JP2016006830A - Inductor array - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のインダクタが磁性体の内部に並べられて構成されるインダクタアレイに関するものである。 The present invention relates to an inductor array in which a plurality of inductors are arranged inside a magnetic body.
従来、この種のインダクタアレイとしては、例えば、特許文献1に開示された積層セラミック電子部品がある。この積層セラミック電子部品は、セラミック焼結体内に2つのコイル導体が縦方向に積層されて構成されている。また、特許文献2に開示された積層型フィルタアレイもある。この積層型フィルタアレイは、複数のコイルを含むコイル部と複数のコンデンサを含むコンデンサ部とを備える。コイル部は、複数の導体パターンが横方向に並んで形成された複数の絶縁体層が積層されて形成され、絶縁体中に複数のコイルが横方向に並んで構成されている。また、特許文献3に開示されたインダクタアレイチップもある。このインダクタアレイチップは、複数のコイル状導体が複数の磁性体層間それぞれに配されて形成され、磁性体中に複数のコイルが横方向に並んで構成されている。
Conventionally, as this type of inductor array, for example, there is a multilayer ceramic electronic component disclosed in
しかしながら、上記従来の特許文献2や特許文献3に開示された、複数のコイルが横方向に並んで構成されるインダクタアレイにおいては、複数のコイルの中にインダクタンス値が異なるものが存在し、各コイル間でインダクタンス値が揃わないという問題があった。
However, in the inductor array configured by arranging a plurality of coils in the horizontal direction disclosed in the above-described
例えば、図1(a)に断面図、同図(b)に平面図、同図(c)に等価回路図を示すインダクタアレイ1においては、2つのインダクタ2,3の間でインダクタンス値L1,L2が異なる。2つのインダクタ2,3は、コイル導体2a,3aが同じ態様で巻かれて、同じ向きに平行に磁束φ1,φ2を発生し、フェライトからなる磁性体4中に横方向に並んで構成されている。このようにインダクタ2,3を横に並べて配置したアレイ構造では、同図(b)に示す引き出し層部分の平面図のように、中心線cを中心に左右対象の構造にはならず、コイル導体2a,3aの巻回端部を外部電極に引き出す引き出し部2b,3bにおいて必ず非対称性のパターンとなる。
For example, in the
同図に示す構造では、磁性体4の左側に形成されたインダクタ2の引き出し部2bは磁性体4のほぼ中央を通るが、磁性体4の右側に形成されたインダクタ3の引き出し部3bは磁性体4の端部を通る。このため、左側のインダクタ2の引き出し部2bが生成する磁束は全てが磁性体4の中を通るので、引き出し部2bにおけるインダクタンスの取得効率は高まる。一方、右側のインダクタ3の引き出し部3bが生成する磁束が磁性体4中に分布する領域は狭くなるので、引き出し部3bにおけるインダクタンスの取得効率は低くなる。この結果、左側のインダクタ2のインダクタンス値L1は右側のインダクタ3のインダクタンス値L2より約1割程度大きくなる。
In the structure shown in the figure, the lead portion 2b of the
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
導体が同じ態様で巻かれて同じ向きに磁束を発生する複数のインダクタが磁性体の内部に横に並べられて構成されるインダクタアレイにおいて、
複数のインダクタの中で異なるインダクタンス値を呈するインダクタを形成する導体の一部または全部の周辺における磁性体の材料の透磁率が異ならせられて、複数のインダクタの各インダクタンス値が揃えられていることを特徴とする。
The present invention has been made to solve such problems,
In an inductor array in which a plurality of inductors in which conductors are wound in the same manner and generate magnetic flux in the same direction are arranged side by side inside the magnetic body,
The magnetic material has different magnetic permeability around some or all of the conductors forming the inductor that exhibits different inductance values among the multiple inductors, and the inductance values of the multiple inductors are aligned. It is characterized by.
