线圈部件和使用其的无线通信电路的制作方法

1.本发明涉及线圈部件，特别涉及通过与通信电路连接而作为天线线圈发挥功能的线圈部件和使用其的无线通信电路。


背景技术：

2.作为通过与通信电路连接而作为天线线圈发挥功能的线圈部件，已知有专利文献1所记载的线圈部件。在专利文献1的图8中，公开了通过将含有磁性粉的膏直接涂敷于线圈图案来形成磁性层的方法。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.[专利文献1]日本特开2015-220719号公报
[0006]
[专利文献2]日本特开2013-140880号公报


技术实现要素：

[0007]
发明要解决的课题
[0008]
然而，专利文献1所记载的线圈图案的纵横比(线圈图案的厚度相对于宽度之比)大，所以存在磁性粉难以进入在径向上相邻的线圈图案间的问题。为了使磁性粉容易进入在径向上相邻的线圈图案间，如专利文献2所记载的那样，使用通过雾化法制作的球形的磁性粉即可，但是如果采用球形的磁性粉的话难以提高磁性层的导磁率。
[0009]
因此，本发明的目的在于，在具有线圈图案被磁性层覆盖的结构的线圈部件中，提高磁性层的导磁率。
[0010]
用于解决课题的方法
[0011]
本发明的线圈部件的特征在于，包括：基板；线圈图案，其形成在基板的一个表面上；和磁性层，其由在树脂中分散有磁性粉的复合材料构成，以覆盖线圈图案的方式形成在基板的一个表面上，线圈图案具有厚度比径向上的宽度小的扁平形状，磁性粉具有与基板的一个表面垂直的方向上的厚度比与基板的一个表面平行的方向上的直径小的扁平形状，磁性粉的一部分的以基板的一个表面为基准的高度位置存在于线圈图案的高度范围内。
[0012]
根据本发明，磁性粉具有扁平形状，且在与基板的表面平行的方向上取向，所以磁性层的导磁率提高。而且，由于线圈图案也具有扁平形状，所以在线圈图案的径向上的两侧位置也能够配置磁性粉，能够得到高的磁特性。
[0013]
在本发明中，线圈图案的径向上的截面也可以具有以基板的一个表面为基准的高度位置越高宽度越小的倒角形状。由此，由于磁性粉沿着倒角形状部分倾斜地配置，所以能够使由线圈图案产生的磁场的方向与磁性粉的取向方向一致。在该情况下，磁性粉的直径的平均值也可以是倒角形状部分的径向上的宽度的1/5以上且10倍以下。由此，磁场的方向与磁性粉的取向方向更容易一致。
[0014]
在本发明中，也可以是，磁性粉的直径的平均值为30μm以上，线圈图案的宽度为磁
性粉的直径的平均值的1倍以上且10倍以下。由此，能够充分确保磁性层的导磁率，并且能够降低经由磁性粉的线圈图案的线间电容。其结果，在通过将供给10mhz以上的信号的通信电路与线圈图案连接来构成无线通信电路的情况下，能够防止自谐振频率的降低。
[0015]
发明效果
[0016]
这样，根据本发明，在具有线圈图案被磁性层覆盖的结构的线圈部件中，能够提高磁性层的导磁率。
附图说明
[0017]
图1是用于说明本发明的一个实施方式的线圈部件1的结构的大致分解立体图。
[0018]
图2是线圈部件1的大致平面图。
[0019]
图3是由线圈部件1和通信电路11构成的无线通信电路10的示意图。
[0020]
图4是沿着图2所示的a-a线的大致截面图。
[0021]
图5(a)、(b)是用于说明磁性层4中所含的磁性粉4a的形状的示意图，图5(a)是大致俯视图，图5(b)是沿着图5(a)所示的b-b线的大致截面图。
[0022]
图6是平面形状为椭圆形的磁性粉4a的示意图。
[0023]
图7(a)、(b)是用于对磁性层4中的磁性粉4a的取向进行说明的示意图，图7(a)表示进行磁场取向前的状态，图7(b)表示进行磁场取向后的状态。
[0024]
图8(a)、(b)是用于说明相邻的线圈图案3间的寄生电容的示意图，图8(a)表示纵横比为1以上的情况，图8(b)表示纵横比小于1的情况。
[0025]
附图标记说明
[0026]
1 线圈部件
[0027]
2 基板
[0028]
2a 基板的一个表面
[0029]
2b 基板的另一个表面
[0030]
2c、2d 通孔
[0031]
3 线圈图案
[0032]
