JP2006120887A - 磁性素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】 導体の位置決めを行うことができると共に、外形の寸法を小さくすることが可能な磁性素子を提供すること。
【解決手段】 筒状部を貫く貫通孔21を具備するコア20と、表面にメッキ処理が為され、貫通孔21に挿通される線状の導体30と、一端側が導体30に電気的に接続され、他端側がコア20の下底面22aに位置し、この下底面22aと対向する外部実装基板に実装される実装端子とを具備している。さらに、導体30は、実装端子と一体的に設けられ、この実装端子は、折り曲げにより導体30の一端側から下底面22a側に向かって延出する下方延出部31と、折り曲げにより下底面22aに位置する実装部32とを有している。また、下底面22aには、実装端子の本数に対応させて、実装端子の実装部32を入り込ませる底面凹部23が設けられ、底面凹部23の深さ寸法は、実装部32の厚み寸法よりも小さく設けられている。
【選択図】 図1
【解決手段】 筒状部を貫く貫通孔21を具備するコア20と、表面にメッキ処理が為され、貫通孔21に挿通される線状の導体30と、一端側が導体30に電気的に接続され、他端側がコア20の下底面22aに位置し、この下底面22aと対向する外部実装基板に実装される実装端子とを具備している。さらに、導体30は、実装端子と一体的に設けられ、この実装端子は、折り曲げにより導体30の一端側から下底面22a側に向かって延出する下方延出部31と、折り曲げにより下底面22aに位置する実装部32とを有している。また、下底面22aには、実装端子の本数に対応させて、実装端子の実装部32を入り込ませる底面凹部23が設けられ、底面凹部23の深さ寸法は、実装部32の厚み寸法よりも小さく設けられている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えばコンピュータの電源部等、各種電気製品に用いられる磁性素子に関する。
例えば、コンピュータの電源部等においては、スイッチング回路内に、動作周波数の高い(高周波数駆動の)スイッチング素子が用いられている。このように、スイッチング回路において動作周波数が高い場合、該回路内に用いられる磁性素子のインダクタンス値も、微小な値であることが要求される。そこで、かかる微小な値のインダクタンス値を有する磁性素子の一種として、特許文献1に開示されているものがある。
特許文献1に開示の磁性素子においては、略矩形状のコアの長手方向を貫く中空部が設けられており、この中空部の長手に沿うように、該中空部の内部には、帯状導体(導体)が、1巻のみ配置されているものがある。また、導体の端部が中空部から突出すると共に、コアの底面側に向かうように折り曲げられている。
このような構成を採用することにより、磁性素子の外形寸法を小さくし、微小なインダクタンス値を有する状態にすることができ、さらに直流重畳特性が良好で、しかも大電流を流すことを可能としている。
ところで、上述の特許文献1に開示されている磁性素子においては、中空部に導体を通過させた後に、該導体を折り曲げ、その後、折り曲げにより形成される面実装端子を、基板等に実装する。この場合、中空部の幅が導体と略均一であり、かつ1本の導体のみを中空部に対して挿通させる場合には、中空部の幅方向において導体の位置ずれが生じず、特に問題とならない。しかしながら、例えば2本の導体を中空部に挿通させる場合、それら2本の端子の間で位置ずれが生じると、短絡等が発生してしまい、好ましくない。また、例えば導体が1本のみの場合でも、中空部の内壁面との間に隙間がある場合には、端子に位置ずれが生じ、ガタ付きが生じてしまう、という問題もある。
また、導体の中空部における位置ずれが生じると、磁性素子の特性に変動を来たすケースが多々ある。そのため、製造される磁性素子毎に、特性にバラツキが生じる、といった問題も発生する。
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、導体の位置決めを行うことができると共に、外形の寸法を小さくすることが可能な磁性素子を提供しよう、とするものである。
