JP2002313632A - Magnetic element and its manufacturing method - Google Patents

Magnetic element and its manufacturing method

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JP2002313632A
JP2002313632A JP2001117840A JP2001117840A JP2002313632A JP 2002313632 A JP2002313632 A JP 2002313632A JP 2001117840 A JP2001117840 A JP 2001117840A JP 2001117840 A JP2001117840 A JP 2001117840A JP 2002313632 A JP2002313632 A JP 2002313632A
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magnetic
bobbin
coil
powder
magnetic element
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JP2001117840A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Inoue
修 井上
Junichi Kato
純一 加藤
Shinya Matsutani
伸哉 松谷
Takeshi Takahashi
岳史 高橋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily obtain a small-sized high-performance magnetic element with small variation. SOLUTION: This magnetic element has a bobbin which is constituted at least of magnetic powder, an organic resin, and a coil and incorporates the coil and a second magnetic material which is brought into contact with the bobbin.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子機器のインダク
タ、チョークコイル、トランスその他に用いられる磁性
素子とその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic element used for an inductor, a choke coil, a transformer and the like of an electronic device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型薄型化に伴い、これらに
用いられる部品やデバイスも小型化、薄型化することが
強く求められている。一方、CPUなどのLSIは高速
・高集積化してきており、これに供給される電源回路に
は数A〜数十Aの電流が供給されることがある。従っ
て、これらに用いられるチョークコイル等のインダクタ
においても、小型化要求とともに、これに反する、コイ
ル導体を低抵抗化して低発熱を実現することと、直流重
畳によるインダクタンスの低下が少ないことが必要とさ
れている。また、使用周波数が高周波化しており、高周
波での損失の低いことが求められる。さらに、部品のコ
ストを安くすることが強く求められ、単純な形状の部品
構成素子を簡単な工程で組み立てられることが必要とな
っている。すなわち、大電流、高周波で使用可能であ
り、かつ、極力小型、薄型化した磁性素子を、安価に供
給することが求められている。
2. Description of the Related Art As electronic devices become smaller and thinner, there is a strong demand for parts and devices used in these devices to be made smaller and thinner. On the other hand, LSIs such as CPUs are becoming faster and more integrated, and a power supply circuit supplied thereto may be supplied with a current of several A to several tens A. Therefore, for inductors such as choke coils used in these devices, in addition to the demand for miniaturization, it is necessary to realize low heat generation by lowering the resistance of the coil conductor and to minimize the decrease in inductance due to DC superposition. Have been. Further, the operating frequency is increasing, and it is required that the loss at the high frequency be low. Further, it is strongly demanded to reduce the cost of parts, and it is necessary to assemble component components having a simple shape in a simple process. That is, it is required to supply a magnetic element which can be used at a large current and a high frequency and is as small and thin as possible at a low cost.

【0003】こうした磁性素子に使用される磁性体に対
する要望特性としては、飽和磁束密度は、高ければ高い
ほど、直流重畳特性が改善されるために望ましい。透磁
率は、高い方が、より高いインダクタンス値が得られる
が、より磁気飽和しやすくなるため、直流重畳特性は劣
化する。このため、低すぎるのは問題であるが、高けれ
ば高いほど良いというわけではなく、用途により選択さ
れる。また、電気抵抗率が高く、磁気損失が低いことが
望ましい。実際に使用される材料としては、フェライト
系と金属磁性体系に大別される。フェライト系は、その
材質自体は、高透磁率、低飽和磁束密度、高電気抵抗、
低磁気損失である。金属磁性体系は、その材質自体は、
高透磁率、高飽和磁束密度、低電気抵抗、高磁気損失で
ある。
As a desired characteristic of a magnetic material used in such a magnetic element, the higher the saturation magnetic flux density, the better the DC superimposition characteristic is. The higher the magnetic permeability, the higher the inductance value is obtained, but the magnetic saturation is more likely to occur, so that the DC superposition characteristics deteriorate. For this reason, it is a problem that it is too low, but the higher the value, the better it is, and it is selected depending on the application. Further, it is desirable that the electric resistivity is high and the magnetic loss is low. Materials actually used are broadly classified into ferrite and metal magnetic systems. Ferrite material itself has high permeability, low saturation magnetic flux density, high electrical resistance,
Low magnetic loss. The metal magnetic system, the material itself,
High magnetic permeability, high saturation magnetic flux density, low electric resistance and high magnetic loss.

【0004】実際に使用されているインダクタとして、
最も一般的なのは、EE型やEI型のフェライトコアと
コイルを利用する方法である。この方法では、フェライ
ト材料が、透磁率が高く、かつ飽和磁束密度が低いた
め、そのまま使用すると、磁気飽和によるインダクタン
スの低下が大きく、直流重畳特性が悪くなる。そこで、
直流重畳特性を改善するために、通常コアの磁路のどこ
かに空隙を設け、見かけの透磁率を下げて使用する事が
行われている。しかしながらこの方法では、交流で駆動
した時に、この空隙部分でコアが振動してノイズ音が発
生する。また、透磁率を下げても飽和磁束密度は低いま
まなので、直流重畳特性は金属磁性体より悪いといった
問題点がある。
[0004] As inductors actually used,
The most common method is to use an EE type or EI type ferrite core and coil. In this method, since the ferrite material has a high magnetic permeability and a low saturation magnetic flux density, if it is used as it is, the decrease in inductance due to magnetic saturation is large, and the DC superimposition characteristics are deteriorated. Therefore,
In order to improve the direct current superimposition characteristic, a gap is usually provided somewhere in the magnetic path of the core to reduce the apparent magnetic permeability. However, in this method, when driven by an alternating current, the core vibrates in the gap portion, and noise noise is generated. Further, since the saturation magnetic flux density remains low even if the magnetic permeability is lowered, there is a problem that the DC superposition characteristic is worse than that of the metal magnetic material.

【0005】次にコア材料として、フェライトよりも飽
和磁束密度が大きいFe−Si−Al系合金、Fe−N
i系合金等を用いる方法では、これらの金属系材料は、
電気抵抗が低いので、最近のように使用周波数が数百K
Hz〜MHzと高周波化してくると、渦電流損失が大き
くなって、そのままでは使用できない。このため、薄体
化したものを、絶縁層を介して積層化するか、あるいは
粉末化したものを高密度に成形した、いわゆるダストコ
アや、あるいは樹脂中に磁性粉末を分散させたコンポジ
ット磁性体が開発されている。
Next, as a core material, an Fe—Si—Al alloy having a higher saturation magnetic flux density than ferrite, Fe—N
In a method using an i-based alloy or the like, these metallic materials are
Since the electric resistance is low, the operating frequency is several hundred K recently.
As the frequency becomes higher from Hz to MHz, the eddy current loss increases and cannot be used as it is. For this reason, a thin magnetic material is laminated through an insulating layer, or a powder magnetic material is molded at a high density, a so-called dust core, or a composite magnetic material in which magnetic powder is dispersed in resin. Is being developed.

【0006】これらのうち、金属磁性体の薄体を絶縁層
を介して積層化する方法では、高飽和磁束密度ではある
が、透磁率が高いためにギャップは必要であり、また高
周波で使用可能な薄体は十分薄い必要があるので高コス
トとなり、かつ複雑な形状を作製する事が不可能という
問題点がある。また、ダストコアは、十分高い飽和磁束
密度と実用的な高透磁率を得るためには、成型時に10
〜30t/cm2程度の非常に高い圧力をかけて充填する
必要があり、このため特殊な高強度金型が必要となり、
また複雑な形状を作製しにくい。さらに、それ自体は電
気抵抗が低いために、絶縁の必要があるといった問題点
がある。
Among these, the method of laminating a thin metal magnetic material via an insulating layer has a high saturation magnetic flux density, but requires a gap due to high magnetic permeability, and can be used at high frequencies. Since such a thin body needs to be sufficiently thin, there is a problem that the cost is high and a complicated shape cannot be produced. To obtain a sufficiently high saturation magnetic flux density and a practically high magnetic permeability, the dust core must
It is necessary to fill by applying a very high pressure of about 30 t / cm 2, which requires a special high-strength mold,
In addition, it is difficult to produce a complicated shape. Further, there is a problem that insulation is necessary because the electric resistance itself is low.

