JP2020170770A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】導体の被覆層を除去するためにレーザーでスキャンする範囲を狭くすることによって生産性の高いインダクタを提供する。【解決手段】インダクタ１００は、被覆層を有する導体を最内周で接続されるように２段の渦巻状に巻回した巻回部３２と、巻回部３２の最外周から引き出される引き出し部３４とを有するコイル３０と、コイル３０を内包し、磁性粉と樹脂とを含む磁性体からなる素体１０と、素体１０の表面に配置される外部電極２０と、を備える。コイル３０の巻回部３２は、Ｚ軸方向から見て、巻回軸Ｎが略平行で、側面１８の法線方向、すなわちＹ軸方向に対して右回り（時計回り）に所定の角度で回転した状態で素体１０に内包される。【選択図】図１

Description

本発明は、インダクタに関する。

特許文献１には、導線を巻回して形成したコイルと、磁性粉と樹脂を含有する磁性体モールド樹脂でコイルを封止した成形体とを備えたモールドコイルが記載されている。成形体の表面にはコイルの引き出し部の端部が露出し、引き出し部の端部およびその周辺に外部電極を構成する導電材料からなるめっき層が形成されている。このめっき層が、コイルの引き出し部の端部と接続された外部電極を形成している。

特開２０１０−１４７２７２号公報

コイルは、被覆層を有する導体を最内周で接続されるように２段の渦巻状に巻回して形成され、引き出し部の端部はそれぞれの段の最外周から成形体の表面に引き出される。そのためそれぞれの端部は、巻回軸方向において異なる位置から引き出され、成形体の表面に露出する。導体は被覆層を有するため、外部電極とコイルの引き出し部の端部とを接続する際に被覆層を除去する必要がある。被覆層の除去には一般的にレーザーが用いられ、被覆層の露出する範囲を点状のレーザーでスキャンして被覆層を除去する。このとき端部の露出位置が巻回軸方向において異なっているので、例えば引き出し部の端部を素体の両端面に露出させ両端面の同じ範囲をレーザーでスキャンしようとする場合、スキャンする範囲が広くなる。さらに、引き出し端部の露出位置は、引き出し部のフォーミング、成形時の位置ずれ等により製造上ばらつくことがある。そのため、ばらつきの範囲を考慮した広い範囲をレーザーでスキャンして被覆層を除去する必要があり、加工時間が長くなる傾向があった。

本発明の一態様は、被覆層を除去するためのレーザーでスキャンする範囲を狭くすることによって生産性の高いインダクタを提供することを目的とする。

被覆層を有する導体を最内周で接続されるように２段の渦巻状に巻回した巻回部と、巻回部の最外周から引き出される引き出し部とを有するコイルと、コイルを内包し、磁性粉と樹脂とを含む磁性体からなる素体と、素体の表面に配置される外部電極とを備えるインダクタである。引き出し部の端部における導体の長さ方向に沿った面の一部は、それぞれ露出部として素体の表面に露出して、外部電極と接続する。素体は、第１の１対の面、第２の１対の面および第３の１対の面を有し、それぞれの１対の面は互いに対向して配置されている。巻回軸が、前記第１の１対の面と交差し、第２の１対の面側からみて第１の１対の面と略直交し、且つ第３の１対の面側からみて第１の１対の面における法線と交差するように巻回部が配置される。そして巻回軸は第１の１対の面における法線に対して、露出部の位置が、前記第１の１対の面のそれぞれから等距離にある中間面に近づく側に傾いている。

本発明の一態様によれば、被覆層を除去するためのレーザーでスキャンする範囲を狭くすることによって生産性の高いインダクタを提供することができる。

実施例１のインダクタを実装面側からみた部分透過斜視図である。 実施例１のインダクタを実装面側から見た部分透過平面図である。 実施例１のインダクタを素体の端面側から見た部分透過平面図である。 実施例１のインダクタの実装面に平行で実装面と上面の中点を通る面における模式断面図である。 実施例１のインダクタを実装面側からみた部分透過平面図である。 参考例１のインダクタを実装面側からみた部分透過斜視図である。 参考例１のインダクタの実装面に平行で実装面と上面の中点を通る面における模式断面図である。 参考例１のインダクタを実装面側からみた部分透過平面図である。 実施例１のインダクタの製造方法の一工程を説明する模式断面図である。 実施例２のインダクタの実装面側からみた部分透過平面図である。 実施例１のインダクタの実装面側からみた部分透過平面図である。 参考例１のインダクタの実装面側からみた部分透過平面図である。 実施例３のインダクタを実装面側からみた部分透過斜視図を示す。 図１３におけるＡ−Ａ線を通り実装面に直交する面における模式断面図である。 図１３におけるＢ−Ｂ線を通り実装面に直交する面における模式断面図である。

