JP6115057B2 - コイル部品 - Google Patents
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Description
本発明は、コイル部品及びこれに用いる金属磁性粉含有樹脂に関し、特に、コイルの磁路を構成する金属磁性粉含有樹脂の組成に関するものである。
民生用又は産業用の電子機器分野では、電源用のインダクタとして表面実装型のコイル部品を用いることが多くなっている。表面実装型のコイル部品は、小型・薄型で電気的絶縁性に優れ、しかも低コストで製造できるためである。
表面実装型のコイル部品の具体的構造のひとつに、プリント回路基板技術を応用した平面コイル構造がある。製造工程の観点からこの構造を簡単に説明すると、まずプリント回路基板上に平面スパイラル形状のシードレイヤ（下地膜）を形成する。そして、めっき液中に浸してシードレイヤに直流電流（以下、「めっき電流」という）を流すことにより、めっき液中の金属イオンをシードレイヤ上に電着させる。これにより平面スパイラル導体が形成され、その後、形成した平面スパイラル導体を覆う絶縁樹脂層と、保護層及び磁路としての金属磁性粉含有樹脂層とを順次形成し、コイル部品が完成する。この構造によれば、寸法及び位置の精度を非常に高い値に維持でき、また、小型化及び薄型化が可能になる。特許文献１には、このような平面コイル構造を有する平面コイル素子が開示されている。
コイルのインダクタンスを向上させる方法の一つに磁路の透磁率を高める方法がある。上記のコイル部品において磁路の透磁率を高めるためには、金属磁性粉含有樹脂層中の金属粉の充填率を高める必要がある。金属粉の充填率を高めるためには、大きい粒径の金属粉の隙間を小さい粒径の金属粉で埋めることが効果的である。しかし、細密充填が進んで金属粉どうしの接触が多くなりすぎると、コアロスが増加して直流重畳特性が悪化するという問題がある。
したがって、本発明の目的は、コアロスの増加を抑えながらインダクタンスの向上を図ることが可能なコイル部品及びこれに用いる金属磁性粉含有樹脂を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明によるコイル部品は、コイル導体と、前記コイル導体を覆う金属磁性粉含有樹脂とを備え、前記金属磁性粉含有樹脂は、第１の平均粒径を有する第１の金属粉と、前記第１の平均粒径よりも小さな第２の平均粒径を有する第２の金属粉と、前記第２の平均粒径よりも小さな第３の平均粒径を有する第３の金属粉とを含み、前記第１の平均粒径は１５〜１００μｍであり、前記第３の平均粒径は２μｍ以下であることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明による金属磁性粉含有樹脂は、第１の平均粒径を有する第１の金属粉と、前記第１の平均粒径よりも小さな第２の平均粒径を有する第２の金属粉と、前記第２の平均粒径よりも小さな第３の平均粒径を有する第３の金属粉とを含み、前記第１の平均粒径は１５〜１００μｍであり、前記第３の平均粒径は２μｍ以下であることを特徴とする。
本発明によれば、金属磁性粉含有樹脂に含まれる金属粉として、互いに平均粒径が異なる３種類の金属粉を用いているので、コアロスの増加を防止しながら高い透磁率を得ることができる。
本発明において、前記第１の金属粉は前記第２及び第３の金属粉よりも高い透磁率を有することが好ましい。この場合において、前記第１の金属粉はパーマロイを主成分とし、前記第２及び第３の金属粉は鉄を主成分とすることが好ましい。
本発明において、前記第２の平均粒径は３〜１０μｍであることが好ましい。この場合において、前記第２の平均粒径は３〜５μｍであり、前記第３の平均粒径は１μｍ以下であることが好ましい。
本発明において、前記第３の金属粉に対する前記第２の金属粉の重量比は、０．３３〜３であることが好ましい。また、前記第１〜第３の金属粉全体に対する前記第１の金属粉の重量比は、０．７〜０．８であることが好ましい。
