JP2023164006A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】ショートしにくいコイル部品を提供する。【解決手段】コア部と、コイル状に導体が巻回されてなるコイル部と、を有し、コイル部がコア部の内部に形成されてなるコイル部品である。コア部は、コイル部の内径で囲われた部分に位置する中芯部を有する。中芯部は第１の軟磁性金属粒子を含む第１中芯部と、第１中芯部の回りに配置され、かつ第２の軟磁性金属粒子を含む第２中芯部と、からなる。第１中芯部は互いに向かい合う少なくとも２つの対向面を有する。対向面はコイル部の巻回軸方向に平行である。【選択図】図１

Description

本開示は、コイル部品に関する。

特許文献１は中芯部に略六角形状のコアを含むコイル部品を開示している。

特許文献２はさまざまなＴ字型の磁気コアを含む磁性部品を開示している。

米国特許第９３１８２５１号明細書 米国特許第９９５９９６５号明細書

本開示は、ショートしにくいコイル部品を提供する。

本開示の一側面に係るコイル部品は、
コア部と、コイル状に導体が巻回されてなるコイル部と、を有し、前記コイル部が前記コア部の内部に形成されてなるコイル部品であって、
前記コア部は、前記コイル部の内径で囲われた部分に位置する中芯部を有し、
前記中芯部は第１の軟磁性金属粒子を含む第１中芯部と、前記第１中芯部の回りに配置され、かつ第２の軟磁性金属粒子を含む第２中芯部と、からなり、前記第１中芯部は互いに向かい合う少なくとも２つの対向面を有し、前記対向面は前記コイル部の巻回軸方向に平行であり、
前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第１の軟磁性金属粒子の偏向角度の平均値と前記第２の軟磁性金属粒子の前記コイル部の巻回軸方向に対する偏向角度の平均値とが異なる。

上記コイル部品において、前記第１中芯部の形状が四角柱であってもよい。

上記いずれかのコイル部品において、前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第１の軟磁性金属粒子の偏向角度をθαとし、前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第２の軟磁性金属粒子の偏向角度をθβとして、ｃｏｓ２θαの平均値がｃｏｓ２θβの平均値よりも大きくてもよい。

上記いずれかのコイル部品において、前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第１の軟磁性金属粒子の偏向角度をθαとし、前記コイル部の巻回軸方向に対する前記コイル部の外側の部分に含まれる第３の軟磁性金属粒子の偏向角度をθγとして、ｃｏｓ２θαの平均値がｃｏｓ２θγの平均値よりも大きくてもよい。

上記いずれかのコイル部品において、前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第１の軟磁性金属粒子の偏向角度をθαとして、ｃｏｓ２θαの平均値が０．１以上であってもよい。

上記いずれかのコイル部品において、前記第１中芯部に含まれる前記第１の軟磁性金属粒子の平均アスペクト比が１．１以上５．０以下であってもよい。

本開示の他の一側面に係るコイル部品は、
コア部と、コイル状に導体が巻回されてなるコイル部と、を有し、前記コイル部が前記コア部の内部に形成されてなるコイル部品であって、
前記コア部は、前記コイル部の内径で囲われた部分に位置する中芯部を有し、
前記中芯部は第１の軟磁性金属粒子を含む第１中芯部と、前記第１中芯部の回りに配置され、かつ第２の軟磁性金属粒子を含む第２中芯部と、からなり、前記第１中芯部は互いに向かい合う少なくとも２つの対向面を有し、前記対向面は前記コイル部の巻回軸方向に平行である。

第１実施形態の一例に係るインダクタの断面の模式図である。 図１のＩ－Ｉ線に沿う断面の模式図である。 軟磁性金属粒子のアスペクト比および配向度を説明するための模式図である。 第１実施形態の一例に係るインダクタを作製する過程で用いる各部材の斜視図である。 第２実施形態の一例に係るインダクタを作製する過程で用いる各部材の斜視図である。

以下、本開示の実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下に説明する本開示の実施形態は、本開示を説明するための例示である。本開示の実施形態に係る各種構成要素、例えば数値、形状、材料、製造工程などは、技術的に問題が生じない範囲内で改変したり変更したりすることができる。

また、本開示の図面に表された形状等は、実際の形状等とは必ずしも一致しない。説明のために形状等を改変している場合があるためである。

（第１実施形態）
図１に示すように、本開示の第１実施形態に係るコイル部品の一種であるインダクタ２は、コイル部４と、コア部６と、を有する。コイル部４は、コイル状に導体５が巻回されてなる。コア部６は、コイル部４の内径で囲われた部分に位置する中芯部と、その他の部分である外周部と、を有する。

本開示の第１実施形態に係るインダクタ２は、コア部６の上面および下面がＺ軸に対して垂直であり、コア部６の側面は、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に対して垂直となっている。また、コイル部４の巻回軸はＺ軸に対して平行となっている。ただし、コア部６の形状は、図１の形状に限定されない。

なお、本開示における「平行」は、完全な平行だけではなく、実質的な平行も含む。すなわち、本開示における「平行」は、製造公差の範囲内で誤差を含んでもよく、製造公差の範囲を超えて誤差を含んでもよい。具体的には、線Ａが線Ｂに対して平行であるとは、特に記載がなければ線Ａと線Ｂとのなす角が０°以上１０°以下であることを指すものとする。一方または両方の線を面に置き換えても同様である。

