JP2021111769A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の簡略化が可能なインダクタを提供する。【解決手段】インダクタは、巻回部および引き出し部を有するコイルと、コイルを内包し、磁性粉を含む磁性部からなり、底面および底面と隣接し互いに対向する端面を有する素体と、素体の少なくとも底面に配置され、引き出し部と接続された外部電極とを備える。コイルは巻軸方向を底面に対して交差させて配置される。導体は断面が厚みおよび幅で規定される略矩形状であり、延伸方向および厚み方向で規定される一対の第１面と、延伸方向および幅方向で規定される一対の第２面とを有する。巻回部は、一方の第２面を外周側、他方の第２面を内周側にして渦巻状に巻回され、最内周部で繋った２段に巻回され、導体の両端が巻回部のそれぞれの段の最外周部に位置してなる。引き出し部は、第２面を巻軸方向に対して略平行にして底面方向に引き出され、その先端部の第１面の一方が底面で外部電極と接続される。【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、断面が矩形状の導線を樹脂と磁性粉からなるＴコアに巻回して形成されたコイルの両端を、Ｔコアの端部で折り返して底面側に引き出し、底面に設けられる外部電極と接続してなる電子部品が記載されている。

米国特許出願公開第２０１６／００１２９６２号明細書

特許文献１に記載の電子部品の製造においては、コイルの両端を底面側に折り返して引き出すために、断面が矩形状の導線を途中で略９０°捻った上で、Ｔコアの端部で折り返す必要がある。そのため導線を捻る製造工程が必要となり、生産性の向上に課題があった。またＴコアがある程度の厚みを有するため、より一層の低背化が困難であるという課題があった。本発明の一態様は、製造工程の簡略化が可能なインダクタを提供することを目的とする。

第１の態様は、導体が巻回されてなる巻回部および巻回部から引き出される一対の引き出し部を有するコイルと、コイルを内包し、磁性粉および樹脂を含む磁性部からなり、底面および底面と隣接し互いに対向する端面を有する素体と、素体の少なくとも底面に配置され、一対の引き出し部とそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極と、を備えるインダクタである。コイルは、巻回部の巻軸方向を素体の底面に対して交差させて配置される。導体は、延伸方向に直交する断面が厚みおよび幅で規定される略矩形状であり、延伸方向および厚み方向で規定される一対の第１面と、延伸方向および幅方向で規定される一対の第２面とを有する。巻回部は、導体が一方の第２面を外周側、他方の第２面を内周側にして渦巻状に巻回されるとともに、最内周部で繋った２段に巻回され、導体の両端が巻回部のそれぞれの段の最外周部に位置してなる。引き出し部は、第２面を巻軸方向に対して略平行にして底面方向に引き出され、引き出し部の先端部の一方の第１面が、素体の底面で外部電極と接続される。

本発明の一態様によれば、製造工程の簡略化が可能なインダクタを提供することができる。

実施例１のインダクタを上面側から見た部分透過斜視図である。 実施例１のインダクタを上面側から見た部分透過平面図である。 実施例１のインダクタを端面側から見た部分透過平面図である。 実施例２のインダクタを上面側から見た部分透過斜視図である。 実施例３のインダクタを上面側から見た部分透過斜視図である。

インダクタは、導体が巻回されてなる巻回部および巻回部から引き出される一対の引き出し部を有するコイルと、コイルを内包し、磁性粉および樹脂を含む磁性部からなり、底面および底面と隣接し互いに対向する端面を有する素体と、素体の少なくとも底面に配置され、一対の引き出し部とそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極と、を備える。コイルは、巻回部の巻軸方向を素体の底面に対して交差させて配置される。導体は、延伸方向に直交する断面が厚みおよび幅で規定される略矩形状であり、延伸方向および厚み方向で規定される一対の第１面と、延伸方向および幅方向で規定される一対の第２面とを有する。コイルの巻回部は、導体が一方の第２面を外周側、他方の第２面を内周側にして渦巻状に巻回されるとともに、最内周部で繋り、一方の第１面と他方の第１面とを互いに対向させた２段に巻回され、導体の両端が巻回部のそれぞれの段の最外周部に位置してなる。導体の引き出し部は、導体の第２面を巻回部の巻軸方向に対して略平行にして底面方向に引き出され、引き出し部の先端部の導体の第１面が、素体の底面で外部電極と接続される。

