JP2014168041A - Magnetic core and inductor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic core and an inductor which are suitable for various modules including a power source module or the like.SOLUTION: A magnetic core 310X comprises a binder component 314X, and soft magnetic metal powder pieces 312 having flat shapes which are bonded together by the binder component, and has elasticity. The magnetic core includes 60 vol.% or more of the soft magnetic metal powder pieces and 10-25 vol.% of pores 318X. The binder component includes a silicon oxide as a primary component.

Description

本発明は、回路基板とインダクタとを備えたモジュールに関する。モジュールは、例えば、電子機器に搭載されて電力を供給する電源モジュールである。更に、本発明は、モジュールに適した磁芯及びインダクタに関する。   The present invention relates to a module including a circuit board and an inductor. The module is, for example, a power supply module that is mounted on an electronic device and supplies power. Furthermore, this invention relates to the magnetic core and inductor suitable for a module.

回路基板の小型化に伴い、回路基板に搭載されたスイッチングトランジスタや電源制御IC(Integrated Circuit)等の電子部品から生じる体積当たりの熱が増加している。また一般に、インダクタは大きな熱を生じる。このため、回路基板とインダクタとを備えたモジュールは、外部に効果的に放熱するための構造を有する必要がある。このような構造を有するモジュールは、例えば特許文献1に開示されている。   With the miniaturization of circuit boards, heat per volume generated from electronic components such as switching transistors and power supply control ICs (Integrated Circuits) mounted on the circuit boards is increasing. In general, an inductor generates a large amount of heat. For this reason, a module including a circuit board and an inductor needs to have a structure for effectively radiating heat to the outside. A module having such a structure is disclosed in Patent Document 1, for example.

特許文献1のモジュールは、能動部品層(回路基板)と受動部品層とを備えている。不動態層は、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics:低温同時焼成セラミックス)からなるLTCCインダクタを含んでいる。回路基板は、ヒートスプレッダを介してLTCCインダクタの上に積層されている。モジュールは上述のように構成されているため、LTCCインダクタや回路基板によって生じた熱は、ヒートスプレッダによって分散することができる。   The module of Patent Document 1 includes an active component layer (circuit board) and a passive component layer. The passive layer includes an LTCC inductor made of LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). The circuit board is laminated on the LTCC inductor via a heat spreader. Since the module is configured as described above, the heat generated by the LTCC inductor or the circuit board can be dispersed by the heat spreader.

また、特許文献2には、焼結軟磁性合金層と絶縁層とを交互に積み重ねることによって形成された磁芯が開示されている。   Patent Document 2 discloses a magnetic core formed by alternately stacking sintered soft magnetic alloy layers and insulating layers.

米国特許出願公開第2007/0230221号明細書US Patent Application Publication No. 2007/0230221 特開2002−289419号公報JP 2002-289419 A

しかしながら、特許文献1のモジュールは、LTCCインダクタや回路基板を冷却するためにヒートスプレッダを備える必要がある。また、LTCCインダクタや回路基板によって生じた熱をより効果的に放熱するためにはヒートシンクを備える必要がある。換言すれば、モジュールにヒートスプレッダやヒートシンク等の放熱用の部材を組み込む必要がある。このため、モジュールの構造が複雑になり、モジュールのサイズが大きくなる。また、LTCC等のセラミックスは脆性材料であるため、他の部材(例えば、放熱用の部材)と密着させるときに破損し易い。更に、特許文献1にも記載されているように、LTCCインダクタの熱伝導率は低い。このため、モジュールが放熱用の部材を備えていても、十分に放熱することは困難である。   However, the module of Patent Document 1 needs to include a heat spreader in order to cool the LTCC inductor and the circuit board. In addition, it is necessary to provide a heat sink in order to dissipate heat generated by the LTCC inductor and the circuit board more effectively. In other words, it is necessary to incorporate a heat radiating member such as a heat spreader or a heat sink into the module. This complicates the module structure and increases the size of the module. Further, since ceramics such as LTCC are brittle materials, they are easily damaged when brought into close contact with other members (for example, members for heat dissipation). Furthermore, as described in Patent Document 1, the thermal conductivity of the LTCC inductor is low. For this reason, even if the module includes a member for heat dissipation, it is difficult to sufficiently dissipate heat.

更に、LTCCインダクタに限らず、一般に、インダクタはモジュールにおける主要な熱発生源であるにも係らず、従来のインダクタの熱伝導率は低い。このため、インダクタによって生じた熱を効果的に放熱することは困難である。   Further, not limited to LTCC inductors, in general, although the inductor is the main heat generation source in the module, the thermal conductivity of the conventional inductor is low. For this reason, it is difficult to effectively dissipate the heat generated by the inductor.

特許文献2に開示された磁芯を使用してインダクタを作製するためには、焼結軟磁性合金層及び絶縁層に異なるスルーホールを夫々設ける必要がある。更に、スルーホールが適切に重なるように焼結軟磁性合金層と絶縁層とを積層させる必要がある。即ち、加工に手間がかかり、モジュールに適合した形状やサイズを有するインダクタを作製するのは容易ではない。   In order to produce an inductor using the magnetic core disclosed in Patent Document 2, it is necessary to provide different through holes in the sintered soft magnetic alloy layer and the insulating layer. Furthermore, it is necessary to laminate the sintered soft magnetic alloy layer and the insulating layer so that the through holes overlap appropriately. That is, it takes a lot of work, and it is not easy to produce an inductor having a shape and size suitable for the module.

そこで、本発明は、インダクタによって生じた熱を効果的に放熱可能な簡易な構造を備えたモジュールと、モジュールに適した磁芯及びインダクタとを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a module having a simple structure capable of effectively radiating heat generated by an inductor, and a magnetic core and an inductor suitable for the module.

本発明によれば、第1のモジュールとして、
回路基板とインダクタとを備えたモジュールであって、
前記回路基板は、上下方向において互いに反対側に位置する対向面と反対面とを有しており、
前記インダクタは、磁芯とコイルとを有しており、前記磁芯は、軟磁性金属材料を使用して形成されており、前記磁芯は、前記上下方向において互いに反対側に位置する対向面と放熱面とを有しており、前記磁芯の前記対向面は、前記回路基板の前記対向面と前記上下方向において対向するように配置されており、前記磁芯の前記放熱面は、前記モジュールの外部に放熱可能に配置されており、前記コイルは、コイル部と接続端とを有しており、前記コイル部は、前記磁芯の少なくとも一部を巻回しており、前記接続端は、前記回路基板の前記対向面に接続されている
モジュールが得られる。
According to the present invention, as the first module,
A module comprising a circuit board and an inductor,
The circuit board has an opposite surface and an opposite surface located on opposite sides in the vertical direction,
The inductor includes a magnetic core and a coil, the magnetic core is formed using a soft magnetic metal material, and the magnetic cores are opposed surfaces positioned on opposite sides in the vertical direction. And the opposing surface of the magnetic core is disposed so as to oppose the opposing surface of the circuit board in the vertical direction, and the heat dissipation surface of the magnetic core is It is arranged outside the module so that heat can be dissipated, the coil has a coil part and a connection end, the coil part winds at least a part of the magnetic core, and the connection end is A module connected to the facing surface of the circuit board is obtained.

また、本発明によれば、第2のモジュールとして、第1のモジュールであって、
前記磁芯の前記放熱面は、前記モジュールの外部に少なくとも部分的に露出している
モジュールが得られる。
According to the present invention, the second module is a first module,
A module in which the heat dissipation surface of the magnetic core is at least partially exposed to the outside of the module is obtained.

また、本発明によれば、第3のモジュールとして、第1又は第2のモジュールであって、
前記磁芯の前記放熱面は、前記モジュールの外部の冷却用部材と少なくとも部分的に接触している
モジュールが得られる。
Further, according to the present invention, the third module is the first or second module,
A module in which the heat dissipation surface of the magnetic core is at least partially in contact with a cooling member outside the module is obtained.

また、本発明によれば、第4のモジュールとして、第1乃至第3のモジュールのいずれかであって、
前記磁芯は、弾性変形可能に形成されており、前記磁芯には、貫通孔が形成されており、
前記コイルの前記コイル部は、前記貫通孔の内壁を弾性変形させるようにして、前記貫通孔を貫通しており、前記インダクタは、前記貫通孔の前記内壁が前記コイル部に加える押圧力によって保持されている
モジュールが得られる。
According to the present invention, as the fourth module, any one of the first to third modules,
The magnetic core is formed to be elastically deformable, and the magnetic core is formed with a through hole,
The coil portion of the coil penetrates the through hole so as to elastically deform the inner wall of the through hole, and the inductor is held by a pressing force applied to the coil portion by the inner wall of the through hole. Module is obtained.

また、本発明によれば、第5のモジュールとして、第1乃至第4のモジュールのいずれかであって、
放熱部材を更に備えており、
前記放熱部材は、前記磁芯の前記放熱面に取り付けられている
モジュールが得られる。
According to the present invention, the fifth module is any one of the first to fourth modules,
A heat dissipating member;
As the heat dissipation member, a module attached to the heat dissipation surface of the magnetic core is obtained.

また、本発明によれば、第6のモジュールとして、第5のモジュールであって、
熱伝導体からなる連結部材を更に備えており、
前記連結部材は、前記磁芯を経由して前記放熱部材と前記回路基板とを連結している
モジュールが得られる。
Further, according to the present invention, the sixth module is a fifth module,
It further includes a connecting member made of a heat conductor,
The connecting member is a module that connects the heat radiating member and the circuit board via the magnetic core.

また、本発明によれば、第7のモジュールとして、第5又は第6のモジュールであって、
前記放熱部材は、前記モジュールの外部の冷却用部材と少なくとも部分的に接触している
モジュールが得られる。
According to the present invention, the seventh module is a fifth or sixth module,
A module in which the heat dissipating member is at least partially in contact with a cooling member outside the module is obtained.

また、本発明によれば、第8のモジュールとして、第1乃至第7のモジュールのいずれかであって、
前記回路基板の前記対向面に電子部品が搭載されている
モジュールが得られる。
According to the present invention, the eighth module is any one of the first to seventh modules,
A module having electronic components mounted on the facing surface of the circuit board is obtained.

また、本発明によれば、第9のモジュールとして、第1乃至第7のモジュールのいずれかであって、
前記回路基板の前記対向面に電子部品が搭載されていない
モジュールが得られる。
According to the present invention, the ninth module is any one of the first to seventh modules,
A module in which electronic components are not mounted on the facing surface of the circuit board is obtained.

また、本発明によれば、第10のモジュールとして、第1乃至第9のモジュールのいずれかであって、
前記モジュールは、前記モジュールの外部に電力を供給する電力モジュールである
モジュールが得られる。
According to the present invention, the tenth module is any one of the first to ninth modules,
The module is a power module that supplies power to the outside of the module.

また、本発明によれば、第11のモジュールとして、第1乃至第10のモジュールのいずれかであって、
前記軟磁性金属材料は、扁平形状を有する軟磁性金属粉末であり、
前記磁芯は、前記軟磁性金属粉末を、絶縁性材料で結着させて形成されている
モジュールが得られる。
According to the invention, the eleventh module is any one of the first to tenth modules,
The soft magnetic metal material is a soft magnetic metal powder having a flat shape,
A module in which the magnetic core is formed by binding the soft magnetic metal powder with an insulating material is obtained.

また、本発明によれば、第12のモジュールとして、第11のモジュールであって、
前記軟磁性金属粉末は、前記磁芯中に55体積%以上含まれている
モジュールが得られる。
According to the present invention, the twelfth module is an eleventh module,
A module in which the soft magnetic metal powder is contained in the magnetic core by 55% by volume or more is obtained.

また、本発明によれば、第13のモジュールとして、第11のモジュールであって、
前記軟磁性金属粉末は、前記磁芯中に60体積%以上含まれている
モジュールが得られる。
According to the present invention, the thirteenth module is an eleventh module,
A module in which the soft magnetic metal powder is contained in the magnetic core by 60% by volume or more is obtained.

また、本発明によれば、第14のモジュールとして、第11のモジュールであって、
前記軟磁性金属粉末は、前記磁芯中に70体積%以上含まれている
モジュールが得られる。
According to the present invention, the fourteenth module is an eleventh module,
A module containing 70% by volume or more of the soft magnetic metal powder in the magnetic core is obtained.

また、本発明によれば、第15のモジュールとして、第11乃至第14のモジュールのいずれかであって、
前記磁芯は、10KΩ・cm以上の電気抵抗率を有する
モジュールが得られる。
According to the invention, the fifteenth module is any one of the eleventh to fourteenth modules,
As the magnetic core, a module having an electrical resistivity of 10 KΩ · cm or more is obtained.

また、本発明によれば、第1の磁芯として、
扁平形状を有する軟磁性金属粉末をバインダ成分によって結着させた磁芯であり、弾性を有する磁芯であって、
60体積%以上の前記軟磁性金属粉末と、10体積%以上かつ25体積%以下の空孔とを含んでおり、
前記バインダ成分は、酸化ケイ素を主成分としている
磁芯が得られる。
Further, according to the present invention, as the first magnetic core,
A magnetic core in which a soft magnetic metal powder having a flat shape is bound by a binder component, and a magnetic core having elasticity,
60% by volume or more of the soft magnetic metal powder and 10% by volume or more and 25% by volume or less of pores,
As the binder component, a magnetic core mainly composed of silicon oxide is obtained.

また、本発明によれば、第2の磁芯として、第1の磁芯であって、
ISO7619−typeDによるゴム硬度が、92以上かつ96以下である
磁芯が得られる。
According to the present invention, the second magnetic core is a first magnetic core,
A magnetic core having a rubber hardness of 92 or more and 96 or less according to ISO7619-type D is obtained.

また、本発明によれば、第3の磁芯として、第1又は第2の磁芯であって、
ヤング率が10GPa以上かつ90Gpa以下である
磁芯が得られる。
Further, according to the present invention, the third magnetic core is the first or second magnetic core,
A magnetic core having a Young's modulus of 10 GPa or more and 90 Gpa or less is obtained.

また、本発明によれば、第4の磁芯として、第3の磁芯であって、
ヤング率が20GPa以上かつ50Gpa以下である
磁芯が得られる。
According to the present invention, the fourth magnetic core is a third magnetic core,
A magnetic core having a Young's modulus of 20 GPa or more and 50 GPa or less is obtained.

また、本発明によれば、第5の磁芯として、第1乃至第4の磁芯のいずれかであって、
10KΩ・cm以上の電気抵抗率を有する
磁芯が得られる。
According to the present invention, the fifth magnetic core is any one of the first to fourth magnetic cores,
A magnetic core having an electrical resistivity of 10 KΩ · cm or more is obtained.

また、本発明によれば、第6の磁芯として、第1乃至第5の磁芯のいずれかであって、
1MHzの周波数における比透磁率の実数成分が100以上である
磁芯が得られる。
According to the present invention, the sixth magnetic core is any one of the first to fifth magnetic cores,
A magnetic core having a real component of relative permeability at a frequency of 1 MHz is 100 or more.

また、本発明によれば、第7の磁芯として、第1乃至第6の磁芯のいずれかであって、
前記軟磁性金属粉末は、Fe系合金からなる
磁芯が得られる。
According to the present invention, the seventh magnetic core is any one of the first to sixth magnetic cores,
The soft magnetic metal powder provides a magnetic core made of an Fe-based alloy.

また、本発明によれば、第8の磁芯として、第1乃至第6の磁芯のいずれかであって、
前記軟磁性金属粉末は、Fe−Si系合金からなる
磁芯が得られる。
According to the present invention, the eighth magnetic core is any one of the first to sixth magnetic cores,
The soft magnetic metal powder provides a magnetic core made of an Fe-Si alloy.

また、本発明によれば、第9の磁芯として、第1乃至第6の磁芯のいずれかであって、
前記軟磁性金属粉末は、Fe−Si−Al系合金又はFe−Si−Cr系合金からなる
磁芯が得られる。
According to the present invention, the ninth magnetic core is any one of the first to sixth magnetic cores,
The soft magnetic metal powder provides a magnetic core made of an Fe—Si—Al alloy or an Fe—Si—Cr alloy.

また、本発明によれば、第10の磁芯として、第1乃至第9の磁芯のいずれかであって、
平板形状を有しており、
前記平板形状の厚さは、1mm以下である
磁芯が得られる。
According to the present invention, the tenth magnetic core is any one of the first to ninth magnetic cores,
It has a flat plate shape
A magnetic core having a flat plate thickness of 1 mm or less is obtained.

また、本発明によれば、第11の磁芯として、
複数の第10の磁芯を磁芯部品として備える磁芯であって、
複数の前記磁芯部品が接着剤を介して積層されている
磁芯が得られる。
According to the present invention, as the eleventh magnetic core,
A magnetic core comprising a plurality of tenth magnetic cores as magnetic core components,
A magnetic core in which a plurality of the magnetic core components are stacked with an adhesive is obtained.

また、本発明によれば、第12の磁芯として、第1乃至第11の磁芯のいずれかであって、
表面の少なくとも一部が絶縁樹脂によって覆われており、
前記絶縁樹脂の一部は、前記磁芯の表層に含浸している
磁芯が得られる。
According to the invention, the twelfth magnetic core is any one of the first to eleventh magnetic cores,
At least part of the surface is covered with insulating resin,
A magnetic core in which a part of the insulating resin is impregnated in the surface layer of the magnetic core is obtained.

また、本発明によれば、第13の磁芯として、第1乃至第12の磁芯のいずれかであって、
0.5T以上の飽和磁束密度を有する
磁芯が得られる。
According to the invention, the thirteenth magnetic core is any one of the first to twelfth magnetic cores,
A magnetic core having a saturation magnetic flux density of 0.5 T or more is obtained.

また、本発明によれば、第1のインダクタとして、
第1乃至第13の磁芯のいずれかと、コイルとを備えたインダクタであって、
前記コイルは、コイル部と接続端とを有している
インダクタが得られる。
According to the present invention, as the first inductor,
An inductor comprising any one of the first to thirteenth magnetic cores and a coil,
The coil is an inductor having a coil portion and a connection end.

また、本発明によれば、第2のインダクタとして、第1のインダクタであって、
前記磁芯には、貫通孔が形成されており、
前記コイルの前記コイル部は、貫通部を有しており、
前記貫通部は、前記貫通孔を貫通している
インダクタが得られる。
According to the present invention, the second inductor is a first inductor,
A through hole is formed in the magnetic core,
The coil part of the coil has a penetration part,
In the through portion, an inductor penetrating the through hole is obtained.

また、本発明によれば、第3のインダクタとして、第2のインダクタであって、
前記磁芯には、複数の前記貫通孔が形成されており、
前記コイルの前記コイル部は、複数の前記貫通部と、連結導体とを有しており、
前記連結導体は、前記磁芯の上面又は下面において前記貫通部の端部を連結するようにして、前記磁芯に取り付けられており、
前記連結導体を前記磁芯に取り付けた後の前記磁芯の厚さは、前記連結導体を前記磁芯に取り付ける前の前記磁芯の厚さに比べて、2.5%以上かつ5.0%以下減少しており、
前記コイル部を前記磁芯から外すと、前記磁芯の厚さは、前記連結導体を前記磁芯に取り付ける前の厚さに近づくように回復する
インダクタが得られる。
Further, according to the present invention, the third inductor is a second inductor,
A plurality of the through holes are formed in the magnetic core,
The coil portion of the coil has a plurality of the through portions and a connecting conductor,
The connecting conductor is attached to the magnetic core so as to connect the end of the penetrating portion on the upper surface or the lower surface of the magnetic core,
The thickness of the magnetic core after the connection conductor is attached to the magnetic core is 2.5% or more and 5.0 compared to the thickness of the magnetic core before the connection conductor is attached to the magnetic core. % Or less,
When the coil portion is removed from the magnetic core, an inductor is obtained in which the thickness of the magnetic core recovers to approach the thickness before the connection conductor is attached to the magnetic core.

また、本発明によれば、第4のインダクタとして、第2又は第3のインダクタであって、
前記コイルの前記貫通部は、前記貫通孔の内壁を弾性変形させるようにして、前記貫通孔を貫通しており、前記コイルは、前記貫通孔の前記内壁が前記貫通部に加える押圧力によって保持されている
インダクタが得られる。
According to the present invention, the fourth inductor is a second or third inductor,
The through portion of the coil penetrates the through hole so as to elastically deform the inner wall of the through hole, and the coil is held by a pressing force applied to the through portion by the inner wall of the through hole. Is obtained.

また、本発明によれば、第5のインダクタとして、第1乃至第4のインダクタのいずれかであって、
前記コイルは、絶縁被覆を有していない
インダクタが得られる。
Further, according to the present invention, the fifth inductor is any one of the first to fourth inductors,
As the coil, an inductor having no insulation coating is obtained.