上記課題を解決するために、本発明の磁性素子は、フェライト材料を筒状に焼結することにより、筒状部とその筒状部を貫く貫通孔とを具備して形成されるコアと、導電性を有し、かつその表面にメッキ処理が為されており、貫通孔に挿通される線状の導体と、一端側が導体に電気的に接続されていると共に、他端側がコアの下底面に位置し、この下底面と対向する外部の実装基板に対して実装される実装端子と、を具備し、導体は、実装端子と一体的に設けられていると共に、この実装端子は、折り曲げによって導体の一端側からコアの下底面側に向かって延出する下方延出部と、折り曲げによってコアの下底面に位置する実装部と、を有していて、コアの下底面には、実装端子の本数に対応させて、実装部を入り込ませる底面凹部が設けられているものである。
このように構成した場合には、導体と実装端子とが一体的であるため、導体を折り曲げると、実装端子の下方延出部と実装部とを形成することができる。また、実装部は、コアの下底面に設けられている底面凹部に嵌め込まれる。このため、実装部を底面凹部に嵌め込むだけで、導体の位置決めを容易かつ確実に行うことができる。また、底面凹部に実装部が嵌め込まれることにより、導体のガタ付きを低減することが可能となる。さらに、実装部を底面凹部に嵌め込んで、導体の位置決めを行うことにより、磁性素子の特性のバラつきを低減することが可能となり、特性の設計も容易となる。また、底面凹部に実装部を嵌め込む分だけ、磁性素子の厚み寸法を小さくすることができ、磁性素子の低背化/小型化を図ることが可能となる。
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、コアのうち、貫通孔の開口部分が存在する端面には、実装端子の本数に対応させて、実装端子の下方延出部を入り込ませる端面凹部が設けられているものである。
このように構成した場合には、下方延出部は、底面凹部に加えて、コアの端面に設けられている端面凹部にも嵌め込まれる。このため、導体の位置決めを、一層容易かつ確実に行うことができる。また、端面凹部に下方延出部が嵌め込まれることにより、導体のガタ付きを低減することが可能となる。さらに、下方延出部を端面凹部に嵌め込んで、導体の位置決めを行うことにより、磁性素子の特性のバラつきを低減することが可能となり、特性の設計も容易となる。また、端面凹部に下方延出部を嵌め込む分だけ、磁性素子の貫通孔の長さ方向における寸法を小さくすることができ、磁性素子の小型化を図ることが可能となる。
さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、導体は、貫通孔の長手方向に沿って、互いに離間する状態で複数本挿通されるものである。このように構成した場合には、導体の本数に応じて、例えば高周波数駆動の回路に用いられるインダクタ、ノイズフィルタ、コモンモードチョークコイル、トランス等、種々の用途に用いることが可能となる。
本発明によると、磁性素子における導体の位置決めを容易に行うことができる。また、磁性素子の外形の寸法を小さくすることができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る、磁性素子10について、図1から図3に基づいて説明する。図1は、磁性素子10の全体構成を示すと共に、下底面22aが上方に位置するように配置した斜視図である。また、図2は、磁性素子10の構成を示す正面図である。さらに、図3は、磁性素子10の構成を示す側断面図である。
なお、以下の説明においては、上側とは、磁性素子10のうち、後述する下底面22aから離間する上面22c側を指し、下側とは、後述する底面凹部23が設けられている側を指す。また、高さ方向とは、磁性素子10における上面22cと下底面22aとを結んだ、上下方向を指す。
本実施の形態における磁性素子10は、図1等に示すように、コア20と、導体30と、を具備している。このうち、コア20は、その材質をMn−Zn系のフェライトとしている。しかしながら、コア20の材質は、Mn−Zn系のフェライトには限られず、Ni−Zn系のフェライト、センダスト(Fe−Si−Al;鉄−シリコン−アルミニウム)、パーマロイ(Fe−Ni)、Fe−Si−Cr等、種々の磁性材料を材質とすることが可能である。
