JP2008010695A - インダクタンス部品 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、磁性体層を有するインダクタンス部品において、その渦電流の発生を抑制することを目的とする。
【解決手段】本発明は、素体６と、この素体６内に形成されたコイルと、このコイルに電気的に接続された端子８Ａ、８Ｂと、コイルの上方あるいは下方に設けられた磁性体層９Ａとを備え、磁性体層９Ａには、その曲折部から磁性体層９Ａの外周方向へ向けて広がる略くの字形状のスリット１０Ａを複数並走させて形成したインダクタンス部品としたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば携帯電話の電源回路に用いられるインダクタンス部品に関するものである。

従来、この種のインダクタンス部品は、図５に示すごとく、シート状の素体１内にはコイル２が形成され、このコイル２には端子３が電気的に接続されており、素体１の上面、下面には磁性体層４が形成されて構成されていた。

そして、この磁性体層４には、図６に示すごとく、磁性体層４の中央部から放射状に広がるスリット５を設けることにより渦電流の発生を防止していた。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−２０３８１３号公報

このような従来のインダクタンス部品は渦電流を防止しきれていないことが問題となっていた。

すなわち、上記従来の構成においては、磁性体層４における外周部付近において、複数のスリット５の間隔が広がってしまう。その結果として、磁性体層４における外周部付近における渦電流の発生を防止しきれていなかった。

そこで本発明は、磁性体層を有するインダクタンス部品において、その渦電流の発生の抑制効果を高めることを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、素体と、この素体内に形成されたコイルと、このコイルに電気的に接続された端子と、前記コイルの上方あるいは下方に設けられた磁性体層とを備え、前記磁性体層には、その曲折部から前記磁性体層の外周方向へ広がる略くの字形状のスリットを複数並走させて形成したインダクタンス部品としたものである。

本発明のインダクタンス部品は、磁性体層に、その曲折部から磁性体層の外周方向へ広がる略くの字形状のスリットを複数並走させて形成する構成としたため、スリット間隔を磁性体層中央部と外周部とで均一とすることができ、磁性体層外周部付近での渦電流の発生を大幅に抑制することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品について図面を参照しながら説明する。

図１において、シート状の素体６内には渦巻状のコイル７を形成し、このコイル７の最外周部には端子８Ａ、８Ｂを電気的に接続し、コイル７を構成する平面コイル７Ａ、７Ｂ間にはビア７Ｃを形成している。そして、コイル７の上方、及び下方に磁性体層９Ａ、９Ｂを素体６内に形成しており、磁性体層９Ａ、９Ｂには、図２に示すごとく、その曲折部から磁性体層９Ａ、９Ｂの外周方向へ向けて広がる略くの字形状のスリット１０Ａを複数並走させて形成して構成している。

ここで、図１に示すごとく、磁性体層９Ａ、９Ｂはコイル７の巻回平面に対して略平行に配置している。コイル７の中心部分から発生した磁束が、コイル７の上方、あるいは下方に発散する際に、その通り道に高透磁率の磁性体層９Ａ、９Ｂを配置するためである。

ここで、コイル７は一層でも構わないが、本実施の形態においては２層の平面コイル７Ａ、７Ｂにより構成している。上層の平面コイル７Ａは端子８Ｂから内周方向へ渦巻状に巻回し、この平面コイル７Ａの最内周部と下層の平面コイル７Ｂの最内周部とをビア７Ｃにより接続し、この平面コイル７Ｂを端子８Ａへ向かう方向（外周方向）へ渦巻状に巻回してコイル７を構成している。

ここで、平面コイル７Ａ、７Ｂは互いに同方向に巻回することが望ましい。これは、平面コイル７Ａで発生した磁束と、平面コイル７Ｂで発生した磁束とを打ち消し合わされることがなく、大きなインダクタンス値を実現することができるためである。

ここで、各磁性体層９Ａ、９Ｂの厚みは、その厚み方向における渦電流の発生を防止するために、スキンデプスの２倍未満の厚みにしている。

さらに、図２に示す略くの字形状のスリット１０Ａの間隔も、磁性体層９Ａ、９Ｂの形成平面方向における渦電流の発生を防止するために、スキンデプスの２倍未満の厚みにしている。

