JP2014049598A - 面実装インダクタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｅ字状のタブレットを用いて形成した場合、タブレットの形状を小さくすると、タブレットの形状が複雑であるために、タブレットが形成できない。また、形成できたとしても強度が保てず製造途中で破損する。また、強度を保つためには、コイルの大きさが制限され、特性が劣化する。金型でコイルの引き出し端を保持して形成した場合、コアに大きなバリが発生する。
【解決手段】 巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末を含有し、内部にコイルを内蔵するコアを備える。コイルは、その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層が形成される。このコイルは、側面をコアの側面に露出させると共に、引き出し端部の端をコアの側面に隣接する側面に露出させる。コイルの引き出し端部はコアに形成された外部電極に接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末を含有し、内部にコイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタ及びその製造方法に関するものである。

従来の面実装インダクタに、巻線を巻回してコイルを形成し、このコイルを内部に備える様に、磁性粉末を加圧成型して又は、磁性粉末と樹脂の複合材料を用いてコアを形成したものがある。このコアの表面には外部端子が形成され、外部端子間にコイルが接続される。
この様な従来の面実装インダクタは、図８に示す様に、巻線を巻回して形成したコイル８１を、磁性粉末と樹脂の複合材料で形成されたＥ字状のタブレット８２Ａ上に配置した状態で、コイル８１の引き出し端８１Ａ、８１ＢがＥ字状のタブレット８２Ａと金型の内壁で挟まれる様に、下金型８０Ａと上金型８０Ｂで構成される金型内に収納し、このタブレット８２Ａ上に磁性粉末と樹脂の複合材料で形成されたタブレット８２Ｂを配置し、これらを金型とパンチ８０Ｃで熱圧縮して形成している（例えば、特許文献１を参照。）。
また、この様な従来の面実装インダクタは、図９に示す様に、巻線を巻回して形成したコイル９１を下金型９０Ａと上金型９０Ｂで構成される金型内に収納し、コイル９１の引き出し端９１Ａ、９１Ｂを下金型９０Ａと上金型９０Ｂで保持し、この金型内に磁性粉末を充填してこれらを金型とパンチ９０Ｃで高圧で加圧成型するか又は、この金型内のコイル９１の上下に磁性粉末と樹脂の複合材料を配置してこれらを金型とパンチ９０Ｃで熱圧縮して形成する場合もある（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１０−２４５４７３号公報 特開２００９−１７０４８８号公報

Ｅ字状のタブレットを用いて形成した従来の面実装インダクタは、Ｅ字状のタブレットによってコイルを金型内の所定の位置に配置することができ、コア内の所定の位置からコイルがずれたり、引き出し端がコア内に埋没したりするのを防止できる。しかしながら、この様な従来の面実装インダクタは、面実装インダクタの小型化に伴って、Ｅ字状のタブレットを小型化する必要がある場合、タブレットの形状が複雑であるため、Ｅ字状のタブレットが形成するのが困難であった。また、Ｅ字状のタブレットが形成できた場合でも、コイルを搭載したり、金型内に収納する際にハンドリングしたりするのに必要な強度が保てず、コイルを搭載、金型内に収納する際に破損したりするという問題があった。Ｅ字状のタブレットの強度を保つためには、タブレットの外表面とコイル間の厚みを厚くする必要があり、面実装インダクタが大型化したり、コイルの大きさが制限され、充分な特性が得られなかったりする。
また、金型でコイルの引き出し端を保持して形成した従来の面実装インダクタは、金型によってコイルを金型内の所定の位置に配置することができ、コア内の所定の位置からコイルがずれたり、引き出し端がコア内に埋没したりするのを防止できる。しかしながら、この様な従来の面実装インダクタは、金型のコイルの引き出し端を保持している部分からコアを構成している材料が漏れ、コアに大きなバリが発生するという問題があった。コアに大きなバリが発生した場合、面実装インダクタが小型であるためバリを除去するのが困難であった。

本発明は、特別な部品や高価な装置を用いることなく、コイルを金型内の所定の位置に位置決めすることができ、それによってコイルをコアの所定の位置に位置決めし、引き出し端がコア内に埋没するのを防止できる面実装インダクタ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末を含有し、内部にコイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタにおいて、該コイルは、その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層が形成され、該コイルは、側面を該コアの側面に露出させると共に、該コアの該側面に隣接する側面に引き出し端部の端を露出させ、コイルの引き出し端部が該コアに形成された外部電極に接続される。
また、本発明は、巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末を含有し、内部にコイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタの製造方法において、その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層を有するコイルが形成され、該コイルの側面及び引き出し端部を金型の対向する内壁に接触させると共に、該金型の内壁と隣接する内壁に引き出し端部の端を接触させる。

