JP6760500B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、コイル部品、具体的には、素体と該素体に埋設されたコイル導体とを有して成るコイル部品に関する。

従来から、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路等におけるパワーインダクタとして、コイル部品が用いられている。近年の電子機器の小型化および大電流化により、パワーインダクタも小型化および大電流化が求められている。小型のインダクタとして、磁性体層にフェライト材料を用いたフェライトインダクタが知られているが、フェライトインダクタは直流重畳特性が十分ではなく、大電流を通電する機器に用いるには適さない場合があった。そこで、近年、直流重畳特性に優れたメタルインダクタの開発が精力的になされている（特許文献１）。

特開２０１５−７９９３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような従来のメタルインダクタ、即ち金属磁性体を含む素体と該素体の内部に埋設されたコイル導体とを含むコイル部品では、次第に高まる直流重畳特性の向上の要求に応えるには、必ずしも十分であるとは言えない。

従って、本発明の目的は、金属材料および樹脂材料を含むコンポジット材料から形成される磁性体層を有するコイル部品であって、良好な直流重畳特性を有するコイル部品を提供することにある。

本発明者らは、金属磁性体を用いるコイル部品において、さらに直流重畳特性を向上させるべく鋭意検討した結果、コイル部品の素体中に非磁性体層を設けることにより、高い直流重畳特性が得られることを見出し、本発明に至った。

本発明の要旨によれば、
素体と該素体に埋設されたコイル導体とを有して成るコイル部品であって、
前記素体は、磁性体層と非磁性体層とを有して成り、
前記磁性体層は、金属粒子および樹脂材料を含むコンポジット材料から形成され、
前記非磁性体層は、前記素体の上下面の少なくとも一方と前記コイル導体との間を遮るように配置されている、コイル部品が提供される。

本発明によれば、金属粒子および樹脂材料を含むコンポジット材料から形成された磁性体層を有する素体と該素体の内部に埋設されたコイル導体を有して成るコイル部品において、非磁性体層を、上記素体の上下面の少なくとも一方と上記コイル導体との間に配置して直流重畳特性に優れたコイル部品を提供することができる。

図１は、本発明のコイル部品の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図２は、外部電極を省略した、図１に示すコイル部品の斜視図である。 図３は、図１に示すコイル部品の、ＬＴ面に平行な切断面を模式的に示す断面図である。 図４は、別の態様の本発明のコイル部品の、ＬＴ面に平行な切断面を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明のコイル部品の製造方法を説明するための図である。 図６は、本発明のコイル部品の別の製造方法を説明するための図である。 図７は、別の態様の本発明のコイル部品の、ＬＴ面に平行な切断面を模式的に示す断面図である。 図８は、別の態様の本発明のコイル部品の、ＬＴ面に平行な切断面を模式的に示す断面図である。 図９は、本発明のコイル部品のシミュレーション結果を示す図である。

本発明のコイル部品について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本実施形態のコイル部品および各構成要素の形状および配置等は、図示する例に限定されない。

本実施形態のコイル部品１の斜視図を図１に模式的に示し、コイル部品１の素体２の斜視図を図２に示し、コイル部品１の断面図を図３に示す。

図１〜図３に示されるように、本実施形態のコイル部品１は、略直方体形状を有している。コイル部品１は、概略的には、素体２、該素体２に埋設されたコイル導体３、および外部電極４，５を有してなる。ここに、素体２において、図３における図面左右側の面を「端面」と称し、図面上側の面を「上面」と称し、図面下側の面を「下面」と称し、図面手前側の面を「前面」と称し、図面奧側の面を「背面」と称する。また、端面、前面および背面は、単に「側面」とも称する。上記素体２は、素体２の上部に位置する磁性体層６、下部に位置する磁性体層７、および磁性体層６および７の間に位置する非磁性体層８から成る。素体２の内部には、コイル導体３が埋設されている。ここに、コイル導体において、巻線の巻回方向に沿った面をコイル導体の「側面」と称し、巻線の厚み方向に沿った面をコイル導体の「端面」と称する。本実施形態においては、コイル導体の軸に平行な面、即ちコイル導体の最外層にある平角線の主表面により構成される面が側面であり、コイル導体の軸に垂直な面、即ち各層の平角線の側面により構成される面が端面である。また、素体２の両端面２３，２４の磁性体層７上に外部電極４，５が設けられている。外部電極４，５は、端面２３，２４から、下面２６の一部にまで延在している。即ち、外部電極４，５は、Ｌ字電極である。上記コイル導体３の末端１４，１５は、それぞれ、素体２の端面２３，２４において外部電極４，５に電気的に接続されている。

本明細書において、コイル部品１の長さを「Ｌ」、幅を「Ｗ」、厚み（高さ）を「Ｔ」と称する（図１および図２を参照）。本明細書において、前面および背面に平行な面を「ＬＴ面」、端面に平行な面を「ＷＴ面」、上面および下面に平行な面を「ＬＷ面」と称する。