4 磁性层
[0033]
4a 磁性粉
[0034]
4b 树脂
[0035]
5、6 端子电极
[0036]
10 无线通信电路
[0037]
11 通信电路
[0038]
e1、e2 电力线
[0039]
φ1、φ2 磁场
具体实施方式
[0040]
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
[0041]
图1是用于说明本发明的一个实施方式的线圈部件1的结构的大致分解立体图。另外，图2是线圈部件1的大致俯视图。
[0042]
如图1和图2所示，本实施方式的线圈部件1包括：由pet树脂等绝缘性树脂材料构成的基板2；形成于基板2的一个表面2a上的由铜(cu)等构成的平面螺旋状的线圈图案3；和以覆盖线圈图案3的方式形成于基板2的表面2a上的磁性层4。在图1和图2所示的例子中，线圈图案3的匝数为6匝，但对于线圈图案3的匝数没有特别限定，也可以是1匝。线圈图案3的外周端和内周端经由设置于基板2的通孔2c、2d分别与形成于基板2的另一个表面2b的端子电极5、6连接。线圈图案3能够通过镀敷而形成。
[0043]
磁性层4作为由线圈图案3产生的磁场的磁路发挥功能，所以要求高导磁率。本实施方式中使用的磁性层4由在树脂中分散有磁性粉的复合材料构成，在基板2的表面2a形成线圈图案3后，以覆盖线圈图案3的方式在基板2的表面2a直接涂敷复合材料而形成。因此，在线圈图案3与磁性层4之间不存在构成磁性层4的树脂以外的非磁性材料、例如薄膜等，并且在相邻的线圈图案3之间也填充磁性层4的一部分。由此，与隔着薄膜等在线圈图案3上形成磁性层4的情况相比，能够得到更高的磁特性。磁性层4是否直接涂敷于基板2的表面2a，能够通过在线圈图案3与磁性层4之间是否介有薄膜等其他部件、以及在以基板2的表面2a为基准的线圈图案3的高度范围内是否填充有磁性层4的一部分来判断。如果直接涂敷磁性层4，则线圈图案3与磁性粉的距离变得非常近，也存在两者局部接触的部位。
[0044]
如图3所示，具有该结构的线圈部件1通过与通信电路11连接而构成无线通信电路10。设置于通信电路11的一对端子电极分别与线圈部件1的端子电极5、6连接。通信电路11通过向线圈图案3供给10mhz以上的信号，使线圈图案3作为无线通信电路10的天线线圈发挥功能。作为一例，如果向线圈图案3供给13.56mhz的信号，则能够用作近距离无线通信(nfc)用的天线线圈。
[0045]
图4是沿着图2所示的a-a线的大致截面图。
[0046]
如图4所示，线圈图案3的沿着径向的截面具有厚度h比宽度w1小的扁平形状。宽度w1是与基板2的表面2a接触的部分的宽度。如图4所示，线圈图案3的径向上的截面的上侧的角部具有倒角形状，使得以基板2的表面2a为基准的高度位置越高则宽度越小。因此，线圈图案3的上表面的平坦部分的宽度w2小于与基板2的表面2a接触的部分的宽度w1。倒角形状部分的径向上的宽度a为(w1-w2)/2。作为具体的尺寸，没有特别限定，线圈图案3的宽度w1为0.15～2mm程度，厚度h为10～70μm程度，倒角形状部分的宽度a为20～70μm程度，在径向上相邻的线圈图案3间的空间s为0.1～0.25mm程度。关于倒角形状部分的宽度a，能够通过形成线圈图案3时的镀敷条件来控制。
[0047]
关于线圈图案3的厚度h，越厚，直流电阻越降低。但是，如果流过线圈图案3的信号的频率为10mhz以上，则由于集肤效应，电流仅流过线圈图案3的表层，所以设定为10～70μm程度就足够了。特别是，如果流过线圈图案3的信号的频率为13.56mhz，则厚度h为20μm程度就足够，如果考虑制造偏差等，则将厚度h设计为30μm程度是最佳的。
[0048]
图5(a)、(b)是用于说明磁性层4所包含的磁性粉4a的形状的示意图，图5(a)是大致俯视图，图5(b)是沿着图5(a)所示的b-b线的大致截面图。
[0049]
如图5(a)、(b)所示，磁性层4所包含的磁性粉4a为圆盘状，具有扁平形状。由于磁性层4中含有大量的磁性粉4a，所以磁性粉4a的尺寸和形状存在偏差，但其平均直径r为20～70μm程度，平均厚度t为0.5～2μm程度。为了确定平均的直径r和平均的厚度t，通过sem观察样品的截面，测量存在于规定区域的磁性粉4a的厚度和直径取平均值即可。平均值也可