【0007】これらに対してコンポジット磁性体は、絶
縁体とする事が可能であり、コイル導体をその内部に埋
設する事によって磁路断面積が大きく取れるという特徴
があり、また比較的製造が容易で、低コストとなるとい
った特徴を持つ。このため従来より、フェライト粉末や
金属磁性体粉末を樹脂と混合し、コイルを挿入した型中
に入れ、固化したもの(特開昭54−163354号公
報、特開昭63−186409号公報、特開平1−25
3906号公報、特開平2−226799号公報、特開
平4−83320号公報等)が提案されている。しかし
ながら、コンポジット磁性体は、飽和磁束密度は、用い
る磁性体粉末自体よりも低くなり、また透磁率がフェラ
イトやダストコア等より極端に低く、大きなインダクタ
ンス値が得られないという問題点が有る。
On the other hand, the composite magnetic material can be made of an insulator, and has a feature that a magnetic path cross-sectional area can be increased by embedding a coil conductor therein, and it is relatively easy to manufacture. And has the feature of being low cost. For this reason, conventionally, ferrite powder or metal magnetic powder is mixed with a resin, placed in a mold in which a coil is inserted, and solidified (JP-A-54-163354, JP-A-63-186409, Kaihei 1-25
3906, JP-A-2-226799, JP-A-4-83320, etc.) have been proposed. However, the composite magnetic material has a problem that the saturation magnetic flux density is lower than that of the magnetic material powder itself, and the magnetic permeability is extremely lower than that of ferrite or dust core, and a large inductance value cannot be obtained.

【0008】この透磁率が極端に低いというコンポジッ
ト磁性体の欠点を補うために、コンポジット磁性体と複
数の磁性体を組み合わせて用いる事により、より特性を
向上させる事が提案されている。カップ型の磁性体コア
内にコイルを挿入し、コンポジット磁性体でカップ内を
埋めたもの(実開昭59−33216号公報)や、つば
付きフェライトコアにコイルを巻き、これを磁性粉末と
樹脂材料の混合液にディップしたもの(特開昭61−1
36213号公報)、フェライト焼結体に巻き線をした
後、周囲をコンポジット磁性体で覆ったもの(特開平6
−84648号公報)、磁性金属薄体を複数枚積層した
ものを2枚用意し、この2枚の間に平面状コイルを配
し、磁性粉末を分散した接着剤で固定したもの(特開平
9−270334号公報)等が、インダクタの小型化に
有効であるとされている。また、小型化が目的とはされ
ていないが、漏れ磁束を減少させるために、2枚のフェ
ライト薄板の間に平面状コイルを配し、フェライト粉末
を分散した接着剤で固定したトランス(特開平6−34
2725号公報)が提案されている。
In order to compensate for the disadvantage of the composite magnetic material having an extremely low magnetic permeability, it has been proposed to further improve the characteristics by using a composite magnetic material in combination with a plurality of magnetic materials. A coil is inserted into a cup-shaped magnetic material core, and the inside of the cup is filled with a composite magnetic material (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. Sho 59-33216), or a coil is wound around a ferrite core with a brim, and this is mixed with magnetic powder and resin. Dipped in a mixture of materials (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 36213), a ferrite sintered body which is wound and then covered with a composite magnetic material (Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-84648), two sheets of magnetic metal thin bodies laminated are prepared, a planar coil is disposed between the two sheets, and the magnetic powder is fixed with an adhesive dispersed therein. -270334) is said to be effective for miniaturization of inductors. Although a miniaturization is not intended, a transformer in which a planar coil is arranged between two ferrite thin plates and fixed with an adhesive in which ferrite powder is dispersed (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-34
No. 2725) has been proposed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の通常の磁性体とコンポジット磁性体を組み合わせて用
いる方法では、いずれも通常の磁性体とコンポジット磁
性体が一体化される点に特徴があるが、一体化する時の
樹脂の効果収縮や、内蔵されるコイルの位置ずれ等によ
り、得られる素子の特性のバラツキが大きいという問題
点があった。
However, these methods using a combination of a normal magnetic material and a composite magnetic material are characterized in that the normal magnetic material and the composite magnetic material are integrated. There has been a problem that the characteristics of the obtained elements vary greatly due to the effect of resin shrinkage during integration and the displacement of the built-in coil.

【0010】また、作製時にコンポジット磁性体に高い
圧力をかけて、コンポジット内部の磁性体粉末の充填率
を高めて、より高特性としようとすると、通常の磁性体
にも圧力が加わるために、通常の磁性体が割れたり、ク
ラックが生じ、特性が劣化してしまうという問題点があ
った。
[0010] In addition, when a high pressure is applied to the composite magnetic material at the time of fabrication to increase the packing ratio of the magnetic material powder inside the composite to obtain higher characteristics, pressure is also applied to a normal magnetic material. There has been a problem that ordinary magnetic materials are cracked or cracked, resulting in deterioration of characteristics.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の磁性素子は、少なくとも磁性粉末と有機
樹脂とコイルより構成された、コイルを内蔵したボビン
と、このボビンに接触した第2の磁性体とを有する事を
特徴とする。この時、コイルを内蔵したボビンは穴部を
有し、このボビンの穴部に挿入された第2の磁性体の一
部が挿入されている事が望ましい。また、ボビンを構成
する磁性体粉末がフェライトでも良いが、金属磁性体で
あり、さらにもう1種類以上の絶縁性物質を含み、この
金属磁性体の充填率が、70体積パーセント以上90体
積パーセント以下である事が望ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, a magnetic element according to the present invention comprises a bobbin having a built-in coil, which comprises at least a magnetic powder, an organic resin and a coil, and is in contact with the bobbin. And a second magnetic material. At this time, it is desirable that the bobbin containing the coil has a hole, and a part of the second magnetic body inserted into the hole of the bobbin is inserted. The magnetic powder constituting the bobbin may be ferrite, but it is a metal magnetic material and further contains at least one other insulating material, and the filling rate of the metal magnetic material is 70% by volume or more and 90% by volume or less. Is desirable.

【0012】通常、ボビンとは、コイルを巻く樹脂等で
できた芯あるいは枠を指す。ここで述べる、少なくとも
磁性粉末と有機樹脂とコイルより構成された、コイルを
内蔵した部材は、通常のボビンのように、その周囲にコ
イルを巻くわけではないが、コイルを支える役割を持
ち、コイルを巻いたボビンと同じ役割を果たすので、こ
こではボビンと呼ぶ。
Usually, the bobbin refers to a core or a frame made of resin or the like around which the coil is wound. As described here, the member containing the coil, which is composed of at least a magnetic powder, an organic resin, and a coil, does not wind the coil around it as a normal bobbin, but has a role of supporting the coil, Since it plays the same role as a bobbin wound with, it is called a bobbin here.

