JP2010010426A - Inductor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インダクタの製造方法に関し、特に、コイルと磁性体とを一体成型するインダクタの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an inductor manufacturing method, and more particularly to an inductor manufacturing method in which a coil and a magnetic body are integrally formed.
特許文献1には、空芯を有したコイル部と、このコイル部を内包した磁性体からなる外装部と、コイル部に接続するとともに、外装部から突出した端子とを備え、外装部は、熱硬化性樹脂を含有した結合剤と磁性粉末とを熱硬化性樹脂が完全硬化しない非加熱状態で混合するとともに加圧して成形した2個の圧粉体を、その形状をくずしながらコイル部を被覆するように再加圧成形するとともに熱硬化性樹脂が完全硬化するように加熱して成形することが記載されている。 Patent Document 1 includes a coil part having an air core, an exterior part made of a magnetic body including the coil part, and a terminal that is connected to the coil part and protrudes from the exterior part. Combine the binder containing the thermosetting resin and the magnetic powder in a non-heated state where the thermosetting resin is not completely cured and pressurize and mold the two green compacts while breaking the shape of the coil part. It is described that re-press molding so as to coat and heating and molding so that the thermosetting resin is completely cured.
特許文献2には、インダクタの形成において、溶接法によらないでインダクタコイルにインダクタ端子を結合させるインダクタの成形に用いるモールド及びそのモールドを用いたインダクタの形成方法が記載されている。モールドは、中空部が設けられたモールド本体部と、該モールド本体部の底部に着脱可能に固定されたモールドベース部と、コイルを挿入する挿入穴が設けられ、中空部内に挿入設置された受圧支持部とを含んで構成されている。このモールドは、インダクタ本体とインダクタ端子とを一体成型することで、インダクタ本体の内部コイルとインダクタ端子との接触面を広く設けることができる。 Patent Document 2 describes a mold used for forming an inductor in which an inductor terminal is coupled to an inductor coil without using a welding method in forming an inductor, and a method for forming an inductor using the mold. The mold is provided with a mold body portion provided with a hollow portion, a mold base portion detachably fixed to the bottom portion of the mold body portion, an insertion hole for inserting a coil, and a pressure receiving pressure inserted and installed in the hollow portion. And a support portion. This mold can provide a wide contact surface between the internal coil of the inductor body and the inductor terminal by integrally molding the inductor body and the inductor terminal.
コイルと磁性体とが一体になったインダクタは、表面実装型のデバイス(SMD)として多種多様な用途に使用されつつある。そのため、種々の使用環境における耐久性のさらなる向上を含めた性能の向上が求められている。 An inductor in which a coil and a magnetic body are integrated is being used for various applications as a surface mount device (SMD). Therefore, there is a demand for improvement in performance including further improvement in durability in various use environments.
コイルを内蔵した状態で、粉末状磁性体と熱硬化性樹脂とを含む磁性粉末を加圧成型した圧粉体(磁性成型体)を有するデバイス、典型的にはインダクタにおいて、コイルの空芯部(中空部)を充填してコアコイル化している部分の粉体の状態が耐久性を含めた性能の向上に影響を与える可能性があることを本願の発明者らは見出した。典型的には、加圧成型後にコイルの空芯部を充填している部分にクラックの発生が見られる。この現象は、コイルに起因する反発力が作用していることが想定される。反発力の具体的な要因は、コイル自身の弾性、コイルの線を被覆している被覆材の弾性などが想定される。 In a device having a green compact (magnetic molded body) obtained by pressure molding magnetic powder containing a powdered magnetic body and a thermosetting resin with a built-in coil, typically in an inductor, an air core portion of the coil The inventors of the present application have found that the state of the powder filling the (hollow part) and forming the core coil may affect the performance improvement including the durability. Typically, the occurrence of cracks is observed in the portion filling the air core portion of the coil after pressure molding. This phenomenon is assumed to be due to the repulsive force caused by the coil. Specific factors of the repulsive force are assumed to be the elasticity of the coil itself, the elasticity of the covering material covering the coil wire, and the like.
本発明の一態様は、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む磁性粉末を加圧成型した磁性成型体と、その磁性成型体に内蔵されたコイルとを有するデバイスであって、磁性成型体は、コイルの中心軸に沿って凹んだ凹みを含む、デバイスである。典型的なデバイスはインダクタである。 One embodiment of the present invention is a device having a magnetic molded body obtained by pressure molding magnetic powder containing a thermosetting resin and a powdered magnetic body, and a coil incorporated in the magnetic molded body, A molded body is a device that includes a recess recessed along the central axis of the coil. A typical device is an inductor.
