CN112309674B

CN112309674B - 电感器

Info

Publication number: CN112309674B
Application number: CN202010750447.6A
Authority: CN
Inventors: 八谷勇多
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: CN112309674A; US20210035730A1

Abstract

本发明提供一种卷绕部中的导线彼此的粘接充分，并且能够薄型化、小型化的电感器。上述电感器具备：坯体，具有含有磁性粉的磁性部、以及埋设于磁性部的线圈；和一对外部电极，配置于坯体上，与线圈连接，线圈具有：卷绕部，将具有一对宽幅面的导线卷绕在卷轴的周围，使得该卷绕部的一方的端部配置于内周部并且该卷绕部的另一方的端部配置于外周部；第一引出部，一方的端部从内周部侧向外周部侧被扭转地引出而形成；以及第二引出部，另一方的端部从外周部被引出而形成，卷绕部与第一引出部重叠的重叠区域中线圈的高度比卷绕部的高度的2倍低。

Description

电感器

技术领域

本发明涉及电感器。

背景技术

近年来，用于电子设备的电感器要求小型化。作为用于电子设备的电感器的一种，存在具备将一根导线卷绕成上下两段，将其两端从外周引出而形成的线圈(所谓的α卷绕线圈)、覆盖线圈的磁性部、以及与线圈连接的外部电极的电感器。为了使这样的电感器小型化，提出了通过使构成线圈的导线的两端在磁性部内弯曲来减少导线的两端在磁性部内占有的区域的方法(例如，参照专利文献1)。

另外，近年来，为了减少功率消耗，电子设备的工作频率被高频化。与此相伴，能够降低电感器的电感值，因此，能够减少线圈的卷数。线圈的卷数的减少对电感器的小型化有利。

专利文献1：日本特开2015-225887号公报

然而，专利文献1所记载的具有α卷绕线圈的电感器的卷绕部的高度必然比导线宽度的2倍高。因此，根据所使用的导线的宽度，难以将电感器薄型化至所希望的高度而小型化。

另外，对于专利文献1所记载的具有α卷绕线圈的电感器来说，导线使用截面为矩形、在表面设置有包覆层和粘合层的所谓的扁平线，上段和下段通过粘合层相互粘接。因此，若减少线圈的卷数，则卷绕成上下两段的线圈的上段的匝数和线圈的下段的匝数也变少，构成线圈的上段的导线和构成下段的导线的粘接面积减少，存在卷绕部中的导线彼此的粘接不充分的情况。

发明内容

本发明的一个方式提供卷绕部中的导线彼此的粘接充分，并且能够薄型化、小型化的电感器。

本发明的一个方式所涉及的电感器具备：坯体，具有含有磁性粉的磁性部、以及埋设于磁性部的线圈；和一对外部电极，配置于坯体上，与线圈连接，线圈具有：卷绕部，将具有一对宽幅面的导线卷绕在卷轴的周围，使得卷绕部的一方的端部配置于内周部且卷绕部的另一方的端部配置于外周部；第一引出部，一方的端部从内周部侧向外周部侧被扭转地引出而形成；以及第二引出部，另一方的端部从外周部引出而形成，卷绕部与第一引出部重叠的重叠区域中线圈的高度比卷绕部的高度的2倍低。

本发明的一个方式所涉及的电感器是卷绕部中的导线彼此的粘接充分，并且能够薄型化、小型化的电感器。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电感器的立体图。

图2是图1所示的电感器所涉及的线圈的立体图。

图3A是对图1所示的电感器所涉及的线圈的引出部的扭转程度进行说明的图，(a)表示将扭转角度设为导线的截面中的对角线与宽度方向的边之间的角度的情况，(b)表示将扭转角度设为导线的截面中的对角线与宽度方向的边之间的角度的2倍的情况，(c)表示将扭转角度设为比导线的截面中的对角线与宽度方向的边之间的角度的2倍大的情况。