上記したように、本実施形態において、素体２は、磁性体層６，７と非磁性体層８から構成される。

上記磁性体層は、比透磁率が１５以上、好ましくは２０以上、より好ましくは３０以上である。

上記磁性体層は、金属粒子および樹脂材料のコンポジット材料から形成される。

上記金属粒子を構成する金属磁性材料としては、磁性を有するものであれば特に限定されず、例えば、鉄、コバルト、ニッケルもしくはガドリニウム、またはこれらの１種または２種以上を含む合金が挙げられる。好ましくは、上記金属磁性材料は、鉄または鉄合金である。鉄は、鉄そのものであってもよく、鉄誘導体、例えば錯体であってもよい。かかる鉄誘導体としては、特に限定されないが、鉄とＣＯの錯体であるカルボニル鉄、好ましくはペンタカルボニル鉄が挙げられる。特に、オニオンスキン構造（粒子の中心から同心球状の層を形成している構造）のハードグレードのカルボニル鉄（例えば、ＢＡＳＦ社製のハードグレードのカルボニル鉄）が好ましい。鉄合金としては、特に限定されないが、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金等が挙げられる。上記合金は、さらに、他の副成分としてＢ、Ｃ等を含んでいてもよい。副成分の含有量は、特に限定されないが、例えば０．１質量％以上５．０質量％以下、好ましくは０．５質量％以上３．０質量％以下であり得る。上記金属磁性材料は、１種のみであっても、２種以上であってもよい。

好ましい態様において、上記金属粒子は、好ましくは０．５μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上５μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以上３μｍ以下の平均粒径を有する。上記金属粒子の平均粒径を０．５μｍ以上とすることにより、金属粒子の取り扱いが容易になる。また、上記金属粒子の平均粒径を、１０μｍ以下とすることにより、金属粒子の充填率をより大きくすることが可能になり、磁性体層の磁気的特性が向上する。

ここに、上記平均粒径とは、磁性体層の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像における金属粒子の円相当径の平均を意味する。例えば、上記平均粒径は、コイル部品１を切断して得られた断面について、複数箇所（例えば５箇所）の領域（例えば１３０μｍ×１００μｍ）をＳＥＭで撮影し、このＳＥＭ画像を画像解析ソフト（例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、Ａ像くん（登録商標））用いて解析して、５００個以上の金属粒子について円相当径を求め、その平均を算出することにより得ることができる。

好ましい態様において、上記金属粒子の表面は、絶縁材料の被膜（以下、単に「絶縁被膜」ともいう）により覆われていてもよい。かかる態様において、金属粒子の表面は、粒子間の絶縁性を高めることができる程度に絶縁被膜に覆われていればよい。即ち、金属粒子の表面は、金属粒子の表面の一部だけ絶縁被膜に覆われていてもよく、全面が覆われていてもよい。また、絶縁被膜の形状は、特に限定されず、網目状であっても、層状であってもよい。好ましい態様において、上記金属粒子は、その表面の３０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、特に好ましくは１００％の領域が絶縁被膜により覆われる。金属粒子の表面を絶縁被膜で覆うことにより、磁性体層内部の比抵抗を高くすることができる。

上記絶縁被膜の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、より好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下、さらに好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下、例えば１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下または５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり得る。絶縁被膜の厚みをより大きくすることにより、磁性体層の比抵抗をより高くすることができる。また、絶縁被膜の厚みをより小さくすることにより、磁性体層中の金属粒子の量をより多くすることができ、磁性体層の磁気的特性が向上し、磁性体層の小型化を図ることが容易になる。

上記樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。樹脂材料は、１種のみであっても、２種以上であってもよい。

上記態様において、磁性体層における金属粒子の含有量は、磁性体層全体に対して、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上であり得る。また、磁性体層における金属粒子の含有量の上限は特に限定されないが、磁性体層全体に対して、好ましくは９８質量％以下であり得る。

磁性体層における金属粒子の充填率は、好ましくは５０％以上、より好ましくは６５％以上、さらに好ましくは７５％以上、さらにより好ましくは８５％以上であり得る。また、磁性体層における金属粒子の充填率の上限は特に限定されないが、当該充填率は、９８％以下、９５％以下、９０％以下、８０％以下であり得る。磁性体層における金属粒子の充填率を高くすることにより、磁性体層の透磁率が高くなり、より高いインダクタンスを得ることが可能になる。

ここに、上記充填率とは、磁性体層の断面のＳＥＭ画像における金属粒子の占める面積の割合を意味する。例えば、上記充填率は、コイル部品１をワイヤーソー（メイワフォーシス株式会社製ＤＷＳ３０３２−４）で製品中央部付近を切断し、ＬＴ面の略中央部が露出するようにする。得られた断面に対して、イオンミリングを行い（株式会社日立ハイテク社製イオンミリング装置ＩＭ４０００）、切断によるダレを除去し、観察用の断面を得る。断面の複数箇所（例えば５箇所）の所定の領域（例えば１３０μｍ×１００μｍ）をＳＥＭで撮影し、このＳＥＭ画像を画像解析ソフト（例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製、Ａ像くん（登録商標））を用いて解析して、領域中金属粒子が占める面積の割合を求めることにより得ることができる。