磁性成型体に、コイルの中心軸に沿って凹んだ凹みを設けることにより、コイルに起因する反発力による内部応力のうち、コイルの中心軸に沿った引っ張り応力(張力)を緩和できる。したがって、磁性成型体の内、コイルの中心軸が通過するコイルの空芯部を埋めた部分(充填した部分)にクラックが発生するのを抑制できる。また、磁性成型体のうち、コイルの中心軸に沿った部分、特に、中心軸に沿った両側(上下)の部分を通過する磁束線は少ない(磁束密度は小さい)ので、磁性成型体に、コイルの中心軸に沿った凹みを設けてもインダクタとしての性能にはそれほど影響を与えない。したがって、磁性成型体と、それに内蔵されたコイルを有するデバイスについて、耐久性を含めた性能の向上を図ることができる。 By providing the magnetic molding with a dent that is recessed along the central axis of the coil, it is possible to relieve the tensile stress (tension) along the central axis of the coil among the internal stress due to the repulsive force caused by the coil. Therefore, it can suppress that a crack generate | occur | produces in the part (filled part) which filled the air core part of the coil through which the central axis of a coil passes among magnetic moldings. Moreover, since there are few magnetic flux lines (magnetic flux density is small) which passes through the part along the central axis of a coil among magnetic moldings, especially the part of both sides (upper and lower) along a central axis, Providing a recess along the central axis of the coil does not significantly affect the performance as an inductor. Therefore, it is possible to improve the performance including the durability of the device having the magnetic molded body and the coil incorporated therein.
磁性成型体は、コイルの中心軸に沿って両側から凹んだ複数の凹みを含むことが望ましい。コイルに起因する反発力により発生する、中心軸に沿った張力をさらに緩和できる。凹みは磁性成型体を貫通していても良い。 The magnetic molded body preferably includes a plurality of recesses that are recessed from both sides along the central axis of the coil. The tension along the central axis, which is generated by the repulsive force caused by the coil, can be further relaxed. The dent may penetrate the magnetic molded body.
本発明の他の1つの態様は、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む磁性粉末を加圧成型した磁性成型体と、磁性成型体に内蔵されたコイルとを有するデバイスの製造方法である。この製造方法は、磁性成型体を、コイルの中心軸に沿って凹んだ凹みを含む形状に加圧成型する工程を含む。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a device having a magnetic molded body obtained by press-molding a magnetic powder containing a thermosetting resin and a powdered magnetic body, and a coil built in the magnetic molded body. It is. This manufacturing method includes a step of pressure-molding the magnetic molded body into a shape including a recess recessed along the central axis of the coil.
加圧成型した後に、コイルに起因する反発力が解放され、磁性成型体に内部応力が発生しても、コイルの中心軸に沿った張力の成分を緩和できるので、コイルの空芯部を充填している部分にクラックなどが発生することを抑制できる。 After pressure molding, the repulsive force caused by the coil is released, and even if internal stress occurs in the magnetic molded body, the tension component along the central axis of the coil can be relieved, so the air core part of the coil is filled It can suppress that a crack etc. generate | occur | produce in the part which has done.
成型する工程は、典型的にはプレス金型を用いたプレス装置により実行される。成型する工程は、磁性粉末を、コイルの中心軸に沿った部分が突き出たプレス面を備えたプレス板により加圧することを含む。 The molding step is typically performed by a press apparatus using a press die. The step of molding includes pressing the magnetic powder with a press plate having a press surface protruding from a portion along the central axis of the coil.
以下に図面を参照して、さらに詳細に説明する。コイルを内蔵した磁性体を含むインダクタが市場に流通している。これらのインダクタを切断すると、内部にクラックが発生しているものが多いことが分かった。 Further details will be described below with reference to the drawings. Inductors including a magnetic body with a built-in coil are on the market. It was found that when these inductors were cut, many cracks were generated inside.