【0013】また、本発明の磁性素子の製造方法は、少
なくとも、磁性粉末に有機樹脂を混合する混合工程と、
この混合工程にて得られた混合物を、射出成形法または
トランスファー成形法により、コイルを内蔵しながら所
定形状のボビンに成形する工程と、このボビンと第2の
磁性体とを組み合わせる工程とを含むか、あるいは磁性
粉末と有機樹脂の混合物を顆粒状に整粒する工程と、こ
の顆粒を金型にて、コイルを内蔵しながら所定形状のボ
ビンに加圧成形する工程と、このボビンと第2の磁性体
とを組み合わせる工程とを含む事を特徴とする。
[0013] The method for producing a magnetic element of the present invention comprises at least a mixing step of mixing an organic resin with the magnetic powder;
Forming the mixture obtained in the mixing step into a bobbin of a predetermined shape while incorporating a coil by an injection molding method or a transfer molding method, and a step of combining the bobbin with a second magnetic body. Or a step of sieving the mixture of the magnetic powder and the organic resin into granules, a step of pressing the granules in a mold into a bobbin of a predetermined shape while incorporating a coil, and a step of forming the bobbin and the second And a step of combining with a magnetic material.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。以下では、一次巻き線のみの、チョークコイル等
に用いられる磁性素子の例について説明するが、本発明
はこれに限定されるものではなく、2次巻き線の必要な
トランス等に用いても、その効果を発揮するものであ
る。
Embodiments of the present invention will be described below. Hereinafter, only the primary winding, an example of a magnetic element used for a choke coil or the like will be described. However, the present invention is not limited to this, and may be used for a transformer or the like requiring a secondary winding. The effect is exhibited.

【0015】(実施の形態1)本願発明の磁性素子は、
コイルを内蔵したコンポジット磁性ボビンと、第2の磁
性体の、少なくとも2種類より構成される。まず、コイ
ルを内蔵したコンポジット磁性ボビンであるが、これ
は、少なくとも磁性体粉末と、有機樹脂と、内蔵される
コイルよりなり、さらに必要に応じて、もう1種類以上
の絶縁性物質が含まれる。
(Embodiment 1) A magnetic element according to the present invention comprises:
It is composed of at least two types, a composite magnetic bobbin with a built-in coil and a second magnetic body. First, a composite magnetic bobbin with a built-in coil is composed of at least a magnetic powder, an organic resin, and a built-in coil, and further contains one or more types of insulating materials as necessary. .

【0016】磁性体粉末としては、MnZnフェライト
やNiZnフェライト等のフェライト磁性体や、Feま
たはNiまたはCoを主成分とする金属磁性粉末が使用
できる。フェライト系は、電気抵抗を高くし易く、磁気
損失が小さいという特徴があるので、トランス等に用い
る場合に望ましい。一方、金属系は、もともと飽和磁束
密度が高く、かつ加圧成形により充填密度を高く出来る
ので、チョークコイル等に用いる場合に望ましい。具体
的な金属磁性体としては、Fe粉、Fe−Si、Fe−
Si−Al、Fe−Ni、Fe−Co,Fe−Mo−N
i系合金等が使用できる。ただし、磁性元素であるF
e,Ni,Co以外の副成分が増加すると、飽和磁束密
度の低下や金属粉末自体の硬化が生じるため、これらの
副成分は合計で10wt%以下、より望ましくは6wt
%以下が良い。
As the magnetic material powder, ferrite magnetic material such as MnZn ferrite or NiZn ferrite, or metal magnetic powder containing Fe, Ni or Co as a main component can be used. Ferrites are desirable when used in transformers and the like because they have the characteristics of easily increasing the electrical resistance and having low magnetic loss. On the other hand, a metal-based material is originally desirable for use in a choke coil or the like because it has a high saturation magnetic flux density and a high filling density can be obtained by pressure molding. Specific examples of the metal magnetic material include Fe powder, Fe-Si, Fe-
Si-Al, Fe-Ni, Fe-Co, Fe-Mo-N
An i-based alloy or the like can be used. However, the magnetic element F
When the amount of sub-components other than e, Ni, and Co increases, the saturation magnetic flux density decreases and the metal powder itself hardens. Therefore, these sub-components total 10 wt% or less, more preferably 6 wt%.
% Or less is good.

【0017】しかしながら、磁性金属のみよりなる金属
粉末では、電気抵抗値や絶縁耐圧が不足する事がある。
この点からは、Si、Al、Cr、Ti、Zr、Nb、
Taを、合計で10wt%以下その成分に含む金属磁性
体粉末を用いると、これらの成分が表面に極わずかに存
在する自然酸化皮膜に濃縮して含まれるようになり、絶
縁皮膜の抵抗値や耐圧が向上するので望ましい。また、
Al、Cr、Ti、Zr、Nb、Taは、耐錆性も向上
させるため、より望ましい。これら以外に、O,C,M
n,P等の、原料金属に含まれていたり、磁性金属粉末
の製造工程で混入したりする成分が含まれていても、そ
れが少量である限り、問題とはならない。なお、フェラ
イト系磁性粉末と、金属系磁性粉末を混合して用いて
も、構わない。
However, with a metal powder consisting of only a magnetic metal, the electric resistance value and the withstand voltage may be insufficient.
From this point, Si, Al, Cr, Ti, Zr, Nb,
When metal magnetic powder containing Ta in a total amount of 10 wt% or less is used, these components become concentrated and contained in a natural oxide film which is very slightly present on the surface, and the resistance value of the insulating film and It is desirable because the withstand voltage is improved. Also,
Al, Cr, Ti, Zr, Nb, and Ta are more desirable because they also improve rust resistance. In addition to these, O, C, M
Even if components such as n and P are contained in the raw material metal or mixed in the production process of the magnetic metal powder, there is no problem as long as the amount is small. Note that a mixture of ferrite-based magnetic powder and metal-based magnetic powder may be used.

【0018】金属磁性体粉末を用いる場合、上記の組成
としても、その充填率によっては、絶縁抵抗が不足する
場合がある。この時は、もう1種類以上の絶縁性物質を
用いて、高抵抗化する。この絶縁化方法としては、 1)機シリコン化合物や有機チタン化合物、水ガラス等
を添加して、磁性体粉末表面を被覆する 2)金属磁性粉末を酸で処理するか、酸素存在下で加熱
して、その表面に絶縁性酸化皮膜を形成する 3)絶縁性の粉末を分散させて、金属磁性体粉末同士の
接触確率を低下させて、高電気抵抗とする 等の方法がある。このうち、粉末添加法は、実施が最も
容易である。実際に用いて効果の大きい粉末としては、
形状が板状あるいは針状である、窒化硼素、タルク、雲
母、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニ
ウム、酸化鉄、硫酸バリウム等や、固体潤滑性のある、
弗素樹脂(テトラフロロエチレン等)粉末やステアリン
酸塩等が望ましい。
When a metal magnetic powder is used, the insulation resistance may be insufficient depending on the filling rate even with the above composition. At this time, the resistance is increased by using another kind of insulating material. The insulating method includes: 1) adding a silicon compound, an organic titanium compound, water glass, etc. to cover the surface of the magnetic powder; 2) treating the metal magnetic powder with an acid or heating in the presence of oxygen; Then, an insulating oxide film is formed on the surface. 3) Dispersing the insulating powder to reduce the probability of contact between the metallic magnetic powders to increase the electric resistance. Of these, the powder addition method is the easiest to implement. As a powder that has a great effect when actually used,
The shape is plate-like or needle-like, boron nitride, talc, mica, zinc oxide, titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, iron oxide, barium sulfate, etc.
Fluororesin (such as tetrafluoroethylene) powder and stearates are desirable.

