JP2016167497A - インダクタ素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁芯のクラック等を抑制し、製造が容易なインダクタ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】インダクタ素子１００は磁芯１と導電体２を備える。磁芯１は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て形成している。磁芯１は空孔を備える。軟磁性金属粉末の厚さ方向に溝部３を形成しており、溝部３には板状の導電体２が挿入されている。また、磁芯１は絶縁性を有する含浸樹脂を備えている。含浸樹脂はバインダ成分とは異なる成分より形成しており、少なくとも溝部３より含浸している。【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の電源回路等に用いられるインダクタ素子およびその製造方法に関する。

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの電子機器の電源回路に用いられるインダクタ素子として、磁性体すなわち磁芯にコイル等の導体を貫通させた構造が知られている。

特許文献１には、ＡｌおよびＣｒの少なくともいずれかを含みアスペクト比が２以上の扁平形状で表面に絶縁層を有するＦｅ−Ｓｉ系の軟磁性合金粉末が用いられ、軟磁性合金粉末の扁平方向を加圧方向と垂直に配向させるようにバインダと共に加圧成型された成型体が、複数個、加圧方向に重ねられ接合された圧粉磁芯の内部を通り、軟磁性合金粉末の扁平方向と垂直な方向に電流が流れるように導体を配置したインダクタが開示されている。

特許文献２には、横断面が四角形状の磁性体コアの一つの側面に形成された溝に内部導体の扁平状の嵌入部分を嵌入し、その上から閉磁路形成部材を溝に装入してこの閉磁路形成部材と磁性体コアとで内部導体の嵌入部分を取り囲む閉磁路を形成したインダクタ素子が開示されている。

特開２００７−２１４４２５号公報 実開昭６３−６７１２号公報

特許文献１および特許文献２の磁芯は弾性を有さないため、磁芯における導電体を挿入する部分の断面積が導電体の断面積より大きくないと導電体の挿入が困難となり、磁芯に割れやクラック等が生じる恐れがある。そのため、導電体を挿入する部分の断面積は導電体の断面積より大きく形成しており、導電体の位置決めを行う等の工程が必要となり、容易に製造できないという課題や、導電体の断面積を増やすとインダクタの寸法が大きくなるという課題がある。

また、特許文献１では、磁性粉末充填率を増加させるため比較的薄い成型体を複数積み重ね、その間を接着して圧粉磁芯を形成しているため、溝を形成した場合、成型体と接着層との硬さが異なるために生じる溝形状のバラツキや、熱膨張係数の差によるリフロー時の形状変形によって、重畳特性が低下する恐れがある。

そこで本発明は、磁芯のクラック等を抑制し、製造が容易なインダクタ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では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ることにより空孔を備え、弾性を有した磁芯に形成した溝部に銅やアルミニウムなどの線材からなる導電体を挿入している。すなわち、本発明の磁芯は弾性変形可能であるため、形成された溝部の幅と同じ、もしくはより大きな導電体の挿入を可能とし、容易に導電体を保持でき、導電体の挿入の際に押圧力を受けても破損し難い。また、インダクタ素子の寸法を維持したまま、導電体の断面積を増やすことができる。

また、従来は積み重ね部の間を成型体と硬さの異なる接着剤で接着していたため、溝部を精度よく形成できず、溝部の寸法バラツキや熱膨張係数の差による内部応力等に起因した重畳特性低下が生じ得る。しかし、本発明は一様に空孔が形成された磁芯に樹脂を含浸することで、磁芯の強度を一様に補強することができ、さらに、溝部に対する導電体の固定を樹脂含浸を利用して行うため、固定の際の溝部寸法ばらつきによる影響を回避することができる。

さらに、本発明では少なくとも溝部より含浸された含浸樹脂を備えることにより、磁芯の表面強度が増加して層間剥離やクラック等を抑制できる。

本発明のインダクタ素子は、溝部を有する磁芯と、前記溝部に挿入された導電体と、少なくとも前記溝部より含浸された絶縁性を有する含浸樹脂を備え、前記磁芯は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れたものであり、前記磁芯は内部に空孔を有し、前記溝部は前記磁芯における前記軟磁性金属粉末の厚さ方向に沿って少なくとも一つ形成され、前記バインダ成分と前記含浸樹脂とは異なる成分であることを特徴とする。