本発明によるモジュールのインダクタの磁芯は、軟磁性金属材料を使用して形成されている。このため、軟磁性金属材料の充填率を上げることで磁芯の熱伝導率を向上させることができる。高い熱伝導率を有する磁芯の一方の面を、モジュールの外部に放熱可能に配置することで、インダクタから生じた熱を効果的に放熱することができる。更に、本発明による磁芯は弾性を有しているため、加工が容易であり、モジュールに適した形状やサイズを有する磁芯及びインダクタを比較的容易に作製することができる。   The magnetic core of the inductor of the module according to the present invention is formed using a soft magnetic metal material. For this reason, the thermal conductivity of the magnetic core can be improved by increasing the filling rate of the soft magnetic metal material. By disposing one surface of the magnetic core having high thermal conductivity on the outside of the module so that heat can be dissipated, heat generated from the inductor can be effectively dissipated. Furthermore, since the magnetic core according to the present invention has elasticity, it is easy to process, and a magnetic core and an inductor having a shape and size suitable for the module can be manufactured relatively easily.

本発明の第1の実施の形態によるモジュールを模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a module according to a first embodiment of the present invention. 図1のモジュールの回路基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the circuit board of the module of FIG. 図1のモジュールを示す側面図である。ここで回路基板に搭載された電子部品は描画していない。It is a side view which shows the module of FIG. Here, the electronic components mounted on the circuit board are not drawn. 図1のモジュールをIV−IV線に沿って示す断面図である。ここで回路基板に搭載された電子部品は描画していない。It is sectional drawing which shows the module of FIG. 1 along the IV-IV line. Here, the electronic components mounted on the circuit board are not drawn. 図1のモジュールのインダクタを示す斜視図である。ここで、インダクタのコイルのうち隠れた部分を破線で描画している。また、1点鎖線で描画した楕円内に、磁芯の材料を模式的に示している。It is a perspective view which shows the inductor of the module of FIG. Here, the hidden portion of the inductor coil is drawn with a broken line. Further, the material of the magnetic core is schematically shown in an ellipse drawn with a one-dot chain line. 図5のインダクタの磁芯を示す斜視図である。ここで、磁芯の貫通孔のうち隠れた部分を破線で描画している。It is a perspective view which shows the magnetic core of the inductor of FIG. Here, a hidden portion of the through hole of the magnetic core is drawn with a broken line. 図5のインダクタのコイルを示す斜視図である。ここで、コイルの貫通部と接続部との間の境界線(想像線)を1点鎖線で描画している。It is a perspective view which shows the coil of the inductor of FIG. Here, the boundary line (imaginary line) between the penetration part and connection part of a coil is drawn with the dashed-dotted line. 図8(A)は、図5の磁芯の貫通孔とコイルの貫通部とを、貫通部が貫通孔に挿入される前の状態で、部分的に拡大して示す斜視図である。図8(B)は、図5の磁芯の貫通孔とコイルの貫通部とを部分的に拡大して示す側面断面図である。FIG. 8A is a partially enlarged perspective view showing the through hole of the magnetic core and the through part of the coil of FIG. 5 in a state before the through part is inserted into the through hole. FIG. 8B is a side sectional view showing a partially enlarged view of the through hole of the magnetic core and the through part of the coil in FIG. 図9(A)は、図5の磁芯の貫通孔とコイルの貫通部とを部分的に拡大して示す平面断面図である。図9(B)は、図9(A)の貫通孔及び貫通部の変形例を示す平面断面図である。図9(C)は、図9(A)の貫通孔及び貫通部の別の変形例を示す平面断面図である。FIG. 9A is a plan sectional view showing a partially enlarged view of the through hole of the magnetic core and the through part of the coil in FIG. FIG. 9B is a cross-sectional plan view illustrating a modified example of the through hole and the through portion of FIG. FIG. 9C is a cross-sectional plan view illustrating another modification of the through hole and the through portion of FIG. 本発明の第2の実施の形態によるモジュールを模式的に示す斜視図である。ここで、コイルのうち隠れた第1連結部を破線で描画している。また、モジュールの連結部材を保持する保持孔のうち隠れた部分を破線で描画している。It is a perspective view which shows typically the module by the 2nd Embodiment of this invention. Here, the hidden 1st connection part among the coils is drawn with the broken line. Moreover, the hidden part is drawn with the broken line among the holding holes which hold | maintain the connection member of a module. 図10のモジュールをXI−XI線に沿って示す断面図である。ここで回路基板に搭載された電子部品は描画していない。It is sectional drawing which shows the module of FIG. 10 along the XI-XI line. Here, the electronic components mounted on the circuit board are not drawn. 本発明の第3の実施の形態によるモジュールを模式的に示す斜視図である。ここで、コイルのうち隠れた第1連結部、貫通部の一部、及び接続部の一部を破線で描画している。It is a perspective view which shows typically the module by the 3rd Embodiment of this invention. Here, the hidden 1st connection part of the coil, a part of penetration part, and a part of connection part are drawn with the broken line. 図12のモジュールをXIII−XIII線に沿って示す断面図である。It is sectional drawing which shows the module of FIG. 12 along the XIII-XIII line. 本発明の第4の実施の形態によるインダクタを模式的に示す側面図である。ここで、インダクタのコイル及びスペーサのうち隠れた部分を破線で描画している。また、1点鎖線で描画した円内に、磁芯の成分を模式的に示している。It is a side view which shows typically the inductor by the 4th Embodiment of this invention. Here, hidden portions of the inductor coil and the spacer are drawn with broken lines. In addition, the components of the magnetic core are schematically shown in a circle drawn by a one-dot chain line. 本発明の第4の実施の形態による磁芯の断面の一部を示す画像である。It is an image which shows a part of cross section of the magnetic core by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の実施例1〜4及び比較例1〜6のインダクタの部品を模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically the components of the inductor of Examples 1-4 of this invention, and Comparative Examples 1-6. 本発明の実施例1〜3及び比較例1〜6のインダクタを模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the inductors of Examples 1-3 of this invention and Comparative Examples 1-6. 図18(a)は、本発明の実施例4の磁芯と、磁芯を保持するプリプレグとを模式的に示す斜視図である。図18(b)は、本発明の実施例4のインダクタを模式的に示す斜視図である。FIG. 18A is a perspective view schematically showing a magnetic core according to a fourth embodiment of the present invention and a prepreg that holds the magnetic core. FIG. 18B is a perspective view schematically showing the inductor according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施例1及び比較例1〜3のインダクタの周波数に対するインダクタンスを示すグラフである。It is a graph which shows the inductance with respect to the frequency of the inductor of Example 1 of this invention and Comparative Examples 1-3. 本発明の実施例1及び比較例1〜3のインダクタのバイアス電流に対するインダクタンスを示すグラフである。It is a graph which shows the inductance with respect to the bias current of the inductor of Example 1 of this invention and Comparative Examples 1-3. 本発明の実施例2及び比較例4〜6のインダクタの周波数に対するインダクタンスを示すグラフである。It is a graph which shows the inductance with respect to the frequency of the inductor of Example 2 of this invention and Comparative Examples 4-6. 本発明の実施例2及び比較例4〜6のインダクタのバイアス電流に対するインダクタンスを示すグラフである。It is a graph which shows the inductance with respect to the bias current of the inductor of Example 2 of this invention and Comparative Examples 4-6. 本発明の実施例3、実施例4及び比較例1〜3のインダクタの周波数に対するインダクタンスを示すグラフである。It is a graph which shows the inductance with respect to the frequency of the inductor of Example 3, Example 4 of this invention, and Comparative Examples 1-3. 本発明の実施例3、実施例4及び比較例1〜3のインダクタのバイアス電流に対するインダクタンスを示すグラフである。It is a graph which shows the inductance with respect to the bias current of the inductor of Example 3, Example 4 of this invention, and Comparative Examples 1-3.

以降の説明において、「上」「下」等の位置を示す用語は、絶対的な位置を示すものではなく、図面における相対的な位置を示すに過ぎない。   In the following description, terms indicating positions such as “upper” and “lower” do not indicate absolute positions, but merely indicate relative positions in the drawings.

(第1の実施の形態)
図1に示されるように、本発明の第1の実施の形態によるモジュール(電源モジュール)10は、回路基板200と、インダクタ300とを備えている。本実施の形態によるモジュール10は、例えば電子機器(図示せず)に搭載されてモジュールの外部に電力を供給する電力モジュール10である。但し、本発明は、電力モジュール10以外のモジュールに適用可能である。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the module (power supply module) 10 according to the first embodiment of the present invention includes a circuit board 200 and an inductor 300. The module 10 according to the present embodiment is a power module 10 that is mounted on, for example, an electronic device (not shown) and supplies power to the outside of the module. However, the present invention can be applied to modules other than the power module 10.

図1乃至図4に示されるように、回路基板200は、上下方向において互いに反対側に位置する対向面220と反対面230とを有している。本実施の形態による対向面220及び反対面230の夫々は、上下方向と直交する水平面である。   As shown in FIGS. 1 to 4, the circuit board 200 has a facing surface 220 and a facing surface 230 that are located on opposite sides in the vertical direction. Each of the facing surface 220 and the opposite surface 230 according to the present embodiment is a horizontal plane orthogonal to the vertical direction.

図2に示されるように、本実施の形態による対向面220には、スイッチングトランジスタ、電源制御IC、キャパシタ等の電子部品240が搭載されている。一方、本実施の形態による反対面230には、電子部品240が搭載されていない。より具体的には、反対面230はベタ面である。但し、回路基板200は、これと異なるように形成されていてもよい。例えば、反対面230に電子部品240が搭載されている一方、対向面220がベタ面であってもよい。換言すれば、対向面220には、電子部品240が搭載されていなくてもよい。   As shown in FIG. 2, electronic components 240 such as a switching transistor, a power supply control IC, and a capacitor are mounted on the facing surface 220 according to the present embodiment. On the other hand, the electronic component 240 is not mounted on the opposite surface 230 according to the present embodiment. More specifically, the opposite surface 230 is a solid surface. However, the circuit board 200 may be formed differently. For example, while the electronic component 240 is mounted on the opposite surface 230, the opposite surface 220 may be a solid surface. In other words, the electronic component 240 may not be mounted on the facing surface 220.

対向面220には、導電体からなる信号線(図示せず)が形成されており、これにより電子部品240が互いに接続されている。また、対向面220には、2つの接続端250が形成されている。接続端250の夫々は信号線(図示せず)と接続されている。   A signal line (not shown) made of a conductor is formed on the facing surface 220, and the electronic components 240 are thereby connected to each other. In addition, two connection ends 250 are formed on the facing surface 220. Each of the connection ends 250 is connected to a signal line (not shown).

図1、及び図3乃至図5に示されるように、インダクタ300は、磁芯310と、金属(即ち、高い熱伝導率を有する材料)からなるコイル350とを有している。   As shown in FIG. 1 and FIGS. 3 to 5, the inductor 300 includes a magnetic core 310 and a coil 350 made of a metal (that is, a material having high thermal conductivity).

図5に示されるように、本実施の形態による磁芯310は、軟磁性金属材料312を使用して形成されている。詳しくは、磁芯310は、主として、扁平形状を有する軟磁性金属粉末312と、絶縁性の樹脂からなるバインダ(絶縁性材料)314とから形成されている。このような磁芯310は、軟磁性金属粉末312をバインダ314で結着させることにより形成することができる。例えば、軟磁性金属粉末312に溶媒、増粘剤及び熱硬化性バインダ成分(バインダ314)を混合してスラリーを作製し、塗布したスラリーを加熱して溶媒を揮発させることで磁芯310の材料を形成することができる。   As shown in FIG. 5, the magnetic core 310 according to the present embodiment is formed using a soft magnetic metal material 312. Specifically, the magnetic core 310 is mainly formed of a soft magnetic metal powder 312 having a flat shape and a binder (insulating material) 314 made of an insulating resin. Such a magnetic core 310 can be formed by binding soft magnetic metal powder 312 with a binder 314. For example, a soft magnetic metal powder 312 is mixed with a solvent, a thickener, and a thermosetting binder component (binder 314) to prepare a slurry, and the applied slurry is heated to volatilize the solvent, thereby volatilizing the solvent. Can be formed.

本実施の形態による磁芯310は、軟磁性金属粉末312が絶縁性のバインダ314によって結着されているため、高い電気抵抗率を有している。具体的には、磁芯310は、10KΩ・cm以上の電気抵抗率を有している。換言すれば、磁芯310は、良好な絶縁性を有している。このため、磁芯310を導電体と直接的に接触させることができる。更に、本実施の形態による磁芯310は、高い強度を有するとともに、多少の弾性を有している。換言すれば、磁芯310は、弾性変形可能に形成されている。   The magnetic core 310 according to the present embodiment has a high electrical resistivity because the soft magnetic metal powder 312 is bound by the insulating binder 314. Specifically, the magnetic core 310 has an electrical resistivity of 10 KΩ · cm or more. In other words, the magnetic core 310 has good insulating properties. For this reason, the magnetic core 310 can be brought into direct contact with the conductor. Furthermore, the magnetic core 310 according to the present embodiment has high strength and has some elasticity. In other words, the magnetic core 310 is formed to be elastically deformable.

本実施の形態による磁芯310は、上述のように形成されているため、軟磁性金属粉末312(即ち、金属材料)の充填率を上げることで磁芯310の飽和磁束密度、比透磁率及び熱伝導率を向上させることができる。具体的には、磁気特性を保ちつつ十分な熱伝導率を得るためには、軟磁性金属粉末312は、磁芯310中に55体積%以上かつ85体積%以下含まれていることが好ましい。軟磁性金属粉末312の充填率が上述の範囲内にあるとき、高い飽和磁束密度、高い比透磁率及び高い熱伝導率を両立させることができる。一方、軟磁性金属粉末312の充填率が85体積%を超えると、電気抵抗率が顕著に低下し、インダクタ300内部で大きな渦電流損失が生じる。   Since the magnetic core 310 according to the present embodiment is formed as described above, the saturation magnetic flux density, the relative magnetic permeability and the magnetic permeability of the magnetic core 310 are increased by increasing the filling rate of the soft magnetic metal powder 312 (that is, the metal material). Thermal conductivity can be improved. Specifically, in order to obtain a sufficient thermal conductivity while maintaining magnetic properties, it is preferable that the soft magnetic metal powder 312 is contained in the magnetic core 310 by 55 volume% or more and 85 volume% or less. When the filling rate of the soft magnetic metal powder 312 is within the above range, a high saturation magnetic flux density, a high relative magnetic permeability, and a high thermal conductivity can be achieved. On the other hand, when the filling rate of the soft magnetic metal powder 312 exceeds 85% by volume, the electrical resistivity is remarkably lowered, and a large eddy current loss occurs inside the inductor 300.

本実施の形態による磁芯310は、55体積%以上の軟磁性金属粉末312を含んでいるため、上述したように、高い飽和磁束密度、高い比透磁率及び高い熱伝導率を有している。磁芯310の比透磁率をより高めるためには、軟磁性金属粉末312は、磁芯310中に60体積%以上含まれていることが好ましく、磁芯310中に70体積%以上含まれていることが更に好ましい。   Since the magnetic core 310 according to the present embodiment includes 55% by volume or more of the soft magnetic metal powder 312, as described above, the magnetic core 310 has a high saturation magnetic flux density, a high relative magnetic permeability, and a high thermal conductivity. . In order to further increase the relative permeability of the magnetic core 310, the soft magnetic metal powder 312 is preferably contained in the magnetic core 310 by 60% by volume or more, and the magnetic core 310 contains 70% by volume or more. More preferably.

本実施の形態による磁芯310は、例えばフェライトからなるフェライト磁芯と比較して、同等以上の磁気特性を有する。より具体的には、磁芯310は、フェライト磁芯と同等のインダクタンス及び電気抵抗率を有すると共に、フェライト磁芯よりも優れた直流重畳特性を有している。更に、磁芯310は、従来は最高とされているフェライト磁芯よりも高い熱伝導率を有している。更に、磁芯310は、フェライト磁芯と異なり、押圧力を受けても破損し難く且つ磁気特性が劣化し難い。以上の説明から理解されるように、本実施の形態による磁芯310は、特に大電流が流れる電源モジュール10のインダクタ300として適している。   The magnetic core 310 according to the present embodiment has a magnetic property equal to or higher than that of, for example, a ferrite magnetic core made of ferrite. More specifically, the magnetic core 310 has the same inductance and electrical resistivity as the ferrite magnetic core, and has a DC superposition characteristic superior to that of the ferrite magnetic core. Furthermore, the magnetic core 310 has a higher thermal conductivity than the ferrite core, which has conventionally been the highest. Furthermore, unlike the ferrite magnetic core, the magnetic core 310 is not easily damaged even under a pressing force, and the magnetic characteristics are not easily deteriorated. As can be understood from the above description, the magnetic core 310 according to the present embodiment is particularly suitable as the inductor 300 of the power supply module 10 through which a large current flows.

高い熱伝導率を有する磁芯310は、軟磁性金属材料を使用して形成されている限り、本実施の形態と異なる方法で形成されていてもよい。例えば、Zr−Co−Taやパーマロイ等からなる金属薄膜を、スパッタ法により絶縁層の上に形成することができる。このように形成した金属薄膜及び絶縁層を数十層以上積層することで、1mm程度の厚さと高い熱伝導率を有する磁芯を形成することができる。   As long as the magnetic core 310 having high thermal conductivity is formed using a soft magnetic metal material, it may be formed by a method different from the present embodiment. For example, a metal thin film made of Zr—Co—Ta or permalloy can be formed on the insulating layer by sputtering. A magnetic core having a thickness of about 1 mm and a high thermal conductivity can be formed by laminating several tens or more of the metal thin films and insulating layers thus formed.

図1、図5及び図6に示されるように、磁芯310は、上下方向において互いに反対側に位置する対向面320と放熱面330とを有している。本実施の形態による対向面320及び放熱面330の夫々は、上下方向と直交する水平面である。磁芯310には、複数の貫通孔340が形成されている。詳しくは、本実施の形態による磁芯310には、夫々5つの貫通孔340からなる2列の貫通孔グループが形成されている。貫通孔340の夫々は、円柱形状を有するようにして、磁芯310を上下方向に貫通している。貫通孔340には、内壁342が形成されている(図6参照)。   As shown in FIGS. 1, 5, and 6, the magnetic core 310 has a facing surface 320 and a heat radiating surface 330 that are located on opposite sides in the vertical direction. Each of the facing surface 320 and the heat radiating surface 330 according to the present embodiment is a horizontal plane orthogonal to the vertical direction. A plurality of through holes 340 are formed in the magnetic core 310. Specifically, the magnetic core 310 according to the present embodiment is formed with two rows of through-hole groups each including five through-holes 340. Each of the through holes 340 has a cylindrical shape and penetrates the magnetic core 310 in the vertical direction. An inner wall 342 is formed in the through hole 340 (see FIG. 6).

図5及び図7に示されるように、コイル350は、コイル部360と接続部370とを有している。詳しくは、コイル部360は、複数の貫通部(ビア導体)362と、複数の第1連結部(連結導体)364と、複数の第2連結部(連結導体)366とから構成されている。   As shown in FIGS. 5 and 7, the coil 350 includes a coil part 360 and a connection part 370. Specifically, the coil part 360 includes a plurality of penetration parts (via conductors) 362, a plurality of first connection parts (connection conductors) 364, and a plurality of second connection parts (connection conductors) 366.

貫通部362は、磁芯310の貫通孔340に夫々挿入されている。このため、本実施の形態によれば、夫々5つの貫通部362からなる2列の貫通部グループが形成されている。第1連結部364は、一方の貫通部グループの貫通部362の上端と、他方の貫通部グループの貫通部362の上端とを連結している。第2連結部366は、一方の貫通部グループの貫通部362の下端と、他方の貫通部グループの貫通部362の下端とを連結している。即ち、貫通部362、第1連結部364及び第2連結部366は、磁芯310の一部を巻回するようにして、互いに接続されている。換言すれば、コイル部360は、磁芯310の少なくとも一部を巻回している。   The through portions 362 are inserted into the through holes 340 of the magnetic core 310, respectively. For this reason, according to the present embodiment, two rows of through portion groups each including five through portions 362 are formed. The 1st connection part 364 has connected the upper end of the penetration part 362 of one penetration part group, and the upper end of the penetration part 362 of the other penetration part group. The 2nd connection part 366 has connected the lower end of penetration part 362 of one penetration part group, and the lower end of penetration part 362 of the other penetration part group. That is, the penetrating part 362, the first connecting part 364, and the second connecting part 366 are connected to each other so as to wind a part of the magnetic core 310. In other words, the coil part 360 winds at least a part of the magnetic core 310.