本発明は、巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末を含有し、内部にコイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタにおいて、コイルは、その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層が形成され、該コイルは、側面を該コアの側面に露出させると共に、該コアの該側面に隣接する側面に引き出し端部の端を露出させ、コイルの引き出し端部が該コアに形成された外部電極に接続されるので、特別な部品や高価な装置を用いることなく、コイルをコアの所定の位置に位置決めし、コイルを外部電極に確実に接続することができる。
また、本発明は、巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末を含有し、内部にコイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタの製造方法において、その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層を有するコイルが形成され、該コイルの側面及び引き出し端部を金型の対向する内壁に接触させると共に、該金型の内壁と隣接する内壁に引き出し端部の端を接触させるので、特別な部品や高価な装置を用いることなく、コイルを金型内の所定の位置に位置決めすることができ、それによってコイルをコアの所定の位置に位置決めし、引き出し端部をコア表面の所定の位置に露出させることができる。

本発明の面実装インダクタの第１の実施例を示す透過斜視図である。 本発明の面実装インダクタの斜視図である。 本発明の面実装インダクタの製造方法の第１の実施例を示す部分断面図である。 本発明の面実装インダクタの第２の実施例を示す透過斜視図である。 本発明の面実装インダクタの製造方法の第２の実施例を示す部分断面図である。 本発明の面実装インダクタの第３の実施例を示す透過斜視図である。 本発明の面実装インダクタの製造方法の第３の実施例を示す部分断面図である。 従来の面実装インダクタの製造方法を示す部分断面図である。 従来の面実装インダクタの別の製造方法を示す部分断面図である。

本発明の面実装インダクタは、巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末を含有し、内部にコイルを内蔵するコアを備える。コイルは、その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層が形成される。このコイルは、その側面と引き出し端部をコアの側面に露出させる。また、コイルの側面が露出したコアの側面に隣接する側面にはコイルの引き出し端部の端を露出させる。そして、コイルの引き出し端部がコアに形成された外部電極に接続される。
従って、本発明の面実装インダクタは、コイルの側面と引き出し端によってコア内におけるコイルの位置を決定することができるので、複雑な形状のタブレットを用いたり、特殊な金型を用いたりする必要がない。また、本発明の面実装インダクタは、複雑な形状のタブレットを用いないので、コイルの大きさをコアの大きさの範囲内で自由に設定することができ、インダクタンス値、直流抵抗値、効率、直流重畳特性等の特性の改善と、面実装インダクタの小型化に貢献することができる。さらに、本発明の面実装インダクタは、コイルを構成する複数の層の巻軸をずらしているので、コイルの入出力端と積み重なっている層の外周間の距離を大きくすることができ、耐電圧特性を向上させることができる。

本発明の面実装インダクタの製造方法は、巻線を巻回してコイルを形成し、このコイルと磁性粉末を含有する材料を金型内に収納して、内部にコイルを内蔵するコアが形成される。コイルは、その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層が形成される。このコイルは、側面と引き出し端部が金型の対向する内壁に接触すると共に、この内壁と隣接する内壁に引き出し端が接触する様に、金型内に収納される。
従って、本発明の面実装インダクタの製造方法は、コイルの側面と引き出し端によって金型内におけるコイルの位置を決定することができるので、複雑な形状のタブレットを用いたり、特殊な金型を用いたりすることなく、コイルをコアの所定の位置に位置決めすることができ、かつ、引き出し端部をコア表面の所定の位置に露出させて外部電極に確実に接続できる。また、本発明の面実装インダクタの製造方法は、複雑な形状のタブレットを用いないので、コイルの大きさをコアの大きさの範囲内で自由に設定することができ、インダクタンス値、直流抵抗値、効率、直流重畳特性等の特性の改善と、面実装インダクタの小型化に貢献することができる。