本構成によれば、複数のインダクタの中で異なるインダクタンス値を呈するインダクタを形成する導体の一部または全部の周辺における磁性体の材料の透磁率が異ならせられることで、導体の一部または全部で生成される磁束によって取得されるインダクタンスは、その磁束が通る磁性体の透磁率によって調節される。そして、取得されるインダクタンスのこの調節により、複数のインダクタの各インダクタンス値が揃えられる。 According to this configuration, part or all of the conductors can be obtained by changing the magnetic permeability of the magnetic material around a part or all of the conductors forming the inductors having different inductance values among the plurality of inductors. The inductance acquired by the magnetic flux generated in is adjusted by the magnetic permeability of the magnetic material through which the magnetic flux passes. And by this adjustment of the acquired inductance, the inductance values of the plurality of inductors are aligned.
また、本発明は、異なるインダクタンス値を呈するインダクタ、例えば、導体の巻回端部を外部電極に引き出す引き出し部が磁性体の端部に位置しないインダクタが、他のインダクタが呈するインダクタンス値よりも大きなインダクタンス値を呈し、導体の一部または全部の周辺における磁性体の材料の透磁率が低く設定されていることを特徴とする。 In addition, the present invention provides an inductor exhibiting different inductance values, for example, an inductor in which the lead-out portion for drawing the winding end portion of the conductor to the external electrode is not located at the end portion of the magnetic material is larger than the inductance value exhibited by other inductors. An inductance value is exhibited, and the magnetic permeability of the magnetic material around a part or all of the conductor is set low.
本構成によれば、大きなインダクタンス値を呈するインダクタを形成する導体の一部または全部の周辺における磁性体の材料の透磁率が低く設定されることで、導体の一部または全部で生成される磁束によって取得されるインダクタンスは小さく調節される。そして、取得されるインダクタンスのこの調節により、大きなインダクタンス値を呈していたインダクタのインダクタンス値は、他のインダクタが呈するインダクタンス値に合わせられる。 According to this configuration, the magnetic flux generated in a part or all of the conductor is set by setting the magnetic permeability of the magnetic material around a part or all of the conductor forming the inductor exhibiting a large inductance value to be low. The inductance obtained by is adjusted small. And by this adjustment of the acquired inductance, the inductance value of the inductor exhibiting a large inductance value is matched with the inductance value exhibited by other inductors.
また、本発明は、異なるインダクタンス値を呈するインダクタ、例えば、導体の巻回端部を外部電極に引き出す引き出し部が磁性体の端部に位置するインダクタが、他のインダクタが呈するインダクタンス値よりも小さなインダクタンス値を呈し、導体の一部または全部の周辺における磁性体の材料の透磁率が高く設定されていることを特徴とする。 Further, the present invention provides an inductor having different inductance values, for example, an inductor in which a lead-out portion that draws the winding end portion of the conductor to the external electrode is positioned at the end portion of the magnetic body is smaller than the inductance value that other inductors exhibit. It exhibits an inductance value, and the magnetic permeability of the magnetic material around a part or all of the conductor is set high.
本構成によれば、小さなインダクタンス値を呈するインダクタを形成する導体の一部または全部の周辺における磁性体の材料の透磁率が高く設定されることで、導体の一部または全部で生成される磁束によって取得されるインダクタンスは大きく調節される。そして、取得されるインダクタンスのこの調節により、小さなインダクタンス値を呈していたインダクタのインダクタンス値は、他のインダクタが呈するインダクタンス値に合わせられる。 According to this configuration, the magnetic flux generated in a part or all of the conductor is set by setting the magnetic permeability of the magnetic material around the part or all of the conductor forming the inductor exhibiting a small inductance value to be high. The inductance obtained by is greatly adjusted. And by this adjustment of the acquired inductance, the inductance value of the inductor exhibiting a small inductance value is matched with the inductance value exhibited by other inductors.
また、本発明は、導体の一部が、異なるインダクタンス値を呈するインダクタの巻回端部を外部電極に引き出す引き出し部、または異なるインダクタンス値を呈するインダクタの巻回途中部分であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that a part of the conductor is a lead-out portion that pulls out a winding end portion of an inductor exhibiting a different inductance value to an external electrode, or a winding intermediate portion of an inductor exhibiting a different inductance value. .