本発明において、前記第１の金属粉、前記第２の金属粉、及び前記第３の金属粉の重量比は、６：１：１であることが好ましい。これによれば、コアロスの増加防止と透磁率の向上とをバランスよく達成することができる。
本発明において、前記コイル導体は、基板の表面にめっきにより形成された平面スパイラル導体を含むことが好ましい。この場合において、前記コイル導体は、前記基板の前記表面のうち、前記平面スパイラル導体の最外周と前記基板の端部との間に形成され、かつ少なくとも同一平面内で他の導体と接続されたダミー引出導体をさらに含むことが好ましい。
本発明によるコイル部品は、前記平面スパイラル導体及び前記ダミー引出導体を覆う絶縁樹脂をさらに備え、前記金属磁性粉含有樹脂は、前記絶縁樹脂の上から前記基板の前記表面を覆うことが好ましい。
本発明によれば、コイルの磁路を構成する金属磁性粉含有樹脂の材料に大径と小径の金属粉に加えて中径の金属粉をも含むので、金属粉間の距離を広げることができ、これによりコアロスを低減することができる。また中径の金属粉によって充填密度が下がったとしても透磁率を下げることなく一定に維持することができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態によるコイル部品１の分解斜視図である。同図に示すように、コイル部品１は略矩形の基板２を有している。「略矩形」とは、完全な矩形の他、一部の角が欠けている矩形を含む意である。本明細書では矩形の「角部」という用語を用いるが、一部の角が欠けている矩形についての「角部」とは、欠けがないとした場合に得られる完全な矩形の角部を意味する。
基板２の材料には、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた一般的なプリント基板を用いることが好ましい。また、例えばＢＴレジン基材、ＦＲ４基材、ＦＲ５基材を用いてもよい。
基板２のおもて面２ｔの中央部には、平面スパイラル導体１０ａ（第１の平面スパイラル導体）が形成される。同様に、うら面２ｂの中央部には、平面スパイラル導体１０ｂ（第２の平面スパイラル導体）が形成される。また、基板２には導体埋込用のスルーホール１２ａが設けられ、その内部にスルーホール導体１２（第１のスルーホール導体）が埋め込まれている。平面スパイラル導体１０ａの内周端と平面スパイラル導体１０ｂの内周端とは、スルーホール導体１２によって互いに接続される。
平面スパイラル導体１０ａ，１０ｂは楕円スパイラル形状を有することが好ましい。楕円スパイラルによれば、基板の矩形形状に合わせてできる限り大きなループサイズを確保することが可能である。また、詳細は後述するが、基板２の四隅であって角部よりも幅方向の中央寄りにスルーホール磁性体２２ｄを形成する場合、長円スパイラルよりもその形成領域を確保しやすいからである。
平面スパイラル導体１０ａと平面スパイラル導体１０ｂとは、互いに反対向きに巻回されている。つまり、おもて面２ｔの側から見た平面スパイラル導体１０ａは、内周端から外周端に向かって反時計回りに巻回されているのに対し、おもて面２ｔの側から見た平面スパイラル導体１０ｂは、内周端から外周端に向かって時計回りに巻回されている。このような巻回方法を採用したことにより、コイル部品１では、平面スパイラル導体１０ａの外周端と平面スパイラル導体１０ｂの外周端との間に電流を流した場合に、両平面スパイラル導体が互いに同一方向の磁場を発生して強め合う。したがって、コイル部品１は、１つのインダクタとして機能する。
基板２のおもて面２ｔとうら面２ｂには、引出導体１１ａ，１１ｂがそれぞれ形成されている。引出導体１１ａ（第１の引出導体）は、基板２の側面２Ｘ１に沿って形成される。一方、引出導体１１ｂ（第２の引出導体）は、側面２Ｘ１と対向する側面２Ｘ２に沿って形成される。引出導体１１ａは平面スパイラル導体１０ａの外周端と接続され、引出導体１１ｂは平面スパイラル導体１０ｂの外周端と接続される。
