CN101657866B - 电感元件及其制造方法、以及使用该元件的开关电源 - Google Patents

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Abstract

电感元件(1)包括：具有磁性薄带的卷绕体或者层叠体的环形磁心(2)、放置环形磁心(2)的有底型容器(3)、插通在有底型容器内(3)所放置的环形磁心(2)的中空部的导电性引线部(5)。有底型容器内(3)的开放部被固定环形磁心(2)、有底型容器(3)及导电性引线部(5)而成为一体的粘接剂部(4)覆盖。粘接剂部(4)以相对于环形磁心(2)的厚度平均为(5)至50％的范围进入环形磁心(2)与有底型容器(3)的间隙、以及有底型容器(3)与导电性引线部(5)的间隙。

Description

电感元件及其制造方法、以及使用该元件的开关电源
技术领域
本发明涉及电感元件及其制造方法、以及使用该元件的开关电源。
背景技术
对于装载在电子设备中的开关电源，如以FCCI为代表那样根据不同级别限制噪声。产生电源噪声的原因有多种，但主要是在接通断开较大功率的半导体元件的周边产生的。特别是，高频分量作为辐射噪声在空中传播，会导致各种电子设备的误动作。因此，在各频带设置有限制值。在开关电源中，对于半导体元件、主要是MOS-FET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或二极管实施防噪声措施。作为对于MOS-FET或二极管的防噪声措施的代表例，可以举出有使用RC吸收电路或铁氧体磁珠的防噪声措施。
兼顾到效果、成本、还有装载空间，使用不同的防噪声措施。特别在考虑到性能方面时，如专利文献1所披露的那样，利用Co类非晶材料是防噪声措施的主流。由于Co类非晶材料的磁特性较好，因此其噪声降低效果比铁氧体磁珠好。但是，对于使用Co类非晶磁性薄带的环形心，由于一般而言整个磁心被树脂覆盖，因此具有的问题是：树脂会浸入磁性薄带的层间，因干燥后树脂的收缩将给环形心施加应力，使磁特性下降。
另一方面，在专利文献2或专利文献3中披露了向有底型容器插入磁心、并固定盖子而将磁心放置在容器内的噪声抑制元件。在使用带盖的容器时，可以避免随着树脂收缩而带来的问题，可以抑制磁特性的下降。然而，带盖的容器的盖部与容器本体自然是分别制作的，需要将其组合固定。为了用树脂材料分别制作盖部和容器本体，需要首先分别准备金属模，使用这些金属模分别实施树脂成形。
如上所述，具有的问题是：带盖的容器必须分别准备盖部和容器本体的金属模，对制造成本的负担较大。并且，专利文献2所披露的噪声抑制元件中，需要有对本体容器插入盖部的工序。专利文献3所披露的噪声抑制元件中，需要利用熔敷将容器本体与盖部固定的工序。由于使用带盖的容器的噪声抑制元件需要安装盖部的工序，因此具有不适于批量生产的问题。
专利文献1：日本专利注册第2602843号说明书
专利文献2：日本专利特开平11-345714号公报
专利文献3：日本专利特开2001-319814公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以抑制磁特性的下降、并且可以省去盖部而使批量生产性提高的电感元件及其制造方法、以及使用这样的电感元件的开关电源。
本发明方式所涉及的电感元件的特征是，包括：环形磁心，该环形磁心具有磁性薄带的卷绕体或者层叠体；有底型容器，该有底型容器具有设置在一端的底部、设置在另一端的开放部，放置上述环形磁心；导电性引线部，该导电性引线部插通在放置在上述有底型容器内的上述环形磁心的中空部；以及粘接剂部，该粘接剂部覆盖上述有底型容器的上述开放部而设置，固定上述环形磁心、上述有底型容器及上述导电性引线部而成为一体，上述粘接剂部从上述有底型容器的上述开放部侧以对于上述环形磁心的厚度为平均5％以上、50％以下的范围，进入上述环形磁心与上述有底型容器的间隙、以及上述有底型容器与上述导电性引线部的间隙。
本发明方式所涉及的电感元件的制造方法的特征是，包括：将具有磁性薄带的卷绕体或者层叠体的环形磁心、放置在具有设置在一端的底部和设置在另一端的开放部的有底型容器内的工序；向放置在上述有底型容器内的上述环形磁心的中空部、插入实施了弯曲加工的导电性引线部的工序；对放置了上述环形磁心、且插入有上述导电性引线部的上述有底型容器的上述开放部涂布粘接剂的工序；以及通过使上述粘接剂干燥固化而形成固定上述环形磁心、上述有底型容器及上述引线部并成为一体的粘接剂部的工序。
本发明方式所涉及的开关电源的特征是，包括本发明方式所涉及的电感元件作为噪声抑制元件。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的电感元件的剖视图。
