JP2007088134A - チップインダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】
磁気漏洩を有効に防止でき、直流重畳特性にも優れた、小型化あるいは低背化に有利なチップインダクタを提供する。
【解決手段】
巻線１と、その巻線１を巻くための巻軸２の両端に鍔部３，３を有するフェイライト系のドラムコア４と、両端の鍔部３，３に備えられ、巻線１の両端部１ａ，１ｂを実装基板に電気的に接続するための電極５，５と、電極５，５以外の領域において両鍔部３，３の間を繋ぐ磁気シールド板６とを備え、磁気シールド板６を、鉄系アモルファス粉末を含む板部材とするチップインダクタとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器等に用いられる面実装形のチップインダクタに関する。

近年、携帯電話、ノート型ＰＣ等に代表される電子機器の小型化および薄型化が進むに伴い、回路基板に搭載される電子部品において比較的大きい容積を占める面実装用チップインダクタも小型化および低背化の要望が強くなっている。

面実装用チップインダクタの小型化および低背化により、当該チップインダクタの構造およびチップインダクタの回路基板への実装方法が改善されてきている。例えば、チップインダクタを構成するコアの両端鍔部を絶縁性の樹脂で橋渡しするように覆い、自動実装機の吸着ノズルをその樹脂の部分に吸着させて回路基板まで運び、吸着を解除するという方法が知られている。

上記のような樹脂モールド形のチップインダクタの磁気回路は、開磁路である。このため、漏洩磁束が隣接する他のコイル部品とカップリングする恐れがある。このような問題に鑑み、フェライトの磁性粉末を樹脂に混ぜた樹脂−フェライト複合型の磁気シールド板を両鍔間に橋渡しするように設ける方法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特許文献１は、特に、コアよりも比透磁率の低い磁気シールド部を設けたコモンモードチョークコイルに関する発明を開示している。かかる磁気シールド部を設けることにより、漏洩磁束の防止の他に、コイル全体の実効透磁率を下げ、インピーダンス値の自由度を高めることができる。さらに、コアと同じ比透磁率を有する磁気シールド部を備えた場合と比較すると高周波特性が向上するという利点もある。
特開２００３−１６８６１１（特許請求の範囲、図１等）

しかし、上記従来の技術には、次のような問題がある。磁気シールド部に樹脂−フェライト複合型の材料を用いた場合、材料の成形上の制約から、その磁気シールド部を極端に薄くすることはできない。このため、小型化あるいは低背化の要求に応えることは難しい。また、フェライトを用いているので、飽和磁束密度を大きくすることが難しく、直流重畳特性の向上に限界がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、磁気漏洩を有効に防止でき、直流重畳特性にも優れた、小型化あるいは低背化に有利なチップインダクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、巻線と、その巻線を巻くための巻軸の両端に鍔部を有するフェライト系のドラムコアと、両端の鍔部に備えられ、巻線の両端部を実装基板に電気的に接続するための電極と、電極以外の領域において両鍔部の間を繋ぐ磁気シールド板とを備え、磁気シールド板を、鉄系アモルファス粉末を含む板部材としたチップインダクタとしている。

このため、コアを通る磁束は片方の鍔から磁気シールド板を通って他方の鍔に入る閉磁路が形成され、磁束漏洩に伴うノイズの発生を有効に防止できる。また、鉄系アモルファス粉末を含む板部材は、フェライト粉末を用いた板部材と比べて、成形上の制約が小さいので、比較的薄く成形できる。加えて、鉄系アモルファス粉末を含む板部材は、フェライト粉末を用いた板部材と比べて、飽和磁束密度が大きい。このため、鉄系アモルファス粉末を含む板部材の厚さを薄くしても、磁気飽和しにくい。このため、優れた直流重畳特性を有すると共に、小型化若しくは低背化を促進可能なチップインダクタを製造できる。

また、別の本発明は、先の発明におけるドラムコアを、鍔部を矩形平板形状とする角型ドラムコアとし、磁気シールド板を、電極を備えた鍔側面と反対側の鍔側面を繋ぐように配置したチップインダクタとしている。このため、チップインダクタの回路基板への実装が容易になるとともに、磁気シールド板を電極と反対側に接着するだけで、直流重畳特性に優れ、小型化若しくは低背化を促進可能なチップインダクタを製造できる。

