JP2020077839A - Coil component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル部品に関する。 The present invention relates to a coil component.
従来、磁性材料で構成された素体の内部にコイルが設けられたコイル部品が知られている。下記特許文献１には、金属磁性粉体がバインダ樹脂により結着された結着粉体でコイルが覆われた構成を有する素体が開示されている。 Conventionally, there is known a coil component in which a coil is provided inside an element body made of a magnetic material. Patent Document 1 below discloses an element body having a structure in which a coil is covered with a binding powder in which a metallic magnetic powder is bound with a binder resin.
コイル部品は、多くの場合において各種電子部品とともに実装されるため、電子部品に悪影響を及ぼす磁束がコイル部品から漏洩しないことが求められる。下記特許文献２、３には、コイル部品からの磁束漏洩を抑制するために、導電材料で構成されたシールド層で素体表面を覆う技術が開示されている。 Since the coil component is often mounted together with various electronic components, it is required that magnetic flux that adversely affects the electronic component does not leak from the coil component. The following Patent Documents 2 and 3 disclose a technique of covering the surface of the element body with a shield layer made of a conductive material in order to suppress magnetic flux leakage from the coil component.
上述した特許文献１のコイル部品のように、素体表面が結着粉体で構成されている場合、素体表面は、表面に露出した金属磁性粉体のために凹凸が生じやすい。そのため、素体表面をシールド層で覆うと、シールド層に厚さバラツキが生じ得る。 When the surface of the element body is composed of the binding powder as in the coil component of Patent Document 1 described above, the surface of the element body is likely to have irregularities due to the metal magnetic powder exposed on the surface. Therefore, when the surface of the element body is covered with the shield layer, the shield layer may have thickness variations.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、シールド層の厚さの均一化が図られたコイル部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a coil component in which the thickness of the shield layer is made uniform.
本発明の一側面に係るコイル部品は、金属磁性粉体がバインダ樹脂により結着された結着粉体と、該結着粉体内に埋設されたコイルとを含み、該コイルの軸方向において対向する一対の主面を有する素体と、素体の一方の主面を覆う絶縁層と、絶縁層を介して一方の主面上に設けられたシールド層と備える。 A coil component according to one aspect of the present invention includes a binding powder in which metallic magnetic powder is bound by a binder resin, and a coil embedded in the binding powder, and the coils are opposed to each other in the axial direction of the coil. An element body having a pair of principal surfaces, an insulating layer covering one principal surface of the element body, and a shield layer provided on the one principal surface via the insulating layer.
上記コイル部品においては、素体の表面が結着粉体で構成されるため素体表面に凹凸が生じやすいものの、素体表面の凹凸は素体表面を覆う絶縁層により平滑化される。そのため、絶縁層を介して一方の主面上に設けられたシールド層の厚さバラツキを抑制することができる。 In the above coil component, since the surface of the element body is made of the binding powder, irregularities are likely to occur on the element body surface, but the irregularities on the element body surface are smoothed by the insulating layer covering the element body surface. Therefore, it is possible to suppress variation in thickness of the shield layer provided on one main surface through the insulating layer.
他の側面に係るコイル部品は、素体の他方の主面に設けられ、コイルの両端部と電気的に接続された一対の外部電極端子をさらに備える。 The coil component according to the other side surface further includes a pair of external electrode terminals provided on the other main surface of the element body and electrically connected to both ends of the coil.
他の側面に係るコイル部品は、素体が、直方体状の外形を有し、絶縁層が、素体の一方の主面および４つの側面を覆い、シールド層が、絶縁層を介して一方の主面上および４つの側面上に設けられている。この場合、シールド層によってコイル部品からの磁束漏洩がより抑制される。 In the coil component according to the other side surface, the element body has a rectangular parallelepiped outer shape, the insulating layer covers one main surface and four side surfaces of the element body, and the shield layer has one of the insulating layers interposed therebetween. It is provided on the main surface and four side surfaces. In this case, the shield layer further suppresses magnetic flux leakage from the coil component.
他の側面に係るコイル部品は、シールド層が複数層構造を有する。 In the coil component according to the other aspect, the shield layer has a multi-layer structure.
他の側面に係るコイル部品は、結着粉体における金属磁性粉体の含有量が８０〜９２ｖｏｌ％である。 In the coil component according to another aspect, the content of the metal magnetic powder in the binding powder is 80 to 92 vol%.