图3B是对图1所示的电感器所涉及的线圈的引出部的扭转角度与高度的关系进行说明的图。

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的电感器的立体图。

图5是图4所示的电感器所涉及的线圈的立体图。

附图标记说明

1、101…电感器；2…坯体；4…外部电极；6…磁性部；8、108…线圈；10、110、10a、10b…宽幅面；12、112…卷绕部；12a、112a…上表面；12b、112b…下表面；14、114…第一端部；16、116…第二端部；20、120…第一引出部；22、122…第二引出部；24、124…重叠区域；100、100a、100b、200…导线；A、B…卷轴；D1、D3…卷轴的延伸方向；D2、D4…重叠区域中的引出部的宽度方向；D5…卷绕部的宽幅面相对于卷轴的延伸方向的朝向；d1…对角线的长度；L1…对角线；L2…宽度方向的边；L3…辅助线；w…导线的宽度；h1、h4…重叠区域中的线圈的高度；h2、h5…卷绕部的高度；h3、h6…重叠区域中的引出部的高度；α…对角线与宽度方向的边之间的角度；θ1、θ2…扭转角度；θ3…倾斜角度。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细地说明。此外，在以下的说明中，根据需要使用表示特定的方向、位置的用语(例如，“上”、“下”、“右”、“左”以及包括那些用语的其他的用语)。那些用语的使用是为了容易理解参照附图的发明，本发明的技术范围不受那些用语的意思限定。另外，多个附图中所示的相同附图标记的部分表示相同的部分或部件。

在后述的实施方式中，省略关于与上述共通的事项的记述，仅对不同的点进行说明。特别是，对于同样的结构产生的同样的作用效果，没有在实施方式中依次提及。

1.实施方式1

参照图1至图3B，对本发明的实施方式1所涉及的电感器1进行说明。

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电感器的立体图。图2是图1所示的电感器所涉及的线圈的立体图。图3A是对图1所示的电感器所涉及的线圈的引出部的扭转程度进行说明的图，(a)表示将扭转角度设为导线的截面中的对角线与宽度方向的边之间的角度的情况，(b)表示将扭转角度设为导线的截面中的对角线与宽度方向的边之间的角度的2倍情况，(c)表示将扭转角度设为比导线的截面中的对角线与宽度方向的边之间的角度的2倍大的情况。图3B是对图1所示的电感器所涉及的线圈的引出部的扭转角度与高度的关系进行说明的图。

本实施方式所涉及的电感器1具备：坯体2，具有含有磁性粉的磁性部6、以及埋设于磁性部6的线圈8；和一对外部电极4，配置于坯体2上，与线圈8连接。

线圈8具备将具有一对宽幅面10的导线100进行卷绕的卷绕部12、和与卷绕部12连续的一对引出部20、22。卷绕部12的一方的端部(第一端部)14配置于卷绕部12的最内周。卷绕部12的另一方的端部(第二端部)16配置于卷绕部12的最外周。一个引出部(第一引出部)20从卷绕部12的第一端部14被引出，另一个引出部(第二引出部)22从卷绕部12的第二端部16被引出。第一引出部20在由卷绕部12的内周包围的区域中被扭转而从最内周侧向最外周侧引出。对于具备这样的卷绕部12和一对引出部20、22的线圈8而言，卷绕部12与第一引出部20重叠的区域(重叠区域)24中线圈8的高度h1比卷绕部12的高度h2的2倍低。

一对外部电极4分别与引出部20、22电连接。

＜线圈＞

如图1和图2所示，线圈8具有将导线100进行卷绕而形成的卷绕部12、和与卷绕部12的两端部14、16连续的一对引出部20、22。导线100是具有相互对置的一对宽幅面10，且截面为矩形形状的所谓的扁平线。另外，导线100是在导体的表面具有绝缘性的包覆层，且在包覆层的表面具有粘合层的导线。

(卷绕部)

