JP2016086034A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】多層巻きにおける戻し巻き部分の形状安定性を向上させたインダクタを提供する。
【解決手段】巻き線を巻回する巻芯部と、巻芯部の両端に設けられた２つのツバ部と、を有するコアと、巻芯部に複数層にわたって巻いた巻き線であって、巻芯部に前記２つのツバ部の一方のツバ部から他方のツバ部に向かう順進方向に沿った複数回巻きで構成される順進巻き層と、順進巻き層から続き、順進巻き層の上に順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻きで構成される後進巻き層と、後進巻き層から続き、順進方向について、後進巻き層の上をわたって１／２回巻き未満で順進巻き層の順進方向側の巻芯部に至る、戻し巻き部分と、を含む、巻き線と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の移動体通信機器等に用いられる多層巻きの巻き線を有するインダクタに関する。

近年、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の移動体通信機器では、例えば、ノイズ除去、高周波抑制フィルタ等に用いられるインダクタがさらに小型化されてきている。そのため、インダクタを構成するコアの周囲に巻き線を層状に巻回した時の層の厚み、つまり、巻き線の巻き層厚みをさらに抑制する必要がある。

例えば、コイル部品の巻き線の巻き層厚みを抑えるように巻き線の巻き方を工夫したコイル部品が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５-０４４８５８号公報

上記コイル部品では、例えば、２層目で長い距離を巻き戻す場合には、巻き戻し部分の形状安定性が乏しくなり、巻き戻しに多く巻く必要があるというおそれがあった。

本発明は、多層巻きにおける戻し巻き部分の形状安定性を向上させたインダクタを提供することを目的とする。

本発明に係るインダクタは、巻き線を巻回する巻芯部と、前記巻芯部の両端に設けられた２つのツバ部と、を有するコアと、
前記巻芯部に複数層にわたって巻いた巻き線であって、
前記巻芯部に前記２つのツバ部の一方のツバ部から他方のツバ部に向かう順進方向に沿った複数回巻きで構成される順進巻き層と、
前記順進巻き層の上に前記順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻の後進巻き層と、
前記後進巻き層の最後の巻きから前記順進方向について、前記後進巻き層の上をわたって１／２回巻き未満で前記順進巻き層の順進方向側の巻芯部に至る、戻し巻き部分と、
を含む、巻き線と、
を備える。

本発明に係るインダクタは、特に、巻き線の多層巻きにおける戻し巻き部分を１／２回巻き未満で、順進方向側の巻芯部に至るように構成することを特徴とする。この結果、多層巻きにおける戻し巻き部分を安定化させることができる。

実施の形態１に係るインダクタのコアのツバ部に設けた外部電極を底面とした場合における巻き線の状態を示す一方の側面図である。 図１の巻き線の順序を示した模式図である。 実施の形態１に係るインダクタのコアのツバ部に設けた外部電極を底面とした場合における巻き線の状態を示す底面図である。 実施の形態１に係るインダクタのコアのツバ部に設けた外部電極を底面とした場合における巻き線の状態を示す他方の側面図である。 実施の形態１に係るインダクタのコアのツバ部に設けた外部電極を底面とした場合における巻き線の状態を示す平面図である。 実施の形態１に係るインダクタのコアの巻芯部の長手方向から見た正面図である。 実施の形態２に係るインダクタのコアのツバ部に設けた外部電極を底面とした場合における巻き線の状態を示す一方の側面図である。 実施の形態２に係るインダクタのコアのツバ部に設けた外部電極を底面とした場合における巻き線の状態を示す底面図である。 実施の形態２に係るインダクタのコアのツバ部に設けた外部電極を底面とした場合における巻き線の状態を示す他方の側面図である。 実施の形態２に係るインダクタのコアのツバ部に設けた外部電極を底面とした場合における巻き線の状態を示す平面図である。 実施の形態２に係るインダクタのコアの巻芯部の長手方向から見た正面図である。

