JP2008078178A - インダクタンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、良好なインダクタンスを得るため閉磁路をコンパクトに構成し得るインダクタンス素子を提供する
【解決手段】 本発明のインダクタンス素子１０は、磁性体１と該磁性体によって両端部を残して封止される導体２とを備え、各端部が基板に施された所定形状のプリント配線パ３と接続されるインダクタンス素子において、磁性体は、所定の間隔を有して整列配置された複数の導体を封止しており、導体は、実装基板に施されたプリント配線とそれぞれが交わるように整列配置することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インダクタンス素子に関し、特に実装基板に実装されるインダクタンス素子に関するものである。

従来のインダクタンス素子が、特許文献１にコイル装置として示されている。このコイル装置は、特許文献１の図１に示されているように、実装基板に施されたプリント配線にＵ字型導体が交差するように接続することでコイルを形成している。
また、別のインダクタンス素子が、特許文献２にインダクタとして示されている。このインダクタは、特許文献２の図１に示すように、板状の平角導線または打ち抜き銅板を、長手方向の両端が露出するようにＵ型磁性コアに組み込み、これをＩ型の磁性コアで封止している。
特開平６−１６８８３１ 特開２０００−１６４４３１

ところで、良好なインダクタンスを得るためには、閉磁路が好ましいことが知られている。従来のインダクタンス素子を用いて閉磁路を構成しようとすると、特許文献１に示されたコイル装置では、特許文献１の図２に示されているように、磁性体としての鉄心をＵ字型導体内に挿貫しこの鉄心がＯ型の環状形状となるようにプリント配線およびＵ字型導体を配置する必要がある。従って、Ｏ型の環状形状によって閉磁路を構成するための面積がプリント配線上に必要となり、これが問題となっていた。

また、特許文献１に開示されたプリント配線および特許文献２に示されたインダクタを、図８に示すように単に組み合わせても、単にインダクタ毎に閉磁路が構成されるだけである。
従って、良好なインダクタンスを得ようとすると、インダクタンスを求める式１からも明らかであるように、相当数の巻き数が必要となる。
Ｌ＝（Ｎ^２・Ｓ）／{（ｌ／μ_Ｓ・μ_０）＋（ｌ_０／μ_０）}・・・・・・（式１）
（但し、Ｌ：インダクタンス ｌ：磁性体の磁路長 ｌ_０：ギャップの長さ μ_Ｓ：比透磁率 μ_０：真空中の透磁率 Ｎ：巻数 Ｓ：磁気回路において磁束が直交する断面積（以降、単に断面積と略称する）。

また、良好なインダクタンスを得ようとすると、ギャップと称される各インダクタ間の空間距離をゼロに近づける必要があるが、実質的にはギャップをゼロにすることができない。従って、前記したギャップを考慮して良好なインダクタンスを得るためには、当該ギャップを考慮するための相当数のインダクタが必要になる。

すなわち、特許文献１に示されたプリント配線および特許文献２に示されたインダクタを単に組み合わせて良好なインダクタンスを得ようとすると、特許文献２に示されたインダクタが相当数必要であり、更にこれらを直列に接続する必要がある。これに伴い、インダクタンス素子を構成するための面積（体積）が必要であり、これが問題となっていた。

従って、本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、良好なインダクタンスを得るため閉磁路をコンパクトに構成し得るインダクタンス素子を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、磁性体と該磁性体によって両端部を残して封止される導体とを備え、各端部が実装基板に施された所定形状のプリント配線と接続されるインダクタンス素子において、磁性体は所定の間隔を有して整列配置された複数の前記導体を封止しており、導体はプリント配線とそれぞれが交わるように整列配置することを特徴とする。
磁性体に内在する複数の導体は、磁性体の縁部側における整列間隔より磁性体の中央部側における整列間隔が狭いことを特徴とする。

本発明のインダクタンス素子は、整列配置する複数の導体がその両端部を残して磁性体により封止され、それぞれの導体が、該導体の整列に対応するように実装基板に施されたそれぞれのプリント配線と、各々交わるように端部が接続されることから、隣り合う導体間では、個別の導体に励起する閉磁路を打消し合い、かつ各導体を封止する磁性体によって閉磁路を構成することができる。これにより本発明のインダクタンス素子は、コンパクトでありながら良好なインダクタンスを得ることができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明するが、以下の説明では、各実施の形態に用いる図面について同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。

