CN102568779B

CN102568779B - 电感元件

Info

Publication number: CN102568779B
Application number: CN201110373630.XA
Authority: CN
Inventors: 安彦世一; 荒木庆一; 松山英一郎; 水岛隆夫
Original assignee: Alps Green Devices Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: CN102568779A

Abstract

本发明提供一种电感元件，其在磁芯的底部形成配置有端子板的凹部，在所述电感元件中，可以抑制由于形成所述凹部所引起的电感的下降。在磁性粉末的集合体即磁芯(10)的内部埋设有线圈体(20)。在磁芯(10)的底面形成用于配置从线圈体(20)延伸的端子板(25、25)的凹部(15、15)，端子板(25、25)的表面和磁芯(10)的底面(11)的台阶差部变小。磁芯(10)在由凹部(15)和线圈体(20)夹着的区域(α)中磁性粉末的密度变高，从而可以提高区域(α)的部分的磁通密度。因此，可以抑制形成凹部(15)所引起的电感的下降。

Description

电感元件

技术领域

本发明涉及一种电感(inductance)元件，其在压缩磁性粉末而成形的磁芯的内部埋入了线圈体，并且形成有在磁芯的底面收纳端子板的凹部。

背景技术

在以下的专利文献1至3中，公开一种在磁芯的内部埋入了线圈体的电感元件。磁芯是压缩磁性粉末而形成的所谓压粉芯。磁性粉末是磁性合金粉末，对涂敷有绝缘树脂的磁性粉末进行压缩从而形成所述磁芯。

该电感元件的从线圈体延伸的端子板从磁芯的侧面突出，进而朝向磁芯的底面折曲，端子板的表面与磁芯的底面大致平行地设置。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2002-324714号公报

专利文献2：日本特开2004-296630号公报

专利文献3：日本专利第4049246号公报

在专利文献1至3中所述的电感元件，在磁芯的底面露出的端子板的表面被设置于配线基板的焊盘部并通过软钎焊固定。为了在稳定的状态下在配线基板的表面设置电感元件，优选磁芯的底面和在该底面上出现的端子板的表面之间的台阶差部小。

因此，专利文献3所述的电感元件在磁芯的底面形成凹部，从磁芯突出的端子板被折曲并被收纳于所述凹部内。在该构造中，端子板的表面和磁芯的底面的台阶差部变小，可以稳定设置在配线基板上。

但是，当在磁芯的底部形成收纳端子板的凹部时，在形成凹部的区域，覆盖线圈体的磁芯变薄，相应地存在电感下降的缺点。尤其，如专利文献3所述那样，在形成有凹部的部分的磁芯的密度被设定成与其他的区域均匀的情况下，形成凹部引起的电感的下降率变大。

为了抑制电感的下降，需要在线圈体和凹部之间较厚地设定磁芯，从而形成小型的电感元件变得困难。

此外，通过减小凹部的面积，可以在某种程度上抑制电感的下降，但是在此情况下，不得不减小端子板，电感元件相对于配线基板的焊盘部的固定强度下降。进而，当减小端子板的面积时，当对线圈体通电时使在磁芯上产生的热从端子板向配线基板侧散热的作用下降。其结果是，磁芯的温度变高，容易产生流通于线圈体的电流的容许值下降等问题。

发明内容

本发明是为解决上述现有的问题而提出的，其目的在于提供一种电感元件，其可以抑制在磁芯上形成凹部所引起的电感的减少。

本发明的电感元件，其具有：由导电性金属部件卷绕的线圈体、从所述线圈体延伸的一对端子板及至少在内部埋入了所述线圈体的磁芯，

其特征在于，

在所述磁芯的底面形成一对凹部，向所述磁芯的外部突出的所述端子板以其表面与所述底面大致平行的朝向被收纳于所述凹部内，

所述磁芯为磁性粉末的集合体，所述凹部和所述线圈体之间的磁性粉末的密度被设定成比未形成所述凹部的所述磁芯的底面处的所述密度高。

在本发明的电感元件中，所述凹部从所述磁芯的侧面朝向中心形成，所述凹部的朝向中心的缘部与所述线圈体的内周端一致，或者所述凹部的朝向中心的缘部位于比内周端更靠中心侧的位置。

本发明优选所述凹部的所述缘部位于比所述线圈体的内周端更靠中心侧的位置，在所述线圈体的内周端的内侧且形成有所述凹部的部分的磁性粉末的密度被设定成比未形成所述凹部的所述磁芯的底面处的所述密度高。

(发明效果)

本发明的电感元件在磁芯的底面形成凹部，在凹部收纳有端子板。因此，可以减小磁芯的底面和端子板的表面的台阶差部，可以在配线基板上稳定地设置磁芯并且对端子板和焊盘部进行软钎焊。

