JP2022062984A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの引き出し部と外部電極との接続信頼性に優れるインダクタを提供する。【解決手段】インダクタは、対向する２つの幅面を有する導体を巻回してなる巻回部、および巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイルと、磁性粉を含み、コイルを埋設する磁性部と、を含む素体と、素体の表面に配置され、引き出し部に接続される外部電極と、を備える。素体は、互いに対向する１対の第１側面を有する。引き出し部は、第１側面と略平行に配置され、第１側面から露出して外部電極と接続する第１領域を導体の幅面の一方に有する。引き出し部は、第１領域と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部を有する。【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、コイルと、コイルを内蔵し、樹脂と磁性材料を含む封止材を用いて形成された成形体とを備える表面実装インダクタであって、コイルの引き出し端末を構成する導体の表面を成形体の表面に露出させ、導電ペーストによって形成された外部端子と接続してなる表面実装インダクタが記載されている。

特開２０１７－１２０８０９号公報

インダクタでは、直流抵抗を低減するために厚みのある導体でコイルが形成される場合がある。このとき巻回された導体のスプリングバックにより、素体の成形時に素体から露出する引き出し部の一部が素体から剥離して、外部電極との接続に不具合が生じる場合があった。本発明は、コイルの引き出し部と外部電極との接続信頼性に優れるインダクタを提供することを目的とする。

第１態様は、対向する２つの幅面を有する導体を巻回してなる巻回部、および巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイル、ならびに磁性粉を含み、コイルを埋設する磁性部を含む素体と、素体の表面に配置され、引き出し部に接続される外部電極と、を備えるインダクタである。引き出し部は、素体の対向する第１側面と略平行に配置され、第１側面から露出して外部電極と接続する第１領域を導体の幅面の一方に有する。さらに引き出し部は、第１領域と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部を有する。

第２態様は、対向する２つの幅面を有する導体を巻回してなる巻回部、および巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイル、ならびに磁性粉を含み、コイルを埋設する磁性部を含む素体と、素体の表面に配置され、引き出し部に接続される外部電極とを備えるインダクタである。素体は互いに対向する１対の第１側面を有する。引き出し部は、第１側面と略平行に配置され、第１側面から露出して外部電極と接続する第１領域を導体の幅面の一方に有する。さらに引き出し部は、延伸方向に沿って互いに逆向きに湾曲する２つの湾曲部を有する。

本発明によれば、コイルの引き出し部と外部電極との接続信頼性に優れるインダクタを提供できる。

実施例１のインダクタを第２主面側からみた部分透過斜視図である。 実施例１のインダクタを構成する素体を第２主面側からみた部分透過平面図である。 実施例１のインダクタを構成するコイルの製造方法の一例を説明する概略図である。

第１態様のインダクタは、対向する２つの幅面を有する導体を巻回してなる巻回部、および巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイル、ならびに磁性粉を含み、コイルを埋設する磁性部を含む素体と、素体の表面に配置され、引き出し部に接続される外部電極とを備える。素体は互いに対向する１対の第１側面を有する。引き出し部は、第１側面と略平行に配置され、第１側面から露出して外部電極と接続する第１領域を導体の幅面の一方に有する。さらに引き出し部は、第１領域と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部を有する。また、引き出し部は、延伸方向に沿って互いに逆向きに湾曲する２つの湾曲部を有していてよい。

第２態様のインダクタは、対向する２つの幅面を有する導体を巻回してなる巻回部、および巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイル、ならびに磁性粉を含み、コイルを埋設する磁性部を含む素体と、素体の表面に配置され、引き出し部に接続される外部電極とを備える。素体は互いに対向する１対の第１側面を有する。引き出し部は、第１側面と略平行に配置され、第１側面から露出して外部電極と接続する第１領域を導体の幅面の一方に有する。さらに引き出し部は、延伸方向に沿って互いに逆向きに湾曲する２つの湾曲部を有する。また、引き出し部は、第１領域と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部を有していてよい。

