JP2005175158A - インダクタンス素子及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】薄型でありながら電源用として用い得るインダクタンス素子を提供する。
【解決手段】絶縁性の軟磁性フェライトによって形成されたプレート内に、絶縁被膜を有する導体により形成されたコイルが設置され、該コイルの端部に接続された端子電極を前記プレート外に備え、前記プレート内の前記コイルを、磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材により埋設した
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば、薄型でありながら電源用として用いることが可能なインダクタンス素子及びその製造方法に関するものである。
従来、インダクタンス素子はフェライトや磁性金属により作成されたコアに、コイルを巻線した構成であり、コアの強度上、素子を薄型化することは困難である。
上記に対し、シート積層や印刷による積層の手法を用いてインダクタンス素子を作成することも行われているが、銀などの導体を積層に用いることから、磁性体には絶縁性のNiZi系のフェライトを用いる必要があり、微小電流の信号用としてはインダクタとして機能するものの、電源ラインなどの電源用として使用する場合には、磁性材料の磁気特性の限界や積層形である構造上の制限からエアギャップを設けることができないなどの理由からインダクタとして機能しない問題があった。
更に、予め空芯巻きしたコイルを金属粉末に埋設する手法を用いて成型したインダクタンス素子も知られているが、端子電極が金属粉末の成型体に接しているため、この部分の絶縁を確保する必要があり、工程上、コスト上において大きな問題である。
特開2001−185421号公報 特開平5−283251号公報
本発明は上記のような従来のインダクタンス素子が備えている問題点を解決せんとしてなされたもので、課題は、薄型でありながら電源用として用いることが可能なインダクタンス素子及びその製造方法を得ることである。
本発明に係るインダクタンス素子は、絶縁性の軟磁性フェライトによって形成されたプレート内に、絶縁被膜を有する導体により形成されたコイルが設置され、該コイルの端部に接続された端子電極を前記プレート外に備え、前記プレート内の前記コイルを、磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材により埋設したことを特徴とする。
更に本発明に係るインダクタンス素子では、前記混合材と前記端子電極とは、非接触とされていることを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子では、前記コイルが、耐熱性樹脂フィルム上に金属をパターンニングされて形成されたものであることを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子では、前記コイルが、耐熱性樹脂フィルム上に金属をパターンニングされて形成されたものであることを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子では、前記混合材は、磁性金属粉末が75〜95vol%であり、樹脂が25〜5vol%であることを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子では、前記コイルの巻線間には、混合材が存在しないことを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子では、前記端子電極は、半田における食われ防止及び濡れ性確保に係るメッキ処理がなされていることを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子の製造方法は、絶縁性の軟磁性フェライトによって形成されたプレート内に、絶縁被膜を有する導体により形成されたコイルを設置し、該コイルの端部に接続される端子電極を前記プレート外に形成し、前記プレート内の前記コイルを、磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材により埋設したことを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子の製造方法は、前記混合材と前記端子電極とを非接触としたことを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子の製造方法は、前記コイルを、耐熱性樹脂フィルム上に金属をパターンニングすることにより形成することを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子の製造方法では、前記混合材は、磁性金属粉末が75〜95vol%であり、樹脂が25〜5vol%であることを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子の製造方法は、前記コイルの巻線間には、混合材を介在させないことを特徴とする。
本発明に係るインダクタンス素子の製造方法は、前記端子電極に対し、半田における食われ防止及び濡れ性確保に係るメッキ処理を行うことを特徴とする。
以上説明したように本発明に係るインダクタンス素子及びその製造方法によれば、コイルが絶縁被膜を有する導体により形成されており、これがプレート内に配置されて上記プレート外に形成された端子電極に上記コイルの端部が接続され、更に磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材により埋設されるので、コイルが埋設される混合材との絶縁が図られ、電源用として用いることが可能である。また、混合材と端子電極とが非接触となっており、電源用として用いることが可能である。