一の態様において、上記磁性体層は、さらに他の物質粒子を含んでいてもよい。他の物質の粒子を含ませることにより、磁性体層を製造する際の流動性を調整することができる。

本明細書において、「非磁性体」とは、比透磁率が１である物質に限定されず、比透磁率が比較的小さな物質も包含する。

上記非磁性体層は、比透磁率が１５未満、好ましくは１０以下、より好ましくは５以下、さらに好ましくは２以下である。非磁性体層と磁性体層の比透磁率の差は、たとえば、１０以上である。

上記非磁性体層は、非磁性材料から形成される。なお、非磁性体層は上記の比透磁率を満たす限り、金属磁性材料や磁性フェライトを含んでもよい。

非磁性材料としては、特に限定されないが、例えば樹脂材料、非磁性無機材料等が挙げられる。

上記樹脂材料としては、上記磁性体層において用いられる樹脂材料と同様のものが挙げられ、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。樹脂材料は、１種のみであっても、２種以上であってもよい。

好ましい態様において、非磁性体層における樹脂材料は、磁性体層における樹脂材料と同じであり得る。同じ樹脂材料を用いることにより、非磁性体層と磁性体層間の密着性が向上する。

上記非磁性無機材料としては、無機酸化物、非磁性フェライト材料等が挙げられる。

上記無機酸化物としては、例えば酸化アルミニウム（代表的にはＡｌ_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（代表的にはＳｉＯ_２）、酸化亜鉛（代表的にはＺｎＯ）等が挙げられる。

上記非磁性フェライト材料としては、例えばＺｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、およびＦｅから選択される２種以上の金属を含む複合酸化物であり得る。

一の態様において、非磁性体層は、樹脂材料から構成される。樹脂材料を用いることにより、非磁性体層と磁性体層の密着性を高めることができる。

一の態様において、非磁性体層は、非磁性無機材料から形成される。非磁性無機材料を用いることにより、コイル部品の抗折強度を高めることができる。

好ましい態様において、非磁性体層は、樹脂材料および非磁性無機材料から構成される。かかる態様において、非磁性無機材料は、粒子状である。非磁性無機材料の粒子は、好ましくは０．５μｍ以上１０μｍ以下の平均粒径を有する。ここで、磁性体層は金属磁性粉を含むため、コイルに電流が流れると磁束が発生し、発生した磁束により金属磁性粉には渦電流が発生する。渦電流は熱による損失を生み磁性体層には熱が発生することがある。ここで、樹脂材料および非磁性無機材料などの絶縁物で構成される非磁性体層を挿入すると、非磁性体層には渦電流損が発生しにくく、コイル部品の発熱を抑制することができる。また、非磁性体層が樹脂を含むと、同様に樹脂を含む磁性体層との密着性を向上させることができ、剥がれを抑制することが出来る。さらに、非磁性体層が、樹脂に加えて非磁性無機材料を含む場合、非磁性体層の線膨張係数を小さくすることが出来、樹脂のみで非磁性体層を形成する場合に比べ、熱が加わった場合の非磁性体層の厚みの変化を小さくできる。非磁性体層の線膨張係数が大きいと、熱が加わった場合に非磁性体層が厚くなりやすく、Ｌ値の低下を招きやすい。本態様では、非磁性体層が樹脂に加えて非磁性無機材料を含むことにより、非磁性体層の線膨張係数を小さくしてＬ値の低下を抑制することができる。また、非磁性体層が樹脂に加えて非磁性無機材料を含むことにより、非磁性体層と磁性体層の線膨張係数をあわせて非磁性体層と磁性体層との剥離を抑制することが出来る。かかる態様において、非磁性無機材料は、好ましくは酸化アルミニウムである。樹脂材料に非磁性無機材料、好ましくは無機酸化物、特に酸化アルミニウム粒子を混合することにより、コイル部品の抗折強度および放熱性が向上する。

上記態様において、非磁性体層における非磁性無機材料の含有量は、非磁性体層全体に対して、７０質量％以上であり得る。また、非磁性体層における非磁性無機材料の含有量の上限は特に限定されないが、非磁性体層全体に対して、好ましくは９８質量％以下であり得る。

上記態様において、非磁性体層における非磁性無機材料の充填率は、好ましくは４０％以上であり得る。また、非磁性体層における非磁性無機材料の充填率の上限は特に限定されないが、当該充填率は、９８％以下であり得る。

上記非磁性体層の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上である。非磁性体層の厚みを大きくすることにより、コイル部品の直流重畳特性をより向上させることができる。また、非磁性体層の厚みは、特に限定されないが、例えば１００μｍ以下である。非磁性体層の厚みを小さくすることにより、コイル部品のインダクタンスをより大きくすることができる。