このように、磁性体層９Ａ、９Ｂに、図２に示すごとく、その曲折部から磁性体層９Ａ、９Ｂの外周方向へ向けて広がる略くの字形状のスリット１０Ａを複数並走させて形成する構成としたため、スリット１０Ａ間隔を磁性体層９Ａ、９Ｂ中央部と外周部とで均一とすることができ、磁性体層９Ａ、９Ｂ外周部付近での渦電流の発生を大幅に抑制することができる。

さらに、略くの字形状のスリット１０Ａを、その曲折部から外周方向へ向けて広がる構成とすることにより、図１に示すコイル７中央部から発生した磁束が、磁性体層９Ａ、９Ｂを介してその曲折部から外周方向へ発散されるのを、図２に示すスリット１０Ａの存在により妨げることが少なく、高いインダクタンス値を得ることができる。

さらに、図３に示すような構成、即ち、略十字形状のスリット１０Ｂに、複数の略くの字形状のスリット１０Ａを並走させた構成により、磁性体層９Ａ全体におけるその中央部分の渦電流をさらに低減することができる。

さらに、図４に示すような構成、即ち、略十字形状のスリット１０Ｂに、複数の略くの字形状のスリット１０Ａを並走させ、さらにこの複数の略くの字形状のスリット１０Ａの曲折部を横断するスリット１０Ｃを設けた構成とすることにより、複数の略くの字形状のスリット１０Ａ間に形成された磁性体層９Ａにおける中央部（くの字の曲折部）の渦電流をさらに低減することができる。

なお、磁性体層９Ａ、９Ｂにおけるスリットの形状及びその配置は、互いに同一とすることが望ましい。一部でも磁束が通りにくい部分があると、その部分にインダクタンス値が制限されてしまうからである。

なお、磁性体層９Ａ、９Ｂを素体６内ではなく、その上面あるいは下面に形成する構成にしてもかまわないが、図１に示すごとく、磁性体層９Ａ、９Ｂを素体６内に形成するとともに、この磁性体層９Ａ，９Ｂに設けたスリット１０Ａ、１０Ｂを素体６の一部で充填する構成とすることにより、各磁性体層９Ａ、９Ｂの全体を熱収縮率の均一な素体６で覆う構成とすることができ、半田実装時等、コイル部品全体に熱が加わるような状況下においても、磁性体層９Ａ、９Ｂに対して応力が局所的にかかることがなく、高い信頼性を得ることができる。

さらに、スリット１０Ａ、１０Ｂを設けるとともに、このスリット１０Ａ，１０Ｂを図１に示すごとく素体６の一部で充填することにより、磁性体層９Ａ、９Ｂと素体６との接触面積が増し、それらの密着性を高めることができる。

なお、図２において、複数のくの字形状のスリット１０Ａの曲折部を、磁性体層９Ａ、９Ｂにおけるコイル７Ａの中心部に対応する位置に向かせることが望ましい。コイル７の中心部から発生した磁束が磁性体層９Ａ、９Ｂ外周方向へ発散される際に、その磁束がスリット１０Ａの存在により妨げることが最も少なくなるためである。

また、平面コイル７Ａ，７Ｂをそれぞれ同一平面状において巻回する構成にすることにより、低背型のインダクタンス部品を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、コイル７の上方、下方にそれぞれ１枚の磁性体層９Ａ、９Ｂを配置する構成としているが、それ以上の層数で構成することにより、高いインダクタンス値を得ることができる。また、コイル７の上方と下方とで、形成する磁性体層の層数を異ならせてもかまわないが、コイル７の上方、下方の一方に磁束が流れにくい部分があると、その部分にインダクタンス値が制限されてしまうため、同じ厚みの磁性体層を用いるのであれば、コイル７の上方、下方とも同じ層数に、異なる厚みの磁性体層を用いるのであれば、その厚みの合計がコイル７の上方と下方とで等しくなるように配置することが望ましい。

なお、コイル７は単層でも構わないが、本実施の形態の図１に示すごとく平面コイル７Ａ、７Ｂを２層以上積層させた構造とすることにより、より大きなインダクタンス値を実現することができ望ましい。

なお、平面コイル７Ａ、７Ｂの断面は方形ではなく円形でもかまわないが、方形の方がコイル断面積を大きくとることができるため、その結果として銅損を低減することができるため望ましい。