なお、本開示における「垂直」は、完全な垂直だけではなく、実質的な垂直も含む。すなわち、本開示における「垂直」は、製造公差の範囲内で誤差を含んでもよく、製造公差の範囲を超えて誤差を含んでもよい。具体的には、線Ａが線Ｂに対して垂直であるとは、特に記載がなければ線Ａと線Ｂとのなす角が８０°以上１００°以下であることを指すものとする。一方または両方の線を面に置き換えても同様である。

本開示の第１実施形態に係るインダクタ２のサイズは、特に限定されない。例えば、リード部５ａ、５ｂを除く部分のサイズの下限が、底面が２ｍｍ×２ｍｍであり高さが１ｍｍである直方体のサイズであってもよい。リード部５ａ、５ｂを除く部分のサイズの上限が、底面が２０ｍｍ×２０ｍｍであり高さが２０ｍｍである立方体のサイズであってもよい。高さは図１のＺ軸方向の長さである。なお、図１では、図４に示すコイル部４のリード部５ａ、５ｂの図示が省略してある。コイル部４を構成する導体の両端に形成してあるリード部５ａ、５ｂは、図１に示すコア部６の外部に取り出されるようになっている。

コイル部４を構成する導体（導線）５には、必要に応じて外周を絶縁被覆層で被覆してある。導体５の材質には特に制限はない。例えば、導体５はＣｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、またはこれらの金属を含む合金で構成してあってもよい。絶縁被覆層の材質には特に制限はない。絶縁被覆層の材質は、例えばポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエステル－イミド、および／または、ポリエステル－ナイロンであってもよい。

導体５の横断面形状には特に制限はない。横断面形状としては、円形状、平角形状が例示される。本開示の第１実施形態では、導体５の横断面形状は円形状としている。

コア部６は、少なくとも軟磁性金属粒子を有する。軟磁性金属粒子の材質には特に制限はない。軟磁性金属粒子の材質は、例えば、Ｍｎ－Ｚｎフェライト、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎフェライトなどのフェライト、Ｆｅ－Ｓｉ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ合金、パーマロイ（Ｆｅ－Ｎｉ合金）などの軟磁性合金であってもよい。軟磁性金属粒子の微細構造には特に制限はない。軟磁性金属粒子の微細構造はアモルファスであってもよく結晶を含んでいてもよい。軟磁性金属粒子がアモルファスである場合には、軟磁性金属粒子を粉砕機等で予め偏平化してもよい。軟磁性金属粒子が結晶を含む場合の結晶粒径にも特に制限はない。例えば１μｍ以下であってもよい。

コア部６は、熱硬化性樹脂（バインダ）を有していてもよい。熱硬化性樹脂の種類には特に制限はない。熱硬化性樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、シリコーン樹脂、これらを組み合わせたものが例示される。

コア部６は、コイル部４の内径で囲われた部分に位置する中芯部を有する。中芯部は第１中芯部６ａと、第１中芯部６ａの回りに配置される第２中芯部６ｂと、からなる。第１中芯部６ａは互いに向かい合う少なくとも２つの対向面を有する。前記対向面はコイル部４の巻回軸方向（図１のＺ軸方向）に平行である。このことにより、コイル部品のインダクタンスを向上させやすくなる。そして、後述する本成形時の成形圧力を低くしても高いインダクタンスが得られる。成形圧力を低くすることでコイルへの負荷を軽減でき、コイルがショートしにくくなる。さらに、コイル抵抗の低いコイル部品や小型化したコイル部品の設計も容易となる。

第１中芯部６ａの形状は、互いに向かい合う少なくとも２つの対向面を有する形状であればよい。例えば、四角柱が挙げられる。上記の四角柱には、角部および稜線部が面取りされている四角柱、および、角部および稜線部が丸められている四角柱が含まれる。以下の記載では第１中芯部６ａの形状が四角柱であるとする。

中芯部に占める第１中芯部６ａの体積割合には特に制限はない。例えば５０％以上８０％以下であってもよい。

第１中芯部６ａと第２中芯部６ｂとの区別は、例えばコイル部４の巻回軸方向に垂直な断面をＳＥＭ等で観察することにより行うことができる。第１中芯部６ａと第２中芯部６ｂとではコントラストの違いが生じるためである。なお、コントラストの違いは、各中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の材質の違い、平均アスペクト比の違い、平均配向度の違い、充填密度の違いにより生じる場合がある。また、コントラストの違いは、各中芯部に含まれる樹脂または無機物の種類の違い、樹脂または無機物の含有量の違いにより生じる場合もある。すなわち、第１中芯部６ａと第２中芯部６ｂとの間には、各中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の材質の違い、平均アスペクト比の違い、平均配向度の違い、充填密度の違い、各中芯部に含まれる樹脂または無機物の種類の違い、樹脂または無機物の含有量の違いなどから選択されるいずれか一つ以上の違いがある。

第１中芯部６ａと第２中芯部６ｂとで軟磁性金属粒子の平均配向度が異なっていてもよい。第１中芯部６ａに含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度が、第２中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度、および／または、前記中芯部以外の部分、特にコイル部４の外側に含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度よりも大きくてもよい。なお、本開示での配向度は、コイル部４の巻回軸方向への配向度を指す。

具体的には、コイル部４の巻回軸方向に対する軟磁性金属粒子の偏向角度をθとして、第１中芯部６ａと第２中芯部６ｂとで軟磁性金属粒子の偏向角度の平均値が異なり、ｃｏｓ２θの平均値が異なっていてもよい。