また、コア20は、その外観を略直方体形状としている。詳しくは、略直方体形状のコアを構成するコア20の6つの外面22のうち、実装基板(不図示)と直接対向する外面(図1において、上方に位置している外面;以下の説明においては、下底面22aとする。)、およびそれとは平行をなす上面22cは、6つの外面22の中で最も大面積に設けられている。なお、以下の説明においては、6つの外面22には、下底面22aおよび上面22cの他に、貫通孔21の長手方向と平行を為す側面22b,22d、貫通孔21の開口部分が存在する端面22e,22fがある。これら複数の外面22に関して説明する場合、これら下底面22a、上面22c、側面22b,22d、端面22e,22f等は、それぞれ外面22a〜22fとしても、説明される。
このコア20には、貫通孔21が設けられている。貫通孔21は、コア20の長手方向に沿って設けられていて、しかも貫通孔21は、コア20の長手方向を貫通するように設けられている。また、貫通孔21を構成する内壁面(不図示)は、外面22a〜22dから、それぞれ所定の寸法だけ離間している。しかしながら、貫通孔21の成型性を確保するために、該貫通孔21の高さ寸法は、一定の値以上に設けられている。なお、貫通孔21の高さ寸法の下限の一例としては、0.1mmとするものがある。また、貫通孔21の幅寸法は、高さ寸法よりも十分大きく設けられている。
なお、コア20は、かかる貫通孔21を有することにより、外観が筒状となる。そのため、コア20のうち、貫通孔21を除いた肉厚部分は、筒状部に対応する。
また、コア20のうち、実装基板と対向する下底面22aには、底面凹部23が設けられている。底面凹部23は、下底面22aよりも、所定の寸法だけ上面22c側に向かい窪んでいる。この底面凹部23は、本実施の形態では、導体30の本数に対応させて、2つ設けられている。ここで、導体30は、貫通孔21の内部において、コア20の長手方向に沿うように配置される。そのため、底面凹部23も、コア20の長手方向に沿うように設けられていて、しかも下底面22aを突っ切るように設けられている。そのため、2つの底面凹部23は、その外観が溝形状となっている。
また、底面凹部23は、コア20の下底面22aにおける長手方向に沿う中心線を挟んで、略対称となる位置に設けられている。これら2つの底面凹部23は、互いに一定の寸法だけ離間している。そのため、導体30が折り曲げられて、底面凹部23に嵌め込まれた場合でも、2つの導体30の間に短絡を生じさせない構成となっている。
なお、底面凹部23の深さ寸法は、後述する実装部32の厚み寸法よりも小さく設けられている。それによって、実装部32を底面凹部23に嵌め込むと、実装部32は、下底面22aから突出する状態となる。
また、導体30は、図1に示すように、扁平状(帯状)の細長部材であり、その材質を銅等の金属としている。なお、導体30の材質は、銅には限られず、例えば低抵抗で柔軟性を有する材質であれば、どのような材質であっても良い。この導体30の厚み寸法は、上述の貫通孔21の高さ寸法よりも小さく設けられていて、貫通孔21に対して容易に挿入することを可能としている。
この導体30には、その表面にメッキ処理が施されている。メッキ処理は2層構成であり、該メッキ処理における第1層(銅等の母材側)は、母材に対する密着性が良好な材質から構成されている。かかる密着性が良好な材質の例としては、銅に対するNiメッキ層がある。また、メッキ処理における第2層は、実装時の半田に対する濡れ性を確保するための材質から構成されている。かかる濡れ性確保のための材質の例としては、錫メッキ層が挙げられる。
また、図1〜図3に示すように、導体30のうち、貫通孔21から突出している端末部分(実装端子に対応)は、コア20の端面22e,22fに沿って下方に向かって折り曲げられている。以下の説明では、この部分(実装端子の一部分)を下方延出部31とする。また、下方延出部31は、下底面22aまで延出していて、該下底面22aに到達した部位からは、今度は下底面22aに沿って折り曲げられる。この場合、下方延出部31(導体30)の下端は、底面凹部23に嵌め込まれるように折り曲げられる。以下の説明では、下方延出部31(導体30)のうち、底面凹部23に嵌め込まれる部分(実装端子の一部分)を、実装部32とする。この実装部32は、下方延出部31から離間する側に向かい、所定の長さだけ底面凹部23に沿って嵌め込まれる。
