CN104051130A

CN104051130A - 电感元件

Info

Publication number: CN104051130A
Application number: CN201410080030.8A
Authority: CN
Inventors: 松井和彦; 川濑恭一; 小岛章伸; 荒木庆一; 松山英一郎; 今井诚作
Original assignee: Alps Green Devices Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2034-03-06
Also published as: JP2014175531A; TWI484510B; JP5874134B2; KR101495235B1; CN104051130B; TW201440089A; KR20140111610A

Abstract

本发明的目的在于提供一种电感元件，该电感元件尤其是与以往相比能够提高端子部的前端与磁芯之间的绝缘耐压。在向磁芯的内部埋入有线圈的电感元件中，从所述线圈延伸的一对导电性带体的端部被弯折，一对端子部（15、18）形成于所述磁芯的外表面，导电性带体（11）的表面除所述端子部的前端面（24）以外被覆盖树脂层（12）（第一绝缘层）覆盖，在端子部的前端面（24）与同前端面对置的磁芯（20）的侧壁（20b）之间设有间隙（25），在间隙（25）填充有保护树脂层（41）（第二绝缘层）。

Description

电感元件

技术领域

本发明涉及在磁芯埋入有线圈的电感元件，尤其是涉及端子部与磁芯间的绝缘耐压。

背景技术

在专利文献1中公开有涉及下述电感线圈的发明，该电感线圈在外部电极与线圈用导体之间配置低介电常数树脂膜，并抑制在外部电极与线圈用导体之间产生的浮游容量。

在专利文献2中，将由强磁性金属粉末和树脂构成的复合构件形成为立方体，使树脂浸渍于复合构件的表面，在复合构件的内部形成贯通孔，并在该贯通孔内形成信号线用导体。而且，从浸渍有树脂的复合构件的表面到露出的信号用导体的表面而形成端子导体。

另外，在专利文献3中公开有涉及下述线圈元件的发明，该线圈元件将来自线圈的端子向芯体的背面抽出，并使绝缘片介于芯体与端子之间。

另外，在专利文献4中公开有涉及下述电感线圈的发明，该电感线圈将来自线圈的端子向芯体的背面抽出，并去除了端子的绝缘层。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-246046号公报

专利文献2：日本特开平9-82528号公报

专利文献3：日本特开平10-223450号公报

专利文献4：日本特开2006-13066号公报

发明概要

发明要解决的课题

然而，从线圈向磁芯的背面延伸的端子部的前端为切面，不设置绝缘被膜而使导体处于露出的状态。因而，存在端子部的前端与同前端对置的磁芯之间的绝缘耐压降低的问题。

在上述的各专利文献中均没有对端子部的前端与磁芯之间的绝缘耐压进行任何记载。

发明内容

因此，本发明是为了解决上述现有的课题而作出的，其目的在于提供一种电感元件，尤其是与以往相比能够提高端子部的前端与磁芯间的绝缘耐压。

解决方案

本发明提供一种电感元件，其在磁芯的内部埋入有线圈，其特征在于，

从所述线圈延伸的一对导电性带体的端部被弯折，一对端子部形成于所述磁芯的外表面，

所述导电性带体的表面除所述端子部的前端以外被第一绝缘层覆盖，

在所述端子部的前端与同所述前端对置的所述磁芯之间设有间隙，在所述间隙填充有第二绝缘层。由此，与以往相比能够有效地提高端子部的前端与磁芯之间的绝缘耐压。

在本发明中，优选的是，所述第二绝缘层与所述间隙一并形成于所述磁芯的表面、及所述第一绝缘层的表面，

以贯穿所述第一绝缘层及所述第二绝缘层的一部分的层叠部分的方式形成有供所述端子部的所述导电性带体的表面露出的贯通孔，

从所述第二绝缘层的表面到所述贯通孔地形成有一对端子导通部，

所述端子部与所述端子导通部之间经由所述贯通孔而被导通。由此，能够提高端子导通部与磁芯间的绝缘耐压，并且能够使端子部与端子导通部之间被适当地导通。

在本发明中，优选的是，所述第一绝缘层是覆盖所述导电性带体的表面的电绝缘性的覆盖树脂层，所述第二绝缘层是相对于所述磁芯的外表面的绝缘涂层材料、即电绝缘性的保护树脂层。由此，能够不使制造复杂化而以低成本稳定地获得高绝缘耐压。