素体２は、磁性体層７と非磁性体層８を含み、素体２にはコイル導体３が埋設されている。非磁性体層８が素体２に含まれるため、素体２の内部を通る磁束の密度を減らすことが出来、直流重畳特性を向上させることができる。上記素体２において、非磁性体層８は、磁性体層６および７に挟まれ、素体２の４つの側面すべてから露出している。換言すれば、非磁性体層８は、コイル導体の一の端面１６と素体の上面２５との間を遮るように配置されている。さらに換言すれば、非磁性体層８は、コイル導体３と素体２の上面２５を分断するように、素体２を貫通している。即ち、素体２において、非磁性体層８を通ることなくコイル導体の端面１６と素体の上面２５の間を結ぶ経路は存在しない。非磁性体層８が、コイル導体３と素体の上面２５との間を遮るように配置されている事により、コイル部品を開磁路の部品とすることが出来、磁束をわざとコイル部品の外に流して、直流重畳特性を向上できる。また、本態様では非磁性体層８は、素体のうち、コイル導体３に挟まれた部分に位置していない。特に、素体の厚み方向（図１のＴ方向）におけるコイル導体３には挟まれた領域に位置していない。これにより、磁束が分散するのを抑制することができる。

尚、上記非磁性体層８の位置は、上記素体の上下面２５，２６の少なくとも一方と上記コイル導体との間を遮るように配置されていればその場所、および形状は限定されない。

一の態様において、図１〜３に示されるように、非磁性体層８は、コイル導体の端面１６と接触するように配置される。かかる態様において、非磁性体層は、好ましくはコイル導体の巻芯部からの磁路を遮るように配置される。換言すれば、非磁性体層は、コイル導体の端面１６において、非磁性体層とコイル導体の接触面が、コイル導体の開口部を囲むように配置される。このように非磁性体層を、コイル導体の内磁路を遮るように配置することにより、磁束が飽和しやすいコイル導体の開口部に効率的に非磁性体層を配置することができ、直流重畳特性を向上させることができる。特に、コイル導体が巻かれた導線で形成されている場合、磁束は導線間をすり抜けることなく、コイル導体の開口部を通り、コイル導体３の周囲へ回り込む。そのため、素体とコイル導体との間であって、コイル導体の開口部に非磁性体層が配置されていれば、開口部を通る磁束を効率的に遮り、直流重畳特性を向上させることができる。尚、「巻芯部」とは、コイル導体の内部にある部分、つまり、コイル導体３に囲まれた部分を意味し、コイル部品においては、巻芯部には磁性体層７あるいは非磁性体層８が充填されている。

好ましい態様において、非磁性体層８は、少なくともコイル導体の端面１６の内縁と接触する。ここにコイル導体の内縁とは、コイル導体の端面と巻芯部との境界部分を意味する。内縁は特に磁気飽和しやすいため、非磁性体層をコイル導体の端面の内縁と接触させることにより、効率的に磁気飽和を解消してより直流重畳特性を向上させることができる。非磁性体層８は、コイル導体の端面１６の内縁全体と接触することが好ましい。

より好ましい態様において、非磁性体層８は、コイル導体の端面１６を覆う。より好ましくは、非磁性体層８は、コイル導体の端面１６全体を覆う。より好ましくは、非磁性体層８は、コイル導体の端面１６全体と接触する。非磁性体層をコイル導体の端面全体と接触させることにより、コイル導体３を形成する導線の周りの磁路を遮ることが可能になり、より直流重畳特性が向上する。

一の態様において、図４に示されるように、非磁性体層８は、コイル導体の端面１６から側面１８側まで回り込んで存在する。非磁性体層が、コイル導体の側面側に回り込むことにより、非磁性体層と磁性体層の接触面積が大きくなり、密着性が向上し、層の剥離を抑制することができる。また、非磁性体層とコイル導体の接触面積を大きくすることができることから、非磁性体層に放熱性の高い材料を用いることにより、コイル部品の放熱性を高めることができる。さらに、非磁性体層がコイル導体の側面を覆うように回り込ませることにより、コイル導体と磁性体層の接触面積を小さくすることができ、コイル導体と磁性体層中の金属粒子間の短絡を抑制することができる。

上記の態様において、非磁性体層８は、コイル導体の側面１８の長さ方向全体に回り込んでいてもよく、一部まで回り込んでいてもよい。即ち、一の態様において、非磁性体層は、コイル導体の側面の長さ方向の半分まで回り込んでいてもよい。尚、かかる態様において「長さ方向」とは、コイル導体の長さ方向、換言すればコイル導体の軸方向、即ち図面上下方向を意味する。

一の態様において、図４に示されるように、非磁性体層８の一部２７は、コイル導体の側面と素体の側面間に位置し、該非磁性体層の一部２７をコイル導体の側面側と素体の側面側とで二分した場合のコイル導体側の非磁性体層２８の平均厚みが、素体の側面側の非磁性体層２９の平均厚みよりも大きい。コイル導体側の非磁性体層２８の平均厚みを大きくすることにより、磁束密度がより高くなり得るコイル近傍での非磁性体層の厚みが大きくなり、直流重畳特性がより向上する。

かかる態様において、コイル導体側の非磁性体層２８の平均厚みは、素体の側面側の非磁性体層２９の平均厚みの、好ましくは１．２倍以上、より好ましくは１．５倍以上であり得る。また、コイル導体側の非磁性体層２８の平均厚みは、素体の側面側の非磁性体層２９の平均厚みの、好ましくは２．０倍以下であり得る。

