JP2005150470A - チップインダクタ及びチップインダクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【目的】低背で衝撃に強くインダクタンス特性及び外部電極と巻線端部の接続信頼性に優れたチップインダクタを提供する。
【構成】チップインダクタ１０は、巻芯部１１と該巻芯部１１の一方端に延設された鍔部１２とからなる縦断面がＴ形の磁性コア１３と、前記磁性コア１３の鍔部１２の下面に設けられた外部電極１５ａ、１５ｂと、前記磁性コア１３の巻芯部１１の外周面上の領域に巻回されるとともに両端部が前記外部電極１５ａ、１５ｂに導電接続された巻線６と、前記磁性コア１３の巻芯部１１の端面１１ａを露出させつつ前記巻芯部１１に巻回された巻線６を被覆するように前記巻芯部１１の外周面上の領域のみに形成された磁性粉入り外装樹脂層１７と、を有する構造であり、高さ寸法Ｈが低背で衝撃に強くインダクタンス特性及び接続信頼性に優れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は低背化に適合するチップインダクタとその製造方法に関する。

公知のインダクタの構造として、図４の断面図に示されるような、円形断面或いは矩形断面の棒状の巻芯部１の両端に鍔部２ａ、２ｂを延設してドラム形状に成形されたフェライト材等からなる所謂ドラム型磁性コア４と、前記ドラム型磁性コア４の両鍔或いは一方の鍔に設けられた外部電極５と、前記ドラム型磁性コア４の巻芯部１にポリウレタンやポリエステル等で絶縁被覆した銅線等の巻線６を巻回してその両端部を前記鍔部２ｂに設けられた外部電極５に半田付けや熱圧着等の手段により導電接続した基本構造を備えるチョークコイル等のチップインダクタ８がある。

下記［特許文献１］には、上記ドラム型磁性コア４を用いた巻線チップインダクタの構造と製造方法の一例が記載されている。

また、下記［特許文献２］には、巻芯部の片側にのみ鍔が形成された縦断面がＴ形の磁性コアを用いたチョークコイルとその製造方法が記載されている。

即ち、図５の斜視図に示されるように、チョークコイル９は、棒状のフェライトコアの両端のうち片側のみに鍔を設けたコア７と、前記コア７と分離して別途巻かれたコイル３とを備え、前記コイル３を前記コア７の鍔の無い端から挿入し、図示されない接着剤・コーティング・含浸等の処理で固着し一体化した構造となっている。そして、前記コイル３を前記コア７と分離して別途巻回するので、巻線加工時間の軽減と加工途中の仕損じを減らすことができ、コスト低減、量産化に適する効果があるとする。

特開平９−４５５３３号公報

実開平３−８３９１０号公報

近年の携帯電話や携帯パーソナルコンピュータ等の普及に伴い、これらに用いられている電子部品としてのインダクタに対する小型化、低背化が強く要請されている。

この点、前記［特許文献１］に記載されているような図４のドラム型磁性コア４を用いたチップインダクタ８は、低背化すると鍔部２ａ、２ｂの物理的強度が弱くなり、落下等の衝撃に耐えられず、製造過程における巻線の巻回時或いは基板への実装時に鍔部２ａ、２ｂ（特に上方の鍔部２ａ）がひび割れする場合があった。

この点、図４のチップインダクタ８における鍔２ｂ上の巻線６の周囲及び鍔２ａを含めた破線で示す枠内全体を外装樹脂層で覆って封止したり、断面Ｕ形のカップ状のスリーブコアを被せて内部に樹脂を充填した構造のチップインダクタもあるが、かえって高背になるので低背化の要請には適合しない。