图2是放大表示图1所示的电感元件的一部分的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的电感元件的安装构造图。
图4是表示图3所示的电感元件的变形例的图。
图5是表示图3所示的电感元件的其他变形例的图。
图6是表示用于本发明的实施方式的电感元件的磁心的截面构造的一个例子的图。
图7是表示本发明的第一实施方式所涉及的开关电源的结构图。
图8是表示本发明的第二实施方式所涉及的开关电源的结构图。
标号说明
1…电感元件，2…环形磁心，3…有底型容器，4…粘接剂部，5…导电性引线部，6…布线基板，7…折弯部，21…磁性薄带，31、51…开关电源，34…变压器、36…FET(场效应晶体管)、39…饱和电感。
具体实施方式
下面，说明用于实施本发明的方式。图1及图2是表示本发明的实施方式所涉及的电感元件的图。图1及图2所示的电感元件1包括：环形磁心2、有底型容器3、粘接剂部4、和导电性引线部5。环形磁心2包括磁性薄带的卷绕体或者层叠体。环形磁心2是将磁性薄带卷绕或者层叠、而成形为环形的所谓环形磁心，在其中心形成有中空部。
对于构成环形磁心2的磁性薄带，可以应用Co基非晶磁性合金、Fe基非晶磁性合金、具有微晶的Fe基磁性合金、和坡莫合金等磁性材料。非晶合金具有下述式(1)所示的组成时较为理想。
通式：(T1-aMa)100-bXb…(1)
(式中，T表示从Fe和Co中选择的至少一种元素，M表示从Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta和W中选择的至少一种元素，X表示从B、Si、C和P中选择的至少一种元素，a和b是满足0≤a≤0.5、10≤b≤35at％的数。)
元素T的组成比率根据磁通密度或铁损等要求的磁特性而调整。元素M是为了控制热稳定性、耐腐蚀性、结晶化温度等而添加的元素。元素M从Cr、Mn、Zr、Nb和Mo中选择至少一种时更为理想。作为元素M的含有量的a的值为0.5以下。若元素M的含有量太多，则由于元素T的量相对减少，因此非晶磁性合金薄带的磁特性下降。表示元素M的含有量的a的值从实用角度出发，为0.01以上时较为理想。
元素X是为了得到非晶态合金所必须的元素。特别是，B是对磁性合金的非晶化有效的元素。Si是帮助非晶相的形成、或对结晶化温度的上升有效的元素。若元素X的添加量太多，则会产生磁导率的下降或脆弱。若元素X的添加量太少，则磁性合金难以非晶化。因此，元素X的含有量在10至35at％的范围内时较为理想。
并且，作为构成环形磁心2的磁性薄带，使用饱和特性较好的Co基非晶合金薄带时较为理想。通过使用Co基非晶合金薄带，可以提高环形磁心2的磁特性。Co基非晶合金薄带具有下述式(2)所示的组成时较为理想。
通式：CoaFebMcSidBe…(2)
(式中，a+b+c+d+e＝100at％，3≤b≤7at％，0.5≤c≤3at％，9≤d≤18at％，7≤e≤16at％)
在式(2)中，元素M是从Nb、Cr、W、Mo和Ta中选择的至少一种元素时较为理想。通过包含这样的元素M作为必须成分，提高Co基非晶合金薄带的耐热性。通过提高Co基非晶合金薄带的耐热性，可以抑制后述的干燥工序所导致的环形磁心2的磁特性的下降。元素M是Nb时较为理想。Nb特别有助于提高Co基非晶合金薄带的耐热性。
作为磁性合金薄带使用的非晶合金薄带应用液体急冷法制作时较为理想。具体而言，通过将调整为规定的组成比的合金原材料从熔融状态以105℃/秒以上的冷却速度急冷，得到非晶合金薄带。由液体急冷法制作的非晶合金的形状为薄带状。非晶合金薄带的厚度是30μm以下时较为理想，更为理想的是8至20μm。通过控制磁性薄带的厚度，可以得到低损耗的磁心。
具有微晶的Fe基磁性合金具有式(3)所示的组成时较为理想。
通式：FeaCubMcSidBe…(3)
(式中，M表示从元素周期表的4a族元素、5a族元素、6a族元素、Mn、Ni、Co和Al中选择的至少一种元素，a+b+c+d+e＝100at％，0.01≤b≤4at％，0.01≤c≤10at％，10≤d≤25at％，3≤e≤12at％，17≤d+e≤30at％)
在式(3)的组成中，Cu是对于提高耐腐蚀性、防止晶粒的粗大化、并且改善铁损或磁导率等软磁特性有效的元素。元素M对于结晶直径的均一化有效，并且是对降低磁致伸缩或磁各向异性、改善对于温度变化的磁特性有效的元素。具有微晶的磁性合金具有粒子直径为5至30nm的晶粒在合金中的面积比为50％以上、较为理想的是存在90％以上的微结构时较为理想。
