最终得到的层叠体中的粘接层的厚度每一层成为5μm。

然后，使试样2～5中使用的磁性片材A与上述的磁性片材C交替地层叠，利用精密加工机切断，得到0.75mm×W(mm)×0.30mm的层叠体。W的值在下表1中表示。另外，层叠数及得到的磁芯的软磁性层的占空系数成为下表1所示的值。此外，层叠数与磁性片材A的张数相同。此外，试样14～17中，不能以与试样2～13的层叠体中的软磁性层的占空系数相同的基准进行评价，因此，占空系数不明。

另外，使用得到的层叠体制作图1所记载的线圈部件2。此外，试样1中未使用层叠体。

首先，作为绝缘基板11，使用了板厚60μm的基板。基板是使氰酸酯树脂渗透于玻璃布而成的基板。氰酸酯树脂为BT(双马来酰亚胺三嗪)树脂(注册商标)。另外，也将这样的基板称为BT印刷基板。

接着，在绝缘基板11的上下表面上，通过电镀形成螺旋状的内部导体通路12、13。此外，内部导体通路12、13的材质设为Cu。

接着，在形成有内部导体通路12、13的绝缘基板11的两面上，形成保护绝缘层14，在绝缘基板11及保护绝缘层14设置贯通孔。

接着，将与内部导体通路13相接的保护绝缘层14固定于UV胶带上。接着，为了制作金属磁性粉，准备包含于金属磁性粉中的大粒径粉末、中等粒径粉末及小粒径粉末。作为大粒径粉末，准备了D50为26μm的Fe基非晶粉(Epson Atmix Corporation制造)。作为中等粒径粉末，准备了D50为4.0μm的Fe基非晶粉(Epson Atmix Corporation制造)。然后，作为小粒径粉末，准备了Ni含有率为78重量％、D50为0.9μm、D90为1.2μm的Ni-Fe合金粉(昭荣化学工业株式会社制造)。准备了大粒径粉末、中等粒径粉末及小粒径粉末的混合比75wt％、12.5wt％、12.5wt％的磁性粉混合后的膏体作为含磁性体的树脂膏体。

以下，使用上述的含磁性体的树脂膏体，将上部芯15a及下部芯15b与层叠体15c一体地形成，进一步形成外部电极4，由此，制作了线圈部件2。此外，就层叠体15c的方向而言，使软磁性层与磁通的流通方向大致平行地排列。然后，使用阻抗分析仪测定电感L。测定频率设为100kHz。将结果在表1中表示。就电感L而言，将从未使用层叠体的试样1的电感L提高了10％以上的情况设为良好。此外，本实施例中，试样1的电感L为0.41μH，因此，将0.45μH以上的情况设为良好。

接着，使用LCR仪和热电偶测定基于电感变化的电流Is及基于温度上升的电流Itemp。测定频率设为100kHz。Is是电感L为0.3μH时的电流值。另外，Itemp是与不施加直流电流的情况相比，温度通过自发热而上升了40℃时的电流值。各电流越大，则能够评价为越抑制磁芯损耗。将结果在表1中表示。此外，测定Itemp时，将热电偶与线圈表面接触，测定温度。本实施例中，将Is、Itemp均为4.5A以上的情况设为良好。此外，未使用层叠体的试样1中，Is＝5.1A，Itemp＝4.9A，均为良好。

[表1]

根据表1，软磁性层具有由Fe基纳米晶构成的结构，且软磁性层的厚度为10μm以上30μm以下的试样6～8及10～13的电感、Is及Itemp良好。即，能够抑制磁芯损耗的增加并且提高电感。与之相对，软磁性层具有由非晶构成的结构的试样2～5及14～17的电感、Is及/或Itemp不良好。

试样2～5及14～17的软磁性薄带由非晶构成，因此，认为加工时的加工应力非常大。而且，认为层叠体的磁芯损耗上升，且制作电感器时的Itemp恶化。与之相对，试样6～8及10～13的软磁性薄带由纳米晶构成，因此，认为加工时的加工应力变小。而且，认为能够抑制层叠体的磁芯损耗的上升，制作电感器时的Itemp良好。