【0019】これらの絶縁性粒子の磁性体全体に占める
体積分率は1〜20体積パーセント、より望ましくは1
0体積パーセント以下が良い。これ未満であると電気抵
抗が低すぎ、これを越えると、透磁率、飽和磁束密度が
低下しすぎ、不利となる。なお、これらの絶縁性物質
は、磁性粉末がフェライト系であれば、通常は必要ない
が、より絶縁耐圧を向上させたい場合には、用いれば効
果がある。
The volume fraction of these insulating particles in the whole magnetic material is 1 to 20% by volume, more preferably 1 to 20% by volume.
0 volume percent or less is good. If it is less than this, the electric resistance is too low, and if it exceeds this, the magnetic permeability and the saturation magnetic flux density become too low, which is disadvantageous. It should be noted that these insulating substances are not usually required if the magnetic powder is ferrite-based, but they are effective when used to further improve the dielectric strength.

【0020】有機樹脂は、結着性のあるものであれば何
でも利用可能であるが、コンポジット磁性ボビン全体を
成形体として固め、またコイルを内蔵する役割を持つの
で、通常はその機械強度の観点から、熱硬化性樹脂を用
いる事が望ましい。熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などが使用でき、
金属磁性粉体との分散性を改善するために、分散剤等を
微量添加しても良い。また、適宜、少量の可塑剤等を添
加しても良い。
Any organic resin can be used as long as it has a binding property. However, the organic resin has a role of solidifying the entire composite magnetic bobbin as a molded body and incorporating a coil. Therefore, it is desirable to use a thermosetting resin. Epoxy resin, phenol resin, silicone resin, etc. can be used as the thermosetting resin,
In order to improve the dispersibility with the metal magnetic powder, a small amount of a dispersant or the like may be added. Further, a small amount of a plasticizer or the like may be appropriately added.

【0021】コンポジット磁性ボビンに内蔵される導体
コイルの形状は、丸線、平角線、箔状線など、構造と用
途、必要とされるインダクタンス値や抵抗値に応じて用
いれば良い。導体の材質は、低抵抗が望ましいので、銅
または銀、通常銅を用いればよい。またその表面は絶縁
性樹脂で被覆されている事が望ましい。
The shape of the conductor coil incorporated in the composite magnetic bobbin may be a round wire, a rectangular wire, a foil wire, or the like, depending on the structure and application, and the required inductance and resistance. As the material of the conductor, a low resistance is desirable, so that copper or silver, usually copper may be used. It is desirable that the surface be covered with an insulating resin.

【0022】コンポジット磁性ボビンにおける、磁性粉
末と樹脂の混合比は、磁性粉末種類や、最終的な充填率
に応じて変化させればよい。すなわち、樹脂体積% ≦
100−磁性体粉末充填体積%−絶縁性物質体積%と
なるが、磁性粉末にフェライト系を用いる場合、充填体
積%は65〜70%程度が上限であり、また樹脂量が少
ないと、空隙が増加する事になるので、20〜50体積
%程度とすれば良い。磁性粉末が金属系である場合、加
圧成形を行えば、充填率をより高くする事が出来るの
で、樹脂は少ない方が良いが、あまり少なすぎると強度
が低下するので、少なくとも5体積%以上、より望まし
くは10体積%以上が良い。一方その上限は、金属磁性
粉末の目的とする充填率に応じて変えれば良い。
The mixing ratio of the magnetic powder and the resin in the composite magnetic bobbin may be changed according to the type of the magnetic powder and the final filling ratio. That is, resin volume% ≦
100-magnetic material powder filling volume%-insulating material volume%. When ferrite is used for the magnetic powder, the filling volume% is about 65 to 70% at the upper limit, and when the amount of resin is small, voids are reduced. Therefore, the volume may be increased to about 20 to 50% by volume. When the magnetic powder is a metal-based material, if the pressure molding is performed, the filling rate can be further increased. Therefore, it is better that the amount of the resin is small, but if the amount is too small, the strength is reduced. , More preferably 10% by volume or more. On the other hand, the upper limit may be changed according to the target filling rate of the metal magnetic powder.

【0023】磁性粉末と樹脂成分の混合物の成形法に
は、インジェクション成形あるいはトランスファー成形
か、粉末状態からの加圧成形の、2種類の成形法が考え
られる。前者のインジェクション成形あるいはトランス
ファー成形は、磁性粉末の充填率をあまり高くする必要
がない場合や、形状をやや複雑としたい場合に選択され
る。これらの成形法では、樹脂量を比較的多くしておく
事が望ましい。インジェクション成形は、一般に熱可塑
性樹脂を用いた場合に行なわれ、磁性粉末と樹脂成分の
混合物を加熱して液体状とし、温度の低い金型に注入し
て固化する。一方、トランスファー成形は、一般に熱硬
化性樹脂を用いた場合に行なわれ、磁性粉末と樹脂成分
の液状混合物を、加熱した金型に注入して固化する。こ
の金型中に予めコイルと、必要に応じて端子部分を挿入
しておく事で、コイルを内蔵したコンポジット磁性ボビ
ンとする。
As a molding method of the mixture of the magnetic powder and the resin component, two types of molding methods, injection molding or transfer molding, and pressure molding from a powder state can be considered. The former injection molding or transfer molding is selected when it is not necessary to increase the filling rate of the magnetic powder so much or when it is desired to make the shape slightly complicated. In these molding methods, it is desirable to make the amount of resin relatively large. Injection molding is generally performed when a thermoplastic resin is used, in which a mixture of a magnetic powder and a resin component is heated to a liquid state, and is injected into a low-temperature mold and solidified. On the other hand, transfer molding is generally performed when a thermosetting resin is used, and a liquid mixture of a magnetic powder and a resin component is poured into a heated mold and solidified. A composite magnetic bobbin with a built-in coil is obtained by inserting a coil and, if necessary, a terminal portion into the mold in advance.

【0024】後者の、粉末状態からの加圧成形は、磁性
粉末の充填率を出来るだけ高くしたい場合に選択され
る。この成形法では、樹脂量を比較的少なくし、熱硬化
性樹脂を用いる事が望ましい。この場合、粉末を金型中
に充填し、1〜10t/cm2程度の圧力をかけて成形
する。次に、得られた成形体を加熱して樹脂を硬化させ
るが、金型中加圧成型時に、同時に熱硬化性樹脂の硬化
温度まで温度を上げて硬化させても良い。この金型中に
予めコイルと、必要に応じて端子部分を挿入しておく事
で、コイルを内蔵したコンポジット磁性ボビンとする。
The latter pressure molding from the powder state is selected when it is desired to increase the filling ratio of the magnetic powder as much as possible. In this molding method, it is desirable to use a thermosetting resin with a relatively small amount of resin. In this case, the powder is filled in a mold and molded by applying a pressure of about 1 to 10 t / cm 2 . Next, the obtained molded body is heated to cure the resin. However, the resin may be cured by simultaneously raising the temperature to the curing temperature of the thermosetting resin during pressure molding in a mold. A composite magnetic bobbin with a built-in coil is obtained by inserting a coil and, if necessary, a terminal portion into the mold in advance.

【0025】この方法で、金属磁性粉末を用いると、金
属が塑性変形する事によって、高充填率とする事ができ
る。ただし、充填率が高くなりすぎると、絶縁性物質を
混合していても、電気抵抗率が低下してしまうので、必
要な電気抵抗率に応じて、加圧成型時の圧力、金属磁性
体粉末の充填率を変えれば良い。充填率の上限は90%
程度である。
In this method, when the metal magnetic powder is used, the metal is plastically deformed, so that a high filling rate can be obtained. However, if the filling rate is too high, the electrical resistivity will decrease even if an insulating material is mixed. May be changed. The upper limit of the filling rate is 90%
It is about.

