JP2022151557A - 積層型インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性の向上が図られた積層型インダクタを提供する。【解決手段】積層型インダクタ１０においては、たとえばスルー導体２０Ｃの中心Ｃが仮想線Ｌからずれるように設計されているため、複数のスルー導体２０Ａ～２０Ｄのすべてが一直線状に並んでおらず、所定の寸法規格の素体１２内においてスルー導体２０Ａ～２０Ｄ同士の離間距離を十分に確保することができる。したがって、熱源であるスルー導体２０Ａ～２０Ｄが分散されて、スルー導体２０Ａ～２０Ｄの熱を素体１２外に効率よく放熱することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、積層型インダクタに関する。

従来、素体内において直線状に延びるスルー導体を備えたインダクタが知られている。下記特許文献１には、互いに対向する一対の端面を有する素体と、端面間に亘って延びる３つのスルー導体と、素体の両端面に設けられて各スルー導体と接続される一対の外部電極とを備えたインダクタが開示されている。特許文献１に開示されたインダクタにおいては、帯状を呈する３つのスルー導体が重ねられて、スルー導体同士が互いに近接するように配置されている。

特開２０２０－８８２８９号公報

上述した従来技術に係るインダクタにおいては、その駆動時に、一対の外部電極間に電圧が印加されてスルー導体に電流が流れる。このとき、スルー導体が発熱して、スルー導体が高温となるが、スルー導体は高温になるに従って電気抵抗が高くなってしまう。そのため、スルー導体の熱を素体外に効率よく放熱する必要がある。しかしながら、上述した従来技術に係るインダクタでは、十分な放熱をおこなうことができなかった。

本発明の一側面は、放熱性の向上が図られた積層型インダクタを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る積層型インダクタは、積層された複数の層を含み、複数の層の積層方向に対して直交する実装面と、複数の層の積層方向に対して直交する方向において互いに対向する一対の端面とを有する素体と、素体内に設けられ、一対の端面の対向方向に沿って端面間に亘って延びるとともに端面において端部が露出する複数のスルー導体と、素体の端面にそれぞれ設けられ、端面に露出する複数のスルー導体を一体的に覆う一対の外部電極とを備え、各スルー導体が、一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、実装面に対して平行に延びる断面形状を有し、複数のスルー導体が、第１スルー導体、第２スルー導体および第３スルー導体を含み、一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、第１スルー導体の中心と第２スルー導体の中心とを結ぶ仮想線から、第３スルー導体の中心がずれている。

上記積層型インダクタにおいては、一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、第１スルー導体の中心と第２スルー導体の中心とを結ぶ仮想線から、第３スルー導体の中心がずれているため、スルー導体同士の離間距離を十分に確保することができる。そのため、スルー導体の熱を素体外に効率よく放熱することができる。

他の側面に係る積層型インダクタは、一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、第１スルー導体の中心および第２スルー導体の中心が、第３スルー導体の中心に対して等距離である。

他の側面に係る積層型インダクタは、各スルー導体が、一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、実装面に対して平行に延びる長方形の実装面から遠い側の２角が丸まった断面形状を有する。

他の側面に係る積層型インダクタは、素体の積層方向および一対の端面の対向方向に対して直交する第１方向におけるスルー導体の長さが、第１方向における素体の長さの１０～３０％である。

本発明の種々の側面によれば、放熱性の向上が図られた積層型インダクタが提供される。

実施形態に係る積層型インダクタを示す斜視図である。 図１に示した素体のスルー導体を示す斜視図である。 図２に示したスルー導体を示す平面図である。 図２に示した素体のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図２に示したスルー導体の素体端面における配置を示した図である。 異なる形態のスルー導体を示す斜視図である。 図６に示したスルー導体の素体端面における配置を示した図である。 異なる形態のスルー導体を示す斜視図である。 図８に示したスルー導体を示す平面図である。 図８に示したスルー導体の素体端面における配置を示した図である。 異なる形態のスルー導体を示す斜視図である。 図１１に示したスルー導体を示す平面図である。 図１１に示したスルー導体の素体端面における配置を示した図である。 異なる形態のスルー導体を示す斜視図である。 図１４に示したスルー導体の素体端面における配置を示した図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための形態を説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１～４を参照して、実施形態に係る積層型インダクタの構成について説明する。図１に示すように、実施形態に係る積層型インダクタ１０は、素体１２および一対の外部電極１４Ａ、１４Ｂを備えて構成されている。