虽然在形成有所述凹部的部分覆盖线圈体的磁芯变薄，但是由于在该部分磁性粉末的密度局部高，所以通过凹部和线圈体之间的区域的磁通密度变高。因此，可以抑制形成凹部所引起的电感的下降。

由于即使覆盖线圈体的磁芯比较薄也可以使通过该部分的磁通密度高，所以不需要令磁芯比所需以上更大或者更厚地构成，从而容易构成小型的电感元件。

此外，可以令凹部的端部延伸到线圈体的内周端的内侧。在此情况下，在线圈体的内周端的内侧的区域可以提高构成磁芯的磁性粉末的密度，从而可以提高电感。

由于可以增大磁性板的面积相对于磁芯的底面的面积之比，所以可以提高对配线基板的软钎焊强度。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电感元件的立体图；

图2是图1所示的电感元件的仰视图；

图3是图1所示的电感元件的剖面图；

图4(a)是在模拟实验中使用的电感元件的侧视图，(b)是仰视图，(a)和(b)都透视表示线圈体；

图5是表示凹部和线圈体间(区域α)的成形压力与电感变化率的关系的图表。

图中

1-电感元件；

10-磁芯；

11-底面；

12-上表面；

13-侧面；

15-凹部；

15a-缘部；

20-线圈体；

20a-外周端；

20b-内周端；

21-导电部件；

25-端子板；

25e-连接片；

25f-表面。

具体实施方式

图1至图3所示的电感元件1在磁芯10的内部埋设有线圈体20。在线圈体20上连结有一对端子板25、25，该端子板25、25向磁芯10的外部延伸出去。

磁芯10具有底面11和上表面12，底面11和上表面12互相平行。如图2所示，从底面11侧看到的磁芯10的形状为八边形。所述端子板25、25从8个侧面中的位于互相平行位置的侧面13、13延伸出来。在图1至图3中，相对于磁芯10的底面11以及上表面12垂直延伸并且通过八边形的中心的线以中心线O来表示。

并且，磁芯10的平面形状也可以为正方形或长方形或者圆形等。

磁芯10是将磁性粉末加压压缩而形成的所谓压粉芯。磁性粉末为磁性合金粉末，例如是以Fe为主体，并含有Ni、Sn、Cr、P、C、B、Si等各种金属的Fe基金属玻璃合金的粉末，利用水雾化(atomized)法来粉末化。

磁性粉末上涂敷有硅酮树脂或环氧树脂等绝缘材料。将该磁性粉末填充于腔内，由上模具和下模具加压来形成磁芯10。或者，在混合了磁性粉末和绝缘材料的状态下，将其填充于腔内，由上模具和下模具加压来形成磁芯10。不管在哪个工序中，绝缘材料的功能都是用于结合磁性粉末彼此的结合材料。

线圈体20由平板状的导电部件21形成，导电部件21由铜(Cu)或者铜合金形成。如图3所示，平板状的导电部件21的表面与磁芯10的底面11以及上表面12大致平行，平板状的导电部件21以在上下方向重合的方式被多重卷绕。上下卷绕的导电部件21之间通过树脂材料等绝缘。如图2所示，线圈体20具有朝向外侧的外周端20a以及朝向中心线O的内周端20b。外周端20a和内周端20b是在中心线O上具有曲率中心的圆筒面形状。

如图3所示，一对端子板25、25从在线圈体20卷绕的导电部件21的两端延伸。端子板25、25与线圈体20分体形成，并通过焊接等连接在导电部件21的两端。或者，端子板25、25也可以将构成线圈体20的导电部件21的两端部进行粉碎加工等来扩大面积，从而与导电部件21一体形成。在此情况下，考虑要向电路基板安装电感元件1，所以在端子板25、25上涂敷焊锡。

端子板25、25在由铜或者铜合金形成的板材的表面隔着镍(Ni)衬底层形成金(Ag)或者金和钯(Pd)的合金膜，或者在由铜或者铜合金形成的板材的表面涂敷有焊锡。

如图3所示，端子板25、25具有从磁芯10的侧面13、13大致垂直突出的突出基部25a。突出基部25a的前部成为在第一折曲部25b处向下大致直角地折曲的垂直片25c、25c。端子板25、25的前部为连接片25e、25e，连接片25e、25e是垂直片25c、25c的下端在第二折曲部25d处大致直角地折曲而成的。连接片25e、25e的向下的表面25f、25f与磁芯10的底面11大致平行地延伸。

如图3所示，在磁芯10的侧面13、13和端子板25、25的垂直片25c、25c之间形成空隙δ。空隙δ在上下方向以大致相同的间隔延伸。

端子板25、25在第一折曲部25b、25b处被预先折曲的状态下，在压粉工序中被埋设于磁芯10中。或者，端子板25、25在压粉工序中被埋设于磁芯10后，在第一折曲部25b、25b处被折曲。无论如何，通过预先形成所述空隙δ，可以降低第一折曲部25b、25b的折曲后的残余应力施加给磁芯10的侧面13、13上的影响，从而容易防止磁芯10的侧面13、13的破损等。