薄型でありながら電源用として使用可能となるという目的を、簡易な構成により実現した。以下、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1には実施例1に係るインダクタンス素子の製造工程表が示されている。製造工程では、まず、フェライトによりプレートを成型すると共に焼結し、バレル研磨を行う(S1)。このようにして作成されたプレートの斜視図を図2に示す。プレート1は、有底の四角柱状をなし、対向する2側壁11、11に切欠部12、12が形成されている。この切欠部12、12には、後に説明するコイルの端部が配置される。なお、プレート1の形状は円筒状であっても良い。
次に、コイルを成型する(S2)。このコイル3は絶縁被覆された導体13よりなり、図3に示すように例えば中央部に四角穴を有する直方体状に導体13が巻回されたものである。具体的には、耐熱性樹脂フィルム上に銅などの金属をパターンニングすることにより形成することができる。なお、コイル3は導体13が円筒状に巻回されたものでも良い。
次に、フェライトプレート1の凹部にコイル3を入れ、切欠部12、12にコイル3の端部4を配置して仮止めする(S3)。次に、コイル3の端部4に接続されるように銀を主成分とする端子電極5を塗布し、150゜Cにて加熱硬化させる(S4)。端子電極5は、プレート1の外側に露出するように、混合材2と非接触の状態で配置される。
次に、フェライトプレート1の切欠部12、12において、コイル3の端部4の上部に樹脂を充填してダム枠を形成する(S5)。これによって、後に充填する混合材2のフェライトプレート1外への流出を防ぐと共に混合材2と端子電極5との間の寸法を制御することができる。次に、上記工程S4において塗布した端子電極に対してバレルメッキを行う(S6)。このバレルメッキ処理は、半田における食われ防止及び濡れ性確保に係る処理である。
次に、磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材2を作成する(S7)。この混合材2は、磁性金属粉末が75〜95vol%であり、樹脂が25〜5vol%である。次に、作成された混合材2を図2のフェライトプレート1に入れられたコイル3の上部から注ぎ入れてコイル3を埋設・充填し、150゜Cにて加熱硬化させる(S8)。これに次いで、先に工程S5において充填した樹脂を洗浄し、除去する(S9)。
この樹脂の洗浄及び除去により、インダクタンス素子が作成され、特性試験を行って(S10)、完成となる。図4には完成したインダクタンス素子の平面図が示され、図5にはA−A断面図が示され、図6にはB−B断面図が示されている。これらの図に明らかな通り、製造工程において、工程S5において混合材2と端子電極5との間の寸法を制御することにより或いは混合材2と端子電極5との間に耐熱性絶縁樹脂を充填する処理を行うことにより、混合材2と端子電極5とが非接触となっており、コアの部分を構成する磁性体には絶縁性材料を用いる必要がなく、工程上、コスト上において大きな利点を有している。
また、コイル3を構成する導体が絶縁被覆されていることから、コアとして機能する磁性体には絶縁性の材料を用いる必要がなく、電源ラインなどの電源用として使用することが可能である。更に、コイル3の巻線間には、混合材2を介在させない構造を採用したので、コイルの1本の巻線毎に巻線を周回する磁束のマイナーループが発生せずに、適切な磁束の流れが確保される。
更に、混合材2においては、磁性金属粉末が75〜95vol%であり、樹脂が25〜5vol%であるために、インダクタンス値が高いインダクタンス素子を得ることができた。図7に、磁性金属粉末がそれぞれ70、75、80、90、95、96vol%の場合における電流−インダクタンス値特性を示す。この図から明らかなように、磁性金属粉末がそれぞれ70、96vol%の場合におけるインダクタンス値が、磁性金属粉末が75〜95vol%の場合におけるインダクタンス値よりも著しく低下している。つまり、混合材2においては、磁性金属粉末が75〜95vol%であり、樹脂が25〜5vol%である混合比が好適である。
なお、混合材2を構成する軟磁性フェライトとしては、パーマロイ、センダストなどのFe−Si系磁性体、Fe−Cr系磁性体、Ni系磁性体を採用することができる。また、工程S7における、磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材の作成は、工程S8において混合材を充填できれば良く、工程S8の直前に作成することが必須の要件ではない。
第2の実施例では、図8に示される丸線の絶縁被覆した導体13Aを巻線したコイル3Aを用いる。コイル3Aは、中央部に四角穴を有する直方体状に導体13Aが巻回されたものである。なお、コイル3Aは導体13Aが円筒状に巻回されたものでも良い。更に、コイルを熱またはアルコールなどの溶剤による融着線を用いて形成し、コイルの線間を融着線の融着材で密着させることにより、または、形成したコイルをディッピングやスプレーなどの一般的な方法で樹脂コーティングを行うことにより、コイル3Aの巻線間に混合材2を介在させない構造を採用したので、コイル3Aにおける導体13Aの1本1本の巻線毎に巻線を周回する磁束のマイナーループが発生せずに、適切な磁束の流れが確保される。