第１の態様に係るインダクタは、巻き線を巻回する巻芯部と、前記巻芯部の両端に設けられた２つのツバ部と、を有するコアと、
前記巻芯部に複数層にわたって巻いた巻き線であって、
前記巻芯部に前記２つのツバ部の一方のツバ部から他方のツバ部に向かう順進方向に沿った複数回巻きで構成される順進巻き層と、
前記順進巻き層の上に前記順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻きの後進巻き層と、
前記後進巻き層の最後の巻きから前記順進方向について、前記後進巻き層の上をわたって１／２回巻き未満で前記順進巻き層の順進方向側の巻芯部に至る、戻し巻き部分と、
を含む、巻き線と、
を備える。

第２の態様に係るインダクタは、上記第１の態様において、前記巻き線は、前記戻し巻き部分に続く、前記順進方向側の前記巻芯部に少なくとも１回巻き部分をさらに含んでもよい。

第３の態様に係るインダクタは、上記第１又は第２の態様において、前記戻し巻き部分は、前記後進巻き層の上をわたって前記巻芯部に至るまでが１／４回巻き以下であってもよい。

第４の態様に係るインダクタは、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記巻芯部は、四角形の断面形状を有してもよい。

第５の態様に係るインダクタは、上記第１から第４のいずれかの態様において、前記ツバ部は、四角形の外形を有し、前記ツバ部の前記四角形の一辺に外部電極を有してもよい。

第６の態様に係るインダクタは、上記第５の態様において、前記外部電極を有する面を底面としたとき、前記戻し巻き部分は、前記底面と反対側の天面側に設けられていてもよい。

第７の態様に係るインダクタは、上記第５の態様において、前記外部電極を有する面を底面としたとき、前記戻し巻き部分は、前記底面と隣接する側面側に設けられていてもよい。

第８の態様に係るインダクタは、上記第１から第７のいずれかの態様において、前記巻芯部に前記順進方向に沿った複数回巻きで構成される前記順進巻き層と、前記戻し巻き部分の直前の前記後進巻き層との間に、複数回巻きで構成される後進巻き層と複数回巻きで構成される順進巻き層とを少なくとも一組以上有してもよい。

第９の態様に係るインダクタは、上記第１から第８のいずれかの態様において、前記巻き線は、さらに、前記戻し巻き部分に続いて、前記順進巻き層を第１の順進巻き層とし、前記後進巻き層を第１の後進巻き層として、
前記巻芯部に前記順進方向に沿った複数回巻きで構成される第２の順進巻き層と、
前記第２の順進巻き層の上に前記順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻きの第２の後進巻き層と、
前記第２の後進巻き層の最後の巻きから前記順進方向について、前記第２の後進巻き層の上をわたって１／２回巻き未満で前記第２の順進巻き層の順進方向側の巻芯部に至る、第２の戻し巻き部分と、
を含んでもよい。

以下、本発明の実施の形態に係るインダクタについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。

＜本開示の基礎となった知見＞
巻き線を複数層、巻芯部に巻回してインダクタを形成する場合、例えば、巻芯部に１層目の巻き線を巻いた後、１層目の巻き線の上に２層目として次の巻き線を巻き、このような巻き線のパターンを繰り返す巻き方を一般に「バンク巻き」と呼ばれる。本発明者は、１層目、２層目の巻き方及び巻き数を適宜変化させた複雑なバンク巻き工法を採用した場合、巻き線の巻層厚みのばらつきが大きくなり、インダクタンス値のばらつきも大きくなることを見出した。具体的には、偶数層のバンク巻きをする場合、順進方向へ戻すための戻し巻きが発生する。本発明者は、先行技術では下層の巻き線の影響を受ける等の要因によって、戻し巻き部分の巻き線の巻層厚みが安定せず、これが原因となってインダクタンス値のばらつきが大きくなっているという問題点を見出した。例えば、偶数層である２層目の上に順進方向に、戻し巻き部分としての３層目の巻き線を設けた構造において、３層目の下層である２層目の巻き線に巻層厚みの乱れが発生した場合、３層目にも巻き線の巻層厚みの乱れが発生し易いというおそれがある。