引き出し部が、第１領域と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部を有する、すなわち、引き出し部の末端にかけて導体の厚みが薄くなっていることで、素体の成形時に磁性部が引き出し部の末端部分の平面部の少なくとも一部を被覆することになり、引き出し部と素体との接着性が向上して、引き出し部の素体からの剥離が抑制される。これにより、引き出し部と外部電極との接続信頼性が向上する。また、引き出し部が第１領域と平面部とを有することで外部電極との接続面積が大きくなり、インダクタの直流抵抗を低減できる。また、引き出し部が２つの湾曲部を有していることで、第１側面から露出する引き出し部の面積をより大きくできる。これにより、引き出し部と外部電極との接続信頼性が向上するとともに、インダクタの直流抵抗をより効果的に低減できる。

平面部は、外部電極と接続する第２領域と、引き出し部の末端側で磁性部に埋設される第３領域と、を有していてよい。引き出し部の末端が磁性部に埋設されることで、引き出し部の素体からの剥離がより効果的に抑制されて、引き出し部と外部電極との接続信頼性がより向上する。

第１側面の幅方向の長さに対する第１領域の延在方向の長さの比が、１／３以上であってよい。第１側面から露出する引き出し部の面積が大きくなることで、引き出し部と外部電極との接続面積がより大きくなり、接続信頼性が向上するとともに、インダクタの直流抵抗をより効果的に低減できる。

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。

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を第２主面側からみた部分透過斜視図である。図２は、インダクタ１００を構成する素体１０を第２主面側からみた部分透過平面図である。図３は、インダクタ１００を構成するコイル３０の製造方法の一例を説明する概略図である。図１では、曲面を表すための補助線として破線を用いている部分がある。

図１および図２に示されるように、インダクタ１００は、コイル３０と、磁性粉および樹脂を含みコイル３０を埋設する磁性部とを含む素体１０と、素体１０の表面に配置されてコイル３０と電気的に接続される１対の外部電極４０とを備える。素体１０は略直方体形状を有し、実装面側の第１主面１２と、第１主面１２に対して高さ方向（Ｔ方向）で対向する第２主面１４と、第１主面１２および第２主面１４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つの第１側面１６と、第１主面１２および第１側面１６に隣接して略直交し、互いに幅方向（Ｗ方向）で対向する２つの第２側面１８とを有する。コイル３０を形成する導体は、導体の厚み方向に対向する２つの幅面を有し、延伸方向に直交する断面が、導体の幅と厚みで規定される略矩形状になっており、表面に被覆層を有している。コイル３０は、対向する２つの幅面を有する導体が、巻軸Ｎの周りに幅面を巻軸Ｎに略平行にして上下２段に巻回されてなる巻回部３２および巻回部３２の最外周から引き出される１対の引き出し部を有する。

コイル３０の巻回部３２は、一本の導体が、両端が最外周部に位置し、導体の幅で規定される幅面の一方が外周側になり、他方の面が内周側になるようにし、導体の幅で規定される面を巻軸に対して略平行にして、導体の幅で規定される面の少なくとも一部が重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、導体の厚みで規定される面を互いに対向させた上下２段に巻回されてなる（いわゆるα巻き）。すなわち、巻回部３２の上段では導体が外周から内周に向かって渦巻状に巻回されて、最内周で下段に接続され、下段では内周から外周に向かって渦巻状に巻回されてなる。コイル３０は、巻回部３２の巻軸Ｎを素体１０の第１主面１２および第２主面１４に略直交させて素体１０に埋設される。

コイル３０の１対の引き出し部は、巻回部の上段の最外周から引き出される第１引き出し部と、巻回部の下段の最外周から引き出される第２引き出し部とからなる。コイル３０のそれぞれの引き出し部は、その一部である第１領域３４が素体１０のそれぞれの第１側面１６と略平行にして配置され、導体の巻回部において外周側になる幅面を第１側面１６から露出して素体１０に埋設される。それぞれの引き出し部は、その末端にかけて、第１領域３４と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部３６を有する。すなわち、引き出し部は、第１領域３４と平面部３６との交線から引き出し部の末端にかけて導体の厚みが単調に減少する領域を有している。素体１０の第１側面１６には、導体の厚みの減少に対応して磁性部が欠落し、平面部の一部である第２領域３６Ａが露出する凹部が設けられる。別の態様においては、第２領域３６Ａは、磁性部に埋設されていてもよい。

