JP7529136B2 - Inductor Components - Google Patents
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Description
本開示は、インダクタ部品に関する。 The present disclosure relates to inductor components.
特許文献1に記載のインダクタ部品は、素体と、素体の内部で延びているインダクタ配線と、を備えている。素体は、無機フィラー及び樹脂からなっている。例えば、磁性コンポジット体については、無機フィラーの材質は、磁性材料である。The inductor component described in Patent Document 1 comprises an element body and an inductor wiring extending inside the element body. The element body is made of inorganic filler and resin. For example, in the case of a magnetic composite body, the inorganic filler is made of a magnetic material.
特許文献1に記載のインダクタ部品は、素体内において無機フィラーの粒子がランダムに分散した状態にある。そのため、特許文献1には、仮に素体内において複数の磁性材料が規則的に並んでいる場合に、磁性材料の配置がインダクタ部品の特性にどのような影響を及ぼすかについて何ら言及がない。したがって、磁性材料が規則的に配置されているインダクタ部品として好ましい特性が得られるような素体の構造を見出す必要がある。 In the inductor component described in Patent Document 1, inorganic filler particles are randomly dispersed within the element body. Therefore, Patent Document 1 makes no mention of how the arrangement of magnetic materials would affect the characteristics of the inductor component if multiple magnetic materials were regularly arranged within the element body. Therefore, it is necessary to find an element body structure that will provide desirable characteristics for an inductor component in which magnetic materials are regularly arranged.
上記課題を解決するため、本発明のインダクタ部品は、磁性材料からなる平板状の複数の磁性薄帯を含み、複数の前記磁性薄帯が、前記磁性薄帯の主面に対して直交する方向に積層された素体と、前記素体の内部で、前記主面に沿って延びているインダクタ配線と、を備え、前記インダクタ配線の延びる軸を中心軸とし、前記中心軸に直交する断面視で前記主面に沿う軸を第1軸とし、前記断面視で前記主面に直交する軸を第2軸としたとき、前記断面視において、前記インダクタ配線に対して前記第2軸に沿う方向に積層された前記磁性薄帯のうち、前記インダクタ配線から前記第2軸に沿う方向の距離が最も短い前記磁性薄帯を第1磁性薄帯としたとき、前記磁性薄帯は、前記第1磁性薄帯に対して、前記第1軸に沿う方向に、非磁性部を介して複数並んでおり、前記第1磁性薄帯を通り、前記第1軸に沿う方向に第1仮想直線を引いたときに、前記第1仮想直線上における前記磁性薄帯の前記素体に対する一次元充填率は90%以上である。 In order to solve the above problem, an inductor component of the present invention includes a plurality of flat magnetic ribbons made of a magnetic material, the plurality of magnetic ribbons being stacked in a direction perpendicular to a main surface of the magnetic ribbons; and an inductor wiring extending along the main surface inside the element body, wherein when an axis along which the inductor wiring extends is defined as a central axis, an axis along the main surface in a cross-sectional view perpendicular to the central axis is defined as a first axis, and an axis perpendicular to the main surface in the cross-sectional view is defined as a second axis, and when, among the magnetic ribbons stacked in a direction along the second axis relative to the inductor wiring in the cross-sectional view, the magnetic ribbon having the shortest distance from the inductor wiring in a direction along the second axis is defined as a first magnetic ribbon, the magnetic ribbons are lined up in a direction along the first axis relative to the first magnetic ribbon, with non-magnetic portions interposed between the magnetic ribbons, and when a first virtual line is drawn through the first magnetic ribbon in a direction along the first axis, a one-dimensional filling factor of the magnetic ribbons on the first virtual line relative to the element body is 90% or more.
上記構成によれば、インダクタ部品は、平板状の磁性薄帯が第2軸に沿う方向に積層されている。また、磁性薄帯は、第1磁性薄帯に対して、第1軸に沿う方向に複数並んでいるという規則的な構造を有する。このような構造において、上記一次元充填率が90%以上であるので、素体全体として視たときの実効比透磁率が実用上十分な値になる。 According to the above configuration, the inductor component has flat magnetic ribbons stacked in a direction along the second axis. The magnetic ribbons have a regular structure in which multiple magnetic ribbons are lined up in a direction along the first axis relative to the first magnetic ribbon. In such a structure, the one-dimensional filling factor is 90% or more, so that the effective relative permeability when viewed as the entire element body is sufficient for practical use.
なお、「沿う」とは、直接接触しておらず、離れた位置にある場合も含む。例えば、「第1軸に沿う」とは、第1軸に直接接触して第1軸に沿うものだけでなく、第1軸に直接接触しておらず離れた位置で第1軸に沿うものも含む。また、「沿う」とは、実質的に平行関係にあればよく、製造誤差等によって、僅かに傾いているものも含む。 Note that "along" also includes cases where there is no direct contact and the object is at a distance. For example, "along the first axis" does not only include something that is in direct contact with the first axis and runs along the first axis, but also something that is not in direct contact with the first axis and runs along the first axis at a distance. Furthermore, "along" only requires that there is a substantial parallel relationship, and also includes something that is slightly tilted due to manufacturing errors, etc.
実効比透磁率の高いインダクタ部品を提供する。 Provides inductor components with high effective relative permeability.
<インダクタ部品の一実施形態>
以下、インダクタ部品の一実施形態について説明する。なお、図面は理解を容易にするため構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、又は別の図中のものと異なる場合がある。また、断面図ではハッチングを付しているが、理解を容易にするために一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。さらに、複数の部材のうち、一部の部材のみに符号を付している場合がある。
<One embodiment of the inductor component>
An embodiment of an inductor component will be described below. In the drawings, components may be shown enlarged to facilitate understanding. The dimensional ratios of components may differ from the actual ones or from those in other drawings. Although hatching is applied in the cross-sectional views, hatching of some components may be omitted to facilitate understanding. Furthermore, reference symbols may be applied to only some of the multiple components.
<全体構成>
図1に示すように、インダクタ部品10は、素体20と、インダクタ配線30と、を備えている。素体20は、複数の磁性薄帯40と、複数の非磁性層50と、複数の非磁性部60と、複数の非磁性膜70と、を有している。
<Overall composition>
1, the
磁性薄帯40は、平板状である。複数の磁性薄帯40は、磁性薄帯40の主面MFと直交する方向に積層されている。なお、平板状とは、主面を有する薄い形状のことであるが、厚みの薄い直方体に限られず、稜線や角が曲面状であってもよく、主面MFに微小な凹凸があったり、内部に空孔があったりしてもよい。The
インダクタ配線30は、素体20の内部で主面MFに沿って直線状に延びている。なお、インダクタ配線30の延びる軸を中心軸CAとする。本実施形態では、中心軸CAの延びる向きは、四角形状の主面MFのいずれかの辺の延びる向きと一致する。The
図3に示すように、中心軸CAに直交する断面視で、主面MFに沿う軸を第1軸Xとし、主面MFに直交する軸を第2軸Zとする。なお、第1軸Xに沿う方向の一方を第1正方向X1とし、第1軸Xに沿う方向の他方を第1負方向X2とする。また、中心軸CAに沿う方向の一方を正方向Y1とし、中心軸CAに沿う方向の他方を負方向Y2とする。さらに、第2軸Zに沿う方向の一方を第2正方向Z1とし、第2軸Zに沿う方向の他方を第2負方向Z2とする。なお、図3に示す断面を第1断面とする。 As shown in FIG. 3, in a cross-sectional view perpendicular to the central axis CA, an axis along the main surface MF is the first axis X, and an axis perpendicular to the main surface MF is the second axis Z. One of the directions along the first axis X is the first positive direction X1, and the other direction along the first axis X is the first negative direction X2. One of the directions along the central axis CA is the positive direction Y1, and the other direction along the central axis CA is the negative direction Y2. One of the directions along the second axis Z is the second positive direction Z1, and the other direction along the second axis Z is the second negative direction Z2. The cross section shown in FIG. 3 is the first cross section.