また、本発明のインダクタ素子における前記含浸樹脂は、少なくとも一部の前記空孔に充填されていることが望ましい。

また、本発明のインダクタ素子における前記溝部は、前記導電体が配された部分以外の少なくとも一部を、絶縁性を有する非磁性体で充填しても良い。

また、本発明の導電体の両端部は実装端子であっても良い。

また、本発明のインダクタ素子はさらに端子部を備え、前記端子部は前記導電体の両端部にそれぞれ電気的に接続され、前記導電体の長手方向における前記磁芯の両端面または前記両端面と前記両端面に連なる側周部の一部を被嵌しても良い。

また、本発明のインダクタ素子における前記磁芯は、二つの前記溝部と、中脚部と、第１の外脚部と、第２の外脚部と、前記中脚部と前記第１の外脚部と前記第２の外脚部を連結する板部を有した第１のＥ型磁芯および第２のＥ型磁芯を、前記溝部、前記中脚部、前記第１の外脚部、前記第２の外脚部が相互に対向するように配しており、前記導電体は前記中脚部を巻回していても良い。

また、本発明のインダクタ素子における前記空孔の体積比率は前記磁芯の体積の１０体積％以上かつ２５体積％以下であることが望ましい。

本発明のインダクタ素子の製造方法は、扁平形状を有する軟磁性金属粉末とバインダ成分によって作製した磁性層を積層して、前記軟磁性金属粉末を前記バインダ成分によって結着させて空孔を備えた積層体を作製する工程と、前記積層体の積層方向に溝部の形成および前記積層体の積層方向に切断して複数の磁芯を形成する工程と、前記溝部に導電体を挿入する工程と、前記導電体を挿入した後、少なくとも前記溝部より樹脂を含浸させる工程を有することを特徴とする。

また、本発明のインダクタ素子の製造方法は、前記樹脂を含浸させた後、前記溝部の空隙に絶縁性を有する非磁性体を充填する工程をさらに有していても良い。

本発明によれば磁芯が弾性を有しているため、導電体を溝部に容易に挿入でき、少なくとも溝部の表面に樹脂が含浸していることにより、層間の結合が強固になり層間剥離やクラック等を抑制できる。

以上のことより、磁芯のクラック等を抑制し、製造が容易なインダクタ素子およびその製造方法を提供できる。

本発明の第１の実施の形態によるインダクタ素子を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態によるインダクタ素子を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した断面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第１の実施の形態によるインダクタ素子の磁芯の構造説明図であり、図２（ａ）のＢ−Ｂ’線で切断した断面の一部である。 本発明の第１の実施の形態によるインダクタ素子の製造方法の一例を示す図であり、（ａ）は積層体の切断を模式的に示す斜視図、（ｂ）は溝部および積層体片の切断を模式的に示す斜視図である。 本発明によるインダクタ素子の製造方法の他の一例を示す図であり、溝部および積層体の切断を模式的に示す上面図である。 本発明の第２の実施の形態によるインダクタ素子を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態によるインダクタ素子を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ’線で切断した断面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第３の実施の形態によるインダクタ素子を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態によるインダクタ素子を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ’線で切断した断面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第４の実施の形態によるインダクタ素子を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は図１０（ａ）のＥ−Ｅ’線で切断した断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態によるインダクタ素子を示す斜視図である。図２は本発明の第１の実施の形態によるインダクタ素子を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した断面図、（ｃ）は底面図である。図３は本発明の第１の実施の形態によるインダクタ素子の磁芯の構造説明図であり、図２（ａ）のＢ−Ｂ’線で切断した断面の一部を示す図である。

図１〜図３に示すように、本発明のインダクタ素子１００は磁芯１と導電体２を備え、磁芯１は扁平形状を有する軟磁性金属粉末４をバインダ成分５によって結着させて形成している。

また、磁芯１は空孔６を備え、軟磁性金属粉末４の厚さ方向に沿って溝部３を形成している。溝部３には板状の導電体２が挿入され、導電体２の両端部分が磁芯１の側面より突出している。側面より突き出た導電体２は側面に沿うように同じ方向に折り曲げられた後、さらに磁芯１の底面に沿うように折り曲げられており、導電体２の両端部は磁芯１の底面側に配されて実装端子８を形成している。

また、磁芯１は溝部３の表面から含浸させた絶縁性を有する含浸樹脂７を備えている。含浸樹脂７は磁芯１の表面より内部に含浸し、本実施の形態では、溝部３の表面近傍および磁芯１の表面近傍に在る空孔６を充填している。また、含浸樹脂７はバインダ成分５とは異なる成分より形成している。