尤其，在压粉工序后从磁芯10突出的端子板25、25被折曲的情况下，通过从磁芯10的侧面13、13在隔开所述空隙δ的位置处将第一折曲部25b、25b折曲，由此可以降低当折曲加工时施加到磁芯10上的应力，从而容易防止磁芯10的侧面13、13的破损。

如图2和图3所示，在磁芯10的底面11上形成有一对凹部15、15。如图3所示，凹部15、15的距离底面11的凹陷深度比端子板25、25的厚度尺寸稍浅。但是，考虑到端子板的起伏等，也可以使凹部15、15的距离底面11的凹陷深度比端子板25、25的厚度尺寸稍深。端子板25、25的连接片25e、25e被收纳于凹部15、15之中，连接片25e、25e的表面25f、25f和磁芯10的底面11的台阶差部被设定为最小。

如图2所示，磁芯10的底面11的凹部15、15的宽度尺寸W比连接片25e、25e的宽度尺寸稍大，宽度尺寸W具有磁芯10的宽度尺寸的1/3以上的宽度。

凹部15、15在从磁芯10的侧面13、13朝向中心线O以进深尺寸L的范围形成。凹部15、15的朝向中心线O的缘部15a、15a位于与线圈体20的内周端20b一致的位置，或者延伸至比它更靠近中心线O的位置。在图2所示的实施方式中，缘部15a、15a延伸至比内周端20b更靠近中心线O的位置处。

因此，凹部15、15的大部分的范围与线圈体20的底部相对，凹部15、15的靠近中心线O的前部与线圈体20的内周端20b的内侧的中空部相对。

磁芯10是磁性粉末的集合体被压缩了的结构，如图3所示，在由线圈体20的底部和凹部15、15夹着的区域α中，磁性粉末的密度比未形成凹部15的区域处的底面11的磁性粉末的密度高。此外，凹部15、15的缘部15a、15a位于比线圈体20的内周端20b更靠中心线O的位置，但是，即使在线圈体20的中空部凹部15、15所相对的区域β中，磁性粉末的密度也比未形成凹部15的区域处的底面11的磁性粉末的密度高。

所述区域α是由图3所示的线圈体20的进深尺寸A和线圈体20与凹部15之间的高度尺寸B夹着的范围，并且为图2所示的凹部15、15的宽度尺寸W的范围的立体区域。所述区域β为图3所示的从内周端20b至缘部15a的进深尺寸C的范围，且为图2所示的宽度尺寸W的范围，图3中的高度尺寸是最大与磁芯10的厚度尺寸相等的立体区域。

在电感元件1的制造工序中，在线圈体20以及端子板25、25的一部分被支承于成形模具的腔的内部的状态下，在腔内填充涂敷了绝缘材料的磁性粉末，由上模具和下模具加压从而形成磁芯10。

在该成形操作时，利用在下模具中朝上形成的突部对磁芯10的一部分以比其他部分更强的加压力进行压缩，形成凹部15、15。或者，预先使形成凹部15、15的部分的磁性粉末的供应量比其他区域多，通过下模具的突部对该部分进行加压从而形成凹部15、15。无论如何，凹部15、15的成形压力比其他部分的成形压力大，在所述区域α和区域β中，磁性粉末的密度被设定成高于其他的区域的密度。

由于磁芯10在形成有凹部15、15的区域α和区域β中磁性粉末的密度变高，所以当对线圈体20通电时，可以提高通过区域α和区域β的磁通的密度。因此，即使形成凹部15、15，也可以抑制整体的电感的下降。

因此，不需要将磁芯10增大到必要以上，从而容易构成小型的电感元件1。此外，由于即使凹部15、15的面积变宽也可以抑制电感的下降，所以可以增大位于磁芯10的底面11的连接片25e、25e的面积，可以将电感元件1稳定地软钎焊在配线基板的焊盘部上。此外，通过扩大连接片25e、25e的面积，能够使对线圈体20通电时在磁芯10上产生的热容易从连接片25e、25e向配线基板侧释放，从而可以抑制磁芯10的温度的上升。

进而，通过加宽凹部15、15的面积，将凹部15、15的朝向中心线O的缘部15a、15a延伸至线圈体20的内周端20b的内侧，由此可以在线圈体20的内周端20b的内侧的区域β提高磁性粉末的密度。其结果是，可以提高通过线圈体20的中空部的磁通密度，从而容易将电感保持为高值。

(实施例)