卷绕部12通过将导线100以其宽幅面10与卷轴A成为大致平行的方式进行卷绕而形成。卷绕部12通过将导线100卷绕成一段而形成。卷绕部12的第一端部14配置于最内周，第二端部16配置于最外周。卷绕部12的邻接的卷回来的导线100使相互的宽幅面10接触。若在所图示的线圈8中进行具体地说明，则从内周侧起第1周的导线100a的外周侧宽幅面10a与从内周侧起第2周的导线100b的内周侧宽幅面10b接触，通过粘合层而被粘接。

(引出部)

第二引出部22的末端22a弯曲成其宽幅面与后述的坯体2的一侧面2e成为大致平行。

第一引出部20经由卷绕部12的上表面12a侧或下表面12b侧，一边扭转一边从线圈8的内周侧向外周侧引出。此时，第一引出部20的一部分与卷绕部12的上表面12a或下表面12b接触。第一引出部20以卷绕部12与第一引出部20重叠的区域(重叠区域)24中线圈8的高度h1比卷绕部12的高度h2的2倍低的方式进行扭转。在这里，高度是指卷轴A的延伸方向D1上的长度。另外，重叠区域24中线圈8的高度h1是卷绕部12的高度h2与重叠区域24中的第一引出部20的高度h3之和。并且，在本实施方式中，在卷绕部12中，导线100以其宽幅面10与卷轴A成为大致平行的方式卷绕，因此卷绕部12的高度h2是导线100的宽度w。用公式表示这些为，

h1＜2×h2

h1＝h2+h3

h2＝w

用w表示h3为，

h3＜w。

因此，第一引出部20扭转为重叠区域24中的高度h3比导线100的宽度w小。

参照图2、图3A以及图3B，并关注重叠区域24中的第一引出部20的宽度方向D2与卷轴A的延伸方向D1之间的角度(扭转角度)θ1对第一引出部20的具体的扭转程度进行说明。此外，扭转角度θ1为90°以下。

如上所述，导线100的截面为矩形形状。因此，如图3A所示，若扭转角度θ1在某种程度上不大，则重叠区域24中的第一引出部20的高度h3比不扭转第一引出部20时的高度、即导线100的宽度w高。具体地进行说明，例如如图3A的(a)所示，在扭转角度为导线100的截面中的对角线L1与宽度方向的边L2之间的角度α的情况下，第一引出部20的高度h3成为比导线100的宽度w长的对角线L1的长度d1。另一方面，例如如图3A的(c)所示，在扭转角度充分大的情况下，第一引出部20接近于水平状态，高度h3比导线100的宽度w小。

这样，扭转角度θ1依据导线100的截面为矩形形状来设定角度范围。设定为扭转角度的角度范围能够参照图3A和图3B进行几何学计算。

以下，对扭转角度θ1的角度范围的计算方法的一个例子进行说明。

如图3B所示，用对角线L1的长度d1来表示扭转角度θ1时的高度h3为

h3＝d1cоs(θ1－α)。

这通过利用穿过作为导线100的截面形状的矩形的一个角，且与卷轴A的延伸方向D1平行的辅助线L3而变得容易理解。

另外，导线100的宽度w为

w＝d1cоsα。

将这些代入h3＜w，成为

d1cоs(θ1－α)＜d1cоsα，因此计算出

2α＜θ1。

根据以上，本实施方式中的第一引出部20的扭转角度θ1设定为2α＜θ1≤90°的角度范围。

并且，考虑到所使用的导线100的刚度、因扭转而对导线100施加的力等，优选在2α＜θ1≤90°的范围内适当地设定扭转角度θ1。

形成线圈8的导线100的导体例如由铜等形成，宽度例如为140μm～170μm，厚度例如为67μm以上85μm以下。另外，导线100的包覆层由聚酰胺酰亚胺等绝缘性树脂形成，厚度例如为1μm～7μm，优选为6μm。并且，导线100的粘合层由含有自粘合成分的热塑性树脂或热固化性树脂等形成，以能够将构成卷绕部12的导线彼此固定，厚度例如为1μm～3μm，优选为1.5μm。因此，形成线圈8的导线100的宽度w例如为144μm～190μm，厚度例如为71μm～105μm。