本発明者は、インダクタにおける巻き線について、多層巻きの戻し巻き部分を１／２回巻き未満で、順進方向側の巻芯部に至るように構成することによって、戻し巻き部分を安定化させることができることを見出し、本発明に係るインダクタの構成に至った。

（実施の形態１）
＜インダクタ＞
図１は、実施の形態１に係るインダクタ１０のコアのツバ部２ａ、２ｂに設けた外部電極３ａ、３ｂを底面とした場合における巻き線の状態を示す一方の側面図である。図２は、図１の巻き線の順序を示した模式図である。図３から図５は、それぞれ巻き線の状態を示す底面図、他方の側面図、平面図である。図６は、実施の形態１に係るインダクタ１０のコアの巻芯部１の長手方向から見た正面図である。図１と、図３から図５は、図６の矢印のそれぞれの面から見たものに対応する。

図１から図５に示すように、このインダクタ１０は、巻芯部１に巻き線を複数層にわたって巻いて構成するインダクタ１０であって、巻き線を巻回する巻芯部１と、巻芯部１の両端に設けられた２つのツバ部２ａ、２ｂと、を有するコアと、巻芯部１に複数層にわたって巻いた巻き線（導線）とからなる。巻き線は、巻芯部１に２つのツバ部の一方のツバ部から他方のツバ部に向かう順進方向に沿った複数回巻きで構成される順進巻き層Ａ１、Ａ２と、順進巻き層Ａ１、Ａ２から続き、順進巻き層Ａ１、Ａ２の上に順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻きで構成される後進巻き層Ｂ１、Ｂ２と、後進巻き層Ｂ１、Ｂ２から続き、順進方向について、後進巻き層Ｂ１、Ｂ２の上をわたって１／２回巻き未満で順進巻き層Ａ１、Ａ２の順進方向側の巻芯部１に至る、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２と、を含む。この順進巻き層Ａ１、Ａ２とは、ツバ部２ａからツバ部２ｂに向かう方向を順進方向とした場合に、この順進方向に沿って隣接して順に巻く１層目の巻き線（巻線１〜４；４ターン（４Ｔ））部分である。また、後進巻き層Ｂ１、Ｂ２とは、上記順進方向とは反対方向の後進方向に沿って隣接して順に巻く２層目の巻き線（巻線５〜６；２ターン（２Ｔ））部分である。戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２とは、後進巻き層Ｂ１、Ｂ２の最後の巻き（巻線６、１２）から順進方向について、後進巻き層Ｂ１，Ｂ２の上（巻線５、１１）をわたって順進巻き層Ａ１、Ａ２（巻線４、１０）の順進方向側の巻芯部１に至る部分（巻線６〜７、１２〜１３）である。この戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２は、後進巻き層Ｂ１，Ｂ２の上（巻線５、１１）をわたる３層目を部分的に含む。

このインダクタ１０では、特に、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２を１／２回巻き未満で、巻芯部１に至るように構成することを特徴とする。つまり、最後の巻き（ターン）を巻芯部１に対して巻きつけるため、下層の巻き線の影響を受けることがない。さらに、巻き線の圧着時に巻き線自体の塑性変形によって巻きの最後の部分で巻き弛みが生じても、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２の最後の巻きは、巻芯部１に巻かれているのでツバ部２ａ、２ｂの面からのはみ出しを抑制できる。この結果、多層巻きにおける戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２を安定化させることができる。これによって巻き線由来のインダクタンス値のばらつきを小さくすることができる。また、はみ出し部分への抑制効果のために、製造プロセスや客先での実装時において断線が発生するリスクを抑制できる。
また、戻し巻き部分Ｃ２から順進方向側の１層目の巻芯部１に至り（落とし込み）、次いで、巻芯部１を少なくとも１回巻き（１ターン（１Ｔ））するように構成することで、複数あるバンク巻き部分の最後のバンク巻き部分も他のバンク巻き部分と同等の構造にすることができる。この点でも特性ばらつきを抑制することができる。さらに、戻し巻き部分から次の巻き線との間で巻芯部１に落とし込むことで、戻し巻き部分の前後の巻き線をそれぞれ別々の部分として安定化させることができる。