本構成によれば、異なるインダクタンス値を呈するインダクタの巻回端部を外部電極に引き出す引き出し部、または異なるインダクタンス値を呈するインダクタの巻回途中部分の導体周辺における磁性体の材料の透磁率が異ならせられることで、引き出し部または巻回途中部分の導体部分で生成される磁束によって取得されるインダクタンスが調節され、複数のインダクタの各インダクタンス値が揃えられる。 According to this configuration, the magnetic permeability of the magnetic material around the lead-out portion that draws out the winding end portion of the inductor exhibiting different inductance values to the external electrode or the conductor in the middle of winding of the inductor exhibiting different inductance values is different. By doing so, the inductance acquired by the magnetic flux generated in the lead portion or the conductor portion in the middle of winding is adjusted, and the inductance values of the plurality of inductors are aligned.
また、本発明は、異なるインダクタンス値を呈するインダクタが、導体の巻回端部を外部電極に引き出す引き出し部が、インダクタの巻回途中部分の導体によって囲まれる磁性体の磁心領域を交差しないで、外部電極に引き出されることを特徴とする。 In addition, the present invention provides an inductor exhibiting different inductance values so that the lead-out portion that pulls out the winding end portion of the conductor to the external electrode does not intersect the magnetic core region surrounded by the conductor in the winding middle portion of the inductor, It is drawn out to an external electrode.
本構成によれば、引き出し部が磁性体の磁心領域を交差しないので、磁心領域を通過する磁束は引き出し部によって遮られることはない。このため、磁心領域を通過する磁束の大きさを確保することができ、異なるインダクタンス値を呈するインダクタの直流重畳特性を損なうことなく、複数のインダクタの各インダクタンス値を揃えることができる。 According to this configuration, since the lead portion does not intersect the magnetic core region of the magnetic material, the magnetic flux passing through the magnetic core region is not blocked by the lead portion. For this reason, the magnitude | size of the magnetic flux which passes a magnetic core area | region can be ensured, and it can arrange | equalize each inductance value of a several inductor, without impairing the direct current superimposition characteristic of the inductor which exhibits a different inductance value.
また、本発明は、異なるインダクタンス値を呈するインダクタを形成する導体によって囲まれる磁性体の磁心領域の透磁率が変更されないことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the magnetic permeability of the magnetic core region surrounded by the conductors forming the inductors having different inductance values is not changed.
本構成によれば、磁性体の磁心領域の透磁率が変更されないので、磁心領域を通過する磁束の大きさを確保することができる。このため、本構成によっても、異なるインダクタンス値を呈するインダクタの直流重畳特性を損なうことなく、複数のインダクタの各インダクタンス値を揃えることができる。 According to this configuration, since the magnetic permeability of the magnetic core region of the magnetic material is not changed, the magnitude of the magnetic flux passing through the magnetic core region can be ensured. For this reason, even with this configuration, the inductance values of a plurality of inductors can be made uniform without impairing the DC superimposition characteristics of inductors exhibiting different inductance values.
本発明によれば、複数のインダクタの各インダクタンス値が揃えられるインダクタアレイを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inductor array in which the inductance values of a plurality of inductors are aligned.
次に、本発明のインダクタアレイを実施するための形態について、説明する。 Next, the form for implementing the inductor array of this invention is demonstrated.
図2(a)は、本発明の一実施の形態によるインダクタアレイ11の平面図、同図(b)は断面図である。 FIG. 2A is a plan view of the inductor array 11 according to the embodiment of the present invention, and FIG.