另外，在本发明中，优选的是，至少在所述端子部的前端面不设置所述第一绝缘层，至少在所述前端面与同所述前端面对置的所述磁芯的侧壁之间形成有所述间隙。端子部的前端面为覆盖导线的切面，因此利用前端面而成为导电性带体露出的状态。因而，通过在端子部的前端面与磁芯的侧壁之间设置间隙，在所述间隙埋设第二绝缘层，能够适当地提高绝缘耐压。

发明效果

根据本发明的电感元件，与以往相比能够有效地提高端子部的前端与磁芯之间的绝缘耐压。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电感元件所使用的线圈刚刚卷绕成形后的状态的立体图。

图2是表示在线圈弯折成形有端子部的状态的立体图。

图3是电感元件的仰视图。

图4是电感元件的剖视图，是图2的IV-IV线的剖视图。

图5是放大图4的一部分后的局部放大剖视图。

图6是一部分与图5不同的局部放大纵向剖视图。

图7是一部分与图5不同的局部放大纵向剖视图。

图8是表示比较例的局部放大纵向剖视图。

图9是表示不形成端子导通部的状态的电感元件的仰视图，

图10是表示一部分与图9不同的电感元件的仰视图，

图11是表示对磁芯进行粉末压制成形的过程的侧视图，

图12是放大表示对图11所示的磁芯进行粉末压制成形时的端子部附近的局部放大纵向剖视图，

附图标记说明如下：

1 电感元件

10 线圈

11 导电性带体

11a 板面

11b 侧端面

12 覆盖树脂层（第一绝缘层）

13 第一端部

15 第一端子部

16 第二端部

18 第二端子部

20 磁芯

24 前端面

25、45 间隙

26 前端

30 冲压机

32 下模

33 上模

34 空腔

40 突起部

41 保护树脂层（第二绝缘层）

42 端子导通部

43 贯通孔

D 面对面区域

F 加压力

O 卷绕中心线

具体实施方式

本发明的实施方式的电感元件1在作为粉末压制成形体的磁芯20埋入有线圈10。在图2中，由实线表示埋设于磁芯20内的线圈10，由虚线表示磁芯20的外表面。

如图1与图2所示，线圈10通过卷绕导电性带体11而形成。如图1与图2等所示，导电性带体11具有对置的板面11a、11a和对置的侧端面11b、11b，是剖面呈长方形的带状体。如图2所示，宽度方向的尺寸A远比厚度方向的尺寸B大，尺寸A为尺寸B的2倍以上，优选为6倍以上。

导电性带体11由铜形成，如后述的图5等所示，在导电性带体11的表面形成有覆盖树脂层12。

在图1、图2示出有线圈10的卷绕中心线O。线圈10以如下方式卷绕：以导电性带体11的板面11a与卷绕中心线O大致垂直、决定厚度方向的侧端面11b与卷绕中心线O平行的朝向，板面11a彼此沿着卷绕中心线O重叠。如图1、图2、图3所示，线圈10以导电性带体11成为椭圆形的方式卷绕。需要说明的是，在图1～图3中，线圈10成为椭圆形，但也可以是正圆形，本领域技术人员能够适当地选择。

如图1所示，在线圈10卷绕成椭圆状的状态下，导电性带体11的第一端部13与第二端部16从线圈10突出。在此，端部13、16表示导电性带体11中的未被卷绕为线圈10的两端部分。

如图2所示，第一端部13在第一折线14a处向谷折方向弯折大致直角，在第二折线14b处向山折方向弯折大致直角，并在第三折线14c与第四折线14d各自处向谷折方向弯折大致直角。第二端部16在第一折线17a处向山折方向弯折大致直角，在第二折线17b、第三折线17c及第四折线17d处向谷折方向弯折大致直角。