図1は、内部クラックが発生するメカニズムとして想定されるものの1つを示している。コイルを内蔵したインダクタは、圧縮成型法を用いて以下のように形成される。まず、図1(a)に示すように、圧縮成型(モールドプレス)用の金型19に、コイル21をセットし、被圧縮材である磁性粉末22を充填する。典型的な金型19は、磁性粉末22を充填する中空部11を形成するためのベース(モールドベース、コア)12aおよび12bと、中空部11内の磁性粉末22に圧力を加えるためのプレス板15aおよび15bとを備えている。この例では、中空部11は、両端が開放された円筒形または角筒形であり、中空部11の上下に配置されたプレス板15aおよび15bが押型となり、磁性粉末22に対して上下から圧力を加えて磁性粉末22を加圧成型する。
FIG. 1 shows one of the possible mechanisms for occurrence of internal cracks. An inductor with a built-in coil is formed as follows using a compression molding method. First, as shown to Fig.1 (a), the
典型的なコイル(インダクタコイル)21は、ポリアミドイミドなどの絶縁層により被覆された銅線あるいは銅体を所定の巻数だけ巻いたものである。コイル21の端末21tは、コイル21に対して水平または垂直な方向に伸ばされている。この例では、コイル21の端末21tは水平(左右)方向に伸ばされている。端末21tを、モールドベース12aおよび12bに挿入する、または挟み込むことにより、中空部11の所定の位置にコイル21を保持できる。
A typical coil (inductor coil) 21 is formed by winding a predetermined number of turns of a copper wire or copper body covered with an insulating layer such as polyamideimide. The
磁性粉末22がインダクタを内蔵した状態で金型19により加圧成型されることにより磁性成型体が形成される。磁性粉末22は、熱硬化性樹脂と粉末状の磁性体とを含む。磁性粉末の一例は、特開2006−283190号公報記載されているものである。特開2006−238190号公報には、磁性粉末22の製造方法の例として、磁性導電性の金属粉末(粉末状の磁性体)の表面をPHPS(ペルヒドロポリシラザン)溶液で被覆した後、有機系のバインダ溶液(熱硬化性樹脂)と、エポキシ機能性シラン又はアミノ機能性シランの単独又はそれらを混合したカップリング剤とを混合し、溶液を蒸発させて除去することが記載されている。この製造方法では、溶液が除去される際に酸化を招き、もって金属粉末の表面にシリカ膜が形成され、シリカ膜によって絶縁性を有する磁性粉末(絶縁磁性粉末)が形成される。
The
この実施例における磁性粉末22に用いられる粉末状の磁性体(磁性導電体金属粉末)の典型的なものは平均粒度が0.5〜10μmの乾式カルボニル鉄粉末である。熱硬化性樹脂である有機バインダの典型的なものはフェノール樹脂及びエポキシ樹脂の混合バインダである。熱硬化性樹脂は、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂あるいはこれらの混合物などであっても良い。また、粉末状の磁性体は、鉄系アモルファス合金などの他の磁性体であっても良い。さらに、磁性粉末は、上記の絶縁磁性粉末の代わりに、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂を含む結合剤と、粉末状の磁性体とを含む混合物(混和物)であっても良い。
A typical powdery magnetic material (magnetic conductor metal powder) used for the
図1(b)に示すように、金型19の中空部11に充填された磁性粉末22に対して上下のプレス板(押型)15aおよび15bにより0.5GPa〜2.0GPa程度の圧力(プレス圧力)Fを加える。さらに、図1(c)に示すように、上下のプレス板15aおよび15bを離して、磁性粉末22が所定の形状に成型されて、成型体(圧粉体、磁性成型体)25となった生成物をインダクタ90として取り出す。このインダクタ90をコイル21の空芯部21cを含む面で切断すると、成型体25のコイル21の空芯部21cに対応する部分(中心部分)26に亀裂(クラック)29が発生しているケースがある。
As shown in FIG. 1 (b), a pressure (press) of about 0.5 GPa to 2.0 GPa is applied to the