基板２のおもて面２ｔには、平面スパイラル導体１０ａの最外周と基板２の端部との間の領域に、ダミー引出導体１５ａ（第１のダミー引出導体）が形成される。より具体的に説明すると、ダミー引出導体１５ａは引出導体１１ｂとほぼ同じ平面形状を有しており、平面的に見て引出導体１１ｂと重なる位置に配置される。つまり、ダミー引出導体１５ａは、基板２の側面２Ｘ２と平面スパイラル導体１０ａの最外周との間に形成されている。ダミー引出導体１５ａは、同一平面内で他の導体と接続されていないが、基板２を貫通するスルーホール導体１７（第２のスルーホール導体）を介して引出導体１１ｂと接続されている。基板２には導体埋込用のスルーホール１７ａが設けられ、その内部にスルーホール導体１７が埋め込まれている。
同様に、基板２のうら面２ｂには、平面スパイラル導体１０ｂの最外周と基板２の端部との間の領域に、ダミー引出導体１５ｂ（第２のダミー引出導体）が形成される。より具体的に説明すると、ダミー引出導体１５ｂは引出導体１１ａと同じ平面形状を有しており、平面的に見て引出導体１１ａと重なる位置に配置される。つまり、ダミー引出導体１５ｂは、基板２の側面２Ｘ１と平面スパイラル導体１０ｂの最外周との間に形成されている。ダミー引出導体１５ｂは、ダミー引出導体１５ａと同様、同一平面内で他の導体と接続されていないが、基板２を貫通するスルーホール導体１６（第３のスルーホール導体）を介して引出導体１１ａと接続されている。基板２には導体埋込用のスルーホール１６ａが設けられ、その内部にスルーホール導体１６が埋め込まれている。
平面スパイラル導体１０ａの最外周と対向するダミー引出導体１５ａの側面は、平面スパイラル導体１０ａの最外周の形状に合わせて湾曲している。平面スパイラル導体１０ｂの対向するダミー引出導体１５ｂの側面もまた、平面スパイラル導体１０ｂの最外周に沿って湾曲している。ダミー引出導体１５ａ，１５ｂの側面をこのような湾曲形状とした場合には、後述する平面スパイラル導体１０ａ，１０ｂを構成するめっき層の横方向への成長を確実に抑制することができ、高精度なパターンを形成することができる。平面スパイラル導体とダミー引出導体の間のスペース幅は、平面スパイラル導体のピッチ幅とほぼ等しく設定されていることが好ましい。このようにした場合には、最外周のライン幅を内側のラインと等幅にすることができるので、より高精度な特性の制御が可能である。
以上の平面スパイラル導体１０ａ，１０ｂ、引出導体１１ａ，１１ｂ、ダミー引出導体１５ａ，１５ｂはいずれも、無電解めっき工程によって下地層を形成した後、２度の電解めっき工程を経て形成される。下地層の材料及び２度の電解めっき工程で形成されるめっき層の材料は、いずれもＣｕとすることが好適である。２度目の電解めっき工程においては、隣接する他のシードレイヤがない箇所でめっき層が横方向に大きく成長するおそれがあるが、ダミー引出導体１５ａ，１５ｂを設けているので、平面スパイラル導体１０ａ，１０ｂの最外周が極端に太くなるおそれはなく、所望の配線形状を維持することができる。
基板２のおもて面２ｔ側に設けられた平面スパイラル導体１０ａ、引出導体１１ａ、及びダミー引出導体１５ａは、絶縁樹脂層２１ａに覆われている。この絶縁樹脂層２１ａは、各導体と金属磁性粉含有樹脂層２２ａとの電気的導通を防止するために設けられているものである。同様に、基板２のうら面２ｂに設けられた平面スパイラル導体１０ｂ、引出導体１１ｂ、及びダミー引出導体１５ｂは、絶縁樹脂層２１ｂに覆われている。この絶縁樹脂層２１ｂは、各導体と金属磁性粉含有樹脂層２２ｂとの電気的導通を防止するために設けられているものである。
基板のおもて面２ｔ及びうら面２ｂは、絶縁樹脂層２１の上からさらに、金属磁性粉含有樹脂層２２（２２ａ，２２ｂ）によって覆われている。金属磁性粉含有樹脂層２２ａ，２２ｂは、樹脂に金属磁性粉を混入して作られる磁性材料（金属磁性粉含有樹脂）によって構成される。
図２は、金属磁性粉含有樹脂層２２の構造を示す顕微鏡写真である。同図に示すように、金属磁性粉含有樹脂層２２は、金属磁性粉３と樹脂４とを含んでいる。図中、白い部分が金属磁性粉３であり、黒い部分が樹脂４である。