また、戻し巻き部分の巻き数を１／２回巻き未満にするので、巻き数を小さくすることができ、戻し巻きによる直流抵抗値の増加を抑制できる。戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２の巻き数（ターン数）が１／２回巻き未満であるので、巻き線の装置上でのワーク長さを短くでき、ワーク長さが長い場合に装置上の他の部材と接触する等の予期しない設備干渉の発生を抑制できる。

さらに、図１から図５に示すように、このインダクタ１０では、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２において、２層目である後進巻き層Ｂ１、Ｂ２を越える３層目の部分を天面の一面のみ、つまり、１／４回巻き以下にするので、巻き線の巻き層厚みの増加を抑制できる。また、戻し巻き部分の３層目にあたる箇所を一面のみとすることで、巻き状態を一定の状態に保つことができるので、取得できるインダクタンス値の公差を小さくすることができる。

またさらに、このインダクタ１０によれば、１層目と２層目との間に戻し巻き部分が発生しないので２層目のインダクタンスＬ値のバラツキが小さくなる。
以上の効果が相乗し、インダクタンスＬ値の安定化を図り、信頼性の高いコイル部品を生産することができる。

以下に、このインダクタ１０を構成する構成部材について説明する。

＜コア＞
コアは、巻き線を巻回する巻芯部１と、巻芯部１の両端に設けられた２つのツバ部２ａ、２ｂと、を有する。

＜巻芯部＞
巻芯部１は、通常使用される材料からなるものであればよく、例えば、フェライト等の軟磁性体材料からなるものであってもよい。巻芯部１の長手方向の長さは特に限定されないが、例えば、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であってもよい。巻芯部１の断面形状は、例えば、四角形形状、多角形形状、円形形状等であってもよい。

＜ツバ部＞
巻芯部１の両端にはツバ部２ａ、２ｂが設けられている。ツバ部２ａ、２ｂの外形は、例えば、四角形形状、多角形形状、円形形状等であってもよい。
ツバ部２ａ、２ｂには、外部電極３ａ、３ｂが設けられている。ツバ部２ａ、２ｂの外形が四角形形状である場合には、外部電極３ａ、３ｂは、四角形形状の１つの辺に設けられていればよい。ツバ部２ａ、２ｂの外形が多角形形状の場合には、外部電極３ａ、３ｂは、その１辺に設けられていればよい。ツバ部２ａ、２ｂの外形が円形形状の場合には、外部電極３ａ、３ｂは、適当な長さの弦に設けられていればよい。

ツバ部２ａ、２ｂと巻芯部１との径差で発生する段差高さは、巻線のはみ出しが無いように、巻き線を構成する導線の最大直径について、巻き線の層数を乗じた値よりも大きくする。例えば、ツバ部２ａ、２ｂと巻芯部１との段差高さは、導線の最大直径について、戻し巻き部分を含めた層数が３層の場合は３倍、４層の場合は４倍、と最大層数と同じ乗数をかけた値より大きいように設定する。
これによって、ツバ部２ａ、２ｂよりも巻き線がはみ出すことがないようにでき、実装時の断線を回避することができる。
なお、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２を設ける面のツバ部２ａ、２ｂの高さを他の面に比べてより高くしておいてもよい。