以下の記載では、第１中芯部６ａに含まれる軟磁性金属粒子を第１の軟磁性金属粒子とする。第２中芯部６ｂに含まれる軟磁性金属粒子を第２の軟磁性金属粒子とする。コイルの巻回軸から見てコイル部４の外側の部分に含まれる軟磁性金属粒子を第３の軟磁性金属粒子とする。

コイル部４の巻回軸方向に対する第１の軟磁性金属粒子の偏向角度をθαとする。コイル部４の巻回軸方向に対する第２の軟磁性金属粒子の偏向角度をθβとする。コイル部４の巻回軸方向に対する第２の軟磁性金属粒子の偏向角度をθγとする。ｃｏｓ２θαの平均値が、ｃｏｓ２θβの平均値、および／または、ｃｏｓ２θγの平均値よりも大きくてもよい。

ｃｏｓ２θαの平均値が０．１以上であってもよく、０．５以上であってもよく、１．０であってもよい。

第１の軟磁性金属粒子の平均アスペクト比が１．１以上であってもよく、１．１以上５．０以下であってもよく、１．５以上５．０以下であってもよい。

以下、第１の軟磁性金属粒子の平均アスペクト比およびｃｏｓ２θαの平均値の算出方法について説明する。第２の軟磁性金属粒子、第３の軟磁性金属粒子についても同様である。ただし、アスペクト比およびｃｏｓ２θは、後述する断面画像において長軸径が１０μｍ以上である軟磁性金属粒子を測定対象とする。後述する断面画像において長軸径が１０μｍ未満である軟磁性金属粒子を測定対象としないのは、断面画像において長軸径が小さい軟磁性金属粒子は、実際のサイズが比較的大きな軟磁性金属粒子の端部である場合があるためである。その場合には当該軟磁性金属粒子を適切に観察できているとはいえない。したがって、断面画像において長軸径が小さい軟磁性金属粒子を測定対象としてしまうと、算出される平均アスペクト比の誤差およびｃｏｓ２θの平均値の誤差が大きくなる場合がある。

まず、図１のＩ－Ｉ線に沿ってインダクタ２を切断する。得られる断面が図２である。次に第１中芯部６ａの互いに向かい合う対向面と平行になるようにインダクタ２を切断する。具体的には、図２のＡ－Ａ線に沿ってインダクタ２を切断し、Ａ－Ａ線に沿う断面を得る。さらに、図２のＡ－Ａ線と直交するＢ－Ｂ線に沿ってインダクタ２を切断する。

汎用の画像解析装置を用いてＡ－Ａ線に沿う断面を観察し、Ａ－Ａ線に沿う断面画像を得る。さらに、Ｂ－Ｂ線に沿う断面を観察し、Ｂ－Ｂ線に沿う断面画像を得る。

図３に示すように、断面画像で観察される軟磁性金属粒子ｉの輪郭に接する平行な２本の接線を引く場合において、当該２本の接線間の距離が最も長い場合に各接点を結んだ線分が長軸である。当該長軸の長さが軟磁性金属粒子ｉの長軸径Ｌ_iである。なお、長軸を決定する場合における平行な２本の接線は各接線のなす角が０°である。

また、図３に示すように、上記の接線間の距離が最も長い場合における各接線と直交し、かつ、断面画像で観察される軟磁性金属粒子ｉの輪郭に接する平行な２本の接線を引く場合において、当該２本の接線間の距離が最も長い場合に各接点を結んだ線分が短軸である。当該短軸の長さが軟磁性金属粒子ｉの短軸径Ｄ_iである。なお、短軸を決定する場合における平行な２本の接線は各接線のなす角が０°である。

それぞれの断面画像で第１中芯部６ａに含まれる軟磁性金属粒子ｉの長軸径をＬ_i、短軸径をＤ_i、軟磁性金属粒子の個数をＮとして、Σ（Ｌ_i／Ｄ_i）／Ｎ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）を求める。断面画像の１枚当たりの面積には特に限定はないが、例えば２００μｍ×２００μｍとする。断面画像において長軸径が１０μｍ以上である軟磁性金属粒子の個数Ｎが１００個未満である場合には、複数の断面画像を得ることによりＮ≧１００とする。得られた値がそれぞれの断面画像での平均アスペクト比である。

それぞれの断面画像での平均アスペクト比を比較する。第１中芯部６ａに含まれる軟磁性金属粒子の平均アスペクト比は、Ａ－Ａ線に沿う断面画像での平均アスペクト比とＢ－Ｂ線に沿う断面画像での平均アスペクト比のうち大きい方の平均アスペクト比とする。

平均アスペクト比が大きい方の断面画像を、後述する軟磁性金属粒子のｃｏｓ２θの平均値の算出に用いる断面画像とする。

図３ではコイルの巻回軸方向がＺ軸方向である。図３に示すように、コイルの巻回軸方向に対する軟磁性金属粒子ｉの偏向角度θ_iはコイルの巻回軸方向と軟磁性金属粒子ｉの長軸とがなす角の大きさである。

軟磁性金属粒子のｃｏｓ２θの平均値は、Σｃｏｓ２θ_i／Ｎ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）で算出される。Ｎ≧１００となるように断面画像の大きさを設定する。Σｃｏｓ２θ_i／Ｎを軟磁性金属粒子の平均配向度Φとする。

Φ＝１であれば、全ての軟磁性金属粒子がコイルの巻回軸方向に配向している。Φ＝０であれば、個々の軟磁性金属粒子がコイルの巻回軸方向に対してランダムに配向し、軟磁性金属粒子全体としてはどの方向にも配向していない。Φ＝－１であれば、全ての軟磁性金属粒子がコイルの巻回軸方向に垂直な方向に配向している。

