JP2009033049A - 磁性素子 - Google Patents

Abstract

【課題】実装面積が小さく、さらに載置した際の安定性がよい磁性素子を提供すること。
【解決手段】基板に面実装される磁性素子１であって、巻線４と、巻線４が巻回される巻軸２、および巻軸２の両端に配置されると共に、巻軸２から離間する複数の平面状の外周面を備える鍔部３を備えるコア部材１０と、鍔部３に取り付けられ、巻線４の端末が電気的に接続されると共に、基板に実装される底面部を備える接続用端子５と、を備え、巻軸２の中心軸線が、基板の実装面に対して略並行を為して実装されると共に、外周面のうちのいずれか１つは、底面部が配置される取付面であり、この取付面の面積は、外周面のうちのいずれかの面積よりも小さいことを特徴とする磁性素子１としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に表面実装する磁性素子であって、実装面積を小さくすることが可能な磁性素子に関する。

従来より、ドラム型コアの巻軸にコイルが巻回され、ドラム型コアの鍔部に平面状の実装端子が取り付けられた構造の、いわゆる横置きタイプのインダクタが存在している。また、インダクタの製造を簡易化させる目的で、コイルの巻回軸を基盤面に対して平行に実装する、いわゆる縦置きタイプのインダクタも提案されている（例えば、特許文献１参照。）

特開２００１−２５７１１７号公報

ところで、近年、携帯電話あるいはノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器の薄型化が進むに伴い、インダクタの低背化が進んでいる。また、電子機器の小型化が進む今日において、回路基板に搭載されるインダクタの実装面積の一層の小面積化を進展させるという更なる要望がある。

しかし、今日において、電子機器のスイッチング周波数の高周波化に対応するためには、横置きタイプのインダクタにおいて実装面積の低面積化を図るのは難しい。また、縦置きタイプのインダクタは、コイルの端末を絡げるための端子が、鍔部の外側に設置されるため、端子あるいはコイルの端末の空間を考慮すると、実装面積がより大きくなってしまうという問題がある。

さらに、小型のインダクタを小さい実装面積にて基板に実装するためには、インダクタの載置安定性が求められる。

そこで、本発明は、上記課題を解決すること、すなわち、実装面積が小さく、さらに載置した際の安定性がよりよい磁性素子を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、基板に面実装される磁性素子であって、巻線と、巻線が巻回される巻軸、および巻軸の両端に配置されると共に、巻軸から離間する複数の平面状の外周面を備える鍔部を備えるコア部材と、鍔部に取り付けられ、巻線の端末が電気的に接続されると共に、基板に実装される底面部を備える接続用端子と、を備え、巻軸の中心軸線が、基板の実装面に対して略並行を為して実装されると共に、外周面のうちのいずれか１つは、底面部が配置される取付面であり、この取付面の面積は、外周面のうちのいずれかの面積よりも小さいことを特徴とする磁性素子としている。

また、別の発明では、上述の発明に加えて、鍔部の基板と接する辺が有する角部のうち少なくとも１つは、面取り部を有する角であり、面取り部と基板との間には、接続用端子の一部である絡げ部が配置され、絡げ部は、基板上方から見た際に、鍔部に隠れて見えない大きさに設けられている。

また、別の発明では、上述の発明に加えて、鍔部は、少なくとも２つの面取りされた角部を有するものとしている。

本発明によれば、実装面積が小さく、さらに載置した際の安定性がよい磁性素子を提供できる。

以下、本発明の磁性素子の一実施の形態であるインダクタ１について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、幅方向とは図中のＹ軸方向、すなわち後述の巻線の巻回軸方向を指す。また、高さ方向とは、図中のＺ軸、すなわち基板面に対して垂直方向を指し、長さ方向とは、図中のＸ軸方向を指す。さらに、以下の説明においては、下方側とは、基板に実装される側を指し、上方側とは、これとは逆側を指す。

図１は、本発明の実施の形態に係るインダクタ１の全体の構成を示す斜視図である。また、図１以外の図においては、図の簡略化のために、後述の巻線４の図示を省略している。また、図２は、インダクタ１の上面図であり、図３は、インダクタ１の右側面図、図４は、インダクタ１の下面図、図５は、インダクタ１の正面図、そして図６は、図３のインダクタ１をＡ−Ａ線に沿いかつ紙面の鉛直方向に延びる平面にて切断した際の断面図である。

インダクタ１は、面実装タイプのインダクタであり、巻軸２および巻軸２の両端に設けられる２つの鍔部３を有するコア部１０、巻線４、および接続用端子としてのフープ端子５から主に構成されている。