素体１２は、略直方体状の外形を有し、素体１２の延在方向において互いに対向する一対の端面１２ａ、１２ｂを有する。素体１２は、端面１２ａ、１２ｂの対向方向に延在して端面１２ａ、１２ｂ同士を結ぶ４つの側面１２ｃ～１２ｆをさらに有する。側面１２ｄは、積層型インダクタ１０が実装された際に実装基体と対向する実装面であり、側面１２ｄと対向する側面１２ｃは、実装された際に頂面となる。素体１２の寸法は、端面１２ａ、１２ｂの対向方向に関する寸法を長さ、側面１２ｅ、１２ｆの対向方向に関する寸法を幅、側面１２ｃ、１２ｄの対向方向に関する寸法を厚さとすると、一例として長さ２．５ｍｍ×幅２ｍｍ×厚さ０．９ｍｍである。本実施形態では、素体１２は、厚さより幅のほうが長くなるように設計されている。また、素体１２は、幅より長さのほうが長くなるように設計されている。

素体１２は、磁性体１８の内部に内部電極２０が設けられた構成を有する。素体１２は、図４に示すように、磁性体１８を構成する複数の磁性体層１９が側面１２ｃ、１２ｄの対向方向に積層された積層構造を有する。以下の説明では、側面１２ｃ、１２ｄの対向方向を、素体１２の積層方向とも称す。

磁性体１８は、たとえばフェライト等の磁性材料で構成されている。磁性体１８は、磁性体層１９となる磁性体ペースト（たとえば、フェライトペースト）を複数重ねて焼成することで得られる。すなわち、素体１２は、磁性体ペーストが印刷された磁性体層１９が積層された印刷積層構造を有し、焼成された磁性体層１９が積層された焼成素体である。素体１２を構成する磁性体層１９の層数は、一例として１５０層である。実際の素体１２では、複数の磁性体層１９は、その層間の境界が視認できない程度に一体化されている。

内部電極２０は、図２および図３に示すように、一対の端面１２ａ、１２ｂ間に亘って延びている。また、内部電極２０は、図４に示すように複数の磁性体層１９の異なる２つの層間に位置している。内部電極２０は、たとえばＡｇ等の金属を含む導電材料で構成されている。内部電極２０は印刷法によって形成される。具体的には、内部電極２０となる導電ペースト（たとえば、Ａｇペースト）を磁性体層１９となる磁性体ペースト上に塗布して焼成することにより得られる。

内部電極２０は、端面１２ａ、１２ｂの対向方向に沿って延びる４つのスルー導体２０Ａ～２０Ｄを含んで構成されている。スルー導体２０Ａ～２０Ｄはいずれも、端面１２ａ、１２ｂ間に亘って（すなわち、素体１２の端面１２ａから端面１２ｂまで）延びている。各スルー導体２０Ａ～２０Ｄは、両端部それぞれにおいて端面１２ａ、１２ｂに露出している。

４つのスルー導体２０Ａ～２０Ｄのうち、スルー導体２０Ａとスルー導体２０Ｂとは複数の磁性体層１９の同じ層間に位置しており、スルー導体２０Ｃとスルー導体２０Ｄとは、スルー導体２０Ａ、２０Ｂが位置する層間とは異なる同じ層間に位置している。また、スルー導体２０Ａと、スルー導体２０Ｃとは、素体１２の積層方向に沿って並んでいる。同様に、スルー導体２０Ｂと、スルー導体２０Ｄとは、素体１２の積層方向に沿って並んでいる。そのため、スルー導体２０Ａ、２０Ｂ間の離間距離とスルー導体２０Ｃ、２０Ｄ間の離間距離とは等しい。また、スルー導体２０Ａ、２０Ｃ間の離間距離とスルー導体２０Ｂ、２０Ｄ間の離間距離とは等しい。