另外，即使软磁性层具有由Fe基纳米晶构成的结构，软磁性层过厚的试样9的Is及Itemp也不良好。

＜＜实验2＞＞

实验2中，制作分割成小片的环形状的层叠体，并评价磁芯损耗。而且，确认了通过分割成小片，能够抑制磁芯损耗。

首先，与实验1同样地，使用具有Fe-M-B系的组成(Fe₈₁Nb₇B₉P₃)，并且由Fe基纳米晶构成的软磁性薄带来制作磁性片材(实验1的磁性片材B)。此外，就粘接层的厚度而言，使最终得到的环形状的层叠体中的软磁性层的占空系数成为85％。

另外，测定软磁性薄带的磁芯损耗。具体而言，将软磁性薄带冲压成环形状(外径18mm、内径10mm)，使用BH分析仪以频率100kHz、最大磁通密度200mT测定软磁性薄带的磁芯损耗。其结果，软磁性薄带的磁芯损耗为840kW/m³。

接着，以成为高度0.5mm的方式层叠磁性片材。然后，对于层叠有磁性片材的层叠体，使用精密加工机分割成小片。对于小片，使与层叠方向垂直的面的形状成为具有表2所示的长度的长边及短边的长方形或正方形。

接着，在试样19～24中层叠磁性片材并将分割成小片的层叠体冲压成环形状(外径18mm、内径10mm、高度0.5mm)，制作环形状的层叠体。具体而言，该冲压通过在冲床与面板之间夹持层叠体，从面板侧向冲床侧进行加压来进行。该环形状的层叠体在与层叠方向垂直的面上，除了端部的小片之外，分割成具有表2所示的长度的长边及短边的长方形或正方形的小片。而且，除了端部的小片之外，S2成为表2的值。此外，实验2中，关于S2的计算，忽视端部的小片。是由于本申请发明的线圈部件中使用的层叠体通常为长方体形状，端部的小片也形成为与其它的小片相同的大小。

然后，使用BH分析仪以频率100kHz、最大磁通密度200mT测定环形状的层叠体的磁芯损耗。实验2中，将每一个小片层叠体的磁芯损耗为0.10W以下的情况设为良好。此外，每一个小片层叠体的磁芯损耗通过高度0.5mm的环形状的层叠体整体的磁芯损耗除以高度0.5mm且尺寸为S2的小片层叠体的个数而求得。将结果在表2中表示。

[表2]

根据表2，与S2较大且每一个小片的磁性体体积较大的试样24相比，0.04≤S2≤1.5且每一个小片的磁性体体积较小的试样19～23能够较小地控制每一个小片的磁芯损耗。另外，试样19～24中，环形状的层叠体整体的磁芯损耗没有较大的差异。但是，在制作电感器等的线圈部件中使用的磁芯时，在使用多个每一个小片的磁性体体积较小的小片层叠体的情况下，容易增加散热面积。其结果，容易抑制电感器温度的上升。与之相对，在使用少量的每一个小片的磁性体体积较大的小片层叠体的情况下，即使磁芯整体的磁性体体积相同，也难以抑制电感器温度的上升。

＜＜实验3＞＞

实验3中，制作分割成小片的环形状的层叠体，并评价使小片的个数变化时的磁芯的矫顽力及电感L的变化。

首先，与实验1同样地，使用具有Fe-M-B系的组成(Fe₈₁Nb₇B₉P₃)，并且由Fe基纳米晶构成的软磁性薄带制作磁性片材(实验1的磁性片材B)。此外，就粘接层的厚度而言，使最终得到的环形状的层叠体中的软磁性层的占空系数成为85％。

此外，对于上述的软磁性薄带，使用直流BH磁滞回线仪以磁场5kA/m测定饱和磁通密度Bs及矫顽力Hca。将结果在表3中表示。

接着，对于制作的磁性片材，以软磁性薄带的每单位面积的小片化个数成为表3所示的个数的方式进行微间隙形成处理，制作小片化磁性片材。

接着，为了将制作的小片化磁性片材制成环形状(外径18mm、内径10mm)，进行冲压。具体而言，该冲压通过在冲床与面板之间夹持小片化磁性片材，从冲床侧向脱膜侧进行加压来进行。