コイルの引き出し部が、導体の第２面をコイルの巻軸方向に対して略平行に底面方向に引き出されて、第１面の一方が底面と略同一平面に配置されることで、導体を捻ることなく、導体の先端部の一部と外部電極とを接続できる。また、導体を折り返す必要がないため、インダクタのさらなる低背化が容易になる。

前記インダクタでは、引き出し部の先端部の一方の第２面が、素体の端面で外部電極と接続され、外部電極が素体の底面から端面に亘って配置されていてよい。導体の第１面の一方が素体の底面と略同一平面に配置され、また導体の外周側である第２面の一方が素体の端面と略同一平面に配置され、素体の底面から端面に亘って配置される外部電極と接続することで、導体と外部電極との接続面積が広くなりインダクタの直流抵抗が低減されるとともに、実装時の基板への固着強度が向上する。

コイルは、引き出し部の先端部における導体の厚みが、巻回部における導体の厚みよりも大きく、引き出し部の先端部における導体の幅が、巻回部における導体の幅よりも小さい領域を有していてよい。引き出し部の先端部に、導体の第１面が広くなっている領域が存在し、その領域が素体の底面と略同一面に配置されることで、導体と外部電極との接続面積が広くなりインダクタの直流抵抗が低減される。

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。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１のインダクタを、図１から図３を参照して説明する。図１はインダクタ１００を上面側から見た部分透過斜視図である。図２はインダクタ１００を上面側から見た部分透過平面図である。図３はインダクタ１００を端面側から見た部分透過平面図である。

図１に示されるようにインダクタ１００は、導体が巻軸Ｎの周りに巻回されてなる巻回部３２および巻回部３２から引き出される一対の引き出し部３４を有するコイル３０と、コイル３０を内包し、磁性粉と樹脂を含む磁性部からなる素体１０と、素体１０の底面１２および端面１４に亘って配置され、底面１２においてコイルの引き出し部の先端部３６とそれぞれ電気的に接続する一対の外部電極４０とを備える。素体１０は、実装面側の底面１２と、底面１２に対して高さ方向（Ｔ方向）で対向する上面１６と、底面１２に隣接して略直交し、互いに長さ方向（Ｌ方向）で対向する２つの端面１４と、底面１２および端面１４に隣接して略直交し、互いに幅方向（Ｗ方向）で対向する２つの側面１８とを有する。

コイル３０を形成する導体は、表面に被覆層を有し、導体の延伸方向（長さ方向）に直交する断面の形状が、厚みｔおよび幅ｗで規定される略矩形状であり、略正方形であってもよい。また導体は、導体の延伸方向および厚みｔ方向で規定され、互いに対向する一対の第１面２２と、導体の延伸方向および幅方向ｗで規定され、互いに対向する一対の第２面２４とを有する。導体の厚みｔは例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であってよい。導体の幅ｗは例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であってよい。導体断面のアスペクト比（ｔ／ｗ）は例えば１／１．３以上であってよく、好ましくは略１／１であってよい。また、導線の被覆層は、厚みが、例えば２μｍ以上１０μｍ以下のポリイミド、ポリアミドイミド等の絶縁性樹脂で形成される。巻回部の巻き解けを防止するため、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融着層が更に設けられていてもよく、その厚みが１μｍ以上３μｍ以下に形成されていてもよい。

コイル３０の巻回部３２は、導体の両端が最外周部に位置し、導体が一方の第２面２４が外周側になり、他方の第２面２４が内周側になるように渦巻状に巻回されるとともに、最内周部で繋り、一方の第１面２２と他方の第１面を互いに対向させた２段に巻回されてなる（いわゆるα巻き）。コイル３０は、巻回部３２の巻軸Ｎを素体１０の底面１２および上面１６に交差させて素体１０に内包される。

図２および図３に示すように、巻回部３２の上面１６側の上段の最外周部からは、引き出し部３４ａがその先端部３６ａを素体の一方の側面１８に向けて引き出される。巻回部３２の底面１２側の下段の最外周部からは、引き出し部３４ｂがその先端部３６ｂを素体の一方の側面１８に向けて引き出される。先端部３６ａおよび３６ｂは同一の側面方向に、外周側である導体の一方の第２面２４を、素体の端面１４から離隔して引き出される。引き出し部３４ａおよび３４ｂは導体の第２面２４を巻回部３２の巻軸と略平行にして素体の底面方向に引き出され、先端部３６ａおよび３６ｂにおいてそれぞれ導体の第１面２２の一方が底面１２と略同一平面に配置され、素体の底面１２から露出して外部電極４０と接続する。すなわち、導体は延伸方向を軸として捻られることなく、底面方向に引き出される。先端部３６ａおよび３６ｂにおいて素体の底面１２から露出する導体の一方の第１面２２は、外部電極４０とそれぞれ電気的に接続される。