図1に示すように、インダクタ部品10は、第1部分P1と、第2部分P2と、第3部分P3と、で構成されている。3つの部分P1~P3は、第2軸Zに沿ってこの順に並んでいる。3つの部分P1~P3のうち、第2軸Zに沿う第2負方向Z2の端には、第1部分P1が位置している。
As shown in Figure 1, the
図2に示すように、第1部分P1は、第2軸Zに沿う方向から視たときに正方形状である。第1部分P1は、複数の磁性薄帯40と、複数の非磁性層50と、複数の非磁性部60と、複数の非磁性膜70とを有する。第1部分P1において、複数の磁性薄帯40と複数の非磁性層50と、複数の非磁性部60と、非磁性膜70とは、素体20の一部を構成している。As shown in FIG. 2, the first portion P1 has a square shape when viewed from a direction along the second axis Z. The first portion P1 has a plurality of
図3に示すように、中心軸CAに直交する断面視で、第1部分P1の各磁性薄帯40は、第2軸Zに沿う方向に積層されている。各磁性薄帯40の主面MFは、第2軸Zに直交している。すなわち、各磁性薄帯40の厚さの方向は、第2軸Zに沿っている。図2に示すように、第1部分P1の各磁性薄帯40は、第2軸Zに沿う方向から視たときに正方形状である。第2軸Zに沿う方向から視たときに各磁性薄帯40の各辺は、第1軸X又は中心軸CAと平行である。複数の磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法は、すべて同一の寸法である。As shown in FIG. 3, in a cross-sectional view perpendicular to the central axis CA, each
図3に示すように、磁性薄帯40は、第1断面視で、第2軸Zに沿う同一の位置において、第1軸Xに沿う方向に、非磁性部60を介して2個並んでいる。なお、第2軸Zに沿い、第1軸Xに直交する断面視を、第2断面視とする。すなわち、第2断面視は、図4に示す断面視である。第2断面視において、磁性薄帯40は、中心軸CAに沿う方向に、非磁性部60を介して2つ並んでいる。すなわち、本実施形態では、磁性薄帯40は、第2軸Zに沿う方向のみならず、第1軸X及び中心軸CAに沿う方向にも配列している。3, in the first cross-sectional view, two
ここで、第1断面視において、インダクタ配線30に対して第2軸Zに沿う方向に積層された磁性薄帯40のうち、インダクタ配線30からの第2軸Zに沿う方向の距離が最も短い磁性薄帯40を第1磁性薄帯41とする。上述したとおり、磁性薄帯40は、第1軸Xに沿う方向に、2個並んでいる。したがって、第1磁性薄帯41も、第1軸Xに沿う方向に、非磁性部60を介して2個並んでいる。Here, in the first cross-sectional view, among the
磁性薄帯40は、磁性材料からなっている。磁性材料は、例えば、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Al、Si、B、P等の元素を含む金属磁性材料である。本実施形態では、磁性材料は、Fe及びSiを含んでいる金属磁性材料である。The
図3に示すように、第1断面視において、素体20は、第2軸Zに沿って隣り合う磁性薄帯40の間に、非磁性材料からなる非磁性層50を有している。非磁性層50は、第2軸Zに沿う方向に隣り合っている磁性薄帯40の空間を全て埋めている。非磁性材料は、例えば、アクリル樹脂や、エポキシ樹脂、シリコン樹脂である。なお、図3では、非磁性層50を線で図示している。As shown in FIG. 3, in the first cross-sectional view, the
非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、すべて同一の寸法である。すなわち、第2軸Zに沿う方向に隣り合う1組の磁性薄帯40間の間隔は、すべて等しい。また、各非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、各磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法よりも小さい。本実施形態の非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、4μm以下である。The dimensions of the
図2に示すように、非磁性部60は、第2軸Zに沿う同一の位置において並ぶ磁性薄帯40の間に位置している。非磁性部60は、第2軸Zに沿う方向の同一の位置において並ぶ磁性薄帯40の間の空間を全て埋めている。上述したとおり、第2軸Zに沿う同一の位置において、磁性薄帯40は、中心軸CAに沿う方向に2つ、第1軸Xに沿う方向に2つ、合計4つ存在するので、非磁性部60は4つ存在している。非磁性部60は、非磁性材料からなっている。本実施形態では、非磁性部60の材質は、非磁性層50と同一の材質である。As shown in FIG. 2, the
非磁性膜70は、第1部分P1において、第1軸Xに沿う第1正方向X1の端、及び第1正方向X1とは反対方向である第1負方向X2の端に位置している。非磁性膜70は、磁性薄帯40における第1軸Xに沿う方向の両端面の全域を覆っている。また、非磁性膜70は、非磁性層50における第1軸Xに沿う方向の両端面の全域を覆っている。さらに、非磁性膜70は、非磁性部60における第1軸Xに沿う方向の両端面の全域を覆っている。そのため、第1部分P1における第1軸Xに沿う第1正方向X1の端面は、すべて非磁性膜70で構成されている。同様に、第1部分P1における第1軸Xに沿う第1負方向X2の端面は、すべて非磁性膜70で構成されている。非磁性膜70は、非磁性材料からなっている。本実施形態では、非磁性膜70の材質は、非磁性層50と同一の材質である。In the first portion P1, the
図1に示すように、第1部分P1から視て、第2軸Zに沿う第2負方向Z2とは反対方向である第2正方向Z1には、第2部分P2が位置している。第2部分P2は、第2軸Zに沿う方向から視たときに、第1部分P1と同じ正方形状である。1, when viewed from the first portion P1, the second portion P2 is located in a second positive direction Z1, which is the opposite direction to the second negative direction Z2 along the second axis Z. When viewed from the direction along the second axis Z, the second portion P2 has the same square shape as the first portion P1.
第2部分P2は、インダクタ配線30と、複数の磁性薄帯40と、複数の非磁性層50と、複数の非磁性部60と、複数の非磁性膜70と、で構成されている。
インダクタ配線30は、第2軸Zに沿う方向から視て長方形状であり、直線状に延びている。インダクタ配線30の中心の軸は中心軸CAである。インダクタ配線30の中心軸CAに沿う正方向Y1の端面は、第2部分P2の外面の一部を構成しており、素体20から露出している。同様に、インダクタ配線30の中心軸CAに沿う正方向Y1とは反対方向である負方向Y2の端面は、第2部分P2の外面の一部を構成しており、素体20から露出している。
The second portion P2 is composed of an
The
第2軸Zから視たときに、インダクタ配線30の中心軸CAに沿う正方向Y1の端面及び負方向Y2の端面は、第1軸Xと平行になっている。また、インダクタ配線30の中心軸CAは、第1軸Xに沿う方向において、第2部分P2の中心に位置している。そのため、インダクタ配線30の延びる軸である中心軸CAは、第1軸Xに沿う方向における第2部分P2の中心を通っている。インダクタ配線30の第1軸Xに沿う方向の寸法は、第2部分P2の第1軸Xに沿う方向の寸法の半分である。When viewed from the second axis Z, the end face in the positive direction Y1 and the end face in the negative direction Y2 along the central axis CA of the
インダクタ配線30の材質は、導電性材料である。導電性材料は、例えば、Cu、Ag、Au、Al、又はこれらの合金である。本実施形態では、インダクタ配線30の材質は、Cuである。The material of the
図3に示すように、中心軸CAに直交する第1断面において、インダクタ配線30は、長辺と長辺より短い短辺を有する長方形状である。ここで、中心軸CAに直交する第1断面において、インダクタ配線30に外接するとともに、第1軸Xに沿う第1辺及び第2軸Zに沿う第2辺を有する面積が最小の仮想長方形VRを描く。また、中心軸CAに直交する断面において、インダクタ配線30の外形の長辺は第1軸Xに沿っている。さらに、中心軸CAに直交する断面において、インダクタ配線30の外形の短辺は第2軸Zに沿っている。そのため、仮想長方形VRは、インダクタ配線30の外形と一致する。そして、仮想長方形VRの第1辺は、仮想長方形VRの第2辺よりも長い。3, in a first cross section perpendicular to the central axis CA, the
第2部分P2において、インダクタ配線30でない部分は、第1部分P1と同様に、複数の磁性薄帯40と、複数の非磁性層50と、複数の非磁性部60と、複数の非磁性膜70と、で構成されている。In the second portion P2, the portion that is not the
図3に示すように、中心軸CAに直交する第1断面視で、第2部分P2の各磁性薄帯40は、第2軸Zに沿う方向に積層されている。図1に示すように、第2部分P2の各磁性薄帯40は、第2軸Zに沿う方向から視たときに長方形状である。第2軸Zに沿う方向から視たときに各磁性薄帯40の長辺は、中心軸CAと平行である。複数の磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法は、すべて同一の寸法である。As shown in FIG. 3, in a first cross-sectional view perpendicular to the central axis CA, each
図1に示すように、第2部分P2において、磁性薄帯40は、インダクタ配線30から視て、第1軸Xに沿う第1正方向X1及び第1負方向X2の両側に位置している。すなわち、第2部分P2において、磁性薄帯40は、第1軸Xに沿う方向に、インダクタ配線30を挟んで2個並んでいる。また、磁性薄帯40は、第2軸Zに沿う同一の位置において、中心軸CAに沿う方向に、間隔をあけて2個並んでいる。1, in the second portion P2, the
上述した第1部分P1と同様に、第2部分P2の非磁性層50は、第2軸Zに沿う方向に隣り合っている磁性薄帯40の間に位置している。すなわち、図3に示すように、磁性薄帯40及び非磁性層50は、第1部分P1と同様に、第2軸Zに沿う方向に交互に積層されている。第2部分P2においても、非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、4μm以下である。
As with the first portion P1 described above, the
第2部分P2の非磁性部60は、第2軸Zに沿う同一の位置において並ぶ磁性薄帯40の間に位置している。非磁性部60は、第2軸Zに沿う方向の同一の位置において並ぶ磁性薄帯40の間の空間を全て埋めている。第2部分P2の非磁性部60の位置は、第2軸Zに沿う方向から視たときに、第1部分P1の非磁性部60の一部と重複している。第2部分P2の非磁性部60は、第1部分P1の非磁性部60と連続している。なお、第2部分P2において、インダクタ配線30と磁性薄帯40との間には非磁性部60は存在していない。The
非磁性膜70は、第2部分P2において、第1正方向X1の端、及び第1正方向X1とは反対方向である第1負方向X2の端に位置している。第2部分P2の非磁性膜70は、第1部分P1の非磁性膜70と連続している。In the second portion P2, the