【0026】この成形法では、磁性粉末と樹脂の混合物
が金型中で大きな隙間を作る事なく充填される必要があ
るので、良好に流動する事が望まれる。そこで、磁性粉
末と樹脂の混合物を、一旦メッシュを通す等の方法で、
顆粒状に整粒した方が、粉末の流動性が向上するため
に、使用しやすい。ここで顆粒とは、複数の金属磁性粉
末が、樹脂によって軟らかく結合されたもので、金属磁
性粉末それ自体の粒子径より大きなものとなる事によっ
て流動性が増加する。その顆粒サイズは、当然金属磁性
粉末の粒子径より大きく、数mm程度以下、通常は1m
m以下が良い。
In this molding method, it is necessary that the mixture of the magnetic powder and the resin be filled in the mold without forming a large gap, so that good flow is desired. Therefore, the mixture of magnetic powder and resin, such as by once passing through a mesh,
Granulated granules are easier to use because the flowability of the powder is improved. Here, the granules are a plurality of metal magnetic powders that are softly bound by a resin, and the fluidity increases as the particle diameter becomes larger than the particle diameter of the metal magnetic powder itself. The granule size is naturally larger than the particle diameter of the metal magnetic powder, and is about several mm or less, usually 1 m.
m or less is good.

【0027】金属磁性粉末と絶縁性粉末の混合について
は、予め両者を混合しておき、次に有機樹脂成分を混合
したり、3者全てを一括で混合しても良いが、その一部
を金属磁性粉末と混合し、次に有機樹脂成分を混合し
て、顆粒状に整粒した後、残りの絶縁性粉末を混合して
も良い。
With respect to the mixing of the metal magnetic powder and the insulating powder, both may be mixed in advance, and then the organic resin component may be mixed, or all three may be mixed at once, but part of them may be mixed. After mixing with the metal magnetic powder, and then mixing the organic resin component and sizing the mixture into granules, the remaining insulating powder may be mixed.

【0028】次に、第2磁性体であるが、これは透磁率
が高く、飽和磁束密度が大きく、かつ、高周波特性に優
れたものが望まれる。実際に使用可能な材料としては、
MnZnフェライトやNiZnフェライト等のフェライ
ト焼結体、Fe粉末、Fe−Si−Al系合金やFe−
Ni系合金等の金属磁性粉末を、シリコーン樹脂やガラ
スなどの結着剤で固め、充填率90%程度以上に緻密化
したダストコア等が挙げられる。このうちフェライト焼
結体は、透磁率が高く、高周波特性に優れ、低コストで
もあるが、飽和磁束密度は低い。ダストコアは飽和磁束
密度が高く、高周波特性もある程度は確保できるが、フ
ェライトよりも透磁率は低い。従って、用途に応じて、
これらから選択すれば良い。なお、1つのインダクタ
で、2種類以上の第2磁性体、例えばNiZnフェライ
ト焼結体とダストコアを組み合わせて用いても良い。
Next, the second magnetic material is desired to have a high magnetic permeability, a high saturation magnetic flux density and excellent high frequency characteristics. Materials that can actually be used include:
Sintered ferrite such as MnZn ferrite or NiZn ferrite, Fe powder, Fe-Si-Al alloy, Fe-
A dust core obtained by solidifying a magnetic metal powder such as a Ni-based alloy with a binder such as a silicone resin or glass and densifying it to a filling rate of about 90% or more is exemplified. Among them, the ferrite sintered body has high magnetic permeability, excellent high frequency characteristics, and low cost, but has a low saturation magnetic flux density. The dust core has a high saturation magnetic flux density and can secure high frequency characteristics to some extent, but has a lower magnetic permeability than ferrite. Therefore, depending on the application,
You can choose from these. Note that one inductor may be used in combination of two or more types of second magnetic material, for example, a NiZn ferrite sintered body and a dust core.

【0029】次に、図面を用いて、本発明の実施の形態
を説明する。図1および図2は、本発明におけるコイル
を内蔵したコンポジット磁性ボビンの例を示した斜視図
および断面図である。また、図3,図4,図5は、本発
明の磁性素子の例を示した斜視図および断面図である。
図1〜図5において、(a)は磁性素子の斜視図、
(b)は(a)のA−A’面での断面図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are a perspective view and a sectional view showing an example of a composite magnetic bobbin incorporating a coil according to the present invention. FIGS. 3, 4 and 5 are a perspective view and a sectional view showing an example of the magnetic element of the present invention.
1A to 5, (a) is a perspective view of a magnetic element,
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【0030】図1においては、磁性ボビンが穴部を有し
ない場合を、図2においては、穴部として円形の貫通穴
を有している場合を示している。図1において、コイル
11は、コンポジット磁性体12中に埋設され、端子が
コンポジット磁性体12の表面に引き出され、電極13
が設けられている。図2も図1と同じ構造であるが、穴
部14が、コイルの中心を通るように設けられている。
FIG. 1 shows a case where the magnetic bobbin has no hole, and FIG. 2 shows a case where the magnetic bobbin has a circular through hole as the hole. In FIG. 1, a coil 11 is embedded in a composite magnetic body 12, a terminal is drawn out to the surface of the composite magnetic body 12, and an electrode 13 is provided.
Is provided. FIG. 2 also has the same structure as FIG. 1, except that a hole 14 is provided so as to pass through the center of the coil.

【0031】図3は、図1のコンポジット磁性ボビンを
用いて作製した、本発明の磁性素子の例である。上下面
に、平板状の第2磁性体15が接着されている。図4お
よび5は、図2のコンポジット磁性ボビンを用いて作製
した、本発明の磁性素子の例である。図4の場合、平板
状の第2磁性体と、図2の貫通穴に丁度挿入可能な柱部
を有する第2磁性体が用いられ、両者は穴の端部で直接
接触している。図5の場合、中央部に柱部があり、両端
がコの字状となった第2磁性体が2個用いられ、両者は
コンポジット磁性ボビンの外側で直接接触している。ボ
ビン中央の貫通穴部ではエアーギャップ16が設けられ
て、直接接触しない構造となっている。
FIG. 3 shows an example of the magnetic element of the present invention manufactured using the composite magnetic bobbin of FIG. A flat second magnetic body 15 is adhered to the upper and lower surfaces. FIGS. 4 and 5 show examples of the magnetic element of the present invention produced using the composite magnetic bobbin of FIG. In the case of FIG. 4, a plate-shaped second magnetic body and a second magnetic body having a pillar portion that can be inserted into the through hole of FIG. 2 are used, and both are in direct contact at the end of the hole. In the case of FIG. 5, two second magnetic bodies having a pillar portion in the center and U-shaped ends are used, and both are in direct contact outside the composite magnetic bobbin. An air gap 16 is provided in the through hole at the center of the bobbin, so that the bobbin does not directly contact.