図２に示されるように、第１領域３４は、導体の幅面を素体１０の第１側面１６に略平行に配置される。第１領域３４と連続して設けられる平面部３６は、第１領域３４と鈍角である角θで交差する。また平面部３６は、第１領域３４と連続し、第１側面１６から露出して、外部電極と接続する第２領域３６Ａと、第２領域３６Ａと連続し、磁性部に埋設される第３領域３６Ｂとを有する。すなわち、引き出し部は、その末端が磁性部に埋設されている。引き出し部の末端である第３領域３６Ｂが磁性部に埋設されることで、引き出し部の素体からの剥離がより効果的に抑制される。剥離をより効果的に抑制するには角θは、１００°以上であればよい。

第１側面１６から露出する第１領域３４は、第１側面１６に平行なＷ方向に長さＥ１を有し、外部電極（図示せず）と接続される。第１領域３４の長さＥ１の第１側面１６のＷ方向の長さに対する比は、例えば１／３以上であってよく、１／２以上であってもよい。第１領域の長さが所定値以上であることで、外部電極との接続抵抗をより低減できる。また、引き出し部は、素体１０の第１側面１６から露出して外部電極に接続する露出部として、第１領域３４および第２領域３６Ａを有し、露出部は第１側面１６に平行なＷ方向に長さＥ２を有している。長さＥ２の第１側面１６のＷ方向の長さに対する比は、例えば１／３より大きく、１／２以上であってもよい。露出部の長さが所定値以上であることで、外部電極との接続抵抗をより低減できる。

引き出し部は、巻回部３２からの引き出し位置から第１領域３４の間に、引き出し方向に沿って、互いに逆向きに湾曲する２つの湾曲部を有する。図２に示されるように、巻回部３２から引き出された導体は、延伸方向に沿って、巻回部において外周側となる幅面側に湾曲する第１湾曲部３８Ａと、巻回部において内周側となる幅面側に湾曲する第２湾曲部３８Ｂとを有する。これにより、スプリングバックを抑制しつつ、第１領域の長さをより長くすることができ、コイルと外部電極との接続抵抗をより低減できる。

インダクタ１００では、図１に示すように外部電極４０は、素体１０の第１主面１２、第１側面１６、第２側面１８および第２主面１４の５面に亘って配置され、第１側面１６において露出するコイル３０の引き出し部の第１領域３４と接続される。また、第１側面１６に設けられる凹部には外部電極を形成する導電性樹脂が充填され、平面部の第２領域３６Ａと外部電極４０とを接続する。外部電極４０は、銀粒子、銅粒子等の導電性粒子と結着樹脂とを含む導電性樹脂層であってよい。さらに、外部電極４０は、導電性樹脂層上に形成されるめっき層を含んでいてよい。めっき層は、例えば、ニッケルから形成される層と、その上に形成され、スズから形成される層とを含んでいてよい。外部電極が形成される領域は、素体の表面から素体を構成する樹脂の一部、磁性粉の表面を被覆する絶縁層の一部が除去された磁性粉露出領域であってもよい。磁性粉露出領域では、一部の磁性粉が連結してネットワーク構造を形成し、表面粗さが大きくなっている。そのため、外部電極が、導電性樹脂層の場合は素体への接着性が向上し、めっき層の場合はめっきが成長し易くなる。

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層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、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂が用いられる。磁性部における磁性粉の面積比率は、例えば５０％以上８５％以下、好ましくは６０％以上８５％以下または７０％以上８５％以下である。面積比率は、インダクタの中心を通り長手方向の断面の中央部の所定領域に存在する磁性粉の合計面積を、所定領域の面積で除して求めることができる。