第2部分P2の第2正方向Z1には、第3部分P3が位置している。第3部分P3は、第2軸Zから視たときに、第1部分P1と同じ正方形状である。第3部分P3は、複数の磁性薄帯40と、複数の非磁性層50と、複数の非磁性部60と、複数の非磁性膜70とで構成されている。本実施形態では、第3部分P3は、第2部分P2を挟んで第1部分P1と対称的な構造であるため、詳細な説明は省略する。このようにして、素体20は、複数の磁性薄帯40と、複数の非磁性層50と、複数の非磁性部60と、複数の非磁性膜70と、を含んでいる。The third portion P3 is located in the second positive direction Z1 of the second portion P2. When viewed from the second axis Z, the third portion P3 has the same square shape as the first portion P1. The third portion P3 is composed of a plurality of
<一次元充填率について>
図3に示すように、第1断面視において、第1磁性薄帯41を通り、第1軸Xに沿う方向に第1仮想直線VL1をインダクタ部品10に引いたとする。すなわち、本実施形態では、第1仮想直線VL1は、素体20を通っている。そして、第1仮想直線VL1上において、素体20は、2つの磁性薄帯40と、当該磁性薄帯40の間に位置する非磁性部60と、2つの非磁性膜70と、を含んでいる。当該磁性薄帯40の第1仮想直線VL1に沿った寸法は0.92mmである。非磁性部60の第1仮想直線VL1に沿った寸法は0.02mmである。各非磁性膜70の第1仮想直線VL1上に沿った寸法は、0.02mmである。すなわち、第1仮想直線VL1上において、磁性薄帯40の素体20に対する一次元充填率は略97%である。なお、ここで、一次元充填率は、第1仮想直線VL1上における磁性薄帯40の素体20に対する割合である。なお、以降の説明では、第1仮想直線VL1上における磁性薄帯40の素体20に対する一次元充填率を「第1一次元充填率」と記載する。
<About one-dimensional filling rate>
As shown in FIG. 3, in the first cross-sectional view, a first virtual line VL1 is drawn through the first
図4に示すように、第2断面視で、第1磁性薄帯41を通り、中心軸CAに沿う方向に第2仮想直線VL2をインダクタ部品10に引いたとする。すなわち、本実施形態では、第2仮想直線VL2は、素体20を通っている。そして、第2仮想直線VL2上において、素体20は、2つの磁性薄帯40と、当該磁性薄帯40の間に位置する非磁性部60と、を含んでいる。当該磁性薄帯40の第2仮想直線VL2に沿った寸法は0.92mmである。非磁性部60の第2仮想直線VL2に沿った寸法は0.02mmである。すなわち、第2仮想直線VL2上において、磁性薄帯40の素体20に対する一次元充填率は略99%である。なお、以降の説明では、第2仮想直線VL2上における磁性薄帯40の素体20に対する一次元充填率を「第2一次元充填率」と記載する。
As shown in FIG. 4, in the second cross-sectional view, a second virtual line VL2 is drawn through the first
<アスペクト比について>
図3に示すように、中心軸CAに直交する第1断面視で、第1磁性薄帯41の第2軸Zに沿う方向の寸法は0.02mmである。また、第1磁性薄帯41の第1軸Xに沿う寸法は、上述した第1仮想直線VL1に沿った磁性薄帯40の寸法と同じで0.92mmである。ここで、第1磁性薄帯41の第2軸Zに沿う寸法に対する、第1磁性薄帯41の第1軸Xに沿う寸法の比をアスペクト比とする。本実施形態の第1磁性薄帯41のアスペクト比は、46である。
<About aspect ratio>
As shown in Fig. 3, in the first cross-sectional view perpendicular to the central axis CA, the dimension of the first
<第1磁性薄帯について>
図3に示すように、中心軸CAに直交する第1断面視において、インダクタ配線30の第1正方向X1の端を第1配線端IP1とする。また、中心軸CAに直交する断面視において、インダクタ配線30の第1負方向X2の端を第2配線端IP2とする。
<About the first magnetic ribbon>
3, in a first cross-sectional view perpendicular to the central axis CA, an end of the
そして、上述したように、インダクタ配線30に対して、第2軸Zに沿う方向に積層された磁性薄帯40のうち、インダクタ配線30からの第2軸Zに沿う距離が最も短い磁性薄帯40を第1磁性薄帯41とする。なお、第2軸Zに沿う方向から視た場合に、少なくとも一部分がインダクタ配線30に重複する磁性薄帯40が、インダクタ配線30に対して第2軸Zに沿う方向に積層された磁性薄帯40である。したがって、本実施形態では、第1部分P1における磁性薄帯40及び第3部分P3における磁性薄帯40が、インダクタ配線30に対して第2軸Zに沿う方向に積層された磁性薄帯40である。一方で、第2部分P2における磁性薄帯40は、インダクタ配線30に対して第2軸Zに沿う方向に積層されていない。また、第1磁性薄帯41は、第1部分P1における磁性薄帯40のうち最も第2負方向Z2に位置する2つの磁性薄帯40と、第3部分P3における磁性薄帯40のうち最も第2正方向Z1に位置する2つの磁性薄帯40と、である。
As described above, among the
1つの磁性薄帯40において、第1正方向X1の端を第1端MP11とし、第1負方向X2の端を第2端MP12とする。このとき、1つの磁性薄帯40における第1軸Xに沿う方向の両端を除く範囲を、第1範囲AR11とする。そして、図3に示すように、第1配線端IP1を通り、第2軸Zに沿う方向に延びる第3仮想直線VL3を引く。このとき、第3仮想直線VL3は、第1磁性薄帯41の第1範囲AR11内を通っている。より具体的には、第3仮想直線VL3は、第1軸Xに沿う方向の第1磁性薄帯41の中央を通っている。すなわち、各第1磁性薄帯41の第2端MP12は、第1軸Xに沿う方向において、インダクタ配線30の概ね中央に位置している。In one
なお、本実施形態においては、インダクタ部品10は、第1軸Xに沿う方向における中心を通る第2軸Zを対称軸として、線対称の構造となっている。そのため、インダクタ配線30の第1負方向X2の第2配線端IP2を通過するとともに、第2軸Zに沿う方向に第3仮想直線VL3を引いた場合に、当該第3仮想直線VL3は、当該第3仮想直線VL3を通る第1磁性薄帯41の第1軸Xに沿う方向の中央を通っている。In this embodiment, the
<インダクタ部品の製造方法>
次に、インダクタ部品10の製造方法を説明する。
図5に示すように、先ず、銅箔81を準備する銅箔準備工程を行う。銅箔81は、インダクタ配線30を構成するため、銅箔81の厚さは、インダクタ配線30として必要な厚さのものを準備する。なお、以下の説明では、銅箔81は、当該銅箔81の2つの主面が第2軸Zに直交するように配置されているものとし、且つ中心軸CAに直交する断面を示して説明する。
<Manufacturing method of inductor components>
Next, a method for manufacturing the
5, first, a copper foil preparation step is performed to prepare
次に、図6に示すように、銅箔81の第2軸Zに直交する両主面のうち、第2軸Zに沿う方向から視たときに、第2部分P2における複数の磁性薄帯40が占める範囲以外を被覆する第1被覆工程を行う。具体的には、先ず、銅箔81の第2負方向Z2を向く面のうち、第2部分P2における複数の磁性薄帯40が占める範囲以外を被覆する第1被覆部82を形成する。第1被覆部82を形成するにあたっては、銅箔81の第2負方向Z2を向く面全体に、感光性のドライフィルムレジストを塗布する。次に、第1被覆部82を形成する部分について露光することで、ドライフィルムレジストを硬化させる。次に、同様に、銅箔81の第2正方向Z1を向く面にも、ドライフィルムレジストを塗布するとともに、第1被覆部82を形成する部分について露光することで、ドライフィルムレジストを硬化させる。その後、塗布したドライフィルムレジストのうち硬化していない部分を、薬液により剥離除去させる。これにより、塗布したドライフィルムレジストのうち、硬化している部分が、第1被覆部82として形成される。なお、後述する他の工程におけるフォトリソグラフィも、同様の工程であるので、詳細な説明は省略する。6, a first coating process is performed to coat the surfaces of the
次に、図7に示すように、第1被覆部82から露出している銅箔81をエッチングする銅箔エッチング工程を行う。部分的に第1被覆部82に被覆された銅箔81についてエッチングすることで、露出している銅箔81を除去する。7, a copper foil etching process is performed to etch the
次に、図8に示すように、第1被覆部82を取り除く第1被覆部除去工程を行う。具体的には、薬品によって、第1被覆部82をウェットエッチングすることにより、第1被覆部82を剥離する。Next, as shown in Fig. 8, a first coating removal process is performed to remove the
次に、銅箔81の第2軸Zに直交する両面のうち、第2軸Zに沿う方向から視たときに、複数の磁性薄帯40が占める範囲を被覆する第2被覆工程を行う。具体的には、先ず、図9に示すように、銅箔81の第2正方向Z1を向く面全体に、ドライフィルムレジストRを塗布する。次に、図10に示すように、フォトリソグラフィによって、銅箔81の第2正方向Z1を向く面のうち、第2軸Zに沿う方向から視たときに、磁性薄帯40及び非磁性層50が占める範囲以外を被覆する第2被覆部83を形成する。その後、同様に、フォトリソグラフィによって、銅箔81の第2負方向Z2を向く面のうち、第2軸Zに沿う方向から視たときに、磁性薄帯40及び非磁性層50が占める範囲以外を被覆する第2被覆部83を形成する。Next, a second coating process is performed to cover the area occupied by the multiple
次に、磁性薄帯40及び非磁性層50が積層されている積層体84を準備する積層準備工程を行う。
先ず、例えば、磁性薄帯40として、薄帯を準備する。薄帯は、例えば、東北マグネットインスティテュート社製NANOMET(登録商標)、日立金属社製Metglas(登録商標)やFINEMET(登録商標)、FeSiB、FeSiBCr等からなるものである。この薄帯を10mm角に切断する。切断した薄帯に非磁性材料をスピンコートによって塗布する。非磁性材料としては、例えばエポキシ樹脂ワニスである。塗布した非磁性材料に、切断した薄帯を積層する。このように、薄帯と非磁性材料とを交互に積層させた後、真空加熱加圧装置で薄帯と非磁性材料とを硬化接着させる。そして、所望の大きさにダイシングすることにより複数の磁性薄帯40及び非磁性層50が積層された積層体84を準備できる。本実施形態では、積層体84は、第1部分P1及び第3部分P3における磁性薄帯40及び非磁性層50を構成する第1積層体84Aと、第2部分P2における磁性薄帯40及び非磁性層50を構成する第2積層体84Bとの2種類を準備する。
Next, a lamination preparation step is performed to prepare a laminate 84 in which the
First, for example, a ribbon is prepared as the
次に、積層体84を配置する積層体配置工程を行う。
図11に示すように、積層体84のうち、第3部分P3における磁性薄帯40及び非磁性層50を構成する第1積層体84Aを、銅箔81の第2正方向Z1を向く面に、熱可塑性接着剤85によって仮接着させる。なお、熱可塑性接着剤85は、図11~図16では、太線で示す。
Next, a laminate arrangement step is performed in which the laminate 84 is arranged.