金属磁性粉３としては、パーマロイ系材料を主成分として用いることが好適である。具体的には、Ｐｂ−Ｎｉ−Ｃｏ合金とカルボニル鉄とを所定の比率、例えば７０：３０〜８０：２０の重量比、好ましくは７５：２５の重量比で含むことが好ましい。金属磁性粉含有樹脂層２２における金属磁性粉３の含有率は９０〜９７重量％であることが好ましい。図２において、大径の金属磁性粉３ａがパーマロイ粉であり、中径の金属磁性粉３ｂおよび小径の金属磁性粉３ｃがともにカルボニル鉄粉である。パーマロイ粉の平均粒径は１５〜１００μｍであることが好ましく、カルボニル鉄粉の平均粒径は１０μｍ以下であることが好ましい。
一方、樹脂４としては、液状又は粉体のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。また、金属磁性粉含有樹脂層２２における樹脂４の含有率は３〜１０重量％であることが好ましい。樹脂は絶縁結着材（バインダー）として機能する。以上の構成を有する金属磁性粉含有樹脂層２２は、樹脂に対して金属磁性粉の量が少ないほど飽和磁束密度が小さくなり、逆に金属磁性粉の量が多いほど飽和磁束密度が大きくなるという性質を有している。
本実施形態においては、平均粒径が異なる２種類のカルボニル鉄粉を用いることが好ましい。具体的には、平均粒径が３〜１０μｍである中径のカルボニル鉄粉３ｂと、平均粒径が２μｍ以下である小径のカルボニル鉄粉３ｃとを所定の比率、例えば０．５：１．５〜１．５：０．５の重量比の範囲内で含むことが好ましい。換言すれば、平均粒径が２μｍ以下であるカルボニル鉄粉３ｃに対する平均粒径が３〜１０μｍであるカルボニル鉄粉３ｂの重量比は、０．３３〜３の範囲内であることが好ましい。
平均粒径が３〜１０μｍであるカルボニル鉄粉３ｂと平均粒径が２μｍ以下であるカルボニル鉄粉３ｃとの重量比は、１：１であることが特に好ましい。パーマロイ粉を含めた形で表すと、平均粒径が１５〜１００μｍであるパーマロイ粉（第１の金属粉）３ａと、平均粒径が３〜１０μｍであるカルボニル鉄粉（第２の金属粉）３ｂと、平均粒径が２μｍ以下であるカルボニル鉄粉（第３の金属粉）３ｃとを所定の比率、例えば７０：１５：１５〜８０：１０：１０の重量比、好ましくは７５：１２．５：１２．５（６：１：１）の重量比で含む金属磁性粉を用いることが好ましい。小径のカルボニル鉄粉３ｃは、１μｍ以下であることが特に好ましい。また、第２の金属粉である中径のカルボニル鉄粉３ｂの平均粒径は、大径のパーマロイ粉の０．１〜０．３倍であることが好ましい。
このように、本実施の形態によるコイル部品１は、金属磁性粉含有樹脂層２２の材料として互いに平均粒径が異なる３種類の金属磁性粉を用い、大径の金属磁性粉３ａと小径の金属磁性粉３ｃとの間の中径の金属磁性粉３ｂを加えているので、コアロスの増加を抑えながら透磁率を高くすることができ、これによりインダクタンスの向上を図ることができる。金属磁性粉含有樹脂の透磁率は、金属磁性粉の粒径と充填密度（嵩密度）に依存し、粒径の大きな金属磁性粉間の隙間を埋めるように小さな粒径の金属磁性粉を用いることで透磁率を高めることができる。しかし、金属磁性粉の細密充填が進んで金属磁性粉間の距離が近くなりすぎるとコアロスが大きくなってしまう。そこで、大径粒子と小径粒子との間の中径粒子を加えることにより、コアロスを増加させることなく透磁率を高めることができる。金属磁性粉の充填密度は、中径の金属磁性粉を用いることで少し下がると思われるが、粒径が大きくなる分だけ透磁率を維持することができる。
基板２には、図１に示すように、基板２のうち平面スパイラル導体１０ａ，１０ｂに囲まれた中央部（中空部）を貫通するスルーホール１４ａと、平面スパイラル導体１０ａ，１０ｂの外側を貫通する４つのスルーホール１４ｂが形成されている。４つのスルーホール１４ｂは基板２の側面２Ｙ１，２Ｙ２に設けられた半円形状の開口であり、基板２の四隅に対応してそれぞれ設けられている。金属磁性粉含有樹脂はこの磁路形成用スルーホール１４ａ，１４ｂ内にも埋め込まれており、埋め込まれた金属磁性粉含有樹脂は、図１に示すように、スルーホール磁性体２２ｃ，２２ｄをそれぞれ構成している。スルーホール磁性体２２ｃ，２２ｄはコイル部品１に完全な閉磁路を形成するためのものである。
