JP3255876B2 - インダクタンス素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信器や電
源などに用いられるインダクタンス素子に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来のインダクタンス素子を示す
斜視図である（実開昭６１−１４４６１６号公報）。図
８において、１は基体で、基体１は両端部に鍔部２，３
がそれぞれ設けられており、鍔部２と鍔部３の間には巻
部４が形成されている。また、鍔部２，３にはそれぞれ
溝部５が設けられている。６は基体１に巻回された巻線
で、巻線６の端部はそれぞれ溝部５に保持されている。
この様な構成によって、回路基盤等にインダクタンス素
子を実装する場合に方向性が存在せず、実装性が向上
し、回路基盤の生産性が向上する。

【０００３】他の従来例としては、例えば特開平８−１
２４７４８号公報，特開平８−１２４７４９号公報，特
開平８−２１３２４８号公報および実開平３−１５１０
号公報等が存在する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな構成では、特性のばらつきや素子の小型化及びＱ値
が思うように向上せず、また巻線部が露出しているため
に自動実装には不向きであるとともに実装の際に巻線の
破損等が発生することがあった。

【０００５】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、実装する際に方向性が存在せず小型で特性のばらつ
きを抑えＱ値が向上し、実装性が向上する巻線型のイン
ダクタンス素子を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、巻部の両端に
断面形状を略正多角形状とした一対の鍔部を設け、一対
の鍔部よりも巻部を段落ちさせ、しかも一対の鍔部の巻
部側にテーパー部を設けた基体と、一対の鍔部のそれぞ
れの側面に設けられた溝部と、溝部内に設けられた電極
材と、巻部に巻回されると共に端部を溝部内に保持し、
しかも溝部内に設けられた電極材に接合された巻線と、
巻線を覆い樹脂材料で構成された保護材とを備え、高さ
Ｐ１，幅Ｐ２，長さＰ３としたときに、 ０．５ｍｍ＜Ｐ１＜１．２ｍｍ ０．５ｍｍ＜Ｐ２＜１．２ｍｍ １．０ｍｍ＜Ｐ３＜２．０ｍｍ とし、前記一対の鍔部のそれぞれに設けられた前記電極
材がそれぞれ回路基板の配線パターンに接続される表面
実装型のインダクタンス素子であって、一対の鍔部の側
面における幅をＷ１とし前記一対の鍔部の側面における
溝部の幅をＷ２としたときに０．１＜Ｗ２÷Ｗ１＜０．
６とし、しかも巻線の巻回部と電極材とを非接触とし
た。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、巻部の
両端に断面形状を略正多角形状とした一対の鍔部を設
け、前記一対の鍔部よりも前記巻部を段落ちさせ、しか
も前記一対の鍔部の前記巻部側にテーパー部を設けた基
体と、前記一対の鍔部のそれぞれの側面に設けられた溝
部と、前記溝部内に設けられた電極材と、前記巻部に巻
回されると共に端部を前記溝部内に保持すると共に前記
溝部内に設けられた前記電極材に接合された巻線と、前
記巻線を覆い樹脂材料で構成された保護材とを備え、高
さＰ１，幅Ｐ２，長さＰ３としたときに、 ０．５ｍｍ＜Ｐ１＜１．２ｍｍ ０．５ｍｍ＜Ｐ２＜１．２ｍｍ １．０ｍｍ＜Ｐ３＜２．０ｍｍ とし、前記一対の鍔部のそれぞれに設けられた前記電極
材がそれぞれ回路基板の配線パターンに接続される表面
実装型のインダクタンス素子であって、一対の鍔部の側
面における幅をＷ１とし前記一対の鍔部の側面における
溝部の幅をＷ２としたときに０．１＜Ｗ２÷Ｗ１＜０．
６とし、しかも巻線の巻回部と電極材とを非接触とした
ことによって、回路基盤への実装面積を小さくすること
が出来、巻線の破損や、基体の折れ等を防止でき、生産
性を向上させることが出来、所望の特性を得ることがで
き、更には実装性を向上させ、所望の特性を得ることが
できる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、両端に形成された鍔部の同一側面に形成されるそれ
ぞれの溝部の中心をずらしたことによって、安定的な姿
勢を保つことができる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１におい
て、溝部に基体の長手方向に沿った筋状の凹凸を設けこ
とによって、巻線の端部の滑りを抑えることが可能にな
り、安定して溝部内に巻線を保持させることができる。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１におい
て、溝部の深さを鍔部と巻部の段差よりも浅くしたこと
によって、巻線と配線パターンとを近接させることがで
きる。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】以下、本発明におけるの実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるイン
ダクタンス素子を示す斜視図である。

【００１８】図１において、７は基体で、基体７はアル
ミナ等の非磁性材料やフェライト（具体的にはＭｎ系フ
ェライト）等の磁性材料などが用いられる。基体７の構
成材料としてアルミナ等の非磁性材料を用いる場合に
は、対応周波数が１００ＭＨｚ以上が好ましく、特に非
磁性材料として前述のアルミナ若しくはアルミナを含む
材料を用いると、特性面およびコスト面等で非常に有利
になる。また、基体７の構成材料としてフェライト等の
磁性材料を用いる場合には、対応周波数が１００ＭＨｚ
以下が好ましく、磁性材料として、フェライトを用いる
と特性面，加工性の面およびコスト面で有利になる。