11, of the laminate 84, a
次に、図12に示すように、第2軸Zに沿う方向に全体を反転させる。そして、図13に示すように、積層体84のうち、第2部分P2における磁性薄帯40及び非磁性層50を構成する第2積層体84Bを、第1積層体84Aの第2正方向Z1を向く面のうち、銅箔81に接していない部分に配置させる。具体的には、プレス等により積層体84を銅箔81の開口部に押し込むことで、第2積層体84Bを配置させることができる。Next, as shown in Fig. 12, the
次に、図14に示すように、積層体84のうち、第1部分P1における磁性薄帯40及び非磁性層50を構成する第1積層体84Aを、銅箔81の第2正方向Z1を向く面及び第2積層体84Bの第2正方向Z1を向く面に、熱可塑性接着剤85によって仮接着させる。これにより、積層体84を配置させる。14, the
次に、図15に示すように、プレス工程を行う。全体を非磁性材料である樹脂材86で覆った状態で、プレス加工を行う。これにより、第2軸Zに沿う方向の各層が圧着される。
Next, as shown in Figure 15, a pressing process is performed. The entire structure is covered with a
次に、図16に示すように、個片化加工工程を行う。具体的には、例えば、破断線DLにてダイシングにより個片化する。上述した第2被覆部83のうち、第1軸Xに沿う方向に並ぶ第1積層体84Aの間の部分は、非磁性部60となる。また、第2被覆部83のうち、中心軸CAに沿う方向に並ぶ第1積層体84Aの間、第2積層体84Bの間の部分は、非磁性部60となる。さらに、熱可塑性接着剤85は、非磁性層50の一部として、インダクタ配線30の第2軸Zに沿う方向の両面に残存している。なお、図16に示す例では、積層体84の第1正方向X1における端面及び第1負方向X2における端面に沿って切断している。その後、積層体84の第1正方向X1における端面及び第1負方向X2における端面に、非磁性材料からなる非磁性膜70を塗布する。これにより、インダクタ部品10を形成できる。なお、この方法により熱可塑性接着剤85がインダクタ配線30の第1正方向X1を向く側面側及び第1負方向X2を向く側面側にも回り込むため、磁性薄帯40とインダクタ配線30とは直接接触せず絶縁性が確保される。
Next, as shown in FIG. 16, a singulation process is performed. Specifically, for example, the pieces are singulated by dicing at the break lines DL. In the above-mentioned second covering
<シミュレーションについて>
次に、インダクタ部品10について得られる特性を調べるため、インダクタ部品の2次元モデルを用いてシミュレーションを行った。シミュレーションには、ムラタソフトウェア株式会社のFemtet(登録商標)を用いた。
<About the simulation>
Next, a simulation was performed using a two-dimensional model of the inductor component to investigate the characteristics obtained for the
<2次元シミュレーションの条件について>
本シミュレーションでは、上述の第1軸X及び第2軸Zで表されるインダクタ部品の2次元モデルを用いる。シミュレーションでは、実施形態のインダクタ部品10と同様に、複数の磁性薄帯40が第2軸Zに沿う方向に積層されているモデルを想定している。また、当該モデルでは、第2軸Zに沿う方向に隣り合っている磁性薄帯40の間に非磁性層50が位置しているものとする。また、当該モデルでは、第1軸Xに沿う方向に隣り合っている磁性薄帯40の間に非磁性部60が位置しているものとする。モデルのパラメータは以下に詳述する。
<Conditions for 2D simulation>
In this simulation, a two-dimensional model of an inductor component represented by the first axis X and the second axis Z described above is used. In the simulation, a model in which a plurality of
使用したソフトは、ムラタソフトウェア製のFemtet2019である。ソルバは、静磁場解析である。モデルは、2次元である。標準メッシュサイズは、0.1mmである。磁性体は、Fe、Si、Cr、Bからなるアモルファス金属磁性薄膜、比透磁率μrは、7000であり、飽和磁束密度Bsは、0.8Tである。磁性体BH曲線は、B=Bs×tanh(μ0×μr×H/Bs)を満たすものを使用した。なお、磁性体BH曲線は、真空の透磁率以下にならないように、比透磁率μrが1以上の部分を使用し、さらにFemtet2019の機能を使って、真空の透磁率へ外挿した。インダクタ配線30の材質は、銅である。The software used is Femtet2019 from Murata Software. The solver is static magnetic field analysis. The model is two-dimensional. The standard mesh size is 0.1 mm. The magnetic material is an amorphous metal magnetic thin film made of Fe, Si, Cr, and B, with a relative permeability μr of 7000 and a saturation magnetic flux density Bs of 0.8 T. The magnetic material BH curve used satisfies B = Bs x tanh (μ0 x μr x H/Bs). Note that the magnetic material BH curve uses a portion with a relative permeability μr of 1 or more so as not to be less than the vacuum permeability, and is further extrapolated to the vacuum permeability using the function of Femtet2019. The material of the
インダクタ部品の第1軸Xに沿う方向の寸法は1mmである。インダクタ部品の第2軸Zに沿う方向の寸法は1mmである。インダクタ配線30の第1軸Xに沿う方向の寸法は、1mmである。インダクタ配線30の第2軸Zに沿う方向の寸法は、0.01mmである。インダクタ配線30は、インダクタ部品における第2負方向Z2の端に位置している。
The dimension of the inductor component along the first axis X is 1 mm. The dimension of the inductor component along the second axis Z is 1 mm. The dimension of the
当該2次元モデルにおいて、第1正方向X1の端及び第1負方向X2の端には、非磁性膜70が位置している。各非磁性膜70の第1軸Xに沿う方向の寸法は0.02mmである。各非磁性膜70の第2軸Zに沿う方向の寸法は、1mmである。当該2次元モデルにおいて、第2正方向Z1の端には非磁性部60が位置している。当該非磁性部60の第1正方向X1及び第1負方向X2の端は非磁性膜70と接している。当該非磁性部60の第1軸Xに沿う方向の寸法は0.96mmである。当該非磁性部60の第2軸Zに沿う方向の寸法は0.072mmである。非磁性層50、非磁性部60の比透磁率μrは、1とした。In the two-dimensional model, a
2次元シミュレーションでは、磁性薄帯40の寸法や位置について以下のようにパラメータを振り分けた。また、同様に、2次元シミュレーションでは、磁性薄帯40の間に位置する非磁性部60及び非磁性層50の寸法や位置について以下のようにパラメータを振り分けた。磁性薄帯40の第1軸Xに沿う長さは、0.015~0.96mmの範囲で段階的に振り分けた。磁性薄帯40の第2軸Zに沿う長さは、0.0145~0.928mmの範囲で段階的に振り分けた。また、磁性薄帯40の数は、第1軸Xに沿う方向において1~58個、第2軸Zに沿う方向において1~58個配置されるように振り分けた。また、上記の磁性薄帯40をインダクタ部品の中に均等に位置するように配置した場合、各磁性薄帯40の間に位置する非磁性部60の第1軸Xに沿う方向の寸法は、0.002241379mm~0.52mmの範囲で変化する。同様に、各磁性薄帯40の間に位置する非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、0.002~0.496mmの範囲で変化する。In the two-dimensional simulation, parameters were allocated as follows for the dimensions and positions of the
<2次元シミュレーションにおける実効比透磁率について>
上記の条件を用いて、実効比透磁率μreを2次元シミュレーションによって算出した。実効比透磁率μreは、2次元シミュレーションにおいて、インダクタ配線30に0.01Aの電流を印加した際のインダクタンスLに対して、真空の透磁率μ0を用いて、以下の式により算出した。
<Effective relative permeability in two-dimensional simulation>
Using the above conditions, the effective relative magnetic permeability μ was calculated by a two-dimensional simulation. In the two-dimensional simulation, the effective relative magnetic permeability μ was calculated by the following formula using the vacuum magnetic permeability μ for the inductance L when a current of 0.01 A was applied to the
μre=(1000×L)/μ0
<2次元シミュレーションの充填率の結果について>
一般的に、インダクタ部品において磁性材料の充填率が高いほど、実効比透磁率μreが大きくなることが知られている。例えば、上記2次元シミュレーションにおいて、二次元充填率を算出する。二次元充填率は、磁性薄帯40、非磁性層50、及び非磁性部60の寸法及び、位置を考慮せず、第1軸Xと第2軸Zとで表されるインダクタ部品の平面上を占める磁性薄帯40の割合とする。図20に示すように、二次元充填率が増大するに伴って、実効比透磁率μreが概ね比例して大きくなる傾向がみられた。
μre=(1000×L)/μ0
<Results of 2D simulation of filling rate>
It is generally known that the higher the filling rate of the magnetic material in an inductor component, the larger the effective relative permeability μre. For example, the two-dimensional filling rate is calculated in the above two-dimensional simulation. The efficiency is expressed by the magnetic field occupying the plane of the inductor component represented by the first axis X and the second axis Z, without taking into account the dimensions and positions of the