導体断面のアスペクト比（ｔ／ｗ）は１／１より大きくてもよい。この場合、巻回部はいわゆるエッジワイズ巻きされたα巻きのコイルとなる。このような導線を用いると、より容易に導体を捻じることなく底面に引き出すことができる。

素体１０は、略直方体形状を有していてよい。素体１０の大きさは、長さＬが例えば１ｍｍ以上３．４ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、幅Ｗが例えば０．５ｍｍ以上２．７ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、高さＴが例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。素体の大きさとして具体的には、Ｌ×Ｗ×Ｔが例えば、１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍ、２ｍｍ×１．２ｍｍ×１ｍｍ、２．５ｍｍ×２ｍｍ×１．２ｍｍであってよい。

素体１０を構成する磁性部は、磁性粉と樹脂等の結着剤を含有する複合材料から形成される。磁性粉としては、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、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、結着剤の一例である樹脂としては、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、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂が用いられる。複合材料における磁性粉の充填率は、例えば５０質量％以上８５質量％以下、好ましくは６０質量％以上８５質量％以下または７０質量％以上８５質量％以下である。

素体１０の表面には、保護層（図示せず）が配置されていてよい。保護層は外部電極が配置される領域以外の素体の表面に配置されてよい。保護層は例えば、樹脂を含んで構成される。保護層を構成する樹脂としては、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、アクリル系樹脂、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。保護層はフィラーを含んでいてもよい。フィラーとしては酸化ケイ素、酸化チタン等の非導電性フィラーが用いられる。保護層は例えば、樹脂とフィラーを含む樹脂組成物を、素体の表面に塗布、ディップ等の手段により付与し、必要に応じて、付与された樹脂を硬化することにより形成される。

素体１０にはマーカー（図示せず）が付与されていてもよい。マーカーは例えば、素体の上面１６の、巻回部３２の下段から引き出し部３４ｂが引き出される側に付与され、インダクタの極性を示してよい。マーカーは例えば、印刷、レーザー刻印等で付与される。

インダクタ１００では、外部電極４０が、素体の底面１２および端面１４に亘って配置されている。外部電極４０は引き出し部の先端部３６において、導体の第１面２２と電気的に接続して配置される。外部電極４０は、例えば、めっきにより形成されてよい。めっきによって形成される外部電極４０は、銅から形成される第１層と、第１層上に形成され、ニッケルから形成される第２層と、第２層上に形成され、スズから形成される第３層とを備えていてよい。また、外部電極４０は、導電性ペーストの付与により導電性層を形成して形成されてもよい。導電性ペーストは、銀粒子、銅粒子等の導電性粒子と結着樹脂とを含んでいてよい。さらに、外部電極４０は、導電性層上に形成されるめっき層を含んでいてもよい。

インダクタ１００は、例えば、所望の形状に導体を成形してコイルを形成するコイル形成工程と、形成されたコイルを、引き出し部の先端部の第１面の一方を露出させて、磁性粉と樹脂を含む複合材料に埋設し、金型等で加圧することで素体を成形する素体形成工程と、第１面が露出した底面に外部電極を形成する外部電極形成工程とを含む製造方法で製造することができる。

（実施例２）
実施例２のインダクタを、図４を参照して説明する。図４はインダクタ２００を上面側から見た部分透過斜視図である。実施例２のインダクタ２００では、引き出し部の先端部３６が、導体の外周側の一方の第２面２４を素体の端面１４と略同一平面に配置され、素体の端面１４から露出して配置されること以外は、実施例１のインダクタ１００と同様に構成される。

インダクタ２００では、引き出し部の先端部３６において、コイルを形成する導体の第１面２２の一方が素体の底面１２と略同一平面に配置されて素体の底面１２から露出する。また、導体の第２面２４の一方が素体の端面１４と略同一平面に配置されて素体の端面１４から露出する。導体の素体から露出した面上には外部電極４０が配置され、電気的に接続される。