具有微晶的Fe基磁性合金薄带的制作例如如下所示。首先，在用液体急冷法制作具有式(3)的合金组成的非晶合金薄带后，对该非晶合金薄带相对结晶化温度实施-50至+120℃、1分钟至5小时的热处理，使微晶析出。或者，控制用液体急冷法制作合金薄带时的急冷温度，使微晶直接析出。合金薄带的板厚与非晶合金薄带相同，为30μm以下时较为理想，更为理想的是8至20μm。
卷绕如上所述的磁性薄带，制作卷绕体。或者，层叠磁性薄带，制作层叠体。卷绕数或层叠数可以根据要求的磁特性而适当设定。也可以根据需要在磁性薄带的表面设置绝缘层。卷绕磁性薄带使得卷绕体在其中心部形成中空部。通过卷绕磁性薄带，可以得到在其中心部具有中空部的磁心。层叠磁性薄带使得层叠体在其中心部形成中空部。以规定的长度切割磁性薄带，制作磁性薄片，在磁性薄片的中心部开孔。通过层叠这样的磁性薄片，形成环形磁心。
环形磁心2放置在有底型容器3内。有底型容器3具有筒状外壁部及在其内侧同心配置的筒状内壁部。在筒状外壁部及筒状内壁部的一端设置底部，以将其之间封住。筒状外壁部及筒状内壁部的另一端为开放部。筒状内壁部的内侧为中空部。环形磁心2放置在筒状外壁部与筒状内壁部之间。有底型容器3具有绝缘性时较为理想。有底型容器3例如由PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、LCP(液晶聚合物)等绝缘树脂形成时较为理想。各部的壁厚在0.05至1mm的范围内时较为理想。
在有底型容器3中，筒状外壁部的高度高于筒状内壁部的高度时较为理想。并且，筒状外壁部的高度比筒状内壁部的高度在高0.2至2mm的范围内时较为理想。即，筒状外壁部与筒状内壁部如图2所示，满足“筒状外壁部的高度h1≥筒状内壁部的高度h2”时较为理想。并且，满足“筒状外壁部的高度h1-筒状内壁部的高度h2＝d＝0.2～2mm”时较为理想。通过使筒状外壁部高于筒状内壁部，在用后述的粘接剂部4进行固定时，粘接剂难以向外部流出。
对放置环形磁心2的有底型容器3的中空部插通导电性引线部5。导电性引线部5由Cu、Fe、将这些作为主成分的合金等导电性金属材料形成时较为理想。导电性引线部5的线径只要能通过有底型容器3的中空部就对其没有特别限制，但中空部的直径相对于导电性引线部5的线径之比(引线部5的线径/引线部的线径)在1至4的范围内时较为理想。据此，可以用粘接剂部4良好地进行固定。也可以在导电性引线部5的表面设置绝缘被膜。另外，通过在导电性引线部5的表面设置镀锡等被膜，可以使焊接性提高。
导电性引线部5的长度为任意。导电性引线部5具有如图3至图5所示的弯曲成U形的形状时较为理想。在对构成开关电源等的布线基板(母板)6安装电感元件1时，将导电性引线部5插入布线基板6进行焊接。具有弯曲形状的导电性引线部5对布线基板6的安装性较好。有底型容器3例如固定在导电性引线部5与布线基板6垂直的一个部分。
将电感元件1安装在布线基板6上时，电感元件1的粘接剂部4配置在位于与布线基板6相反侧时较为理想。导电性引线部5焊接在布线基板6上进行固定。粘接剂部4会因焊接工序的热量而熔解，环形磁心2有可能从导电性引线部5脱落。例如，焊接工序的热量有时会通过导电性引线部5传递至粘接剂部4，或者有时如回流工序那样对整个基板加热。即使热量传递至粘接剂部4，通过将粘接剂部4配置在与基板6相反侧，可以使其难以受到热量的影响。
对有底型容器3的中空部插入预先实施弯曲加工的导电性引线部5时较为理想。之后，形成粘接剂部4。据此，可以将有底型容器3的固定位置保持一定。并且，若在插入有底型容器3的中空部后对导电性引线部5进行弯曲加工，则有可能对环形磁心2或粘接剂部4施加应力而使特性下降。通过将具有弯曲形状的导电性引线部5插入有底型容器3的中空部，可以抑制应力导致的特性下降。
在对放置了环形磁心2的有底型容器3的中空部插入导电性引线部5后，在有底型容器3的开放部侧涂布粘接剂，使其干燥固化，从而形成粘接剂部4。粘接剂部4覆盖有底型容器3的开放部而设置，并且粘接固定环形磁心2与有底型容器3与导电性引线部5而成为一体。此处，将粘接剂固化的状态称作粘接剂部4。“固定而成为一体”表示用连续的粘接剂部4将环形磁心2与有底型容器3与导电性引线部5固定的状态。
在本实施方式的电感元件1中，用粘接剂部4覆盖放置了环形磁心2的有底型容器3的开放部，并用粘接剂部4固定环形磁心2与有底型容器3与导电性引线部5而成为一体。从而，不必准备与有底型容器3分开的盖部。因此，不需要用于形成盖部的金属模。并且，也不需要安装盖部的工序。利用这些，可以简化电感元件1的制造工序，另外，可以降低制造成本。