次に、図１に示すインダクタ２の製造方法について図４を用いて説明する。

図４に示すように、本開示の第１実施形態におけるインダクタ２の製造方法により製造されるインダクタ２は、最終的に主に第１中芯部６ａ１となる中芯コア６ａ１と、最終的に主に外装部６ｃとなるベースコア６ｃ１と、最終的に主に第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄとなるコア材料（図示せず）と、空芯コイルなどで構成されるコイル部４を有するインサート部材と、を一体化することにより製造される。

中芯コア６ａ１のＺ軸方向の長さは、コイル部４のＺ軸方向の長さと同一であってもよく、コイル部４のＺ軸方向の長さよりも長くてもよく、コイル部４のＺ軸方向の長さよりも短くてもよい。

（中芯コア６ａ１）
中芯コア６ａ１の材料として軟磁性金属粒子を含む軟磁性金属粉末、および、樹脂を準備する。

軟磁性金属粉末に含まれる軟磁性金属粒子の形状には特に制限はない。例えば、球状であってもよく、偏平状であってもよく、針状であってもよい。軟磁性金属粒子の平均粒径に特に制限はない。例えば平均粒径が０．５μｍ～５０μｍであってもよい。互いに形状、平均粒子径等が異なる軟磁性金属粒子を複数種類、混合して得られた軟磁性金属粉末を準備してもよい。例えば、予め偏平化した軟磁性金属粒子に対して、予め偏平化していない軟磁性金属粒子を混合した軟磁性金属粉末を準備してもよい。

樹脂としては、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。また、これらの樹脂を適宜組み合わせた樹脂を準備してもよい。

次に、軟磁性金属粉末と樹脂とを混合し、造粒して顆粒を得る。造粒方法には特に制限はない。たとえば磁性粉体に樹脂を添加し撹拌した後に乾燥させてもよい。また、顆粒の平均粒径や粒度分布を適宜、調整してもよい。

樹脂の含有割合には特に制限はないが、例えば、軟磁性金属粉末１００重量部に対して１．０～６．０重量部としてもよい。

軟磁性金属粉末と樹脂とを混合する前に、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被膜を形成してもよい。例えば、ゾルゲル法によりＳｉＯ₂膜である絶縁被膜を形成することができる。

軟磁性金属粉末に樹脂を添加し撹拌した後にメッシュを通過させることで粗大な顆粒を取り除いてもよい。また、樹脂は磁性粉体に添加する際に溶媒で希釈してもよい。溶媒としては、例えばケトン類等が用いられる。

次に、圧縮成形により中芯コア６ａ１を準備する。具体的には、得られた顆粒を金型に充填し、加圧することにより、中芯コア６ａ１が得られる。この際に軟磁性金属粒子が変形し、加圧方向に垂直な面の方向に軟磁性金属粒子が偏平化する。その結果、軟磁性金属粒子が加圧方向に垂直な方向に配向する。以下、圧縮成形により中芯コア６ａ１等のコアを成形することをコア成形と呼ぶことがある。

加圧時の圧力には特に制限はなく、圧力が高いほど軟磁性金属粒子が大きく偏平化しやすい。例えば３００ＭＰａ～１２００ＭＰａであってもよい。

コア成形時に、磁場を印加しながら加圧してもよい。磁場の印加方向および／または磁場の大きさを制御することでも軟磁性金属粒子の配向度を変化させることができる場合がある。例えば圧縮方向に垂直な方向に磁場を印加することで、中芯コア６ａ１に含まれる軟磁性金属粒子の配向度の絶対値を大きくすることができる場合がある。

さらに、中芯コア６ａ１を焼成してもよい。焼成することで、軟磁性金属粒子同士の間に存在する樹脂が分解して無機物となる。さらに、コア成形により中芯コア６ａ１に生じた残留応力の緩和、および／または、中芯コア６ａ１の透磁率の向上が見られる。そして、後述する一体化工程において中芯コア６ａ１の形状が変化しにくくなる。その結果、中芯コア６ａ１を焼成することによりインダクタンスＬの高いコイル部品が得られる。なお、焼成により中芯コア６ａ１の透磁率が向上するのは、中芯コア６ａ１に含まれる軟磁性金属粒子間の距離が小さくなるためである。

（ベースコア６ｃ１）
ベースコア６ｃ１を準備する。ベースコア６ｃ１の作製方法には特に制限はなく、中芯コア６ａ１の作製方法と同様であってもよい。ベースコア６ｃ１の作製に用いられる軟磁性金属粉末は、中芯コア６ａ１の作製に用いられる軟磁性金属粉末と同一種であってもよく、異なっていてもよい。ベースコア６ｃ１の作製に用いられる樹脂は、中芯コア６ａ１の作製に用いられる樹脂と同一種であってもよく、異なっていてもよい。

（コア材料）
コア材料には特に制限はない。例えば、軟磁性金属粒子を含む軟磁性金属粉末と、樹脂との混合物であってもよい。コア材料に用いられる軟磁性金属粉末は、中芯コアの作製に用いられる軟磁性金属粉末と同一種であってもよく、異なっていてもよい。コア材料に用いられる軟磁性金属粉末は、ベースコアの作製に用いられる軟磁性金属粉末と同一種であってもよく、異なっていてもよい。コア材料に用いられる樹脂は、中芯コアの作製に用いられる樹脂と同一種であってもよく、異なっていてもよい。コア材料に用いられる樹脂は、ベースコアの作製に用いられる樹脂と同一種であってもよく、異なっていてもよい。本開示の一実施形態に係るコイル部品の製造方法では、所定のインダクタンスＬを有するコイル部品を得る場合において、コア材料に含まれる樹脂の含有量が多いほどコイルがショートしにくくなる。