図2乃至図5を参照すると、貫通部362のうち、互いに最も離れている2つの貫通部362は、貫通孔340から下方に向かって長く延びており、これにより接続部370が形成されている。接続部370の下端には、接続端372が形成されている。従って、コイル350は、2つの接続端372を有している。接続端372は、回路基板200の対向面220の接続端250と夫々接続されており、これによりコイル350は回路基板200の信号線(図示せず)を経由して、電子部品240と電気的に接続されている。   Referring to FIGS. 2 to 5, of the through portions 362, the two most distant through portions 362 extend long downward from the through hole 340, thereby forming a connection portion 370. . A connection end 372 is formed at the lower end of the connection portion 370. Therefore, the coil 350 has two connection ends 372. The connection end 372 is connected to the connection end 250 of the facing surface 220 of the circuit board 200, whereby the coil 350 is electrically connected to the electronic component 240 via a signal line (not shown) of the circuit board 200. It is connected to the.

図8(A)及び図8(B)に示されるように、本実施の形態による貫通部362は、貫通孔340と同様な円柱形状を有している。但し、貫通部362の直径Rcは、貫通孔340の直径Rhよりも少し大きい。本実施の形態による磁芯310は弾性を有しているため、直径Rcが直径Rhよりも大きい場合でも、貫通部362を貫通孔340に挿入することができる。また、貫通部362が直径Rhと殆ど同一の直径Rcを有する場合、貫通部362を貫通孔340に挿入した後に押しつぶすように押圧して貫通部362の直径を大きくすることができる。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the through portion 362 according to the present embodiment has a cylindrical shape similar to that of the through hole 340. However, the diameter Rc of the through portion 362 is slightly larger than the diameter Rh of the through hole 340. Since the magnetic core 310 according to the present embodiment has elasticity, the through portion 362 can be inserted into the through hole 340 even when the diameter Rc is larger than the diameter Rh. Further, when the through portion 362 has a diameter Rc that is almost the same as the diameter Rh, the through portion 362 can be pressed to be crushed after being inserted into the through hole 340 to increase the diameter of the through portion 362.

上述したようにして貫通孔340に挿入された貫通部362は(即ち、コイル部360は)、貫通孔340の内壁342を弾性変形させるようにして、貫通孔340を貫通している。弾性変形した内壁342は、コイル部360の貫通部362に押圧力(弾性力)を加えている。このため、コイル350は、内壁342が貫通部362に(即ち、コイル部360に)加える押圧力によって磁芯310に保持されている。   The through part 362 inserted into the through hole 340 as described above (that is, the coil part 360) penetrates the through hole 340 so as to elastically deform the inner wall 342 of the through hole 340. The elastically deformed inner wall 342 applies a pressing force (elastic force) to the penetrating portion 362 of the coil portion 360. For this reason, the coil 350 is held on the magnetic core 310 by the pressing force that the inner wall 342 applies to the penetrating part 362 (that is, to the coil part 360).

以上の説明から理解されるように、本実施の形態による磁芯310は、貫通孔340よりも大きな径を有する貫通部362の挿入を許容するとともに、挿入された貫通部362を確実に保持可能な程度の適度の弾性を有している。このため磁芯310は、コイル350を内壁342の弾性力(押圧力)のみによって保持することができる。また、内壁342の弾性力が多少小さい場合であっても、コイル350を貫通孔340によって一時的に保持した後、貫通部362と貫通孔340との間を接着剤で固定することで、コイル350を確実に保持することができる。即ち、本実施の形態によれば、コイル350は、貫通孔340のみによって保持可能である。   As can be understood from the above description, the magnetic core 310 according to the present embodiment allows the insertion of the through portion 362 having a larger diameter than the through hole 340 and can reliably hold the inserted through portion 362. It has moderate elasticity. For this reason, the magnetic core 310 can hold the coil 350 only by the elastic force (pressing force) of the inner wall 342. Further, even when the elastic force of the inner wall 342 is somewhat small, the coil 350 is temporarily held by the through hole 340 and then fixed between the through part 362 and the through hole 340 with an adhesive. 350 can be reliably held. That is, according to the present embodiment, the coil 350 can be held only by the through hole 340.

図9(A)に示されるように、本実施の形態による貫通部362及び貫通孔340の夫々は、円形の断面を有している。このため、貫通孔340に挿入された貫通部362は、貫通孔340の内壁342の全面によってしっかりと保持される。但し、貫通部362及び貫通孔340の夫々は、貫通部362が内壁342の2点以上で保持される限り、円形以外の断面を有していてもよい。例えば、図9(B)に示されるように、貫通部362が円形の断面を有する一方、貫通孔340が矩形の断面を有していてもよい。また、図9(C)に示されるように、貫通部362が矩形の断面を有する一方、貫通孔340が円形の断面を有していてもよい。但し、貫通部362を、より確実に保持するためには、貫通部362及び貫通孔340を本実施の形態のように構成することが好ましい。   As shown in FIG. 9A, each of the through portion 362 and the through hole 340 according to the present embodiment has a circular cross section. For this reason, the through portion 362 inserted into the through hole 340 is firmly held by the entire inner wall 342 of the through hole 340. However, each of the through part 362 and the through hole 340 may have a cross section other than a circle as long as the through part 362 is held at two or more points on the inner wall 342. For example, as shown in FIG. 9B, the through-hole 362 may have a circular cross section, while the through-hole 340 may have a rectangular cross section. Further, as shown in FIG. 9C, the through-hole 362 may have a rectangular cross section, while the through hole 340 may have a circular cross section. However, in order to hold the through portion 362 more reliably, it is preferable to configure the through portion 362 and the through hole 340 as in the present embodiment.

図1、図3及び図4に示されるように、上述のように構成されたインダクタ300の磁芯310の対向面320は、回路基板200の対向面220と上下方向において対向するように配置されている。対向面320と対向面220とは、熱伝導率が高いコイル350によって連結されている。また、磁芯310の放熱面330は、モジュール10の外部に露出している。   As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the facing surface 320 of the magnetic core 310 of the inductor 300 configured as described above is disposed so as to face the facing surface 220 of the circuit board 200 in the vertical direction. ing. The facing surface 320 and the facing surface 220 are connected by a coil 350 having a high thermal conductivity. Further, the heat radiating surface 330 of the magnetic core 310 is exposed to the outside of the module 10.

モジュール10は上述のように構成されているため、回路基板200が生じた熱を、主としてコイル350の接続部370を経由して、対向面220から磁芯310の対向面320に放熱させることができる。磁芯310は、高い熱伝導率を有しているため、対向面320が受けた熱は、インダクタ300から生じた熱と共に効果的に放熱面330に伝わり、モジュール10の外部に放熱される。以上の説明から理解されるように、磁芯310の放熱面330を、モジュール10の外部に少なくとも部分的に露出することにより、モジュール10の外部への放熱が促進され、これによりモジュール10を効果的に冷却することができる。   Since the module 10 is configured as described above, the heat generated by the circuit board 200 can be radiated from the facing surface 220 to the facing surface 320 of the magnetic core 310 mainly via the connection portion 370 of the coil 350. it can. Since the magnetic core 310 has a high thermal conductivity, the heat received by the facing surface 320 is effectively transferred to the heat radiating surface 330 together with the heat generated from the inductor 300 and is radiated to the outside of the module 10. As can be understood from the above description, heat radiation to the outside of the module 10 is promoted by at least partially exposing the heat radiation surface 330 of the magnetic core 310 to the outside of the module 10. Can be cooled.

本実施の形態によれば、大きな熱を生じるインダクタ300自身を放熱用の部材として使用することができる。このため、回路基板200の対向面220とインダクタ300の対向面320との間に放熱板等の放熱用の部材を設けることなく、回路基板200及びインダクタ300から生じる熱を放熱することができる。本実施の形態によれば、モジュール10を小型化しつつ効果的にモジュール10を冷却することができる。   According to the present embodiment, inductor 300 itself that generates large heat can be used as a member for heat dissipation. Therefore, heat generated from the circuit board 200 and the inductor 300 can be radiated without providing a heat radiating member such as a heat sink between the facing surface 220 of the circuit board 200 and the facing surface 320 of the inductor 300. According to the present embodiment, the module 10 can be effectively cooled while downsizing the module 10.

本実施の形態によれば、磁芯310の対向面320と回路基板200の対向面220とは、コイル350の接続部370のみによって接続されている。しかしながら、磁芯310と回路基板200とを、コイル350に加えて他の部材で接続してもよい。例えば、銅やアルミ等の大きな熱伝導率を有する金属によって磁芯310と回路基板200とを接続してもよい。このように構成することで、インダクタ300をより確実に回路基板200に固定することができると共に、回路基板200からインダクタ300への放熱経路を増加させることができる。   According to the present embodiment, the facing surface 320 of the magnetic core 310 and the facing surface 220 of the circuit board 200 are connected only by the connection portion 370 of the coil 350. However, the magnetic core 310 and the circuit board 200 may be connected by another member in addition to the coil 350. For example, the magnetic core 310 and the circuit board 200 may be connected by a metal having a large thermal conductivity such as copper or aluminum. With this configuration, the inductor 300 can be more reliably fixed to the circuit board 200 and the heat radiation path from the circuit board 200 to the inductor 300 can be increased.

本実施の形態によれば、放熱面330全体がモジュール10の外部に露出している。しかしながら、放熱面330は、外部に放熱可能な限り、他の部材で覆われていてもよい。例えば、放熱面330の一部又は全体を薄い樹脂によってコーティングしてもよい。更に、インダクタ300の外周部を樹脂や金属によって覆ってもよい。更に、モジュール10の外周部を樹脂や金属によって覆うことも可能である。   According to the present embodiment, the entire heat radiation surface 330 is exposed to the outside of the module 10. However, the heat radiation surface 330 may be covered with another member as long as heat can be radiated to the outside. For example, a part or the whole of the heat radiation surface 330 may be coated with a thin resin. Furthermore, the outer periphery of the inductor 300 may be covered with resin or metal. Furthermore, the outer periphery of the module 10 can be covered with resin or metal.

放熱面330は、モジュール10の外部の冷却用部材(例えば、ヒートシンク)と少なくとも部分的に接触していてもよい。前述したように、磁芯310は、押圧力を受けても破損し難く且つ磁気特性が劣化し難い。このため、放熱面330を強い押圧力によって外部の冷却用部材に密着させることができる。このように構成した場合、モジュール10を更に効果的に冷却することができる。以上の説明から理解されるように、高い熱伝導率を有する磁芯310の放熱面330(即ち、一方の面)を、モジュール10の外部に放熱可能に配置することで、回路基板200及びインダクタ300から生じた熱を効果的に放熱することができる。   The heat radiating surface 330 may be at least partially in contact with a cooling member (for example, a heat sink) outside the module 10. As described above, the magnetic core 310 is not easily damaged even under a pressing force, and the magnetic properties are not easily deteriorated. For this reason, the heat radiation surface 330 can be brought into close contact with the external cooling member by a strong pressing force. When comprised in this way, the module 10 can be cooled more effectively. As understood from the above description, the circuit board 200 and the inductor are arranged by disposing the heat radiation surface 330 (that is, one surface) of the magnetic core 310 having high thermal conductivity to the outside of the module 10 so that heat can be radiated. Heat generated from 300 can be effectively dissipated.

(第2の実施の形態)
図1及び図10から理解されるように、本発明の第2の実施の形態によるモジュール(電源モジュール)10Aは、第1の実施の形態によるモジュール10(図1参照)の変形である。モジュール10Aは、モジュール10と同じ回路基板200と、モジュール10のインダクタ300と少し異なるインダクタ300Aと、モジュール10が備えていない放熱部材400、複数の(本実施の形態によれば4つの)連結部材500及びコーティング600を備えている。以下、モジュール10Aとモジュール10との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
As can be understood from FIGS. 1 and 10, a module (power supply module) 10A according to the second embodiment of the present invention is a modification of the module 10 (see FIG. 1) according to the first embodiment. The module 10A includes a circuit board 200 that is the same as the module 10, an inductor 300A that is slightly different from the inductor 300 of the module 10, a heat dissipation member 400 that the module 10 does not include, and a plurality of (four according to the present embodiment) connecting members. 500 and coating 600. Hereinafter, the difference between the module 10A and the module 10 will be mainly described.

図10及び図11に示されるように、インダクタ300Aは、磁芯310Aとコイル350とを有している。磁芯310Aは、磁芯310(図6参照)と殆ど同一の構造を有している。但し、磁芯310Aには、4つの保持孔346が形成されている。保持孔346は、磁芯310Aを上下方向に貫通するようにして、磁芯310Aの四隅に形成されている。   As shown in FIGS. 10 and 11, the inductor 300 </ b> A has a magnetic core 310 </ b> A and a coil 350. The magnetic core 310A has almost the same structure as the magnetic core 310 (see FIG. 6). However, four holding holes 346 are formed in the magnetic core 310A. The holding holes 346 are formed at the four corners of the magnetic core 310A so as to penetrate the magnetic core 310A in the vertical direction.

放熱部材400は、金属等の優れた熱伝導性を有する材料(即ち、熱伝導体)から、矩形の枠形状を有するように形成されている。放熱部材400は、磁芯310Aの放熱面330に取り付けられている。磁芯310Aは高い電気抵抗率を有しているため、金属からなる放熱部材400を、絶縁処理を施すことなく放熱面330に接触させることができる。また、磁芯310Aは、磁芯310(図6参照)と同様な材料から形成されているため、押圧力を受けても破損し難く且つ磁気特性が劣化し難い。このため、放熱部材400を強い押圧力によって磁芯310Aに密着させることができる。   The heat radiating member 400 is formed from a material having excellent thermal conductivity such as metal (that is, a heat conductor) so as to have a rectangular frame shape. The heat radiating member 400 is attached to the heat radiating surface 330 of the magnetic core 310A. Since the magnetic core 310A has a high electrical resistivity, the heat dissipating member 400 made of metal can be brought into contact with the heat dissipating surface 330 without performing an insulating process. Further, since the magnetic core 310A is formed of the same material as that of the magnetic core 310 (see FIG. 6), the magnetic core 310A is not easily damaged even under a pressing force, and the magnetic characteristics are not easily deteriorated. For this reason, the heat radiating member 400 can be brought into close contact with the magnetic core 310A by a strong pressing force.

放熱部材400には、4つの保持孔410が形成されている。保持孔410は、放熱部材400を上下方向に貫通するようにして、磁芯310Aの保持孔346に夫々対応する位置に形成されている。   The heat radiating member 400 is formed with four holding holes 410. The holding holes 410 are formed at positions corresponding to the holding holes 346 of the magnetic core 310A so as to penetrate the heat radiating member 400 in the vertical direction.

連結部材500の夫々は、熱伝導体から、円柱形状を有するように形成されている。連結部材500は、放熱部材400の保持孔410及び磁芯310Aの保持孔346に保持されている。前述したように磁芯310Aは適度な弾性を有する。このため、連結部材500の直径を保持孔346の直径よりも少し大きくすることで、接着剤を使用することなく、連結部材500を磁芯310Aによって確実に保持することができる。連結部材500は、放熱部材400の保持孔410に嵌め込まれて保持されていてもよいし、放熱部材400と一体に形成されていてもよい。   Each of the connecting members 500 is formed from a heat conductor so as to have a cylindrical shape. The connecting member 500 is held in the holding hole 410 of the heat dissipation member 400 and the holding hole 346 of the magnetic core 310A. As described above, the magnetic core 310A has appropriate elasticity. For this reason, by making the diameter of the connecting member 500 slightly larger than the diameter of the holding hole 346, the connecting member 500 can be reliably held by the magnetic core 310A without using an adhesive. The connecting member 500 may be held by being fitted into the holding hole 410 of the heat radiating member 400, or may be formed integrally with the heat radiating member 400.

連結部材500の夫々は、放熱部材400から下方に延びて、回路基板200の対向面220に接続されている。換言すれば、連結部材500は、磁芯310Aを経由して放熱部材400と回路基板200とを連結している。   Each of the connecting members 500 extends downward from the heat radiating member 400 and is connected to the facing surface 220 of the circuit board 200. In other words, the connecting member 500 connects the heat radiating member 400 and the circuit board 200 via the magnetic core 310A.

本実施の形態によるコーティング600は、薄い樹脂から形成されている。コーティング600は、磁芯310の放熱面330のうち放熱部材400と接触していない部位を覆っている。放熱面330をコーティング600で覆うことにより、放熱面330に露出したコイル350の第1連結部364を保護することができる。また、コーティング600を適度な厚さを有するように形成することで、放熱面330から放熱は大きく阻害されない。以上の説明から理解されるように、本実施の形態による放熱面330も、モジュール10Aの外部に放熱可能に配置されている。但し、より効果的に放熱する必要がある場合、放熱面330をコーティング600で覆わなくてもよい。   The coating 600 according to the present embodiment is formed from a thin resin. The coating 600 covers a portion of the heat dissipation surface 330 of the magnetic core 310 that is not in contact with the heat dissipation member 400. By covering the heat radiating surface 330 with the coating 600, the first connecting portion 364 of the coil 350 exposed to the heat radiating surface 330 can be protected. Further, by forming the coating 600 so as to have an appropriate thickness, heat radiation from the heat radiation surface 330 is not significantly hindered. As understood from the above description, the heat radiating surface 330 according to the present embodiment is also disposed outside the module 10A so as to be able to radiate heat. However, when it is necessary to radiate heat more effectively, the heat radiating surface 330 may not be covered with the coating 600.

本実施の形態によれば、回路基板200及びインダクタ300Aから生じた熱を、連結部材500を経由して放熱部材400に伝えて、放熱部材400から放熱することができる。即ち、本実施の形態によるモジュール10Aは、コイル350(特に、接続部370)による放熱経路に加えて、連結部材500による放熱経路を有している。このため、更に効果的にモジュール10Aを冷却することができる。   According to the present embodiment, the heat generated from the circuit board 200 and the inductor 300 </ b> A can be transmitted to the heat radiating member 400 via the connecting member 500 and radiated from the heat radiating member 400. That is, the module 10A according to the present embodiment has a heat dissipation path by the connecting member 500 in addition to the heat dissipation path by the coil 350 (particularly, the connecting portion 370). For this reason, module 10A can be cooled more effectively.

第1の実施の形態と同様に、インダクタ300Aの外周部やモジュール10Aの外周部を樹脂や金属によって覆ってもよい。また、放熱面330は、ヒートシンク等のモジュール10Aの外部の冷却用部材と少なくとも部分的に接触していてもよい。更に、放熱部材400も、モジュール10Aの外部の冷却用部材と少なくとも部分的に接触していてもよい。前述したように、磁芯310Aは、押圧力を受けても破損し難く且つ磁気特性が劣化し難い。このため、放熱部材400を強い押圧力によって外部の冷却用部材に密着させ、これによって更に効果的にモジュール10Aを冷却することができる。   Similarly to the first embodiment, the outer periphery of the inductor 300A and the outer periphery of the module 10A may be covered with resin or metal. The heat radiation surface 330 may be at least partially in contact with a cooling member outside the module 10A such as a heat sink. Furthermore, the heat radiating member 400 may also be at least partially in contact with a cooling member outside the module 10A. As described above, the magnetic core 310A is not easily damaged even under a pressing force, and the magnetic characteristics are not easily deteriorated. For this reason, the heat radiating member 400 is brought into close contact with the external cooling member by a strong pressing force, and thereby the module 10A can be further effectively cooled.

(第3の実施の形態)
図10及び図12から理解されるように、本発明の第3の実施の形態によるモジュール(電源モジュール)10Bは、第2の実施の形態によるモジュール10A(図10参照)の変形である。モジュール10Bは、回路基板200と少し異なる回路基板200Bと、モジュール10Aと同様のインダクタ300A、放熱部材400、連結部材500及びコーティング600を備えている。以下、モジュール10Bとモジュール10Aとの相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
As understood from FIGS. 10 and 12, the module (power supply module) 10B according to the third embodiment of the present invention is a modification of the module 10A (see FIG. 10) according to the second embodiment. The module 10B includes a circuit board 200B slightly different from the circuit board 200, an inductor 300A similar to the module 10A, a heat radiating member 400, a connecting member 500, and a coating 600. Hereinafter, the difference between the module 10B and the module 10A will be mainly described.