また、上記インダクタ部品の2次元モデルにおいて磁性薄帯40、非磁性部60、非磁性層50を上記のパラメータで振り分けた際の一次元充填率を算出した。インダクタ配線30及び非磁性層50を含まない箇所で、第1軸Xに平行な第1仮想直線VL1をインダクタ部品に引いたとする。一次元充填率は、第1仮想直線VL1上において磁性薄帯40の占める割合である。なお、当該一次元充填率は、上記第1一次元充填率に相当する。In addition, the one-dimensional filling rate was calculated when the
図19に示すように、シミュレーション結果では、一次元充填率が大きくなるにしたがって実効比透磁率μreが大きくなっていた。具体的には、一次元充填率が30%より大きく、90%未満の範囲では、一次元充填率の増大に伴う実効比透磁率μreの増大は比較的に緩やかであった。一方で、一次元充填率が90%以上の範囲では、一次元充填率の増大に伴う実効比透磁率μreの増大は比較的に急激であった。図19のグラフにおいて、実効比透磁率μreをy軸、一次元充填率をx軸としたとき、一次元充填率が30%より大きく、90%未満の範囲における指数回帰線LL1は、y=0.4882e2.7914xである。一方、一次元充填率が90%以上の範囲における指数回帰線LL2は、y=8×10-7e17.827Xである。したがって、一次元充填率が90%以上の範囲では、指数回帰線の傾きは、一次元充填率が90%未満の範囲よりも大きくなっていた。 As shown in FIG. 19, in the simulation results, the effective relative permeability μre increased as the one-dimensional filling rate increased. Specifically, in the range where the one-dimensional filling rate was greater than 30% and less than 90%, the increase in the effective relative permeability μre with the increase in the one-dimensional filling rate was relatively gradual. On the other hand, in the range where the one-dimensional filling rate was 90% or more, the increase in the effective relative permeability μre with the increase in the one-dimensional filling rate was relatively rapid. In the graph of FIG. 19, when the effective relative permeability μre is on the y-axis and the one-dimensional filling rate is on the x-axis, the exponential regression line LL1 in the range where the one-dimensional filling rate is greater than 30% and less than 90% is y = 0.4882e 2.7914x . On the other hand, the exponential regression line LL2 in the range where the one-dimensional filling rate is 90% or more is y = 8 × 10 -7 e 17.827X . Therefore, in the range where the one-dimensional filling rate is 90% or more, the slope of the exponential regression line is greater than in the range where the one-dimensional filling rate is less than 90%.
<2次元シミュレーションのアスペクト比の結果について>
上記2次元シミュレーションにおいて、一次元充填率が90%以上となる範囲で、磁性薄帯40、非磁性部60の寸法を上記のパラメータの範囲内で振り分けたとする。その結果、磁性薄帯40のアスペクト比は0より大きく68未満の範囲内で変化する。なお、磁性薄帯40のアスペクト比は、第2軸Zに沿う方向の寸法に対する第1軸Xに沿う方向の寸法である。
<Aspect ratio results of 2D simulation>
In the above two-dimensional simulation, the dimensions of the
図21に示すように、当該シミュレーション結果では、アスペクト比が増加するのに伴って、実効比透磁率μreが増加する傾向が得られた。一方で、アスペクト比が0より大きく4未満の範囲では、実効比透磁率μreの最低値は、おおよそ5を示した。すなわち、アスペクト比が0より大きく4未満の範囲では、アスペクト比の増加に伴う実効比透磁率μreの増加が必ずしも期待できない。As shown in Figure 21, the simulation results showed a tendency for the effective relative permeability μre to increase as the aspect ratio increases. On the other hand, in the range where the aspect ratio is greater than 0 and less than 4, the minimum value of the effective relative permeability μre was approximately 5. In other words, in the range where the aspect ratio is greater than 0 and less than 4, an increase in the effective relative permeability μre with an increase in the aspect ratio cannot necessarily be expected.
また、上記シミュレーション結果では、磁性薄帯40のアスペクト比が8以上の場合、実効比透磁率μreが10より大きくなった。また、アスペクト比が8以上の範囲では、ほとんどの場合で実効比透磁率μreが15を上回った。
In addition, in the above simulation results, when the aspect ratio of the
<3次元シミュレーションについて>
次に、インダクタ部品10について得られる特性を、比較例のインダクタ部品90と比較したシミュレーションについて説明する。シミュレーションには、ムラタソフトウェア株式会社のFemtet(登録商標)を用いた。
<About 3D simulation>
Next, a description will be given of a simulation in which the characteristics obtained for the
<3次元シミュレーションの条件について>
使用したソフトは、ムラタソフトウェア製のFemtet2019である。ソルバは、静磁場解析である。モデルは、3次元である。標準メッシュサイズは、0.25mmである。磁性体は、Fe、Si、Cr、Bからなるアモルファス金属磁性薄膜、比透磁率μrは、7000であり、飽和磁束密度Bsは、0.8Tである。磁性体BH曲線は、B=Bs×tanh(μ0×μr×H/Bs)を満たすものを使用した。なお、磁性体BH曲線は、真空の透磁率以下にならないように、比透磁率μrが1以上の部分を使用し、さらにFemtet2019の機能を使って真空の透磁率へ外挿した。インダクタ配線30の材質は、銅である。
<Conditions for 3D simulation>
The software used is Femtet2019 made by Murata Software. The solver is static magnetic field analysis. The model is three-dimensional. The standard mesh size is 0.25 mm. The magnetic material is an amorphous metal magnetic thin film made of Fe, Si, Cr, and B, with a relative magnetic permeability μr of 7000 and a saturation magnetic flux density Bs of 0.8 T. The magnetic material BH curve used satisfies B=Bs×tanh (μ0×μr×H/Bs). Note that the magnetic material BH curve uses a portion with a relative magnetic permeability μr of 1 or more so as not to be less than the vacuum permeability, and is further extrapolated to the vacuum permeability using the function of Femtet2019. The material of the
磁性薄帯40の第1軸Xに沿う方向の寸法は、990μmである。磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法は、20μmである。磁性薄帯40の中心軸CAに沿う方向の寸法は、990μmである。非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、2.439024μmである。第1軸Xに沿う方向に隣り合う磁性薄帯40の間に位置する非磁性部60の第1軸Xに沿う方向の寸法は、20μmである。中心軸CAに沿う方向に隣り合う磁性薄帯40の間に位置する非磁性部60の中心軸CAに沿う方向の寸法は、20μmである。磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向に積層する数は、41個である。磁性薄帯40の第1軸Xに沿う方向に並ぶ数は、2個である。磁性薄帯40の中心軸CAに沿う方向に並ぶ数は、2個である。The dimension of the
インダクタ部品10の第1軸Xに沿う方向の寸法は、2000μmである。インダクタ部品10の第2軸Zに沿う方向の寸法は、920μmである。インダクタ配線30の第1軸Xに沿う方向の寸法は、1mmである。インダクタ配線30の第2軸Zに沿う方向の寸法は、100μmである。インダクタ配線30の中心軸CAに沿う方向の寸法は、2000μmである。インダクタ配線30の位置は、インダクタ配線30の重心が、素体20の重心位置に一致するように配置した。非磁性層50、非磁性部60の非磁性材料の比透磁率μrは、1とした。
The dimension of the
一方で、図17に示すように、比較例のインダクタ部品90は、素体91が、磁性材料と非磁性材料とのコンポジット材である。シミュレーションには、素体91は、Fe、Si、Cr、Bからなるアモルファス金属粒子と樹脂のメタルコンポジット材とした。素体91の比透磁率μrは、24であり、金属磁性体充填率は70%、飽和磁束密度Bsは、0.56Tである。また、素体91の磁性体BH曲線は、B=Bs×tanh(μ0×μr×H/Bs)を満たすものを使用した。なお、磁性体BH曲線は、真空の透磁率以下にならないように、比透磁率μrが1以上の部分を使用し、さらにFemtet2019の機能を使って、真空の透磁率へ外挿した。On the other hand, as shown in FIG. 17, the
次に、シミュレーションによって算出する特性指標について説明する。
インダクタンスLの単位はnHである。直流重畳特性Isatの単位はAであり、直流重畳特性Isatは、0.001AにおけるインダクタンスLである初期インダクタンスに対してインダクタンスLが20%低下する時の電流値である。
Next, the characteristic index calculated by the simulation will be described.