一の態様において、図１〜３に示されるように、非磁性体層８は、外部電極４，５が存在する下面２６と対向する上面２５側に存在する。即ち、コイル部品は、素体の下面２６に外部電極４，５を有し、上面２５とコイル導体３の間に非磁性体層８を有する。このように非磁性体層を、コイル導体を挟んで外部電極４，５と反対側に配置することにより、基板等との接続部である外部電極との距離が遠くなり、基板からの応力が、非磁性体層と磁性体層の界面に加わりにくくなり、剥離を抑制することができる。本態様では、磁性体層７及び非磁性体層８はともに樹脂を硬化させて形成されており、焼結により一体化されているわけではない。そのため、焼結により形成されるセラミックコイル部品に比べ、層の界面で剥離が起こる可能性が高い。しかしながら、コイル導体を挟んで外部電極４，５と反対側に非磁性体層を配置することにより、樹脂を硬化して形成された磁性体層７及び非磁性体層８を含むコイル部品であっても、剥離を抑制することができる。

本実施形態において、図２および図３に示されるように、上記コイル導体３は、軸が素体の上下方向に向くように配置される。上記コイル導体は、その両末端１４，１５が、素体の端面２３，２４に引き出され、外部電極４，５に電気的に接続されている。

上記導電性材料としては、特に限定されないが、例えば、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル等が挙げられる。好ましくは、導電性材料は銅である。導電性材料は、１種のみであっても、２種以上であってもよい。

上記コイル導体３は、導線や、導電ペーストから形成することができるが、導線で形成した方がコイル部品の直流抵抗を下げることができて好ましい。導線は、丸線であっても、平角線であってもよいが、好ましくは平角線である。平角線を用いることにより、導線を隙間無く巻回すことが容易になる。

一の態様において、上記コイル導体３を形成する導線は、絶縁性物質により被覆されていてもよい。コイル導体３を形成する導線を絶縁性物質により被覆することにより、コイル導体と磁性体層の絶縁をより確実にすることができる。尚、当然ながら、上記導線の外部電極４，５に接続される部分には絶縁性物質は存在せず、導線が露出している。

上記絶縁性物質としては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂が挙げられ、好ましくはポリアミドイミド樹脂である。

上記コイル導体３は、いずれのタイプのコイル導体も用いることができ、例えばα巻、エッジワイズ巻、渦巻(スパイラル)、螺旋巻き等のコイル導体を用いることができる。コイル導体３を導線で形成する場合、α巻やエッジワイズ巻が部品の小型化の点で好ましい。

一の態様において、図２に示されるように、コイル導体３は、α巻のコイル導体であり得る。かかる態様において、上記非磁性体層８は、好ましくは、巻平面に対して平行に、例えば図２においてはコイル導体の軸に対して垂直に配置される。かかる態様において、好ましくは、非磁性多層はコイル導体の端面上に配置される。非磁性体層を巻平面に対して平行になるように配置することにより、巻平面に対して垂直に発生する磁路を効率的に遮ることができ、直流重畳特性を向上させることができる。巻平面とは、導線が巻かれている平面であり、図３の紙面に垂直な面である。コイル導体が平角線で形成されている場合、巻平面とは平角線が厚み方向に並ぶ平面であってよい。

好ましい態様において、コイル導体３は、平角線をα巻きしたコイル導体であり得る。かかる態様において、上記非磁性体層８は、好ましくは、平角線の幅方向（図３の紙面上下方向）に対して略垂直に配置される。かかる態様において、好ましくは、非磁性多層はコイル導体の端面上に配置される。ここに、略垂直とは、完全な垂直だけではなく、製造上の事由によりある程度垂直から傾いた角度までも許容する。例えば、略垂直は、６０°以上１２０°以下、好ましくは８０°以上１００°以下の角度であり得る。このように、非磁性体層８を平角線の幅方向に対して略垂直に配置することにより、平角線周りの磁路を切ることができ、より直流重畳特性が向上する。

一の態様において、コイル導体３は、エッジワイズ巻のコイル導体であり得る。かかる態様において、上記非磁性体層８は、該コイル導体の端面においてコイル導体を形成する導線の主面と面接触するように配置される。このように非磁性体層とコイル導体を形成する導線とを面接触させることにより、コイル部品の放熱性が向上する。

一の態様において、コイル導体３は、素体の上面２５からコイル導体の一方の端面１６までの距離と、下面２６からコイル導体の他方の端面１７までの距離とが等しくなるように配置される。これにより素体全体がより均等にインダクタンスに寄与し、全体としてのインダクタンスが向上する。

上記外部電極４，５は、それぞれ、コイル導体３の末端１４，１５に電気的に接続されるように、素体表面の所定の箇所に形成される。

一の態様において、図１および図３に示されるように、上記外部電極４，５は、それぞれ、コイル部品１の素体２の端面２３，２４、ならびに下面２６の一部における磁性体層７上に、Ｌ字電極（二面電極）として形成される。他の態様において、外部電極４、５は、コイル部品１の下面２６の一部における磁性体層７上にのみ形成された底面電極であってもよい。上記外部電極を、磁性体層７上にＬ字電極あるいは底面電極として形成することにより、コイル部品を基板等に実装した際に、上方に位置する他の部品、例えば筐体、シールドなどと短絡することを防止することができる。