コイルを形成する導体の厚みは例えば０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であってよい。導体の幅は例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であってよい。導体断面のアスペクト比（幅／厚み）は例えば１／１以上、または１／１以上３０／１以下であってよい。また、導体を被覆する被覆層は、厚みが、例えば２μｍ以上２０μｍ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。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８μｍ以下に形成されていてもよい。融着層が設けられることで、巻回部の巻き解けをより効果的に抑制することができる。

素体１０の表面には、保護層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し、引き出し部の第１領域が露出する領域以外の素体の表面に配置されてもよい。保護層は例えば、樹脂を含んで構成されてよい。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。保護層は、水ガラス等の無機材料から形成されてもよい。また、保護層は、磁性粉露出領域以外の領域に形成されていてもよい。

素体にはマーカー（図示せず）が付与されていてもよい。マーカーは例えば、素体の第２主面の、巻回部の下段から引き出し部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。

インダクタの製造方法
次にインダクタの製造方法について説明する。インダクタは、例えば、導体を巻回してコイルを形成するコイル形成工程と、形成されたコイルの引き出し部の末端部を切断して所定の長さに調整する切断工程と、形成されたコイルを、引き出し部の末端部（第１領域）を露出させて金属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により、コイルとコイルを埋設する磁性部とからなる素体を成形する素体形成工程と、素体の表面に露出した引き出し部の末端部と接続する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。

コイルの引き出し部の末端部の切断は、例えば、図３に示すようなカット刃２２０を備えるコイル保持部と、受け刃２１０とを用いて行う。具体的には、コイル３０の巻回部をコイル保持部に収容し、受け刃２１０とカット刃２２０とでコイル３０の引き出し部を導体の延伸方向に対して斜めに切断することで、引き出し部の末端に平面部が形成される。

上述したインダクタでは、外部電極は、素体の第１主面の一部、第２主面の一部、第２側面の一部および第１側面の５面に亘って配置されている場合を説明したが、素体の第１主面の一部および第１側面の少なくとも一部に亘って形成されていてよい。一方の引き出し部のみが、第１領域と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部を有してもよく、また、一方の引き出し部のみが、延伸方向に沿って互いに逆向きに湾曲する２つの湾曲部を有していてよい。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。素体の第１主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。素体の第１主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。

１０ 素体
３０ コイル
４０ 外部電極
１００ インダクタ

Claims (6)

1. 対向する２つの幅面を有する導体を巻回してなる巻回部、および前記巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイルと、
   磁性粉を含み、前記コイルを埋設する磁性部と、を含む素体と、
   前記素体の表面に配置され、前記引き出し部に接続される外部電極と、を備え、
   前記素体は、互いに対向する１対の第１側面を有し、
   前記引き出し部は、前記第１側面と略平行に配置され、前記第１側面から露出して前記外部電極と接続する第１領域を前記導体の幅面の一方に有し、
   前記引き出し部は、前記第１領域と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部を有するインダクタ。
2. 前記引き出し部は、延伸方向に沿って、互いに逆向きに湾曲する２つの湾曲部を有する請求項１に記載のインダクタ。
3. 対向する２つの幅面を有する導体を巻回してなる巻回部、および前記巻回部から引き出される１対の引き出し部を含むコイルと、
   磁性粉を含み、前記コイルを埋設する磁性部と、を含む素体と、
   前記素体の表面に配置され、前記引き出し部に接続される外部電極と、を備え、
   前記素体は、互いに対向する１対の第１側面を有し、
   前記引き出し部は、前記第１側面と略平行に配置され、前記第１側面から露出して前記外部電極と接続する第１領域を前記導体の幅面の一方に有し、
   前記引き出し部は、延伸方向に沿って、互いに逆向きに湾曲する２つの湾曲部を有するインダクタ。
4. 前記引き出し部は、前記第１領域と鈍角で交差して引き出し部の末端まで延在する平面部を有する請求項３に記載のインダクタ。
5. 前記平面部は、前記外部電極と接続する第２領域と、引き出し部の末端側で前記磁性部に埋設される第３領域と、を有する請求項１、２または４に記載のインダクタ。
6. 前記第１側面の幅方向の長さに対する前記第１領域の延在方向の長さの比が、１／３以上である請求項１から５のいずれかに記載のインダクタ。

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