以上のような構成の磁性素子10を製造する製造方法について、以下に説明する。まず、Mn−Zn系のフェライトにより、コア20の元となる成型体を形成し、続いて成型体を焼結する。この場合、成型体のうち、貫通孔21に対応する部位には、例えば別途の成型用の入り子を挿入しておく。それにより、磁性素子10には、焼結後に、貫通孔21が形成される。なお、貫通孔21は、成型体の焼結後に、切削加工によって形成するようにしても良い。さらに、成型体に対して、底面凹部23を形成する。底面凹部23は、下底面22aの表面を、所定深さだけ切削することにより形成される。
コア20を形成後、続いて、所定長さの2本の導体30を貫通孔21の内部に挿入する。その挿入後、導体30のうち貫通孔21から突出している部分を、下底面22aに向けて略垂直に折り曲げる。この折り曲げに続いて、下底面22aに沿うように、導体30を略垂直に折り曲げる。この折り曲げにおいては、導体30の折り曲げ部分が、底面凹部23に嵌め込まれるように、位置合わせを行い、折り曲げる。以上の折り曲げによって、下方延出部31および実装部32が形成される。なお、実装部32は、導体30の折り曲げに前後させて、余分な部分を切断するようにしても良い。また、かかる2つの折り曲げは、例えばプレス加工装置等を用いて、順次または同時に実行するようにしても良い。以上のようにして、磁性素子10が完成する。なお、底面凹部23は、コア20の焼結過程に前後して、形成しても良い。
このような構成の磁性素子10によれば、底面凹部23を下底面22aに設けており、導体30の折り曲げによって形成される実装部32は、底面凹部23に嵌め込まれる。このため、実装部32を底面凹部23に嵌め込むだけで、導体30の位置決めが為される。すなわち、底面凹部23を設けることにより、導体30の位置決めを、容易かつ確実に行うことが可能となる。それによって、2本の導体30の間で短絡が生じるのを防止することができ、短絡により磁性素子10が破損する、といった不具合を防止することが可能となる。
また、底面凹部23に実装部32が嵌め込まれることにより、導体30のガタ付きを低減させることができる。さらに、実装部32の底面凹部23への嵌め込みにより、導体30の位置決めが為されるため、磁性素子10の特性のバラつきを低減することが可能となり、磁性素子10の特性/品質の安定化を図ることができる。
また、底面凹部23に実装部32が嵌め込まれることにより、該嵌め込みの分だけ、磁性素子10の低背化を図ることが可能となる。それにより、磁性素子10の高さ方向における寸法を低減することができ、磁性素子10の小型化が図れる。
以上が、本発明の一実施の形態における、磁性素子10の構成の一例である。しかしながら、本発明の磁性素子は、上述した磁性素子10に限られるものではなく、種々変形可能である。その例を、図4〜図11に示す。
図4に示す磁性素子11は、図1に示す磁性素子10と比較すると、底面凹部の形状が異なっている。すなわち、図4に示す磁性素子11における底面凹部231は、導体30毎に設けられていない。すなわち、磁性素子11においては、複数本(本実施の形態では2本)の導体30を、同じ底面凹部231の内部に設置する。
この場合、導体30の位置決めに際しては、2本の導体30のそれぞれを、底面凹部231の縁部に寄せるようにする。このようにすれば、それぞれの導体30の位置決めを行うことができる。また、磁性素子11においても、導体30が底面凹部23に位置するため、磁性素子11の低背化を図ることが可能となり、磁性素子11の小型化が図れる。
また、図5に示す磁性素子12は、図4に示す磁性素子11と同様の底面凹部231を有している。しかしながら、磁性素子12は、底面凹部231の他に、端面22e,22fに端面凹部232を有している。端面凹部232は、端面22e,22fよりも所定の寸法だけ窪むように形成されていて、下底面22aから貫通孔21に亘って、端面22e,22fを突っ切るように設けられている。