对具有图4(a)、(b)所示的尺寸的电感元件进行以下的模拟实验。需要说明的是，图4所示的数值的单位为mm。此外，线圈体使用0.76×2mm的线圈线，令线圈涂层为0.02mm，令线圈内径为4.5mm，令匝数为2.5匝。

在模拟实验中，首先作为基准值，分别求出对图4所示的电感元件的磁芯整体施加6ton的成形压力时的磁性粉末的密度以及电感。

接着，使施加到图4(a)、(b)所示的、由线圈体的底部和凹部夹着的区域α(在此的区域α的定义与图3说明的区域α相同)上的成形压力上升至7ton～15ton，另一方面，在区域α之外的部分的成形压力保持为6ton，分别模拟在区域α的磁性粉末的密度以及电感元件的电感L。

该实验结果如以下的表1所示。

(表1)

^*对区域α的成形压力	区域α的密度(g/cm³)	L(uH)	L变化率(％)
				6ton(Ref)	4.962	0.360	100.0％
7	5.044	0.361	100.3％
				8	5.116	0.362	100.5％
9	5.178	0.363	100.8％
				10	5.23	0.364	101.0％
11	5.272	0.364	101.2％
				12	5.304	0.365	101.5％
13	5.326	0.366	101.7％
				14	5.338	0.367	101.9％
15	5.34	0.367	102.0％

^*(区域α之外保持6ton不变)

说明表1所示的区域α中的磁性粉末的密度。首先，当对磁芯整体施加6ton的成形压力时，作为基准值的磁性粉末的密度为4.962(g/cm³)。该基准值表示包含区域α在内的磁芯整体的密度。

接着，当将对区域α的成形压力提高至7ton以上时，区域α中的磁性粉末的密度逐渐上升。但是，在未形成凹部的磁芯底面，由于成形压力保持为6ton，所以在未形成凹部的磁芯底面处的磁性粉末的密度保持为4.962(g/cm³)。

即，明确了未形成凹部的磁芯底面处的成形压力保持为6ton，当使对区域α的成形压力为7ton以上时，区域α中的磁性粉末的密度比未形成凹部的磁芯底面处的磁性粉末的密度变高。

此外，图5是表示表1所示的、对区域α的成形压力和电感元件的电感变化率的关系的图表。所谓电感变化率是指以对磁芯整体施加6ton的成形压力时的电感(＝0.360μH)为基准值时的电感的变化率，由[电感(7ton时～15ton时)/电感的基准值(6ton时)]×100(％)表示。

如表1以及图5所示，明确了当提高对区域α的成形压力时，电感元件的电感L以及电感变化率逐渐上升。

如此，明确了通过使区域α的磁性粉末的密度比未形成凹部的磁芯底面处的密度高，从而电感及其变化率变大。

但是，虽然是施加到区域α上的成形压力，但若是图4所示的尺寸关系，则在有6ton的成形压力作用于未形成凹部的磁芯的底面上的情况下，预测为在区域α上大体施加8ton的成形压力。如表1或图5所示，只要在区域α上作用更强的成形压力，就可以实现电感的进一步的提高。例如，考虑当进一步增大凹部的凹陷尺寸时对区域α的成形压力进一步变高，但是如果凹陷尺寸过大，则作用于线圈体的成形压力在与区域α相对的位置处变高，从而会引起线圈体的变形，或认为引起绝缘不良等，由此，需要在考虑对于凹部尺寸所需的电感值和维持构造或特性方面的成形压力的容许范围之间的平衡的同时来适当决定。

Claims

1.一种电感元件，其具有：由导电性金属部件卷绕的线圈体、从所述线圈体延伸的一对端子板及至少在内部埋入了所述线圈体的磁芯，

其特征在于，

所述磁芯为磁性粉末的集合体，所述凹部和所述线圈体之间的磁性粉末的密度被设定成比未形成所述凹部的所述磁芯的底面处的所述密度高，

所述端子板从所述磁芯的与形成有所述一对凹部的部分对应的侧面突出，且具备：从所述磁芯的侧面垂直地突出的突出基部、以及比所述突出基部靠前端的部位在第一折曲部向下呈直角地折曲而成的垂直片，

在所述磁芯的所述侧面与所述端子板的所述垂直片之间形成有在上下方向上以相同间隔延伸的空隙。

2.如权利要求1所述的电感元件，其中，

所述凹部从所述磁芯的侧面朝向中心形成，所述凹部的朝向中心的缘部与所述线圈体的内周端一致，或者所述凹部的朝向中心的缘部位于比内周端更靠中心侧的位置。

3.如权利要求1所述的电感元件，其中，

所述凹部从所述磁芯的侧面朝向中心形成，所述凹部的朝向中心的缘部位于比所述线圈体的内周端更靠中心侧的位置，在所述线圈体的内周端的内侧且形成有所述凹部的部分的磁性粉末的密度被设定成比未形成所述凹部的所述磁芯的底面处的所述密度高。