クラック29の発生の要因の1つは、加圧成型した後に発生する、コイル21に起因する反発力である。この反発力により、コイル21の空芯部21cを充填している成形体25の中心部分26に、上下方向の引っ張り力(張力、内部応力)が作用する。コイル21に起因する反発力の主な要因は、コイル21の銅線を被覆する絶縁層の弾性であると考えられている。すなわち、加圧成型時に1.0GPa程度のプレス圧力により絶縁層が圧縮されて縮む。ポリアミドイミドなどの絶縁層は弾性係数の比較的大きな樹脂系の素材であることが多く、プレス圧力から解放されると絶縁層が元の状態(厚さ)に戻ろうとする。その復元力(弾性力)が内部応力となって、成型体25の中心部分26に引っ張り応力として作用する。
One of the causes of the generation of the
[第1の実施形態]
図2に、本発明の第1の実施形態のインダクタの概要を示している。このインダクタ30aは、磁性粉末22が加圧成型された磁性成型体31と、その内部に収納されたコイル21とを備えている。磁性成型体31は、全体がほぼ直方体である。磁性成型体31の上下の面31aおよび31bは、内蔵したコイル21の空芯部21cの中心を通る中心軸21sに垂直な面となる。これらの面31aおよび31bの輪郭は正方形であり、それら上下の面31aおよび31bの中央に、コイル21の中心軸21sに沿って周囲の面から凹んだ凹み35aが設けられている。磁性成型体31に内蔵されたコイル21の端子21tは、磁性成型体31の側面31cから外側に突き出ている。端子21tは、下側の面31bに向かって折り曲げられている。
[First Embodiment]
FIG. 2 shows an outline of the inductor according to the first embodiment of the present invention. The
図3に、インダクタ30aの断面を示している。磁性成型体31は、コイル21の中心軸21sに沿って両側から凹んだ2つの凹み35aおよび35bを含む。すなわち、磁性成型体31の下側の面31bの中央にも、コイル21の中心軸21sに沿って凹んだ凹み35bが設けられている。これらの凹み35aおよび35bは、コイル21の中心(空芯部)21cに向けて細くなった円錐台状である。凹み35aおよび35bは、全体がコイル21の空芯部21cの範囲に収まることが望ましく、凹み35aおよび35bの最大径は、コイル21の内径より狭いことが望ましい。
FIG. 3 shows a cross section of the
図3に示すように、インダクタ30aを後述するプレス用の金型10aにより加圧成型する際、特に、成型後に、コイル21に起因する反発力により内部応力41が発生する。この内部応力41は、磁性成型体31の中心部分26に対して引っ張り応力として作用する。中心部分26は、上述したように、コイル21の空芯部21cを埋めてコアコイル化している部分である。このインダクタ30aにおいては、中心部分26の上下に、凹み35aおよび35bが形成されており、発明者らのシミュレーションによると、凹み35aおよび35bを設けていない場合より、中心部分26に加わる引っ張り応力41が低下するという結果が得られている。これらの凹み35aおよび35bが引っ張り応力41により、中心部分26に加わる応力が減少する方向に変形することが考えられる。したがって、中心部分26に加わる引っ張り応力41が緩和され、中心部分26にクラックが発生するのを抑制できる。
As shown in FIG. 3, when the
磁性成型体31の中心部分26は、コイル21の空芯部21cを埋め、コアコイル化する部分である。しかしながら、図3に破線で示すように、磁束線45はコイル21の周りに形成され、コイル21の中心軸21sに沿った凹み35a、35bの部分を通過する磁束線の密度は低い。したがって、磁性成型体31に中心軸21sに沿った凹み35aおよび35bを設けることにより、インダクタ30aとしての性能、たとえばインダクタンスに大きな影響を与えずに、耐久性を向上できる。
The
図4に、インダクタ30aの製造方法のうち、磁性粉末22を所定の形状に加圧成型して磁性成型体31を形成する工程を示している。インダクタ30aは、磁性成型体31を成型後、磁性成型体31を加熱して固め、さらに磁性成型体31から水平方向に突き出たコイル端子21tを表面実装のために下側に折り曲げて製品化する。
FIG. 4 shows a step of forming the magnetic molded
図4(a)に示すように、圧縮成型(モールドプレス)用の金型10aに、コイル21をセットし、被圧縮材である磁性粉末22を充填する。金型10aは、金型19と同様に開放型であり、磁性粉末22を充填する角筒形の中空部11を形成するためのベース12aおよび12bと、中空部11内を上下に動いて磁性粉末22に上下方向から圧力を加えるためのプレス板(押型)16aおよび16bとを備えている。中空部11の上下に配置されたプレス板16aおよび16bは、中央の突き出た部分16cを除き、略平坦なプレス面16sをそれぞれ備えている。突き出た部分16cは、平坦な周辺部からコイル21の中心軸21sに沿って上下方向にそれぞれ円錐台状に突き出ている。
As shown in FIG. 4A, a