第一端部13的比第四折线14d靠端部的部分为第一端子部15，第二端部16的比第四折线17d靠端部的部分为第二端子部18。

如图2与图4所示，第一端子部15位于略微远离被卷绕为线圈10的导电性带体11的板面11a的位置，形成有第一端子部15的导电性带体11的板面11a与构成线圈10的导电性带体11的板面11a大致平行地对置。

如图2所示，第二端子部18也位于略微远离被卷绕为线圈10的导电性带体11的板面11a的位置，形成有第二端子部18的导电性带体11的板面11a与构成线圈10的导电性带体11的板面11a大致平行地对置。

而且，第一端子部15的在图2中朝上的板面11a与第二端子部18的在图2中朝上的板面11a位于大致相同面，该面是与卷绕中心线O垂直的面。

需要说明的是，在将电感元件1设置在未图示的印刷电路基板上的情况下，由于将端子部15、18朝向下侧，因此朝向图2、图4、图5～图8的各图的上侧的面是在设置于印刷电路基板上的状态下相当于下表面（背面）的面。

如图2、图3所示，作为粉末压制成形体的磁芯20是具有上表面21和下表面（背面）22及四个侧面的立方体形状。如图2、图3、图4所示，由从线圈10延伸的导电性带体11的端部13、16形成的第一端子部15与第二端子部18的表面的板面11a（在图2、图4中为朝向上侧的板面11a）向磁芯20的下表面22露出，各个端子部15、18的表面侧的板面11a与磁芯20的下表面22成为大致相同面。

另外，如图2所示，导电性带体11的第一端部13的折线14c与折线14d之间的部分的板面11a向磁芯20的一个侧面23露出。另外，第二端部16的折线17c与折线17d之间的部分的板面11a也向磁芯20的侧面23露出。各个板面11a与侧面23成为大致相同面。

如图4、图9（图9是从图3去掉端子导通部42后的仰视图）所示，各端子部15、18配置在由与形成于磁芯20的下表面22的端子部形状大致相同的形状构成的凹部20a内。如后述的图11所示，在空腔34的内部配置有线圈10及各端子部15、18的状态下，以加压力F对向所述空腔34的内部供给的磁芯材料进行加压后形成该凹部20a。即，在成形体的形成时，除位于各端子部15、18的表面侧的板面11a以外，各端子部15、18的周围由磁芯材料围起，由此形成凹部20a。或者，也可以在端子部15、18的形成前，在磁芯20的下表面22预先形成凹部20a，在弯折从线圈10延伸的各端部13、16而在凹部20a内配置端子部15、18。

如图5所示，一对端子部15、18（图5中虽未图示第二端子部18，但该第二端子部18具有与第一端子部15相同的剖面构造，因此以下表现为端子部15、18）构成为具有导电性带体11和在导电性带体11的表面形成的覆盖树脂层（第一绝缘层）12。覆盖树脂层12是例如在绝缘树脂层的表面上层叠有尼龙等的融合层的双层构造。

覆盖树脂层12在图5所示的导电性带体11的上表面及下表面、即板面11a与侧端面11b（参照图9等）形成。虽未图示，但覆盖树脂层12也可以形成在图1、图2、图4所示的线圈10的各导电性带体11的表面上，因此覆盖树脂层12介于构成线圈10的各导电性带体11间。

如图5所示，覆盖树脂层12未形成在各端子部15、18的前端面24上。这是因为前端面24相当于切断覆盖导线后的切面。另外，也可以将从前端面24稍微后退的区域定义为各端子部15、18的前端26，不在构成各端子部15、18的前端26的板面11a及侧端面11b形成覆盖树脂层12。在本说明书中，端子部15、18的前端26可以仅是前端面24，也可以是包含从前端面24稍微后退的位置在内的区域。端子部15、18的前端26相对于例如延伸突出至图9所示的磁芯20的背面22的端子部15、18的延伸突出长度而设定在1/4以下的区域，优选设定在1/10以下的区域。