また、［特許文献２］に記載されているような片鍔構造のＴ形のコア７とコイル３のみを構成要素とするチョークコイル９は、インダクタンス特性の向上が望めず、漏れ磁束が大きくて巻数が増加するために巻線の体積が大きくなって低背化が困難である。また、チップインダクタを想定していないため、自動実装化に適合しないという難点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、チップインダクタの一層の小型化、低背化を実現するとともに物理的強度を高めた新たな構造のチップインダクタと、該チップインダクタを効率よく製造する製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を達成するために、
（１）巻芯部と該巻芯部の一方端に延設された鍔部とからなる縦断面がＴ形の磁性コアと、前記磁性コアの鍔部の下面に設けられた外部電極と、前記磁性コアの巻芯部の外周面上の領域に巻回されるとともに両端部が前記外部電極に導電接続された巻線と、前記磁性コアの巻芯部の端面を露出させつつ前記巻芯部に巻回された巻線を被覆するように前記巻芯部の外周面上の領域のみに形成された磁性粉入り外装樹脂層と、を有することを特徴とするチップインダクタを提供する。
（２）棒状の巻芯部と該巻芯部の両端に延設された２つの鍔部からなるドラム型磁性コアを成形する工程と、前記ドラム型磁性コアの両鍔部に外部電極を形成する工程と、巻線ガイドを巻芯部の略中央に取り付けて外周面上の領域を２分するとともに各々の外周面上の領域に巻線を巻回してその両端部を近接する側の鍔部の外部電極に導電接続する工程と、前記巻線ガイドを取り外して両鍔部間の巻芯部に巻回された巻線を被覆するように磁性粉入り外装樹脂層を形成する工程と、前記巻芯部の略中央で前記鍔と平行に切断して二分する工程と、を備えることを特徴とする上記（１）に記載のチップインダクタの製造方法を提供する。

本発明に係るチップインダクタ及びチップインダクタの製造方法は、上記のように構成されているため、
（１）２鍔構造のドラム型コアを用いたチップインダクタよりも低背にできる。
（２）磁性コアが片鍔構造のため衝撃に強く、ひび割れの発生が抑えられる。
（３）磁性コアの上面が露出しているのでさらに漏れ磁束が小さくなる。
（４）磁性粉入り外装樹脂層の外装でパッケージされているので漏れ磁束が少なく巻体積が少なくて済み小型化に資する。
（５）巻芯部の外周面上の領域のみに磁性粉入り外装樹脂層を形成しているので、巻芯部の外周面上の鍔部寄りの領域と先端寄りの領域とで、磁性粉入り外装樹脂層の温度変化により発生する膨張収縮応力の差が小さいため、巻線を被覆する外装樹脂層を鍔表面から引き剥がそうとする力が緩和され、鍔部の下面の外部電極と巻線端部との接続の信頼性に優れる。
（６）磁束のギャップが小さくなるので、インダクタンス特性が向上する。
（７）生産性が従来のドラム型コアのチップインダクタの約２倍になり、効率よく安価に製造できる。

本発明に係るチップインダクタ及びチップインダクタ製造方法の最良の実施の形態について図面に基づき説明する。なお、既述の部材と同等部材については同符号にて示す。

図１の（ａ）は本発明に係るチップインダクタの構造を説明するための断面図であり、（ｂ）は本発明に係るチップインダクタの外装樹脂層に発生する膨張収縮応力を外装樹脂層の覆う領域の違いで比較する断面図である。図２は本発明に係るチップインダクタの構造を説明するための斜視図である。図３は本発明に係るチップインダクタの製造手順を説明する図である。

図１の（ａ）又は図２において、本発明に係るチップインダクタ１０は、巻芯部１１と該巻芯部１１の一方端に延設された鍔部１２とからなる縦断面がＴ形の磁性コア１３と、前記磁性コア１３の鍔部１２の下面に設けられた外部電極１５ａ、１５ｂと、前記磁性コア１３の巻芯部１１の外周面上の領域に巻回されるとともに両端部が前記外部電極１５ａ、１５ｂに導電接続された巻線６と、前記磁性コア１３の巻芯部１１の端面１１ａを露出させつつ前記巻芯部１１に巻回された巻線６を被覆するように前記巻芯部１１の外周面上の領域のみに形成された磁性粉入り外装樹脂層１７（図２では、２点鎖線で囲まれた鍔部１２上の領域）と、を有する構造である。