かかる端面凹部232には、下方延出部31が嵌め込まれる。それにより、下方延出部31は、磁性素子12の長手方向に向かって、下方延出部31を突出させずに済み、長手方向における磁性素子12の長さ寸法を小さくすることができる。すなわち、磁性素子12の一層の小型化を図ることが可能となる。また、端面凹部232に下方延出部31が嵌め込まれることにより、導体30の位置決めを一層確実に行うことが可能となる。
ここで、図5に示す磁性素子12においては、端面凹部232の深さ寸法は、下方延出部31(導体30)の厚み寸法よりも大きく設けられている。それにより、下方延出部31が、端面22e,22fよりも突出せずに引っ込んだ状態となる。このため、磁性素子12の長手方向における寸法を小さくすることができ、磁性素子12の小型化を図ることができる。
なお、図5、および後述する図6、図10、図11には、端面凹部232と共に、底面凹部23,231が設けられている。しかしながら、これら各図の構成においては、底面凹部23,231を設けずに、端面凹部232のみを設ける構成を採用しても良い。
さらに、図6に示す磁性素子13は、図1に示されるのと同様の2つの底面凹部23と、図5に示されるのと同様の2つの端面凹部232と、を有している。これらが相俟ることによって、磁性素子13の一層の小型化を図ることが可能となる。また、端面凹部232に下方延出部31が嵌め込まれることにより、導体30の位置決めを一層確実に行うことが可能となる。
また、図7〜図11にそれぞれ示される磁性素子14、磁性素子15、磁性素子16および磁性素子17は、上述の図1〜図6にそれぞれ示される磁性素子10、磁性素子11、磁性素子12および磁性素子13の各構成に、スリット24を加えた構成となっている。スリット24は、磁気ギャップとして機能するものであり、下底面22aから貫通孔21を貫くように設けられると共に、下底面22aの長手方向の中心に沿って、該下底面22aを突っ切るように設けられている。すなわち、下底面22aは、スリット24の存在により、2分割されていて、互いに接触しない状態となっている。
このように構成した磁性素子14、磁性素子15、磁性素子16および磁性素子17においては、上述の位置決め、低背化等のメリットに加えて、直流重畳におけるインダクタンス値の伸び(低下しないこと)を確保可能となる。また、スリット24が下底面22aに設けられている。このため、例えば上面22cにスリットが設けられる構成と比較して、これら磁性素子14、磁性素子15、磁性素子16および磁性素子17が実装される回路において、他の電子部品に対する磁性素子10の上部からの磁束漏れの影響を低減することができる。
ここで、図7および図8に示される磁性素子14は、図1〜図3に示される磁性素子10に、スリット24を形成したものである。また、図9に示す磁性素子15は、図4に示す磁性素子11に、スリット24を形成したものである。また、図10に示す磁性素子16は、図5に示される磁性素子12に、スリット24を形成したものである。さらに、図11に示す磁性素子17は、図6に示す磁性素子13に、スリット24を形成したものである。
なお、図7、図9〜図11は、磁性素子14〜17の構成を示す斜視図である。また、図8は、スリット24の形状を示すと共に、磁性素子14の構成を示す正面図である。
また、上述の実施の形態では、磁性素子10は、2つの導体30を有すると共に、2つの底面凹部23を具備している。しかしながら、導体30および底面凹部23は、2つに限られるものではなく、1本でも良く、また3本以上としても良い。
また、上述の実施の形態においては、底面凹部23の深さ寸法は、実装部32の厚み寸法よりも小さく設けられている。しかしながら、底面凹部23の深さ寸法は、実装部32の厚み寸法と同等か、または大きく設けるようにしても良い。このように構成しても、例えば実装基板の実装部位が突出していたり、別途の導電性部材を介在させれば、磁性素子10を実装基板に対して良好に実装させることができる。