由于粘接剂部4是将粘接剂固化而成的，因此例如可以容易得到1kgf以上的接合强度。所以，在将电感元件1安装在布线基板6上时，可以防止放置了环形磁心2的有底型容器3的掉落等。此处，1kgf以上的接合强度的意思是以重量等施加1kg的负荷时，粘接剂部4也不会剥落。另一方面，在将树脂凝固而形成的盖部压入容器的类型中，容易产生容器的掉落等。并且，在插入引线部时盖部有可能脱离。特别是，在仅进行压入时若从与压入方向相反侧插入引线部，则盖部易于脱离。这是因为仅进行压入而无法提高接合强度。
对形成粘接剂部4的粘接剂没有特别限定，可以使用硅酮树脂类粘接剂、环氧树脂类粘接剂、酚醛树脂类粘接剂、丙烯酸树脂类粘接剂、和聚氨酯树脂类粘接剂等。若可以使粘接剂在室温下固化，则可以提高电感元件1的制造效率。但是，考虑到缩短干燥工序或固化后的机械特性等，对粘接剂以90至150℃的温度、30分钟至2小时的条件下进行干燥处理时较为理想。干燥条件为110至130℃以及50至70分钟时更为理想。
若粘接剂的干燥温度不到90℃，则需要延长干燥时间。若干燥时间延长，则粘接剂相对于环形磁心2的渗透范围会变得过宽。具体而言，粘接剂容易超过环形磁心2的内部的30％而渗透。若粘接剂的干燥温度超过150℃，则干燥时间会缩短，但环形磁心2的磁特性有可能下降。通过应用这样的制造条件，可以提高电感元件1的制造效率。因此，显著提高了电感元件1的批量生产性。
使粘接剂固化后的厚度为0.3至2mm的范围那样进行涂布时较为理想。此处，使用液态的粘接剂时较为理想。液态粘接剂的涂布可以使用分配器而容易实施。并且，通过将分配器的注入口与有底型容器3的开放部对准，可以容易使其位置对准。通过调整此时的液态粘接剂的涂布量，可以防止液体泄漏。从粘接剂的涂布到干燥为止，例如是将插入有底型容器3的中空部的导电性引线部(具有弯曲部的导电性引线部)5的前端固定在基座上实施的。据此，对于多个有底型容器3可以高效地涂布粘接剂，也进一步提高干燥工序的效率。
将粘接剂固化而形成的粘接剂部4的硬度在肖氏硬度A的20至100的范围内时较为理想，更为理想的是在50至70的范围内。若粘接剂部4的硬度(肖氏硬度A)超过100，则由于对环形磁心2的应力会增大，因此有可能会给环形磁心2的磁特性带来不利影响。粘接剂部4的硬度(肖氏硬度A)为70以下时更为理想。作为易于得到这样的硬度的粘接剂，可以例举有丙烯酸改性硅酮树脂类粘接剂。
构成粘接剂部4的粘接剂可以只有一种，或者也可以将两种以上混合。对粘接剂部4的硬度的下限值没有特别限定，但若考虑到粘接剂部4的强度，则具有肖氏硬度A为20以上的硬度时较为理想。并且，粘接剂部4的硬度(肖氏硬度A)是50以上更为理想。硬度可以根据JIS-Z-2246(试验方法)、JIS-B-7727(试验机)、JIS-B-7731(试片)进行测定。环氧树脂等硬树脂的硬度根据肖氏硬度D进行测定。
在本实施方式的电感元件1中，在用粘接剂部4固定环形磁心2与有底型容器3与导电性引线部5而成为一体时，粘接剂部4会进入环形磁心2与有底型容器3的间隙、以及有底型容器3与导电性引线部5的间隙。
粘接剂部4相对于环形磁心2的厚度，在从有底型容器3的开放部侧平均进入5至50％的范围内。
图2表示粘接剂部4进入各间隙的状态。图2中，a是环形磁心2的厚度，b是粘接剂部4进入环形磁心2的厚度方向的厚度。粘接剂部4进入环形磁心2与有底型容器3的间隙、以及有底型容器3与导电性引线部5的间隙，使得[(b/a)×100(％)]的值为5至50％。另外，b的厚度不必都为一定，也可以存在一部分没有粘接剂部4进入部分的部位(b＝0)。粘接剂部4进入间隙的比例平均在5至50％的范围即可。
作为粘接剂部4进入的状态，是对四个部位的环形磁心2与有底型容器3的间隙(两个部位的外壁部与磁心的间隙+两个部位的内壁部与磁心的间隙)、两个部位的有底型容器3与导电性引线部5的间隙(两个部位的内壁部与引线部的间隙)的总计六个部位分别测定相当于b的厚度，求出其平均值后，根据[(b/a)×100％]式求出粘接剂部4进入的范围(平均值)。b的厚度是如图2所示，对包含引线部5的截面进行测定的。
若粘接剂部4在进入间隙的状态下存在，则有底型容器3与导电性引线部5的粘接面积增大，有底型容器3与导电性引线部5、并且环形磁心2与有底型容器3的接合强度提高。若粘接剂部4的进入比例不到5％，则与导电性引线部5的接合强度不够，在电感元件1安装至布线基板6时会产生问题。若粘接剂部4的进入比例超过50％，则对环形磁心2附加的应力增大，磁特性会下降。从防止接合强度和磁特性下降的观点来看，粘接剂部4的进入比例在10至40％的范围内时更为理想。