接着，将冲压后的小片化磁性片材以成为高度约5mm的方式贴合层叠多张，得到环形状的层叠体。另外，通过同样的顺序，对一个试样制作30个环形状的层叠体。

接着，评价环形状的层叠体的磁特性。首先，就层叠体的矫顽力Hcb而言，与薄带的矫顽力Hca同样地，使用直流BH磁滞回线仪以磁场5kA/m进行测定。此外，对30个层叠体各自测定矫顽力，并进行平均，由此，求得Hcb。

接着，利用得到的Hca及Hcb算出矫顽力变化量ΔHc(＝Hcb-Hca)。将矫顽力变化量ΔHc低于10A/m的情况设为良好。

最后，对于得到的各个层叠体，沿着环形状的圆周方向卷绕线圈，制作30个线圈部件。然后，对于各线圈部件，分别使用LCR仪以频率100kHz测定电感L，并进行平均。将结果在表3中表示。

[表3]

根据表3可知，通过在软磁性薄带(软磁性层)形成微间隙且控制小片的个数，从而能够良好地控制矫顽力变化量ΔHc，控制由层叠体构成的线圈部件的电感L。具体而言，越减少小片的个数，线圈部件的电感L越提高。另外，在线圈部件的电感L较小的情况下，容易使直流叠加特性良好。换句话说，容易增加Is。

即，通过控制小片的个数，可以根据电感器的使用目的适当变化电感L及直流叠加特性。

＜＜实验4＞＞

实验4中，除了将软磁性薄带的组成如下表所示那样变化以外，进行与实验3同样的试验。此外，仅表9的试样30使用了组成以外的方面与实验1的由非晶构成的软磁性薄带同样地制作的软磁性薄带。此外，试样30的软磁性薄带为由非晶构成的软磁性薄带，不能将由非晶构成的软磁性薄带小片化。

实验4中，试样30以外的所有的试样中，良好地控制了矫顽力变化量ΔHc。与之相对，试样30中，矫顽力变化量ΔHc较大。即，可知在软磁性薄带为由非晶构成的结构，且不能小片化的情况下，与薄带的矫顽力相比，层叠体的矫顽力变大。

此外，实验2～实验4的试样19～144中确认了，试样30以外的所有的软磁性薄带的晶体结构为由Fe基纳米晶构成的结构，Fe基纳米晶的平均粒径为5.0nm以上30nm以下。

Claims

1.一种线圈部件，其特征在于，

所述线圈部件包含线圈及磁芯，

所述磁芯具有层叠有多个软磁性层的层叠体，

所述软磁性层的厚度为10μm以上30μm以下，

在所述软磁性层观察到由Fe基纳米晶构成的结构。

2.根据权利要求1所述的线圈部件，其中，

所述层叠体交替地层叠有多个软磁性层及多个粘接层。

3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

所述软磁性层与磁通的流通方向大致平行地排列。

4.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

所述磁芯包含含磁性体的树脂，

所述含磁性体的树脂覆盖所述线圈的至少一部分及所述层叠体的至少一部分。

5.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

所述软磁性层由组成式(Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_f构成，

X1为选自Co及Ni中的一种以上，

M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti以及V中的一种以上，

0≤a≤0.140

0.020≤b≤0.200

0≤c≤0.150

0≤d≤0.175

0≤e≤0.030

0≤f≤0.030

α≥0

β≥0

0≤α+β≤0.50，并且

a、c及d中的至少一个以上大于0。

6.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

在所述软磁性层形成有微间隙。

7.根据权利要求6所述的线圈部件，其中，

所述软磁性层与磁通的流通方向大致平行地排列，所述微间隙的至少一部分与所述磁通的流通方向大致平行地形成。

8.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

将与层叠方向大致垂直的面中的所述软磁性层的面积设为S1，满足0.04≤S1≤1.5，其中，所述S1的单位为mm²。

9.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

所述软磁性层被分割成至少2个以上的小片。

10.根据权利要求9所述的线圈部件，其中，

每单位面积的所述小片的个数为150个/cm²以上10000个/cm²以下。