図12及び図13から理解されるように、回路基板200Bは、箱形状を有している。詳しくは、回路基板200Bは、対向面220の四辺から上方に向かって延びる側壁部210を有している。このように構成された回路基板200Bは、例えば、複数の板状の回路基板から形成することができる。本実施の形態による回路基板200Bの対向面220には、電子部品240が搭載されていない。一方、本実施の形態による回路基板200Bの反対面230には、様々な電子部品240が搭載されている。   As can be understood from FIGS. 12 and 13, the circuit board 200B has a box shape. Specifically, the circuit board 200 </ b> B has side wall portions 210 that extend upward from the four sides of the facing surface 220. The circuit board 200B configured as described above can be formed from, for example, a plurality of plate-like circuit boards. The electronic component 240 is not mounted on the facing surface 220 of the circuit board 200B according to the present embodiment. On the other hand, various electronic components 240 are mounted on the opposite surface 230 of the circuit board 200B according to the present embodiment.

インダクタ300A及び放熱部材400は、対向面220と側壁部210とによって囲まれた空間内に収容されている。コイル350の第2連結部366は、対向面220と接触又は接近するように配置されている。このため、本実施の形態によるコイル350の接続部370の長さは短い(図12参照)。   The inductor 300 </ b> A and the heat dissipation member 400 are accommodated in a space surrounded by the facing surface 220 and the side wall portion 210. The second connecting portion 366 of the coil 350 is disposed so as to contact or approach the facing surface 220. For this reason, the length of the connecting portion 370 of the coil 350 according to the present embodiment is short (see FIG. 12).

図12及び図13に示されるように、側壁部210には、複数の(本実施の形態によれば8つの)端子260が設けられている。端子260の夫々は、信号線(図示せず)を介して電子部品240と接続されている。端子260は、例えば電流の入出力、出力電圧のモニター、及びスイッチング周波数の制御を行うためにモジュール10Bの外部の機器と電気的に接続される。   As shown in FIGS. 12 and 13, a plurality of (eight according to the present embodiment) terminals 260 are provided on the side wall portion 210. Each of the terminals 260 is connected to the electronic component 240 via a signal line (not shown). The terminal 260 is electrically connected to an external device of the module 10B in order to perform, for example, current input / output, output voltage monitoring, and switching frequency control.

図13に示されるように、上述のように構成されたモジュール10Bは、外部回路基板800と接続することができる。本実施の形態による外部回路基板800には、大きな熱伝導率を有する冷却用部材810が設けられている。冷却用部材810は、例えば金属から形成することができる。冷却用部材810は、モジュール10Bの放熱部材400と対応する位置に設けられている。端子260を外部回路基板800に接続すると、放熱部材400は、冷却用部材810と密着する。このため、モジュール10Bによって生じた熱を、放熱部材400から冷却用部材810に効果的に放熱することができる。放熱部材400は、例えばハンダ付けによって冷却用部材810に固定してもよい。この場合、モジュール10Bを更に効果的に冷却することができる。   As shown in FIG. 13, the module 10 </ b> B configured as described above can be connected to the external circuit board 800. The external circuit board 800 according to the present embodiment is provided with a cooling member 810 having a large thermal conductivity. The cooling member 810 can be formed from metal, for example. The cooling member 810 is provided at a position corresponding to the heat radiating member 400 of the module 10B. When the terminal 260 is connected to the external circuit board 800, the heat dissipation member 400 is in close contact with the cooling member 810. For this reason, the heat generated by the module 10 </ b> B can be effectively radiated from the heat radiating member 400 to the cooling member 810. The heat radiating member 400 may be fixed to the cooling member 810 by soldering, for example. In this case, the module 10B can be cooled more effectively.

(第4の実施の形態)
図5及び図14から理解されるように、第4の実施の形態によるインダクタ300X及び磁芯310Xは、第1の実施の形態によるインダクタ300及び磁芯310の変形例である。即ち、インダクタ300X及び磁芯310Xは、インダクタ300及び磁芯310と同様の構造及び機能を有している。以下、インダクタ300X及び磁芯310Xについて、第1の実施の形態よりも更に詳しく説明する。
(Fourth embodiment)
As understood from FIGS. 5 and 14, the inductor 300X and the magnetic core 310X according to the fourth embodiment are modifications of the inductor 300 and the magnetic core 310 according to the first embodiment. That is, the inductor 300X and the magnetic core 310X have the same structure and function as the inductor 300 and the magnetic core 310. Hereinafter, the inductor 300X and the magnetic core 310X will be described in more detail than in the first embodiment.

図14に示されるように、本実施の形態によるインダクタ300Xは、磁芯310Xと、コイル350と、スペーサ820Xとを備えている。第1の実施の形態と同様に、コイル350は、絶縁被覆を有さない金属(例えば、銅)から形成されている。但し、コイル350は、絶縁被覆を有していてもよい。コイル350は、コイル部360と接続部370とを有している。   As shown in FIG. 14, the inductor 300X according to the present embodiment includes a magnetic core 310X, a coil 350, and a spacer 820X. Similar to the first embodiment, the coil 350 is formed of a metal (for example, copper) having no insulating coating. However, the coil 350 may have an insulating coating. The coil 350 has a coil part 360 and a connection part 370.

磁芯310Xは、扁平形状を有する軟磁性金属粉末312をバインダ成分314Xによって結着させた磁芯である。本実施の形態による磁芯310Xは、圧粉磁芯である。磁芯310Xは、上下方向と直交する平板形状を有している。磁芯310Xの平板形状の厚さは、1mm以下である。   The magnetic core 310X is a magnetic core in which a soft magnetic metal powder 312 having a flat shape is bound by a binder component 314X. The magnetic core 310X according to the present embodiment is a dust core. The magnetic core 310X has a flat plate shape orthogonal to the vertical direction. The thickness of the flat plate shape of the magnetic core 310X is 1 mm or less.

第1の実施の形態と同様に、扁平形状の軟磁性金属粉末312は、例えば、粒子状の軟磁性金属粉末(材料粉末)を、ボールミルを使用して扁平化することで作製される。材料粉末(即ち、軟磁性金属粉末312)は、必要な磁気特性を得るために、Fe系合金からなることが好ましい。更に、軟磁性金属粉末312は、Fe−Si系合金からなることが好ましい。更に、軟磁性金属粉末312は、Fe−Si−Al系合金(センダスト)又はFe−Si−Cr系合金からなることが好ましい。軟磁性金属粉末312がSi及びAlを含んでいる場合、軟磁性金属粉末312におけるSiの比率は、3重量%以上かつ18重量%以下であることが好ましく、Alの比率は、1重量%以上かつ12重量%以下であることが好ましい。この場合、磁芯310Xの結晶磁気異方性定数及び磁歪定数が低下し、磁気特性が向上する。また、磁芯310Xを作製する際に、軟磁性金属粉末312の表面にSi及びAlを含む不動態膜が形成され、磁芯310Xの電気抵抗が向上する。   Similar to the first embodiment, the flat soft magnetic metal powder 312 is produced, for example, by flattening a particulate soft magnetic metal powder (material powder) using a ball mill. The material powder (that is, the soft magnetic metal powder 312) is preferably made of an Fe-based alloy in order to obtain necessary magnetic characteristics. Furthermore, the soft magnetic metal powder 312 is preferably made of an Fe—Si alloy. Furthermore, the soft magnetic metal powder 312 is preferably made of an Fe—Si—Al alloy (Sendust) or an Fe—Si—Cr alloy. When the soft magnetic metal powder 312 contains Si and Al, the ratio of Si in the soft magnetic metal powder 312 is preferably 3 wt% or more and 18 wt% or less, and the ratio of Al is 1 wt% or more. And it is preferable that it is 12 weight% or less. In this case, the magnetocrystalline anisotropy constant and magnetostriction constant of the magnetic core 310X are reduced, and the magnetic properties are improved. Further, when the magnetic core 310X is manufactured, a passive film containing Si and Al is formed on the surface of the soft magnetic metal powder 312 and the electric resistance of the magnetic core 310X is improved.

扁平形状の軟磁性金属粉末312を結着するバインダ成分314Xは、酸化ケイ素を主成分としている。このようなバインダ成分314Xは、Siを含むバインダ314から得られる。例えば、第1の実施の形態と同様に、軟磁性金属粉末312に溶媒、増粘剤及びバインダ314を混合してスラリーを作製する。このとき、バインダ314として、例えばメチルフェニル系シリコーンレジンを使用すればよい。塗布したスラリーを加熱して溶媒を揮発させることで磁芯310Xの材料である予備成型体を作製する。予備成型体は、フェライトと異なり脆性材料から形成されていないため、加圧成型可能である。予備成型体を加圧により圧縮して加圧後の成型体を作製する。加圧後の成型体を高温(例えば、600℃)で熱処理すると、磁芯310Xが得られる。   The binder component 314X for binding the flat soft magnetic metal powder 312 has silicon oxide as a main component. Such a binder component 314X is obtained from a binder 314 containing Si. For example, as in the first embodiment, a soft magnetic metal powder 312 is mixed with a solvent, a thickener, and a binder 314 to produce a slurry. At this time, for example, a methylphenyl silicone resin may be used as the binder 314. The applied slurry is heated to volatilize the solvent to produce a preform that is the material of the magnetic core 310X. Unlike the ferrite, the preform is not formed from a brittle material and can be pressure-molded. The preformed body is compressed by pressurization to produce a molded body after pressurization. When the pressed compact is heat-treated at a high temperature (for example, 600 ° C.), the magnetic core 310X is obtained.

予備成型体を加圧により圧縮する際、構造歪みが生じ、これにより比透磁率が低下するおそれがある。本実施の形態によれば、上述の高温での熱処理によって、比透磁率が高い値に回復する。   When compressing a preform by pressurization, structural distortion arises and there exists a possibility that a relative magnetic permeability may fall by this. According to the present embodiment, the relative permeability is restored to a high value by the above-described heat treatment at a high temperature.

上述の高温での熱処理によって、メチルフェニル系シリコーンレジンの有機成分は分解する。また、メチルフェニル系シリコーンレジンの固形分は、酸化ケイ素を主成分とするガラス質からなるバインダ成分314Xとなり、軟磁性金属粉末312を結着する。即ち、軟磁性金属粉末312は無機物によって結着されているため、このようにして作製された磁芯310Xは、260℃程度の高温によるリフローにも耐えることができる。また、軟磁性金属粉末312は絶縁体によって結着されているため、磁芯310Xは、優れた周波数特性と、10kΩ・cm以上の高い電気抵抗率を有する。本実施の形態による磁芯310Xは、高い電気抵抗率を有するため、磁芯310(図5参照)と同様に、導電体であるコイル部360を磁芯310Xに直接接触させることができる。   The organic component of the methylphenyl silicone resin is decomposed by the above-described heat treatment at a high temperature. Further, the solid content of the methylphenyl silicone resin becomes a binder component 314X made of vitreous whose main component is silicon oxide, and binds the soft magnetic metal powder 312. That is, since the soft magnetic metal powder 312 is bound by an inorganic material, the magnetic core 310X thus manufactured can withstand reflow due to a high temperature of about 260 ° C. Further, since the soft magnetic metal powder 312 is bound by an insulator, the magnetic core 310X has excellent frequency characteristics and a high electrical resistivity of 10 kΩ · cm or more. Since the magnetic core 310X according to the present embodiment has a high electrical resistivity, the coil portion 360, which is a conductor, can be brought into direct contact with the magnetic core 310X, similarly to the magnetic core 310 (see FIG. 5).

上述の高温での熱処理によって、バインダ314の有機成分が失われる。このため、バインダ314は加熱減量し、磁芯310Xの内部に空孔318Xが形成される。即ち、磁芯310Xは、軟磁性金属粉末312と、バインダ成分314Xと、空孔318Xとを含んでいる。   The organic component of the binder 314 is lost by the above-described heat treatment at a high temperature. For this reason, the binder 314 loses heat and a hole 318X is formed inside the magnetic core 310X. That is, the magnetic core 310X includes the soft magnetic metal powder 312, the binder component 314X, and the holes 318X.

上述の高温での熱処理において、成型体の部位によって温度が異なるため、部位によって熱膨張の大きさが異なる。また、部位によってバインダ314が収縮する大きさやバインダ314が分解する速度が異なる。このため、加圧後の成型体の厚さが大きい場合、大きな内部応力が発生してクラックや剥離が生じるおそれがある。更に、上述の高温での熱処理において、成型体の内部には、バインダ314の分解に伴ってガスが生じる。加圧後の成型体の厚さが大きい場合、成型体の奥部に生じるガスが、外部に放散されにくい。このため、成型体内部でガスの圧力が高まって、クラックや剥離が生じるおそれがある。加圧後の成型体の厚さが1mm以下であれば、上述の高温での熱処理においても、クラックや剥離が生じない。従って、加圧後の成型体の厚さは、1mm以下であることが望ましい。加圧後の成型体の厚さは、0.7mm以下であることが更に望ましい。   In the above-described heat treatment at a high temperature, the temperature varies depending on the part of the molded body, and therefore the thermal expansion varies depending on the part. Further, the size at which the binder 314 contracts and the speed at which the binder 314 is decomposed differ depending on the part. For this reason, when the thickness of the molded body after pressurization is large, a large internal stress may be generated to cause cracks and peeling. Furthermore, in the above-described heat treatment at a high temperature, gas is generated inside the molded body as the binder 314 is decomposed. When the thickness of the molded body after pressurization is large, the gas generated at the back of the molded body is not easily diffused to the outside. For this reason, there is a possibility that the pressure of the gas increases inside the molded body, and cracks and peeling occur. If the thickness of the molded body after pressurization is 1 mm or less, cracks and peeling do not occur even in the above-described heat treatment at high temperature. Therefore, the thickness of the molded body after pressurization is desirably 1 mm or less. The thickness of the molded body after pressing is more preferably 0.7 mm or less.

磁気特性を向上させるためには、磁芯310Xは、60体積%以上の軟磁性金属粉末312を含んでいることが望ましい。この場合、磁芯310Xは、高い飽和磁束密度と、フェライト相当の高い透磁率を有する。具体的には、0.5T以上の飽和磁束密度を有する磁芯310Xを得ることができる。即ち、本実施の形態による磁芯310Xは磁気飽和し難いため、小型化可能である。また、1MHzの周波数における比透磁率の実数成分が50以上である磁芯310Xを得ることができる。更に、1MHzの周波数における比透磁率の実数成分が100以上である磁芯310Xも得ることができる。詳しくは、本実施の形態によれば、初透磁率範囲における比透磁率の実数成分が、1MHz以上の所定の周波数(XMHz)において磁気共鳴により極大値(Y)となる。この所定の周波数(XMHz)及び極大値(Y)は、X×Y≧300の条件式を満たす。このため、渦電流損失の増大、コアロスの増大、及びノイズ吸収性能の低下を防止することができる。   In order to improve the magnetic properties, the magnetic core 310X preferably includes 60% by volume or more of the soft magnetic metal powder 312. In this case, the magnetic core 310X has a high saturation magnetic flux density and a high magnetic permeability equivalent to ferrite. Specifically, the magnetic core 310X having a saturation magnetic flux density of 0.5T or more can be obtained. That is, the magnetic core 310X according to the present embodiment is difficult to be magnetically saturated and can be downsized. Further, it is possible to obtain the magnetic core 310X in which the real component of the relative permeability at a frequency of 1 MHz is 50 or more. Furthermore, it is possible to obtain the magnetic core 310X in which the real component of the relative permeability at a frequency of 1 MHz is 100 or more. Specifically, according to the present embodiment, the real component of the relative permeability in the initial permeability range becomes a maximum value (Y) due to magnetic resonance at a predetermined frequency (X MHz) of 1 MHz or higher. The predetermined frequency (X MHz) and the maximum value (Y) satisfy the conditional expression of X × Y ≧ 300. For this reason, an increase in eddy current loss, an increase in core loss, and a decrease in noise absorption performance can be prevented.

図15に示されるように、磁芯310Xの軟磁性金属粉末312(扁平粉末)は、厚み方向(上下方向)に直交するように配向されている。換言すれば、軟磁性金属粉末312は、厚み方向と直交する水平面(所定面)と平行になるように配向されている。このため、所定面と平行な方向における反磁界係数が小さくなり、上述のように比透磁率を高めることができる。即ち、磁芯310Xの磁化容易軸は、所定面と平行な方向に延びている。所定面と平行な方向における比透磁率をより高めるためには、軟磁性金属粉末312の平均アスペクト比は、10以上であることが好ましい。   As shown in FIG. 15, the soft magnetic metal powder 312 (flat powder) of the magnetic core 310X is oriented so as to be orthogonal to the thickness direction (vertical direction). In other words, the soft magnetic metal powder 312 is oriented so as to be parallel to a horizontal plane (predetermined plane) orthogonal to the thickness direction. For this reason, the demagnetizing factor in the direction parallel to the predetermined surface is reduced, and the relative permeability can be increased as described above. That is, the easy axis of magnetization of the magnetic core 310X extends in a direction parallel to the predetermined plane. In order to further increase the relative permeability in the direction parallel to the predetermined plane, the average aspect ratio of the soft magnetic metal powder 312 is preferably 10 or more.

更に、軟磁性金属粉末312は、所定面と平行な方向において互いにずれつつ、厚み方向に積み重なっている。このため、仮にクラックが発生したとしてもクラックの進行を防止することができる。即ち、本実施の形態によれば、例えば1.0mm以下あるいは0.5mm以下の厚さを有し、且つ、セラミック材料であるフェライトと比較して高い靭性を有する磁芯310Xが得られる。   Further, the soft magnetic metal powders 312 are stacked in the thickness direction while being shifted from each other in a direction parallel to the predetermined surface. For this reason, even if a crack occurs, the progress of the crack can be prevented. That is, according to the present embodiment, it is possible to obtain the magnetic core 310X having a thickness of, for example, 1.0 mm or less or 0.5 mm or less and having a high toughness as compared with ferrite that is a ceramic material.

図14を参照すると、磁芯310Xは、10体積%以上かつ25体積%以下の空孔318Xを含んでいることが望ましい。換言すれば、磁芯310Xに含まれる空孔318Xの体積比率(空孔率)は、10体積%以上かつ25体積%以下であることが好ましい。スラリーを作製する際のバインダ314の量や、予備成型体を加圧により圧縮する際の圧力を調整することで、所望の空孔率を得ることができる。空孔率が10体積%以上である場合、磁芯310Xは弾性を有し、磁芯310Xを様々に加工することが容易になる。空孔率が25体積%以下である場合、磁芯310Xは、十分な軟磁性金属粉末312を含むことができる。   Referring to FIG. 14, the magnetic core 310 </ b> X preferably includes air holes 318 </ b> X of 10 volume% or more and 25 volume% or less. In other words, the volume ratio (porosity) of the holes 318X included in the magnetic core 310X is preferably 10% by volume or more and 25% by volume or less. A desired porosity can be obtained by adjusting the amount of the binder 314 at the time of producing the slurry and the pressure at which the preform is compressed by pressurization. When the porosity is 10% by volume or more, the magnetic core 310X has elasticity, and it becomes easy to process the magnetic core 310X in various ways. When the porosity is 25% by volume or less, the magnetic core 310X can contain sufficient soft magnetic metal powder 312.

磁芯310Xに含まれるバインダ成分314Xの体積比率は、10体積%以上かつ30体積%以下であることが好ましい。バインダ成分314Xの体積比率が10体積%よりも小さい場合、磁芯310Xは、十分な強度を有しない。また、バインダ成分314Xの体積比率が30体積%よりも大きい場合、軟磁性金属粉末312の体積比率を60体積%以上とし、空孔率を10体積%以上とすることができない。   The volume ratio of the binder component 314X included in the magnetic core 310X is preferably 10% by volume to 30% by volume. When the volume ratio of the binder component 314X is smaller than 10% by volume, the magnetic core 310X does not have sufficient strength. Moreover, when the volume ratio of the binder component 314X is larger than 30 volume%, the volume ratio of the soft magnetic metal powder 312 cannot be 60 volume% or more, and the porosity cannot be 10 volume% or more.

纏めると、本実施の形態による磁芯310Xは、60体積%以上の軟磁性金属粉末312と、10体積%以上かつ30体積%以下のバインダ成分314Xと、10体積%以上かつ25体積%以下の空孔318Xとを含んでいる。また、磁芯310XのISO7619−typeDによるゴム硬度は、92以上かつ96以下である。即ち、磁芯310Xは、弾性変形可能である。   In summary, the magnetic core 310X according to the present embodiment has a soft magnetic metal powder 312 of 60% by volume or more, a binder component 314X of 10% by volume to 30% by volume, and 10% by volume to 25% by volume. And vacancies 318X. Moreover, the rubber hardness by ISO7619-typeD of the magnetic core 310X is 92 or more and 96 or less. That is, the magnetic core 310X can be elastically deformed.