また、別の本発明は、先の各発明における磁気シールド板を、鉄系アモルファス粉末を樹脂で固めた板部材としたチップインダクタとしている。このため、より薄型の磁気シールド板を製造できる。また、可撓性に優れた磁気シールド板ができるので、ドラムコアの鍔部の形状に柔軟に対応可能な磁気シールド板とすることができる。

本発明によれば、磁気漏洩を有効に防止でき、直流重畳特性にも優れた、小型化あるいは低背化に有利なチップインダクタを提供することができる。

以下、本発明に係るチップインダクタの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るチップインダクタの側面図である。

本実施の形態に係るチップインダクタは、巻線１と、その巻線１を巻回する巻軸２およびその長さ方向両端部に設けられた鍔部３，３とから構成されるドラムコア４とを備えている。図１において、ドラムコア４の符号は、巻軸２および鍔部３，３の各符号の後ろにカッコ書きで示されている。

巻軸２は略四角柱の形状を有している。鍔部３，３は、巻軸２の軸断面より大きな面積を有する略四角柱の板状部材である。鍔部３，３において、巻軸２と接する面の一辺の長さは、当該面と直交する面の厚さ方向の長さよりも長い。この実施の形態では、鍔部３，３の一辺を２．３ｍｍとしているが、かかる寸法に限定されるものではない。また、２つの鍔部３，３の４つの側面の内の一側面には、回路基板に接する側をより小さい底面とする略台形状の電極５，５が設けられている。このように、略四角柱の鍔部３，３の平らな一側面に電極５，５を設け、当該電極５，５の部分で回路基板と電気的に接続するようにしているので、チップインダクタと回路基板との接続が容易かつ強固になる。

また、鍔部３，３の一側面であって電極５，５と反対側の面には、磁気シールド板６が、２つの鍔部３，３を橋渡しするように接着剤７によって接着されている。磁気シールド板６の詳細については、後述する。

巻線１は、直径約０．３ｍｍの銅線の周囲を絶縁被覆したものであり、巻軸２の周囲にコイル状に巻回されている。また、ドラムコア４（巻軸２と鍔部３，３を一体化したもの）は、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系等のフェライト系材料から構成されている。電極５，５は、回路基板に電気的に接触させる部分であり、銀等の厚膜ペーストの塗布および焼付け、Ｍｏ−Ｍｎ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属をメタライズによってパターン形成を行い、その表面をメッキして形成される。巻軸２に巻いた巻線１の両端部１ａ，１ｂは、厚さ約０．１５ｍｍ程度に薄くされた状態にて、それぞれ電極５，５の下面に圧着溶接されている。

磁気シールド板６は、１０ｎｍ以下のナノ結晶粒から構成される鉄系アモルファス粉末を樹脂で固めた構造を備えている。このように、磁気シールド板６は、鉄系アモルファス粉末と樹脂との混合材であるため、板全体として可撓性を有している。磁気シールド板６の飽和磁束密度は、同体積で比較したドラムコア４のそれよりも遙かに大きい。このため、磁気シールド板６を薄くしても、飽和磁束密度を比較的高く維持できる。加えて、鉄系アモルファス粉末を使用した磁気シールド板６は、フェライト系粉末を使用したものと比べて、薄く成形できる。この理由は、以下の通りである。

フェライト系粉末を使用する場合には、フェライト粉末を焼結後、解砕して、造粒してから再び焼結するというプロセスを経て製造するという製造上の制約があり、極端に微細な粉末にすることが難しい。これに対して、鉄系フェライト粉末の場合には、そのような制約がない。このように、鉄系アモルファス粉末を樹脂で固めた磁気シールド板６は、フェライト系粉末を使用した磁気シールド板と比べ、飽和磁束密度が大きく、かつ薄く成形できることから、直流重畳特性に優れ、小型化あるいは低背化に有利なチップインダクタの製造に有利である。

磁気シールド板６は、鉄系アモルファス粉末を含む樹脂複合材であれば、特に、当該粉末の組成は問わないが、Ｆｅを主成分とするＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系の材料から成るものが好ましい。本実施の形態で使用される磁気シールド板６中の鉄系アモルファス粉末は、溶融液体合金を高速回転ロール表面で超急冷してできた鉄系アモルファス合金を熱処理することによって、アモルファス組織中に結晶粒を形成させたものである。このような粉末を樹脂と混ぜて固めると、磁気シールド板６が完成する。