＜磁性部＞

如图1所示，磁性部6埋设线圈8。但是，第一引出部20的末端20a、以及第二引出部22的末端22a从磁性部6露出。此外，第一引出部20也与第二引出部22同样，也可以使末端沿着磁性部6的表面弯曲，使第一引出部20的宽幅面从磁性部6露出。

磁性部6通过将磁性粉和树脂的混合物加压成形而形成。混合物中的磁性粉的填充率例如为60重量％以上，优选为80重量％以上。作为磁性粉，使用Fe、Fe-Si-Cr、Fe-Ni-Al、Fe-Cr-Al、Fe-Si、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo等铁系的金属磁性粉、其他组成系的金属磁性粉、非结晶等的金属磁性粉、表面被玻璃等绝缘体包覆的金属磁性粉、表面改性后的金属磁性粉、纳米级的微小的金属磁性粉末。作为树脂，使用环氧基树脂、聚酰亚胺树脂、苯树脂等热固化性树脂、或者聚乙烯树脂、聚酰胺树脂等热塑性树脂。

＜坯体＞

坯体2由上述的线圈8和磁性部6构成。坯体2的外观形状为大致长方体，例如，宽度方向的长度为1.4mm～2.2mm，进深方向的长度为0.6mm～1.8mm，高度为0.6mm～1.4mm。

＜外部电极＞

外部电极4是形成于坯体2的表面，且相互隔离而配置的一对外部电极。在本实施方式中，一个外部电极4覆盖坯体2的侧面2c和与其邻接的面2a、2b、2d、2f的一部分，与第一引出部20的末端20a电连接。另外，另一个外部电极4覆盖坯体2的侧面2e和与其邻接的面2a、2b、2d、2f的一部分，与第二引出部22的末端22a电连接。一对外部电极4例如由含有金属粒子和树脂的导电性树脂形成。金属粒子使用银。树脂使用环氧基树脂。另外，一对外部电极4也可以在含有金属粒子和树脂的导电性树脂上形成具备由镍形成的第一层、和形成于第一层上的由锡形成的第二层的镀覆层。

＜效果＞

在这样构成的电感器中，将导线100卷绕成一段而形成卷绕部12，第一引出部20扭转为重叠区域24中的线圈8的高度h3比卷绕部12的高度h1的2倍低。由此，能够使线圈8薄型化，结果能够使电感器小型化。

并且，在这样构成的电感器中，线圈8的各周的导线100a、100b使相互的宽幅面10a、10b接触并通过粘合层而相互粘接，确保各周的导线彼此的较宽的粘接面积。由此，能够充分地粘接线圈8的各周的导线彼此，能够防止线圈8的绕散。

以上那样构成的电感器具备：坯体2，具有含有磁性粉的磁性部6、以及埋设于磁性部6的线圈8；和一对外部电极4，配置于坯体2上，与线圈8连接，线圈8具有以一方的端部14配置于内周部，并且另一方的端部16配置于外周部的方式将具有一对宽幅面10的导线100卷绕在卷轴的周围的卷绕部12、一方的端部14从内周部侧向外周部侧被扭转地引出而形成的第一引出部20、以及另一方的端部16从外周部引出而形成的第二引出部22，卷绕部12与第一引出部20重叠的重叠区域24中的线圈8的高度h1比卷绕部12的高度h2的2倍低。

2.实施方式2

接下来，参照图4和图5对实施方式2所涉及的电感器101进行说明。图4是表示本发明的实施方式2所涉及的电感器的立体图。图5是图4所示的电感器所涉及的线圈的立体图。

对于实施方式2所涉及的电感器101而言，卷绕部112的宽幅面110相对于卷轴B的延伸方向D3的朝向D5与实施方式1所涉及的电感器1不同。电感器1的卷绕部12的宽幅面10与卷轴A大致平行，但电感器101的卷绕部112的宽幅面110相对于卷轴B倾斜。这也可以说是卷绕部112朝向水平状态倾斜。