本実施形態において、各スルー導体２０Ａ～２０Ｄは、図５に示すように、均一幅Ｗ１および均一厚さＴ１を有する帯状を呈する。本実施形態において、各スルー導体２０Ａ～２０Ｄは、端面１２ａ、１２ｂの対向方向に対して直交する断面の断面形状が、実装面（側面１２ｄ）に対して平行に延びる長方形の４角のうちの実装面から遠い側の２角が丸まった断面形状（いわゆる、かまぼこ状断面）を有する。各スルー導体２０Ａ～２０Ｄの断面形状は、実装面に対して平行に延びる長方形であってもよく、実装面側が平らである半楕円形状であってもよい。本実施形態において、スルー導体２０Ａ～２０Ｄは同一寸法を有し、一例として長さ２．５ｍｍ×幅（Ｗ１）０．４ｍｍ×厚さ（Ｔ１）０．１ｍｍである。本実施形態では、各スルー導体２０Ａ～２０Ｄは、厚さＴ１より幅Ｗ１のほうが長くなるように設計されている（すなわち、Ｗ１＞Ｔ１）。各スルー導体２０Ａ～２０Ｄの幅Ｗ１に対する厚さＴ１の割合（Ｔ１／Ｗ１）は、１／６＜Ｔ１／Ｗ１＜１であってもよく、１／６＜Ｔ１／Ｗ１＜１／２であってもよい。

一対の外部電極１４Ａ、１４Ｂは、素体１２の端面１２ａ、１２ｂにそれぞれ設けられている。外部電極１４Ａは、端面１２ａの全領域を覆い、端面１２ａに露出した内部電極２０のスルー導体２０Ａ～２０Ｄと直接的に接して接合されている。同様に、外部電極１４Ｂは、端面１２ｂの全領域を覆い、端面１２ｂに露出した内部電極２０のスルー導体２０Ａ～２０Ｄと直接的に接して接合されている。本実施形態では、図１に示すように、各外部電極１４Ａ、１４Ｂは、端面１２ａ、１２ｂと、端面１２ａ、１２ｂと隣り合う領域の側面１２ｃ～１２ｆとを一体的に覆う。各外部電極１４Ａ、１４Ｂは、１層または複数層の電極層で構成されている。各外部電極１４Ａ、１４Ｂを構成する電極材料には、たとえばＡｇ等の金属材料や樹脂電極材料を採用することができる。

ここで、図５に示した４つのスルー導体２０Ａ～２０Ｄについて、たとえばスルー導体２０Ｃに着目すると、スルー導体２０Ｃ（第３スルー導体）の中心Ｃは、スルー導体２０Ａ（第１スルー導体）の中心Ｃとスルー導体２０Ｂ（第２スルー導体）の中心Ｃとを結ぶ仮想線Ｌからずれている。スルー導体２０Ｄに着目した場合も、スルー導体２０Ｄの中心Ｃは上記の仮想線Ｌからずれている。換言すると、４つのスルー導体２０Ａ～２０Ｄは、その中心Ｃが一直線状に並ぶようには整列されていない。発明者らは、４つのスルー導体２０Ａ～２０Ｄのこのような配置が、素体の放熱に有効であることを新たに見出した。スルー導体２０Ａ～２０Ｄの中心Ｃとしては、端面１２ｂにおける重心、図心または幾何中心を採用することができ、スルー導体２０Ａ～２０Ｄの幅を二等分する線と厚さを二等分する線との交点を採用することもできる。

図６、７に、内部電極２０の３つのスルー導体２０Ｅ～２０Ｇが素体１２の積層方向に並んだ構成を示す。３つのスルー導体２０Ｅ～２０Ｇは、その中心Ｃがすべて仮想線Ｌ上に位置し、一直線状に並ぶようには整列されている。そのため、図６、７からも明らかなように、所定の寸法規格の素体１２内に３つのスルー導体２０Ｅ～２０Ｇを配置した場合には互いに近接し、十分な離間距離を確保することができない。この場合、熱源であるスルー導体２０Ｅ～２０Ｇが密集し、積層型インダクタの駆動時にスルー導体２０Ｅ～２０Ｇに生じた熱が素体１２外に放熱されにくい。

上述した積層型インダクタ１０においては、たとえばスルー導体２０Ｃの中心Ｃが仮想線Ｌからずれるように設計されているため、複数のスルー導体２０Ａ～２０Ｄのすべてが一直線状に並んでおらず、所定の寸法規格の素体１２内においてスルー導体２０Ａ～２０Ｄ同士の離間距離を十分に確保することができる。したがって、熱源であるスルー導体２０Ａ～２０Ｄが分散されて、スルー導体２０Ａ～２０Ｄの熱を素体１２外に効率よく放熱することができる。