インダクタアレイ11は、2つのインダクタ12,13がフェライトからなる磁性体14の内部に横に並べられて構成されている。インダクタアレイ11の外形寸法は、2520サイズ(長辺2.5mm×短辺2.0mm)で、厚さT=1.0mmである。各インダクタ12,13は、コイル導体12a,13aが同じ態様で巻かれて、同じ向きに平行に磁束φ1,φ2を発生する。
The inductor array 11 includes two
インダクタアレイ11は積層フェライトインダクタアレイであり、図3の分解平面図に示すように、磁性体14を構成する各磁性体層14aが積層されて形成されている。最下層の磁性体層14a上には導体パターン12a1,13a1が形成されており、導体パターン12a1,13a1には第1の引き出し部12b1,13b1が延設されている。最下層の磁性体層14aの上方には、導体パターン12a2,13a2が形成された磁性体層14aと、導体パターン12a1,13a1が形成された磁性体層14aとが交互に積層されている。最上層の磁性体層14a上には第2の引き出し部12b2,13b2が形成されている。各導体パターン12a1,12a2、13a1,13a2、および各引き出し部12b1,12b2、13b1,13b2はAg等の導電性材料からなる。
The inductor array 11 is a laminated ferrite inductor array, and is formed by laminating the magnetic layers 14a constituting the
各導体パターン12a1,12a2および引き出し部12b2は、各磁性体層14aが積層されて一点鎖線で示すビアホール導体15aによって螺旋状に接続されることで、コイル導体12aを構成する。コイル導体12aの一方の巻回端部は第1の引き出し部12b1、他方の巻回端部は第2の引き出し部12b2を介して、図示しない外部電極に接続される。また、各導体パターン13a1,13a2および引き出し部13b2は、各磁性体層14aが積層されて一点鎖線で示すビアホール導体15bによって螺旋状に接続されることで、コイル導体13aを構成する。コイル導体13aの一方の巻回端部は第1の引き出し部13b1、他方の巻回端部は第2の引き出し部13b2を介して、図示しない外部電極に接続される。 Each of the conductor patterns 12a1, 12a2 and the lead-out part 12b2 constitutes the coil conductor 12a by laminating the respective magnetic layers 14a and spirally connecting via via-hole conductors 15a indicated by alternate long and short dash lines. One winding end of the coil conductor 12a is connected to an external electrode (not shown) via a first lead portion 12b1 and the other winding end portion is connected to a second lead portion 12b2. In addition, each conductor pattern 13a1, 13a2 and lead portion 13b2 constitutes a coil conductor 13a by laminating each magnetic layer 14a and spirally connecting via via-hole conductors 15b indicated by alternate long and short dash lines. One winding end of the coil conductor 13a is connected to an external electrode (not shown) via a first lead portion 13b1 and the other winding end portion is connected to a second lead portion 13b2.
本実施の形態では、インダクタ13の引き出し部13b2が磁性体14の中央部に位置し、インダクタ12の引き出し部12b2が磁性体14の端部に位置する。このため、各インダクタ12,13のインダクタンス値L1,L2は、コイル導体12a,13aおよび各引き出し部12b1,12b2,13b1,13b2の全てが同じ透磁率μの磁性体14の中にある場合、L1=0.524μH,L2=0.582μHとなり、異なる。つまり、インダクタ13のインダクタンス値L2はインダクタ12のインダクタンス値L1より約10%大きくなる。しかし、本実施の形態では、2つのインダクタ12,13の中で異なるインダクタンス値を呈するインダクタ13の引き出し部13b2の周辺領域16における磁性体14の材料の透磁率μが異ならせられて、2つのインダクタ12,13の各インダクタンス値L1,L2が揃えられている。本実施の形態では、上記のように、インダクタ13は、インダクタ12が呈するインダクタンス値L1よりも大きなインダクタンス値L2を呈するので、インダクタ13の引き出し部13b2の周辺領域16における磁性体14の材料の透磁率μが低く設定されている。
In the present embodiment, the lead portion 13b2 of the
下記の表1は、直方体状をした領域16の高さHおよび幅Wの寸法(図2(b)参照)を変化させた場合における、各インダクタ12,13のインダクタンス値L1,L2を示している。