さらに、上述の図5に示す磁性素子12においては、端面凹部232の深さ寸法は、下方延出部31(導体30)の厚み寸法よりも大きく設けられている。しかしながら、端面凹部232の深さ寸法は、下方延出部31(導体30)の厚み寸法と同等か、または小さく設けるようにしても良い。このように構成しても、端面凹部232に下方延出部31(導体30)が嵌め込まれることにより、磁性素子12の長手方向における寸法を小さくすることができる。
さらに、本発明の磁性素子は、その用途が限定されるものではない。例えば、磁性素子が1本の導体のみを有する場合、該磁性素子を高周波数駆動の回路に用いられるインダクタ、ノイズフィルタ等として用いることが可能である。また、磁性素子が2本を含む複数本の導体を有する場合、該磁性素子を高周波数駆動の回路に用いられる多連インダクタ、多連ノイズフィルタ、コモンモードチョークコイル、トランス等として用いることが可能となる。
なお、磁性素子を高周波数駆動の回路に用いられる多連インダクタ、多連ノイズフィルタ、コモンモードチョークコイル、トランス等として用いる場合、コアを貫通するスリットを設けるようにするのが好ましい。
また、上述の実施の形態においては、コア20は、その外観が略直方体形状となっている。しかしながら、コアの形状は、略直方体形状に限られるものではなく、略円筒形状等、種々の形状を採用することができる。また、上述の実施の形態における導体30は、折り曲げによって、下方延出部31および実装部32を形成している。すなわち、導体30は、下方延出部31および実装部32から構成される実装端子と一体的に設けられている。しかしながら、実装端子は、導体30と一体的に設けられる構成には限られず、導体と別体的に設けられる構成を採用しても良い。
なお、別体的な構成を採用する場合、例えば貫通孔21に導体30を先に挿通した状態で、別体的に設けられていると共に予め略コ字状に加工されている実装端子の一端側を、該導体30に重ねられる状態で貫通孔21に挿入する。この場合、実装端子の一端側に導電性接着剤等を予め塗布しておくようにしても良い。すると、貫通孔21に導体30を差し込んだ後に、折り曲げ加工を行う必要がなくなり、生産性の向上を図ることも可能となる。
また、上述の実施の形態においては、底面凹部23は、下底面22aを突っ切る、溝形状となっている。しかしながら、底面凹部は、下底面22aを突っ切る溝形状には限られない。例えば、下底面22aに沿って、端面22e,22fから所定の長さ寸法だけ窪ませるようにしても良い。
本発明の磁性素子は、電気機器の分野において利用することができる。
10…磁性素子
20…コア
21…貫通孔
23…底面凹部
24…スリット
30…導体
31…下方延出部(実装端子の一部)
32…実装部(実装端子の一部)
20…コア
21…貫通孔
23…底面凹部
24…スリット
30…導体
31…下方延出部(実装端子の一部)
32…実装部(実装端子の一部)
Claims (3)
- フェライト材料を筒状に焼結することにより、筒状部とその筒状部を貫く貫通孔とを具備して形成されるコアと、
導電性を有し、かつその表面にメッキ処理が為されており、上記貫通孔に挿通される線状の導体と、
一端側が上記導体に電気的に接続されていると共に、他端側が上記コアの下底面に位置し、この下底面と対向する外部の実装基板に対して実装される実装端子と、
を具備し、
上記導体は、上記実装端子と一体的に設けられていると共に、この実装端子は、折り曲げによって上記導体の一端側から上記コアの下底面側に向かって延出する下方延出部と、折り曲げによって上記コアの上記下底面に位置する実装部と、を有していて、
上記コアの上記下底面には、上記実装端子の本数に対応させて、上記実装部を入り込ませる底面凹部が設けられている、
ことを特徴とする磁性素子。 - 前記コアのうち、前記貫通孔の開口部分が存在する端面には、前記実装端子の本数に対応させて、前記実装端子の前記下方延出部を入り込ませる端面凹部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の磁性素子。
- 前記導体は、前記貫通孔の長手方向に沿って、互いに離間する状態で複数本挿通されることを特徴とする請求項1または2記載の磁性素子。
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