本発明によれば、シールド層の厚さの均一化が図られたコイル部品が提供される。 According to the present invention, there is provided a coil component in which the thickness of the shield layer is made uniform.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same elements or elements having the same function will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
図１および図２に示すように、実施形態に係るコイル部品１は、直方体状の外形を有する。コイル部品１は、素体１０と、素体１０の下面１０ｂに設けられた一対の外部電極端子４０Ａ、４０Ｂと、素体１０の下面１０ｂから各側面１０ｄ、１０ｆまで延びる一対のグランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄと、下面１０ｂを除く素体１０の表面１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに設けられたシールド層５０とを備えて構成されている。コイル部品１は、一例として、長辺２．０ｍｍ、短辺１．６ｍｍ、高さ０．９ｍｍの寸法で設計される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the coil component 1 according to the embodiment has a rectangular parallelepiped outer shape. The coil component 1 includes an
素体１０は、直方体状の外形を有し、上面１０ａ（一方の主面）と下面１０ｂ（他方の主面）とは平行であり互いに対向している。素体１０は、コイル部２０と被覆部３０とを有し、被覆部３０内にコイル部２０が埋設されている。
The
コイル部２０は、上面１０ａと下面１０ｂとの対向方向である上下方向に平行な軸を有するコイルＣを備えている。
The
コイルＣは、基板２２と、基板２２の上面２２ａに設けられた上コイル導体２４Ａと、基板２２の下面２２ｂに設けられた下コイル導体２４Ｂと、一対の引出導体２６Ａ、２６Ｂとを有する。
The coil C includes a
基板２２は、平板矩形状を有し、上下方向に対して直交するように配置されている。基板２２は、コイルＣの軸心に対応する領域に設けられた貫通孔２２ｃを有する。また、基板２２は、上コイル導体２４Ａの外周側端部に対応する位置に貫通孔２２ｄを有する。さらに、基板２２は、貫通孔２２ｃの縁領域において上コイル導体２４Ａの内周側端部と下コイル導体２４Ｂの内周側端部とが重なる位置に貫通孔２２ｅを有する。基板２２としては、ガラスクロスにシアネート樹脂（ＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン）レジン：登録商標）が含浸された基板で、板厚６０μｍのものを用いることができる。なお、ＢＴレジンのほか、ポリイミド、アラミド等を用いることもできる。基板２２の材料としては、セラミックやガラスを用いることもできる。基板２２の材料としては、大量生産されているプリント基板材料が好ましく、特にＢＴプリント基板、ＦＲ４プリント基板、あるいはＦＲ５プリント基板に用いられる樹脂材料が最も好ましい。
The
上コイル導体２４Ａおよび下コイル導体２４Ｂは、基板２２の貫通孔２２ｃを囲むように設けられた平面コイルである。すなわち、コイルＣは２段の平面コイルを有する。各コイル導体２４Ａ、２４Ｂは、素体１０の上下方向から見て、たとえば円形状や楕円形状、四角形状に巻かれ得る。上コイル導体２４Ａと下コイル導体２４Ｂとは、基板２２の貫通孔２２ｅを介して接続されている。各コイル導体２４Ａ、２４Ｂは、Ｃｕ等の金属材料によって構成することができる。本実施形態では、各コイル導体２４Ａ、２４Ｂは、Ｃｕの電解メッキにより形成されている。
The
一対の引出導体２６Ａ、２６Ｂは、コイルＣの端部から素体１０の下面１０ｂまで延びている。一方の引出導体２６Ａは、素体１０の側面１０ｃ側において、上コイル導体２４Ａの外周側端部から、貫通孔２２ｄを介して素体１０の下面１０ｂまで延びている。他方の引出導体２６Ｂは、側面１０ｃと対向する側面１０ｄ側において、下コイル導体２４Ｂの外周側端部から素体１０の下面１０ｂまで延びている。
The pair of
コイル部２０は、コイルＣを構成する各コイル導体２４Ａ、２４Ｂおよび各引出導体２６Ａ、２６Ｂを一体的に覆う被覆樹脂２８を備えている。被覆樹脂２８は、コイルＣと被覆部３０とを電気的に絶縁する。