インダクタは、被覆層を有する導体を最内周で接続されるように２段の渦巻状に巻回した巻回部と、巻回部の最外周から引き出される引き出し部とを有するコイルと、コイルを内包し、磁性粉と樹脂とを含む磁性体からなる素体と、素体の表面に配置される外部電極とを備える。引き出し部の端部における導体の長さ方向に沿った面の一部は、それぞれ露出部として素体の表面に露出して、外部電極と接続する。素体は、第１の１対の面、第２の１対の面および第３の１対の面を有し、それぞれの１対の面は互いに対向して配置されている。巻回部は、巻回軸が、前記第１の１対の面と交差し、第２の１対の面側からみて第１の１対の面と略直交し、且つ第３の１対の面側からみて第１の１対の面における法線と交差するように配置される。そして巻回軸と第１の１対の面における法線との交差方向は、露出部の位置が、前記第１の１対の面のそれぞれから等距離にある中間面に近づく側に傾いている。

露出部の位置が第１の１対の面の間の中間面に近づくように、コイルの巻回軸を素体の面に対して傾けてコイルが配置されることで、露出部が互いに近づく。これにより被覆層を除去するためのレーザーでスキャンする範囲が狭くなり、加工時間を短くして生産性を高めることができる。

露出部は、第３の１対の面の一方の面に露出してよい。これにより、引き出し部の端部を実装面に露出させることができ、インダクタの直流抵抗を低減できる。

第３の１対の面の一方の面に露出する露出部における導体は、導体の長さ方向に交差する端面が、第２の１対の面と略平行になっていてよい。素体から露出する引き出し部の端部が台形形状となり、外部電極と引き出し部との接続面積を広くできる。これにより、インダクタの直流抵抗を小さくできるとともに、引き出し部と外部電極との接続の信頼性が向上する。

露出部は、第２の１対の面のそれぞれの面に露出してよい。露出部が巻回軸方向において互いに近づくため、被覆層を除去する範囲が狭くなり、加工時間を短くして生産性を高めることができる。

第２の１対の面のそれぞれの面に露出する露出部における導体は、導体の長さ方向に交差する端面が、第３の１対の面と略平行になっていてよい。露出部が台形形状となり、外部電極と引き出し部との接続面積を広くできる。これにより、インダクタの直流抵抗を小さくできるとともに、引き出し部と外部電極との接続の信頼性が向上する。

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための、インダクタを例示するものであって、本発明は、以下に示すインダクタに限定されない。なお特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に限定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。実施例２以降では実施例１と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

（実施例１）
実施例１のインダクタを、図１から図５を参照して説明する。図１は、インダクタ１００を実装面側からみた部分透過斜視図を示す。図２は、インダクタ１００を実装面側から見た部分透過平面図を示す。図３は、インダクタ１００を素体の端面側から見た部分透過平面図を示す。図４は、インダクタ１００の実装面に平行で、実装面と上面との距離の中点を通る面における模式断面図を示し、図５は、実装面側からみた部分透過平面図を示す。

図１に示すように、インダクタ１００は、コイル３０と、磁性粉および樹脂を含む磁性体からなり、コイル３０を内包する素体１０と、素体１０の表面に配置され、コイル３０と電気的に接続する１対の外部電極２０とを備える。素体１０は、実装面１５と、実装面１５に対向する上面１６と、実装面１５および上面１６に隣接して互いに対向して配置される１対の端面１７と、実装面１５、上面１６および端面１７に隣接して互いに対向して配置される１対の側面１８とを有する。インダクタ１００では、２つの側面１８は第１の１対の面を構成し、２つの端面１７は第２の１対の面を構成し、実装面１５および上面１６は第３の１対の面を構成する。素体１０は、Ｘ軸方向の長さＬ、Ｙ軸方向の幅Ｗ、およびＺ軸方向の高さＴで規定される形状を有する。素体１０の大きさは、例えば、Ｌ×Ｗ×Ｔ＝２．５ｍｍ×２．０ｍｍ×２．０ｍｍである。

磁性体を構成する磁性粉としては、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ等の鉄系の金属磁性粉、他の組成系の金属磁性粉、アモルファス等の金属磁性粉、表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉、表面を改質した金属磁性粉、ナノレベルの微小な金属磁性粉末が用いられる。また、樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。