以下、本発明の面実装インダクタ及びその製造方法の実施例を図１乃至図７を参照して説明する。
図１は本発明の面実装インダクタの第１の実施例を示す透過斜視図である。
図１において、１１はコイル、１２はコアである。
コイル１１は、平角線をその両端がコイルの外周に位置するように２層に巻回して形成される。コイル１１の２つの層Ａ、Ｂは、後述のコア１２内において、巻軸が互いにコア１２の長手方向にずれる様に形成され、層Ａから引き出された引き出し端部１１Ａと層Ｂから引き出された引き出し端部１１Ｂが形成される。このコイル１１は、コア１２内に配置された時に、引き出し端部１１Ａに連なる層Ａの側面と、引き出し端部１１Ｂに連なる層Ｂの側面と、引き出し端部１１Ａ、１１Ｂがコア１２の長手方向の側面に露出し、引き出し端部１１Ａ、１１Ｂの端がコア１２の幅方向の側面に露出する様に形成される。
コア１２は、磁性粉末と樹脂の複合材料を用いてコイル１１を内蔵し、コイル１１の側面、引き出し端部１１Ａ、１１Ｂが長手方向の２つの側面に、引き出し端部１１Ａ、１１Ｂの端が幅方向の１つの側面に露出する様に形成される。磁性粉末は金属磁性粉末が用いられる。また、樹脂はエポキシ樹脂が用いられる。このコア１２の表面には、図２に示す様に、外部電極１３Ａと外部電極１３Ｂが形成される。
そして、コイル１１の引き出し端部１１Ａと引き出し端部１１Ａの端が外部電極１３Ａに接続され、コイル１１の引き出し端部１１Ｂと引き出し端部１１Ｂの端が外部電極１３Ｂに接続されることにより、コイル１１が外部電極１３Ａと外部電極１３Ｂ間に接続される。

この様な面実装インダクタは以下の様にして製造される。まず、平角線をその両端がコイルの外周に位置するように２段に巻回して、巻軸が互いにコアの長手方向にずれた層Ａ、Ｂ、層Ａから引き出された引き出し端部３１Ａ、層Ｂから引き出された引き出し端部３１Ｂを有するコイルが形成される。
次に、このコイルの側面と引き出し端部３１Ａ、３１Ｂがコアの長手方向の側面に露出し、コイルの引き出し端部３１Ａ、３１Ｂの端がコアの幅方向の側面に露出する様に、引き出し端部１１Ａ、１１Ｂが加工される。
続いて、図３に示す様に、コイル３１の側面と引き出し端部３１Ａ、３１Ｂの表面が金型３０の対向する内壁に接触し、コイル３１の引き出し端部３１Ａ、３１の端がこの内壁と隣接する内壁に接触する様に、コイル３１が金型３０内に収納される。この時、鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を板状に予備成形したタブレットを予め金型３０の内底面に収納し、この金型内にコイル３１が収納される。
さらに、コイル３１が収納された金型３０内に鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を充填するか又は、コイル３１が収納された金型３０内に鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を板状に予備成形したタブレットが収納される。
続いて、これらを金型３０によって１２０〜２５０℃で圧縮成型することにより、コイルを内蔵し、巻軸が互いにコアの長手方向にずれた層Ａ、Ｂを有するコイル３１の側面、引き出し端部３１Ａ、３１Ｂが長手方向の２つの側面に、引き出し端部３１Ａ、３１Ｂの端が幅方向の１つの側面に露出したコア１２が形成される。
そして、このコア１２に導電ペーストを塗布し、硬化させてコア１２に外部電極１３Ａ、１３Ｂが形成される。この外部電極１３Ａ、１３Ｂは、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ等から１つもしくは複数を適宜選択した材料でメッキを施してもよい。

図４は本発明の面実装インダクタの第２の実施例を示す透過斜視図である。
コイル４１は、平角線をその両端がコイルの外周に位置するように２層に巻回して形成される。コイル４１の２つの層Ａ、Ｂは、後述のコア４２内において、巻軸が互いにコア４２の長手方向にずれる様に形成され、層Ａから引き出された引き出し端部４１Ａ、引き出し端部４１Ａの端に設けられた折り返し部４１Ｃ、層Ｂから引き出された引き出し端部４１Ｂ、引き出し端部４１Ｂの端に設けられた折り返し部４１Ｄが形成される。このコイル１１は、コア４２内に配置された時に、引き出し端部４１Ａに連なる層Ａの側面と、引き出し端部４１Ｂに連なる層Ｂの側面と、引き出し端部４１Ａ、４１Ｂがコア４２の長手方向の側面に露出し、引き出し端部４１Ａ、４１Ｂの端と折り返し部４１Ｃ、４１Ｄがコア４２の幅方向の側面に露出する様に形成される。
コア４２は、磁性粉末と樹脂の複合材料を用いてコイル４１を内蔵し、コイル４１の側面、引き出し端部４１Ａ、４１Ｂが長手方向の２つの側面に、引き出し端部４１Ａ、４１Ｂの端と折り返し部４１Ｃ、４１Ｄが幅方向の１つの側面に露出する様に形成される。磁性粉末は金属磁性粉末が用いられる。また、樹脂はエポキシ樹脂が用いられる。このコア１２の表面には、図２に示す様に、外部電極１３Ａと外部電極１３Ｂが形成される。
そして、コイル４１の引き出し端部４１Ａ、引き出し端部４１Ａの端、引き出し端部４１Ａの端に設けられた折り返し部４１Ｃが外部電極１３Ａに接続され、コイル４１の引き出し端部４１Ｂ、引き出し端部４１Ｂの端、引き出し端部４１Ｂの端に設けられた折り返し部４１Ｄが外部電極１３Ｂに接続されることにより、コイル４１が外部電極１３Ａと外部電極１３Ｂ間に接続される。
この様に形成された面実装インダクタは、引き出し端部の端に設けられた折り返し部によって、前述の面実装インダクタよりも外部電極と接触する面積を増やすことができる。