并且，粘接剂部4渗透至环形磁心2的截面积的5至30％的范围时较为理想。在将放置在有底型容器3中的环形磁心2通过环形的中心与中空部平行切割时的磁心2的截面积设为100％时，粘接剂部4以面积比为5至30％的比例渗透至环形磁心2的内部时较为理想。据此，可以抑制环形磁心2的磁特性下降，并且可以进一步提高环形磁心2与有底型容器3与导电性引线部5的接合强度。
磁心2的截面积(100％)如图6所示，表示被磁性薄带21的最外层21A和最内层21B包围的范围(斜线区域)。卷绕(或者层叠)磁性薄带时，即使在磁性薄带彼此之间出现间隙，该间隙也包含在磁心的截面积(100％)中。同样，在磁性薄带彼此之间之间存在绝缘层(绝缘被膜或绝缘薄膜)时，也包含在磁心的截面积(100％)中。
通过采用使粘接剂部4的一部分渗透至环形磁心2的内部的结构，由于固定效果，可以使环形磁心2与有底型容器3及引线部5的接合牢固。由于在渗透比例不到5％时固定效果不充分，因此在有底型容器3内固定环形磁心2不充分。因此，在搬运中环形磁心2有可能脱离，成为在有底型容器3内卡嗒作响的状态。另外，粘接剂部4有可能因焊接时的热量而熔融，环形磁心2有可能会脱落。
若粘接剂部4相对于环形磁心2的渗透比例超过30％，则对环形磁心2施加的应力过大，有可能给环形磁心2的磁特性带来不利影响。粘接剂部4相对于环形磁心2的渗透比例在10至20％的范围内时更为理想。粘接剂部4的渗透比例可以根据使用的粘接剂的特性和涂布量、以及干燥工序的调整而适当调整。
本实施方式的电感元件1，由于环形磁心2与有底型容器3与导电性引线部5利用粘接剂部4固定而成为一体，因此可以简化制造工序，大幅降低成本。并且，由于放置了环形磁心2的有底型容器3相对于导电性引线部5的固定性良好，因此对电感元件1的操作性较好。由于可以直接用眼睛确认粘接剂部4，因此可以容易确认电感元件1的方向性。若可以确认电感元件1的方向性，则可以在对布线基板6安装时容易注意方向性或顺利进行位置对准。
电感元件1也可以有多个环形磁心2。使用多个环形磁心2时，如图4所示，可以将多个分别放置了环形磁心2的有底型容器3连接，或者也可以使用放置了多个环形磁心2的有底型容器3。在有底型容器3中配置两个以上的环形磁心2时，可以用粘接剂部4只固定有底型容器3位于开放部侧的环形磁心2。此时只对用粘接剂部4固定的环形磁心2的渗透比例进行测定。在连接多个分别放置了环形磁心2的有底型容器3时，用粘接剂部4固定各个环形磁心2时较为理想，分别测定粘接剂部4的渗透比例。
导电性引线部5也可以如图5所示具有折弯部7。折弯部7设置在放置了环形磁心2的有底型容器3与布线基板之间对应的位置。通过在导电性引线部5设置折弯部7，即使粘接剂部4因在焊接时的热量而熔融，但放置了环形磁心2的有底型容器3也不会超过它而脱落。粘接剂在室温下固化时，粘接剂因自然冷却而再次固化，可以得到将环形磁心2与有底型容器3与导电性引线部5固定而成为一体的状态。
折弯部7具有多个波形，其长度为5mm以上时较为理想。据此，可以有效将通过导电性引线部5的热量散热。因此，可以更有效抑制粘接剂部4的熔融。折弯部7可以应用波形、S形、锯齿形、螺旋形等各种形状。折弯部7的长度为5mm以上时较为理想。对折弯部7的长度的上限没有特别规定，但考虑到形成折弯部7的时间与精力，设为15mm以下时较为理想。
折弯部7具有其宽度相对于有底型容器3的内径之比(折弯部的宽度/有底型容器的内径)为1.1至3的范围的形状时较为理想。通过使折弯部7的宽度大于有底型容器3的内径，可以防止在对布线基板6安装时的位置偏离或脱落等问题。在有底型容器3通过折弯部7时，在将导电性引线部5插入有底型容器3前形成折弯部7时较为理想。在有底型容器3不通过折弯部7时，将导电性引线部5插入有底型容器3后形成折弯部7。预先形成折弯部7时较为理想。
在折弯部7的宽度相对于有底型容器3的内径之比为不到1.1时，不能充分得到设置折弯部7所带来的效果。另一方面，若其比超过3，则折弯部7的宽度过大，在通过有底型容器3的内径时导电性引线部5有可能产生弯曲等制造缺陷。导电性引线部5多使用铜线等金属线材。若是金属线材，则由于具有弹性，因此即使折弯部7比有底型容器3的内径大，但只需施加较小的应力就可以进行插通。因此，可以在导电性引线部5预先设置折弯部7后插通有底型容器3。
本实施方式的电感元件1由于不使用盖部，因此可以简化制造工序，且可以大幅降低制造成本。并且，通过调整粘接剂部4的渗透的比例，可以抑制粘接剂固化时的应力所导致的磁特性的下降(例如L值的降低)。因此，电感元件1可以发挥优良的噪声降低效果。这样的电感元件1适合用于作为开关电源等电子设备的噪声抑制元件。