The
被覆部３０は、コイル部２０を一体的に覆うとともに、素体１０の表面１０ａ〜１０ｆを構成する。被覆部３０は、金属磁性粉体がバインダ樹脂により結着された結着粉体によって構成されている。金属磁性粉は、たとえば鉄ニッケル合金（パーマロイ合金）、カルボニル鉄、アモルファス、非晶質または結晶質のＦｅＳｉＣｒ系合金、センダスト等で構成され得る。バインダ樹脂は、たとえば熱硬化性のエポキシ樹脂である。本実施形態では、結着粉体における金属磁性粉体の含有量は、体積パーセントでは８０〜９２ｖｏｌ％であり、質量パーセントでは９５〜９９ｗｔ％である。磁気特性の観点から、結着粉体における金属磁性粉体の含有量は、体積パーセントで８５〜９２ｖｏｌ％、質量パーセントで９７〜９９ｗｔ％であってもよい。
The covering
一対の外部電極端子４０Ａ、４０Ｂは、いずれも長方形状を有し、素体１０の下面１０ｂの側面１０ｃ側と側面１０ｄ側に設けられている。一方の外部電極端子４０Ａは、下面１０ｂにおいて側面１０ｃに対応する辺に沿って延びている。外部電極端子４０Ａは、引出導体２６Ａを介して、コイルＣの一端部（すなわち、上コイル導体２４Ａの外周側端部）と接続されている。他方の外部電極端子４０Ｂは、下面１０ｂにおいて側面１０ｄに対応する辺に沿って延びている。外部電極端子４０Ｂは、引出導体２６Ｂを介して、コイルＣの他端部（すなわち、下コイル導体２４Ｂの外周側端部）と接続されている。外部電極端子４０Ａ、４０Ｂは、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕ、はんだ等を用いることができる。外部電極端子４０Ａ、４０Ｂは、複数層構造であってもよい。外部電極端子４０Ａ、４０Ｂは、銀粉を含有する導電性樹脂で構成されていてもよい。外部電極端子４０Ａ、４０Ｂの表層にＮｉめっき層およびＳｎめっき層が形成されていてもよい。
Each of the pair of
一対のグランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄは、素体１０の長手方向に関する中央付近に設けられている。一方のグランド電極端子４０Ｃは、素体１０の下面１０ｂから側面１０ｄに沿って延びて、側面１０ｄに形成された後述のシールド層５０のＣｕ層５１に接続されている。他方のグランド電極端子４０Ｄは、素体１０の下面１０ｂから側面１０ｆに沿って延びて、側面１０ｆに形成された後述のシールド層５０のＣｕ層５１に接続されている。グランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄは、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕ、はんだ等を用いることができる。グランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄは、複数層構造であってもよい。グランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄは、銀粉を含有する導電性樹脂で構成されていてもよい。グランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄの表層にＮｉめっき層およびＳｎめっき層が形成されていてもよい。
The pair of
シールド層５０は、コイル部品１の外部にコイルＣの磁束が漏洩するのを防ぐための層である。シールド層５０は、複数層構造（本実施形態では２層構造）を有し、素体１０に近い方から順に、Ｃｕ層５１、パーマロイ層５２となっている。Ｃｕ層５１の厚さはたとえば０．１〜１μｍである。パーマロイ層５２の厚さはたとえば０．１〜１μｍである。パーマロイ層５２の厚さは０．１〜１０μｍの範囲であってもよい。シールド層５０は、絶縁層４５を介して、素体１０の表面１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを一体的に覆うように設けられている。絶縁層４５は、本実施形態ではエポキシ樹脂で構成されている。絶縁層４５を構成する材料は、エポキシ樹脂に限らず、ガラス等であってもよい。絶縁層４５の厚さはたとえば１〜５μｍである。
The
以下、上述したコイル部品１を製造する手順を、図３および図４を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a procedure for manufacturing the coil component 1 described above will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