この様な面実装インダクタは以下の様にして製造される。まず、平角線をその両端がコイルの外周に位置するように２段に巻回して、巻軸が互いにコアの長手方向にずれた層Ａ、Ｂ、層Ａから引き出された引き出し端部５１Ａ、引き出し端部５１Ａの端に設けられた折り返し部５１Ｃ、層Ｂから引き出された引き出し端部５１Ｂ、引き出し端部５１Ｂの端に設けられた折り返し部５１Ｄを有するコイルが形成される。
次に、このコイルの側面と引き出し端部５１Ａ、５１Ｂがコアの長手方向の側面に露出し、コイルの引き出し端部５１Ａ、５１Ｂの端と折り返し部５１Ｃ、５１Ｄがコアの幅方向の側面に露出する様に、引き出し端部５１Ａ、５１Ｂと折り返し部５１Ｃ、５１Ｄが加工される。
続いて、コイル５１の側面と引き出し端部５１Ａ、５１Ｂの表面が金型５０の対向する内壁に接触し、コイル５１の引き出し端部５１Ａ、５１Ｂの端と折り返し部５１Ｃ、５１Ｄがこの内壁と隣接する内壁に接触する様に、コイル５１が金型５０内に収納される。この時、鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を板状に予備成形したタブレットを予め金型５０の内底面に収納し、この金型内にコイル５１が収納される。
さらに、コイル５１が収納された金型５０内に鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を充填するか又は、コイル５１が収納された金型５０内に鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を板状に予備成形したタブレットが収納される。
続いて、これらを金型５０とパンチによって１２０〜２５０℃で圧縮成型することにより、コイルを内蔵し、巻軸が互いにコアの長手方向にずれた層Ａ、Ｂを有するコイル５１の側面、引き出し端部５１Ａ、５１Ｂが長手方向の２つの側面に、引き出し端部５１Ａ、５１Ｂの端と折り返し部５１Ｃ、５１Ｄが幅方向の１つの側面に露出したコア４２が形成される。
そして、このコア４２に導電ペーストを塗布し、硬化させてコア４２に外部電極１３Ａ、１３Ｂが形成される。この外部電極１３Ａ、１３Ｂは、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ等から１つもしくは複数を適宜選択した材料でメッキを施してもよい。
この様に面実装インダクタを製造した場合、折り返し部によって引き出し端部の端をコア４２の幅方向の側面に露出しやすくなる。

図６は本発明の面実装インダクタの第３の実施例を示す透過斜視図である。
コイル６１は、平角線をその両端がコイルの外周に位置するように２層に巻回して形成される。コイル６１の２つの層Ａ、Ｂは、後述のコア６２内において、巻軸が互いにコア６２の対角線上にずれる様に形成され、層Ａから引き出された引き出し端部６１Ａと層Ｂから引き出された引き出し端部６１Ｂが形成される。このコイル６１は、コア６２内に配置された時に、引き出し端部６１Ａに連なる層Ａの側面と、引き出し端部６１Ｂに連なる層Ｂの側面と、引き出し端部６１Ａ、６１Ｂがコア６２の長手方向の側面に露出し、引き出し端部６１Ａ、６１Ｂの端がコア６２の幅方向の側面に露出する様に形成される。
コア６２は、磁性粉末と樹脂の複合材料を用いてコイル６１を内蔵し、コイル６１の側面、引き出し端部６１Ａ、６１Ｂが長手方向の２つの側面に、引き出し端部６１Ａ、６１Ｂの端が幅方向の１つの側面に露出する様に形成される。磁性粉末は金属磁性粉末が用いられる。また、樹脂はエポキシ樹脂が用いられる。このコア６２の表面には、図２に示す様に、外部電極１３Ａと外部電極１３Ｂが形成される。
そして、コイル６１の引き出し端部６１Ａと引き出し端部６１Ａの端が外部電極１３Ａに接続され、コイル６１の引き出し端部６１Ｂと引き出し端部６１Ｂの端が外部電極１３Ｂに接続されることにより、コイル６１が外部電極１３Ａと外部電極１３Ｂ間に接続される。
この様に形成された面実装インダクタは、コア内においてコイルの占める面積を大きくして特性を向上できる。