また、積層型インダクタ１０においては、各スルー導体２０Ａ～２０Ｄが実装面（側面１２ｄ）に対して平行に延びる断面形状を有するため、実装面に対して交差する方向に延びる断面形状を有する場合に比べて、各スルー導体２０Ａ～２０Ｄは実装面から遠ざかった部分を有しない。すなわち、各スルー導体２０Ａ～２０Ｄは全体的に実装面に近い形態となっている。そのため、熱源であるスルー導体２０Ａ～２０Ｄから、外部電極１４Ａ、１４Ｂを介して、積層型インダクタ１０が実装される実装基体へ至るまでの放熱経路の短縮が図られている。したがって、積層型インダクタ１０においては、スルー導体２０Ａ～２０Ｄの熱を素体１２外の実装基体まで効率よく放熱することができる。

さらに、積層型インダクタ１０においては、素体１２の積層方向および端面１２ａ、１２ｂの対向方向に対して直交する第１方向（すなわち、側面１２ｅ、１２ｆの対面方向）における各スルー導体２０Ａ～２０Ｄの長さＷ１が、第１方向における素体１２の長さＷの１０～３０％であってもよい。

４つのスルー導体２０Ａ～２０Ｄにおいて、スルー導体２０Ａとスルー導体２０Ｃとは必ずしも素体１２の積層方向に沿って並んでいる必要はない。同様に、スルー導体２０Ｂとスルー導体２０Ｄとは必ずしも素体１２の積層方向に沿って並んでいる必要はない。たとえば、図８～１０に示すように、スルー導体２０Ａとスルー導体２０Ｃとが側面１２ｅ、１２ｆの対面方向に沿ってずれており、かつ、スルー導体２０Ｂとスルー導体２０Ｄとが側面１２ｅ、１２ｆの対面方向に沿ってずれている態様であってもよい。図８～１０に示した態様では、スルー導体２０Ａ、２０Ｂ間の離間距離とスルー導体２０Ｃ、２０Ｄ間の離間距離とは等しく、スルー導体２０Ａ、２０Ｂの対とスルー導体２０Ｃ、２０Ｄの対とが側面１２ｅ、１２ｆの対面方向に沿ってずれている。図９に示すように、平面視において、スルー導体２０Ｃはスルー導体２０Ａ、２０Ｂのいずれとも等距離に位置し、かつ、スルー導体２０Ｂはスルー導体２０Ｃ、２０Ｄのいずれとも等距離に位置していてもよい。図１０に示すように、スルー導体２０Ａ、２０Ｂの中心Ｃは、スルー導体２０Ｃの中心Ｃに対して等距離となっていてもよい。また、スルー導体２０Ｃ、２０Ｄの中心Ｃは、スルー導体２０Ｂの中心Ｃに対して等距離となっていてもよい。本実施形態では、スルー導体２０Ａ、２０Ｂとスルー導体２０Ｃ、２０Ｄとは、素体１２の積層方向において重なっていない。スルー導体２０Ａ、２０Ｂの少なくとも一方が、スルー導体２０Ｃ、２０Ｄの少なくとも一方と、素体１２の積層方向において部分的に重なっていてもよい。

図８～１０に示した構成においても、たとえばスルー導体２０Ｃに着目すると、スルー導体２０Ｃ（第３スルー導体）の中心Ｃは、スルー導体２０Ａ（第１スルー導体）の中心Ｃとスルー導体２０Ｂ（第２スルー導体）の中心Ｃとを結ぶ仮想線Ｌからずれている。スルー導体２０Ｄに着目した場合も、スルー導体２０Ｄの中心Ｃは上記の仮想線Ｌからずれている。換言すると、４つのスルー導体２０Ａ～２０Ｄは、その中心Ｃが一直線状に並ぶようには整列されていない。そのため、上述した実施形態同様、スルー導体２０Ａ～２０Ｄの熱が素体１２外へ効率よく放熱される。

なお、内部電極２０は、４つのスルー導体２０Ａ～２０Ｄを含んだ構成に限らず、少なくとも３つのスルー導体を含んでいればよい。図１１～１５に、３つのスルー導体を含んだ構成の内部電極を示す。