コイル部品１を製造する際には、図３（ａ）に示すように、素体１０を準備する。そして、図３（ｂ）に示すように、素体１０の下面１０ｂの全面をレジスト６０でマスクする。次に、図３（ｃ）に示すように、レジスト６０で覆われた下面１０ｂを除く素体表面の全体にエポキシ樹脂を塗布して硬化し、絶縁層４５を形成する。エポキシ樹脂は、たとえば印刷またはディップにより素体表面に塗布することができる。続いて、図３（ｄ）に示すように、レジスト６０で覆われた下面１０ｂを除く素体表面の全体を無電解メッキによりＣｕで覆い、Ｃｕ層５１を形成する。なお、Ｃｕ層５１を形成する際には、絶縁層４５に白金触媒を担持させる。
When manufacturing the coil component 1, an
そして、図４（ａ）に示すように、レジスト６０を除去した後、素体１０の下面１０ｂに各外部電極端子４０Ａ、４０Ｂおよび各グランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄを形成する。その後、図４（ｂ）に示すように、素体１０の下面１０ｂの全面をレジスト６２でマスクする。このとき、各外部電極端子４０Ａ、４０がレジスト６２によって覆われ、下面１０ｂに設けられた部分の各グランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄもレジスト６２によって覆われる。
Then, as shown in FIG. 4A, after removing the resist 60, the
さらに、図４（ｃ）に示すように、レジスト６２で覆われた下面１０ｂを除く素体表面の全体を無電解メッキによりパーマロイで覆い、パーマロイ層５２を形成する。それにより、Ｃｕ層５１とパーマロイ層５２とを含むシールド層５０が形成される。シールド層５０が形成された後は、図４（ｄ）に示すように、レジスト６０を除去し、必要に応じて後工程（たとえば、ＮｉおよびＳｎのバレルメッキにより、外部電極端子４０Ａ、４０Ｂおよびグランド電極端子４０Ｃ、４０Ｄの表層にめっき層を形成する工程）をおこない、コイル部品１が完成する。
Further, as shown in FIG. 4C, the entire surface of the element body except the
上述したコイル部品１においては、図５に示すように、Ｃｕ層５１と素体１０の表面（たとえば上面１０ａ）との間に絶縁層４５が介在している。素体１０の表面は、金属磁性粉体がバインダ樹脂により結着された結着粉体で構成されているため、個々の金属磁性粉体の形状が素体表面に表れて凹凸が生じやすい。また、素体１０の表面が切削や研磨により形成されている場合、金属磁性粉体の脱離や割れ、欠けにより、素体表面に凹凸が生じ得る。本実施形態に係る結着粉体のように、結着粉体における金属磁性粉体の含有量が極めて高い場合には、特に凹凸が生じやすい。そのため、素体表面をシールド層５０のＣｕ層５１で直接覆った場合には、シールド層５０のＣｕ層５１に厚さバラツキが生じてしまう。特に、シールド層５０のＣｕ層５１が薄くなった箇所や存在しない箇所（穴）が生じた場合には、シールド層として機能が著しく低下し得る。
In the coil component 1 described above, as shown in FIG. 5, the insulating
そこで、コイル部品１では、素体１０の表面を絶縁層４５で覆って表面の凹凸を平滑化した上で、シールド層５０を設けている。それにより、シールド層５０のＣｕ層５１は、図５に示すように、平滑面に設けられるため、厚さバラツキが抑えられて、実質的に均一な厚さで形成することができる。その結果、コイル部品１では、シールド層５０が薄い箇所や存在しない箇所が生じにくく、シールド層５０の機能低下が効果的に抑制されている。また、絶縁層４５によりシールド層５０の厚さバラツキが抑えられるため、穴が形成される事態を抑制しつつ、シールド層５０を薄くすることができる。
Therefore, in the coil component 1, the
また、コイル部品１では、絶縁層４５によって、シールド層５０が素体１０の表面から遠ざけられている。そのため、図６に示すように、外部電極端子４０Ａが素体１０の側面１０ｃに近接するように設けられた場合であっても、外部電極端子４０Ａとシールド層５０のＣｕ層５１との離間距離ｄを十分に確保することができ、コイル部品１に高周波電流が印加された際に外部電極端子４０Ａとシールド層５０のＣｕ層５１との間で短絡する事態が抑制される。また、絶縁層４５によって、シールド層５０が素体１０の表面と絶縁分離されているため、シールド層５０に高周波の表皮効果による電流が生じる事態も抑制される。
Further, in the coil component 1, the
本発明は、上述実施形態に限られるものではなく、様々に変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified.