宽幅面110相对于卷轴B的倾斜角度θ3设定为2α≤θ3≤90°的范围内，优选为2α≤θ3＜90°的范围内的值。这基于与实施方式1中说明扭转角度θ1的角度范围时的想法同样的想法。使宽幅面110相对于卷轴B倾斜的结果，卷绕部112的高度h5比倾斜前高这一点不适于本发明的目的。因此，倾斜角度θ3被设定为2α≤θ3≤90°的范围内，优选为2α≤θ3＜90°的范围内的值。此外，角度α与实施方式1中的角度α相同。

另一方面，若倾斜角度θ3过大，则线圈108的截面积(由卷绕部112的最内周的导线200包围的面积)变小，因此，电感值变小。因此，倾斜角度θ3通过考虑所希望的电感值、所希望的线圈的高度、导线200的宽度等而被决定。

另外，如图5所示，卷绕部112在第一引出部120经由卷绕部112的下表面112b侧向外周部侧引出的情况下，以卷绕部112的上表面112a与卷轴B的距离比卷绕部112的下表面112b与卷轴B的距离短的方式倾斜。也就是说，卷绕部112从下表面112b朝向上表面112a逐渐变细。另一方面，卷绕部112在第一引出部120经由卷绕部112的上表面112a侧向外周部侧引出的情况下，以卷绕部112的上表面112a与卷轴B的距离比卷绕部112的下表面112b与卷轴B的距离长的方式倾斜。也就是说，卷绕部112从上表面112a朝向下表面112b逐渐变细。

并且，对于实施方式2所涉及的电感器101而言，由于导线200的宽幅面110相对于卷轴B倾斜，因此重叠区域124中的第一引出部120的宽度方向D4与卷轴B的延伸方向D3之间的角度(扭转角度)θ2的范围与实施方式1中的扭转角度θ1的范围不同。

对本实施方式所涉及的扭转角度θ2的范围进行说明。

首先，第一引出部120与实施方式1同样，扭转为重叠区域124中的线圈108的高度h4比卷绕部112的高度h5的2倍低。重叠区域124中的线圈108的高度h4是卷绕部112的高度h5与重叠区域124中的第一引出部120的高度h6之和。用公式表示这些为，

h4＜2×h5

h4＝h5+h6

用h5表示h6为，

h6＜h5。

因此，第一引出部120扭转为重叠区域124中的高度h6比卷绕部112的高度h5小。

在本实施方式中，如上所述，倾斜角度θ3为2α≤θ3≤90°，优选为2α≤θ3＜90°。因此，扭转第一引出部120的结果，为了使重叠区域124中的第一引出部120的高度h6比卷绕部112的高度h5低，需要使第一引出部120比卷绕部112更接近水平状态。这能够通过将扭转角度θ2设定为倾斜角度θ3以上来实现。因此，本实施方式中的扭转角度θ2设定为θ3＜θ2≤90°(2α≤θ3≤90°，优选2α≤θ3＜90°)。此外，在本实施方式中，优选考虑导线200的刚度、因扭转而对导线200施加的力等，在θ3＜θ2≤90°的范围内，优选2α≤θ3＜90°的范围内适当地设定扭转角度θ2。

＜效果＞

对于这样构成的电感器而言，卷绕部112的宽幅面110相对于卷轴B倾斜。由此，能够使线圈108薄型化，能够使电感器小型化。

3.制造方法

接下来，对实施方式所涉及的电感器的制造方法进行说明。

实施方式所涉及的电感器的制造方法包括：

(1)形成线圈的工序；

(2)形成坯体的工序；以及

(3)形成外部电极的工序。

以下，对各工序进行详细说明。

(形成线圈的工序)