なお、図１には示していないが、金属磁性粉含有樹脂層２２ａ，２２ｂの表面には薄い絶縁層が形成される。この絶縁層の形成は、金属磁性粉含有樹脂層２２ａ，２２ｂの表面をリン酸塩で処理することによって行う。この絶縁層を設けたことにより、外部電極２６ａと金属磁性粉含有樹脂層２２ａ，２２ｂとの電気的導通が防止される。
本実施の形態によるコイル部品１は、引出導体１１ａの上面にバンプ電極２５ａ（第１のバンプ電極）が、ダミー引出導体１５ａの上面にバンプ電極２５ｂ（第２のバンプ電極）が、それぞれ形成されている。バンプ電極２５ａ，２５ｂは、引出導体１１ａの上面及びダミー引出導体１５ａの上面のみを露出させるレジストパターンを形成し、各導体をシードレイヤとして、さらに電解めっきを行うことにより形成される。絶縁樹脂層２１ａ，２１ｂを形成する工程並びに金属磁性粉含有樹脂層２２ａ，２２ｂを形成する工程は、バンプ電極２５ａ，２５ｂの形成後に実施される。
バンプ電極２５ａ，２５ｂの平面形状は、引出導体やダミー引出導体の形状と同等か、それよりもひと回り小さな形状であり、引出導体やダミー引出導体の長手方向に延設されていることが好ましい。この構成によれば、バンプ電極の形成歩留りを向上させることができ、めっき成長の時短化を図ることができる。なお、本明細書において「バンプ電極」とは、フリップチップボンダーを用いてＣｕ，Ａｕ等の金属ボールを熱圧着することにより形成されるものとは異なり、めっき処理により形成された厚膜めっき電極を意味する。バンプ電極の厚さは、金属磁性粉含有樹脂層２２の厚さと同等かそれ以上である。
コイル部品１の底面であって金属磁性粉含有樹脂層２２ａの主面には、一対の外部電極２６ａ，２６ｂ（第１及び第２の外部電極）が形成されている。なお、図１は、コイル部品１の底面（実装面）が上向きの状態を示している。外部電極２６ａ，２６ｂは、上記のバンプ電極２５ａ，２５ｂを介して引出導体１１ａ，１１ｂにそれぞれ接続されている。外部電極２６ａ，２６ｂは、図示しない実装基板上に形成されたランドに半田実装される。これにより、実装基板上に形成された配線を通じて、平面スパイラル導体１０ａの外周端と平面スパイラル導体１０ｂの外周端との間に電流を流すことができる。
外部電極２６ａ，２６ｂは矩形パターンであり、バンプ電極２５ａ，２５ｂよりも広い面積を有しているが、その理由は以下の通りである。コイルのインダクタンスを大きくするためには、コイル形成領域をできるだけ大きくしなければならない。コイル形成領域を決められた寸法内でできる限り大きく設計するためには、コイルの外側に配置される引出導体やダミー引出導体はできるかぎり小さいほうがよい。しかし、引出導体やダミー引出導体を利用してバンプ電極を形成し、その露出面を外部電極とする場合において、引出導体やダミー引出導体の面積を小さくすると、その上に形成されるバンプ電極の面積も小さくなり、実装強度を保てない。そこで本実施の形態では、バンプ電極よりも大きな面積の外部電極（スパッタ電極）を設けて実装強度を確保している。
本実施の形態において、外部電極２６ａ，２６ｂは金属磁性粉含有樹脂層２２ａの主面に選択的に形成されている。すなわち、コイル部品１の底面だけに形成されており、側面や上面には形成されていない。外部電極をコイル部品１の側面にも形成した場合、表面実装時に半田フィレットが形成されるので、チップの実装状態を目視にて確認でき、確実な実装が可能であるが、半田フィレットの分だけコイル部品の実装マージンを広くとらなければならない。また、コイル部品の上面に外部電極が形成されていると、実装基板の上方が金属カバーで覆われている場合に、コイル部品の外部電極と金属カバーとの接触が問題となる。しかしながら、外部電極２６ａ，２６ｂがコイル部品１の底面だけに形成されている場合には、上記問題を回避することができ、半田フィレットの省略による高密度実装を実現することができる。