さらに他の態様において、外部電極４、５は、コイル部品１の素体２の端面２３，２４、ならびに前面２１、背面２２、上面２５、下面２６の一部における磁性体層７上に、五面電極として形成されてもよい。

上記外部電極は、導電性材料、好ましくはＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＳｎおよびＣｕから選択される１種またはそれ以上の金属材料から構成される。

上記外部電極は、単層であっても、多層であってもよい。一の態様において、外部電極が多層である場合、外部電極は、ＡｇまたはＰｄを含む層、Ｎｉを含む層、またはＳｎを含む層を含み得る。好ましい態様において、上記外部電極は、ＡｇまたはＰｄを含む層、Ｎｉを含む層、およびＳｎを含む層からなる。好ましくは、上記の各層は、コイル導体側から、ＡｇまたはＰｄを含む層、Ｎｉを含む層、Ｓｎを含む層の順で設けられる。好ましくは、上記ＡｇまたはＰｄを含む層はＡｇペーストまたはＰｄペーストを焼き付けた層（即ち、熱硬化した層）であり、上記Ｎｉを含む層およびＳｎを含む層は、めっき層であり得る。

外部電極の厚みは、特に限定されないが、例えば１μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下であり得る。

別の態様において、コイル部品１は、外部電極４，５を除いて、保護層により覆われていてもよい。保護層を設けることにより、基板等に実装した際に、他の電子部品と短絡することを防止することができる。

上記保護層を構成する絶縁性材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド等の電気絶縁性が高い樹脂材料が挙げられる。

次に、コイル部品１の製造方法について説明する。

まず、金型３０にコイル導体３を複数配置する。次に、これらのコイル導体３上に、磁性体層７のシートを重ね、次いで、一次プレスを行う（図５（ａ））。一次プレスにより、コイル導体３の少なくとも一部分は、上記シート中に埋め込まれ、コイル導体３の内部にコンポジット材料が充填される（図５（ｂ））。

次に、一次プレスにより得られたコイル導体３が埋め込まれたシートを金型から外し、次いで、コイル導体３が露出した面に非磁性体層８のシートを重ね、さらにその上に磁性体層６のシートを重ねて、二次プレスを行う（図５（ｃ））。これにより、複数の素体が含まれる集合コイル基板が得られる。上記の３つのシートは、二次プレスにより一体となり、コイル部品１の素体２を形成する。
なお、コイル導体３上に、非磁性体層８となるシートと磁性体層７となるシートとをこの順に並ぶよう重ね、一次プレスを行い、コイル導体３が露出した面に磁性体のシートを重ねて二次プレスを行ってもよい。あるいは、コイル導体３上に非磁性体層８となるシートと磁性体層７となるシートとをこの順に並ぶよう重ね、一次プレスを行い、コイル導体３が露出した面に非磁性体層８となるシートと磁性体層７となるシートを、非磁性体層８がコイル導体３に接触するように重ねて二次プレスを行ってもよい。

次に、二次プレスにより得られた集合コイル基板を、それぞれの素体に分割する。得られた素体の対向する端面２３，２４のそれぞれには、コイル導体３の末端１４，１５が露出している。

次に、素体２の所定の箇所に、外部電極４，５を、例えば、めっき処理、好ましくは電解めっき処理により形成する。

好ましい態様において、上記めっき処理は、外部電極を形成する箇所に対応する素体表面にレーザーを照射した後に行われる。素体表面にレーザーを照射することにより、磁性体部を構成する樹脂材料の少なくとも一部が除去され、金属粒子を露出する。これにより、素体表面の電気抵抗が小さくなり、めっきを形成しやすくなる。非磁性体層には、通常、導電性の材料が存在しないので、非磁性体層を越えるめっき伸びを抑制することができる。コイル部品を基板等に実装した際に、上方に他の部品、例えば筐体、シールドなどが位置することがある。この場合、上面に外部電極が形成されるとシールドなどと短絡する恐れが高まり好ましくない。本態様では、非磁性体層を端面に露出させることにより上面へのめっき伸びを抑制し、シールドとの短絡を抑制することが出来る。あるいは、上面に外部電極を形成したい場合は、非磁性体層に非磁性フェライトを含ませ、非磁性フェライトの抵抗が下がるようレーザーを照射することにより、非磁性体層をまたぐ外部電極を形成することが出来る。

これにより本発明のコイル部品１が製造される。

また、本発明のコイル部品は、別法により製造することができる。

最初に、上面に凸部３３を有する磁性体ベース３１（磁性体層６に対応する）を作製する。

磁性体ベースは、金属粒子および樹脂材料、ならびに必要に応じて他の物質を混合し、得られた混合物を、金型で加圧成形し、次いで、得られた加圧成形された成形体を、熱処理して樹脂材料を硬化させることにより、作製される。