図１１～１３に示した内部電極２０は、複数の磁性体層１９の同じ層間に位置する２つのスルー導体２０Ｈ、２０Ｉと、スルー導体２０Ｈ、２０Ｉが位置する層間よりも実装面（側面１２ｄ）から遠い層間に位置する１つのスルー導体２０Ｊを含んで構成されている。スルー導体２０Ｈ～２０Ｊの形状はいずれも、上述したスルー導体２０Ａ～２０Ｄの形状と同一である。図１２に示すように、平面視において、スルー導体２０Ｊはスルー導体２０Ｈ、２０Ｉのいずれとも等距離に位置している。そのため、図１３に示すように、スルー導体２０Ｈ、２０Ｉの中心Ｃは、スルー導体２０Ｊの中心Ｃに対して等距離となっている。本実施形態では、スルー導体２０Ｊとスルー導体２０Ｈ、２０Ｉとは、素体１２の積層方向において重なっていない。スルー導体２０Ｊは、スルー導体２０Ｈ、２０Ｉの少なくとも一方と、素体１２の積層方向において部分的に重なっていてもよい。

図１１～１３に示した構成であっても、スルー導体２０Ｊ（第３スルー導体）の中心Ｃは、スルー導体２０Ｈ（第１スルー導体）の中心Ｃとスルー導体２０Ｉ（第２スルー導体）の中心Ｃとを結ぶ仮想線Ｌからずれている。そのため、上述した実施形態同様、スルー導体２０Ｈ～２０Ｊの熱が素体１２外へ効率よく放熱される。

図１４、１５に示した内部電極２０は、複数の磁性体層１９の異なる層間に位置する３つのスルー導体２０Ｋ～２０Ｍを含んで構成されている。スルー導体２０Ｋ～２０Ｍの形状はいずれも、上述したスルー導体２０Ａ～２０Ｄの形状と同一である。スルー導体２０Ｋおよびスルー導体２０Ｌのみ、素体１２の積層方向に沿って並んでいる。スルー導体２０Ｍは、スルー導体２０Ｋが位置する層間とスルー導体２０Ｌが位置する層間の中間にある層間に位置している。そのため、図１５に示すように、スルー導体２０Ｋ、２０Ｌの中心Ｃは、スルー導体２０Ｍの中心Ｃに対して等距離となっている。

図１４、１５に示した構成であっても、スルー導体２０Ｍ（第３スルー導体）の中心Ｃは、スルー導体２０Ｋ（第１スルー導体）の中心Ｃとスルー導体２０Ｌ（第２スルー導体）の中心Ｃとを結ぶ仮想線Ｌからずれている。そのため、上述した実施形態同様、スルー導体２０Ｋ～２０Ｍの熱が素体１２外へ効率よく放熱される。

１０…積層型インダクタ、１２…素体、１４Ａ、１４Ｂ…外部電極、１９…磁性体層、２０…内部電極、２０Ａ～２０Ｍ…スルー導体、Ｃ…中心、Ｌ…仮想線。

Claims (4)

1. 積層された複数の層を含み、前記複数の層の積層方向に対して直交する実装面と、前記複数の層の積層方向に対して直交する方向において互いに対向する一対の端面とを有する素体と、
   前記素体内に設けられ、前記一対の端面の対向方向に沿って前記端面間に亘って延びるとともに前記端面において端部が露出する複数のスルー導体と、
   前記素体の端面にそれぞれ設けられ、前記端面に露出する前記複数のスルー導体を一体的に覆う一対の外部電極と
   を備え、
   前記各スルー導体が、前記一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、前記実装面に対して平行に延びる断面形状を有し、
   前記複数のスルー導体が、第１スルー導体、第２スルー導体および第３スルー導体を含み、
   前記一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、前記第１スルー導体の中心と前記第２スルー導体の中心とを結ぶ仮想線から、前記第３スルー導体の中心がずれている、積層型インダクタ。
2. 前記一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、前記第１スルー導体の中心および前記第２スルー導体の中心が、前記第３スルー導体の中心に対して等距離である、請求項１に記載の積層型インダクタ。
3. 前記各スルー導体が、前記一対の端面の対向方向に対して直交する断面において、前記実装面に対して平行に延びる長方形の、前記実装面から遠い側の２角が丸まった断面形状を有する、請求項１または２に記載の積層型インダクタ。
4. 前記素体の積層方向および前記一対の端面の対向方向に対して直交する第１方向における前記スルー導体の長さが、前記第１方向における前記素体の長さの１０～３０％である、請求項１～３のいずれか一項に記載の積層型インダクタ。
   
   

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