如图5、图9所示，在各端子部15、18的前端面24、以及在平面方向（与前端面24正交的面方向）上与所述前端面24对置的磁芯20的侧壁20b之间形成有间隙25。间隙25是与凹部20a连续的空间区域。或者，间隙25也可以如图10所示从各端子部15、18的前端面24与磁芯20的侧壁20b之间到各端子部15、18的侧壁面11b与同所述侧壁面11b对置的磁芯20的侧壁20c之间形成。图10的构造适用于如下的结构，即，不在各端子部15、18的从前端面24到略微后退的区域为止的前端26形成覆盖树脂层12的结构。需要说明的是，间隙25不仅可以形成于各端子部15、18的前端26的位置，还可以从前端26到后端连续地形成。

如图4、图5所示，在间隙25填充有保护树脂层41（第二绝缘层）。保护树脂层41在磁芯20的外表面的整个区域内进行涂层。保护树脂层41与覆盖树脂层12同样地为电绝缘性的树脂层。保护树脂层41的材质并没有特别地限定，可以例示出聚酰亚胺、环氧树脂等。另外，保护树脂层41优选为可浸渍于磁芯20的外表面的树脂。

另外，如图3、图4、图5所示，一对端子导通部42形成于磁芯20的下表面22（下表面侧的表面）。如图5所示，端子导通部42隔着保护树脂层41而与磁芯20对置。另外，如图5所示，端子导通部42与构成端子部15、18的导电性带体11除一部分以外而隔着覆盖树脂层12与保护树脂层41的层叠构造对置。

如图3、图5所示，在端子导通部42与构成端子部15、18的导电性带体11之间形成有沿着厚度方向（高度方向）贯通覆盖树脂层12及保护树脂层41的贯通孔43。如此，在图5中，保护树脂层41与间隙25一并形成于磁芯20的表面及覆盖树脂层12的表面，并形成贯通覆盖树脂层12及保护树脂层41的一部分的层叠部分的贯通孔43，导电性带体11的表面（板面11a）从贯通孔43露出。而且，端子导通部42进入贯通孔43内，端子导通部42与导电性带体11相接。由此，端子导通部42与构成端子部15、18的导电性带体11处于电连接的状态。

图8是比较例，在图8中，不在各端子部15、18的前端面24与同前端面24对置的磁芯20的侧壁20b之间形成间隙，导电性带体11与磁芯20在前端面24的位置处接触。

磁芯20是例如由磁性粉末和粘合剂树脂构成的粉末压制成形体，在图8的比较例中，成为在端子部15、18的前端面24与磁芯20间无法保持高绝缘性的状态。即绝缘耐压降低。与此相对地，在图5所示的实施方式中，在端子部15、18的前端面24与磁芯20的侧壁20b之间形成间隙25，由于在该间隙25填充有电绝缘性的保护树脂层41，因此与图8所示的比较例相比能够有效地提高导电性带体11所露出的前端面24与磁芯20的侧壁20b之间的绝缘耐压。另外，若设为图10所示的结构，则在位于端子部15、18的前端26的侧壁面11b与磁芯20的侧壁20c之间也形成间隙25，在该间隙25内填充有保护树脂层41，因此即使是在从前端面24到稍微后退的区域为止的前端26没有形成覆盖树脂层12的形态下，也能够有效地提高绝缘耐压。

另外，通过将保护树脂层41浸渍于磁芯20的外表面及间隙25内，树脂利用毛细现象而浸透于间隙25内，从而能够在间隙25内适当地埋入保护树脂层41。另外，通过使用与相对于磁芯20的外表面的绝缘涂层材料相同的树脂而埋入间隙25内，能够利用廉价且简单的制造方法将树脂埋设于间隙25内。