The unit of inductance L is nH. The unit of DC bias characteristic Isat is A, and the DC bias characteristic Isat is the current value at which inductance L decreases by 20% from the initial inductance, which is inductance L at 0.001 A.
<3次元シミュレーションの結果について>
図18に示すように、まず上記の実施例及び比較例について、前述の2次元シミュレーションと同様にして、実効比透磁率μreを算出した。実施例における実効比透磁率μreは、比較例における実効比透磁率μreよりも大きく、具体的には、実施例における実効比透磁率μreは28であり、比較例における実効比透磁率μreは24であった。
<Results of 3D simulation>
18, first, the effective relative permeability μre was calculated for the above-mentioned Example and Comparative Example in the same manner as in the above-mentioned two-dimensional simulation. The effective relative permeability μre in the Example was larger than the effective relative permeability μre in the Comparative Example. Specifically, the effective relative permeability μre in the Example was 28, and the effective relative permeability μre in the Comparative Example was 24.
次に、実施例及び比較例について、3次元シミュレーションを行い、Isat及びインダクタンスLを算出した。実施例におけるIsatは、比較例におけるIsatよりも大きく、具体的には、実施例におけるIsatは35であり、比較例におけるIsatは30であった。Next, a three-dimensional simulation was performed for the example and the comparative example to calculate Isat and inductance L. Isat in the example was larger than Isat in the comparative example; specifically, Isat in the example was 35 and Isat in the comparative example was 30.
実施例におけるインダクタンスLは、比較例におけるインダクタンスLよりも大きく、具体的には、実施例におけるインダクタンスLは14.1であり、比較例におけるインダクタンスLは9.0であった。 The inductance L in the embodiment is larger than the inductance L in the comparative example; specifically, the inductance L in the embodiment is 14.1, and the inductance L in the comparative example is 9.0.
<本実施形態の作用について>
インダクタ部品10のインダクタ配線30に、中心軸CAに沿う方向に電流が流れると、インダクタ配線30周りには、磁界が発生する。そして、インダクタ配線30の中心軸CAに直交する断面において、磁束は、第1軸Xに沿う方向の端に集中しやすい。また、仮にインダクタ配線30に電流が流れたときの磁束が、第1磁性薄帯41の第1軸Xに沿う方向の端を通過すると、磁束が乱れたり、局所に集中したりする。
<Operation of this embodiment>
When a current flows in a direction along the central axis CA through the
<本実施形態の効果について>
(1)本実施形態では、磁性薄帯40が主面MFに対して直交する方向に積層され、且つ第1軸Xに沿う方向に2つ並んでいる。このように磁性薄帯40が規則的に配置された構造を前提として、第1軸Xに沿う第1仮想直線VL1上での第1一次元充填率が90%より大きくなっている。上述のシミュレーション結果のとおり、第1一次元充填率が90%を超えると、第1一次元充填率の増加に対する実効比透磁率μreの増加割合が大きくなる。したがって、本実施形態では、素体20全体として実用上十分な実効比透磁率μreを得られる。また、図18に示すように、実施形態では、実効比透磁率μreの大きさを反映して、Isat及びインダクタンスLの値も大きくなっている。特に、実施例と比較例とのシミュレーション結果を比較すると、実施例では、実効比透磁率μreの大きさによる効果以上にインダクタンスLの改善がみられた。すなわち、インダクタ部品10にとって好ましい特性が得られる。
<Effects of this embodiment>
(1) In this embodiment, the
(2)上記2次元シミュレーションにおいて、図19に示すように、第1一次元充填率が96%以上の場合、実効比透磁率μreが15を超えるものが存在する。パワーインダクタとして利用する場合、インダクタ部品の実効比透磁率μreは15を超えていることが好ましい。本実施形態では、インダクタ部品10の第1一次元充填率は略97%である。したがって、実効比透磁率μreは15を超えている可能性が高く、パワーインダクタとしての利用に適している。
(2) In the above two-dimensional simulation, as shown in FIG. 19, when the first one-dimensional filling factor is 96% or more, there are some whose effective relative permeability μre exceeds 15. When used as a power inductor, it is preferable for the effective relative permeability μre of the inductor component to exceed 15. In this embodiment, the first one-dimensional filling factor of the
(3)上記実施形態において、第2仮想直線VL2上において、磁性薄帯40の素体20に対する第2一次元充填率は略99%である。したがって、インダクタ部品10は、中心軸CAに沿った方向においても相当の磁性薄帯40の充填率が確保されていて、磁性薄帯40の二次元充填率としても、約96%を超えている。
(3) In the above embodiment, the second one-dimensional filling rate of the
(4)図21に示すシミュレーションの結果のとおり、磁性薄帯40の一次元充填率が90%以上という条件下において、磁性薄帯40のアスペクト比が4以上であると、アスペクト比が大きくなるに従って実効比透磁率μreの下限が急激に大きくなる。上記実施形態では、第1磁性薄帯41のアスペクト比は46であるので、第1一次元充填率が90%以上であれば、高い実効比透磁率μreとなる。21, under the condition that the one-dimensional filling rate of the
(5)図21に示すように、上記シミュレーション結果では、アスペクト比が8以上の場合、実効比透磁率μreが10より大きくなっている。また、アスペクト比が8以上の範囲では、ほとんどの場合で実効比透磁率μreが15を上回っている。したがって、アスペクト比が8以上では、例えば、パワーインダクタとしての適用に好ましい特性が得られる可能性が高くなる。本実施形態において、第1磁性薄帯41のアスペクト比は46である。したがって、インダクタ部品10は、パワーインダクタとしての適用に効果的な実効比透磁率μreを得るのにさらに好ましい。
(5) As shown in FIG. 21, in the above simulation results, when the aspect ratio is 8 or more, the effective relative permeability μre is greater than 10. Furthermore, in the range where the aspect ratio is 8 or more, the effective relative permeability μre exceeds 15 in most cases. Therefore, when the aspect ratio is 8 or more, it is highly likely that characteristics preferable for application as a power inductor, for example, can be obtained. In this embodiment, the aspect ratio of the first
(6)上記実施形態によれば、第3仮想直線VL3は、第1磁性薄帯41の第1範囲AR11内を通っている。そのため、インダクタ配線30に電流が流れたときに発生する磁束のうち、インダクタ配線30の第1配線端IP1の近傍において、第3仮想直線VL3に沿う向きの磁束の大半は、第1磁性薄帯41の第1軸Xに沿う方向の端を除く部分を通過する。すなわち、インダクタ配線30に電流が流れたときに発生する磁束のうち、第1磁性薄帯41に沿う方向の端を通過する磁束が少なくなる。そのため、磁束が乱れたり、磁束が局所に集中したりすることを抑制できる。
(6) According to the above embodiment, the third virtual straight line VL3 passes through the first range AR11 of the first
(7)上記実施形態において、非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は4μm以下である。したがって、非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法に対して小さくなっている。そのため、第2軸Zに沿った方向に対し、磁性薄帯40の充填率を確保しやすい。(7) In the above embodiment, the dimension of the
(8)上記実施形態によれば、磁性薄帯40の材質は、Fe元素及びSi元素を含んでいる。そのため、磁性材料として、高い比透磁率μrを得ることができる。
<その他の実施例>
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて実施することができる。
(8) According to the above embodiment, the material of the
<Other Examples>
The above embodiment can be modified as follows: The above embodiment and the following modifications can be combined and implemented within a range that does not cause technical contradiction.