コイル21は、ベース12aおよび12bに端末21tをセットすることにより、中空部11の所定の位置および高さに固定される。磁性粉末22は、中空部11の内部の、下側のプレス板16bのプレス面16sの上に、コイル21が埋没する所定の高さ(厚み)となるまで充填される。
The
図4(b)に示すように、上下のプレス板16aおよび16bに圧力F1を印加し、磁性粉末22を加圧成型する。この工程で加えられるプレス圧力F1は、0.5GPa〜2.0GPa程度である。さらに、図4(c)に示すように、上下のプレス板16aおよび16bを離す。これにより、磁性粉末22を、上下の面31aおよび31bの中央に凹み35aおよび35bをそれぞれ備えた形状の磁性成型体31に加圧成型できる。磁性成型体31には、コイル21が内蔵されており、凹み35aおよび35bは、コイル21の中心軸21sに沿って、コイル21の空芯部21cに向かって窪んでいる。インダクタ30aは、金型10aから取り出された後、あるいは金型10aとともに、120℃〜180℃で20分〜1時間、好適には130℃〜140℃で1時間程度加熱することにより、磁性成型体31を硬化させる。
As shown in FIG. 4B, the pressure F1 is applied to the upper and
このインダクタ30aは、磁性成型体31が、凹み35aおよび35bを備えた形状に成型されている。このため、図4(c)においてプレス圧を開放したときに、コイル21の復元力により磁性成型体31の内部に引っ張り応力が発生しても、磁性成型体31の中心部分26における引っ張り応力を緩和できる。このため、磁性成型体31の中心部分26におけるクラックの発生を抑制でき、高湿度、高温といった使用条件下における耐久性も含めた性能が向上されたインダクタ(デバイス)30aを提供できる。
In the
コイルに起因する反発力による引っ張り応力は、磁性成型体31のコイル21の中心軸21sに沿った部分に集中しやすく、クラックの発生の要因となりやすいと考えられる。したがって、磁性成型体31のコイル21の中心軸21sに沿って、あるいはその近傍に、引っ張り応力により変形(微小変形あるいは微小変位)できるような形状あるいは面を導入することにより、磁性成型体31の中心部分26における引っ張り応力を緩和できる。上述したように、金型10aからインダクタ30aを取り外したときの引っ張り応力が、凹み35aおよび35bを導入することにより緩和されることが、発明者らのシミュレーションにより確認されている。
It is considered that the tensile stress due to the repulsive force caused by the coil tends to concentrate on the portion of the magnetic molded
なお、この例では、磁性成型体31のコイル21の中心軸21sに沿った両側、すなわち、上下の面35aおよび35bのそれぞれに周囲より窪んだ凹み35aおよび35bを設けている。凹みを、中心軸21sに沿った両側ではなく、一方の側、すなわち、磁性成型体31の面31aおよび31bの一方の面にだけ凹みを設けたデバイスであっても、引っ張り応力を緩和でき、クラックの発生を抑止できる。
In this example, recesses 35a and 35b recessed from the periphery are provided on both sides of the
[第2の実施形態]
図5に、本発明の第2の実施形態のインダクタの概要を示している。このインダクタ30bは、磁性粉末22が加圧成型された磁性成型体32と、その内部に収納されたコイル21とを備えている。磁性成型体32の全体的な形状は、第1の実施形態の磁性成型体31と共通である。このインダクタ30bの磁性成型体32は、上下の面32aおよび32bの中央に、コイル21の中心軸21sに沿って磁性成型体32を貫通する孔36が形成されている。すなわち、このインダクタ30bの磁性成型体32は、コイル21の中心軸21sに沿って凹んだ凹みを含み、その凹み36が磁性成型体32を貫通している孔36として形成されている。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows an outline of the inductor according to the second embodiment of the present invention. The
図6に、インダクタ30bの断面を示している。磁性成型体32をコイル21の中心軸21sに沿って貫通する孔36は、円筒状、角筒状、さらには、コイル21の中心(空芯部)21cに向けて細くなった円錐台状の組み合わせなどであっても良い。貫通孔36は、全体がコイル21の空芯部21cの範囲に収まることが望ましく、最大径は、コイル21の内径より狭いことが望ましい。さらに、貫通孔36の、空芯部21cを通過する部分の径は、コイル21の内径より十分に小さいことが望ましく、たとえば、内径の5〜50%程度、さらには、内径の5〜20%程度であることが望ましい。
FIG. 6 shows a cross section of the