以上説明したように、本実施の形態によるコイル部品１は、金属磁性粉含有樹脂層２２の材料として互いに平均粒径が異なる３種類の金属磁性粉を用い、大径粒子と小径粒子との間の中径粒子を加えているので、細密充填が進んで粒子間の距離が近づきすぎることによるコアロスの増加を防止することができる。したがって、コアロスの増加を抑えながら金属磁性粉含有樹脂層２２の透磁率を高くすることができ、これにより、直流重畳特性に優れた電源用チョークコイルを提供することが可能になる。
また、本実施形態によるコイル部品１は、基板２の各角部と、平面スパイラル導体１０ａ，１０ｂの中央部に対応する部分とにスルーホール磁性体２２ｃ、２２ｄを形成しており、スルーホール磁性体２２ｃ、２２ｄが上記金属磁性粉含有樹脂層２２と同じ材料で構成されているので、コイル部品の上記特性をさらに向上させることができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
例えば、上記実施形態によるコイル部品１は、コイル導体として絶縁基板上に設けられた平面スパイラル導体を用いているが、本発明は平面スパイラル導体に限定されるものではなく、金属磁性粉含有樹脂を用いる種々のコイル部品に適用可能である。また、金属磁性粉含有樹脂は、磁路を形成するためにコイル導体を覆っていればよく、どのような形で覆っていてもよい。
また、上記実施形態においては、金属磁性粉含有樹脂を構成する第１の金属粉の主成分としてパーマロイを、また第２及び第３の金属粉の主成分としてカルボニル鉄を用いているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。この場合、金属磁性粉含有樹脂を構成するためには、少なくとも第１の金属粉が磁性体であることが必要である。
金属磁性粉含有樹脂のサンプルＡ１〜Ａ５を用意し、それらの透磁率μｉ、タップ密度、及び３点曲げ強度を測定した。ここで、サンプルＡ１〜Ａ５は、平均粒径が３１μｍであるパーマロイ粉と、このパーマアロイ粉よりも平均粒径が小さな１種類又は２種類のカルボニル鉄粉とを含み、カルボニル鉄粉の粒径及び重量比のみが異なるものであった。また、バインダーとして３重量％のエポキシ樹脂を使用した。
サンプルＡ１は、平均粒径が３１μｍのパーマロイ粉と、平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉を含み、その重量比を６：２とし、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉は用いなかった。サンプルＡ２は、平均粒径が３１μｍのパーマロイ粉と、平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉と、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉を含み、その重量比を６：１．５：０．５とした。サンプルＡ３は、平均粒径が３１μｍのパーマロイ粉と、平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉と、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉を含み、その重量比を６：１：１とした。サンプルＡ４は、平均粒径が３１μｍのパーマロイ粉と、平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉と、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉を含み、その重量比を６：０．５：１．５とした。サンプルＡ５は、平均粒径が３１μｍのパーマロイ粉と、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉を含み、その重量比を６：２とし、平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉は用いなかった。