ここで、空孔とは、少なくとも一部を軟磁性金属粉末と軟磁性金属粉末を結着するバインダ成分とで囲まれた、磁芯内部の空隙部分を意味している。さらに、内部が含浸樹脂で充填されたものも当該空孔に含まれる。

また、本実施の形態では、含浸樹脂７は磁芯１の表面より含浸して表面より内部の空孔６を充填しているが、さらに、磁芯１の空孔６の全てに含浸していてもよい。また、溝部３の表面およびその表面より内部の空孔６のみに含浸樹脂７が塗布または充填されていてもよい。

以下、本発明によるインダクタ素子１００の製造方法について説明する。

図４は本発明の第１の実施の形態によるインダクタ素子の製造方法の一例を示す図であり、（ａ）は積層体の切断を模式的に示す斜視図、（ｂ）は溝部および積層体片の切断を模式的に示す斜視図である。

扁平形状を有する軟磁性金属粉末にバインダを混合してスラリーを作製し、ダイスロット法やドクターブレード法等により塗付したスラリーを、乾燥させて溶媒を揮発させて磁性層９を得る。得られた磁性層９を１枚もしくは複数枚、積層するか、または、得られた磁性層９を所望する大きさに切断して複数枚の磁性層９とし、その複数枚の磁性層９を１枚もしくは複数枚、積層して、積層方向に加圧し、高温で熱処理することで積層体１０を得る。

ここで、扁平形状の軟磁性金属粉末は、例えば、ボールミルを使用して粒子状の軟磁性金属粉末を扁平化することで作製できる。軟磁性金属粉末は良好な磁気特性を得られるため、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−ＡｌまたはＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ等のＦｅ系合金を用いることが好ましい。

また、軟磁性金属粉末を結着するバインダ成分は酸化ケイ素を主成分とすることが望ましく、このようなバインダ成分はＳｉを含むバインダを用いることで得られる。例えば、スラリーを作製する際にバインダとしてメチルフェニル系シリコーンレジンを使用すればよい。塗付したスラリーを加熱して溶媒を揮発させることで磁芯の材料である磁性層を作製し、作製した磁性層を複数枚積層して、積層方向に加圧して圧縮した後、高温（例えば、６００℃）で熱処理すると積層体が得られる。

高温で熱処理を行うことによって、メチルフェニル系シリコーンレジンの有機成分が分解して、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となり、軟磁性金属粉末を結着する。すなわち、軟磁性金属粉末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積層体は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、高温での熱処理によってバインダの有機成分が失われるため、バインダは加熱減量し、積層体の内部に空孔が形成される。すなわち、積層体は軟磁性金属粉末とバインダ成分と空孔とを含んでいる。

得られた積層体１０を積層方向すなわち切断部１１に沿って切断し、複数の積層体片１２を得る。次に、積層体片１２を積層方向すなわち切断部１３に沿った切断と、軟磁性金属粉末の厚さ方向に溝部を形成するように切断部１４に沿った切断を行い、溝部を形成した磁芯１およびＥ型磁芯１５を得る。

ここで、積層体の切断および溝部の形成は、ダイシングソーやウォータージェット等の公知の技術を用いて行えばよい。

また、溝部の形状に制限はなく、一定の幅で長方形に形成されてもよいし、異なる幅を繋げて形成してもよい。すなわち、導電体が配される部分の溝部の幅が導電体の厚みと同一の場合、導電体が配されない部分の溝部の幅は導電体が配される部分の溝部の幅より狭く形成されてもよい。導電体が配される部分よりも配されない部分の溝部の幅を狭く形成することにより、導電体が溝部から脱落するのを抑制できる。

次に、図２に示すように、導電体２の軸が磁芯１の中心軸とほぼ同じになるよう導電体２を溝部３に挿入する。磁芯１の側面より突出した導電体２の両端部を、側面に沿うように同じ方向に折り曲げた後、さらに磁芯１の底面に沿うように折り曲げ、実装端子８を形成する。

本実施の形態による磁芯１には、絶縁被覆を有した導電体２が用いられる。ここで、軟磁性金属粉末４が絶縁性を有するバインダ成分５によって結着しているため、高い電気抵抗率を有している。さらに、積層体１０が１０ｋΩ・ｃｍ以上の電気抵抗率を有し、良好な絶縁性を有している場合には、積層体１０である磁芯１と絶縁被覆を有していない導電体２を直接的に接する構成としてもよい。