このインダクタ30bは、磁性成型体32に、コイル21の中心軸21sに沿って貫通孔36が設けられており、その貫通孔36が内部応力(引っ張り応力)41により変形できる形状として機能する。したがって、第1の実施形態のインダクタ30aと同様に、成型後に発生する、コイル21の反発力による内部応力41を緩和できる。したがって、中心部分26に加わる引っ張り応力41が緩和され、中心部分26にクラックが発生するのを抑制できる。さらに、図6に破線で示すように、コイル21の回りに形成される磁束線45がそれほど通過しない中心軸21sに沿って貫通孔36が形成されている。このため、インダクタ30bとしての性能、たとえばインダクタンスに大きな影響を与えずに、耐久性を向上できる。
The
図7に、インダクタ30bの製造方法のうち、磁性粉末22を所定の形状に加圧成型して磁性成型体32を形成する工程を示している。図7(a)に示すように、圧縮成型(モールドプレス)用の金型10bに、コイル21をセットし、被圧縮材である磁性粉末22を充填する。金型10bは、磁性粉末22を充填する角筒形の中空部11を形成するためのベース12aおよび12bと、中空部11内を上下に動いて磁性粉末22に上下方向から圧力を加えるためのプレス板(押型)17aおよび17bを備えている。下側のプレス板17bは、略平らなプレス面17sと、このプレス面17sからコイル21の中心軸21sに沿って細く突き出た棒状の部分17cとを備えている。上側のプレス板17aは、略平らなプレス面17sと、棒状の部分17cが入る孔17hとを備えている。
FIG. 7 shows a step of forming the magnetic molded
コイル21は、ベース12aおよび12bに端末21tをセットすることにより、中空部11の所定の位置および高さに固定される。磁性粉末22は、中空部11の内部の、下側のプレス板17bのプレス面17sの上に、コイル21が埋没する所定の高さ(厚み)となるまで充填される。下側のプレス板17bから突き出た棒状の部分17cは、磁性粉末22の層から突き出ており、上側のプレス板17aの孔17hに、棒状の部分17cの先端を収める。
The
図7(b)に示すように、上下のプレス板17aおよび17bに圧力F1を印加し、磁性粉末22を加圧成型する。この工程で加えられるプレス圧力F1は、0.5GPa〜2.0GPa程度である。さらに、図7(c)に示すように、上下のプレス板17aおよび17bを離す。これにより、磁性粉末22を、コイル21の中心軸21sに沿って貫通した孔36を含む形状の磁性成型体32に加圧成型できる。磁性成型体32には、コイル21が内蔵されており、孔36は、コイル21の中心軸21sに沿って、コイル21の空芯部21cを貫通している。インダクタ30bは、金型10bから取り出された後、あるいは金型10bとともに、120℃〜180℃で20分〜1時間、好適には130℃〜140℃で1時間程度加熱することにより、磁性成型体32を硬化させる。
As shown in FIG. 7B, the pressure F1 is applied to the upper and
このインダクタ30bにおいても、図7(c)においてプレス圧を開放したときに、コイル21の復元力により磁性成型体32の内部に引っ張り応力が発生する。しかしながら、磁性成型体32に、中心を上下に貫通する孔36を設けているので、磁性成型体32の中心部分26における引っ張り応力を緩和できる。このため、磁性成型体32の中心部分26におけるクラックの発生を抑制でき、高湿度、高温といった使用条件下における耐久性も含めた性能が向上されたインダクタ(デバイス)30bを提供できる。
Also in the
[第3の実施形態]
図8に、本発明の第3の実施形態のインダクタの概要を示している。このインダクタ60も表面実装型のデバイスであり、全体が直方体の磁性成型体61を有し、磁性成型体61にコイル21が内蔵(内包)されている。磁性成型体61の上下の面61aおよび61bの一方の面(本図では上面)61aの四隅に金属粉末が加圧成型された電極75が形成されている。これらの電極75のうち2か所の電極に、内蔵されたコイル21の端末21tが接続されている。このインダクタ60は、他の回路素子と共に、プリント基板(プリント配線板)に搭載することにより、電源用チップなどのデバイスを製造できる。また、インダクタ60の一方の面に、他の回路素子を含めた回路を形成することも可能であり、インダクタを含む回路を備えた表面実装型のデバイスを提供することも可能である。
[Third Embodiment]
FIG. 8 shows an outline of the inductor according to the third embodiment of the present invention. The
インダクタ60は、磁性成型体61の上下の面61aおよび61bの中央に設けられた凹み65aおよび65bを備えている。これらの凹み65aおよび65bは、コイル21の中心軸21sに沿って周囲の面から略円錐台状に窪んだ凹みである。したがって、磁性成型体61の断面は、端子21tの接続部分を除き、図3に示したインダクタ30aの断面とほぼ同じとなる。したがって、第1の実施形態のインダクタ30aと同様に、凹み65aおよび65bにより、コイル21の反発力による内部応力41が緩和され、中心部分にクラックが発生するのを抑制できる。さらに、凹み65aおよび65bと、コイル21の回りに形成される磁束線との干渉はほとんどないので、インダクタ60としての性能、たとえばインダクタンスに大きな影響を与えずに、耐久性を向上できる。