・上記実施形態において、素体20の形状は、上記実施形態の例に限られない。例えば、第2軸Zに沿う方向から視たときに、素体20の形状は、長方形状、円状、楕円状、四角形以外の多角形状等であってもよい。また、素体20の形状は、立方体、円柱であってもよい。素体20の形状は、例えば、第1軸Xに沿う寸法と中心軸CAに沿う寸法が異なる直方体や多角柱であってもよい。
- In the above embodiment, the shape of the
・上記実施形態において、インダクタ配線30は、電流が流れた場合磁性薄帯40に磁束を発生させることによって、インダクタ部品10にインダクタンスLを付与できるものであれば、形状は適宜に変更できる。
- In the above embodiment, the shape of the
例えば、インダクタ配線30は、中心軸CAに直交する断面において、楕円状であってもよい。そして、当該インダクタ配線30に外接するとともに、第1軸Xに沿う第1辺及び第2軸Zに沿う第2辺を有する面積が最小の仮想長方形VRを描く。このとき、仮想長方形VRの第1辺は、仮想長方形VRの第2辺よりも長い。For example, the
また、上記実施形態において、中心軸CAに直交する断面におけるインダクタ配線30の形状は、第2軸Zに沿う第2辺が、第1軸Xに沿う第1辺よりも長くてもよい。
さらに、中心軸CAに直交する断面において、インダクタ配線30の形状は、1つ以上の突出部分を含む場合等、線対称や回転対称等の対称性を有しない形状であってもよい。
In the above embodiment, the shape of the
Furthermore, in a cross section perpendicular to the central axis CA, the shape of the
さらに、中心軸CAに直交する断面において、インダクタ配線30の形状は、正方形状であってもよいし、真円状であってもよい。この場合、中心軸CAに直交する断面において描く仮想長方形VRは正方形となり、仮想長方形VRの第1辺は、仮想長方形VRの第2辺より長くない。Furthermore, in a cross section perpendicular to the central axis CA, the shape of the
・上記実施形態において、第3仮想直線VL3は、インダクタ配線30上に積層されたすべての磁性薄帯40の第1範囲AR11内を通過していなくてもよい。少なくとも、第3仮想直線VL3は、第1磁性薄帯41の第1範囲AR11内を通過していればよい。なお、第3仮想直線VL3は、第1磁性薄帯41を含む第2軸Zに沿う方向に連続した5つの磁性薄帯40の第1範囲AR11内を通過していることが好ましい。In the above embodiment, the third virtual straight line VL3 does not have to pass through the first ranges AR11 of all of the
・加えて、上記実施形態において、第3仮想直線VL3が第1範囲AR11内ではなく、非磁性部60上を通っていてもよい。
・上記実施形態において、インダクタ配線30の形状は、直線状に限られない。磁性薄帯40の主面MFに沿って延びていればよく、例えば、全体として湾曲している形状や、ミアンダ形状であってもよい。インダクタ配線30が同一平面上で延びていると、インダクタ配線30の第1配線端IP1と第1磁性薄帯41との配置を調整しやすい。なお、インダクタ配線30がミアンダ形状の場合、中心軸CAはミアンダ状に延びる。
In addition, in the above embodiment, the third virtual straight line VL3 may pass through the
In the above embodiment, the shape of the
・上記実施形態において、第1断面は、中心軸CAに直交する断面であれば、どの位置に定めてもよい。中心軸CAに直交するいずれかの第1断面視において、第1仮想直線VL1上における磁性薄帯40の一次元充填率が90%以上であればよい。In the above embodiment, the first cross section may be set at any position as long as it is a cross section perpendicular to the central axis CA. In any first cross section perpendicular to the central axis CA, the one-dimensional filling rate of the
・上記実施形態において、インダクタ配線30の材質は、導電性材料であれば、上記実施形態の例に限られない。例えば、インダクタ配線30の材質は、導電性の樹脂であってもよい。In the above embodiment, the material of the
・上記実施形態において、インダクタ配線30が素体20から露出している部分には、外部電極が接続されていてもよい。例えば、インダクタ配線30の中心軸CAに沿う方向の両端面、及び素体20の中心軸CAに沿う方向の両端面に、塗布、印刷、めっき等によって、外部電極を形成してもよい。In the above embodiment, an external electrode may be connected to the portion of the
・上記実施形態において、複数の磁性薄帯40と非磁性層50とが積層される方向は、製造上の誤差等により、中心軸CA及び第1軸Xに対して直交しないこともある。上記実施形態において、磁性薄帯40等が「第2軸Zに沿う方向に積層されている」というのは、このような製造上の誤差等を許容するものである。In the above embodiment, the direction in which the multiple
・上記実施形態において、第2軸Zに沿う方向に積層される磁性薄帯40の数は、2個以上であればよい。この場合、2つの磁性薄帯40の間に、インダクタ配線30及び非磁性層50が配置されていればよい。In the above embodiment, the number of
・上記実施形態において、磁性薄帯40の材質は、磁性材料であれば、上記実施形態の例に限られない。例えば、Feであってもよいし、Niであってもよい。また、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Al、Si、B、P元素以外を含む金属磁性材料であってもよい。In the above embodiment, the material of the
・上記実施形態において、非磁性層50の材質は、非磁性材料であれば、上記実施形態の例に限られない。非磁性層50は、アクリル樹脂や、エポキシ樹脂、シリコン樹脂以外の樹脂であってもよい。また、非磁性層50は、アルミナ、シリカ、ガラス等の非磁性セラミクスやこれらを含む非磁性無機物であってもよいし、空隙であってもよく、さらにこれらの混合物であってもよい。この点、非磁性部60及び非磁性膜70についても同様である。また、非磁性層50、非磁性部60及び非磁性膜70の材質は、非磁性材料であれば、互いに異なっていてもよいし、部分的に異なっていてもよい。
In the above embodiment, the material of the
・上記実施形態において、非磁性層50、非磁性部60、非磁性膜70は一体化していてもよいし、別の部材であってもよい。例えば、非磁性層50は、中空であってもよいし、磁性薄帯40の表面が酸化した酸化膜が絶縁体となって構成されていてもよい。In the above embodiment, the
・上記実施形態において、非磁性層50を省いてもよい。この場合、第2軸Zに沿う方向に隣り合う磁性薄帯40同士が直接接触していてもよい。なお、「複数の磁性薄帯40が積層された」とは、具体的には、隣接する磁性薄帯40同士が完全に又は部分的に絶縁されている場合や微視的に物理的な境界が存在する場合を指す。例えば、磁性薄帯40同士が焼結されて完全に一体化されている状態等は含まない。In the above embodiment, the
・上記実施形態において、磁性薄帯40が主面MFに対して直交する方向に積層されているのであれば、磁性薄帯40、非磁性層50及び非磁性部60の構成は、変更できる。例えば、第2部分P2のうちのインダクタ配線30を除く部分全てを磁性薄帯40で構成してもよいし非磁性層50で構成してもよい。また、第2部分P2のうちのインダクタ配線30を除く部分全てを磁性薄帯40で構成する場合、その磁性薄帯40は粉末状の磁性材料と非磁性材料とのコンポジット材であってもよい。このようなコンポジット材としては、Fe、Si、Cr、Bからなるアモルファス金属粒子と樹脂とのメタルコンポジット材が挙げられる。
In the above embodiment, if the
・上記実施形態によれば、磁性薄帯40は、第2軸Zに沿う同一の位置において、第1軸Xに沿う方向に2個並んでおり、中心軸CAに沿う方向に2個並んでいる。すなわち、「M」及び「N」を正の整数とした場合、磁性薄帯40は、第2軸Zに沿う同一の位置において、中心軸CAに沿う方向に「M」個並んでおり、第1軸Xに沿う方向に「N」個並んでおり、「M」及び「N」のいずれも2である。上記実施形態において、第1軸Xに沿う方向に並ぶ磁性薄帯40の数である「N」は、3個以上であってもよい。また、中心軸CAに沿う方向に並ぶ磁性薄帯40の数である「M」は、1個であってもよいし、3個以上であってもよい。
- According to the above embodiment, at the same position along the second axis Z, two
・上記実施形態において、複数の磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法は、異なっていてもよい。また、磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法が小さい場合、製造方法によっては20%程度の製造誤差が生じることもあり得る。したがって、磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法は、複数の磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法の平均値に対して、80%以上120%以下であれば、ほぼ等しいとみなせる。なお、1つの磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法は、電子顕微鏡にて1000倍から10000倍までの間の倍率に拡大した一枚の画像のうち、3点の平均値とする。また、複数の磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法は、電子顕微鏡にて3つ以上の磁性薄帯40がおさまる一枚の画像で測定した1つの磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法の平均値である。
In the above embodiment, the dimensions of the
・複数の磁性薄帯40の第2軸Zに沿う方向の寸法は、すべて同一でなくてもよい。互いにばらついていてもよいし、平均値に対して、20%より大きくばらついていてもかまわない。
The dimensions of the multiple
・上記実施形態において、第2軸Zに沿う方向に隣り合う1組の磁性薄帯40間の間隔は異なっていてもよい。例えば、複数の非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、異なっていてもよい。非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法が小さい場合、製造方法によっては20%程度の製造誤差が生じることもあり得る。また例えば、上述した変更例のように、非磁性層50の一部分が中空になることで、第2軸Zに沿う方向に隣り合う1組の磁性薄帯40間の間隔がばらつくこともあり得る。また、非磁性層50と磁性薄帯40との間に空隙が存在することもある。この場合、第2軸Zに沿う方向に隣り合う1組の磁性薄帯40間の間隔は、非磁性層50と空隙との長さを足し合わせたものとなる。したがって、第2軸Zに沿う方向に隣り合う1組の磁性薄帯40間の間隔は、第2軸Zに沿う方向に隣り合う複数組の磁性薄帯40間の間隔の平均値に対して、80%以上120%以下であれば、ほぼ等しいとみなせる。なお、第2軸Zに沿う方向に隣り合う1組の磁性薄帯40間の間隔は、電子顕微鏡にて1000倍から10000倍までの間の倍率に拡大した一枚の画像のうち、第2軸Zに沿う方向の最小の寸法とする。また、第2軸Zに沿う方向に隣り合う複数組の磁性薄帯40間の間隔の平均値は、電子顕微鏡にて6つ以上の磁性薄帯40がおさまる一枚の画像で測定した5組の磁性薄帯40の間隔の平均値である。
In the above embodiment, the interval between a pair of adjacent
・複数の非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、すべて同一でなくてもよい。互いにばらついていてもよいし、平均値に対して、20%より大きくばらついていてもかまわない。The dimensions of the multiple
・上記実施形態において、非磁性部60の数や位置は、上記実施形態の例に限られない。第1軸Xに沿う方向や中心軸CAに沿う方向における磁性薄帯40の数や位置に併せて、非磁性部60の数や位置を変更すればよい。また、非磁性部60の大きさも、第2軸Zに沿う方向における同一の位置における磁性薄帯40の間隔に併せて、適宜変更すればよい。In the above embodiment, the number and positions of the
・上記実施形態において、磁性薄帯40、非磁性層50、及び非磁性部60の寸法は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、非磁性層50の第2軸Zに沿う方向の寸法は、4μmより大きくてもよい。In the above embodiment, the dimensions of the