【0032】図3および図4の構造では、第2磁性体を
通る磁束の大半は、コンポジット磁性体も経由する事に
なり、第2磁性体のみの閉磁路構造とはなっていない。
図5の構造で、エアーギャップ16がなく、第2磁性体
が直接接触する構造とすると、第2磁性体のみの閉磁路
構造となる。このような閉磁路構造とすると、第2磁性
体の透磁率がコンポジット磁性体よりもかなり高いため
に、磁束は第2磁性体に集中する事になり、コンポジッ
ト磁性ボビンを用いる効果が少なくなる。従って、第2
磁性体のみよりなる磁気回路が閉磁路を構成せず、エア
ーギャップか、もしくはコンポジット磁性体によるギャ
ップが存在する構造とする事が望ましい。また、素子外
部への磁束のもれを考慮すると、このギャップは、素子
の外面よりも内部にある事が望ましいので、コンポジッ
ト磁性ボビンに設けられた穴部に位置する事が望まし
い。なお、図5におけるエアーギャップが、コンポジッ
ト磁性体で満たされている構造は、当然構わない。
In the structures shown in FIGS. 3 and 4, most of the magnetic flux passing through the second magnetic body also passes through the composite magnetic body, and does not have a closed magnetic circuit structure including only the second magnetic body.
In the structure of FIG. 5, if the air gap 16 is not provided and the second magnetic body is in direct contact, a closed magnetic circuit structure including only the second magnetic body is obtained. With such a closed magnetic circuit structure, since the magnetic permeability of the second magnetic body is much higher than that of the composite magnetic body, the magnetic flux concentrates on the second magnetic body, and the effect of using the composite magnetic bobbin is reduced. Therefore, the second
It is desirable that the magnetic circuit composed of only a magnetic material does not form a closed magnetic circuit, and has a structure in which an air gap or a gap formed by a composite magnetic material exists. Also, considering the leakage of magnetic flux to the outside of the element, it is desirable that this gap be located inside the outer surface of the element, and therefore, it is desirable that the gap be located in a hole provided in the composite magnetic bobbin. Note that the structure in which the air gap in FIG. 5 is filled with the composite magnetic material may be used.

【0033】コンポジット磁性ボビンと、第2磁性体の
固定は、接着剤や、外側からのテープ等、任意の方法で
固定すれば良い。このような、組み立て工程が必要であ
る点は、従来の、磁性体にコイルを巻きつけた後、磁性
体と樹脂よりなるペーストでコイル部分を埋めたのち、
樹脂を硬化させて、同様の構造を一体で作製する方法に
くらべ、本実施の形態の方がある面不利である。しかし
ながら、一体で作製する方法では、一体化する時の樹脂
の硬化収縮や、内蔵されるコイルの位置ずれ、あるいは
ペースト量のバラツキ等により、得られる素子の特性の
バラツキが大きいが、一体化されてしまっているため
に、後で特性を微調整する事が難しく、特性のずれが極
端に大きいものについては、全体を廃棄するしかないと
いう問題点があった。
The composite magnetic bobbin and the second magnetic body may be fixed by an arbitrary method such as an adhesive or a tape from the outside. The point that such an assembling process is necessary is that, after winding a coil around a conventional magnetic material, filling the coil portion with a paste made of a magnetic material and a resin,
This embodiment is disadvantageous in some aspects as compared with a method of integrally forming a similar structure by curing a resin. However, in the method of integrally manufacturing, the characteristics of the obtained element vary greatly due to curing shrinkage of the resin at the time of integration, displacement of the built-in coil, or variation in the amount of paste, etc. As a result, it is difficult to fine-tune the characteristics later, and there is a problem that if the deviation of the characteristics is extremely large, the whole must be discarded.

【0034】これに対して、本実施の形態では、まずコ
ンポジット磁性ボビンを作製した後第2磁性体と組み合
わせるので、第2磁性体側のサイズ等を調整したり、入
れるギャップ幅を調整する等の方法で、特性の微調整が
可能であり、特性のずれが極端に大きいものがあったと
しても、コンポジット磁性ボビンの部分のみを廃棄すれ
ば良く、結果的に歩留まりが向上して低コストとなると
いう利点がある。
On the other hand, in this embodiment, the composite magnetic bobbin is first manufactured and then combined with the second magnetic body, so that the size and the like of the second magnetic body and the gap width to be inserted are adjusted. By the method, the characteristics can be fine-tuned, and even if there is an extremely large deviation in the characteristics, only the portion of the composite magnetic bobbin needs to be discarded. As a result, the yield is improved and the cost is reduced. There is an advantage.

【0035】また、一体化して作製するものでは、小型
のものを製造するために、薄い第2磁性体を用いた場合
に、樹脂硬化時の収縮応力により、第2磁性体が割れる
場合があり、また、高い圧力をかけてコンポジット部分
の磁性体の充填率を高め、より高特性化しようとする
と、第2磁性体にも圧力が加わる事が避けられないの
で、この場合も第2磁性体が割れたり、クラックが生
じ、特性が劣化してしまうという問題点があった。これ
らの点についても、本実施の形態では、樹脂硬化時の収
縮応力も、高い圧力をかけてコンポジット部分の磁性体
の充填率を高めても、第2磁性体に力がかかるわけでは
ないので、第2磁性体が割れる事なく、高特性の磁性素
子を得る事が可能である。
In the case where the second magnetic body is manufactured integrally, when the thin second magnetic body is used in order to manufacture a small-sized one, the second magnetic body may be cracked due to shrinkage stress when the resin is cured. Also, if a high pressure is applied to increase the filling ratio of the magnetic material in the composite portion to improve the characteristics, it is inevitable that a pressure is applied to the second magnetic material. Cracks or cracks occur, deteriorating the characteristics. Regarding these points, in the present embodiment, even if the shrinkage stress at the time of curing the resin and the filling rate of the magnetic material in the composite portion is increased by applying a high pressure, a force is not applied to the second magnetic material. Thus, it is possible to obtain a high-performance magnetic element without breaking the second magnetic body.

【0036】以上の図3,図4,図5の構造は、本発明
の実施の形態のいくつかの例を示したものであって、本
発明はこれらに限定されるものではなく、コイルの形状
や巻き方、あるいは第2磁性体の配置等が変化しても、
また、2次巻線の必要なトランスであっても、本発明の
要件を満たせば問題無くその効果が現れるものである。
The structures shown in FIGS. 3, 4 and 5 show only some examples of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments. Even if the shape or winding method or the arrangement of the second magnetic body changes,
Even if a transformer requires a secondary winding, the effect can be obtained without any problem if the requirements of the present invention are satisfied.

【0037】[0037]

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。なお、
実施例では、樹脂として熱硬化性のエポキシ樹脂を用い
た場合を示すが、前述したように、他の樹脂でも、ほぼ
同じ結果が得られるものである。
Embodiments of the present invention will be described below. In addition,
In the embodiment, the case where a thermosetting epoxy resin is used as the resin is shown. However, as described above, almost the same results can be obtained with other resins.

【0038】(実施例1)金属磁性粉末として、平均粒
径約15μmの93%Fe−3.5%Si−3.5%C
r粉末を用意した。この金属磁性粉末に、タルク粉末を
2重量パーセント加えて混合した後、エポキシ樹脂を
3.5重量%加えて良く混合し、メッシュを通して製粒
した。次に、1mm径の被覆銅線を用いて、内径5.5
mmの2段積み4.5ターンコイルを準備した。製粒粉
末の一部を、12.5mm角で、中心に4.5mm角の
円柱のある金型に入れ、軽くプレスしてならした後、コ
イルを中心の円柱にはまるように入れ、さらに粉末を入
れ、圧力3.5t/cm2で加圧成形した。そののち、
型より取り出した後、160℃にて1時間加熱処理し
て、エポキシ樹脂を硬化させ、図2に示す構造のコイル
内蔵コンポジットボビンを得た。得られたボビンの外形
サイズは12.5×12.5×2.2mmで、金属粉末
の充填率は73体積%であった。
Example 1 As magnetic metal powder, 93% Fe-3.5% Si-3.5% C having an average particle size of about 15 μm was used.
r powder was prepared. After adding 2% by weight of talc powder to the metal magnetic powder and mixing, 3.5% by weight of epoxy resin was added and mixed well, and the mixture was granulated through a mesh. Next, using a 1 mm diameter coated copper wire, the inner diameter was 5.5.
A 2.5-turn coil having a 2-mm stack length of 2.5 mm was prepared. Part of the granulated powder is placed in a mold with a 12.5 mm square, 4.5 mm square cylinder at the center, pressed lightly, and then the coil is inserted so that it fits in the center cylinder. And press-formed at a pressure of 3.5 t / cm 2 . after that,
After removing from the mold, the epoxy resin was cured by heating at 160 ° C. for 1 hour to obtain a composite bobbin with a built-in coil having a structure shown in FIG. The outer size of the obtained bobbin was 12.5 × 12.5 × 2.2 mm, and the filling rate of the metal powder was 73% by volume.