ツバ部２ａ、２ｂと巻芯部１との径の段差比率は、
ツバ部段差比率＝｛（ツバ部外径寸法−巻芯部寸法）／（（ツバ部外径寸法）＊２）｝*１００（％）
で表わされる。このツバ部段差比率は、例えば、２０％以下とすればよい。このツバ部段差比率が２０％を超えると、ツバ部２ａ、２ｂの製造時のプレスプロセスで、ツバ部の密度が低く不安定となり、巻芯部１自体の製造安定性が悪化し、巻き線時にツバ部２ａ、２ｂで割れが発生したりする。一方、２０％以下の場合には成型性が安定し、コア強度の劣化を防止でき、生産安定化を図ることができる。

＜巻き線＞
巻き線（導線、ワイヤ）は、巻芯部１に複数層にわたって巻かれる。この巻き線は、巻芯部１に順進方向に沿った複数回巻きで構成される順進巻き層Ａ１、Ａ２と、順進巻き層Ａ１、Ａ２の上に順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻きの後進巻き層Ｂ１、Ｂ２と、後進巻き層Ｂ１、Ｂ２の最後の巻きから順進方向に戻し、後進巻き層Ｂ１、Ｂ２の上をわたって１／２回巻き未満で順進巻き層Ａ１、Ａ２の順進方向側の巻芯部１に巻く、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２と、を含む。
戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２は、後進巻き層Ｂ１、Ｂ２の上をわたって巻芯部１に巻くまでが１／４回巻き以下であることが好ましい。

外部電極３ａ、３ｂを有する面を底面としたとき、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２は、底面と反対側の天面側に設けられていてもよい。あるいは、後述の実施の形態２に示すように、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２は、底面と隣接する側面側に設けられていてもよい。なお、天面に樹脂をコーティングしてインダクタ１０を実装する場合には、天面へのはみ出しを生じさせないために、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２を、底面と隣接する側面側に設けることが好ましい。

また、巻芯部１に順進方向に沿った複数回巻きで構成される順進巻き層Ａ１、Ａ２と、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２の直前の後進巻き層Ｂ１、Ｂ２との間に、複数回巻きで構成される後進巻き層と複数回巻きで構成される順進巻き層とを少なくとも一組以上有してもよい。例えば、順進巻き層Ａ１、Ａ２と後進巻き層Ｂ１、Ｂ２との間に、一組の後進巻き層と順進巻き層とを含む場合、全体として５層の順進巻き層、後進巻き層、順進巻き層、後進巻き層と、戻し巻き部分とを含んでもよい。さらに、２組以上を有してもよい。

さらに、巻き線は、図１等に示すように、戻し巻き部分Ｃ１に続いて、巻芯部１に順進方向に沿った複数回巻きで構成される第２の順進巻き層Ａ２と、第２の順進巻き層Ａ２の上に順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻きの第２の後進巻き層Ｂ２と、第２の後進巻き層Ｂ２の最後の巻きから順進方向側の巻芯部に至るように構成され、第２の後進巻き層Ｂ２の上をわたって１ターン未満で第２の順進巻き層Ａ２の順進方向側の巻芯部１に巻く、第２の戻し巻き部分Ｃ２と、を含んでもよい。つまり、巻芯部１の長手方向に沿って、複数組の順進巻き層、後進巻き層、及び、戻し巻き部分を有してもよい。

（実施の形態２）
＜インダクタ＞
図７から図１０は、実施の形態２に係るインダクタ１０ａのコアのツバ部２ａ、２ｂに設けた外部電極３ａ、３ｂを底面とした場合における巻き線の状態を示す一方の側面図、底面図、他方の側面図、平面図である。図１１は、実施の形態１に係るインダクタ１０ａのコアの巻芯部１の長手方向から見た正面図である。図７から図１０は、図１１の矢印の面のそれぞれから見たものに対応する。