たとえば、シールド層５０は、必ずしも下面１０ｂを除く素体１０の表面１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに設ける必要はなく、少なくとも上面１０ａに設けられていればよい。素体１０の上面１０ａは、コイルＣの軸に直交する面であり、特に磁束が漏洩しやすいため、素体１０の上面１０ａにシールド層５０を設けることで磁束の漏洩を効果的に抑制することができる。シールド層５０を、素体１０の表面１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに設けた場合には、上面１０ａにのみ設けた場合に比べて、コイル部品１からの磁束漏洩がより抑制される。
For example, the
図７に、素体１０の上面１０ａにのみシールド層５０が設けられたコイル部品１Ａを示す。コイル部品１Ａでは、絶縁層４５およびシールド層５０は素体１０の上面１０ａにのみ設けられており、シールド層５０と素体１０の上面１０ａとの間には絶縁層４５が介在している。コイル部品１Ａにおいても、シールド層５０のＣｕ層５１は、絶縁層４５によって平滑化された面に設けられるため、実質的に均一な厚さで形成することができる。コイル部品１Ａのグランド端子電極４０Ｅは、素体１０の下面１０ｂから側面１０ｄ、１０ｆに沿って上面１０ａまで延びて、シールド層５０のＣｕ層５１に接続されている。
FIG. 7 shows a
コイルＣは、２段の平面コイルを備えた構成に限らず、平面コイルの段数は適宜増減することができる。コイルは、螺旋状のコイルであってもよい。 The coil C is not limited to the configuration including the two-stage planar coil, and the number of planar coil stages can be appropriately increased or decreased. The coil may be a spiral coil.
シールド層は、２層構造に限らず、単層構造や３層以上の多層構造であってもよい。シールド層が複数層構造である場合は、シールド層が単層構造である場合に比べて、シールド効果が向上する。シールド層は、素体の被覆部を構成する結着粉体より高い透磁率を有する材料で構成され得る。シールド層は、上述したパーマロイおよびＣｕの他に、フェライト、Ｎｉ、Ｎｉ合金等で構成することができる。 The shield layer is not limited to the two-layer structure, and may have a single-layer structure or a multi-layer structure of three or more layers. When the shield layer has a multi-layer structure, the shield effect is improved as compared with the case where the shield layer has a single-layer structure. The shield layer may be made of a material having a magnetic permeability higher than that of the binding powder forming the covering portion of the element body. The shield layer can be made of ferrite, Ni, a Ni alloy, or the like, in addition to the above-mentioned permalloy and Cu.
なお、シールド層の表面にさらにエポキシ樹脂等からなる絶縁層を設けてもよい。この場合、コイル部品１と外部との絶縁を図ることができる。シールド層の表面に設ける絶縁層は、図８に示したような形態であってもよい。すなわち、シールド層５０の表面に設けた絶縁層５５は、シールド層５０のＣｕ層５１およびパーマロイ層５２の端部５１ａ、５２ａ（すなわち、素体下面１０ｂ近傍の下端部）を覆い、Ｃｕ層５１およびパーマロイ層５２は外部に露出していない。絶縁層５５を構成する材料は、エポキシ樹脂に限らず、ガラス等であってもよい。絶縁層５５の厚さは、シールド層５０の内側に位置する絶縁層４５の厚さより薄く設計することができる。
An insulating layer made of epoxy resin or the like may be further provided on the surface of the shield layer. In this case, the coil component 1 and the outside can be insulated. The insulating layer provided on the surface of the shield layer may have a form as shown in FIG. That is, the insulating
１、１Ａ…コイル部品、１０…素体、１０ａ…上面、１０ｂ…下面、２０…コイル部、３０…被覆部、４０Ａ、４０Ｂ…外部電極端子、４５…絶縁層、５０…シールド層、５１…Ｃｕ層、５２…パーマロイ層、５５…絶縁層、Ｃ…コイル。
1, 1A ... Coil component, 10 ... Element body, 10a ... Upper surface, 10b ... Lower surface, 20 ... Coil portion, 30 ... Covering portion, 40A, 40B ... External electrode terminal, 45 ... Insulating layer, 50 ... Shield layer, 51 ... Cu layer, 52 ... Permalloy layer, 55 ... Insulating layer, C ... Coil.
Claims (5)
前記素体の一方の主面を覆う絶縁層と、
前記絶縁層を介して前記一方の主面上に設けられたシールド層と
備える、コイル部品。 An element body including a binding powder in which a metal magnetic powder is bound with a binder resin, and a coil embedded in the binding powder, and having a pair of main surfaces facing each other in the axial direction of the coil,
An insulating layer covering one main surface of the element body,
A coil component, comprising: a shield layer provided on the one main surface via the insulating layer.
前記絶縁層が、前記素体の前記一方の主面および４つの側面を覆い、
前記シールド層が、前記絶縁層を介して前記一方の主面上および前記４つの側面上に設けられている、請求項２に記載のコイル部品。 The element body has a rectangular parallelepiped outer shape,
The insulating layer covers the one main surface and four side surfaces of the element body,
The coil component according to claim 2, wherein the shield layer is provided on the one main surface and the four side surfaces via the insulating layer.
The coil component according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the metal magnetic powder in the binding powder is 80 to 92 vol%.
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