The
図9および図10に、本発明の第3の実施形態のインダクタ60の製造方法のうち、磁性粉末を加圧して、磁性成型体を形成する工程を示している。この例では、磁性成型体を形成する工程は、コイルを内蔵した状態で磁性粉末を所定の形状に仮成型する工程と、仮成型した成型物に表面実装用の端子となる金属粉末層を積層したのち、インダクタを一体成型する本成型する工程とを含む。
FIG. 9 and FIG. 10 show a step of forming a magnetic molded body by pressurizing magnetic powder in the method of manufacturing the
図9(a)および(b)は、磁性粉末22を所定の形状に仮成型する工程を示している。図9(a)に示すように、圧縮成型(モールドプレス)用の金型50aに、コイル21をセットし、被圧縮材である磁性粉末22を充填する。金型50aは、開放型であり、磁性粉末22を充填する角筒形の中空部51を形成するためのベース52と、中空部51内の磁性粉末22に上下方向から圧力を加えるためのプレス板(押型)56aおよび56bとを備えている。中空部51の上下に配置されたプレス板56aおよび56bは、コイル21の中心軸21sに沿った部分56cが上下方向に円錐台状にそれぞれ突き出ており、周辺が平らになったプレス面56sをそれぞれ備えている。
FIGS. 9A and 9B show a process of temporarily forming the
下側のプレス板56bには、コイル21の端末(端子)21tを挿入するための設定穴56hが設けられている。コイル21は端末21tを下側のプレス板56bの設定穴56hに入れることにより、中空部51の内部の所定の位置および高さにセットされる。磁性粉末22は、中空部51の内部の、下側のプレス板56bのプレス面56sの上に、コイル21が埋没する所定の高さ(厚み)となるまで充填される。
A
図9(b)に示すように、上下のプレス板56aおよび56bに圧力F11を印加し、磁性粉末22を加圧成型する。この仮成型の工程で加えられるプレス圧力F11は、0.01GPa〜0.05GPa程度である。仮成型の工程では、磁性粉末22が成型体(圧粉体)63に仮成型された生成物(中間体)64を形成できる。成型体63には、コイル21が内蔵(内包)されている。成型体63は、さらに、上下の面63aおよび63bの中央に、コイル21の中心軸21sに沿って空芯部21cの方向に円錐台状に凹んだ凹み67aおよび67bが形成されている。仮成型の工程においても、プレス圧力を開放したときにコイル21の復元力により内部応力(引っ張り応力)が発生する。この例では、コイル21の中心軸21sに沿って凹み67aおよび67bが形成されるので、コイル21の空芯部21cを埋める部分(中心部分)63cに加わる引っ張り応力を緩和できる。
As shown in FIG. 9B, the pressure F11 is applied to the upper and
図10(a)および(b)は、本成型の工程を示している。本成型の工程では、金型50bにより、仮成型体63をさらに加圧(本加圧)する。本加圧する前に、仮成型体63を、金属粉末層を積層する部分(凹部)が形成されるように加工する。金型50bは、金型50aの上下のプレス板56aおよび56bを異なるプレス板(押型)58aおよび58bに替えたものである。これらのプレス板58aおよび58bも、コイル21の中心軸21sに沿った部分58cが上下方向に円錐台状にそれぞれ突き出ており、周辺が平らになったプレス面58sをそれぞれ備えている。したがって、プレス板58aおよび58bは、それぞれのプレス面58sと、仮成型体63の面63aおよび63bとが密着した状態で加圧できる。
10A and 10B show the main molding process. In the main molding step, the temporary molded
図10(a)に示すように、本成型の工程では、成型体63を反転させ、コイル21の端子21tが突き出た下面63bを上面とし、型押し、機械加工、エッチングなどの方法により凹みを設ける。次に、その凹みに金属粉末を充填して金属粉末層71を形成する。典型的な金属粉末は銅粉末である。仮成型体63から突き出たコイル21の端子21tを曲げて金属粉末層71に埋没させ、端末21tを金属粉末層71に含ませる。さらに、図10(b)に示すように、仮成型体63に対し、仮成型体63に積層された金属粉末層71とともに、0.65GPa〜1.0GPaの圧力F12を加える。これにより、磁性粉末22が圧縮および固化された磁性成型体61を形成する。この磁性成型体61には、コイル21の中心軸21sに沿って、上面61aおよび下面61bから中心部分61cに向かって窪んだ凹み65aおよび65bが設けられる。その後、磁性成型体61を120℃〜180℃で20分〜1時間、好適には130℃〜140℃で1時間加熱する。これにより、磁性成型体61の硬化が図られる。