【0039】次に、粒径20μmの50%Fe−50%
Ni粉末にシリコン樹脂を1重量パーセント添加し、1
0t/cm2で成形した後、窒素中でアニール処理して
作製した、充填密度90%で、12.5×12.5×
1.0mmで、中央部に直径4.3mmの円柱があるダ
ストコアを用意した。このダストコアと、先ほどのコイ
ル内蔵コンポジットボビンを組み合わせて、図4に示す
構造の、12.5×12.5×4.2mmサイズの磁性
素子を作製した。この磁性素子のインダクタンスを0A
と20Aで測定したところ、それぞれ2.5μH、1.
8μHと大きく、かつ電流値依存性が小さかった。ま
た、コイル導体の電気抵抗は3.0mΩであった。比較
のため、12.5mm角の金型にダストコアを挿入し、
前述した製粒粉末を少量入れ、コイルを入れ、さらに製
粒粉末を入れ、その上にダストコアをおいて、全体を一
体で成形する事を試みたが、ダストコアが割れてしま
い、試料の作製が不可能であった。
Next, 50% Fe-50% having a particle size of 20 μm.
1 weight percent of silicon resin is added to Ni powder,
After molding at 0 t / cm 2 , it was annealed in nitrogen to produce a 12.5 × 12.5 ×
A dust core having a column having a diameter of 1.0 mm and a diameter of 4.3 mm at the center was prepared. By combining the dust core with the composite bobbin with a built-in coil, a magnetic element having a structure shown in FIG. 4 and having a size of 12.5 × 12.5 × 4.2 mm was manufactured. The inductance of this magnetic element is 0A
And 20A, 2.5 μH, 1.
It was as large as 8 μH and the current value dependence was small. The electric resistance of the coil conductor was 3.0 mΩ. For comparison, insert the dust core into a 12.5 mm square mold,
A small amount of the granulated powder described above, a coil, a granulated powder, and a dust core were placed on top of it, and an attempt was made to mold the whole unit. It was impossible.

【0040】(実施例2)磁性粉末として、平均粒径約
1μmの、MnZnフェライト粉末を用意した。この粉
末に、エポキシ樹脂を20重量パーセント加えてよく混
合し、ペースト状とした。また、0.2mm径の被覆導
線を用いて、一次側12ターン、二次側24ターンのト
ランス用コイルを用意した。このペーストとコイルを用
いて、トランスファー成形法により、外形サイズが8×
8×1.6mmで、中央に3.1mm径の貫通穴を有
し、コイルを内蔵した、コンポジット磁性ボビンを作製
した。次に、板厚が0.7mmで、外形サイズが8×8
mm、中央部に磁脚があって、その直径が3mm、中央
磁脚部の全体厚が1.5mmサイズMnZnフェライト
コアを2個容易した。このコアと磁性ボビンより、外形
8×8×3mmのトランスを作製した。比較のため、2
個のMnZnフェライトコアを用いて、予め外形8×8
×3mmの角型ドラムコアを作製し、このコアに、同じ
巻き線を施した後、前述のフェライト含有ペーストで、
巻き線部分を埋め、加熱して樹脂を硬化させてほぼ同じ
構造とした試料を作製した。また、通常のコイルを内蔵
していないプラスチックボビンを用いて、同様の試料の
作製を試みたが、ボビン部分が無駄なスペースとなるた
め、0.18mm径の被覆導線を用いて、一次側9ター
ン、二次側18ターンとしても、外形11.5×8×3
mmまでしか小型化できなかった。
Example 2 A MnZn ferrite powder having an average particle size of about 1 μm was prepared as a magnetic powder. 20% by weight of an epoxy resin was added to this powder and mixed well to form a paste. In addition, a transformer coil having 12 turns on the primary side and 24 turns on the secondary side was prepared using a coated conductor having a diameter of 0.2 mm. Using the paste and the coil, the outer size is 8 × by the transfer molding method.
A composite magnetic bobbin having a size of 8 × 1.6 mm, a through hole having a diameter of 3.1 mm at the center, and a built-in coil was produced. Next, the sheet thickness is 0.7 mm and the outer size is 8 × 8.
mm, there was a magnetic leg at the center, and the diameter of the magnetic leg was 3 mm, and the total thickness of the central magnetic leg was 1.5 mm. From the core and the magnetic bobbin, a transformer having an outer shape of 8 × 8 × 3 mm was produced. 2 for comparison
Using a number of MnZn ferrite cores,
A 3 mm square drum core was prepared, and the same winding was applied to this core.
A sample having almost the same structure was prepared by filling the winding portion and curing the resin by heating. In addition, a similar sample was prepared using a plastic bobbin without a built-in coil, but the bobbin portion wasted space. Turns, secondary side 18 turns, outer shape 11.5 × 8 × 3
mm.

【0041】これら3種類のトランスを比較したとこ
ろ、角型ドラムコアに巻き線を施した後、前述のフェラ
イト含有ペースト埋めたものでは、フェライトにクラッ
クの発生が認められた。これは、フェライトの板厚が
0.7mmと薄いために、樹脂硬化時の収縮で応力がか
かって割れたものと思われる。通常のプラスチックボビ
ンを用いたものでは、一次側/二次側のインダクタンス
値が、15μH/60μHであり、直流重畳電流を1A
流すと、14μH/42μHと、巻き数18ターンの二
次側ではかなり低下した。これに対して本発明のもので
は、クラックの発生は見られず、一次側/二次側のイン
ダクタンス値が、22μH/88μHと大きく、直流重
畳電流を1A流しても、21μH/73μHと、サイズ
が小さく、ターン数が大きいにもかかわらず、あまり変
化しなかった。
When these three types of transformers were compared with each other, cracks were observed in the ferrite when the rectangular drum core was wound and then filled with the above-mentioned ferrite-containing paste. This is presumably because the ferrite had a small thickness of 0.7 mm, and was stressed due to shrinkage during curing of the resin and cracked. In the case of using a normal plastic bobbin, the inductance value on the primary side / secondary side is 15 μH / 60 μH, and the DC superimposed current is 1 A.
When flowing, the drop was considerably reduced to 14 μH / 42 μH on the secondary side having 18 turns. On the other hand, in the case of the present invention, no crack was observed, the primary side / secondary side inductance value was as large as 22 μH / 88 μH, and the size was 21 μH / 73 μH even when the superimposed DC current was applied at 1 A. Despite its small size and large number of turns, it did not change much.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の磁性素子の構造では、従来は特
性面では無駄なスペースであったコイルボビンが磁性体
コンポジットとなり、磁路断面積が大きくなって、小型
で高性能な磁性素子が得られる。また、作製時の、特性
バラツキを低減でき、また作製後における特性調整が容
易である。
According to the structure of the magnetic element of the present invention, a coil bobbin, which was conventionally a wasteful space in terms of characteristics, becomes a magnetic composite and has a large magnetic path cross-sectional area, so that a small, high-performance magnetic element can be obtained. Can be In addition, variations in characteristics at the time of manufacturing can be reduced, and characteristics can be easily adjusted after manufacturing.

【0043】さらに、コンポジット磁性体に金属磁性体
粉末を用いた場合に、高圧成形で高充填率としても、第
2の磁性体が破損を生じる心配が無いので、より特性を
向上させる事が可能である。
Further, when the metal magnetic powder is used as the composite magnetic material, there is no fear that the second magnetic material is damaged even if the filling ratio is high by high-pressure molding, so that the characteristics can be further improved. It is.