さらに、軟磁性金属粒子を含む軟磁性金属粉末と、樹脂との混合物の形状については特に制限はない。例えば、顆粒であってもよく、ペーストであってもよい。ペーストを作製する場合には、必要に応じて混合物を加熱してもよい。

（インサート部材）
コイル状に導体が巻回されてなるコイル部４を有するインサート部材を準備することによりコイルを準備する。コイル部４を構成する導体５の両端は、リード部５ａ、５ｂとして、コイル部４の外側に引き出されている。端子は後述する本成形後にリード部５ａ、５ｂと接続してもよい。端子は後述する本成形前に予めリード部５ａ、５ｂと接続しておいてもよい。端子とリード部５ａ、５ｂとの接続部は、外装部６ｃ、６ｄの外側に位置してもよく、外装部６ｃ、６ｄの内側に位置してもよい。コイル部４の形状は巻回軸方向から見て円形に限定されない。コイル部４の形状は巻回軸方向から見て楕円形または四角形などの形状でもよい。

（中芯コア、ベースコア、コア材料、インサート部材の一体化）
まず、ベースコア６ｃ１を金型に挿入する。次に、インサート部材および中芯コア６ａ１をベースコア６ｃ１上の所定の位置に配置する。このときに、上記の中芯コア６ａ１の加圧方向と、コイルの巻回軸方向と、が垂直になるように中芯コア６ａ１を配置する。このことにより、最終的に得られるインダクタ２において第１中芯部６ａに含まれる軟磁性金属粒子がコイルの巻回軸方向に配向し、第１中芯部６ａに含まれる軟磁性金属粒子のｃｏｓ２θの平均値が正の値となる。また、リード部５ａ、５ｂとリードフレームとを接合してもよい。

次に、コア材料を金型に充填する。

次に、本成形を行う。具体的には、金型に挿入したベースコア６ｃ１、中芯コア６ａ１、インサート部材およびコア材料を加圧する。加圧方向はコイルの巻回軸方向とする。加圧によりコイルとコアとが圧着され、一体化される。本成形時の圧力には特に制限はない。たとえば１０ＭＰａ～６００ＭＰａである。所定のインダクタンスＬを有するコイル部品を得る場合において、本開示の一実施形態に係るコイル部品の製造方法でコイル部品を作製する場合には、中芯コア作製時の加圧方向に沿った方向で加圧して本成形する方法でコイル部品を作製する場合と比較して、本成形時の圧力を低くすることができる。その結果、得られるコイル部品がショートしにくくなる。また、本成形時の圧力を低くすることができるため、金型を長寿命化し得る。

本成形によりベースコア６ｃ１と、中芯コア６ａ１と、コア材料と、が一体的に成形されてコア部６が得られる。すなわち、第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄを有するコア部６が得られる。また、第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄに含まれる軟磁性金属粒子は、加圧方向に垂直な面の方向に偏平化する場合がある。その結果、第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄに含まれる軟磁性金属粒子が加圧方向（コイルの巻回軸方向）に垂直な方向に配向する場合がある。すなわち、第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄに含まれる軟磁性金属粒子のｃｏｓ２θの平均値が０または負の値になりやすい。

本成形時に中芯コア６ａ１が若干、変形してもよい。

本成形時の温度には特に制限はないが、樹脂が軟化する温度で本成形を行ってもよい。樹脂が軟化する温度で本成形を行う成形方法は、一般的に温間成形、コンプレッション成形などと呼ばれる成形方法である。この場合には、あらかじめ各コアやインサート部材などを加熱（予備加熱）してもよい。また、金型の枠型やパンチ類などを加熱してもよい。

本成形後に金型から取り出したインダクタ２に対して加熱を行い、樹脂をさらに硬化させてもよい。その際の加熱温度には特に制限はない。例えば１５０℃～２００℃としてもよい。

本成形により第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄが成形されてなる。また、第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄに含まれる軟磁性金属粒子は、加圧方向に垂直な面の方向に偏平化する場合がある。その結果、第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄに含まれる軟磁性金属粒子が加圧方向（コイルの巻回軸方向）に垂直な方向に配向する場合がある。すなわち、第２中芯部６ｂおよび外装部６ｄに含まれる軟磁性金属粒子のｃｏｓ２θの平均値が０または負の値になりやすい。

（第２実施形態）
以下、本開示の第２実施形態について説明するが、特に記載のない部分については第１実施形態と同様である。

本開示の第２実施形態に係るコイル部品の１種であるインダクタ２は第１実施形態に係るコイル部品の１種であるインダクタ２とは製造方法が異なる。

第１実施形態に係るインダクタ２の製造方法では、図４に示すようにベースコア６ｃ１の形状を平板状としている。第２実施形態に係るインダクタ２の製造方法では、図５に示すようにベースコア６ｃ１の形状をポット状としている。第２実施形態に係るインダクタ２の製造方法には、本成形時にインサート部材の位置がずれにくいという利点、および、ポット状のベースコア６ｃ１の高さをリード部５ａ、５ｂの高さに合わせる場合には本成形時のクラックが発生しにくくなるという利点がある。