外部電極２０は断面がＬ字形状で、実装面１５および端面１７に跨がって配置される。コイル３０は、巻回部３２と、巻回部３２の最外周部からそれぞれ引き出される１対の引き出し部３４とを有する。引き出し部３４の端部と外部電極２０とは電気的に接続されている。図示はしないが、外部電極２０が設けられる部分を除く素体の表面は、外装樹脂で被覆されていてよい。外部電極２０は、例えば、露出部３４ａを含む素体１０の表面にめっき処理によって形成される。めっき処理は、例えば、銅めっきにより、素体１０の表面にめっき層を形成する工程と、その後のニッケルめっき工程、およびスズめっき工程等を含んでいてよい。

コイル３０の巻回部３２は、被覆層を有し、例えば、断面が略矩形状の導体（いわゆる、平角線）を、その両端が最外周部に位置し最内周部で互いに繋がった状態で上下２段に巻回（いわゆる、アルファ巻）して形成される。導体の長さ方向に直交する断面は、例えば長方形であり、長方形の長辺に対応する幅と、長方形の短辺に対応する厚みで規定される。巻回部３２は、その巻回軸Ｎの方向を第１の１対の面である側面１８と交差させて配置され、素体１０に内包される。引き出し部３４は、巻回部３２のそれぞれの段の最外周から素体１０の実装面１５側に向けて引き出され、引き出し部３４の端部が実装面１５に沿って配置される。すなわち、引き出し部３４はＬ×Ｗ面である実装面１５に直交するように巻回部３２からＺ方向に引き出され、引き出し部の端部の導体の長さ方向と幅で規定される幅広面が実装面１５に延在するように折り曲げられている。引き出し部３４の端部の実装面１５側には、導体の幅広面の一部が実装面１５から露出する露出部３４ａが設けられ、外部電極２０と電気的に接続される。

導体は、その幅が、例えば１２０μｍ以上３５０μｍ以下、厚みが、例えば１０μｍ以上１５０μｍ以下である。また、導体の被覆層は、厚みが、例えば２μｍ以上１０μｍ以下、好ましくは６μｍ程度のポリアミドイミド等の絶縁性樹脂で形成される。被覆層の表面には、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂等の自己融着成分を含む自己融着層がさらに設けられ、その厚みが１μｍ以上３μｍ以下に形成されていてよい。

図２に示すように、コイル３０の巻回部３２は、実装面１５（Ｌ×Ｗ）の法線方向、すなわちＺ軸方向から見て、巻回軸Ｎが実装面１５に対して略平行で、側面１８（Ｌ×Ｔ）の法線方向、すなわちＹ軸方向に対して右回り（時計回り）に角度θ回転した状態で素体１０に内包される。また、図３に示すようにコイル３０の巻回部３２は、端面１７（Ｗ×Ｔ）の法線方向、すなわちＸ軸方向から見て、巻回軸Ｎが実装面１５に略平行で、且つ側面１８（Ｌ×Ｔ）に略直交するように素体１０に内包される。図４に示すように、素体１０の内部にはコイルの巻回部３２が、巻回軸Ｎを側面１８における法線に対して右回りに角度θ回転して内包される。角度θは、例えば、５°以上１５°以下であってよい。

ここで巻回軸ＮのＹ軸方向に対する回転方向は、実装面１５および端面１７に略直交し、側面１８と略平行で、図５に示すように、２つの露出部３４ａの位置が側面１８間の距離の半分の位置を通る中心面ＣＰにそれぞれ近づく方向になっている。

（参考例１）
参考例１として従来のインダクタ２００を、図６から図８を参照して説明する。図６は、インダクタ２００を実装面側からみた部分透過斜視図を示す。図７は、実装面に平行で実装面と上面の中点を通る面における模式断面図を示し、図８は、実装面側からみた部分透過平面図を示す。インダクタ２００は、コイル３０の巻回軸Ｎが、第１の１対の面である側面１８に略直交し、実装面１５、上面１６および端面１７に対して略平行になるように巻回部３２が配置されること以外は、インダクタ１００と同様に構成される。

インダクタ２００では、図６に示すように、巻回軸Ｎが側面１８に略直交するように、巻回部３２が素体１０に内包される。そのため、図７に示すように、巻回部３２の開口面が素体１０の側面１８と略平行になっている。引き出し部は、素体１０の側面に略平行に、Ｚ軸方向に引き出され、露出部３４ａが実装面１５から露出する。