次に、上記で得られた磁性体ベース３１上に非磁性体層３２を作製する（図６（ａ））。

上記非磁性体層３２は、上記磁性体ベース３１上に直接形成してもよく、また、別途作製した非磁性体シートを磁性体ベース３１上に設置してもよい。直接形成する方法としては、スクリーン印刷、スプレー塗布、フォトリソグラフィ等が挙げられる。

次に、非磁性体層を設けた磁性体ベース３１の凸部３３がコイル導体３の巻芯部に位置するように、コイル導体を磁性体ベース上に配置する（図６（ｂ））。

コイル導体の配置方法としては、別途導線を巻回して得られたコイル導体を磁性体ベース上に配置してもよく、あるいは、磁性体ベースの凸部に導線を巻き付けて、直接磁性体ベース上でコイル導体を作製することにより配置してもよい。

次に、磁性体外装３４（磁性体層７に対応する）を作製する。

金属粒子および樹脂材料、ならびに必要に応じて他の物質を混合する。得られた混合物に、溶剤を加えて適切な粘度に調整して、磁性体外装形成用の材料を得る。

上記で得られたコイル導体が配置された磁性体ベースを、金型３５に配置する（図６（ｃ））。次いで、上記で得られた磁性体外装形成用材料を金型に注入し、加圧成形する（図６（ｄ））。その後、加圧成形された成形体を、熱処理して樹脂材料を硬化させることにより磁性体外装を形成し、これにより、内部にコイル導体が埋設された素体２を得る。

次に、素体２の所定の箇所に、外部電極４，５を、例えば、めっき処理、好ましくは電解めっき処理により形成する。

これにより本発明のコイル部品が製造される。
図６に示すように、非磁性体層３２はコイル導体３と素体の下面との間を分断するように存在していてもよい。また、非磁性体層３２は、巻芯部においてコイル導体３と磁性体ベース３１との間に存在していてもよい。

尚、本発明のコイル部品の製造方法は、上記２つの製造方法に限定されず、上記の製造方法の一部を変更した方法、別の方法によっても製造することができる。

以上、本発明のコイル部品について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。

例えば、上記実施形態のコイル部品１において、磁性体層６，７は、それぞれ、単一の層から構成されているが、複数の磁性体シートを積層した積層体であってもよい。

上記実施形態のコイル部品１は、非磁性体層８が１つのみであるが、２つ以上存在してもよい。例えば、図７に示されるように、本発明のコイル部品は、３つの磁性体層４１，４２，４３および２つの非磁性体層４４，４５を有し、２つの非磁性体層４４，４５間に、コイル導体３および磁性体層４２を有していてもよい。また、別の態様において、図８に示されるように、上記２つの非磁性体層４４，４５は、コイルを上下で挟むように配置され、コイル導体の側面側において密着していてもよい。

本発明は、特に限定されないが、以下の態様を開示する。
１． 素体と該素体に埋設されたコイル導体とを有して成るコイル部品であって、
前記素体は、磁性体層と非磁性体層とを有して成り、
前記磁性体層は、金属粒子および樹脂材料を含むコンポジット材料から形成され、
前記非磁性体層は、前記素体の上下面の少なくとも一方と前記コイル導体との間を遮るように配置されている、コイル部品。
２． 前記非磁性体層は、前記コイル導体の端面と接触するように配置されている、上記態様１に記載のコイル部品。
３． 前記非磁性体層は、前記コイル導体の端面側から側面側に回り込んで存在する、上記態様１または２に記載のコイル部品。
４． 前記非磁性体層は、コイル導体の側面の長さ方向の半分まで回り込んでいる、上記態様３に記載のコイル部品。
５． 前記非磁性体層の一部は、前記コイル導体の側面と前記素体の側面間に位置し、該コイル導体の側面と素体の側面間における非磁性体層を二分した場合の、コイル導体側の非磁性体層の平均厚みが、素体の側面側の非磁性体層の平均厚みよりも大きい、上記態様１〜４のいずれか１項に記載のコイル部品。
６． 前記素体の上面からコイル導体の一方の端面までの距離が、前記素体の下面からコイル導体の他方の端面までの距離と等しい、上記態様１〜５のいずれか１項に記載のコイル部品。
７． さらに前記素体の下面に外部電極を有し、上面とコイル導体の間に前記非磁性体層が位置する、上記態様１〜６のいずれか１項に記載のコイル部品。
８． 前記コイル導体はα巻コイルであり、前記非磁性体層は、該コイル導体の端面に対して略平行に配置されている、上記態様１〜６のいずれか１項に記載のコイル部品。
９． 前記コイル導体は、平角線をα巻にしたコイル導体であり、前記非磁性体層は、平角線の幅方向に対して略垂直に配置されている、上記態様１〜７のいずれか１項に記載のコイル部品。
１０． 前記コイル導体は、エッジワイズ巻コイルであり、前記非磁性体層は、該コイル導体の端面においてコイル導体を形成する平角線の主面と面接触するように配置されている、上記態様１〜９のいずれか１項に記載のコイル部品。
１１． 前記非磁性体層は、樹脂材料および非磁性無機材料を含む、上記態様１〜１０のいずれか１項に記載のコイル部品。
１２． 前記非磁性無機材料はシリカ、アルミナ、酸化ケイ素、及び、非磁性フェライトから選ばれる、上記態様１１に記載のコイル部品。