また、本実施の形態による磁芯１は高い強度を有するとともに、多少の弾性を有している。すなわち、磁芯１は弾性変形可能に形成されており、押圧力を受けてもクラック等の発生を抑制できる。

そのため、形成された溝部３の幅と同じ、もしくは溝部３の幅より大きな導電体２の挿入を可能とし、磁芯１のサイズを変更せずに、断面積を増やした大きな導電体２で大電流に対応したインダクタ素子１００を得られる。

また、溝部３の幅と同じ、もしくはより大きな導電体２の挿入を許容することにより、弾性変形した溝部３の内壁による押圧力によって導電体２を容易に保持でき、導電体２の傾きや位置ずれを抑制し、位置決め精度が向上する。また、導電体２の位置決めおよび固定する工程を削減できるため、製造工程の簡略化およびコストの削減が可能となる。

このように高い強度と弾性を有するため、磁芯に含まれる空孔の体積比率は、１０体積％以上かつ２５体積％以下であることが好ましい。体積比率が１０体積％以上の場合、磁芯が弾性を有し、様々に加工することが容易となり、２５体積％以下の場合、磁芯は軟磁性金属粉末を十分に含むことができる。

ここで、磁芯１のＩＳＯ７６１９−ｔｙｐｅＤによるゴム硬度は、９２以上かつ９６以下であり、磁芯は弾性変形可能である。

ここで、所望する空孔の体積比率は、スラリーを作製する際のバインダの量や、磁性層を加圧により圧縮する際の圧力を調整することで得られる。

また、空孔の体積比率とは、含浸樹脂が充填されていない空孔の空隙部分の体積比率を意味している。

ここで、本実施の形態では、導電体２を溝部３に挿入した後、折り曲げて実装端子８を形成しているが、これに限らず、折り曲げられた導電体２を溝部３に挿入してもよい。

次に、実装端子８の少なくとも実装面が露出し、導電接続できるよう、実装端子８の実装面の少なくとも一部を液面より上に残しつつ、溝部３を樹脂に浸して磁芯１の表面より内部に有する空孔６に樹脂を含浸させ、磁芯１の表面および表面より内部に含浸樹脂７を形成する。含浸樹脂７はバインダ成分とは異なる成分を有している。

本実施の形態では、実装端子８の実装面の少なくとも一部を残しつつ樹脂に浸漬して含浸させているが、このような浸漬に限らず、少なくとも溝部３の表面より内部に含浸樹脂７を形成していればよい。この場合、樹脂を溝部３の表面より内部に塗付あるいは溝内部に充填することにより、樹脂を含浸させればよい。すなわち、磁芯の表面および表面より内部に樹脂を含浸させる方法に制限はなく、公知の方法により含浸樹脂を形成すればよい。

溝部３の表面およびその表面より内部に含浸樹脂７を形成することにより、溝部３の表面における強度すなわち表面強度が増加し、磁性層９間の結着力が向上するため、磁芯１の層間剥離やクラック等をより抑制できる。また、磁芯１の表面および表面より内部に含浸樹脂７を形成することにより、磁性層９間の結着力が磁芯１の全表面部分で向上するため、層間剥離やクラック等をさらに抑制できる。

ここで、含浸樹脂７にはバインダ成分５とは異なる成分を有する含浸に適したアクリル系樹脂やポリオレフィン系樹脂を用いればよい。また、溝部３に導電体２を挿入する際に磁芯１が弾性を有していればよいため、含浸樹脂７の硬度に制限はなく、含浸樹脂７を形成したことにより磁芯１の硬度が増しても構わない。すなわち、含浸樹脂７は、積層体１０作成後に含浸されるものであるため、前述の高温（例えば６００℃）での熱処理を経たバインダ成分５とは本質的に異なる成分を有することになる。

また、本実施の形態では、積層体を切断して複数の積層体片を得た後、更に切断および溝形成を行って磁芯およびＥ型磁芯を得たが、これに限らない。すなわち、積層体片を作製せずに、積層体の切断と溝部の形成を同時に行い、磁芯およびＥ型磁芯を作製してもよい。

また、本実施の形態では、切断および溝部の形成により、１つの積層体から溝部を１つだけ有する磁芯を複数と溝部を２つ有するＥ型磁芯を複数作製したが、これに限らない。すなわち、１つの積層体から溝部を１つだけ有する磁芯のみ複数作製してもよいし、Ｅ型磁芯のみ複数作製してもよい。