开关电源可用于PC或服务器等各种领域。在开关电源的布线基板上装载各种元件。各个元件通过焊接固定在布线基板上。粘接剂部4会因焊接的热量而熔融，但本实施方式的电感元件1对此采取了措施，因此焊接时难以产生环形磁心2的位置偏离或脱落这样的问题。因此，由于电感元件1还可以适应回流工序，所以可以提高开关电源的批量生产性。
图7是表示本发明的第一实施方式所涉及的开关电源的结构的电路图。图7所示的自激回扫方式的开关电源31具有串联连接在输入端子32、33间的变压器34的一次绕组35；以及作为开关元件的FET(MOSFET)36。对变压器34，还设置FET36的栅极电路驱动器用的绕组37。即，绕组37是用于使FET36自激振荡而卷绕的变压器34的正反馈绕组。
在FET36的栅极端子与正反馈绕组37之间，设置将正反馈绕组37的信号传送至FET36的驱动电路38。驱动电路38是串联连接电感39、电阻40及电容器41而构成，起到作为吸收电路的功能。电阻40给FET36提供适当的驱动电流，电容器41提高FET36的驱动特性。电感39具有饱和性，具有使FET6的栅极信号延迟的功能。上述的实施方式的电感元件1应用于饱和性电感39，起到作为FET36的噪声抑制元件的功能。
在变压器34的一次绕组35与输入端子33之间，串联连接吸收变压器34的一次绕组35产生的浪涌电压的吸收电容器42。吸收电容器42与FET36并联连接。并且，吸收电阻43与吸收电容器42串联连接。对变压器34的二次绕组44连接整流元件45和电容器46作为整流、滤波电路。电阻47是负载。
图8是表示本发明的第二实施方式所涉及的开关电源的结构的电路图。图8所示的他激回扫方式的开关电源51包括作为FET36的驱动电路的发送电路52。在FET36与发送电路52之间，串联连接饱和电感39与电阻40。饱和电感39起到作为与第一实施方式同样的FET36的噪声抑制元件的功能，适用上述的实施方式的电感元件1。
实施例
接下来，说明本发明的具体实施例及其评价结果。
实施例1至6、比较例1至2
卷绕具有(Co0.94Fe0.05Cr0.01)72Si15B13的组成的非晶磁性合金薄带(厚度18μm)，形成环形磁心(环形心)。在磁性薄带的表面预先设置绝缘被膜。设环形磁心的尺寸为外径3mm×内径2mm×高度3mm。
接下来，在PBT制有底型容器(外径3.4mm×内径1.6mm×高度4.5mm、容器的壁厚0.1mm)中放置环形磁心。有底型容器的(外壁部的高度4.5mm-内壁部的高度3.2mm)＝1.3mm。之后，插入实施了弯曲加工的线径为0.8mm的导电性引线，使用丙烯酸改性硅酮树脂类粘接剂固定磁心与容器与引线部而成为一体。改变将粘接剂干燥、固化的条件，调整粘接剂部进入的比例。
通过这样，制作实施例1至4及比较例1至2的电感元件。导电性引线部使用镀锡铜线。并且，将粘接剂替换为环氧树脂类，制作实施例5的电感元件。将粘接剂替换为酚醛树脂类，制作实施例6的电感元件。
测定各实施例及比较例的电感元件的L值。L值表示开始测定1小时后和连续工作1000小时后的值。L值的测定是利用RLC仪表在频率50kHz、1V的条件下进行的。表1表示结果。另外，粘接剂部的渗透比例(％)是通过中心部那样与厚度方向垂直切割、并观察其截面而求出的。粘接剂部的硬度(肖氏硬度A)是根据JIS-Z-2246进行测定的。
表1
粘接剂   粘接剂部的进入比例(％)   粘接剂部的硬度(肖氏硬度A)   L值(μH)   1000小时后的L值的变化率(％)
实施例1   丙烯酸改性硅酮树脂 5 65 5 下降10-30％
实施例2   丙烯酸改性硅酮树脂 10 65 4.8 下降10-30％
实施例3   丙烯酸改性硅酮树脂 30 65 4.7 下降10-30％
实施例4   丙烯酸改性硅酮树脂 50 65 4.7 下降10-30％
 实施例5   环氧树脂   10   80   4.6   下降20-40％
 实施例6   酚醛树脂   10   70   4.6   下降20-40％
比较例1   丙烯酸改性硅酮树脂 1 65 5 下降10-30％
比较例2   丙烯酸改性硅酮树脂 80 65 4.3 下降50-70％
从表1可知，实施例的电感元件的L值的数值较大，经过1000小时后的劣化也较小。树脂的硬度较高的实施例5、6与粘接剂部的进入比例相同的实施例2比较，L值略有下降。如比较例2所示，粘接剂部的进入比例为80％时，其L值下降。从该结果可知，用粘接剂成为一体固定时磁特性会由于粘接条件而产生差异。
实施例7至10
使用实施例2的电感元件，准备将粘接剂部渗透至磁心内部的比例改变的样品，进行同样的测定。其结果如表2所示。
表2
  粘接剂部的渗透比例(％)   L值(μH)   1000小时后的L值的变化率(％)
  实施例7   5   4.8   下降10-30％