前記磁性コア１３は、例えばニッケル亜鉛系フェライト等の酸化物磁性体材料からなるコアである。また、前記外部電極１５ａ、１５ｂは、例えば鍔部１２の端面側と側面側に直付けした銀ペースト層と半田メッキ層を被膜した平面電極である。また、前記磁性粉入り外装樹脂層１７は、例えばフェライト粉末１０〜９０重量％を含有するエポキシ系樹脂である。

上記チップインダクタ１０では、磁性コア１３が巻芯部１１の一方側（下側）の鍔部１２しかない片鍔構造のため、前記巻芯部１１の外周面上の領域のみに形成された磁性粉入り外装樹脂層１７と相俟って衝撃に強くひび割れしにくいという特長を有する。

また、片鍔構造の磁芯コア１３の巻芯部１１の鍔のない側の端面１１ａが露出するように磁性粉入り外装樹脂層１７でが外装されているので、その高さ寸法Ｈは低く抑えられ、既述の図４のような２鍔構造のドラム型コアを用いたチップインダクタ８よりも一層の低背化が実現される。さらに、図４のような従来の２鍔構造のインダクタンスにおいて、巻線部の外周に外装樹脂を被覆した場合、樹脂の硬化収縮により磁性コアの鍔部に引っ張り応力が発生し、鍔部の引っ張り応力により磁性コアの巻芯部が加圧されて磁性コア材の透磁率μ値が劣化し、これにより、チップインダクタのインダクタンス値が低下する。これに対し、上記の片鍔構造の場合、磁性コアの鍔部に樹脂の硬化収縮により発生する引っ張り応力が小さいため、チップインダクタのインダクタンスの低下が小さく、また、磁性コアの鍔部に樹脂の温度変化に伴う膨張収縮により発生する圧縮・引っ張り応力が小さいため、チップインダクタのインダクタンス値の温度変化が小さく、良好な温度特性が得られる。

また、前記磁性コア１３の上面が露出しているので、漏れ磁束が小さくなり、磁性コア１３の上面まで覆って外装されている場合に比して太線で示した磁束のギャップＧＡＰの距離が小さくなるので、インダクタンス特性の向上が図れることになる。

さらに、前記磁性粉入り外装樹脂層１７の外装で全体が円柱形或いは直方体形状にパッケージされているので、漏れ磁束が少なく、且つ巻体積が少なくて済むので、小型化にも適合的である。

加えて、図１の（ａ）と（ｂ）を比較すると判るように、巻芯部１１の外周面上の領域のみに磁性粉入り外装樹脂層１７を形成しているので、（ｂ）における前記磁性コア１３の上面１１ａを覆う破線で示される領域まで外装樹脂層１７′で被覆した構造と比較して、前記巻芯部１１の外周面上の鍔部１２寄りの領域Ｂと先端寄りの領域Ａとで、磁性粉入り外装樹脂層１７の温度変化により発生する膨張収縮応力の差が小さいため、巻線６を被覆する外装樹脂層１７を鍔１２表面から引き剥がそうとする力が緩和され、鍔部１１の下面の外部電極１５ａ、１５ｂと巻線端部との接続の信頼性に優れるという特長がある。

次に、上記チップインダクタ１０の製造方法について、最良の形態を図３を基に以下説明する。

第１に、図３の（ａ）のように、棒状の巻芯部２１と該巻芯部２１の両端に延設された２つの鍔部２２ａ、２２ｂからなるドラム型磁性コア２３を成形する。このドラム型磁性コア２３は例えば円柱状のフェライトコアを研削することでできる。

第２に、図３の（ｂ）のように、前記ドラム型磁性コア２３の両鍔２２ａ、２２ｂに外部電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを形成する。この外部電極１５ａ〜１５ｄは、例えば鍔部２２ａ、２２ｂに塗布／焼き付けによって直付けした銀ペースト層の上に半田メッキ層を被膜して形成する。

第３に、図３の（ｃ）のように、巻線ガイド２４を巻芯部２１の略中央に取り付けて外周面上の領域を２分するとともに各々の外周面上の領域に巻線６、６を巻回してその両端部を近接する側の鍔部２２ａ又は２２ｂの外部電極１５ａ〜１５ｄに各々導電接続する。巻線６、６は絶縁被覆導線であり、半田付け或いは熱圧着又は超音波によって導電接続される。