磁芯310Xは弾性体であるため、以下のようにヤング率を測定することができる。まず、幅(w)、厚さ(t)を有する平板状の磁芯310Xを用意する。次に、磁芯310Xの2つの被支持部を下方から支持する。このとき、被支持部は、磁芯310Xの長手方向において距離(L)だけ離れている。次に、被支持部の間に位置する被押圧部を上方から荷重(P)によって押圧する。荷重(P)によって生じたひずみ(δ)を測定する。よく知られているように、上述の幅(w),厚さ(t),距離(L),荷重(P)及びひずみ(δ)からヤング率を計算することができる。本実施の形態によれば、ヤング率が10GPa以上かつ90Gpa以下である磁芯310Xを得ることができる。また、主として磁芯310Xの空孔率を調整することにより、ヤング率が20GPa以上かつ50Gpa以下である磁芯310Xを得ることができる。   Since the magnetic core 310X is an elastic body, the Young's modulus can be measured as follows. First, a flat magnetic core 310X having a width (w) and a thickness (t) is prepared. Next, the two supported portions of the magnetic core 310X are supported from below. At this time, the supported parts are separated by a distance (L) in the longitudinal direction of the magnetic core 310X. Next, the pressed part located between the supported parts is pressed from above with a load (P). The strain (δ) caused by the load (P) is measured. As is well known, the Young's modulus can be calculated from the above-mentioned width (w), thickness (t), distance (L), load (P) and strain (δ). According to the present embodiment, magnetic core 310X having a Young's modulus of 10 GPa or more and 90 GPa or less can be obtained. Moreover, the magnetic core 310X whose Young's modulus is 20 GPa or more and 50 GPa or less can be obtained by mainly adjusting the porosity of the magnetic core 310X.

図14から理解されるように、上述のように構成された磁芯310Xは、様々に加工できる。例えば、本実施の形態による磁芯310Xには、複数の貫通孔340が形成されている。また、第1の実施の形態(図5参照)と同様に、コイル350のコイル部360は、複数の貫通部362と、第1連結部364と、第2連結部366とを有している。コイル部360の貫通部362は、貫通孔340を上下方向に貫通している。詳しくは、貫通部362は、貫通孔340の内壁342を弾性変形させるようにして、貫通孔340を貫通している。コイル350は、貫通孔340の内壁342が貫通部362に加える押圧力によって保持されている。即ち、本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、貫通孔340に挿入された貫通部362は、接着剤を使用することなく、引き抜き耐力を有している。   As can be understood from FIG. 14, the magnetic core 310 </ b> X configured as described above can be processed in various ways. For example, a plurality of through holes 340 are formed in the magnetic core 310X according to the present embodiment. Similarly to the first embodiment (see FIG. 5), the coil portion 360 of the coil 350 includes a plurality of through portions 362, a first connecting portion 364, and a second connecting portion 366. . The through part 362 of the coil part 360 penetrates the through hole 340 in the vertical direction. Specifically, the through portion 362 penetrates the through hole 340 so as to elastically deform the inner wall 342 of the through hole 340. The coil 350 is held by a pressing force that the inner wall 342 of the through hole 340 applies to the through portion 362. That is, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the through portion 362 inserted into the through hole 340 has a pulling strength without using an adhesive.

詳しくは、磁芯310Xは適切な体積%の空孔318Xを含んでいるため、内壁342の周辺の部位(圧入部)は、適度に圧縮変形する。このため、圧入部で生じた応力が磁芯310X全体に及び、磁芯310Xが変形破壊することが防止される。   Specifically, since the magnetic core 310X includes holes 318X having an appropriate volume%, the portion (press-fit portion) around the inner wall 342 is appropriately compressed and deformed. For this reason, the stress generated in the press-fitting portion extends to the entire magnetic core 310X, and the magnetic core 310X is prevented from being deformed and broken.

第1の実施の形態(図5参照)と同様に、第1連結部364は、磁芯310Xの上面において貫通部362の端部を連結するようにして、磁芯310Xに取り付けられている。同様に、第2連結部366は、磁芯310Xの下面において貫通部362の端部を連結するようにして、磁芯310Xに取り付けられている。このとき、第1連結部364及び第2連結部366は、抵抗溶接、超音波溶接等の様々な方法によって貫通部362に強固に固定し、これによって磁芯310Xに取り付けることができる。   Similar to the first embodiment (see FIG. 5), the first connecting portion 364 is attached to the magnetic core 310X so as to connect the end of the penetrating portion 362 on the upper surface of the magnetic core 310X. Similarly, the 2nd connection part 366 is attached to the magnetic core 310X so that the edge part of the penetration part 362 may be connected in the lower surface of the magnetic core 310X. At this time, the 1st connection part 364 and the 2nd connection part 366 can be firmly fixed to penetration part 362 by various methods, such as resistance welding and ultrasonic welding, and can be attached to magnetic core 310X by this.

第1連結部364及び第2連結部366を磁芯310Xに取り付けると、磁芯310Xは上下方向において全体的に圧縮される。このため、第1連結部364及び第2連結部366を磁芯310Xに取り付けた後の磁芯310Xの厚さ(t)は、第1連結部364及び第2連結部366を磁芯310Xに取り付ける前の磁芯310Xの厚さ(t)に比べて、2.5%以上かつ5.0%以下減少する。一方、コイル部360を磁芯310Xから外すと、磁芯310Xの厚さ(t)は、第1連結部364及び第2連結部366を磁芯310Xに取り付ける前の厚さ(t)に近づくように回復する。即ち、磁芯310Xの減少した厚さ(厚さ(t)の2.5%〜5.0%程度)が概ね元に戻る。 When the first connecting portion 364 and the second connecting portion 366 are attached to the magnetic core 310X, the magnetic core 310X is entirely compressed in the vertical direction. Therefore, the thickness (t 1 ) of the magnetic core 310X after the first connecting portion 364 and the second connecting portion 366 are attached to the magnetic core 310X is the same as that of the first connecting portion 364 and the second connecting portion 366. Compared to the thickness (t 0 ) of the magnetic core 310X before being attached to the wire, it decreases by 2.5% or more and 5.0% or less. On the other hand, when the coil part 360 is removed from the magnetic core 310X, the thickness (t 1 ) of the magnetic core 310X is the thickness (t 0 ) before the first connecting part 364 and the second connecting part 366 are attached to the magnetic core 310X. Recover as you approach. That is, the reduced thickness of the magnetic core 310X (about 2.5% to 5.0% of the thickness (t 0 )) is almost restored.

以上の説明から理解されるように、本実施の形態による磁芯310Xは、内部に含まれた空孔318Xと、軟磁性金属粉末312の弾性に起因して、所定の厚さまで容易に圧縮されるだけでなく、圧縮された状態から容易に回復するという性質を有している。このため、磁芯310Xの上面及び下面は、磁芯310Xの厚み方向(上下方向)における反発力によって、第1連結部364及び第2連結部366に夫々押し付けられる。このため、コイル350の貫通部362と貫通孔340の内壁342との間に隙間がある場合でも、第1連結部364及び第2連結部366を保持し、固定することができる。   As can be understood from the above description, the magnetic core 310X according to the present embodiment is easily compressed to a predetermined thickness due to the air holes 318X included therein and the elasticity of the soft magnetic metal powder 312. In addition, it has the property of easily recovering from a compressed state. For this reason, the upper surface and the lower surface of the magnetic core 310X are pressed against the first connecting portion 364 and the second connecting portion 366, respectively, by the repulsive force in the thickness direction (vertical direction) of the magnetic core 310X. For this reason, even when there is a gap between the through portion 362 of the coil 350 and the inner wall 342 of the through hole 340, the first connecting portion 364 and the second connecting portion 366 can be held and fixed.

上述のように構成された磁芯310Xは、コイル部360だけでなく、様々な部材を強固に保持できる。磁芯310Xのこのような加工性は、釘打ち可能な木材の加工性に類似しており、磁芯310Xを加工するための工程が飛躍的に簡易になり、加工の信頼性が向上する。   The magnetic core 310X configured as described above can firmly hold not only the coil unit 360 but also various members. Such processability of the magnetic core 310X is similar to the processability of wood that can be nailed, and the process for processing the magnetic core 310X is remarkably simplified, and the processing reliability is improved.

例えば、図14に示されるように、本実施の形態による磁芯310Xには、保持孔346Xが形成されている。また、スペーサ820Xは、本体部822Xと、被保持部824Xとを有している。上下方向と直交する水平面において、本体部822Xは保持孔346Xよりもかなり大きく、被保持部824Xは保持孔346Xよりも少し大きい。このように構成された被保持部824Xは、貫通部362と同様に、保持孔346Xに圧入して固定することができる。また、被保持部824Xを保持孔346Xに圧入すると、本体部822Xの下面が磁芯310Xの上面と接触する。本体部822Xは、水平面において大きなサイズを有しているため、被保持部824Xを圧入する際に生じた屑の脱落が防止される。   For example, as shown in FIG. 14, a holding hole 346X is formed in the magnetic core 310X according to the present embodiment. The spacer 820X includes a main body portion 822X and a held portion 824X. In a horizontal plane perpendicular to the vertical direction, the main body portion 822X is considerably larger than the holding hole 346X, and the held portion 824X is slightly larger than the holding hole 346X. The held portion 824X configured as described above can be press-fitted and fixed into the holding hole 346X in the same manner as the penetration portion 362. Further, when the held portion 824X is press-fitted into the holding hole 346X, the lower surface of the main body portion 822X comes into contact with the upper surface of the magnetic core 310X. Since the main body portion 822X has a large size in the horizontal plane, it is possible to prevent scraps generated when the held portion 824X is press-fitted.

本実施の形態によるインダクタ300X及び磁芯310Xは、第1の実施の形態と同様に、様々に変形することができる。例えば、貫通部362の水平面におけるサイズは、貫通孔340の水平面におけるサイズよりも小さくてもよい。即ち、貫通部362を貫通孔340に圧入するのでなく、貫通孔340の内部を通過させてもよい。この場合、貫通部362は、例えば接着剤によって貫通孔340に固定すればよい。また、第1連結部364及び第2連結部366の夫々は、圧力によって貫通部362に接合してもよいし、半田付けによって接合してもよい。また、磁芯310Xのうち、第1連結部364及び第2連結部366の夫々と接触する部位に、第1連結部364及び第2連結部366の夫々と対応する凹部を形成してもよい。これにより、第1連結部364及び第2連結部366の夫々は、磁芯310Xによって、より確実に保持される。   The inductor 300X and the magnetic core 310X according to the present embodiment can be variously modified as in the first embodiment. For example, the size of the through portion 362 in the horizontal plane may be smaller than the size of the through hole 340 in the horizontal plane. That is, the through portion 362 may be passed through the through hole 340 instead of being press-fitted into the through hole 340. In this case, the through portion 362 may be fixed to the through hole 340 with an adhesive, for example. Moreover, each of the 1st connection part 364 and the 2nd connection part 366 may be joined to the penetration part 362 with a pressure, and may be joined by soldering. Moreover, you may form the recessed part corresponding to each of the 1st connection part 364 and the 2nd connection part 366 in the site | part which contacts each of the 1st connection part 364 and the 2nd connection part 366 among the magnetic cores 310X. . Thereby, each of the 1st connection part 364 and the 2nd connection part 366 is hold | maintained more reliably by the magnetic core 310X.

更に、磁芯310Xの表面の全部又は一部を絶縁樹脂によって覆ってもよい。絶縁樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂やポリオフィン系樹脂を使用すればよい。このように構成することで、磁芯310Xの表面の絶縁性が更に向上する。更に、仮にクラックが発生したとしても、クラックの進行をより確実に防止できる。また、絶縁樹脂の一部は、磁芯310Xの表層に含浸する。このため、クラックの発生及び進行を更に確実に防止できる。   Further, all or part of the surface of the magnetic core 310X may be covered with an insulating resin. As the insulating resin, for example, an acrylic resin or a polyolefin resin may be used. By comprising in this way, the insulation of the surface of the magnetic core 310X further improves. Furthermore, even if a crack occurs, the progress of the crack can be prevented more reliably. A part of the insulating resin is impregnated in the surface layer of the magnetic core 310X. For this reason, generation | occurrence | production and progress of a crack can be prevented further reliably.

更に、磁芯は、夫々が磁芯として機能する複数の磁芯部品を備えていてもよい。より具体的には、複数の磁芯部品(例えば、磁芯310X)を、接着材を介して積層し、これにより1つの磁芯を作製してもよい。前述のように、本実施の形態による磁芯310Xは、クラックが生じにくい構造を有しているため、積層した磁芯部品(磁芯310X)を圧着する際にクラックが生じることを抑制できる。即ち、クラックを抑制しつつ、1mmを超える厚さを有する積層磁芯を得ることができる。このとき、積層する磁芯310Xの夫々の厚さは、1mm以下であればよい。但し、磁芯310Xの夫々の厚さは0.5mm以下であることが好ましい。   Further, the magnetic core may include a plurality of magnetic core components each functioning as a magnetic core. More specifically, a plurality of magnetic core components (for example, the magnetic core 310X) may be laminated via an adhesive, thereby producing one magnetic core. As described above, since the magnetic core 310X according to the present embodiment has a structure in which cracks are unlikely to occur, the occurrence of cracks can be suppressed when the laminated magnetic core components (magnetic core 310X) are pressure-bonded. That is, a laminated magnetic core having a thickness exceeding 1 mm can be obtained while suppressing cracks. At this time, the thickness of each of the laminated magnetic cores 310X may be 1 mm or less. However, the thickness of each of the magnetic cores 310X is preferably 0.5 mm or less.

セラミック材料であるフェライトは、MHz帯域において50以上、あるいは100以上の高い比透磁率を有している。また、フェライトは、補強部材などを備えることなく、十分な剛性をしている。このため、フェライトが磁芯材料として一般的に使用されている。しかしフェライトは脆性材料であるため、押込、打込、圧入、強圧入などの、簡易かつ精度や信頼性が高い接合工法を用いて磁芯を形成することが困難である。   Ferrite, which is a ceramic material, has a high relative magnetic permeability of 50 or more or 100 or more in the MHz band. Moreover, ferrite has sufficient rigidity without providing a reinforcing member or the like. For this reason, ferrite is generally used as a magnetic core material. However, since ferrite is a brittle material, it is difficult to form a magnetic core using a simple, highly accurate and reliable joining method such as indentation, driving, press-fitting, and strong press-fitting.

一方、本発明による磁芯は、扁平形状を有する軟磁性金属粉末から形成されるため、磁芯が薄い場合でも、破断が厚さ方向に進まない。このため、本発明による磁芯は、フェライトからなる磁芯よりも高い靭性を有する。更に.磁芯内部に形成される空孔の体積率が所定の範囲内にある場合、磁芯は弾性を有する。このため、容易に加工することができる。例えば、磁芯に孔を形成することができる。また、磁芯に形成した孔に他の部材を圧入する場合、磁芯の孔の周辺が弾性変形する。このため、圧入によって生じた応力が磁芯全体に及んで磁芯全体が変形破壊することを防止できる。以上の説明から理解されるように、本発明による磁芯を使用することで、インダクタの設計自由度が格段に高まり、小型で信頼性の高いインダクタの作製が可能となる。   On the other hand, since the magnetic core according to the present invention is formed from a soft magnetic metal powder having a flat shape, the fracture does not proceed in the thickness direction even when the magnetic core is thin. For this reason, the magnetic core according to the present invention has higher toughness than the magnetic core made of ferrite. Furthermore. When the volume ratio of the voids formed inside the magnetic core is within a predetermined range, the magnetic core has elasticity. For this reason, it can process easily. For example, a hole can be formed in the magnetic core. When another member is press-fitted into the hole formed in the magnetic core, the periphery of the hole in the magnetic core is elastically deformed. For this reason, it can prevent that the stress which arose by press injection reaches the whole magnetic core, and the whole magnetic core deforms and destroys. As can be understood from the above description, by using the magnetic core according to the present invention, the degree of freedom in designing the inductor is greatly increased, and it becomes possible to manufacture a small and highly reliable inductor.

更に、本発明は、磁芯やインダクタ以外の磁性部品にも適用可能である。   Furthermore, the present invention can be applied to magnetic parts other than the magnetic core and the inductor.

以下、本発明に係る磁芯及びインダクタについて、具体的な例によって更に詳細に説明する。   Hereinafter, the magnetic core and inductor according to the present invention will be described in more detail with specific examples.

まず、本発明による磁芯に含まれる空孔の空孔率について詳しく説明する。   First, the porosity of the holes included in the magnetic core according to the present invention will be described in detail.

(空孔率を測定するための予備成型体の作製(1))
予備成型体の材料として、軟磁性金属粉末を使用した。より具体的には、Fe−Si−Cr系合金の水アトマイズ粉末を用いた。粉末は、3.5重量%のSiと、2重量%のCrとを含んでいた。また、粉末は、33μmの平均粒径(D50)を有していた。ボールミルを用いて、粉末を扁平化した。詳しくは、粉末に8時間の鍛造加工を施した後、窒素雰囲気中で800℃、3時間の熱処理を加え、これにより扁平形状のFe−Si−Cr粉末を得た。次に、扁平形状の粉末に、溶媒、増粘剤及び熱硬化性バインダ成分を混合してスラリーを作製した。溶媒としては、エタノールを使用した。増粘剤としては、ポリアクリル酸エステルを使用した。熱硬化性バインダ成分としては、メチルフェニル系シリコーンレジンを使用した。ポリアクリル酸エステルの添加量は、扁平形状の粉末に対して3重量%であり、メチルフェニル系シリコーンレジンの固形分の添加量は、扁平形状の粉末に対して4重量%だった。ダイスロット法によりPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上にスラリーを塗布した。その後、60℃で1時間乾燥して溶媒を除去し、これにより予備成型体を作製した。
(Preparation of a preform for measuring porosity (1))
Soft magnetic metal powder was used as a material for the preform. More specifically, water atomized powder of Fe—Si—Cr alloy was used. The powder contained 3.5 wt% Si and 2 wt% Cr. Moreover, the powder had an average particle diameter (D50) of 33 μm. The powder was flattened using a ball mill. Specifically, the powder was subjected to a forging process for 8 hours and then subjected to a heat treatment at 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere, thereby obtaining a flat Fe—Si—Cr powder. Next, a slurry was prepared by mixing a flat powder with a solvent, a thickener, and a thermosetting binder component. Ethanol was used as the solvent. A polyacrylic acid ester was used as the thickener. As the thermosetting binder component, a methylphenyl silicone resin was used. The amount of polyacrylic acid ester added was 3% by weight with respect to the flat-shaped powder, and the amount of solid content of the methylphenyl silicone resin was 4% by weight with respect to the flat-shaped powder. The slurry was applied on a PET (polyethylene terephthalate) film by a die slot method. Then, it dried at 60 degreeC for 1 hour, the solvent was removed, and this produced the preform.

(空孔率を測定するための平板の作製(1))
予備成型体を、抜型を用いてカットし、これにより横30mm、縦30mmの正方形の複数枚のシートを得た。所定枚数のシートを積層して金型に入れた。金型中のシートに、150℃の温度下において、2MPaの成型圧力で1時間の加圧成型を施して、加圧成型後の成型体を得た。このとき、シートの積層枚数(所定枚数)を変えることで、様々な厚さを有する11枚の成型体を作製した。例えば、1mmの厚さを有する成型体は、30枚程度のシートから作製された。成型体に、大気中で550℃、2時間の熱処理を加え、これにより11枚の平板を作製した。この熱処理により、増粘剤は、ほぼ完全に熱分解し、平板中に残らなかった。また、この熱処理により、メチルフェニル系シリコーンレジンの固形分は、酸化ケイ素を主成分とするガラス質からなるバインダ成分(熱処理後のバインダ成分)となり、加熱減量した。メチルフェニル系シリコーンレジンの固形分の加熱減量は、例えば大気中で550℃、1時間の熱処理を加えた場合、20重量%だった。
(Production of flat plate for measuring porosity (1))
The preform was cut using a punching die, thereby obtaining a plurality of square sheets 30 mm wide and 30 mm long. A predetermined number of sheets were stacked and placed in a mold. The sheet in the mold was subjected to pressure molding for 1 hour at a molding pressure of 2 MPa at a temperature of 150 ° C. to obtain a molded body after pressure molding. At this time, 11 molded bodies having various thicknesses were produced by changing the number of sheets stacked (predetermined number). For example, a molded body having a thickness of 1 mm was produced from about 30 sheets. The molded body was subjected to heat treatment at 550 ° C. for 2 hours in the air, thereby preparing 11 flat plates. By this heat treatment, the thickener was almost completely pyrolyzed and did not remain in the flat plate. In addition, by this heat treatment, the solid content of the methylphenyl silicone resin became a binder component (a binder component after the heat treatment) made of glassy containing silicon oxide as a main component, and the heat loss was reduced. For example, when heat treatment for 1 hour was performed in the air at 550 ° C. for 1 hour, the solid weight loss of the methylphenyl silicone resin was 20% by weight.