巻軸２は、例えば長さ０．７〜２．８ｍｍ、直径１〜５ｍｍの円柱形状としている。巻軸２の外周には、例えば銅製の極細線からなる巻線４が巻回されている。巻軸２の両端には、鍔部３が設けられている。巻軸２および鍔部３より、コア部１０が形成されている。コア部１０は、ニッケル系のフェライト等の磁性材から好適に構成される。

２つの鍔部３は、ＸＺ平面を挟んで略対称形状となっている。鍔部３の側面、すなわち幅方向に向く面は、面取り部６を１箇所有する略正方形状である。具体的には、１．７〜７ｍｍの略正方形状の基板と接する辺（以後、底辺という）の有する角の１つが面取りされて、面取り部６を形成している。

また、面取り部６は、幅方向から見て巻軸２および巻線４が鍔部３から露出しない程度に形成される。したがって、面取り部６は、コア部１０の大きさ等の設計寸法に応じて、底辺と例えば２０〜７０度の角度を適宜為して、面取り部６の辺の長さが０．５〜１．５ｍｍになるように形成される。

なお、図１〜６において、鍔部３の角はすべて９０度の角ではなく、面取りされた形状としているが、これは、量産する上で面取りされた角を有する部品の作製が容易であるためであり、面取りされていないものでもよい。

鍔部３の厚さは、例えば０．３〜１．１ｍｍである。また、２つの鍔３は、ほぼ等しい厚さを有しているので、巻軸２を挟んで左右対称である。さらに、鍔部３の側面が占有する面積は、実装面積よりも、約１．２倍以上大きい面積を有している。

また、２つの鍔３の幅方向外側（互いに対向しない側）の面には、図１において底辺から上方に向かい凹部７が設けられている。凹部７には、後述のフープ端子５が取り付けられる。凹部７は、例えば、高さが０．５〜２．０ｍｍかつ奥行き０．８〜３．２ｍｍの矩形の領域に、鍔部３の外側側面から０．０５〜０．１５ｍｍ程度の深さにて形成されている。

また、図６に示されるように、凹部７の底辺側の部位は、例えば０．０５〜０．２ｍｍの高さで、凹部７よりもさらに例えば約０．０５ｍｍ深くなっている。これは、後述するフープ端子５を折り曲げ加工する際に、２つの面の間が湾曲せずに９０度ちょうどの角度にて折り曲げられることは困難であるため、結果として、折り曲げられた箇所は、９０度の角よりも内側に湾曲して折り曲げられる。そこで、フープ端子５の内側に湾曲した部分が、鍔部３の底面と凹部７側面との角に当たることを防ぐ役割を有する。したがって、フープ端子５と鍔部３との接着面が浮くことなく、フープ端子５を接着することが可能である。

フープ端子５は、例えば約０．０５ｍｍの厚さの金属であって、法線方向が３軸方向に沿って延伸するような折り曲げ加工を施されて、側面部５１、底面部５２および絡げ部５３を形成している。具体的には、側面部５１、底面部５２および絡げ部５３は、一体であり、側面部５１と絡げ部５３とが、底面部５２を介してつながっている。また、側面部５１と底面部５２とは、約９０度に折り曲げられている。さらに、底面部５２と絡げ部５３とは、鍔部３の有する面取り部６と鍔部３の底面部とが形成する角度よりも大きい角度であって、１８０〜１３０度の角度で折り曲げられている。フープ端子５が有する絡げ部５３には、巻線４の端末が絡げられ、電気的に接続される。フープ端子５は、金属製であるため、導電性を有する。そのため、インダクタ１が基板に実装された状態では、フープ端子５の底面部５２が基板と接触し、巻線４と基板とは確実に導電可能となる。

絡げ部５３は、長方形的な形状であり、その短辺は鍔部３の幅よりも狭く、かつ、その長辺は、面取り部６の辺よりも短い。また、絡げ部５３は、面取り部６と基板との間の空間に設けられる。フープ端子５の底面部５２と絡げ部５３とが形成する角度αは、フープ端子５の底面部５２と面取り部６とが形成する角度βよりも大きい。したがって、図２に示すように、上方からインダクタ１を投影すると、絡げ部５３は幅方向および長さ方向のどちらにも、鍔部３が占有する領域からの飛び出ていない。つまり、絡げ部５３と絡げ部５３に絡げた巻線４とが、コア部１０よりも外側に突出することがないため、実装面積が小さい。また、面取り部６と底辺を共有するもう１つの角に面取り部を設けないことにより、インダクタ１の載置安定性を向上させることができる。

また、図５にて示されるように、絡げ部５３は、その長辺の１つに切り欠き部５５を有し、さらにその下部側に凸部５４を有する。切り欠き部５５は、巻線４を絡げる際の位置決めのために用いられる。凸部５４は、巻線４を固定および電気的に導通させるためのはんだ付けにおいて、はんだが下方へ流れた際に、そのはんだを受け止めて冷却させ、当該はんだが基板に達するのを防ぐ役割を有する。フープ端子５がこのような絡げ部５３を有することで、巻線４の末端をフープ端子５と確実に接触させることが可能であり、巻線４と基板との間の接触不良が防止される。