・上記実施形態において、非磁性膜70は省略してもよい。なお、非磁性膜70を形成する場合には、例えば、インダクタ部品10の製造方法において、第2被覆部83の第1軸X及び中心軸CAに沿う方向の隙間に対して、積層体84の第1軸X及び中心軸CAに沿う方向の寸法を小さく設定すればよい。この場合、第2被覆部83と積層体84との隙間に、樹脂材86が入り込むことで、非磁性膜70を形成できる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態において、磁性薄帯40を通り、第1軸Xに沿う方向において描かれる複数の第1仮想直線VL1のうち、少なくとも第1磁性薄帯41を通る第1仮想直線VL1上において、磁性薄帯40の第1一次元充填率が90%以上であればよい。なお、第2軸Zに沿う方向に積層された複数の磁性薄帯40のうち、50%以上の数の磁性薄帯40に関して、各磁性薄帯40を通る第1仮想直線VL1上において、磁性薄帯40の第1一次元充填率が90%以上であることが好ましい。In the above embodiment, among the multiple first virtual straight lines VL1 drawn in the direction along the first axis X through the
・上記実施形態において、第1仮想直線VL1上における磁性薄帯40の素体20に対する第1一次元充填率は、90%以上であれば、96%を下回っていても構わない。上述したように、第1一次元充填率が90%以上であれば、インダクタ部品10に好ましい実効比透磁率μreが得られる。In the above embodiment, the first one-dimensional filling rate of the
・上記実施形態において、第2仮想直線VL2上における磁性薄帯40の素体20に対する第2一次元充填率は、90%を下回っていてもよい。
・上記実施形態において、磁性薄帯40のアスペクト比が4以下であってもよい。アスペクト比が4以下であっても、第1一次元充填率を高めることで、期待する実効比透磁率μreが得られることもある。
In the above embodiment, the second one-dimensional filling rate of the
In the above embodiment, the aspect ratio of the
・上記実施形態において、インダクタ部品10の製造方法は、上記実施形態の例に限られない。例えば、積層体84を、第2被覆部83に配置せずに、素体20を第2軸Zに沿う方向に積層される複数のシートを形成して、これらの複数のシートを積層させることによって、素体20を形成してもよい。In the above embodiment, the manufacturing method of the
10…インダクタ部品
20…素体
30…インダクタ配線
40…磁性薄帯
41…第1磁性薄帯
50…非磁性層
60…非磁性部
70…非磁性膜
AR11…第1範囲
CA…中心軸
VL1…第1仮想直線
VL2…第2仮想直線
VL3…第3仮想直線
VR…仮想長方形
X…第1軸
X1…第1正方向
X2…第1負方向
Z…第2軸
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
前記素体の内部で、前記主面に沿って延びているインダクタ配線と、を備え、
前記インダクタ配線の延びる軸を中心軸とし、前記中心軸に直交する断面視で前記主面に沿う軸を第1軸とし、前記断面視で前記主面に直交する軸を第2軸としたとき、
前記断面視において、
前記インダクタ配線に対して前記第2軸に沿う方向に積層された前記磁性薄帯のうち、前記インダクタ配線から前記第2軸に沿う方向の距離が最も短い前記磁性薄帯を第1磁性薄帯としたとき、
前記磁性薄帯は、前記第1磁性薄帯に対して、前記第1軸に沿う方向に、非磁性部を介して複数並んでおり、
前記第1磁性薄帯を通り、前記第1軸に沿う方向に第1仮想直線を引いたときに、前記第1仮想直線上における前記磁性薄帯の前記素体に対する一次元充填率は90%以上である
インダクタ部品。 an element body including a plurality of flat magnetic ribbons made of a magnetic material, the plurality of magnetic ribbons being stacked in a direction perpendicular to a main surface of the magnetic ribbons;
an inductor wiring extending along the main surface inside the element body;
When an axis along which the inductor wiring extends is defined as a central axis, an axis along the main surface in a cross-sectional view perpendicular to the central axis is defined as a first axis, and an axis perpendicular to the main surface in the cross-sectional view is defined as a second axis,
In the cross-sectional view,
Among the magnetic ribbons stacked in the direction along the second axis with respect to the inductor wiring, the magnetic ribbon that is the shortest in distance from the inductor wiring in the direction along the second axis is defined as a first magnetic ribbon,
the magnetic ribbon is arranged in a direction along the first axis with a non-magnetic portion interposed between the first magnetic ribbon,
an inductor component, wherein when a first imaginary line is drawn through the first magnetic ribbon in a direction along the first axis, a one-dimensional filling factor of the magnetic ribbon with respect to the element body on the first imaginary line is 90% or more.
請求項1に記載のインダクタ部品。 2. The inductor component according to claim 1, wherein when first imaginary lines are drawn through the magnetic ribbon in a direction along the first axis, a one-dimensional filling factor of the magnetic ribbon with respect to the body on any of the first imaginary lines is 90% or more.
請求項1又は請求項2に記載のインダクタ部品。 The inductor component according to claim 1 or 2, wherein the one-dimensional filling factor is 96% or more.
前記磁性薄帯は、前記第1磁性薄帯に対して、前記中心軸に沿う方向に、非磁性部を介して複数並んでおり、
前記一次元充填率を第1一次元充填率とし、前記第1磁性薄帯を通り、前記中心軸に沿う方向に第2仮想直線を引いたときに、前記第2仮想直線上における前記磁性薄帯の前記素体に対する一次元充填率を第2一次元充填率としたとき、
前記第2一次元充填率は90%以上である
請求項1~請求項3のいずれか一項に記載のインダクタ部品。 When the cross-sectional view is a first cross-sectional view, in a second cross-sectional view along the second axis and perpendicular to the first axis,
the magnetic ribbon is arranged in a direction along the central axis with respect to the first magnetic ribbon, with non-magnetic portions interposed therebetween;
When the one-dimensional filling rate is a first one-dimensional filling rate, and a second imaginary line is drawn passing through the first magnetic ribbon in a direction along the central axis, the one-dimensional filling rate of the magnetic ribbon with respect to the element body on the second imaginary line is a second one-dimensional filling rate,
The inductor component according to any one of claims 1 to 3, wherein the second one-dimensional filling factor is 90% or more.
請求項4に記載のインダクタ部品。 The inductor component according to claim 4 , wherein the second one-dimensional filling factor is 96% or more.
前記第1磁性薄帯の前記第2軸に沿う方向の寸法に対する、前記第1磁性薄帯の前記第1軸に沿う方向の寸法の比をアスペクト比としたとき、前記アスペクト比は4より大きい
請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のインダクタ部品。 In the cross-sectional view,
The inductor component according to any one of claims 1 to 5, wherein when the aspect ratio is defined as a ratio of a dimension of the first magnetic ribbon in a direction along the first axis to a dimension of the first magnetic ribbon in a direction along the second axis, the aspect ratio is greater than 4.
請求項6に記載のインダクタ部品。 The inductor component of claim 6 , wherein the aspect ratio is greater than 8.
請求項1~請求項7のいずれか一項に記載のインダクタ部品。 An inductor component as described in any one of claims 1 to 7, wherein, in the cross-sectional view, one of two directions along the first axis is defined as a first positive direction, an end of the inductor wiring in the first positive direction is defined as a first wiring end, a range of the magnetic ribbon excluding both ends in the direction along the first axis is defined as a first range, and when a third imaginary line passing through the first wiring end and extending in a direction along the second axis is drawn, the third imaginary line passes within the first range of the first magnetic ribbon.
前記非磁性層の前記第2軸に沿う方向の寸法は、4μm以下である
請求項1~請求項8のいずれか一項に記載のインダクタ部品。 When viewed in cross section, the element body has a nonmagnetic layer made of a nonmagnetic material between the magnetic ribbons adjacent to each other along the second axis,
9. The inductor component according to claim 1, wherein the nonmagnetic layer has a dimension of 4 μm or less in the direction along the second axis.
請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のインダクタ部品。 The inductor component according to any one of claims 1 to 9, wherein the magnetic ribbon contains Fe elements and Si elements.
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