Ｆｅを含む合金粉とエポキシ樹脂とを含む磁性体層となるシートと、アルミナとエポキシ樹脂を含む非磁性体層となるシートと、平角線で形成されたα巻のコイル導体を準備した。そして、コイル導体上に、磁性体層となるシートを重ねて一次プレスし、コイル導体が露出した面に非磁性体層となるシートを重ね、さらにその上に磁性体層となるシートを重ねて、二次プレスを行った。そして、二次プレス後のシートの樹脂を硬化させることにより、非磁性体層が上面とコイル導体との間を遮るように配置されている素体を形成した。そして、素体の底面の一部と端面とに表面の金属磁性粉が溶融するようレーザーを照射したのちにめっきを行い、実施例のコイル部品を作成した。

（比較例）
非磁性体層となるシートの代わりに全て磁性体層となるシートを用いた以外は実施例と同様にして、比較例のコイル部品を形成した。

（評価方法）
磁場解析ソフトでシミュレーションをして、非磁性体層を含む実施例と非磁性体層を含まない比較例について、Ｌ値が初期値の７０％の値になった時の電流値（つまり、図９においてΔＬ／Ｌ＝−３０％のときの電流値）を比較した。シミュレーションを行った部品は１．６×０．８×０．８ｍｍのサイズで、α巻のコイルに接するように非磁性体層を挿入した。シミュレーションの結果を図９および表１に示す。

また、非磁性体層を含む実施例と非磁性体層を含まない比較例の抗折強度を測定し比較した。抗折強度は、コイル部品の上面から圧力をかけ、折れた時の圧力とした。実施例については２点、比較例については３点測定した平均値を表１に記す。

（結果）
表１からわかるように、実施例では、Ｌ値が初期の７０％以下の値になる電流値が比較例よりも高く、直流重畳特性の改善がみられた。また、表２からわかるように、樹脂材料および非磁性無機材料を含む非磁性体層を用いることにより、抗折強度が大幅に向上した。

本発明のコイル部品は、インダクタなどとして幅広く様々な用途に使用され得る。

１…コイル部品； ２…素体； ３…コイル導体；
４…外部電極； ５…外部電極；
６…磁性体層； ７…磁性体層； ８…非磁性体層；
１４…コイル導体の末端； １５…コイル導体の末端；
１６…コイル導体の端面； １７…コイル導体の端面；
１８…コイル導体の側面；
２１…素体前面； ２２…素体背面； ２３…素体端面；
２４…素体端面； ２５…素体上面； ２６…素体下面；
２７…非磁性体層の一部； ２８…コイル導体側の非磁性体層；
２９…素体の側面側の非磁性体層； ３０…金型；
３１…磁性体ベース； ３２…非磁性体層； ３３…凸部；
３４…磁性体外装； ３５…金型；
４１…磁性体層； ４２…磁性体層； ４３…磁性体層；
４４…非磁性体層； ４５…非磁性体層

Claims (11)

1. 素体と該素体に埋設されたコイル導体とを有して成るコイル部品であって、
   前記素体は、磁性体層と非磁性体層とを有して成り、
   前記磁性体層は、金属粒子および樹脂材料を含むコンポジット材料から形成され、
   前記非磁性体層は、前記素体の上下面の少なくとも一方と前記コイル導体との間を遮るように配置され、
   前記非磁性体層の一部は、前記コイル導体の側面と前記素体の側面間に位置し、該コイル導体の側面と素体の側面間における非磁性体層を二分した場合の、コイル導体側の非磁性体層の平均厚みが、素体の側面側の非磁性体層の平均厚みよりも大きい、
   コイル部品。
2. 前記非磁性体層は、前記コイル導体の端面と接触するように配置されている、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記非磁性体層は、前記コイル導体の端面側から側面側に回り込んで存在する、請求項１または２に記載のコイル部品。
4. 前記非磁性体層は、コイル導体の側面の長さ方向の半分まで回り込んでいる、請求項３に記載のコイル部品。
5. 前記素体の上面からコイル導体の一方の端面までの距離が、前記素体の下面からコイル導体の他方の端面までの距離と等しい、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコイル部品。
6. さらに前記素体の下面に外部電極を有し、上面とコイル導体の間に前記非磁性体層が位置する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイル部品。
7. 前記コイル導体はα巻コイルであり、前記非磁性体層は、該コイル導体の端面に対して略平行に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のコイル部品。
8. 前記コイル導体は、平角線をα巻にしたコイル導体であり、前記非磁性体層は、平角線の幅方向に対して略垂直に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のコイル部品。
9. 前記コイル導体は、エッジワイズ巻コイルであり、前記非磁性体層は、コイル導体を形成する平角線の主面と面接触するように配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のコイル部品。
10. 前記非磁性体層は、樹脂材料および非磁性無機材料を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のコイル部品。
11. 前記非磁性無機材料はシリカ、アルミナ、酸化ケイ素、及び、非磁性フェライトから選ばれる、請求項１０に記載のコイル部品。

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