  实施例8   10   4.7   下降10-30％
  实施例9   30   4.7   下降10-30％
  实施例10   50   4.6   下降15-35％
从表2可知，若粘接剂部渗透至磁心间隙的比例超过30％，则有可能导致磁特性的下降。
实施例11至15、比较例3
使用实施例2的电感元件，准备如表3所示的设置折弯部的样品。还准备比较例1的电感元件用于比较。测定将各电感元件焊接在布线基板上时的磁心的位置偏离的比例。磁心的位置偏离的比例是对焊接工序后磁心或者容器位置的偏离、以及将布线基板倒过来时磁心或者容器位置的偏离的数量这两者进行计数。另外，折弯部的长度统一为5mm，从布线基板到电感元件的引线部的长度统一为15mm。位置偏离的测定结果如表3所示。
表3
  电感元件 粘接剂部的朝向   (折弯部的宽度/容器的内径)比   焊接后发生位置偏离的比例(％)
  实施例11  实施例2   布线基板的相反侧   (无折弯部)   3
  实施例12  实施例2   布线基板的相反侧   1.8   1
  实施例13  实施例2   布线基板的相反侧   2   0
  实施例14  实施例2   布线基板的相反侧   3   0
  实施例15  实施例2   布线基板的相同侧   (无折弯部)   6
  比较例3  比较例1   布线基板的相反侧   (无折弯部)   20
从表3可知，实施例的电感元件在焊接后产生磁心的位置偏离的比例较小。认为这是由于粘接剂部进入规定量，因此粘接效果较大。确认了设置折弯部的样品可以防止位置偏离。认为这是由于折弯部的波形形状从而改善散热性，焊接时的热量难以影响粘接剂部。并且，可知若折弯部的长度为5mm以上，则可以得到充分的防脱落效果。另一方面，由于比较例3中粘接剂部的渗透比例较小，因此固定效果不充分，脱落较多。
实施例16至19
使用具有表4所示的形状的磁心，与实施例1同样地制作电感元件并测定L值。粘接剂统一为丙烯酸改性硅酮树脂类粘接剂。L值的测定结果如表4所示。可知实施例的电感元件即使磁心尺寸变更也具有良好的L值。
表4
  磁心尺寸(mm)外径×内径×高度   容器尺寸(mm)内外径×外内径×内高度*   粘接剂部的进入比例(％)   粘接剂部的硬度(肖氏硬度A)   L值(μH)
  实施例16   3×2×4.5   3.2×1.8×4.7   15   65   7.0
  实施例17   3×2×4.5   3.2×1.8×4.7   40   65   6.8
  实施例18   4×2×4.5   4.2×1.8×4.7   15   65   12.0
  实施例19   4×2×4.5   4.2×1.8×4.7   40   65   11.5
*内壁侧的高度
实施例20至25
使用实施例2的电感元件，将有底型容器的外壁部的高度和内壁部的高度如表5所示改变时，测定粘接剂部溢出容器表面、成为外观不良的样品比例。其结果如表5所示。
表5
  有底型容器的外壁部的高度(mm)   有底型容器的内壁部的高度(mm)   外观不良的比例(％)
  实施例20   6   6   5
  实施例21   6.2   6   2
  实施例22   7   6   1
  实施例23   8   6   0
  实施例24   10   6   0
  实施例25   60   6   10
从表5可知，将有底型容器的外壁部的高度和内壁部的高度相比时，若外壁部的高度与内壁部的高度相同或者是其以上，则由于粘接剂不会溢出容器表面，因此难以引起外观不良。特别是，若外壁部的高度-内壁部的高度为0.2mm以上，则可以使外观不良的产生率减小至2％以下。即使外壁部的高度-内壁部的高度超过2mm，也未观察到显著的改善。考虑到容器的制造成本等，外壁部的高度-内壁部的高度为0.2至2mm时较为理想。
如上所述，实施例的电感元件可以防止磁特性的下降，并且可以实现批量生产性的改善及制造成本的降低。由于安装至布线基板的安装性也较好，因此还可以提高开关电源等电子设备的制造性。
工业上的实用性
由于本发明的电感元件不必使用盖部，因此可以实现制造成本的降低或批量生产性的提高。并且，由于在用粘接剂部固定时不会使磁特性下降，因此可以提供具有优良的磁特性的电感元件。这样的电感元件适合使用作为开关电源等的噪声抑制元件(饱和电感)。

Claims (13)

1.一种电感元件，其特征在于，包括：
环形磁心，所述环形磁心具有磁性薄带的卷绕体或者层叠体；
有底型容器，所述有底型容器具有设置在一端的底部和设置在另一端的开放部，放置所述环形磁心；