（中芯コア、ベースコア、コア材料、インサート部材の一体化）
まず、ポット状のベースコア６ｃ１を金型に挿入する。次に、インサート部材および中芯コア６ａ１をベースコア６ｃ１上の所定の位置に配置する。このときに、上記の中芯コア６ａ１の加圧方向と、コイルの巻回軸方向と、が垂直になるように中芯コア６ａ１を配置する。このことにより、最終的に得られるインダクタ２において第１中芯部６ａに含まれる軟磁性金属粒子がコイルの巻回軸方向に配向し、第１中芯部６ａに含まれる軟磁性金属粒子のｃｏｓ２θの平均値が正の値となる。また、リード部５ａ、５ｂとリードフレームとを接合してもよい。

次に、コア材料を金型に充填する。

次に、本成形（熱圧着）を行う。具体的には、金型に挿入したベースコア６ｃ１、中芯コア６ａ１、コア材料、およびインサート部材を加圧する。加圧方向はコイルの巻回軸方向とする。加圧によりコイルとコアとが圧着され、一体化される。成形時の圧力には特に制限はない。たとえば１０ＭＰａ～６００ＭＰａである。

上記のコア材料が第２中芯部６ｂを形成する。本成形により中芯コア６ａ１および／またはベースコア６ｃ１の一部が変形し、第２中芯部６ｂを形成してもよい。

（その他の実施形態）
本開示に係るインダクタ２の作製方法は上記の方法に限定されない。特にコアの形状および個数については、最終的に図１に示すインダクタ２が得られれば特に制限はない。また、第１実施形態および第２実施形態に示すようにモールド一体型のコイル部品、すなわち、導線のリード部を除くコイル部品全体が磁性体により封止されてなるコイル部品であってもよい。

上記の第１実施形態および第２実施形態では、中芯コア６ａ１の加圧方向と、コイルの巻回軸方向と、が垂直になるように中芯コア６ａ１を配置しているが、この配置方法は必須ではない。中芯コア６ａ１の成形時に加圧方向に磁場を印加することで、中芯コア６ａ１に含まれる軟磁性金属粒子を加圧方向に配向させることができる場合がある。この場合には、中芯コア６ａ１の加圧方向と、コイルの巻回軸方向と、が平行になるように中芯コア６ａ１を配置してもよい。

本開示に係るコイル部品はインダクタに限定されない。例えば、トランス、リアクトルなどのコイル部品であってもよい。しかし、本開示に係るコイル部品はインダクタンスを向上させやすいこと、および、トランス、リアクトルはモールド一体型とすることが困難であることを考慮すれば、本開示に係るコイル部品はインダクタであってもよい。

以下、本開示を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本開示は、これら実施例に限定されない。

実験例１
表１に示す各実施例（試料Ｎｏ．２～４、６～８、１０～１２、１４～１６）におけるインダクタ試料の作製方法について説明する。

まず、中芯コア、ベースコア、インサート部材およびコア材料を準備した。

（中芯コア）
中芯コアの材料として軟磁性金属粒子を含む軟磁性金属粉末、および、樹脂を準備した。軟磁性金属粒子の材質はＦｅ－Ｓｉ合金（Ｆｅ９５．５重量％、Ｓｉ４．５重量％）、軟磁性金属粒子のビッカース硬度は３００ＨＶとした。軟磁性金属粉末の平均粒径は２５μｍとした。樹脂としてはエポキシ樹脂を用いた。

次に、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被膜を形成した。具体的には、ゾルゲル法によりＳｉＯ₂膜である絶縁被膜を形成した。絶縁被膜の厚みは４０ｎｍ程度とした。

次に、軟磁性金属粉末と樹脂とを混合し、造粒して顆粒を得た。具体的には、軟磁性金属粉末に樹脂を添加し撹拌した後に４０℃で１０時間、乾燥させた。樹脂の含有割合は軟磁性金属粉末の含有割合を１００重量部として２～３重量部とした。樹脂の種類はエポキシ樹脂とした。軟磁性金属粉末に樹脂を添加し撹拌した後にメッシュを通過させることで粗大な顆粒を取り除いた。具体的には、目開き１００μｍのメッシュを通過させた。最終的に得られる顆粒の平均粒径は６０μｍ程度とした。

次に、得られた顆粒を金型に充填し、コア成形することにより、図４に示す四角柱である中芯コアを得た。中芯コアの寸法は１．０ｍｍ×１．１ｍｍ×１．０ｍｍとした。この際に軟磁性金属粒子が変形し、加圧方向に垂直な面の方向に軟磁性金属粒子が偏平化した。その結果、軟磁性金属粒子が加圧方向に垂直な方向に配向した。成形圧力は４００～１０００ＭＰａとした。

最終的に得られるインダクタ試料において第１中芯部の平均アスペクト比が５．０、第１中芯部の配向度（Φ１）が１．０である場合には、軟磁性金属粉末を樹脂と混合させる前に偏平化処理を行った。具体的には、軟磁性金属粉末に溶媒としてＩＰＡを添加してスラリーを作製した後に、湿式の粉砕機であるビーズミルを用いて軟磁性金属粉末に含まれる軟磁性金属粒子を粉砕した。粉砕後にスプレードライヤーなどで乾燥してＩＰＡを除去した。さらに、顆粒に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を添加した。添加量は顆粒１００重量部に対して０．２重量部以下とした。さらに、中芯コアのコア成形は温間成形で実施した。具体的には、金型および顆粒を加熱しながら中芯コアをコア成形した。加熱温度は樹脂の軟化点付近とした。さらに、中芯コアのコア成形は加圧方向に垂直な方向に磁場を印加しながら行った。