また、本実施の形態では、磁芯およびＥ型磁芯を作製した後、溝部に導電体を挿入したが、これに限らない。すなわち、積層体片に溝部を形成した後、導電体を挿入し、導電体を挿入した状態で切断して磁芯を作製してもよい。

また、図５は本発明によるインダクタ素子の製造方法の他の一例を示す図であり、溝部および積層体の切断を模式的に示す上面図である。図５に示すように、積層体１７に溝部１８を形成した後、溝部１８に導電体を挿入し、導電体挿入後に破線で示した切断部１９に沿って切断して磁芯２０を得ても良い。すなわち、溝部の形成後に導電体が挿入されればよく、積層体の切断と溝部の形成および積層体の切断と溝部への導電体の挿入については、製造の順番に制限はなく、製造方法の仕様に応じて適宜設定すればよい。

また、導電体を挿入した溝部の空隙部分に、絶縁性を有する非磁性体を充填させてもよい。例えば、含浸樹脂と同一の樹脂を溝部に充填させてもよいし、含浸樹脂とは異なる樹脂を溝部に充填させてもよい。含浸樹脂と同一の樹脂を充填させる場合、含浸樹脂を形成した後、含浸樹脂と同一の樹脂を充填させて非磁性体を形成してもよいし、含浸樹脂を形成するのと同時に非磁性体を形成してもよい。また、含浸樹脂と異なる樹脂を充填させる場合、含浸樹脂を形成した後、含浸樹脂とは異なる樹脂を充填して非磁性体を形成すればよい。

また、磁芯は軟磁性金属粉末の充填率を上げることで、磁芯の飽和磁束密度、比透磁率および熱伝導率を向上でき、さらに電気抵抗率の低下を抑制できるため、磁芯に含まれる軟磁性金属粉末の体積比率は５５体積％以上かつ８５体積％以下であることが好ましい。また、磁芯の比透磁率をより高めるために、軟磁性金属粉末を６０体積％以上かつ７０体積％以下含むことがさらに好ましい。

（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態によるインダクタ素子を示す斜視図である。図７は本発明の第２の実施の形態によるインダクタ素子を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ’線で切断した断面図、（ｃ）は底面図である。

図６および図７に示すように、本発明のインダクタ素子２００は磁芯２１と、導電体２２と、端子部２３と、絶縁性を有する非磁性体２４と、図示しない含浸樹脂を備えている。

磁芯２１は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て形成しており、空孔を備え、軟磁性金属粉末の厚さ方向に溝部を形成している。溝部には板状の導電体２２が挿入され、導電体２２が挿入された溝部の空隙部分には絶縁性を有する非磁性体２４が充填されている。

導電体２２の両端部と端子部２３とはそれぞれ電気的に接続しており、端子部２３は導電体２２の長手方向における両端面である磁芯１の側面、及びこの側面を囲む側周部の一部を被嵌している。端子部２３は磁芯２１の側面かつ、この側面を囲む側周部の一部をめっきすることにより形成してもよいし、銀ペーストやナノ銀等の金属粉を塗布することで形成してもよい。

また、導電体２２は導体からなる板状に限らず、銀ペーストやナノ銀等の金属粉を用いてもよい。この場合、溝部の表面より内部に樹脂を含浸させた後、溝部において導電体２２を挿入する部分すなわち導電体孔部以外に非磁性体２４を充填して導電体孔部を形成した後、導電体孔部に銀ペーストやナノ銀等の金属粉を詰めればよい。

（第３の実施の形態）
図８は本発明の第３の実施の形態によるインダクタ素子を示す斜視図である。図９は本発明の第３の実施の形態によるインダクタ素子を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ’線で切断した断面図、（ｃ）は底面図である。

図８および図９に示すように、本発明のインダクタ素子３００は、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て形成し、空孔を備えた磁芯３１と、導電体３２と、端子部３３と、絶縁性を有する非磁性体３４と、図示しない含浸樹脂を備えている。

磁芯３１は軟磁性金属粉末の厚さ方向に溝部を形成し、磁芯３１を二つに分断している。すなわち、磁芯３１は導電体３２を軸として対称の位置に二つの溝部を有し、導電体３２は二つに分断された磁芯３１で挟まれた構成となっている。また、二つの溝部分には絶縁性を有する非磁性体３４が充填されている。