被覆層を除去して引き出し部の端部に露出部を形成する場合、インダクタ２００では、図８に示すようにレーザーでスキャンする範囲のＹ軸方向の最小幅はＷ２となる。一方、インダクタ１００では、図５に示すようにスキャンする範囲のＹ軸方向の最小幅はＷ１となり、インダクタ２００と比べて狭い範囲で足りることになる。これにより、加工時間を短縮して生産性を高めることができる。

次に、インダクタの製造方法について説明する。インダクタの製造方法は、例えば、所望の形状を有するコイルを準備する準備工程と、準備したコイルを、磁性粉および樹脂を含む断面Ｅ字形状の第１仮成形体に収容し、コイルが収容された第１仮成形体の開口部に、板状の第２仮成形体で蓋をする収容工程と、コイルを収容した第１仮成形体および第２仮成形体を金型内で加圧してコイルと一体化された素体を得る成形工程と、素体の表面に外部電極を配置する外部電極形成工程とを備える。

準備工程では、被覆層を有する導体を、最内周で接続されるように２段の渦巻状に巻回した巻回部と、巻回部の最外周から引き出される引き出し部とを有するコイルを準備する。収容工程における第１仮成形体１２は、図９の模式断面図に示すように、コイルの巻回部３２を傾斜して保持する底面部１２ａと、底面部１２ａ上に設けられ、巻回部３２の内部空間に挿入される中脚部１２ｂと、底面部１２ａの外縁を包囲して配置される壁部１２ｃとを備える。図示はしないが、壁部１２ｃには、コイルの引き出し部の端部を素体の表面に引き出すための切り欠き部が設けられている。収容工程では、巻回部３２の巻軸に中脚部１２ｂが挿入され、壁部１２ｃが巻回部３２を包囲するように巻回部３２が底面部１２ａ上に配置される。また、コイルの引き出し部は、第１仮成形体１２の切り欠き部から、Ｚ軸方向に略直交して形成される実装面側に引き出され、実装面を形成する壁部１２ｃの外周に沿うように折り曲げられる。第１仮成形体１２のＹ軸方向に交差して設けられる開口部１２ｄに、板状の第２仮成形体で蓋をして、コイルが第１仮成形体および第２仮成形体に収容される。成形工程では、コイルを収容した第１仮成形体および第２仮成形体を金型内で、加温、加圧してコイルと一体化された素体を得る。次いで、外部電極形成工程では、実装面に露出する導体の被覆層をレーザーでスキャンされて除去する。最後に、めっき処理により、被覆層が除去された露出部を被覆して外部電極が素体の表面に形成される。外部電極形成工程では、めっき処理に代えて導電性ペーストを付与して外部電極を形成してもよい。

（実施例２）
実施例２のインダクタ１１０を、図１０を参照して説明する。図１０は、インダクタ１１０の実装面側からみた部分透過平面図を示す。インダクタ１１０では、露出部の形状が異なること以外はインダクタ１００と同様に構成される。

図１０に示すようにインダクタ１１０では、引き出し部の端部における導体の長さ方向に交差する端面が、第２の１対の面である端面１７に対して略平行になっている。そのため、露出部３４ｂの形状が上底の長さＬ２１、下底の長さＬ２２および高さＷ２１で規定される台形状となる。台形の高さ方向、すなわち、導体の幅方向は、端面１７に対して、例えば、角度θで交差する。また、露出部３４ｂは外部電極２０に被覆されている。

一方、図１１に示すようにインダクタ１００では、引き出し部の端部における導体の長さ方向に交差する端面が、導体の長さ方向に対して略直交している。そのため、露出部３４ａの形状は導体の幅Ｗ２１および導体の長さＬ２１で規定される矩形状となり、導体の幅方向は、端面１７に対して、例えば、角度θで交差する。更に図１２に示すようにインダクタ２００では、露出部３４ａの形状はインダクタ１００と同様に矩形状であり、導体の幅方向は、端面１７に対して略平行になっている。

インダクタ１１０の露出部３４ｂの面積は、インダクタ１００および２００の露出部３４ａの面積よりも大きくなるため、外部電極との接続面積が大きくなる。これにより、インダクタ１１０の直流抵抗がより低減されるとともに、引き出し部と外部電極との接続の信頼性が向上する。