As shown in FIG. 10A, in the molding process, the molded
このインダクタ60においても、プレス圧を開放したときに、コイル21の復元力により磁性成型体61の内部に引っ張り応力が発生する。しかしながら、磁性成型体61に凹み65aおよび65bを設けているので、磁性成型体61の中心部分61cにおける引っ張り応力を緩和できる。このため、磁性成型体61の中心部分61cにおけるクラックの発生を抑制でき、高湿度、高温といった使用条件下における耐久性も含めた性能が向上されたインダクタ(デバイス)60を提供できる。
In the
なお、第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、磁性成型体61を、コイル21の中心軸21sに沿った一方の側だけが凹んだ形状に成型しても良い。また、上記の製造方法では、金属圧縮法を用いた場合を説明しているが、金属粉末射出成型法により、同様の形状の磁性成型体を含むデバイスを製造することが可能である。
Also in the third embodiment, similarly to the first embodiment, the magnetic molded
10a,10b,19,50a,50b…金型、11,51…中空部、12a,12b,52…ベース、15a,15b,16a,16b,17a,17b,56a,56b,58a,58b…プレス板、16c,56c,58c…中央の突き出た部分、16s,17s,56s,58s…プレス面、21…コイル、21t…コイルの端末、21c…空芯部、21s…中心軸、22…磁性粉末、25,31,32,61,63…成型体、26,61c,63c…中心部分、35a,35b,65a,65b,67a,67b…凹み、36…貫通孔、29…クラック、31a,31b,32a,32b,61a,61b,63a,63b…成型体の面、30a,30b,60,90…インダクタ、71…金属粉末層、76…電極
10a, 10b, 19, 50a, 50b ... mold, 11, 51 ... hollow part, 12a, 12b, 52 ... base, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b, 56a, 56b, 58a, 58b ...
Claims (6)
前記磁性成型体に内蔵されたコイルとを有するデバイスであって、
前記磁性成型体は、前記コイルの中心軸に沿って凹んだ凹みを含む、デバイス。 A magnetic molded body obtained by pressure-molding a magnetic powder containing a thermosetting resin and a powdered magnetic body;
A device having a coil built in the magnetic molded body,
The magnetic molded body includes a dent recessed along a central axis of the coil.
前記磁性成型体を、前記コイルの中心軸に沿って凹んだ凹みを含む形状に加圧成型する工程を含む、製造方法。 A method of manufacturing a device having a magnetic molded body obtained by pressure molding a magnetic powder containing a thermosetting resin and a powdered magnetic body, and a coil built in the magnetic molded body,
The manufacturing method including the process of pressure-molding the said magnetic molding to the shape containing the dent dented along the central axis of the said coil.
前記加圧成型する工程は、前記磁性粉末を、前記コイルの中心軸に沿った部分が突き出たプレス面を備えたプレス板により加圧することを含む、製造方法。 In claim 4,
The step of press molding includes pressing the magnetic powder with a press plate having a press surface protruding from a portion along the central axis of the coil.
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