次に、サンプルＡ１〜Ａ５の透磁率μｉ、タップ密度、及び３点曲げ強度を測定した。ここで透磁率μｉの測定では、外径１５ｍｍ、内径９ｍｍ、高さ３ｍｍに成形されたトロイダルコアを用い、これに０．７０ｍｍφ（被膜厚０．１５ｍｍ）の銅線を２０ターン巻回し、室温、０．４Ａ／ｍ、０．５ｍＡ、１００ｋＨｚとした。また、タップ密度の測定にはタップ密度測定テスターを用いた。３点曲げ強度の測定では、サンプルＡ１〜Ａ５のサイズを２０×１０×１（ｍｍ）に成形し、その長手方向の両端部の下面を支持し、長手方向の中央部の上面に１ｍｍ／ｍｉｎで荷重を加え、サンプル破壊時の曲げ強度を測定した。以上の測定結果を表１に示す。
表１に示すように、サンプルＡ１の透磁率μｉは３２（Ｈ／ｍ）、サンプルＡ２の透磁率μｉは３４（Ｈ／ｍ）、サンプルＡ３〜Ａ５の透磁率μｉは３５（Ｈ／ｍ）となった。この結果から、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉の含有量の重量比が１よりも少ない場合には、透磁率μｉが低下することが分かった。特に、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉をまったく含まないときの透磁率μｉは３２（Ｈ／ｍ）と低いことから、金属磁性粉含有樹脂は、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉を重量比で０．５以上含むことが好ましいことが分かった。
また表１に示すように、サンプルＡ１のタップ密度は５．２３（ｇ／ｃｃ）であり、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉の添加比率が増えるほどタップ密度は高くなり、サンプルＡ５のタップ密度（ｇ／ｃｃ）は５．４０となった。このように、タップ密度は、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉をより多く添加するほど高くなることが分かった。
また表１に示すように、サンプルＡ１の３点曲げ強度は４．６（ＭＰａ）であり、平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉に対する平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉の添加比率が増えるほど３点曲げ強度は小さくなり、サンプルＡ５の３点曲げ強度が最も小さくなり、３．３（ＭＰａ）となった。このように、３点曲げ強度は、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉をより多く添加するほど小さくなることが分かった。したがって、３点曲げ強度の観点では、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉よりも平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉をより多く含むほうが好ましいことが分かった。
次に、サンプルＡ１〜Ａ５のコアロスＰｃｖ（ｋＷ／ｍ３）を測定した。コアロスの測定にはＢ−Ｈアナライザーを用い、１０ｍＴの磁束密度による磁力を印加した。その結果を表２に示す。また、図３は表２の結果をグラフ化したものであって、中径及び小径の鉄粉の重量比とコアロスとの関係を示すグラフである。
表２及び図３に示すように、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉に対して平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉を相対的に多く添加するほどコアロスが下がり、逆に平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉を相対的に多く添加するほどコアロスが上がることが分かった。したがって、平均粒径が１μｍのカルボニル鉄粉に対して平均粒径が４μｍのカルボニル鉄粉の重量比を大きくするほどコアロスの増加を抑制できることが分かった。