(平板の空孔率の測定(1)及び平板のクラック発生率の調査)
作製した平板の成形密度を、アルキメデス法により測定した。具体的には、扁平形状の粉末のみの真密度は7.6g/cmと算定し、メチルフェニル系シリコーンレジンの硬化後の密度は、1.3g/cmと算定した。これらの数値から、平板について、金属成分の体積充填率と、熱処理後のバインダ成分の体積充填率と、空孔率とを計算した。また、平板の四方の側面を目視により観察し、クラックの発生率を調査した。
(Measurement of porosity of flat plate (1) and investigation of crack generation rate of flat plate)
The molding density of the produced flat plate was measured by Archimedes method. Specifically, the true density of only the flat-shaped powder was calculated as 7.6 g / cm 3, and the density after curing of the methylphenyl silicone resin was calculated as 1.3 g / cm 3 . From these numerical values, the volume filling rate of the metal component, the volume filling rate of the binder component after the heat treatment, and the porosity were calculated for the flat plate. In addition, the four sides of the flat plate were visually observed to investigate the occurrence rate of cracks.

上述の測定及び調査の結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of the above measurement and investigation.

発生したクラックはいずれの場合にも微細であり、樹脂による側面コーティング等によりクラックを未然に防止することが可能だった。また、平板の厚さを1.0mm以下とした場合、クラックは殆ど発生せず、クラックを未然に防止する必要もなかった。   The cracks that occurred were fine in all cases, and it was possible to prevent the cracks beforehand by coating the side with resin. Further, when the thickness of the flat plate was 1.0 mm or less, almost no cracks were generated, and it was not necessary to prevent the cracks from occurring.

(空孔率を測定するための予備成型体の作製(2))
予備成型体の材料として、軟磁性金属粉末を使用した。より具体的には、Fe−Si−Cr系合金の水アトマイズ粉末を用いた。粉末は、3.5重量%のSiと、2重量%のCrとを含んでいた。また、粉末は、33μmの平均粒径(D50)を有していた。ボールミルを用いて、粉末を扁平化した。詳しくは、粉末に8時間の鍛造加工を施した後、窒素雰囲気中で800℃、3時間の熱処理を加え、これにより扁平形状のFe−Si−Cr粉末を得た。次に、扁平形状の粉末に、溶媒、増粘剤及び熱硬化性バインダ成分を混合してスラリーを作製した。溶媒としては、エタノールを使用した。増粘剤としては、ポリアクリル酸エステルを使用した。熱硬化性バインダ成分としては、メチルフェニル系シリコーンレジンを使用した。このとき、メチルフェニル系シリコーンレジンの固形分の添加量として、扁平形状の粉末に対して2重量%から20重量%の間の11種類の値を使用した。ダイスロット法によりPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上にスラリーを塗布した。その後、60℃で1時間乾燥して溶媒を除去し、これによりメチルフェニル系シリコーンレジンの添加量が異なる11種類の予備成型体を作製した。
(Preparation of preform for measuring porosity (2))
Soft magnetic metal powder was used as a material for the preform. More specifically, water atomized powder of Fe—Si—Cr alloy was used. The powder contained 3.5 wt% Si and 2 wt% Cr. Moreover, the powder had an average particle diameter (D50) of 33 μm. The powder was flattened using a ball mill. Specifically, the powder was subjected to a forging process for 8 hours and then subjected to a heat treatment at 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere, thereby obtaining a flat Fe—Si—Cr powder. Next, a slurry was prepared by mixing a flat powder with a solvent, a thickener, and a thermosetting binder component. Ethanol was used as the solvent. A polyacrylic acid ester was used as the thickener. As the thermosetting binder component, a methylphenyl silicone resin was used. At this time, 11 kinds of values between 2% by weight and 20% by weight with respect to the flat powder were used as the solid content of the methylphenyl silicone resin. The slurry was applied on a PET (polyethylene terephthalate) film by a die slot method. Then, it dried at 60 degreeC for 1 hour, the solvent was removed, and 11 types of preforming bodies from which the addition amount of methylphenyl silicone resin differed by this were produced.

(空孔率を測定するための平板の作製(2))
予備成型体を、抜型を用いてカットし、これにより横30mm、縦30mmの正方形の複数枚のシートを得た。メチルフェニル系シリコーンレジンの添加量が同じである所定枚数のシートを積層して金型に入れた。金型中のシートに、150℃の温度下において、2MPaの成型圧力で1時間の加圧成型を施して、加圧成型後の成型体を得た。このとき、メチルフェニル系シリコーンレジンの添加量が異なる11種類の成型体を作製した。また、成型体は、1種類につき15枚作製した。成型体に、窒素雰囲気中で550℃、1時間の熱処理を加え、これによりメチルフェニル系シリコーンレジンの添加量が異なる11種類×15枚の平板を作製した。平板の夫々の厚さは、0.7mmだった。この熱処理により、増粘剤は、ほぼ完全に熱分解し、平板中に残らなかった。また、この熱処理により、メチルフェニル系シリコーンレジンの固形分は、酸化ケイ素を主成分とするガラス質からなるバインダ成分(熱処理後のバインダ成分)となり、加熱減量した。メチルフェニル系シリコーンレジンの固形分の加熱減量は、例えば大気中で550℃、1時間の熱処理を加えた場合、20重量%だった。
(Production of flat plate for measuring porosity (2))
The preform was cut using a punching die, thereby obtaining a plurality of square sheets 30 mm wide and 30 mm long. A predetermined number of sheets having the same amount of methylphenyl silicone resin added were laminated and placed in a mold. The sheet in the mold was subjected to pressure molding for 1 hour at a molding pressure of 2 MPa at a temperature of 150 ° C. to obtain a molded body after pressure molding. At this time, 11 types of molded articles with different addition amounts of methylphenyl silicone resin were produced. Further, 15 molded bodies were produced for each type. The molded body was subjected to heat treatment at 550 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, thereby producing 11 types × 15 flat plates with different amounts of methylphenyl silicone resin added. Each thickness of the flat plate was 0.7 mm. By this heat treatment, the thickener was almost completely pyrolyzed and did not remain in the flat plate. In addition, by this heat treatment, the solid content of the methylphenyl silicone resin became a binder component (a binder component after the heat treatment) made of glassy containing silicon oxide as a main component, and the heat loss was reduced. For example, when heat treatment for 1 hour was performed in the air at 550 ° C. for 1 hour, the solid weight loss of the methylphenyl silicone resin was 20% by weight.

(平板の空孔率の測定(2))
作製した平板の成形密度を、アルキメデス法により測定した。具体的には、扁平形状の粉末のみの真密度は7.6g/cmと算定し、メチルフェニル系シリコーンレジンの硬化後の密度は、1.3g/cmと算定した。これらの数値から、平板について、金属成分の体積充填率と、熱処理後のバインダ成分の体積充填率と、空孔率とを計算した。
(Measurement of porosity of flat plate (2))
The molding density of the produced flat plate was measured by Archimedes method. Specifically, the true density of only the flat-shaped powder was calculated as 7.6 g / cm 3, and the density after curing of the methylphenyl silicone resin was calculated as 1.3 g / cm 3 . From these numerical values, the volume filling rate of the metal component, the volume filling rate of the binder component after the heat treatment, and the porosity were calculated for the flat plate.

(積層体の作製及びクラック発生率の調査)
11種類×15枚の平板から、11種類×5枚の積層体を夫々作製した。即ち、メチルフェニル系シリコーンレジンの添加量が同一である3枚の平板から、1枚の積層体を作製した。詳しくは、まず、3枚の平板を、接着剤を介して積層した。接着剤としては、一液性エポキシ樹脂(レジナス化成S−71)を使用した。次に、積層した平板を鏡面研磨した後、10mmの厚さを有する二枚のステンレス板の間に挟んだ。次に、積層した平板を、ステンレス板を介して加圧した。詳しくは、油圧プレス機を使用して、積層した平板に、170℃の温度下において15MPaの圧力で3時間の加圧を施し、平板を接着した。上述の方法により、各種類の15枚の平板から5枚の積層体を作製した。接着が完了した後、積層体の四方の側面を目視により観察し、クラックの発生率を調査した。
(Production of laminate and investigation of crack occurrence rate)
11 types × 5 laminates were prepared from 11 types × 15 flat plates. That is, a single laminate was produced from three flat plates having the same amount of methylphenyl silicone resin added. Specifically, first, three flat plates were laminated via an adhesive. As the adhesive, a one-part epoxy resin (Reginas Chemical S-71) was used. Next, the laminated flat plate was mirror-polished and then sandwiched between two stainless steel plates having a thickness of 10 mm. Next, the laminated flat plate was pressurized through a stainless steel plate. Specifically, using a hydraulic press machine, the laminated flat plates were pressed at a pressure of 15 MPa at a temperature of 170 ° C. for 3 hours to adhere the flat plates. By the above-mentioned method, five laminated bodies were produced from each type of 15 flat plates. After the adhesion was completed, the four sides of the laminate were visually observed to investigate the occurrence rate of cracks.

上述の測定及び調査の結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of the above measurement and investigation.

表2に示されるように、バインダ成分の体積充填率が7体積%、空孔率が33体積%の場合には、積層体の強度が不十分であり、剥離が発生した。また、空孔率が10体積%未満の場合にも、クラックが発生した。空孔率が10体積%未満の場合、積層体の内部に、空孔が十分に含まれておらず、殆ど圧縮変形できない。このため、加圧によって接着する際に積層体の内部に発生するずり応力を、積層体の圧縮変形によって吸収できない。この結果、クラックが発生したと考えられる。一方、バインダ成分の体積充填率が9.5体積%以上かつ37体積%以下であり、空孔率が10体積%以上かつ25.5体積%以下の場合には、クラックが発生しなかった。この場合、バインダ成分の量が適切であり、積層体が十分な強度を有していると共に、適度な空孔率を有している。このため、加圧によって接着する際に積層体の内部に発生するずり応力が、積層体の圧縮変形によって吸収されたと考えられる。即ち、積層体の空孔率が10体積%以上で25.5%体積以下となるように制御されている場合、積層体の内部の空孔が圧縮変形を許容し、これによりクラックが発生しにくい。   As shown in Table 2, when the volume filling rate of the binder component was 7% by volume and the porosity was 33% by volume, the strength of the laminate was insufficient and peeling occurred. Also, cracks occurred when the porosity was less than 10% by volume. When the porosity is less than 10% by volume, the laminated body does not contain enough pores and hardly compresses and deforms. For this reason, the shear stress generated inside the laminate when bonded by pressure cannot be absorbed by the compressive deformation of the laminate. As a result, it is considered that a crack occurred. On the other hand, cracks did not occur when the volume filling rate of the binder component was 9.5% by volume to 37% by volume and the porosity was 10% by volume to 25.5% by volume. In this case, the amount of the binder component is appropriate, the laminate has sufficient strength, and has an appropriate porosity. For this reason, it is considered that the shear stress generated in the laminated body when bonded by pressure is absorbed by the compressive deformation of the laminated body. That is, when the porosity of the laminate is controlled to be 10% by volume or more and 25.5% or less, the pores inside the laminate allow compressive deformation, which causes cracks. Hateful.

次に、実施例1及び比較例1〜3の磁芯及びインダクタについて説明する。   Next, the magnetic cores and inductors of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 will be described.

(実施例1の磁芯用の予備成型体の作製)
予備成型体の材料として、軟磁性金属粉末を使用した。より具体的には、Fe−Si−Al系合金(センダスト)のガスアトマイズ粉末を用いた。粉末は、55μmの平均粒径(D50)を有していた。ボールミルを用いて、粉末を扁平化した。詳しくは、粉末に8時間の鍛造加工を施した後、窒素雰囲気中で700℃、3時間の熱処理を加え、これにより扁平形状のセンダスト粉末を得た。次に、扁平形状のセンダスト粉末に、溶媒、増粘剤及び熱硬化性バインダ成分を混合してスラリーを作製した。溶媒としては、エタノールを使用した。増粘剤としては、ポリビニルブチラールを使用した。熱硬化性バインダ成分としては、メチルフェニル系シリコーンレジンを使用した。ダイスロット法によりPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上にスラリーを塗布した。その後、60℃で1時間乾燥して溶媒を除去し、これにより予備成型体を作製した。
(Preparation of preform for magnetic core of Example 1)
Soft magnetic metal powder was used as a material for the preform. More specifically, a gas atomized powder of Fe—Si—Al alloy (Sendust) was used. The powder had an average particle size (D50) of 55 μm. The powder was flattened using a ball mill. Specifically, the powder was subjected to a forging process for 8 hours and then subjected to a heat treatment at 700 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a flat Sendust powder. Next, a slurry was prepared by mixing the sendend powder having a flat shape with a solvent, a thickener, and a thermosetting binder component. Ethanol was used as the solvent. Polyvinyl butyral was used as a thickener. As the thermosetting binder component, a methylphenyl silicone resin was used. The slurry was applied on a PET (polyethylene terephthalate) film by a die slot method. Then, it dried at 60 degreeC for 1 hour, the solvent was removed, and this produced the preform.

(磁芯の特性を測定するための平板の作製)
予備成型体を、抜型を用いてカットし、これにより横30mm、縦30mmの正方形の複数枚のシートを得た。所定枚数のシートを積層して金型に入れた。金型中のシートに、150℃の温度下において、200MPaの成型圧力で1時間の加圧成型を施した。加圧成型後の成型体の厚さは、0.25mmだった。加圧成型後の成型体に、窒素雰囲気中で600℃、1時間の熱処理を加え、これにより平板を作製した。
(Preparation of flat plate for measuring magnetic core characteristics)
The preform was cut using a punching die, thereby obtaining a plurality of square sheets 30 mm wide and 30 mm long. A predetermined number of sheets were stacked and placed in a mold. The sheet in the mold was subjected to pressure molding at a molding pressure of 200 MPa for 1 hour at a temperature of 150 ° C. The thickness of the molded body after pressure molding was 0.25 mm. The molded body after pressure molding was subjected to heat treatment at 600 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, thereby producing a flat plate.

(平板の特性)
作製した平板は、4.9g/cmの密度と、10KΩ・cm以上の体積抵抗率とを有していた。平板の密度から、平板中の金属材料(即ち、軟磁性金属粉末)の体積充填率を求めた。金属材料の体積充填率は、約67%だった。平板を、厚さ1.5mm、縦50mm、横50mmの2枚のガラスエポキシ基板(FR−4)の間に挟み、100MPaの圧力で加圧した。このとき、平板は、全く破損しなかった。このように、作製した平板は、Ni−Zn系フェライト等の従来のセラミック系の磁芯材料とは異なり、平板の平面に垂直な外力に対して、極めて高い強度を有していた。
(Characteristics of flat plate)
The produced flat plate had a density of 4.9 g / cm 3 and a volume resistivity of 10 KΩ · cm or more. From the density of the flat plate, the volume filling rate of the metal material (that is, soft magnetic metal powder) in the flat plate was determined. The volume filling rate of the metal material was about 67%. The flat plate was sandwiched between two glass epoxy substrates (FR-4) having a thickness of 1.5 mm, a length of 50 mm, and a width of 50 mm, and pressed with a pressure of 100 MPa. At this time, the flat plate was not damaged at all. Thus, unlike the conventional ceramic-based magnetic core materials such as Ni—Zn ferrite, the produced flat plate had extremely high strength against an external force perpendicular to the plane of the flat plate.

(実施例1の磁芯用の平板の作製)
予備成型体を、抜型を用いてカットし、これにより横15mm、縦11mmの長方形の複数枚のシートを得た。所定枚数のシートを積層して金型に入れた。金型中のシートに、150℃の温度下において、200MPaの成型圧力で1時間の加圧成型を施した。加圧成型後の成型体(即ち、平板)の厚さは、0.9mmだった。
(Preparation of flat plate for magnetic core of Example 1)
The preform was cut using a punching die to obtain a plurality of rectangular sheets having a width of 15 mm and a length of 11 mm. A predetermined number of sheets were stacked and placed in a mold. The sheet in the mold was subjected to pressure molding at a molding pressure of 200 MPa for 1 hour at a temperature of 150 ° C. The thickness of the molded body (ie, flat plate) after pressure molding was 0.9 mm.

(実施例1の磁芯の作製)
図16に示されるように、加圧成型後の成型体を使用して、実施例1のインダクタの磁芯を作製した。詳しくは、成型体の所定の位置に、ドリル切削にて直径0.8mmの4つのビアホール(即ち、貫通孔)を設けた。次に、成型体に、窒素雰囲気中で600℃、1時間の熱処理を加え、これにより磁芯を作製した。作製した磁芯は、4.9g/cmの密度と、10KΩ・cm以上の体積抵抗率とを有していた。磁芯の密度から、磁芯中の金属材料(軟磁性金属粉末)の体積充填率を求めた。金属材料の体積充填率は、約67%だった。
(Preparation of magnetic core of Example 1)
As shown in FIG. 16, the inductor core of Example 1 was manufactured using the molded body after pressure molding. Specifically, four via holes (that is, through holes) having a diameter of 0.8 mm were provided at predetermined positions of the molded body by drill cutting. Next, the molded body was subjected to heat treatment at 600 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, thereby producing a magnetic core. The produced magnetic core had a density of 4.9 g / cm 3 and a volume resistivity of 10 KΩ · cm or more. From the density of the magnetic core, the volume filling rate of the metal material (soft magnetic metal powder) in the magnetic core was determined. The volume filling rate of the metal material was about 67%.

(比較例1〜3の磁芯の作製)
市販の3種類のNi−Zn系フェライト焼結体(磁芯材料1〜3)を、比較例1〜3のインダクタの磁芯として夫々使用した。詳しくは、磁芯材料1〜3の1MHzにおける比透磁率の実数成分は、夫々200、260及び550だった。また、磁芯材料1〜3の夫々は、10KΩ・cm以上の体積抵抗率を有していた。磁芯材料1〜3の夫々が横15mm、縦11mm、厚さ0.9mmの平板形状を有するように、切断加工および厚み方向の研磨を施した。図16に示されるように、平板形状の焼結体の所定の位置に、超音波加工により直径0.8mmの4つのビアホール(即ち、貫通孔)を設けた。以上のようにして、比較例1〜3の磁芯を作製した。比較例1〜3の磁芯は、Ni−Zn系フェライトを材料としているため、良好な高周波特性を有していた。
(Production of magnetic cores of Comparative Examples 1 to 3)
Three types of commercially available Ni-Zn ferrite sintered bodies (magnetic core materials 1 to 3) were used as the magnetic cores of the inductors of Comparative Examples 1 to 3, respectively. Specifically, the real components of the relative permeability at 1 MHz of the magnetic core materials 1 to 3 were 200, 260, and 550, respectively. In addition, each of the magnetic core materials 1 to 3 had a volume resistivity of 10 KΩ · cm or more. Cutting and polishing in the thickness direction were performed so that each of the magnetic core materials 1 to 3 had a flat plate shape of 15 mm in width, 11 mm in length, and 0.9 mm in thickness. As shown in FIG. 16, four via holes (that is, through holes) having a diameter of 0.8 mm were provided at predetermined positions of the flat plate-shaped sintered body by ultrasonic processing. As described above, the magnetic cores of Comparative Examples 1 to 3 were produced. Since the magnetic cores of Comparative Examples 1 to 3 were made of Ni—Zn ferrite, they had good high frequency characteristics.

(実施例1、比較例1〜3のコイル用の導体部品の作製)
図16に示されるように、直径0.8mm、長さ1.8mmを有し、絶縁皮膜を有さない円柱形状の銅線を作製した。作製した銅線を、ビアホールに挿入するビア導体(即ち、コイルの貫通部)として使用した。また、幅2mm、厚さ0.3mmを有し、絶縁皮膜を有さない銅板からコイルの連結導体を作製した。詳しくは、銅板を、所定の長さを有するように切断した。切断した銅版の所定の位置に、ドリル切削にて直径0.8mmの孔を設けた。
(Production of conductor parts for coil of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3)
As shown in FIG. 16, a cylindrical copper wire having a diameter of 0.8 mm and a length of 1.8 mm and having no insulating film was produced. The produced copper wire was used as a via conductor (that is, a through portion of the coil) to be inserted into the via hole. Moreover, the connection conductor of the coil was produced from the copper plate which has width 2mm and thickness 0.3mm, and does not have an insulating film. Specifically, the copper plate was cut so as to have a predetermined length. A hole having a diameter of 0.8 mm was formed by drill cutting at a predetermined position of the cut copper plate.