【0044】以上のように、本発明は、各種電子機器に
用いるインダクタ、チョークコイル、トランス等の磁性
素子として優れており、工業的価値が大きいものであ
る。
As described above, the present invention is excellent as a magnetic element such as an inductor, a choke coil, and a transformer used for various electronic devices, and has great industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明の実施の形態における、コイル
を内蔵したコンポジット磁性ボビン(磁性ボビンが穴部
を有しない場合)の斜視図 (b)は同(a)のA−A‘線での断面図
FIG. 1A is a perspective view of a composite magnetic bobbin with a built-in coil (when the magnetic bobbin does not have a hole) according to an embodiment of the present invention. FIG. Cross section with line

【図2】(a)は本発明の実施の形態における、コイル
を内蔵したコンポジット磁性ボビン(磁性ボビンが穴部
として円形の貫通穴を有する場合)の斜視図 (b)は同(a)のA−A‘線での断面図
FIG. 2A is a perspective view of a composite magnetic bobbin having a built-in coil (when the magnetic bobbin has a circular through hole as a hole) in the embodiment of the present invention. Sectional view along line AA '

【図3】(a)は図1に示したコンポジット磁性ボビン
を用いて作製した本発明の実施の形態に係る磁性素子の
斜視図 (b)は同(a)のA−A‘線での断面図
3A is a perspective view of a magnetic element according to an embodiment of the present invention manufactured using the composite magnetic bobbin shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. Sectional view

【図4】(a)は図2に示したコンポジット磁性ボビン
を用いて作製した本発明の実施の形態に係る磁性素子の
斜視図 (b)は同(a)のA−A‘線での断面図
4A is a perspective view of a magnetic element according to an embodiment of the present invention manufactured using the composite magnetic bobbin shown in FIG. 2; FIG. 4B is a perspective view taken along line AA ′ of FIG. Sectional view

【図5】(a)は図2に示したコンポジット磁性ボビン
を用いて作製した本発明の他の実施の形態に係る磁性素
子の斜視図 (b)は同(a)のA−A‘線での断面図
5A is a perspective view of a magnetic element according to another embodiment of the present invention manufactured using the composite magnetic bobbin shown in FIG. 2, and FIG. 5B is an AA ′ line of FIG. Cross section at

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 コイル 12 コンポジット磁性体 13 端子電極 14 穴部 15 第2磁性体 16 付き合わせ面 17 エアーギャップ Reference Signs List 11 coil 12 composite magnetic material 13 terminal electrode 14 hole 15 second magnetic material 16 mating surface 17 air gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松谷 伸哉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高橋 岳史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5E044 BA01 5E062 FF02 5E070 AA01 AA11 AB02 BA11 BB03 CA12 DA13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinya Matsutani 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Terms (reference) 5E044 BA01 5E062 FF02 5E070 AA01 AA11 AB02 BA11 BB03 CA12 DA13

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも磁性粉末と有機樹脂とコイルよ
り構成された、前記コイルを内蔵したボビンと、該ボビ
ンに接触した第2の磁性体とを有する事を特徴とする磁
性素子。
1. A magnetic element, comprising: a bobbin including at least a magnetic powder, an organic resin, and a coil, and including a coil, and a second magnetic body in contact with the bobbin.
【請求項2】少なくとも磁性粉末と有機樹脂とコイルよ
り構成された、前記コイルを内蔵して穴部を有するボビ
ンと、該ボビンの穴部に少なくともその一部が挿入され
た第2の磁性体とを有する事を特徴とする請求項1記載
の磁性素子。
2. A bobbin including at least a magnetic powder, an organic resin, and a coil and having a hole therein with the coil incorporated therein, and a second magnetic body having at least a part thereof inserted into the hole of the bobbin. The magnetic element according to claim 1, comprising:
【請求項3】第2の磁性体よりなる磁気回路にギャップ
が形成されている事を特徴とする請求項1または2記載
の磁性素子。
3. The magnetic element according to claim 1, wherein a gap is formed in the magnetic circuit made of the second magnetic material.
【請求項4】第2の磁性体よりなる磁気回路にギャップ
が形成されており、該ギャップがコイルを内蔵したボビ
ンの穴部に位置する事を特徴とする請求項2または3記
載の磁性素子。
4. The magnetic element according to claim 2, wherein a gap is formed in the magnetic circuit made of the second magnetic material, and the gap is located in a hole of a bobbin containing the coil. .
【請求項5】前記ボビンを構成する磁性体粉末がフェラ
イトである事を特徴とする請求項1から4のいずれか1
項に記載の磁性素子。
5. The method according to claim 1, wherein the magnetic powder constituting the bobbin is ferrite.
Item 7. A magnetic element according to item 1.
【請求項6】前記ボビンを構成する磁性体粉末が金属磁
性体である事を特徴とする請求項1から4のいずれか1
項に記載の磁性素子。
6. The method according to claim 1, wherein the magnetic powder forming the bobbin is a metal magnetic material.
Item 7. A magnetic element according to item 1.
【請求項7】前記ボビンがさらに1種類以上の絶縁性物
質を含む事を特徴とする請求項5または6記載の磁性素
子。
7. The magnetic element according to claim 5, wherein the bobbin further contains one or more kinds of insulating substances.
【請求項8】前記絶縁性物質が固体粉末である事を特徴
とする請求項7記載の磁性素子。
8. The magnetic element according to claim 7, wherein said insulating substance is a solid powder.
【請求項9】前記固体粉末が、窒化硼素、タルク、雲
母、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニ
ウム、酸化鉄、硫酸バリウム、弗素系樹脂、ステアリン
酸塩から選ばれた1種類以上である事を特徴とする請求
項8記載の磁性素子。
9. The solid powder of one or more selected from boron nitride, talc, mica, zinc oxide, titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, iron oxide, barium sulfate, fluororesin, and stearate. 9. The magnetic element according to claim 8, wherein:
【請求項10】前記ボビンの磁性体充填率が、70体積
パーセント以上90体積パーセント以下である事を特徴
とする請求項6から9のいずれか1項に記載の磁性素
子。
10. The magnetic element according to claim 6, wherein the magnetic material filling ratio of the bobbin is 70% by volume or more and 90% by volume or less.
【請求項11】少なくとも、磁性粉末に有機樹脂を混合
する混合工程と、前記混合工程にて得られた混合物を射
出成形法またはトランスファー成形法により、コイルを
内蔵しながら所定形状のボビンに成形する工程と、前記
ボビンと第2の磁性体とを組み合わせる工程とを含む事
を特徴とする磁性素子の製造方法。
11. A mixing step of mixing an organic resin with at least a magnetic powder, and forming the mixture obtained in the mixing step into a bobbin having a predetermined shape while incorporating a coil by an injection molding method or a transfer molding method. A method for manufacturing a magnetic element, comprising: a step of combining the bobbin with a second magnetic body.
【請求項12】少なくとも、磁性粉末に有機樹脂を混合
する混合工程と、前記混合工程にて得られた混合物を顆
粒状に整粒する工程と、前記顆粒を金型にて、コイルを
内蔵しながら所定形状のボビンに加圧成形する工程と、
前記ボビンと第2の磁性体とを組み合わせる工程とを含
む事を特徴とする磁性素子の製造方法。
12. At least a mixing step of mixing an organic resin with the magnetic powder, a step of sieving the mixture obtained in the mixing step into granules, and incorporating a coil into the granules with a mold. Press-forming a bobbin of a predetermined shape while
Combining the bobbin and a second magnetic body.
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