導電体３２の両端部と端子部３３とはそれぞれ電気的に接続しており、端子部３３は導電体３２の長手方向における両端面である磁芯３１の側面、かつ、この側面を囲む側周部の一部を被嵌している。

端子部３３は磁芯３１の側面かつ、この側面を囲む側周部の一部をめっきすることにより形成してもよいし、銀ペーストやナノ銀等の金属粉を塗布することで形成してもよい。または、磁芯３１の側面および側面の側周部を金属製の蓋で覆って端子部３３としても構わない。その場合、非磁性体３４を形成した後、蓋で覆ってもよいし、最初に蓋で覆った後、二つの溝部に非磁性体３４を形成してもよい。

第３の実施の形態および第４の実施の形態において、端子部は磁芯の側面かつ、この側面を囲む側周部の一部に形成しているが、これに限らず、導電体の長手方向における両端面である磁芯の側面にのみ形成してもよい。

（第４の実施の形態）
図１０は本発明の第４の実施の形態によるインダクタ素子を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は図１０（ａ）のＥ−Ｅ’線で切断した断面図である。

図１０に示すように、本発明のインダクタ素子４００は、二つのＥ型磁芯４１と、導電体４２と、図示しない含浸樹脂とを備えている。

Ｅ型磁芯４１は、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て形成しており、空孔を備え、軟磁性金属粉末の厚さ方向に二つの溝部４３、４４を形成している。すなわち、Ｅ型磁芯４１は、二つの溝部４３、４４に囲まれた中脚部４５と、第１の外脚部４６と、第２の外脚部４７と、中脚部４５と第１の外脚部４６と第２の外脚部４７を連結する板部４８を有している。

本発明のインダクタ素子４００の磁芯は、二つのＥ型磁芯４１の溝部４３、４４、中脚部４５、第１の外脚部４６、第２の外脚部４７が相互に対向するように配しており、図示しない接着剤で固定されている。また、導電体４２は中脚部４５を巻回している。

二つのＥ型磁芯４１は、接着剤等で固定されればよく、例えば、含浸樹脂を形成する際に、同一の樹脂により二つのＥ型磁芯４１の間を接着してもよい。また、導電体４２を巻回して生じた溝部４３、４４の空隙に絶縁性を有する非磁性体を充填する場合、同一の非磁性体によって接着してもよい。

また、本実施の形態では、溝部４３、４４に導電体４２を巻回した際、多少の空隙が生じた構成となっているが、溝部４３、４４は導電体４２で満たされた構成でもよい。

軟磁性金属粉末としてＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金のガスアトマイズ粉末を用い、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軟磁性金属粉末を得た。

次に、得られた軟磁性金属粉末に、溶媒、増粘剤およ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。ここで、溶媒としてエタノールを使用し、増粘剤としてポリビニルブチラールを使用し、熱硬化性バインダ成分として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、６０℃で１時間乾燥して溶媒を除去することにより磁性層を作製した。得られた磁性層を、抜型を用いてカットし、所定枚数の磁性層を積層して金型にいれた。金型中の磁性層に、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。加圧成型後の厚みは３．２ｍｍであった。その後、窒素雰囲気中で６００℃、１時間の熱処理を加えて積層体を得た。

得られた積層体は４．９ｇ／ｃｍ^３の密度と、１０ＫΩ・ｃｍ以上の体積抵抗率を有していた。積層体の密度から、積層体中の軟磁性金属粉末の体積充填率を求めた。軟磁性金属粉末の体積充填率は約６７％であった。また、軟磁性金属粉末を結着するバインダ成分は酸化ケイ素を主成分としていた。

次に、積層体に複数の溝部を形成した。本実施例では、全ての磁芯の溝部を形成した後に、積層方向に切断して複数の磁芯を作製する方法を用いた。この時、導電体が配される部分すなわち導電体孔部として幅０．２ｍｍ、長さ０．５ｍｍの溝部と、導電体が配されない部分として幅０．１ｍｍの溝部を有した磁芯が得られるように溝部を形成した。

溝部を形成した後、溝部の幅と同一方向を幅とし、幅１．２ｍｍ、長さ２．５ｍｍとなるように積層体を切断し、溝部を１つ有した複数の磁芯を得た。

導電体として厚さ０．２ｍｍ、幅０．５ｍｍ、長さ４．６ｍｍの銅板を用いた。導電体を溝部に挿入した後、溝部の空隙部分にアクリル系樹脂からなる樹脂を充填させた。アクリル系樹脂は少なくとも溝部の表面より内部の空孔に含浸し、含浸樹脂を形成していた。すなわち、含浸樹脂とバインダ成分は異なる成分より形成されている。