次に、サンプルＡ３の金属磁性粉の粒度分布を測定した。ここでサンプルＡ３は上記のように、平均粒径が３１μｍである大径のパーマロイ粉と、平均粒径が４μｍである中径のカルボニル鉄粉と、平均粒径が１μｍである小径のカルボニル鉄粉とを７５：１２．５：１２．５の重量比で含むものである。サンプルＡ３の粒度分布の測定結果を図４に示す。
図４のグラフから明らかなように、サンプルＡ３の粒度分布には、３種類の金属磁性粉の平均粒径に合わせて３つピークがはっきりと現れた。このように、金属磁性粉含有樹脂層の材料として好適な平均粒径が互いに異なる３種類の金属磁性粉を用いる場合、その粒度分布は３つのピークを持つことが分かった。
１ コイル部品
２ 基板
３ 金属磁性粉
３ａ 大径粉（パーマロイ粉）
３ｂ 中径粉（カルボニル鉄粉）
３ｃ 小径粉（カルボニル鉄粉）
４ 樹脂
２ｂ 基板２のおもて面
２ｔ 基板２のうら面
１０ａ，１０ｂ 平面スパイラル導体
１１ａ，１１ｂ 引出導体
１２，１６，１７ スルーホール導体
１２ａ，１６ａ，１７ａ 導体埋込用スルーホール
１３，１５ａ，１５ｂ ダミー引出導体
１４ 磁路形成用スルーホール
２０ めっき層
２１ 絶縁樹脂層
２２ 金属磁性粉含有樹脂層
２２ａ スルーホール磁性体
２３ 絶縁層
２５，２６ 外部電極
３０，３１ バンプ電極
２ 基板
３ 金属磁性粉
３ａ 大径粉（パーマロイ粉）
３ｂ 中径粉（カルボニル鉄粉）
３ｃ 小径粉（カルボニル鉄粉）
４ 樹脂
２ｂ 基板２のおもて面
２ｔ 基板２のうら面
１０ａ，１０ｂ 平面スパイラル導体
１１ａ，１１ｂ 引出導体
１２，１６，１７ スルーホール導体
１２ａ，１６ａ，１７ａ 導体埋込用スルーホール
１３，１５ａ，１５ｂ ダミー引出導体
１４ 磁路形成用スルーホール
２０ めっき層
２１ 絶縁樹脂層
２２ 金属磁性粉含有樹脂層
２２ａ スルーホール磁性体
２３ 絶縁層
２５，２６ 外部電極
３０，３１ バンプ電極
Claims (6)
- 中空部を有するコイル導体と、
前記コイル導体が設けられた基板と、
金属磁性粉含有樹脂からなり、前記基板のおもて面側から前記中空部を含む前記コイル導体の全面を覆う第１の磁性層と、
前記金属磁性粉含有樹脂からなり、前記基板のうら面側から前記中空部を含む前記コイル導体の全面を覆う第２の磁性層とを備え、
前記コイル導体は、平面スパイラル導体であり、
前記平面スパイラル導体の中空部には前記金属磁性粉含有樹脂からなる第１のスルーホール磁性体が設けられており、
前記平面スパイラル導体の外側には前記金属磁性粉含有樹脂からなる第２のスルーホール磁性体が設けられており、
前記第１及び第２のスルーホール磁性体は前記基板を貫通して前記第１の磁性層と前記第２の磁性層とを連結しており、
前記金属磁性粉含有樹脂は、
第１の平均粒径を有する第１の金属磁性粉と、
前記第１の平均粒径よりも小さな第２の平均粒径を有する第２の金属磁性粉と、
前記第２の平均粒径よりも小さな第３の平均粒径を有する第３の金属磁性粉とを含み、
前記第１の平均粒径は１５〜１００μｍであり、
前記第３の平均粒径は２μｍ以下であり、
前記第３の金属磁性粉に対する前記第２の金属磁性粉の重量比は、０．３３〜３であることを特徴とするコイル部品。 - 前記第１の金属磁性粉はパーマロイを主成分とし、前記第２及び第３の金属磁性粉は鉄を主成分とする、請求項１に記載のコイル部品。
- 前記第２の平均粒径は３〜１０μｍである、請求項１又は２に記載のコイル部品。
- 前記第２の平均粒径は３〜５μｍであり、
前記第３の平均粒径は１μｍ以下である、請求項３に記載のコイル部品。 - 前記第１乃至前記第３の金属磁性粉の全体に対する前記第１の金属磁性粉の重量比は、０．７〜０．８である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記第１の金属磁性粉、前記第２の金属磁性粉、及び前記第３の金属磁性粉の重量比は、６：１：１である、請求項５に記載のコイル部品。
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