実施の形態２に係るインダクタ１０ａは、実施の形態１に係るインダクタ１０と対比すると、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２が、底面と隣接する側面側に設けられている点で相違する。具体的には、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２において、２層目である後進巻き層Ｂ１、Ｂ２を越える３層目の部分を側面側の一面のみ、つまり、１／４回巻き以下に有するので、巻き線の厚みの増加を抑制できる。また、戻し巻き部分Ｃ１、Ｃ２の３層目にあたる箇所を側面の一面のみとすることで、巻き状態を一定の状態に保つことができるので、取得できるインダクタンス値の公差を小さくすることができる。これによって、天面へのはみ出しを生じさせないので、天面に樹脂をコーティングしてインダクタ１０を実装する場合には有効である。

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態が有する効果を奏することができる。

本発明に係るインダクタは、特に、戻し巻き部分を１／２回巻き未満で、順進方向側の巻芯部に至るように構成することを特徴とする。この結果、多層巻きにおける戻し巻き部分を安定化させることができるので、素子サイズの寸法公差を極小にできる。その結果、素子の実装面積を小さく設計することができ、実装面積に制約がある回路基板への配置設計が容易となる。このことから、移動体通信機器用のインダクタとして有用である。

１ 巻芯部
２ａ、２ｂ ツバ部
３ａ、３ｂ 外部電極
１０、１０ａ インダクタ
Ａ１、Ａ２ 順進巻き層
Ｂ１、Ｂ２ 後進巻き層
Ｃ１、Ｃ２ 戻し巻き部分

Claims (9)

1. 巻き線を巻回する巻芯部と、前記巻芯部の両端に設けられた２つのツバ部と、を有するコアと、
   前記巻芯部に複数層にわたって巻いた巻き線であって、
   前記巻芯部に前記２つのツバ部の一方のツバ部から他方のツバ部に向かう順進方向に沿った複数回巻きで構成される順進巻き層と、
   前記順進巻き層から続き、前記順進巻き層の上に前記順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻きで構成される後進巻き層と、
   前記後進巻き層から続き、前記順進方向について、前記後進巻き層の上をわたって１／２回巻き未満で前記順進巻き層の順進方向側の巻芯部に至る、戻し巻き部分と、
   を含む、巻き線と、
   を備えた、インダクタ。
2. 前記巻き線は、前記戻し巻き部分に続く、前記順進方向側の前記巻芯部に少なくとも１回巻き部分をさらに含む、請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記戻し巻き部分は、前記後進巻き層の上をわたって前記巻芯部に至るまでが１／４回巻き以下である、請求項１又は２に記載のインダクタ。
4. 前記巻芯部は、四角形の断面形状を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のインダクタ。
5. 前記ツバ部は、四角形の外形を有し、前記ツバ部の前記四角形の一辺に外部電極を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のインダクタ。
6. 前記外部電極を有する面を底面としたとき、前記戻し巻き部分は、前記底面と反対側の天面側に設けられている、請求項５に記載のインダクタ。
7. 前記外部電極を有する面を底面としたとき、前記戻し巻き部分は、前記底面と隣接する側面側に設けられている、請求項５に記載のインダクタ。
8. 前記巻芯部に前記順進方向に沿った複数回巻きで構成される前記順進巻き層と、前記戻し巻き部分の直前の前記後進巻き層との間に、複数回巻きで構成される後進巻き層と複数回巻きで構成される順進巻き層とを少なくとも一組以上有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のインダクタ。
9. 前記巻き線は、さらに、前記戻し巻き部分に続いて、前記順進巻き層を第1の順進巻き層とし、前記後進巻き層を第1の後進巻き層として、
   前記巻芯部に前記順進方向に沿った複数回巻きで構成される第２の順進巻き層と、
   前記第２の順進巻き層から続き、前記第２の順進巻き層の上に前記順進方向とは逆の後進方向に沿った少なくとも１回巻きで構成される第２の後進巻き層と、
   前記第２の後進巻き層から続き、前記順進方向について、前記第２の後進巻き層の上をわたって１／２回巻き未満で前記第２の順進巻き層の次の前記巻芯部に至る、第２の戻し巻き部分と、
   を含む、
   請求項１から８のいずれか一項に記載のインダクタ。

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