次に、磁芯の側面より突出した導電体の両端を磁芯に沿って折り曲げ、実装端子を形成した。

本実施例では、溝部の幅と同じ厚みを有する導電体を用いたが、本発明による磁芯は導電体を挿入する段階において弾性を有しているため、溝部の幅と同じ厚みを有する導電体を容易に挿入でき、導電体の保持を可能とした。また、導電体の挿入の際に、押圧力による破損等を抑制できた。

さらに、本発明では少なくとも溝部の表面より内部に含浸樹脂を備えることにより、磁芯の表面強度が増加し、層間剥離やクラック等を抑制できた。

以上より、本発明によれば磁芯が弾性を有しているため、導電体を溝部に容易に挿入でき、少なくとも溝部の表面に樹脂が含浸していることにより、層間の結合が強固になり層間剥離やクラック等を抑制できる。よって、磁芯のクラック等を抑制し、製造が容易なインダクタ素子およびその製造方法が得られる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正が可能である。すなわち、当業者であれば成し得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。

１、２０、２１、３１ 磁芯
２、２２、３２、４２ 導電体
３、１８、４３、４４ 溝部
４ 軟磁性金属粉末
５ バインダ成分
６ 空孔
７ 含浸樹脂
８ 実装端子
９ 磁性層
１０、１７ 積層体
１１、１３、１４、１９ 切断部
１２ 積層体片
１５、４１ Ｅ型磁芯
２３、３３ 端子部
２４、３４ 非磁性体
４５ 中脚部
４６ 第１の外脚部
４７ 第２の外脚部
４８ 板部
１００、２００、３００、４００ インダクタ素子

Claims (9)

1. 溝部を有する磁芯と、
   前記溝部に挿入された導電体と、
   少なくとも前記溝部より含浸された絶縁性を有する含浸樹脂を備え、
   前記磁芯は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れたものであり、
   前記磁芯は内部に空孔を有し、
   前記溝部は前記磁芯における前記軟磁性金属粉末の厚さ方向に沿って少なくとも一つ形成され、
   前記バインダ成分と前記含浸樹脂とは異なる成分であることを特徴とするインダクタ素子。
2. 前記含浸樹脂は、少なくとも一部の前記空孔に充填されていることを特徴とする請求項１に記載のインダクタ素子。
3. 前記溝部は、前記導電体が配された部分以外の少なくとも一部を、絶縁性を有する非磁性体で充填することを特徴とする請求項１または２に記載のインダクタ素子。
4. 前記導電体の両端部は実装端子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインダクタ素子。
5. さらに端子部を備え、
   前記端子部は前記導電体の両端部にそれぞれ電気的に接続され、
   前記導電体の長手方向における前記磁芯の両端面または前記両端面と前記両端面に連なる側周部の一部を被嵌することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインダクタ素子。
6. 前記磁芯は、二つの前記溝部と、中脚部と、第１の外脚部と、第２の外脚部と、前記中脚部と前記第１の外脚部と前記第２の外脚部を連結する板部を有した第１のＥ型磁芯および第２のＥ型磁芯を、前記溝部、前記中脚部、前記第１の外脚部、前記第２の外脚部が相互に対向するように配しており、
   前記導電体は前記中脚部を巻回してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインダクタ素子。
7. 前記空孔の体積比率は前記磁芯の体積の１０体積％以上かつ２５体積％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のインダクタ素子。
8. 扁平形状を有する軟磁性金属粉末とバインダ成分によって作製した磁性層を積層して、前記軟磁性金属粉末を前記バインダ成分によって結着させて空孔を備えた積層体を作製する工程と、
   前記積層体の積層方向に溝部の形成および前記積層体の積層方向に切断して複数の磁芯を形成する工程と、
   前記溝部に導電体を挿入する工程と、
   前記導電体を挿入した後、少なくとも前記溝部より樹脂を含浸させる工程を有することを特徴とするインダクタ素子の製造方法。
9. 前記樹脂を含浸させた後、前記溝部の空隙に絶縁性を有する非磁性体を充填する工程をさらに有することを特徴とする請求項８に記載のインダクタ素子の製造方法。

Images