在本工序中，形成具有卷绕部和引出部的线圈。线圈具有形成于导体的表面的具有绝缘性的包覆层、和形成于包覆层的表面的粘合层，使用具有相互对置的宽幅面的导线(所谓的扁平线)而形成。卷绕部以导线的第一端部位于内周部，第二端部位于外周部的方式使邻接的卷回来的导线的宽幅面接触并卷绕，通过粘合层而将导线彼此粘接。此时，若以使宽幅面与卷轴成为大致平行的方式卷绕，则能够形成实施方式1所涉及的线圈8，通过使宽幅面相对于卷轴倾斜从而能够形成实施方式2所涉及的线圈108。

接下来，将卷绕部的一方的端部以重叠区域中的相对于卷轴的扭转角度成为规定的范围内的方式扭转并从内周部侧向外周部侧引出而形成第一引出部。另外，将卷绕部的另一方的端部从卷绕部的外周部引出而形成第二引出部。

(形成坯体的工序)

在本工序中，将线圈收容于模具的模腔中，在模腔内，填充磁性粉和树脂的混合物。此时，优选线圈以第一引出部的末端和第二引出部的末端与模腔的侧面接触的方式收容于模腔内。并且，在模具内，在将磁性粉和树脂的混合物升温到树脂的软化温度以上的温度(例如，60℃～150℃)的状态下，以100kg/cm²～500kg/cm²程度进行加压，升温到树脂的固化温度以上的温度(例如，100℃～220℃)进行成形、固化。由此，磁性部和线圈被一体化，第一引出部的末端和第二引出部的末端在侧面露出的坯体被形成。此外，固化也可以在成形后进行。

(形成外部电极的工序)

在本工序中，跨越第一引出部的末端和第二引出部的末端露出的坯体的侧面、与那些侧面邻接的四个面的一部分，来形成相互隔离的一对外部电极。一对外部电极通过在坯体的所希望的位置通过浸渍涂覆导电性膏那样的具有流动性的导电性树脂而形成。另外，一对外部电极也可以在所涂覆的导电性树脂上实施镀覆而形成。镀覆层由形成于导电性树脂上的镍层和形成于镍层上的锡层构成。

在上述中，对本发明的实施方式进行了说明，但公开内容也可以在结构的细节中变化，实施方式中的要素的组合、顺序的变化等能够在不脱离所要求的本发明的范围和思想的情况下实现。另外，在实施方式1、2中，也能够应用卷绕部形成为2匝、3匝等多个匝的漩涡状的结构。并且，在实施方式2中，在线圈的卷绕部的整周上，示出了使宽幅面110相对于卷轴B倾斜的情况，但也可以对于线圈的卷绕部的环绕的一部分使宽幅面110相对于卷轴B倾斜。另外，在实施方式1、2中，线圈也可以在坯体内上下相反地配置。

Claims

1.一种电感器，其特征在于，具备：

坯体，具有含有磁性粉的磁性部、以及埋设于所述磁性部的线圈；和

一对外部电极，配置于所述坯体上，与所述线圈连接，

所述线圈具有：

卷绕部，将具有一对宽幅面的导线卷绕在卷轴的周围，使得该卷绕部的一方的端部配置于内周部并且该卷绕部的另一方的端部配置于外周部；

第一引出部，所述一方的端部从所述内周部侧向所述外周部侧被扭转地引出而形成；以及

第二引出部，所述另一方的端部从所述外周部引出而形成，

所述卷绕部与所述第一引出部重叠的重叠区域中所述线圈的高度比所述卷绕部的高度的2倍低，

所述重叠区域中所述第一引出部的宽度方向与所述卷绕部的所述卷轴的延伸方向之间的扭转角度θ1比所述导线的截面中对角线与宽度方向的边之间的角度α的2倍大，并且为90°以下。

2.根据权利要求1所述的电感器，其特征在于，

构成所述卷绕部的所述导线的所述宽幅面与所述卷轴大致平行。

3.根据权利要求1或2所述的电感器，其特征在于，

构成所述卷绕部的所述导线的所述宽幅面相对于所述卷轴倾斜。