インダクタ２００では導体の２つの面が外部電極４０と電気的に接続されることで導体と外部電極との接続面積が広くなり、インダクタとしての直流抵抗が低減される。また、外部電極４０が素体の底面１２と端面１４とに亘って形成され、側面方向（Ｗ方向）から見てＬ字状をなしている。これにより、実装する際の基板への固着強度を向上させることができる。

（実施例３）
実施例２のインダクタを、図５を参照して説明する。図５はインダクタ３００を上面側から見た部分透過斜視図である。実施例３のインダクタ３００では、引き出し部の先端部３６が、導体の厚みが巻回部における導体の厚みよりも大きく、導体の幅が巻回部における導体の幅よりも小さい領域を有すること、および外部電極４０が素体の底面１２のみに配置されること以外は、実施例１のインダクタ１００と同様に構成される。

インダクタ３００では、引き出し部の先端部３６において、導体が幅方向に圧縮されて厚み方向に広がっている。これにより先端部３６における導体の厚みは、巻回部における導体の厚みよりも大きくなっている。一方、先端部における導体の幅は、巻回部における導体の幅よりも小さくなっている。図５では、幅方向に圧縮された領域は、導体の端部から引き出し部３４に向かって形成されている。厚み方向に広がった第１面２２ａの一方は、素体の底面１２と略同一平面に配置されて素体の底面１２から露出している。素体の底面１２から露出した第１面２２ａには、素体の底面１２に配置された外部電極４０が電気的に接続される。一方、圧縮されて幅が小さくなった一方の第２面２４ａは、素体の端面１４から離隔して配置される。

インダクタ３００では、外部電極４０と導体の先端部３６との接続面積を広くすることができ、インダクタとしての直流抵抗を低減できる。

上述したインダクタでは、外部電極は、素体の底面および端面に亘って配置されている場合を説明したが、素体の上面および側面の少なくとも一方にも形成されてもよい。導体の延伸方向の端面は素体の側面と略同一平面に配置されて素体の側面から露出していてもよい。導体の延伸方向に直交する断面は矩形状としたが、矩形状にかぎらず、角部が面取りされていてもよく、辺が半円、半楕円等の曲線で構成されてもよい。コイルの巻回部を巻軸方向から見た形状は、長円形以外の形状、例えば、円形状、楕円形状、面取りされた多角形状等であってもよい。保護層は、フィラーと樹脂を含む樹脂組成物に代えて、水ガラス等の無機材料から形成されてもよい。素体の底面の外部電極が配置されていない領域には凹部（スタンドオフ）が形成されていてよい。素体底面に設けられる凹部は、幅Ｗ方向から見て高さＴ方向の形状が、半円形状であってもよい。

１００、２００、３００ インダクタ
１０ 素体
３０ コイル
４０ 外部電極

Claims (3)

1. 導体が巻回されてなる巻回部および前記巻回部から引き出される一対の引き出し部を有するコイルと、
   前記コイルを内包し、磁性粉および樹脂を含む磁性部からなり、底面および前記底面と隣接し互いに対向する端面を有する素体と、
   前記素体の少なくとも底面に配置され、前記一対の引き出し部とそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極と、を備え、
   前記コイルは、前記巻回部の巻軸方向を前記素体の底面に対して交差させて配置され、
   前記導体は、延伸方向に直交する断面が厚みおよび幅で規定される略矩形状であり、延伸方向および厚み方向で規定される一対の第１面と、延伸方向および幅方向で規定される一対の第２面とを有し、
   前記巻回部は、前記導体が前記一方の第２面を外周側、前記他方の第２面を内周側にして渦巻状に巻回されるとともに、最内周部で繋った２段に巻回され、前記導体の両端が巻回部のそれぞれの段の最外周部に位置してなり、
   前記引き出し部は、前記第２面を前記巻軸方向に対して略平行にして前記底面方向に引き出され、
   前記引き出し部の先端部の前記一方の第１面が、前記素体の底面で外部電極と接続されるインダクタ。
2. 前記引き出し部の先端部の前記一方の第２面が、前記素体の端面で外部電極と接続され、
   前記外部電極が、前記底面から前記端面に亘って配置される請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記コイルは、前記引き出し部の先端部における前記導体の厚みが、前記巻回部における導体の厚みよりも大きく、前記引き出し部の先端部における前記導体の幅が、前記巻回部における導体の幅よりも小さい領域を有する請求項１または２に記載のインダクタ。

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