図２は、図１に示すチックインダクタを回路基板８上に実装した状態を示す側面図である。

チップインダクタの電極５，５は、回路基板８上の所定位置にめっき９で固着されている。電極５，５は、回路基板８側の底面側に向かって狭くなるように形成されているので、めっき９を、電極５，５から回路基板８側に向かって裾野を広くするように形成することができる。したがって、めっき９の体積を多くすることができ、回路基板８とチップインダクタとを強固に接合できる。

図３は、図１および図２に示すチップインダクタの変形例を示す図である。

図３に示すチップインダクタは、鍔部１３を６角柱形状とするドラムコア１４を採用している点で、図１および図２に示すチップインダクタと大きく異なっている。ドラムコア１４を構成する巻軸１２は、四角柱形状を有している。図３において、ドラムコア１４の符号は、巻軸１２および鍔部１３，１３の各符号の後ろにカッコ書きで示されている。

磁気シールド板１６は、鍔部１３，１３の電極５，５と反対側の一面のみに、鍔部１３，１３を橋渡しするように接着剤７を介して貼り付けられている。このように、鍔部１３，１３の電極５，５を設けていない５つの側面の内の１つのみに磁気シールド板１６を貼り付けても良い。磁気シールド板１６を貼り付けていない側面方向に漏洩磁束は存在するが、直流重畳特性は向上する。なお、巻線１の両端部１ａ，１ｂは、図３に示すようにそれぞれ電極５，５の中に埋設するようにしても良い。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明に係るチップインダクタは、上述の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、次のように種々変形を施して実施することができる。

ドラムコアを構成する両鍔部は、四角柱、六角柱以外に、五角柱、七角以上の多角形の底面を有する多角柱、さらには半円形の底面を有するいわゆる半円柱であっても良い。両鍔部を多角柱とする場合、複数の側面の内、電極を備えた側面以外の１つまたは２つ以上の側面に、磁気シールド板６を貼り付けることができる。

また、鍔部を半円柱とする場合、曲面に沿って、巻線の一部または全部を覆うように磁気シールド板６を貼り付けることができる。ただし、磁気シールド板６によって電極５，５以外の側面を全て覆うと、磁気特性（特に、直流重畳特性）を低下させてしまう可能性があるので、電極５，５を備えた側面以外の複数の側面の内の一部に磁気シールド板６を貼り付ける方が好ましい。

また、上述の実施の形態では、磁気シールド板６は、鉄系アモルファス粉末を樹脂で固めた構造を有する板部材であるが、当該板部材の片面若しくは両面に樹脂フィルムを貼ったラミネート構造を有する板部材としても良い。また、磁気シールド板６として、鉄系アモルファス粉末のみを成形した材料、あるいは当該粉末と樹脂以外の材料とを混合した複合材料を採用しても良い。

また、鉄系アモルファス粉末と混合する樹脂は、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂のいずれでも良いが、比較的耐熱性に優れる熱硬化性樹脂を採用する方が好ましい。また、鉄系アモルファス粉末としては、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ系等のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系以外の複合材料からなる粉末を採用しても良い。

本発明は、回路基板に面実装されるインダクタとして利用可能である。

本発明の実施の形態に係るチップインダクタを示す図である。 図１に示すチップインダクタを回路基板に実装した状態を示す図である。 図１および図２に示すチップインダクタと形態の異なる変形例を示す図である。

符号の説明

１ 巻線
１ａ，１ｂ 両端部
２ 巻軸
３ 鍔部
４ ドラムコア
５ 電極
６ 磁気シールド板
７ 接着剤
８ 回路基板
９ めっき
１２ 巻軸
１３ 鍔部
１４ ドラムコア
１６ 磁気シールド板

Claims (3)

1. 巻線と、
   その巻線を巻くための巻軸の両端に鍔部を有するフェライト系のドラムコアと、
   上記両端の鍔部に備えられ、上記巻線の両端部を実装基板に電気的に接続するための電極と、
   上記電極以外の領域において両鍔部の間を繋ぐ磁気シールド板と、
   を備え、
   上記磁気シールド板は、鉄系アモルファス粉末を含む板部材であることを特徴とするチップインダクタ。
2. 前記ドラムコアは前記鍔部を矩形平板形状とする角型ドラムコアであり、
   前記磁気シールド板は、前記電極を備えた鍔側面と反対側の鍔側面を繋ぐように配置されてい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。
3. 前記磁気シールド板は、前記鉄系アモルファス粉末を樹脂で固めた板部材であることを特徴とする請求項１または２に記載のチップインダクタ。

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