（実施例３）
実施例３のインダクタ１２０を図１３から図１５を参照して説明する。図１３は、インダクタ１２０を実装面側からみた部分透過斜視図を示す。図１４は、図１３におけるＡ−Ａ線を通り実装面に直交する面における模式断面図を示す。図１５は、図１３におけるＢ−Ｂ線を通り実装面に直交する面における模式断面図を示す。インダクタ１２０は、コイルの巻回軸Ｎが実装面および上面と交差して巻回部が配置されること、引き出し部が素体の端面側にそれぞれ引き出され、素体の端面に露出部が設けられること以外はインダクタ１００と同様に構成される。

インダクタ１２０では、素体１０の実装面１５および上面１６が第１の１対の面となり、端面１７が第２の１対の面となり、側面１８が第３の１対の面となる。インダクタ１２０では、引き出し部が巻回部から素体１０の２つの端面１７方向にそれぞれ引き出され、引き出し部の端部の導体の長さ方向と幅で規定される幅広面が端面１７に延在するように折り曲げられている。引き出し部の端部の端面１７側には、導体の幅広面の一部が端面１７から露出する露出部３４ａが設けられ、外部電極２０と電気的に接続される。外部電極２０は、素体の端面１７および実装面１５に跨がって設けられる。

図１４に示すようにコイルの巻回部３２は、側面１８（Ｌ×Ｔ）に略平行で、側面１８（Ｌ×Ｔ）の法線方向（すなわちＹ軸方向）から見て、巻回軸Ｎが、実装面１５（Ｌ×Ｗ）の法線方向（すなわちＺ軸方向）に対して左回り（反時計回り）に角度θ回転した状態で素体１０に内包される。また、図１５に示すようにコイルの巻回部３２は、端面１７（Ｗ×Ｔ）の法線方向（すなわちＸ軸方向）から見て、巻回軸Ｎが実装面１５および上面１６に略直交し、且つ側面１８（Ｌ×Ｔ）に略平行になるように素体１０に内包される。インダクタ１２０は、コイルの巻回軸Ｎが実装面および上面と交差して巻回部が配置されるので、インダクタを低背化することができる。

ここで巻回軸ＮのＺ軸方向に対する回転方向は、実装面１５および上面１６に略平行で、端面１７および側面１８に略直交し、２つの露出部３４ａの位置が実装面１５および上面１６の間の距離の半分の位置を通る中心面ＣＰにそれぞれ近づく方向になっている。

インダクタ１２０では、引き出し部の端部における導体の長さ方向に交差する端面が、導体の長さ方向に略直交し、露出部３４ａは矩形状をなしているが、導体の長さ方向に交差する端面が、第３の１対の面である側面１８に対して略平行になっていていてもよい。露出部が台形状となり、外部電極と引き出し部との接続面積を広くできる。これにより、インダクタ１２０の直流抵抗がより低減されるとともに、引き出し部と外部電極との接続の信頼性が向上する。

上記の実施例では、素体は略直方体形状であるが、直方体を形成する各辺が面取りされていてもよい。
コイルの巻回部は、巻回軸方向から見て略円形状、略長円形状、略楕円形状、略多角形状等であってもよい。

１００、１１０、１２０ インダクタ
１０ 素体
２０ 外部電極
３０ コイル

Claims (5)

1. 被覆層を有する導体を最内周で接続されるように２段の渦巻状に巻回した巻回部と、前記巻回部の最外周から引き出される引き出し部とを有するコイルと、
   前記コイルを内包し、磁性粉と樹脂とを含む磁性体からなる素体と、
   前記素体の表面に配置される外部電極と、を備え、
   前記引き出し部の端部における前記導体の長さ方向に沿った面の一部は、それぞれ露出部として前記素体の表面に露出して、前記外部電極と接続し、
   前記素体は、第１の１対の面、第２の１対の面および第３の１対の面を有し、それぞれの１対の面は互いに対向して配置され、
   前記巻回軸が、前記第１の１対の面と交差し、前記第２の１対の面側からみて前記第１の１対の面と略直交し、且つ前記第３の１対の面側からみて前記第１の１対の面における法線と交差して、前記巻回部が配置され、
   前記巻回軸は前記第１の１対の面における法線に対して、前記露出部の位置が、前記第１の１対の面のそれぞれから等距離にある中間面に近づく側に傾いているインダクタ。
2. 前記露出部が、前記第３の１対の面の一方の面に露出する請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記導体の長さ方向に交差する端面は、前記第２の１対の面と略平行になっている請求項２に記載のインダクタ。
4. 前記露出部が、前記第２の１対の面のそれぞれの面に露出する請求項１に記載のインダクタ。
5. 前記導体の長さ方向に交差する端面は、前記第３の１対の面と略平行になっている請求項４に記載のインダクタ。