以是厚度或直径的频率的累积达到50％的厚度或直径。另外，如图6所示，磁性粉4a的平面形状也可以是椭圆形。此时，长径r1为20～70μm程度，长径r1相对于短径r2之比(r1/r2)为1～1.5程度。
[0050]
图7(a)、(b)是用于对磁性层4中的磁性粉4a的取向进行说明的示意图，图7(a)表示进行磁场取向前的状态，图7(b)表示进行磁场取向后的状态。
[0051]
磁性层4是在作为粘合剂的树脂4b中分散有磁性粉4a的复合材料，如图7(a)所示，在进行磁场取向前的状态下，磁性粉4a的朝向为接近随机的状态。当在该状态下施加强的外部磁场φ1时，磁性粉4a在沿着外部磁场φ1的方向上取向。因此，如果施加沿着基板2的表面2a的方向的外部磁场φ1，则如图7(b)所示，大部分的磁性粉4a以水平状态、即厚度方向成为z方向的方式取向。由此，磁性层4的水平方向(xy平面方向)上的磁导率比厚度方向(z方向)上的磁导率高，对磁导率赋予各向异性。在此，为了充分提高磁性层4的水平方向上的磁导率，优选将磁性粉4a的平均直径r设为30μm以上。
[0052]
另一方面，在线圈图案3与磁性粉4a干涉的区域中，磁性粉4a不是水平的，而是沿着倒角形状在倾斜方向上取向。但是，在该区域中，由线圈图案3产生的磁场φ2也在倾斜方向前进，所以结果上有效的导磁率提高。即，在如线圈图案3的上部那样磁场φ2在水平方向前进的区域中，磁性粉4a大致在水平方向取向，在如线圈图案3的角部附近那样磁场φ2在倾斜方向前进的区域中，磁性粉4a也在倾斜方向取向，所以磁场φ2的大部分通过磁性粉4a，通过树脂4b的磁场成分变少。在此，为了使位于线圈图案3的角部附近的磁性粉4a的朝向更接近磁场φ2的朝向，优选将磁性粉4a的平均直径r(或r1)设为倒角形状部分的径向上的宽度a的1/5以上且10倍以下。
[0053]
在本实施方式中，由于磁性粉4a具有扁平形状，所以如果线圈图案3的纵横比高，则磁性粉4a难以进入相邻的线圈图案3之间。然而，在本实施方式中，线圈图案3自身为扁平形状，由此纵横比小于1，优选设为0.2～0.05的范围，所以能够使具有扁平形状的磁性粉4a容易地进入线圈图案3间。换言之，能够在以基板2的表面2a为基准的线圈图案3的高度范围内可靠地配置磁性粉4a的一部分。
[0054]
另外，在线圈图案3中流动的信号的频率为10mhz以上的情况下，线圈图案3间的寄生电容对自谐振频率产生较大的影响，所以需要尽可能地降低线圈图案3间的寄生电容。关于这一点，在本实施方式中，由于线圈图案3具有扁平形状，所以能够降低寄生电容。即，如图8(a)所示，在线圈图案3的纵横比为1以上的情况下，在相邻的线圈图案3间产生水平方向的电力线e1，所以在该部分产生大的寄生电容。然而，如图8(b)所示，如果使线圈图案3的纵横比降低至小于1，则在径向上相邻的线圈图案3的相对面积减少，所以电力线e1减少。由此，即使在线圈图案3间的空间s比较窄的情况下，也能够降低线圈图案3间的寄生电容。
[0055]
为了进一步降低相邻的线圈图案3间的寄生电容，除了将线圈图案3的纵横比设定为小于1以外，还优选使线圈图案3的宽度w1变细。这是因为，在本实施方式中，构成磁性层4的磁性粉4a在水平方向上取向，所以如果线圈图案3的宽度w1大，则无法忽视经由磁性粉4a将线圈图案3的上表面彼此连接的电力线e2。如上所述，为了充分确保磁性层4的导磁率，磁性粉4a的平均直径r优选为30μm以上，如果考虑这一点，则线圈图案3的宽度w1优选为磁性粉4a的直径r的1倍以上且10倍以下。例如，如果磁性粉4a的平均直径r(或r1)为30μm，则优选将线圈图案3的宽度w1设为300μm以下。
[0056]
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够提供适合于用于收发10mhz以上的信号的天线线圈的线圈部件。
[0057]
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更，这些变更当然也包含在本发明的范围内。