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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