另外，如图5所示，通过使保护树脂层41介于磁芯20与端子导通部42之间，能够提高磁芯20与端子导通部42之间的绝缘耐压。另外，如图5所示，保护树脂层41在各端子部15、18的表面也重叠地形成，但对于端子部15、18与端子导通部42之间的导通部分而言，能够形成有贯通覆盖树脂层12与保护树脂层41的层叠构造的贯通孔43，借助贯通孔43而适当地使构成端子部15、18的导电性带体11与端子导通部42导通连接。贯通孔43以规定的大小形成于从各端子部15、18的前端面24向后方后退的位置处。因此，在贯通孔43与各端子部15、18的前端面24之间、以及比贯通孔43靠后方的位置残留有覆盖树脂层12与保护树脂层41的层叠构造。如图3所示，贯通孔43比端子部15、18的宽度尺寸小，在图3的向视下，贯通孔43以可收纳于端子部15、18的区域内的大小形成。因而，能够借助贯通孔43而适当地使端子部15、18与端子导通部42导通连接，并且能够利用在贯通孔43的周围扩展的绝缘性的树脂层来适当地确保端子导通部42与磁芯20间的绝缘性。

本实施方式没有限定间隙25的形成方法，例如能够利用弹簧回复来形成间隙25。关于弹簧回复，使用图11而在以下说明。

图11示出将磁芯20成形为粉末压制成形体的工序。

图11所示的冲压机30在金属模主体31的内部设有下模32，并在其上方形成有空腔34。图2所示的线圈10插入空腔34的内部，第一端子部15的表面的板面11a与第二端子部18的表面的板面11a以与下模32的上表面抵接的方式被定位。

之后，由磁性粉末和粘合剂树脂构成的芯体材料向空腔34的内部供给。磁性粉末是磁性合金粉末，例如是以Fe为主体且含有Ni、Sn、Cr、P、C、B、Si等各种金属的Fe基非晶合金的粉末，利用水雾化法而使其粉末化。粘合剂树脂是硅酮树脂、环氧树脂等。

所述芯体材料是所述磁性粉末由所述粘合剂树脂进行涂层后的混合粉末。或者也可以是磁性粉末与粉末状的粘合剂树脂单纯混合而成的。另外，芯体材料还能够被预先临时成形，在与线圈10组合之后插入空腔内。

当芯体材料填充于空腔34内时，从空腔34的上方插入上模33，加热空腔34，利用下模32与上模33以加压力F对芯体材料进行加压，从而形成粉末压制成形体、即磁芯20。在该粉末压制成形中，粘合剂树脂作为用于结合磁性粉末彼此的结合剂而发挥功能。需要说明的是，在该加压时不一定需要加热，也可以在室温下进行加压。

如图11所示，在空腔34内，在下模32与上模33之间以加压力F对由磁性粉末和粘合剂树脂构成的芯体材料进行加压，同时线圈10以及第一端子部15与第二端子部18也受到加压力F而被加压。

如图3、图4所示，第一端子部15与第二端子部18具有与形成有线圈10的导电性带体11的板面11a一部分面对面的面对面区域D。如图4所示，在面对面区域D中，端子部15、18与线圈10的间隙δ变窄，在加压成形后，在欲使端子部15、18与线圈10分离的弹簧回复力的作用下，在位于间隙δ的狭窄区域内的磁芯20容易产生内部应力。由此，如图9所示，在各端子部15、18的前端面24与磁芯20的侧壁20b之间、如图10所示在各端子部15、18的前端26与磁芯20的侧壁20c之间容易形成基于弹簧回复的间隙25。

通过加压力F的调整、加热温度（退火温度）的调整等，适度地产生弹簧回复力，由此能够形成适度大小的间隙25。在此，关于间隙25的大小，只要是利用保护树脂层41的夹装来确保端子部15、18的前端26与磁芯20的侧壁之间的绝缘性即可，并没有特别地限定，但当间隙25形成得过大时，磁芯20的强度降低，因此间隙25的宽度优选为100μm左右以下（电感元件1的纵横的宽度尺寸为数十mm）。例如作为芯体材料而使用Fe基非晶合金的粉末与粘合剂树脂的混合材料，将加压力F设为780～1180MPa左右，将加热温度设为350℃～450℃左右。

另外，如图12所示，例如也可以使用在表面具有突起部40的下模32。如图12所示，突起部40刚好位于端子部15、18的前端面24的前方，能够以突起部40的位置不被芯体材料掩埋的方式在各端子部15、18的前端面24与磁芯20之间形成间隙25。另外，将突起部40设为包围端子部15、18的前端26的周围的形状，如图10所示也可以形成包围端子部15、18的前端26的周围的间隙25。