この様な面実装インダクタは以下の様にして製造される。まず、平角線をその両端がコイルの外周に位置するように２段に巻回して、巻軸が互いにコアの対角線上にずれた層Ａ、Ｂ、層Ａから引き出された引き出し端部７１Ａ、層Ｂから引き出された引き出し端部７１Ｂを有するコイルが形成される。
次に、このコイルの側面と引き出し端部７１Ａ、７１Ｂがコアの長手方向の側面に露出し、コイルの引き出し端部７１Ａ、７１Ｂの端がコアの幅方向の側面に露出する様に、引き出し端部７１Ａ、７１Ｂが加工される。
続いて、コイル７１の側面と引き出し端部７１Ａ、７１Ｂの表面が金型７０の対向する内壁に接触し、コイル７１の引き出し端がこの内壁と隣接する内壁に接触する様に、コイル７１が金型７０内に収納される。この時、鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を板状に予備成形したタブレットを予め金型７０の内底面に収納し、この金型内にコイル７１が収納される。
さらに、コイル７１が収納された金型７０内に鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を充填するか又は、コイル７１が収納された金型７０内に鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂の複合材料を板状に予備成形したタブレットが収納される。
続いて、これらを金型７０とパンチによって１２０〜２５０℃で圧縮成型することにより、コイルを内蔵し、巻軸が互いにコアの長手方向にずれた層Ａ、Ｂを有するコイル７１の側面、引き出し端部７１Ａ、７１Ｂが長手方向の２つの側面に、引き出し端部７１Ａ、７１Ｂの端が幅方向の１つの側面に露出したコア７２が形成される。
そして、このコア７２に導電ペーストを塗布し、硬化させてコア７２に外部電極１３Ａ、１３Ｂが形成される。この外部電極１３Ａ、１３Ｂは、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ等から１つもしくは複数を適宜選択した材料でメッキを施してもよい。

以上、本発明の面実装インダクタ及びその製造方法の実施例を述べたが、本発明はこの実施例に限られるものではない。例えば、金属磁性粉末は、その組成は様々に変えることができ、その表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉末、表面を酸化した金属磁性粉末等が用いられても良い。また、樹脂は、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂やポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を用いてもよい。またさらに、コアは、コイルが収納された金型内に磁性粉末を充填し、これらを金型とパンチを用いて高圧で加圧成型して形成してもよい。この時、磁性粉末として、金属磁性粉末、その表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉末、表面を酸化した金属磁性粉末等が用いられてもよい。
また、本発明の面実装インダクタの第３の実施例において、引き出し端部の端に折り返し部が設けられてもよい。

１１ コイル
１２ コア

Claims (5)

1. 巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末を含有し、内部に該コイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタにおいて、
   該コイルは、その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層が形成され、
   該コイルは、側面を該コアの側面に露出させると共に、該コアの該側面に隣接する側面に引き出し端部の端を露出させ、
   該コイルの引き出し端部が該コアに形成された外部電極に接続されたことを特徴とする面実装インダクタ。
2. 前記コイルの両方の引き出し端部の端を前記コアの同じ側面に露出させた請求項１に記載の面実装インダクタ。
3. 前記コイルの引き出し端部の端に折り返し部を設けた請求項２に記載の面実装インダクタ。
4. 前記コイルの前記複数の層の巻軸を、前記コアの対角線上にずらした請求項１に記載の面実装インダクタ。
5. 巻線を巻回して形成したコイルと、主として磁性粉末を含有し、内部に該コイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタの製造方法において、
   その端末がコイルの外周に位置する様に巻線を巻回して、互いに巻軸がずれた複数の層を有するコイルが形成され、
   該コイルの側面及び引き出し端部を金型の対向する内壁に接触させると共に、該金型の内壁と隣接する内壁に引き出し端部の端を接触させたことを特徴とする面実装インダクタの製造方法。

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