第１中芯部の平均アスペクト比を５．０よりも小さくする場合には、偏平化処理の有無および条件、コア成形時の成形圧力、軟磁性金属粉末の硬度、樹脂の硬度等を適宜制御した。偏平化処理の条件としては、具体的には、粉砕時間、粉砕機の回転数、スラリーの濃度、スラリーの粘性などを適宜、制御した。

第１中芯部の配向度を１．０よりも小さくする場合には、磁場の印加の有無、コア成形時の加熱の有無および加熱温度、潤滑剤の有無および添加量を適宜、制御した。

（ベースコア）
ベースコアの作製方法は、中芯コアの作製方法と同様とした。

（インサート部材）
図４に示すコイル部４を有するインサート部材を準備した。なお、コイル部４のサイズは内径１．５ｍｍ、高さ１．０ｍｍとし、コイル部４の材質はＣｕとした。

（コア材料）
コア材料として軟磁性金属粒子を含む軟磁性金属粉末、および、樹脂を準備した。軟磁性金属粒子の材質はＦｅ－Ｓｉ合金（Ｆｅ９５．５重量％、Ｓｉ４．５重量％）、軟磁性金属粒子のビッカース硬度は３００ＨＶとした。軟磁性金属粉末の平均粒径は２５μｍとした。樹脂としてはエポキシ樹脂を用いた。

次に、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被膜を形成した。具体的には、ゾルゲル法によりＳｉＯ₂膜である絶縁被膜を形成した。絶縁被膜の厚みは４０ｎｍ程度とした。

次に、軟磁性金属粉末と樹脂とを混合し、造粒して顆粒を得た。具体的には、案磁性金属粉末に樹脂を添加し撹拌した後に４０℃で１０時間、乾燥させた。樹脂の含有割合を表１に示す。樹脂の種類はエポキシ樹脂とした。軟磁性金属粉末に樹脂を添加し撹拌した後にメッシュを通過させることで粗大な顆粒を取り除いた。具体的には、目開き１００μｍのメッシュを通過させた。最終的に得られる顆粒の平均粒径は６０μｍ程度とした。

（中芯コア、ベースコア、コア材料、インサート部材の一体化）
まず、ベースコアを金型に挿入した。次に、図４に示すようにインサート部材および中芯コアをベースコア上の所定の位置に配置した。このときの中芯コアの設置方向を表１に示す。中芯コアの加圧方向と、コイルの巻回軸方向と、が垂直である場合に「垂直」と記載し、中芯コアの加圧方向と、コイルの巻回軸方向と、が平行である場合に「平行」と記載した。なお、「垂直」と記載された場合の中芯コアの設置方向は、長さ１．１ｍｍである辺の方向が高さ方向であるようにした。

次に、コア材料を金型に充填した。

次に、成形を行った。具体的には、金型に挿入したベースコア、中芯コア、インサート部材およびコア材料を加圧した。加圧方向はコイルの巻回軸方向とした。加圧によりコイルとコアとが圧着され、一体化された。成形時の成形圧力を表１に示す。成形時の温度は樹脂の軟化点付近とした。

成形後に金型から取り出したインダクタ２に対して加熱を行い、樹脂を硬化させた。加熱温度は１５０～２００℃とし、加熱時間は１～３時間とした。

以上の工程により、図１に示すインダクタが得られた。インダクタの寸法は３ｍｍ×３ｍｍ×２ｍｍであった。なお、高さが２ｍｍであった。

表１に示す比較例、試料Ｎｏ．１は、中芯コアを用いない点以外は試料Ｎｏ．２～４と同条件で実施した。

表１に示す比較例、試料Ｎｏ．５、９、１３は、中芯コアの形状をコイル部の中芯部と同一形状である円柱状とした点以外は他の実施例と同様に実施した。

各比較例のインダクタの中芯部は第１中芯部と第２中芯部とで区別されない状態であった。表１では便宜的に第１中芯部のアスペクト比、第１中芯部の配向度として中芯部のアスペクト比、配向度を示した。

得られたインダクタについて、第１中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の平均アスペクト比、第１中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度Φ１、第２中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度Φ２、外装部に含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度Φ３を測定した。

具体的には、まず、各試料のインダクタを図１のＩ－Ｉ線に対応する部分に沿って切断した。得られた断面について、図２のＡ－Ａ線に対応する部分およびＢ－Ｂ線に対応する部分に沿って切断した。汎用の画像解析装置を用いてＡ－Ａ線に沿う断面を観察し、Ａ－Ａ線に沿う断面画像を得た。さらに、Ｂ－Ｂ線に沿う断面を観察し、Ｂ－Ｂ線に沿う断面画像を得た。

各断面画像について、第１中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の平均アスペクト比を測定した。大きい方を第１中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の平均アスペクト比とした。さらに、平均アスペクト比が大きい方の断面画像を用いてΦ１、Φ２、Φ３を測定した。それぞれ、表１に示す数値であることを確認した。各実施例において、第１中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度Φ１は、第２中芯部に含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度Φ２よりも高かった。さらに、外装部に含まれる軟磁性金属粒子の平均配向度Φ３よりも高かった。

得られたインダクタについて、インダクタンスＬを測定した。インダクタンスの測定は、測定周波数１ＭＨｚ、測定電圧５００ｍＶで、ＲＦインピーダンスマテリアルアナライザー（アジレントテクノロジー社製４４９１Ａ）を用いて行った。結果を表１に示す。インダクタンスが０．９０μＨ以上である場合を良好とした。