フープ端子５は、面取り部６と絡げ部５３、フープ端子５の側面部５１と凹部７、および鍔部３の底面とフープ端子５の底面部５２とが互いに接着剤等により接合されて、フープ端子５の底面部５１および側面部５２が鍔部３に固定されている。

以上のような構成を有するインダクタ１の製造方法について、以下に説明する。まず、巻軸２および巻軸２を挟む２つの鍔部３からなるコア部１０を作成する。具体的には、磁性体材料を、上述した巻軸２および鍔部３を有するコア部１０の形状に、例えばプレス成型等によって成形し、成形後の磁性体材料を焼結することで、コア部１０が生成される。

次に、巻線４を巻軸２に所定の巻き数だけ巻回させる。それにより、コイルが形成されるが、巻線４の端末は、所定だけ引き出す状態としておく。

また、コイルの形成とは別に、予め金属プレートを打ち抜き、折り曲げ等の加工を行うことにより、フープ端子５を形成する。なお、この時に形成されるフープ端子５は、側面部５１、底面部５２および絡げ部５３のそれぞれが異なる方向に折り曲げられている。

次に、フープ端子５をコア部１０に取り付ける。その際に、フープ端子５の側面部５１を、鍔部３の面取り部６にあわせて、取り付ける。具体的には、フープ端子５の側面部５２および底面部５３の接着部分に接着剤を塗布し、鍔部３の所定の位置へ貼り付けることにより、接着固定できる。

次に、巻線４の端末を絡げ部５３に接続する。具体的には、巻線４の端末を切り欠き部５５に引っ掛けて、接続箇所をはんだ付け等により固定する。

以上のようにして、インダクタ１が形成される。

このような構成のインダクタ１の取付面の面積は、鍔部３の幅方向外側に向く面の面積よりも小さいため、実装面積の小面積化を達成できる。また、フープ端子５の絡げ部５３は、鍔部３に設けられた面取り部６と基板との間の空間に設けられる。さらに、その絡げ部は、基板上方から見た際に、鍔部に隠れて見えない大きさであるため、端子あるいはコイル２の端末が取付面の面積の外に出ることにより、実質的な実装面積が増加することもない。

また、このような構成のインダクタ１は、載置安定性がより優れたものである。なぜなら、本実施の形態に係るインダクタ１は、面取り部６と底辺を共有するもう１つの角に面取り部を設けないことにより、載置安定性が向上できるためである。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、上述の形態に限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。

例えば、上述の実施の形態では、各部品に係る寸法あるいは角度を例示しているが、例示された寸法あるいは角度に限定されるものではない。

また、上述の実施の形態では、凹部７を有する鍔部３とすることで、フープ端子５の側面部５１の厚さで、上述の実施の形態に係るインダクタ１の幅方向の距離が増加しない構造としている。しかし、凹部７がなくても、フープ端子５を取り付けできる。

また、上述の実施の形態では、絡げ部５３は、はんだが基板に流れてゆくのを防ぐための凸部５４を有していたが、凸部５４に限られることなく、他の形状でもよい。例えば、図７に示すように、凸部の代わりに切り込み５６を設けることで、切り込み５６よりも下方すなわち基板側に流れにくくなる。なぜなら、下方へはんだが流れた際に、切り込み５６の部分にて、はんだが滞留するためである。

また、上述の実施の形態では、鍔部３の形状として、略正方形の下側の１つの角を切り取った面取り部６を有した構造としているが、図８に示すように、絡げ部５３を設けるための面取り部６の上側に位置する角に、もう一つの面取り部６ａを設けてもよい。もう一つの面取り部６ａを設けた構造により、載置安定性の低い絡げ部５３側よりも、載置安定性がより高い絡げ部５３を有していない角側に重心が移動し、かつ面取り部６、６ａが設けられていない側に移動するため、より高い載置安定性を有するインダクタ１とすることができる。

また、同様に、鍔部３の形状として、図９に示すように、鍔部３の上方側の２つの角を面取りした形状すなわち、３つの面取り部６、６ａおよび６ｂを有する鍔部３としてもよい。鍔部３の上側２つの面取り部６ａおよび６ｂを設けることにより、インダクタ１の重心がより下側に移動する。そのため、インダクタ１の安定性が向上する。