プレート1は、図9に示すように第1の実施例ものと基本的に同一の構成である。切欠部12、12の位置が相違するだけである。このプレート1とコイル3とを用いてインダクタンス素子を製造する工程は、第1の実施例において説明した図1の工程による。尚、本実施例においても、工程S7における、磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材の作成は、工程S8において混合材を充填できれば良く、工程S8の直前に作成することが必須の要件ではない。
この第2の実施例によるインダクタンス素子にあっては、完成したインダクタンス素子の平面図が図10に示され、図11にはC−C断面図が示されている。これらの図に明らかな通り、製造工程において、工程S5において混合材2と端子電極5との間の寸法を制御することにより或いは混合材2と端子電極5との間に耐熱性絶縁樹脂を充填する処理を行うことにより、混合材2と端子電極5とが非接触となっており、コアの部分を構成する磁性体には絶縁性材料を用いる必要がなく、工程上、コスト上において大きな利点を有している。
また、コイル3Aを構成する導体が絶縁被覆されていることから、コアとして機能する磁性体には絶縁性の材料を用いる必要がなく、電源ラインなどの電源用として使用することが可能である。更に、コイル3Aの巻線間には、混合材2を介在させない構造を採用したので、コイルの1本の巻線毎に巻線を周回する磁束のマイナーループが発生せずに、適切な磁束の流れが確保される。
更に、混合材2の組成は第1の実施例と同様であり、基本的には図7により説明した場合における電流−インダクタンス値特性を示す。
混合材2を構成する軟磁性フェライトとしては、パーマロイ、センダストなどのFe−Si系磁性体、Fe−Cr系磁性体、Ni系磁性体を採用したインダクタンス素子を作成することができる。
本発明に係るインダクタンス素子の製造工程の一例を示す図。 本発明に係るインダクタンス素子の第1の実施例を構成するフェライトプレートの斜視図。 本発明に係るインダクタンス素子の第1の実施例に用いるコイルの斜視図。 本発明に係るインダクタンス素子の第1の実施例を示す平面図。 図4の平面図におけるA−A断面図。 図4の平面図におけるB−B断面図。 本発明に係るインダクタンス素子における混合材の組成を変えた場合の電流−インダクタンス値特性を示す図。 本発明に係るインダクタンス素子の第2の実施例に用いるコイルの斜視図。 本発明に係るインダクタンス素子の第2の実施例を構成するフェライトプレートの斜視図。 本発明に係るインダクタンス素子の第2の実施例を示す平面図。 図10の平面図におけるC−C断面図。
符号の説明
1 プレート
2 混合材
3、3A コイル
4 端部
5 端子電極
11 側壁
12 切欠部
13 導体

Claims (12)

  1. 絶縁性の軟磁性フェライトによって形成されたプレート内に、絶縁被膜を有する導体により形成されたコイルが設置され、
    該コイルの端部に接続された端子電極を前記プレート外に備え、
    前記プレート内の前記コイルを、磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材により埋設したことを特徴とするインダクタンス素子。
  2. 前記混合材と前記端子電極とは、非接触とされていることを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス素子。
  3. 前記コイルが、耐熱性樹脂フィルム上に金属をパターンニングされて形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス素子。
  4. 前記混合材は、磁性金属粉末が75〜95vol%であり、樹脂が25〜5vol%であることを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス素子。
  5. 前記コイルの巻線間には、混合材が存在しないことを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス素子。
  6. 前記端子電極は、半田における食われ防止及び濡れ性確保に係るメッキ処理がなされていることを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス素子。
  7. 絶縁性の軟磁性フェライトによって形成されたプレート内に、絶縁被膜を有する導体により形成されたコイルを設置し、
    該コイルの端部に接続される端子電極を前記プレート外に形成し、
    前記プレート内の前記コイルを、磁性金属粉末と樹脂を主成分とする混合材により埋設したことを特徴とするインダクタンス素子の製造方法。
  8. 前記混合材と前記端子電極とを非接触としたことを特徴とする請求項7に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  9. 前記コイルを、耐熱性樹脂フィルム上に金属をパターンニングすることにより形成することを特徴とする請求項7に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  10. 前記混合材は、磁性金属粉末が75〜95vol%であり、樹脂が25〜5vol%であることを特徴とする請求項7に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  11. 前記コイルの巻線間には、混合材を介在させないことを特徴とする請求項7に記載のインダクタンス素子の製造方法。
  12. 前記端子電極に対し、半田における食われ防止及び濡れ性確保に係るメッキ処理を行うことを特徴とする請求項7に記載のインダクタンス素子の製造方法。
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