なお、平面コイル７Ａ、７Ｂの厚みを１０μｍ以上とすることにより大電流に対応することができ望ましい。

なお、磁性体層９Ａ、９Ｂの材料としては、鉄または鉄合金からなる組成の金属磁性材料を用いることが、磁束密度、磁気損失の観点から好ましい。この磁性体層９Ａ、９Ｂに鉄合金を用いた場合、鉄の組成比を３０質量％以上とすることが望ましい。これは磁性体層９Ａ、９Ｂに含まれる鉄の含有量を３０質量％以上にすることで、高飽和磁束密度、かつ低保磁力という磁気特性を実現することができるためである。また、ニッケル量を８０％付近にすると高透磁率とすることができ、大きなインダクタンス値を得ることができ望ましい。

また、磁性体層９Ａ、９Ｂに用いる鉄合金としては、ＦｅＮｉ，ＦｅＮｉＣｏ，ＦｅＣｏのうちいずれか一つを含む組成からなる金属磁性材料を用いることが、高磁束密度、低磁気損失の観点からより好ましい。

この磁性体層９Ａ、９Ｂの作製には、例えば電気めっき法を使用することができる。

このとき、電気めっき工程に用いるめっき浴にはＦｅイオンあるいはその他の金属イオンを含有させておく。

なお、めっき浴の各種添加剤として、応力緩和剤、ピット防止剤、錯化剤を入れておくことが好ましい。この応力緩和剤としては例えばサッカリンが挙げられる。サッカリンは、スルホン酸塩を含有する物質であるため、その効果を発揮することができる。このような応力緩和剤を入れることで、磁性体層９Ａ、９Ｂを厚く形成してもクラックが発生しない、均一性に優れた磁性体層９Ａ、９Ｂを形成することができる。例えば、応力緩和剤としてサッカリンを用いた場合、めっき浴中に０．１〜５ｇ／Ｌ含有させておくことでその効果を見ることができるが、電流密度等のめっき条件によって応力緩和作用を発揮する量は変化するので適宜条件設定をすることで制御することが可能である。

また、錯化剤としては、各種金属イオンを安定化するために、アミノ酸、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸をはじめとした有機分子や無機分子を含有させることで金属イオンと安定な錯体を形成することができる。

このようなめっき浴を用いて電解めっき法によって鉄合金膜を形成するが、陽極を分離しためっき装置を用いる、あるいは磁場中でめっきを行う等の工夫をすることにより、磁気特性に優れた鉄合金膜を形成することが可能となる。

本発明のインダクタンス部品は、磁性体層外周部付近における渦電流を抑制することができるという特徴を有し、携帯電話等の各種電気機器において有用である。

本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の断面図 本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の上面図 本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の上面図 本発明の実施の形態１におけるインダクタンス部品の上面図 従来のインダクタンス部品の断面図 従来のインダクタンス部品の上面図

符号の説明

６ 素体
８Ａ、８Ｂ 端子
９Ａ 磁性体層
１０Ａ スリット

Claims (10)

1. 素体と、
   この素体内に形成されたコイルと、
   このコイルに電気的に接続された端子と、
   前記コイルの上方あるいは下方に設けられた磁性体層とを備え、
   前記磁性体層には、その曲折部から前記磁性体層の外周方向へ広がる略くの字形状のスリットを複数並走させて形成したインダクタンス部品。
2. スリットの間隔をスキンデプスの２倍未満にした請求項１に記載のインダクタンス部品。
3. 磁性体層を素体内に形成した請求項１に記載のインダクタンス部品。
4. 磁性体層に設けたスリットを素体の一部で充填した請求項３記載のインダクタンス部品。
5. 磁性体層におけるコイル中心部に対応する位置に、略くの字形状のスリットの曲折部を向かせた請求項１に記載のインダクタンス部品。
6. 素体と、
   この素体内に形成されたコイルと、
   このコイルに電気的に接続された端子と、
   前記コイルの上方あるいは下方に設けられた磁性体層とを備え、
   前記磁性体層には、略十字形状の第１のスリットを形成するとともに、この第１のスリットに並走させるとともにその曲折部から前記磁性体層の外周方向へ広がる略くの字形状の第２のスリットを複数並走させて形成したインダクタンス部品。
7. 第２のスリットの間隔をスキンデプスの２倍未満にした請求項５に記載のインダクタンス部品。
8. 磁性体層を素体内に形成した請求項５に記載のインダクタンス部品。
9. 磁性体層に設けたスリットを素体の一部で充填した請求項８記載のインダクタンス部品。
10. 磁性体層におけるコイル中心部に対応する位置に、略くの字形状のスリットの曲折部を向かせた請求項１に記載のインダクタンス部品。

Images