本発明のインダクタンス素子１０は、図１および図２に示すように、磁性体１と、該磁性体１により両端部を残して封止される複数の導体２とを備える。

磁性体１は、図２において例えば横幅寸法が、５．２ｍｍ、縦幅寸法が１．５ｍｍおよび長さ寸法が４．４ｍｍを有する長方体形状であり、フェライトおよび樹脂を主とする成分で形成されている。

磁性体１は、整列する複数の導体（リードフレーム）１の両端が露出するように封止しており、当該磁性体1から露出する導体の端部が、後述する図３に示すプリント配線にそれぞれ接続される。

磁性体１によって封止される導体２は、図２において例えば横幅寸法が０．２ｍｍ、縦幅寸法が０．１５ｍｍおよび長さ寸法が６．２ｍｍを有する長方体形状を有している。

導体２は、例えば銅、アルミおよび鉄などのいわゆる導電性の板部材に抜き打ちプレス加工が施され、打抜かれた板部材に曲げ加工が施されて形成される。尚、曲げ加工は磁性体１から露出する導体２の端部が後述する実装基板に施されたプリント配線に接続され易くするために施される。

磁性体１に封止される導体２は、それぞれが例えば１．２７ｍｍの離間間隔を有して平行に整列して封止されている。このように複数の導体２を整列封止することにより、図８に示す個別に導体２を封止して整列させたときと比較して、隣り合う導体２間でギャップと称される空間が生じない。

ところで磁性体１から露出する導体２の端部は、図４に示すように当該導体２の整列に対応するように実装基板に施されたプリント配線３と、各々交わるように接続される。

すなわち、実装基板上に施される複数のプリント配線３は、図３に示すように導体の離間間隔と同じ離間間隔の１．２７ｍｍを有して平行に整列するように形成され、当該プリント配線３と導体２とが所定の角度を有して交るように形成されている。

これにより、導体２の端部はプリント配線３と交わる位置関係にあり、導体２とプリント配線３とが電気的に接続されることで、導電路が形成される。

尚、プリント配線３の端には、該プリント配線の幅より広い幅寸法を有する接続面部４を備えており、当該接続面部４により導体２の端部とプリント配線３とを半田を介して容易に接続することができる。

次に、本発明のインダクタンス素子１０の動作を説明する。
図３に示すプリント配線が施された実装基板上に、図１に示すインダクタンス素子１０が配置されて電気的に接続された後、図４に示すプリント配線３の位置Ａおよび位置Ｂ間に電圧を印加する。このとき、インダクタンス素子１０に形成される磁路は、図５の破線に示すように各導体２の外周に磁束が形成されており、図からも明らかなようにギャップが生じない。従って前記した磁束を形成する導体２の数およびプリント配線３数の和に対する１／２が、式1における巻数（Ｎ）に相当する。

以上、説明したように実施例１のインダクタンス素子１０によれば、整列配置する複数の導体２がその両端部を残して磁性体１により封止され、それぞれの導体２が実装基板に施されたそれぞれのプリント配線３と、各々交わるように端部が接続されることにより、コンパクトでありながら良好なインダクタンスを得ることができる。

前記した実施例では、磁性体に封止される複数の導体の整列間隔が磁性体中のいずれの箇所においても等しい例で説明したが、実施例２では磁性体に内在する複数の導体は、磁性体の縁部側における整列間隔より磁性体の中央部側における整列間隔が狭く整列配置されているインダクタンス素子を説明する。

実施例２のインダクタンス素子２０は、実施例１と同様に磁性体２１および導体２２を備えているが、図６の透視図に示すように、磁性体２１によって封止される導体２２の形状に特徴がある。

具体的には、実施例２における複数の導体２２は、図６に示すように、導体２２の両端から内側が窪んだテーパー状に形成されている。すなわち、磁性体２１は、内在する磁性体２１の縁部側における整列間隔より磁性体２１の中央部側における整列間隔が狭くなるように、当該磁性体２１の中央部側に向って屈曲するように形成されており、特に磁性体２１の中央側で整列する導体２２よりも外側で整列する導体２２の方がより大きく屈曲するように形成されている。

これにより、実施例２のインダクタンス素子２０は、磁性体２１の中央で狭く整列配置する導体２２により、磁性体２１部分における磁気回路の断面積を確保することができる。従って、前記した式１で明らかなように、確保される断面積によって良好なインダクタンスを得ることができる。

ところで実施例２のインダクタンス素子２０は、実施例１と同様に実装基板に施されたプリント配線と電気的に接続され（図７参照）、基板に実装されたインダクタンス素子２０の動作は、実施例１と同様に閉磁路を形成することから、その動作説明は割愛する。