导电性引线部，所述导电性引线部插通放置在所述有底型容器内的所述环形磁心的中空部；以及
粘接剂部，所述粘接剂部覆盖所述有底型容器的所述开放部，将所述环形磁心、所述有底型容器及所述导电性引线部在不设置与所述有底型容器分开的盖部的情况下固定成为一体，
所述粘接剂部从所述有底型容器的所述开放部侧进入所述环形磁心与所述有底型容器的间隙、以及所述有底型容器与所述导电性引线部的间隙，所述粘接剂部进入所述各间隙的厚度为进入所述各间隙的所述粘接剂部各个厚度的平均值，其处于所述环形磁心的厚度的5％以上、50％以下的范围。
2.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
所述有底型容器具有：筒状外壁部；筒状内壁部，所述筒状内壁部同心配置在所述筒状外壁部的内侧；底部，所述底部设置在所述筒状外壁部及所述筒状内壁部的一端，将所述筒状外壁部和所述筒状内壁部之间封住；开放部，所述开放部设置在所述筒状外壁部及所述筒状内壁部的另一端；中空部，所述中空部设置在所述筒状内壁部的内侧，所述环形磁心配置在所述筒状外壁部与所述筒状内壁部之间，且导电性引线部插通所述有底型容器的所述中空部。
3.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
所述粘接剂部渗透至所述环形磁心的平行于所述中空部的截面积的5％以上30％以下的范围。
4.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
粘接剂部由丙烯酸改性硅酮树脂类粘接剂的固化体形成。
5.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
所述导电性引线部具有可以安装在基板上的弯曲形状，且所述粘接剂部配置在与所述基板相反侧的位置。
6.如权利要求2所述的电感元件，其特征在于，
所述导电性引线部具有可以安装在基板上的弯曲形状，且所述粘接剂部配置在与所述基板相反侧的位置，
在将具有所述弯曲形状的所述导电性引线部安装在所述基板上时，所述导电性引线部具有设置在所述环形磁心与所述基板之间、用于防止放置了所述环形磁心的所述有底型容器脱落的折弯部，所述折弯部的宽度相对于所述有底型容器的内径在1.1以上3以下的范围内。
7.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
包括多个所述环形磁心，
在将所述多个环形磁心放置在一个所述有底型容器中时，所述厚度是所述有底型容器的位于所述开放部侧的所述环形磁心的厚度，
在将所述多个环形磁心中的每一个环形磁心放置在所述有底型容器，并将所述多个有底型容器连接时，所述厚度是所述多个环形磁心中的每一个环形磁心的厚度。
8.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，
所述磁性薄带包括非晶磁性合金薄带。
9.一种电感元件的制造方法，其特征在于，包括：
将具有磁性薄带的卷绕体或者层叠体的环形磁心放置在具有设置在一端的底部和设置在另一端的开放部的有底型容器内的工序；
向放置在所述有底型容器内的所述环形磁心的中空部插入实施了弯曲加工的导电性引线部的工序；
对放置了所述环形磁心、且插入有所述导电性引线部的所述有底型容器的所述开放部涂布粘接剂的工序；以及
通过使所述粘接剂干燥固化而形成将所述环形磁心、所述有底型容器及所述导电性引线部在不设置与所述有底型容器分开的盖部的情况下固定为一体的粘接剂部的工序，
所述粘接剂部进入所述环形磁心与所述有底型容器的间隙、以及所述有底型容器与所述导电性引线部的间隙，所述粘接剂部进入所述各间隙的厚度为进入所述各间隙的所述粘接剂部各个厚度的平均值，其处于所述环形磁心的厚度的5％以上、50％以下的范围。
10.如权利要求9所述的电感元件的制造方法，其特征在于，
使所述粘接剂在90℃以上150℃以下的温度下干燥。
11.如权利要求9所述的电感元件的制造方法，其特征在于，
包括在将实施了所述弯曲加工的导电性引线部插入所述环形磁心的中空部之后，在所述导电性引线部形成折弯部的工序。
12.如权利要求9所述的电感元件的制造方法，其特征在于，
在所述弯曲加工中，将所述导电性引线部弯曲加工成U形，
在将被弯曲加工成所述U形的所述导电性引线部的前端固定的状态下，对所述有底型容器的所述开放部涂布所述粘接剂。
13.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1所述的电感元件作为噪声抑制元件。
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