或者，也可以在对磁芯20进行了粉末压制成形之后，利用激光等削除端子部15、18的前端面24的前方或端子部15、18的前端26的周围的磁芯20而形成间隙25。

图6、图7是与图5一部分不同的局部放大剖视图。在图6中，各端子部15、18的前端26成为在从磁芯20的凹部20a内分离的方向上漂浮的状态。与图5相比，由于各端子部15、18的前端26远离磁芯20，因此能够更有效地提高各端子部15、18的前端26与磁芯20之间的绝缘耐压。

在图6的形态中，在从与平面垂直的方向观察的向视C中，端子部15、18的前端面24与磁芯20的侧壁20b处于对置的位置关系。

另外，如图6所示，当在从端子部15、18的前端面24朝向后方的前端26没有形成覆盖树脂层12的形态时，如图6那样使前端26弯曲而在凹部20a处漂浮，由此使覆盖树脂层41介于前端26与凹部20a的高度方向（厚度方向）上的对置面间E。因此，能够更有效地提高前端26与磁芯20间的绝缘耐压。

另外，如图7所示，也可以是以各端子部15、18的前端面24与磁芯20的侧壁20b的间隔朝向靠近端子导通部42的高度方向而逐渐变大的方式，形成有侧壁20b倾斜的间隙45。需要说明的是，能够在位于各端子部15、18的前端26的侧端面11b与磁芯20的侧壁20c（参照图10）之间也形成与图7相同的间隙45。当将图7所示的间隙45以与图5所示的间隙25相同的体积形成时，图7的间隙45能够比图5的间隙25扩大横宽，从而能够适当地在间隙45内埋设保护树脂层41。

在图2、图3等所示的电感元件1中，虽然一对端子部15、18设于磁芯20的下表面（背面）22，但将端子部15、18配置于磁芯20的外表面中的哪一个面并没有特别限定。

另外，如图3、图4等所示，虽然设置与一对端子部15、18电连接的一对端子导通部42，但端子导通部42的形成并非是必须的。但是，通过设置端子导通部42，能够使电感元件1与印刷电路基板之间的电连接性稳定且良好。

在上述说明中，虽然将形成于导电性带体11的表面的第一绝缘层设为电绝缘性的覆盖树脂层12，将埋设在间隙25内的第二绝缘层设为电绝缘性的保护树脂层41，但各绝缘层的材质并不局限于树脂。但是，在使用覆盖导线时，第一绝缘层优选为覆盖树脂层12。作为第二绝缘层，可以通过溅射、蒸镀法等将树脂以外的绝缘材料埋设于间隙25内。但是，通过在第二绝缘层处使用磁芯20的外表面的绝缘涂层材料、即保护树脂层41，利用浸渍而埋设在间隙25内，由此能够在间隙25适当埋设，并且不会使制造工序复杂化而能够抑制制造成本。

Claims

1.一种电感元件，其在磁芯的内部埋入有线圈，其特征在于，

在所述端子部的前端与同所述前端对置的所述磁芯之间设有间隙，在所述间隙填充有第二绝缘层。

2.根据权利要求1所述的电感元件，其中，

所述第二绝缘层与所述间隙一并形成于所述磁芯的表面、及所述第一绝缘层的表面，

从所述第二绝缘层的表面到所述贯通孔形成有一对端子导通部，

所述端子部与所述端子导通部之间经由所述贯通孔而被导通。

3.根据权利要求1或2所述的电感元件，其中，

所述第一绝缘层是覆盖所述导电性带体的表面的电绝缘性的覆盖树脂层，所述第二绝缘层是相对于所述磁芯的外表面的绝缘涂层材料、即电绝缘性的保护树脂层。

4.根据权利要求1或2所述的电感元件，其中，

至少在所述端子部的前端面不设置所述第一绝缘层，至少在所述前端面与同所述前端面对置的所述磁芯的侧壁之间形成有所述间隙。