以上説明したように、実施例２のインダクタンス素子２０は、導体２２が磁性体２１の中央部側に向かって屈曲するように整列配置することから、この屈曲によって磁性体の中央部側では縁部側より導体２２の整列間隔を狭くすることができ、磁性体２１部分における磁気回路の断面積を確保することができ、良好なインダクタンスを得ることができる。

前記した実施例では、整列配置する４つの導体を磁性体で封止する例で説明したが、封止する導体の数は、インダクタンス素子の機能仕様に応じてその数を適宜変更してもよい。

前記した実施例では、磁性体の形状が長方体形状の例で説明を行なったが、これに限る必要はなく、本発明の効果を奏し得るならば、立方体、柱体、楕円体、半楕円対、球体、半球体およびこれらの組み合わ形状などの各種形状に磁性体を形成し、これを本発明に適用してもよい。

前記した実施例では、導体の形状が角柱形状の例で説明を行なったが、これに限る必要はなく、本発明の効果を奏し得るならば、円柱、多角柱、半円柱およびこれらの組み合わせなどの各種形状に導体を形成し、これを本発明に適用してもよい。

前記した実施例では、プリント配線と電気的に接続されるインダクタンス素子に１つの導電路を形成する例で説明を行なったがこれに限る必要はなく、複数の導電路が形成されるように、整列封止される導体の配置を適宜変更してもよい。

前記した実施例では、磁性体の主成分がフェライトおよび樹脂である例で説明を行なったが、これに限る必要はなく磁性体として効果を奏し得るならば従来から知られた各種部材、例えばセラミックスなどを本発明の磁性体に適用してもよい。

前記した実施例では、導体の成分が銅、アルミおよび鉄などの導電性を有する例で説明したが、これに限る必要はなく導電性であれは従来から知られた各種部材を本発明の導体に適用してもよい。

前記した実施例では、導体２間の離間間隔が１．２７ｍｍである例で説明したが、これに限る必要はなく、インダクタンス素子の機能仕様に応じてその離間間隔を適宜変更してもよい。
尚、インダクタンス素子の性能の向上を図るならば、磁性体２１部分における磁気回路での断面積を確保するために、隣り合う導体間で絶縁が保てる範囲内で離間間隔が極力狭いことが好ましい。

前記した実施例では、プリント配線が所定の線幅を均等に有する線状の形状であったがこれに限る必要はなく、例えば線状の端部から中央部に向かって次第に線幅が増大するような形状であったり、逆に線状の端部から中央部に向かって次第に線幅が低減するような形状などの各種形状にプリント配線を形成してもよい。尚、この場合においても、導体と共同して導電路を形成する必要がある。

前記した実施例では、磁性体から露出する導体の端部が、当該磁性体の外周より外側でプリント配線に接続される例で説明を行なったが、これに限る必要ななく例えば図９に示すように磁性体から露出する導体の端部を磁性体の外周に沿って内側に巻き込む形状に形成してもよい。これにより、基板に対するインダクタンス素子の実装面積を低減することができる。

実施例１のインダクタンス素子の外観図（斜視図および立面図）である。 実施例１のインダクタンス素子の導体の整列配置を透視した平面図である。 配線パターンを示す図である。 実施例１のインダクタンス素子における導体と配線パターンとの位置関係を示す平面図である。 図１のＣ−Ｃ´断面位置における閉磁路を示す模式図である。 実施例２のインダクタンス素子における導体の整列配置を透視した平面図である。 実施例２のインダクタンス素子における導体と配線パターンとの位置関係を示す平面図である。 特許文献１に開示されたプリント配線および特許文献２に示されたインダクタの組み合わせたを示す模式図である。 本発明のインダクタンス素子の実装形態の変更例を示す図である。

符号の説明

１、２１ 磁性体
２、２２ 導体
３ プリント配線
４ 接続面部
１０、２０ インダクタンス素子

Claims (2)

1. 磁性体と該磁性体によって両端部を残して封止される導体とを備え、前記各端部が実装基板に施された所定形状のプリント配線と接続されるインダクタンス素子において、
   前記磁性体は、所定の間隔を有して整列配置された複数の前記導体を封止しており、
   前記導体は、前記プリント配線とそれぞれが交わるように前記整列配置することを特徴とするインダクタンス素子。
2. 前記磁性体に内在する複数の導体は、前記磁性体の縁部側における整列間隔より前記磁性体の中央部側における整列間隔が狭いことを特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。