上記の表の最上段に示される、領域16の高さHおよび幅Wが共に0mmのケースは、コイル導体12a,13aおよび各引き出し部12b1,12b2,13b1,13b2の全てが同じ透磁率μの磁性体14の中にある従来のインダクタアレイである。このケースでは、各インダクタ12,13のインダクタンス値L1,L2の差は10.0%になっている。また、コイル導体12aおよび各引き出し部12b1,12b2の全てが同じ透磁率μの磁性体14の中にあるインダクタ12は、領域16の高さHおよび幅Wの寸法の変化にかかわらず、インダクタンス値L1は一定の値を保っている。しかし、引き出し部13b2の周辺領域16における磁性体14の材料の透磁率μが低く設定されているインダクタ13は、領域16の高さHおよび幅Wの寸法が大きくなるのに連れて、インダクタンス値L2は小さくなる。そして、最下段の高さ0.15mm、幅0.5mmで、インダクタ13のインダクタンス値L2はインダクタ12のインダクタンス値L1とほぼ同じになり、両者の差が0.2%になって各インダクタ12,13のインダクタンス値L1,L2は揃う。
In the case where the height H and width W of the
このように本実施形態のインダクタアレイ11によれば、2つのインダクタ12,13の中で異なるインダクタンス値を呈するインダクタ13を形成する引き出し部13b2の周辺領域16における磁性体14の材料の透磁率μが適切に異ならせられることで、引き出し部13b2で生成される磁束によって取得されるインダクタンスは、その磁束が通る領域16における磁性体14の透磁率μによって調節される。そして、取得されるインダクタンスのこの調節により、2つのインダクタ12,13の各インダクタンス値L1,L2が揃えられる。本実施の形態では、上記のように、大きなインダクタンス値L2を呈するインダクタ13を形成する引き出し部13b2の周辺領域16における磁性体14の材料の透磁率μが低く設定されることで、引き出し部13b2で生成される磁束によって取得されるインダクタンスは小さく調節される。そして、取得されるインダクタンスのこの調節により、大きなインダクタンス値を呈していたインダクタ13のインダクタンス値L2は、他のインダクタ12が呈するインダクタンス値L1に合わせられる。
As described above, according to the inductor array 11 of the present embodiment, the magnetic permeability μ of the material of the
また、本実施形態のインダクタアレイ11は、インダクタ13の引き出し部13b2が、インダクタ13の巻回途中部分の導体パターン13a1,13a2によって囲まれる磁性体14の磁心領域17(図2参照)を交差しないで外部電極に引き出されるので、磁心領域17を通過する磁束φ2は引き出し部13b2によって遮られることはない。このため、磁心領域17を通過する磁束φ2の大きさを確保することができ、インダクタ13の直流重畳特性を損なうことなく、2つのインダクタ12,13の各インダクタンス値L1,L2を揃えることができる。
Further, in the inductor array 11 of the present embodiment, the lead portion 13b2 of the
なお、上記の実施形態では、インダクタ13の引き出し部13b2の周辺領域16が磁心領域17にはみだしている場合について、説明した。しかし、図4に示す第1の変形例のように、磁心領域17にはみださない領域16aを引き出し部13b2の周辺に設定し、磁性体14の磁心領域17の透磁率μが変更されない構成にすることで、磁心領域17を通過する磁束φ2の大きさを確保することができる。なお、同図において図2と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。このため、本構成によっても、インダクタ13の直流重畳特性を損なうことなく、2つのインダクタ12,13の各インダクタンス値L1,L2を揃えることができる。
In the above embodiment, the case where the
また、上記の実施形態では、インダクタ13を形成する導体の一部を引き出し部13b2とし、引き出し部13b2の周辺領域16における磁性体14の材料の透磁率μを異ならせた場合について、説明した。しかし、インダクタ13を形成する導体の一部は、図5(a)に示す第2の変形例の断面図のように、インダクタ13の巻回途中部分のコイル導体13a周辺の領域18であってもよい。また、同図(b)に示す第3の変形例の断面図のように、インダクタ13のコイル導体13aおよび引き出し部13b1,13b2の全部の周辺領域19であってもよい。なお、図5において図2(b)と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
In the above-described embodiment, a case has been described in which part of the conductor forming the
本構成によれば、異なるインダクタンス値を呈するインダクタ13の巻回途中部分の導体周辺領域18、または異なるインダクタンス値を呈するインダクタ13の全部の導体周辺領域19における磁性体14の材料の透磁率μが異ならせられることで、インダクタ13の巻回途中部分または全部の導体部分で生成される磁束によって取得されるインダクタンスが調節され、2つのインダクタ12,13の各インダクタンス値L1,L2が揃えられる。
According to this configuration, the magnetic permeability μ of the material of the