(実施例1、比較例1〜3のインダクタの作製)
図16及び図17から理解されるように、実施例1の磁芯のビアホールに、ビア導体を挿入した。連結導体を、連結導体の孔がビア導体と重なるようにして、磁芯の上下に配置した。以上のように配置した磁芯、ビア導体及び連結導体を、2枚のステンレス板の間に挟んだ。ステンレス板に15kgfの圧力を加えて、ビア導体と連結導体とを接合した。ビア導体のうち連結導体との接合部は、圧力により変形していた。詳しくは、ビア導体の接合部の直径は、初期の直径0.8mmよりも大きくなっていた。図17に示されるように、以上のようにして実施例1のインダクタを作製した。実施例1のインダクタと同様に、比較例1〜3のインダクタを作製した。
(Production of inductors of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3)
As understood from FIGS. 16 and 17, a via conductor was inserted into the via hole of the magnetic core of Example 1. The connecting conductors were arranged above and below the magnetic core so that the holes of the connecting conductor overlapped with the via conductors. The magnetic core, via conductor and connecting conductor arranged as described above were sandwiched between two stainless steel plates. The via conductor and the connecting conductor were joined by applying a pressure of 15 kgf to the stainless steel plate. The joint portion of the via conductor with the connecting conductor was deformed by pressure. Specifically, the diameter of the joint portion of the via conductor was larger than the initial diameter of 0.8 mm. As shown in FIG. 17, the inductor of Example 1 was produced as described above. Similarly to the inductor of Example 1, inductors of Comparative Examples 1 to 3 were produced.

(実施例1、比較例1〜3のインダクタの特性:インダクタンス)
実施例1及び比較例1〜3のインダクタの夫々について、1MHzのインダクタンス及びインダクタンスの周波数特性を測定した。1MHzのインダクタンスは、アジレント・テクノロジー株式会社のLCRメーター(HP4284A)を用いて測定した。インダクタンスの周波数特性は、アジレント・テクノロジー株式会社のインピーダンスアナライザー(4294A)を用いて測定した。図19に示されるように、本発明の実施例1のインダクタは、Ni−Zn系フェライトインダクタと同程度のインダクタンスを有している。また、実施例1のインダクタには、4MHz程度まで渦電流損失等によるインダクタンスの低下が生じていない。更に、良好な高周波特性を有する比較例1〜3のインダクタンスのいずれと比較しても、同等以上の高周波まで高いインダクタンスを有している。
(Inductor characteristics of Example 1, Comparative Examples 1-3: Inductance)
For each of the inductors of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the inductance of 1 MHz and the frequency characteristics of the inductance were measured. The 1 MHz inductance was measured using an LCR meter (HP4284A) manufactured by Agilent Technologies. The frequency characteristic of the inductance was measured using an impedance analyzer (4294A) manufactured by Agilent Technologies. As shown in FIG. 19, the inductor of Example 1 of the present invention has an inductance comparable to that of a Ni—Zn ferrite inductor. In addition, the inductor of Example 1 has no inductance reduction due to eddy current loss or the like up to about 4 MHz. Furthermore, even if it compares with any of the inductance of Comparative Examples 1-3 which has a favorable high frequency characteristic, it has a high inductance to high frequency more than equivalent.

(実施例1、比較例1〜3のインダクタの特性:バイアス電流に対するインダクタンス)
図20に示されるように、本発明の実施例1のインダクタは、比較例1〜3のインダクタと比較して、バイアス電流が大きい場合に顕著に優れたインダクタンスを有している。例えば、バイアス電流が5Aであるとき、実施例1のインダクタは、比較例1〜3の夫々のインダクタと比較して、概ね2倍程度のインダクタンスを有している。実施例1のインダクタの磁芯は、Ni−Zn系フェライトよりも高い飽和磁束密度を有する金属粉末から作製されているため、上述のような大きなインダクタンスを有している。以上の説明から理解されるように、実施例1のインダクタは、大電流を通電してもインダクタンスが低下しにくい、大電流通電に適したインダクタである。
(Inductor characteristics of Example 1 and Comparative Examples 1-3: Inductance with respect to bias current)
As shown in FIG. 20, the inductor of Example 1 of the present invention has a significantly superior inductance when the bias current is large, as compared with the inductors of Comparative Examples 1 to 3. For example, when the bias current is 5 A, the inductor of Example 1 has an inductance approximately twice that of the inductors of Comparative Examples 1 to 3. Since the magnetic core of the inductor of Example 1 is made of a metal powder having a saturation magnetic flux density higher than that of the Ni—Zn ferrite, it has a large inductance as described above. As can be understood from the above description, the inductor of the first embodiment is an inductor suitable for energizing a large current, in which the inductance does not easily decrease even when a large current is energized.

(実施例1、比較例1〜3のインダクタの特性:熱伝導率)
実施例1及び比較例1〜3のインダクタの夫々の磁芯について、熱伝導率を測定した。熱伝導率は、アルバック理工株式会社製のFTC−1を用いて測定した。実施例1の磁芯の熱伝導率は、7.5W/m・Kだった。一方、比較例1〜3の磁芯の熱伝導率は、3.5〜4.5W/m・Kだった。従って、実施例1の磁芯の熱伝導率は、比較例1〜3の磁芯の熱伝導率の約2倍だった。
(Inductor characteristics of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3: thermal conductivity)
Thermal conductivity was measured for each magnetic core of the inductors of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. The thermal conductivity was measured using FTC-1 manufactured by ULVAC-RIKO. The thermal conductivity of the magnetic core of Example 1 was 7.5 W / m · K. On the other hand, the thermal conductivity of the magnetic cores of Comparative Examples 1 to 3 was 3.5 to 4.5 W / m · K. Therefore, the thermal conductivity of the magnetic core of Example 1 was about twice that of the magnetic cores of Comparative Examples 1 to 3.

以上の説明から理解されるように、本発明によるインダクタは、従来用いられてきたNi−Zn系フェライトと比較して、高い強度を有し、大電流を通電してもインダクタンスが低下しにくく、さらに、高い熱伝導率を有している。従って、前述した様々な実施の形態によるモジュールのインダクタとして使用することができる。   As can be understood from the above description, the inductor according to the present invention has a higher strength than the conventionally used Ni-Zn ferrite, and the inductance is unlikely to decrease even when a large current is applied. Furthermore, it has a high thermal conductivity. Therefore, it can be used as an inductor of a module according to the various embodiments described above.

次に、実施例2及び比較例4〜6の磁芯及びインダクタについて説明する。   Next, the magnetic cores and inductors of Example 2 and Comparative Examples 4 to 6 will be described.

(実施例2の磁芯用の予備成型体の作製)
予備成型体の材料として、軟磁性金属粉末を使用した。より具体的には、Fe−Si−Al系合金(センダスト)のガスアトマイズ粉末を用いた。粉末は、55μmの平均粒径(D50)を有していた。ボールミルを用いて、粉末を扁平化した。詳しくは、粉末に8時間の鍛造加工を施した後、窒素雰囲気中で700℃、3時間の熱処理を加え、これにより扁平形状のセンダスト粉末を得た。次に、扁平形状のセンダスト粉末に、溶媒、増粘剤及び熱硬化性バインダ成分を混合してスラリーを作製した。溶媒としては、エタノールを使用した。増粘剤としては、ポリアクリル酸エステルを使用した。熱硬化性バインダ成分としては、メチル系シリコーンレジンを使用した。ダイスロット法によりPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上にスラリーを塗布した。その後、60℃で1時間乾燥して溶媒を除去し、これにより予備成型体を作製した。
(Preparation of preform for magnetic core of Example 2)
Soft magnetic metal powder was used as a material for the preform. More specifically, a gas atomized powder of Fe—Si—Al alloy (Sendust) was used. The powder had an average particle size (D50) of 55 μm. The powder was flattened using a ball mill. Specifically, the powder was subjected to a forging process for 8 hours and then subjected to a heat treatment at 700 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a flat Sendust powder. Next, a slurry was prepared by mixing the sendend powder having a flat shape with a solvent, a thickener, and a thermosetting binder component. Ethanol was used as the solvent. A polyacrylic acid ester was used as the thickener. A methyl silicone resin was used as the thermosetting binder component. The slurry was applied on a PET (polyethylene terephthalate) film by a die slot method. Then, it dried at 60 degreeC for 1 hour, the solvent was removed, and this produced the preform.

(実施例2の磁芯用の平板の作製)
予備成型体を、抜型を用いてカットし、これにより横15mm、縦11mmの長方形の複数枚のシートを得た。所定枚数のシートを積層して金型に入れた。金型中のシートに、150℃の温度下において、20kg/cmの成型圧力で1時間の加圧成型を施した。加圧成型後の成型体(即ち、平板)の厚さは、0.9mmだった。
(Preparation of flat plate for magnetic core of Example 2)
The preform was cut using a punching die to obtain a plurality of rectangular sheets having a width of 15 mm and a length of 11 mm. A predetermined number of sheets were stacked and placed in a mold. The sheet in the mold was subjected to pressure molding at a molding pressure of 20 kg / cm 2 for 1 hour at a temperature of 150 ° C. The thickness of the molded body (ie, flat plate) after pressure molding was 0.9 mm.

(実施例2の磁芯の作製)
図16に示されるように、加圧成型後の成型体を使用して、実施例2のインダクタの磁芯を作製した。詳しくは、成型体の所定の位置に、ドリル切削にて直径0.8mmの4つのビアホール(即ち、貫通孔)を設けた。次に、成型体に、窒素雰囲気中で600℃、1時間の熱処理を加え、これにより磁芯を作製した。作製した磁芯は、4.9g/cmの密度と、10KΩ・cm以上の体積抵抗率とを有していた。磁芯の密度から、磁芯中の金属材料(軟磁性金属粉末)の体積充填率を求めた。金属材料の体積充填率は、約67%だった。
(Preparation of magnetic core of Example 2)
As shown in FIG. 16, the magnetic core of the inductor of Example 2 was manufactured using the molded body after pressure molding. Specifically, four via holes (that is, through holes) having a diameter of 0.8 mm were provided at predetermined positions of the molded body by drill cutting. Next, the molded body was subjected to heat treatment at 600 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, thereby producing a magnetic core. The produced magnetic core had a density of 4.9 g / cm 3 and a volume resistivity of 10 KΩ · cm or more. From the density of the magnetic core, the volume filling rate of the metal material (soft magnetic metal powder) in the magnetic core was determined. The volume filling rate of the metal material was about 67%.

(実施例2のインダクタの作製)
図16及び図17から理解されるように、実施例2の磁芯のビアホールに、ビア導体を挿入した。ビア導体としては、実施例1と同様に、絶縁被膜を有さない銅線を使用した。連結導体を、連結導体の孔がビア導体と重なるようにして、磁芯の上下に配置した。連結導体としては、実施例1と同様に、絶縁被膜を有さない銅板を使用した。以上のように配置した磁芯、ビア導体及び連結導体を、2枚のステンレス板の間に挟んだ。ステンレス板に15kgfの圧力を加えて、ビア導体と連結導体とを接合した。ビア導体のうち連結導体との接合部は、圧力により変形していた。詳しくは、ビア導体の接合部の直径は、初期の直径0.8mmよりも大きくなっていた。上述のように作製したインダクタに、窒素雰囲気で650℃、1時間の熱処理を加えた。熱処理の結果、ビア導体と連結導体との接合部は拡散接合され、これにより接合部における電気抵抗が低下した。図17に示されるように、以上のようにして実施例2のインダクタを作製した。
(Production of inductor of Example 2)
As understood from FIGS. 16 and 17, a via conductor was inserted into the via hole of the magnetic core of Example 2. As the via conductor, as in Example 1, a copper wire having no insulating coating was used. The connecting conductors were arranged above and below the magnetic core so that the holes of the connecting conductor overlapped with the via conductors. As a connection conductor, the copper plate which does not have an insulating film similarly to Example 1 was used. The magnetic core, via conductor and connecting conductor arranged as described above were sandwiched between two stainless steel plates. The via conductor and the connecting conductor were joined by applying a pressure of 15 kgf to the stainless steel plate. The joint portion of the via conductor with the connecting conductor was deformed by pressure. Specifically, the diameter of the joint portion of the via conductor was larger than the initial diameter of 0.8 mm. The inductor manufactured as described above was heat-treated at 650 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. As a result of the heat treatment, the joint portion between the via conductor and the connecting conductor was diffusion-bonded, thereby reducing the electrical resistance at the joint portion. As shown in FIG. 17, the inductor of Example 2 was manufactured as described above.

(比較例4〜6のインダクタの作製)
比較例1〜3のインダクタから、比較例4〜6のインダクタを夫々作製した。詳しくは、実施例2のインダクタと同様に、比較例1〜3のインダクタに、窒素雰囲気で650℃、1時間の熱処理を加え、これにより比較例4〜6のインダクタを夫々作製した。
(Production of Inductors of Comparative Examples 4 to 6)
From the inductors of comparative examples 1 to 3, inductors of comparative examples 4 to 6 were respectively produced. Specifically, in the same manner as the inductor of Example 2, the inductors of Comparative Examples 1 to 3 were subjected to heat treatment at 650 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, thereby producing the inductors of Comparative Examples 4 to 6, respectively.

インダクタを作製した際の破損発生率を表3に示す。   Table 3 shows the rate of occurrence of breakage when the inductor was manufactured.

(実施例2、比較例4〜6のインダクタの特性の測定)
実施例2及び比較例4〜6のインダクタの夫々について、1MHzのインダクタンス及びインダクタンスの周波数特性を測定した。1MHzのインダクタンスは、アジレント・テクノロジー株式会社のLCRメーター(HP4284A)を用いて測定した。インダクタンスの周波数特性は、アジレント・テクノロジー株式会社のインピーダンスアナライザー(4294A)を用いて測定した。
(Measurement of characteristics of inductors of Example 2 and Comparative Examples 4 to 6)
For each of the inductors of Example 2 and Comparative Examples 4 to 6, an inductance of 1 MHz and frequency characteristics of the inductance were measured. The 1 MHz inductance was measured using an LCR meter (HP4284A) manufactured by Agilent Technologies. The frequency characteristic of the inductance was measured using an impedance analyzer (4294A) manufactured by Agilent Technologies.

(実施例2、比較例4〜6のインダクタの特性:インダクタンス)
図21に示されるように、本発明の実施例2のインダクタは、Ni−Zn系フェライトインダクタと同程度のインダクタンスを有している。また、実施例2のインダクタには、1MHz程度まで渦電流損失等によるインダクタンスの低下が生じていない。更に、良好な高周波特性を有する比較例4〜6のインダクタンスのいずれと比較しても、同等以上の高周波まで高いインダクタンスを有している。また、実施例2の測定結果から、ビア導体及び連結導体から形成されたコイル部と、実施例2の磁芯とが互いに密着した状態で高温での熱処理を行っても、コイル部がショートしないことが分かる。
(Inductor characteristics of Example 2 and Comparative Examples 4 to 6: Inductance)
As shown in FIG. 21, the inductor of Example 2 of the present invention has an inductance comparable to that of a Ni—Zn ferrite inductor. In addition, the inductor of Example 2 has no inductance reduction due to eddy current loss or the like up to about 1 MHz. Furthermore, even if it compares with any of the inductance of Comparative Examples 4-6 which has a favorable high frequency characteristic, it has a high inductance to high frequency more than equivalent. Further, from the measurement result of Example 2, the coil part is not short-circuited even when heat treatment is performed at a high temperature in a state where the coil part formed of the via conductor and the connecting conductor and the magnetic core of Example 2 are in close contact with each other. I understand that.

バイアス電流が5Aであるときのインダクタのインダクタンスを表4に示す。   Table 4 shows the inductance of the inductor when the bias current is 5A.

(実施例2、比較例4〜6のインダクタの特性:バイアス電流に対するインダクタンス)
図22及び表4に示されるように、本発明の実施例2のインダクタは、比較例4〜6のインダクタ(Ni−Zn系フェライト磁芯を用いたインダクタ)と比較して、バイアス電流を大きくしたときのインダクタンスが顕著に優れていることが分かる。具体的には、例えばバイアス電流を5Aとしたときのインダクタンスの値は、比較例4乃至6のインダクタと比較して、概ね2倍程度である。これは、Ni−Zn系フェライトと比較して高い飽和磁束密度を有する金属粉末を磁芯材料として用いているためである。本発明の実施例2の構成を有するインダクタは、大電流を通電してもインダクタンスが低下しにくい、大電流通電に適したインダクタであることが分かる。
(Inductor characteristics of Example 2 and Comparative Examples 4 to 6: Inductance with respect to bias current)
As shown in FIG. 22 and Table 4, the inductor of Example 2 of the present invention has a larger bias current than the inductors of Comparative Examples 4 to 6 (inductors using Ni—Zn ferrite cores). It can be seen that the inductance is significantly superior. Specifically, for example, when the bias current is 5 A, the inductance value is approximately twice as large as that of the inductors of Comparative Examples 4 to 6. This is because a metal powder having a higher saturation magnetic flux density than that of Ni—Zn ferrite is used as the magnetic core material. It can be seen that the inductor having the configuration of the second embodiment of the present invention is an inductor suitable for large current application, in which the inductance does not easily decrease even when a large current is applied.

次に、実施例3及び実施例4の磁芯及びインダクタについて説明する。   Next, the magnetic core and inductor of Example 3 and Example 4 will be described.

(実施例3及び実施例4の磁芯用の粉末の作製)
予備成型体の材料として、軟磁性金属粉末を使用した。より具体的には、Fe−Si−Al系合金(センダスト)のガスアトマイズ粉末を用いた。粉末は、55μmの平均粒径(D50)を有していた。ボールミルを用いて、粉末を扁平化した。詳しくは、粉末に8時間の鍛造加工を施した後、窒素雰囲気中で700℃、3時間の熱処理を加え、これにより扁平形状のセンダスト粉末を得た。作製した粉末(扁平金属粉末)の平均長径(Da)、平均最大厚さ(ta)及び平均アスペクト比(Da/ta)を測定した。詳しくは、扁平金属粉末に樹脂を含浸して硬化させ、硬化体を作製した。次に、硬化体を研磨した。次に、走査電子顕微鏡を使用して研磨面上に位置する扁平金属粉末の形状を観察した。具体的には、30個の扁平金属粉末について、長径(D)と、最も厚い部位の厚さ(t)とを測定し、アスペクト比(D/t)を計算した。得られたアスペクト比(D/t)を平均して、平均アスペクト比(Da/ta)を得た。扁平金属粉末の平均長径(Da)は60μmであり、平均最大厚さ(ta)は3μmだった。また、平均アスペクト比(Da/ta)は20だった。
(実施例3及び実施例4の磁芯用の予備成型体の作製)
次に、扁平形状のセンダスト粉末に、溶媒、増粘剤及び熱硬化性バインダ成分を混合してスラリーを作製した。溶媒としては、エタノールを使用した。増粘剤としては、ポリアクリル酸エステルを使用した。熱硬化性バインダ成分としては、メチル系シリコーンレジンを使用した。ダイスロット法によりPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上にスラリーを塗布した。その後、60℃で1時間乾燥して溶媒を除去し、これにより予備成型体を作製した。
(Preparation of powder for magnetic core of Example 3 and Example 4)
Soft magnetic metal powder was used as a material for the preform. More specifically, a gas atomized powder of Fe—Si—Al alloy (Sendust) was used. The powder had an average particle size (D50) of 55 μm. The powder was flattened using a ball mill. Specifically, the powder was subjected to a forging process for 8 hours and then subjected to a heat treatment at 700 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a flat Sendust powder. The average major axis (Da), average maximum thickness (ta) and average aspect ratio (Da / ta) of the prepared powder (flat metal powder) were measured. Specifically, a flat metal powder was impregnated with a resin and cured to prepare a cured body. Next, the cured body was polished. Next, the shape of the flat metal powder located on the polished surface was observed using a scanning electron microscope. Specifically, for 30 flat metal powders, the major axis (D) and the thickness (t) of the thickest part were measured, and the aspect ratio (D / t) was calculated. The obtained aspect ratio (D / t) was averaged to obtain an average aspect ratio (Da / ta). The average long diameter (Da) of the flat metal powder was 60 μm, and the average maximum thickness (ta) was 3 μm. The average aspect ratio (Da / ta) was 20.
(Preparation of preform for magnetic core of Example 3 and Example 4)
Next, a slurry was prepared by mixing the sendend powder having a flat shape with a solvent, a thickener, and a thermosetting binder component. Ethanol was used as the solvent. A polyacrylic acid ester was used as the thickener. A methyl silicone resin was used as the thermosetting binder component. The slurry was applied on a PET (polyethylene terephthalate) film by a die slot method. Then, it dried at 60 degreeC for 1 hour, the solvent was removed, and this produced the preform.