第４に、図３の（ｄ）のように、前記巻線ガイド２４を取り外して両鍔部２２ａ、２２ｂ間の巻芯部２１に巻回された巻線６、６を被覆するように磁性粉入り外装樹脂層１７を形成する。この磁性粉入り外装樹脂層１７は例えばフェライト粉を１０〜９０重量％含有させたエポキシ系樹脂接着材等の合成樹脂材であり、全体が鍔形状に合わせた円柱状或いは直方体形状になるように外装する。この際、前記巻線ガイド２４が挿入された領域も前記磁性粉入り外装樹脂層１７で充填されることになる。

第５に、図３の（ｅ）のように、前記巻芯部２１の略中央を横断する破線で示すカット線ＣＵＴで前記鍔部２２ａ、２２ｂと平行に切断して全体を二分する工程と、を順次実施することで、最終的に、図３の（ｆ）に示される本発明のチップインダクタ１０が２個出来上がる。勿論、同等のチップインダクタ１０を２個製造してもよいが、巻線ガイド２４で分割された各巻芯領域の大きさを変え、巻数を変えることで、異なる大きさ、異なるインダクタンスのチップインダクタを同時に製造することも可能である。

上記工程から明らかなように、本発明に係るチップインダクタ１０の上記製造方法では、従来の２つの鍔部２２ａ、２２ｂを備えるドラム型磁性コア２３を用いたチップインダクタ８を１個製造する工程と殆ど同じ工程でありながら２個のチップインダクタ１０を同時に製造することが可能であり、効率良く低コストに製造できることが判る。

（ａ）は本発明に係るチップインダクタの構造を説明するための断面図であり、（ｂ）は本発明に係るチップインダクタの外装樹脂層に発生する膨張収縮応力を外装樹脂層の覆う領域の違いで比較する断面図である。 本発明に係るチップインダクタの構造を説明するための斜視図である。 本発明に係るチップインダクタの製造手順を説明する図である。 従来の両鍔構造の磁性コアを有するチップインダクタの構造を説明するための断面図である。 片鍔構造の磁性コアを有する公知のインダクタを説明するための斜視図である。

符号の説明

１ 巻芯部
２ａ、２ｂ、１２、２２ａ、２２ｂ 鍔部
３ コイル
４ ドラム型磁性コア
５、１５ａ〜１５ｂ 外部電極
６ 巻線
７ コア
８、１０ チップインダクタ
９ チョークコイル
１１、２１ 巻芯部
１１ａ 巻芯部の端面
１３ 磁性コア
１７、１７′ 磁性粉入り外装樹脂層
２３ ドラム型磁性コア
２４ 巻線ガイド
Ａ 巻芯部の外周面上の先端寄りの領域
Ｂ 巻芯部の外周面上の鍔部寄りの領域
Ｈ 高さ寸法

Claims (2)

1. 巻芯部と該巻芯部の一方端に延設された鍔部とからなる縦断面がＴ形の磁性コアと、前記磁性コアの鍔部の下面に設けられた外部電極と、前記磁性コアの巻芯部の外周面上の領域に巻回されるとともに両端部が前記外部電極に導電接続された巻線と、前記磁性コアの巻芯部の端面を露出させつつ前記巻芯部に巻回された巻線を被覆するように前記巻芯部の外周面上の領域のみに形成された磁性粉入り外装樹脂層と、を有することを特徴とするチップインダクタ。
2. 棒状の巻芯部と該巻芯部の両端に延設された２つの鍔部からなるドラム型磁性コアを成形する工程と、前記ドラム型磁性コアの両鍔部に外部電極を形成する工程と、巻線ガイドを巻芯部の略中央に取り付けて外周面上の領域を２分するとともに各々の外周面上の領域に巻線を巻回してその両端部を近接する側の鍔部の外部電極に導電接続する工程と、前記巻線ガイドを取り外して両鍔部間の巻芯部に巻回された巻線を被覆するように磁性粉入り外装樹脂層を形成する工程と、前記巻芯部の略中央で前記鍔と平行に切断して二分する工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のチップインダクタの製造方法。
   
   

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