また、上述の実施の形態では、絡げ部５３を１つのみ有するフープ端子５を用いているが、２つ以上の絡げ部を有していてもよい。例えば、図１０に示すように、鍔部３の下側２つの角に面取り部６、６ｃを形成し、それぞれ絡げ部５３、５３ｃを有していてもよい。あるいは、３つの角あるいは４つの角に面取り部を形成し、それぞれが絡げ部を備えても良い。このように複数の絡げ部を有することで、インダクタ１に巻回する巻線４の巻回回数を１／２あるいは、１／４単位で調節することができる。

また、上述の実施の形態では、鍔部３は、略正方形の１つ以上の角に面取り部を有する形状としているが、略正方形に限らない。例えば、鍔部３の形状は、略長方形、略六角形あるいは略八角形等の多角形でもよい。しかし、載置安定性という目的のためには、略正方形であって、１つの底辺に接する角が面取りされずに残されていることが好ましい。

また、上述の実施の形態では、フープ端子５の側面部５１の高さは、鍔部３の高さの半分よりも低いが、図１１に示すように、鍔部３の高さの半分よりも高いフープ端子５の側面部５１としてもよい。このようなフープ端子５を有するインダクタ１とすることにより、インダクタ１下部の単位当たりの重量が、インダクタ１上部の単位当たりの重量に比べて大きくなるために、インダクタ１の安定性が向上する。なぜなら、コア部１０を構成するフェライトの単位重量よりも、フープ端子５を構成する金属材料の単位重量が大きいため、フープ端子５の側面部の面積が広ければ広いほど、重心が下方に移動するからである。

また、上述の実施の形態では、所望のコア部１０の形状に磁性材料を成形しているが、磁性材料の成形段階では、鍔部３の形状を略四角形に成形し、その後面取り部分６部分を切削により設けても良い。

また、上述の実施の形態では、巻線４の材料として、銅を用いたエナメル線としているが、巻線４の材質は銅に限定することなく、他の導電性の良好な金属としても良い。また、コア部１０の材料としてニッケル系のフェライトコアとしているが、コア部１０の材質を、ケイ素鋼板、パーマロイ、ダスト・コア、あるいは、マンガン系フェライトコア等の他の磁性体材料としても良い。

また、上述の実施の形態では、コア１０をドラム型としているが、これに限定されることなく、Ｔコア、ＬＰコアまたはＰＯＴコア等他の種類にコアを用いるようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、フープ端子５の材量として金属を採用しているが、これに限定されることなく、フープ端子５として非導電性の部材の外側に導電性の被膜が形成された部材を採用しても良いし、めっきあるいはスッパタリング等により、フープ端子５の側面部５１および底面部５２を作製しても良い。

本発明は、特に、携帯電話やＰＤＡ等の携帯端末等に内蔵する微小な面実装インダクタに適する。

本発明の実施の形態に係るインダクタの一例を示す斜視図である。 図１に示すインダクタの上面図である。 図１に示すインダクタの右側面図である。 図１に示すインダクタの下面図である。 図１に示すインダクタの正面図である。 図３に示すインダクタをＡ−Ａ線に沿いかつ紙面の鉛直方向に延びる平面にて切断した際の断面図である。 本発明の変形例として、絡げ部の形状が異なるインダクタの正面図である。 本発明の変形例として、面取り部を２箇所有するインダクタの側面図である。 本発明の変形例として、面取り部を３箇所有するインダクタの側面図である。 本発明の変形例として、絡げ部を２箇所有するインダクタの側面図である 本発明の変形例として、フープ端子の大きさが異なるインダクタの側面図である。

符号の説明

１…インダクタ（磁性素子）
２…巻軸
３…鍔部
４…巻線
５…フープ端子（接続用端子）
６…面取り部
７…凹部
１０…コア部材
５３…絡げ部

Claims (3)

1. 基板に面実装される磁性素子であって、
   巻線と、
   上記巻線が巻回される巻軸、および上記巻軸の両端に配置されると共に、上記巻軸から離間する複数の平面状の外周面を備える鍔部を備えるコア部材と、
   上記鍔部に取り付けられ、上記巻線の端末が電気的に接続されると共に、上記基板に実装される底面部を備える接続用端子と、
   を備え、
   上記巻軸の中心軸線が、上記基板の実装面に対して略並行を為して実装されると共に、
   上記外周面のうちのいずれか１つは、上記底面部が配置される取付面であり、この取付面面積は、上記外周面のうちのいずれかの面積よりも小さい、
   ことを特徴とする磁性素子。
2. 前記鍔部の前記基板と接する辺が有する角部のうち少なくとも１つは、面取り部を有する角であり、
   当該面取り部と当該基板との間には、前記接続用端子の一部である絡げ部が配置され、
   当該絡げ部は、前記基板上方から見た際に、前記鍔部に隠れて見えない大きさに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁性素子。
3. 前記鍔部は、少なくとも２つの面取りされた角部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁性素子。

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