(実施例3の磁芯用の平板の作製)
予備成型体を、抜型を用いてカットし、これにより横15mm、縦11mmの長方形の複数枚のシートを得た。所定枚数のシートを積層して金型に入れた。金型中のシートに、150℃の温度下において、2MPaの成型圧力で1時間の加圧成型を施した。加圧成型後の成型体(即ち、平板)の厚さは、0.9mmだった。
(Preparation of flat plate for magnetic core of Example 3)
The preform was cut using a punching die to obtain a plurality of rectangular sheets having a width of 15 mm and a length of 11 mm. A predetermined number of sheets were stacked and placed in a mold. The sheet in the mold was subjected to pressure molding at a molding pressure of 2 MPa for 1 hour at a temperature of 150 ° C. The thickness of the molded body (ie, flat plate) after pressure molding was 0.9 mm.

(実施例3の磁芯の作製)
図16に示されるように、加圧成型後の成型体を使用して、実施例3のインダクタの磁芯を作製した。詳しくは、成型体の所定の位置に、ドリル切削にて直径0.8mmの4つのビアホール(即ち、貫通孔)を設けた。次に、成型体に、窒素雰囲気中で650℃、1時間の熱処理を加え、これにより磁芯を作製した。作製した磁芯は、4.9g/cmの密度と、10KΩ・cm以上の体積抵抗率とを有していた。磁芯の密度から、磁芯中の金属材料(軟磁性金属粉末)等の体積充填率を求めた。金属材料の体積充填率は、約67%だった。また、メチル系シリコーンレジンの硬化後成分(即ち、酸化ケイ素を主成分とするガラス質からなるバインダ成分)の体積充填率は約18%であり、空孔率は、約15%だった。増粘剤は、熱処理によってほぼ完全に熱分解し、磁芯中には残らなかった。
(Preparation of magnetic core of Example 3)
As shown in FIG. 16, the magnetic core of the inductor of Example 3 was manufactured using the molded body after pressure molding. Specifically, four via holes (that is, through holes) having a diameter of 0.8 mm were provided at predetermined positions of the molded body by drill cutting. Next, the molded body was subjected to heat treatment at 650 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, thereby producing a magnetic core. The produced magnetic core had a density of 4.9 g / cm 3 and a volume resistivity of 10 KΩ · cm or more. From the density of the magnetic core, the volume filling rate of the metal material (soft magnetic metal powder) in the magnetic core was determined. The volume filling rate of the metal material was about 67%. Further, the volume filling rate of the post-curing component of the methyl-based silicone resin (that is, the binder component composed of a vitreous containing silicon oxide as a main component) was about 18%, and the porosity was about 15%. The thickener was almost completely pyrolyzed by the heat treatment and did not remain in the magnetic core.

(実施例3のインダクタの作製)
図16及び図17に示されるように、実施例1及び実施例2のインダクタと同様に、実施例3のインダクタを作製した。
(Production of inductor of Example 3)
As shown in FIGS. 16 and 17, the inductor of Example 3 was manufactured in the same manner as the inductors of Example 1 and Example 2.

(実施例4の磁芯の作製)
予備成型体を、抜型を用いてカットし、これにより横15mm、縦11mmの長方形の複数枚のシートを得た。所定枚数のシートを積層して金型に入れた。金型中のシートに、150℃の温度下において、2MPaの成型圧力で1時間の加圧成型を施した。加圧成型後の成型体(即ち、平板)の厚さは、0.9mmだった。次に、成型体に、窒素雰囲気中で650℃、1時間の熱処理を加えて、実施例4の磁芯を作製した。
(Preparation of magnetic core of Example 4)
The preform was cut using a punching die to obtain a plurality of rectangular sheets having a width of 15 mm and a length of 11 mm. A predetermined number of sheets were stacked and placed in a mold. The sheet in the mold was subjected to pressure molding at a molding pressure of 2 MPa for 1 hour at a temperature of 150 ° C. The thickness of the molded body (ie, flat plate) after pressure molding was 0.9 mm. Next, the molded body was subjected to heat treatment at 650 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to produce the magnetic core of Example 4.

(実施例4のインダクタの作製)
図18(a)に示されるように、0.3ミリの厚さを有するプリプレグを用意した。プリプレグには、横15mm、縦11mmの長方形の孔が形成されていた。このプリプレグを3枚積み重ねて、0.9ミリの厚さを有するプリプレグを作製した。実施例4の磁芯を、プリプレグの孔の内部に配置した。図18(b)に示されるように、0.5mmの厚さを有する樹脂基板を用意した。樹脂基板は、片面基銅箔板だって。詳しくは、樹脂基板の一方の面に、銅箔の導体パターンが形成されていた。2枚の樹脂基板を、導体パターンが上面及び下面に位置するようにして、プリプレグ及び磁芯の上下に夫々配置して、積層体を作製した。次に、積層体に、180℃の温度下において、3MPaの成型圧力で1時間の加圧成型を施した。加圧後の積層体を使用して、実施例4のインダクタを作製した。詳しくは、積層体の所定の位置(図16参照)に、ドリル切削にて直径0.8mmの4つのビアホール(即ち、貫通孔)を設けた。ビアホールに、直径0.8mmの銅製のビア導体を挿入した。ビア導体と、樹脂基板の導体パターンとを、半田付けによって接合し、これにより、実施例4のインダクタンスを作製した。以上の説明から理解されるように、実施例4のインダクタンスの磁芯は、プリプレグを含む積層樹脂基板の内部に配置されていた。
(Production of Inductor of Example 4)
As shown in FIG. 18A, a prepreg having a thickness of 0.3 mm was prepared. A rectangular hole having a width of 15 mm and a length of 11 mm was formed in the prepreg. Three prepregs were stacked to produce a prepreg having a thickness of 0.9 mm. The magnetic core of Example 4 was arrange | positioned inside the hole of a prepreg. As shown in FIG. 18B, a resin substrate having a thickness of 0.5 mm was prepared. The resin board is a single-sided copper foil board. Specifically, a copper foil conductor pattern was formed on one surface of the resin substrate. Two resin substrates were arranged above and below the prepreg and the magnetic core, respectively, so that the conductor pattern was positioned on the upper surface and the lower surface, to produce a laminate. Next, the laminate was subjected to pressure molding at a molding pressure of 3 MPa for 1 hour at a temperature of 180 ° C. The inductor of Example 4 was manufactured using the laminated body after pressurization. Specifically, four via holes (that is, through holes) having a diameter of 0.8 mm were provided by drill cutting at a predetermined position (see FIG. 16) of the laminate. A copper via conductor having a diameter of 0.8 mm was inserted into the via hole. The via conductor and the conductor pattern of the resin substrate were joined by soldering, whereby the inductance of Example 4 was produced. As understood from the above description, the magnetic core of the inductance of Example 4 was disposed inside the laminated resin substrate including the prepreg.

(実施例3及び実施例4のインダクタの特性の測定)
実施例3、4のインダクタの夫々について、1MHzのインダクタンス及びインダクタンスの周波数特性を測定した。1MHzのインダクタンスは、アジレント・テクノロジー株式会社のLCRメーター(HP4284A)を用いて測定した。インダクタンスの周波数特性は、アジレント・テクノロジー株式会社のインピーダンスアナライザー(4294A)を用いて測定した。
(Measurement of Inductor Characteristics of Example 3 and Example 4)
For each of the inductors of Examples 3 and 4, the 1 MHz inductance and the frequency characteristics of the inductance were measured. The 1 MHz inductance was measured using an LCR meter (HP4284A) manufactured by Agilent Technologies. The frequency characteristic of the inductance was measured using an impedance analyzer (4294A) manufactured by Agilent Technologies.

(実施例4、比較例1〜3のインダクタの特性:インダクタンス)
図23に示されるように、本発明の実施例4のインダクタは、Ni−Zn系フェライトインダクタと同程度のインダクタンスを有している。また、実施例4のインダクタには、1MHz程度まで渦電流損失等によるインダクタンスの低下が生じていない。更に、良好な高周波特性を有する比較例1〜3のインダクタンスのいずれと比較しても、同等以上の高周波まで高いインダクタンスを有している。
(Inductor characteristics of Example 4 and Comparative Examples 1-3: Inductance)
As shown in FIG. 23, the inductor of Example 4 of the present invention has an inductance comparable to that of a Ni—Zn ferrite inductor. Further, in the inductor of the fourth embodiment, the inductance is not reduced by eddy current loss or the like up to about 1 MHz. Furthermore, even if it compares with any of the inductance of Comparative Examples 1-3 which has a favorable high frequency characteristic, it has a high inductance to high frequency more than equivalent.

(実施例4、比較例1〜3のインダクタの特性:バイアス電流に対するインダクタンス)
図24に示されるように、本発明の実施例4のインダクタは、比較例1〜3のインダクタ(Ni−Zn系フェライト磁芯を用いたインダクタ)と比較して、バイアス電流を大きくしたときのインダクタンスが顕著に優れていることが分かる。具体的には、例えばバイアス電流を5Aとしたときのインダクタンスの値は、比較例1乃至3のインダクタと比較して、概ね2倍程度である。これは、Ni−Zn系フェライトと比較して高い飽和磁束密度を有する金属粉末を磁芯材料として用いているためである。本発明の実施例4の構成を有するインダクタは、大電流を通電してもインダクタンスが低下しにくい、大電流通電に適したインダクタであることが分かる。
(Inductor characteristics of Example 4 and Comparative Examples 1 to 3: Inductance with respect to bias current)
As shown in FIG. 24, the inductor of Example 4 of the present invention is obtained when the bias current is increased as compared with the inductors of Comparative Examples 1 to 3 (inductors using Ni-Zn ferrite cores). It can be seen that the inductance is remarkably excellent. Specifically, for example, when the bias current is 5 A, the value of the inductance is approximately twice that of the inductors of Comparative Examples 1 to 3. This is because a metal powder having a higher saturation magnetic flux density than that of Ni—Zn ferrite is used as the magnetic core material. It can be seen that the inductor having the configuration of Example 4 of the present invention is an inductor suitable for large current application, in which the inductance does not easily decrease even when a large current is applied.

(実施例3及び実施例4のインダクタの特性)
更に、図23及び図24に示されるように、実施例4のインダクタは、実施例3のインダクタと異なり積層樹脂基板に磁芯を内蔵しているにも係らず、実施例3のインダクタと殆ど同じ磁気特性を有している。即ち、本発明による磁芯は、基板の間に挟み込む際の加圧によって損傷しないだけでなく、優れた磁気特性が、基板の間に挟み込んだ後も維持されている。
(Characteristics of Inductor of Example 3 and Example 4)
Further, as shown in FIGS. 23 and 24, the inductor of the fourth embodiment is almost the same as the inductor of the third embodiment although the magnetic core is built in the laminated resin substrate unlike the inductor of the third embodiment. Have the same magnetic properties. That is, the magnetic core according to the present invention is not damaged by the pressurization when sandwiched between the substrates, and excellent magnetic properties are maintained even after being sandwiched between the substrates.

以上、本発明の実施例について説明したが、増粘剤や熱硬化性バインダ成分等の有機結合材は、上述した実施例に限定されない。具体的な有機結合材は、軟磁性金属粉末に応じて適宜選択すればよい。また、有機結合材の添加量も、軟磁性金属粉末に応じて適宜調整すればよい。例えば、熱硬化性バインダ成分の添加量を、軟磁性金属粉末の表面積に比例して調整することで、上述の実施例と同様の好適な結果を得ることができる。   As mentioned above, although the Example of this invention was described, organic binders, such as a thickener and a thermosetting binder component, are not limited to the Example mentioned above. A specific organic binder may be appropriately selected according to the soft magnetic metal powder. Further, the amount of the organic binder added may be appropriately adjusted according to the soft magnetic metal powder. For example, by adjusting the addition amount of the thermosetting binder component in proportion to the surface area of the soft magnetic metal powder, a suitable result similar to the above-described example can be obtained.

また、上述した実施例及び比較例においては、コイル部として絶縁皮膜を有しない導体を用いたが、例えば所定の部位に絶縁皮膜を有する導体を用いてもよい。また、ビア導体と連結導体とを加圧力によって接合する際、同時にヒュージングや電流パルスの通電を行い、接合を促進してもよい。また、熱処理による接合部の拡散接合は行わなくてもよい。一方、必要に応じ、接合部に金属粉ナノ粒子を介在させて、拡散接合を促進してもよい。   Moreover, in the Example and the comparative example mentioned above, although the conductor which does not have an insulating film was used as a coil part, you may use the conductor which has an insulating film in a predetermined | prescribed site | part, for example. Further, when the via conductor and the connecting conductor are joined together by applying pressure, fusing or current pulse energization may be performed simultaneously to promote joining. Further, the diffusion bonding of the bonded portion by heat treatment may not be performed. On the other hand, if necessary, diffusion bonding may be promoted by interposing metal powder nanoparticles in the joint.

10,10A,10B モジュール(電源モジュール)
200,200B 回路基板
210 側壁部
220 対向面
230 反対面
240 電子部品
250 接続端
260 端子
300,300A,300X インダクタ
310,310A,310X 磁芯
312 軟磁性金属粉末(軟磁性金属材料)
314 バインダ(絶縁性材料)
314X バインダ成分
318X 空孔
320 対向面
330 放熱面
340 貫通孔
342 内壁
346,346X 保持孔
350 コイル
360 コイル部
362 貫通部(ビア導体)
364 第1連結部(連結導体)
366 第2連結部(連結導体)
370 接続部
372 接続端
400 放熱部材
410 保持孔
500 連結部材
600 コーティング
800 外部回路基板
810 冷却用部材
820X スペーサ
822X 本体部
824X 被保持部
10, 10A, 10B module (power supply module)
200, 200B Circuit board 210 Side wall part 220 Opposite surface 230 Opposite surface 240 Electronic component 250 Connection end 260 Terminal 300, 300A, 300X Inductor 310, 310A, 310X Magnetic core 312 Soft magnetic metal powder (soft magnetic metal material)
314 Binder (insulating material)
314X Binder component 318X Hole 320 Opposing surface 330 Heat radiation surface 340 Through hole 342 Inner wall 346, 346X Holding hole 350 Coil 360 Coil portion 362 Through portion (via conductor)
364 1st connection part (connection conductor)
366 Second connecting part (connecting conductor)
370 Connection portion 372 Connection end 400 Heat radiation member 410 Holding hole 500 Connection member 600 Coating 800 External circuit board 810 Cooling member 820X Spacer 822X Main body portion 824X Holding portion

Claims (18)

扁平形状を有する軟磁性金属粉末をバインダ成分によって結着させた磁芯であり、弾性を有する磁芯であって、
60体積%以上の前記軟磁性金属粉末と、10体積%以上かつ25体積%以下の空孔とを含んでおり、
前記バインダ成分は、酸化ケイ素を主成分としている
磁芯。
A magnetic core in which a soft magnetic metal powder having a flat shape is bound by a binder component, and a magnetic core having elasticity,
60% by volume or more of the soft magnetic metal powder and 10% by volume or more and 25% by volume or less of pores,
The binder component is a magnetic core mainly composed of silicon oxide.
請求項1記載の磁芯であって、
ISO7619−typeDによるゴム硬度が、92以上かつ96以下である
磁芯。
The magnetic core according to claim 1,
A magnetic core having a rubber hardness of 92 or more and 96 or less according to ISO 7619-type D.
請求項1又は請求項2記載の磁芯であって、
ヤング率が10GPa以上かつ90Gpa以下である
磁芯。
The magnetic core according to claim 1 or 2, wherein
A magnetic core having a Young's modulus of 10 GPa or more and 90 Gpa or less.
請求項3記載の磁芯であって、
ヤング率が20GPa以上かつ50Gpa以下である
磁芯。
The magnetic core according to claim 3,
A magnetic core having a Young's modulus of 20 GPa or more and 50 GPa or less.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の磁芯であって、
10KΩ・cm以上の電気抵抗率を有する
磁芯。
A magnetic core according to any one of claims 1 to 4,
A magnetic core having an electrical resistivity of 10 KΩ · cm or more.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の磁芯であって、
1MHzの周波数における比透磁率の実数成分が100以上である
磁芯。
A magnetic core according to any one of claims 1 to 5,
A magnetic core whose real component of relative permeability at a frequency of 1 MHz is 100 or more.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の磁芯であって、
前記軟磁性金属粉末は、Fe系合金からなる
磁芯。
A magnetic core according to any one of claims 1 to 6,
The soft magnetic metal powder is a magnetic core made of an Fe-based alloy.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の磁芯であって、
前記軟磁性金属粉末は、Fe−Si系合金からなる
磁芯。
A magnetic core according to any one of claims 1 to 6,
The soft magnetic metal powder is a magnetic core made of an Fe-Si alloy.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の磁芯であって、
前記軟磁性金属粉末は、Fe−Si−Al系合金又はFe−Si−Cr系合金からなる
磁芯。
A magnetic core according to any one of claims 1 to 6,
The soft magnetic metal powder is a magnetic core made of an Fe-Si-Al alloy or an Fe-Si-Cr alloy.
請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の磁芯であって、
平板形状を有しており、
前記平板形状の厚さは、1mm以下である
磁芯。
A magnetic core according to any one of claims 1 to 9,
It has a flat plate shape
The magnetic core whose thickness of the flat plate shape is 1 mm or less.
請求項10記載の複数の磁芯を磁芯部品として備える磁芯であって、
複数の前記磁芯部品が接着剤を介して積層されている
磁芯。
A magnetic core comprising a plurality of magnetic cores according to claim 10 as a magnetic core component,
A magnetic core in which a plurality of the magnetic core components are laminated via an adhesive.
請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の磁芯であって、
表面の少なくとも一部が絶縁樹脂によって覆われており、
前記絶縁樹脂の一部は、前記磁芯の表層に含浸している
磁芯。
A magnetic core according to any one of claims 1 to 11,
At least part of the surface is covered with insulating resin,
A magnetic core in which a part of the insulating resin is impregnated in a surface layer of the magnetic core.
請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の磁芯であって、
0.5T以上の飽和磁束密度を有する
磁芯。
A magnetic core according to any one of claims 1 to 12,
A magnetic core having a saturation magnetic flux density of 0.5 T or more.
請求項1乃至請求項13のいずれかに記載の磁芯と、コイルとを備えたインダクタであって、
前記コイルは、コイル部と接続端とを有している
インダクタ。
An inductor comprising the magnetic core according to any one of claims 1 to 13 and a coil,
The coil is an inductor having a coil portion and a connection end.
請求項14記載のインダクタであって、
前記磁芯には、貫通孔が形成されており、
前記コイルの前記コイル部は、貫通部を有しており、
前記貫通部は、前記貫通孔を貫通している
インダクタ。
The inductor according to claim 14, wherein
A through hole is formed in the magnetic core,
The coil part of the coil has a penetration part,
The through portion is an inductor penetrating the through hole.
請求項15記載のインダクタであって、
前記磁芯には、複数の前記貫通孔が形成されており、
前記コイルの前記コイル部は、複数の前記貫通部と、連結導体とを有しており、
前記貫通部は、前記貫通孔を貫通しており、
前記連結導体は、前記磁芯の上面又は下面において前記貫通部の端部を連結するようにして、前記磁芯に取り付けられており、
前記連結導体を前記磁芯に取り付けた後の前記磁芯の厚さは、前記連結導体を前記磁芯に取り付ける前の前記磁芯の厚さに比べて、2.5%以上かつ5.0%以下減少しており、
前記コイル部を前記磁芯から外すと、前記磁芯の厚さは、前記連結導体を前記磁芯に取り付ける前の厚さに近づくように回復する
インダクタ。
The inductor according to claim 15, wherein
A plurality of the through holes are formed in the magnetic core,
The coil portion of the coil has a plurality of the through portions and a connecting conductor,
The penetrating portion penetrates the through hole,
The connecting conductor is attached to the magnetic core so as to connect the end of the penetrating portion on the upper surface or the lower surface of the magnetic core,
The thickness of the magnetic core after the connection conductor is attached to the magnetic core is 2.5% or more and 5.0 compared to the thickness of the magnetic core before the connection conductor is attached to the magnetic core. % Or less,
When the coil part is removed from the magnetic core, the thickness of the magnetic core recovers to approach the thickness before the connection conductor is attached to the magnetic core.
請求項15又は請求項16記載のインダクタであって、
前記コイルの前記貫通部は、前記貫通孔の内壁を弾性変形させるようにして、前記貫通孔を貫通しており、前記コイルは、前記貫通孔の前記内壁が前記貫通部に加える押圧力によって保持されている
インダクタ。
An inductor according to claim 15 or claim 16,
The through portion of the coil penetrates the through hole so as to elastically deform the inner wall of the through hole, and the coil is held by a pressing force applied to the through portion by the inner wall of the through hole. Inductor that is.
請求項14乃至請求項17のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルは、絶縁被覆を有していない
インダクタ。
An inductor according to any one of claims 14 to 17,
The coil is an inductor having no insulation coating.
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