得られたインダクタについて、ＨＢＭ（Ｈｕｍａｎ Ｂｏｄｙ Ｍｏｄｅｌ）でＪＥＩＴＡ ＥＤ－４７０１／３０２Ａに準拠するＥＳＤ試験（静電破壊試験）を行った。試験電圧は±２ｋＶとした。ＥＳＤ試験をｐａｓｓしたか否かを表１に示す。

得られたインダクタについて、インパルス破壊電圧試験（インパルスＢＤＶ試験）を行った。インパルス破壊電圧試験は、インパルス巻線試験機（Ｃｈｒｏｍａ製１９３０１Ａ）を用いて、インパルス巻線テスト破壊電圧モード（ＩＷＴ ＢＤＶ ＭＯＤＥ）により行った。具体的には、サンプル（インダクタ）に所定の最大振幅を持つ交流電流パルス信号を入力し、基準となるパルス波形を測定した。次に評価用パルス信号を入力し、評価用パルス信号に対する応答として検出されるパルス波形を取得した。パルス波形の取得は、測定電圧を上昇させながら段階的に実施した。パルス波形の面積が基準となるパルス波形の面積の２．０％を下回った場合における測定電圧を絶縁破壊電圧とした。すなわち、取得したパルス波形の面積が基準となるパルス波形の面積に対して２．０％を下回った場合にコイル部を構成する導体間のショートが発生したと判定した。測定電圧の範囲は５０Ｖ～３５０Ｖ（測定電圧ステップ：１％）、パルス印加回数は１回とした。表１には、測定電圧３５０Ｖで絶縁破壊が発生しなかった場合、すなわち、絶縁破壊電圧が３５０Ｖを上回る場合にｐａｓｓ、測定電圧３５０Ｖ以下で絶縁破壊が発生した場合、すなわち、絶縁破壊電圧が３５０Ｖ以下である場合にｓｈｏｒｔと記載した。

四角柱状の第１中芯部を有する各実施例はインダクタンスＬが高くなった。

（実験例２）
実験例２は実験例１とは異なり、インダクタンスＬが０．９０μＨとなるようにコア材料の樹脂量および本成形の成形圧力を制御した。その他の点については実験例１と同条件で実施した。結果を表２に示す。

四角柱状の第１中芯部を有する各実施例と四角柱状の第１中芯部を有さない各比較例とでインダクタンスＬが同一の値となるように製造条件を制御した場合において、各比較例は静電気破壊試験および／またはインダクタンス試験の結果が悪化した。コア材料の樹脂量が少なく、本成形時の圧力が大きいためであると考えられる。

四角柱状の第１中芯部を有する各実施例は、四角柱状の第１中芯部以外の部分の樹脂を増加させたり、本成形時の圧力を低下させたりしても高いインダクタンスＬを維持することができた。すなわち、高いインダクタンスを維持しながら作製時におけるコイルに対する負荷を低減させることができた。

２… インダクタ
４… コイル部
５… 導体
５ａ、５ｂ… リード部
６ａ… 第１中芯部
６ｂ… 第２中芯部
６ｃ、６ｄ… 外装部
６ａ１… 中芯コア
６ｃ１… ベースコア

Claims (7)

1. コア部と、コイル状に導体が巻回されてなるコイル部と、を有し、前記コイル部が前記コア部の内部に形成されてなるコイル部品であって、
   前記コア部は、前記コイル部の内径で囲われた部分に位置する中芯部を有し、
   前記中芯部は第１の軟磁性金属粒子を含む第１中芯部と、前記第１中芯部の回りに配置され、かつ第２の軟磁性金属粒子を含む第２中芯部と、からなり、前記第１中芯部は互いに向かい合う少なくとも２つの対向面を有し、前記対向面は前記コイル部の巻回軸方向に平行であり、
   前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第１の軟磁性金属粒子の偏向角度の平均値と前記第２の軟磁性金属粒子の前記コイル部の巻回軸方向に対する偏向角度の平均値とが異なるコイル部品。
2. 前記第１中芯部の形状が四角柱である、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第１の軟磁性金属粒子の偏向角度をθαとし、前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第２の軟磁性金属粒子の偏向角度をθβとして、ｃｏｓ２θαの平均値がｃｏｓ２θβの平均値よりも大きい、請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第１の軟磁性金属粒子の偏向角度をθαとし、前記コイル部の巻回軸方向に対する前記コイル部の外側の部分に含まれる第３の軟磁性金属粒子の偏向角度をθγとして、ｃｏｓ２θαの平均値がｃｏｓ２θγの平均値よりも大きい、請求項１に記載のコイル部品。
5. 前記コイル部の巻回軸方向に対する前記第１の軟磁性金属粒子の偏向角度をθαとして、ｃｏｓ２θαの平均値が０．１以上である、請求項１に記載のコイル部品。
6. 前記第１中芯部に含まれる前記第１の軟磁性金属粒子の平均アスペクト比が１．１以上５．０以下である、請求項１～５のいずれかに記載のコイル部品。
7. コア部と、コイル状に導体が巻回されてなるコイル部と、を有し、前記コイル部が前記コア部の内部に形成されてなるコイル部品であって、
   前記コア部は、前記コイル部の内径で囲われた部分に位置する中芯部を有し、
   前記中芯部は第１の軟磁性金属粒子を含む第１中芯部と、前記第１中芯部の回りに配置され、かつ第２の軟磁性金属粒子を含む第２中芯部と、からなり、前記第１中芯部は互いに向かい合う少なくとも２つの対向面を有し、前記対向面は前記コイル部の巻回軸方向に平行であるコイル部品。

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