また、上記の実施形態では、異なるインダクタンス値を呈するインダクタが、引き出し部13b2が磁性体14の中央部に位置して磁性体14の端部に位置せず、インダクタ12よりも大きなインダクタンス値を呈するインダクタ13である場合について、説明した。しかし、異なるインダクタンス値を呈するインダクタは、引き出し部12b2が磁性体14の端部に位置して、インダクタ13よりも小さなインダクタンス値を呈するインダクタ12であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the inductor having a different inductance value exhibits an inductance value larger than that of the inductor 12 because the lead portion 13b2 is positioned at the center portion of the
この場合、小さなインダクタンス値を呈するインダクタ12を形成するコイル導体12aの一部またはインダクタ全部の導体周辺領域における磁性体14の材料の透磁率μが高く設定されることで、コイル導体12aの一部またはインダクタ全部の導体で生成される磁束によって取得されるインダクタンスは大きく調節される。例えば、図5(c)に示す第4の変形例のように、コイル導体12aの引き出し部12b2の周辺領域20における磁性体14の材料の透磁率μが高く設定されることで、引き出し部12b2で生成される磁束によって取得されるインダクタンスは大きく調節される。そして、取得されるインダクタンスのこの調節により、小さなインダクタンス値を呈していたインダクタ12のインダクタンス値L1は、インダクタ13が呈するインダクタンス値L2に合わせられる。
In this case, the magnetic permeability μ of the material of the
また、上記の実施形態のインダクタアレイ11は2つのインダクタ12,13から構成される場合について、説明した。しかし、インダクタアレイ11は3つ以上のインダクタから構成されていてもよい。この構成においても、複数のインダクタの中で異なるインダクタンス値を呈するインダクタを形成する導体の一部または全部の周辺における磁性体14の材料の透磁率μが異ならせられることで、導体の一部または全部で生成される磁束によって取得されるインダクタンスは、その磁束が通る磁性体14の透磁率μによって調節される。そして、取得されるインダクタンスのこの調節により、複数のインダクタの各インダクタンス値が揃えられ、上記の実施形態によるインダクタアレイ11と同様な作用効果が奏される。
Moreover, the case where the inductor array 11 of the above-described embodiment is composed of two
本発明のインダクタアレイは、各インダクタのインダクタンス値が等しく設定されることが要求される種々のインダクタアレイ、例えば、マルチフェイズ型DC/DCコンバータにおいてキャパシタと共に平滑回路を構成するインダクタアレイなどに、用いることができる。 The inductor array of the present invention is used for various inductor arrays that are required to have the same inductance value for each inductor, for example, an inductor array that forms a smoothing circuit with a capacitor in a multi-phase DC / DC converter. be able to.
11…インダクタアレイ
12,13…インダクタ
12a,13a…コイル導体
12a1,12a2、13a1,13a2…導体パターン
12b1,12b2、13b1,13b2…引き出し部
14…磁性体
14a…磁性体層
15a,15b…ビアホール導体
16,16a,18,19,20…導体の周辺領域
17…磁性体14の磁心領域
φ1,φ2…磁束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ...
Claims (8)
複数の前記インダクタの中で異なるインダクタンス値を呈するインダクタを形成する前記導体の一部または全部の周辺における前記磁性体の材料の透磁率が異ならせられて、複数の前記インダクタの各インダクタンス値が揃えられていることを特徴とするインダクタアレイ。 In an inductor array in which a plurality of inductors in which conductors are wound in the same manner and generate magnetic flux in the same direction are arranged side by side inside the magnetic body,
The magnetic material has different permeability around a part or all of the conductor forming the inductor exhibiting different inductance values among the plurality of inductors, and the inductance values of the plurality of inductors are aligned. An inductor array characterized in that
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