【００１９】図２は本発明の一実施の形態におけるイン
ダクタンス素子の基体７のみを示した斜視図である。図
２に示す様に、基体７は後述する巻線を巻回する巻部８
と巻部８の両端にそれぞれ設けられた鍔部９，１０より
構成されている。巻部８および鍔部９，１０の断面形状
は略正方形状の直方体である。また、巻部８は鍔部９，
１０より段落ちしており、巻部８の径は鍔部９，１０の
径よりも小さくなっている。巻部８は後述する巻線が巻
回されるので、巻線の被膜等に傷が入り、ショート等を
防止する等の目的で角部８ａに面取りやテーパー加工な
どを施した方が好ましい。

【００２０】また、例えば鍔部１０と巻部８の境界には
テーパー部１０ｂを設けることによって、巻線を巻きや
すくしたり、巻線の被覆に傷が入ったりすることを防止
することができる。同様に図示していないが鍔部９と巻
部８の境界部にもテーパー部を設けた。

【００２１】更に、鍔部９の各側面９ｂにはそれぞれ略
中央部に溝部１１が形成されている。この溝部１１は、
後述する巻線の引出溝となる。溝部１１は側面９ｂから
端面９ａにかけて連続して設けられており、端面９ａで
十文字に交差するように形成されている。鍔部１０にも
鍔部１１と同様の溝部１２が形成されている。

【００２２】１３は基体７に巻回された巻線で、巻線１
３は巻部８上に密着して巻かれており、しかも巻線１３
の一方の端部は溝部１１の一つに保持されており、他方
の端部は溝部１２の一つに保持されている。

【００２３】１４は溝部１１，１２それぞれの中に設け
られた電極材で、電極材１４はＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ
および半田などの導電材料の１種またはそれらの合金、
およびそれら導電膜を積層することによって構成されて
いる。巻線１３は電極材１４と電気的に接合される。具
体的に説明すると、例えば溝部１１，１２内にＡｇ膜と
Ｎｉ膜を積層して構成した導電膜を形成し、その上に巻
線１３の端部を配置し、その後に半田で巻線の端部を導
電膜に接合する。この具体例で言えば、電極材１４と
は、Ａｇ膜，Ｎｉ膜および半田で構成された積層構造と
なる。

【００２４】１５は巻線１３を覆うように設けられた保
護材で、保護材１５はエポキシ樹脂等の耐候性を有する
材料で構成されている。保護材１５の構成材料としては
他にレジストが用いることができ、レジストを用いる事
によって容易に保護材の形成が可能になり生産性が向上
する。また、保護材１５としてカチオン系またはアニオ
ン系樹脂によって構成された電着膜で作製することもで
き、電着膜を用いる事によって、一度に大量の素子に保
護材１５を形成することが出きるので、非常に生産性を
向上させることができる。この様に巻線１３を覆うよう
に保護材１５を設ける事によって、実装機のノズルで素
子を吸着し易くなり、しかもノズル等によって巻線１３
が変形したり、時には切れたりすることは、発生しな
い。なお、保護材１４として絶縁材料を用いることによ
って巻線１３間の確実な絶縁を行うことができる。ま
た、保護材１５として表面が滑らかな樹脂材料を用いる
ことによって、更にノズルでの吸着特性を向上させるこ
とができ、実装ミスなどを抑制できる。この様に、従来
では実装部品として不向きであった巻線タイプのインダ
クタンス素子において、保護材１５を設ける構成とする
ことによって、飛躍的に実装性を向上させることができ
る。

【００２５】以上の様に構成されたインダクタンス素子
は、鍔部９，１０に設けられた電極材１４が回路基盤等
の配線パターン等に接続される様に実装装置などを用い
て取り付けられる。

【００２６】以下各部の詳細な説明を行う。まず、溝部
１１，１２の幅について図３を用いて説明する。なお、
代表として溝部１１について説明するが、溝部１２につ
いても同様の構成である。

【００２７】溝部１１の幅Ｗ２は、巻線１３の直径より
も大きいことが好ましい。しかしながら、鍔部９の幅を
Ｗ１とした場合、Ｔ＝Ｗ２÷Ｗ１は以下の関係を満たす
ことが好ましい。

【００２８】０．１＜Ｔ＜０．６（好ましくは０．２５
＜Ｔ＜０．３５） 上記範囲外であると、巻線機等で、巻線１３を基体７に
巻回する場合、うまく巻線をからげることはできず、不
良品の発生が多くなる可能性があったり、生産性が低下
する。Ｔが０．１以下であると、巻線１３が溝部１１か
ら抜け出す確率が高くなり、巻線不良が多く発生するこ
とがあるとともに、溝部１１の幅Ｗ２が細くなるので、
その加工が非常に難しくなり、生産性が非常に悪くな
る。また、Ｔが０．６以上であると、溝部１１の幅が広
くなりすぎて、巻線１３の端部の接合位置にばらつきが
生じて特性がばらついたり、電極材１４を広く形成しな
ければならないので、コスト的にも不利になる。

【００２９】また、溝部１１の巻部８側の端部１１ａに
は巻線１３が当接するので、面取りおよびテーパー加工
などを施すことによって、巻線１３に傷が入ってショー
トしたり断線することなどを防止することができる。

【００３０】次に溝部１１，１２の深さについて図４を
用いて説明する。上述と同様に代表として溝部１１につ
いて説明するが、溝部１２についても同様の構成であ
る。

【００３１】溝部１１の深さＷ３は、巻線１３の直径よ
りも深い方が好ましい。溝部１１の深さＷ３は、鍔部９
と巻部８の段落ち深さＷ４と同じ程度、即ちＷ３≒Ｗ４
であることが好ましい。しかしながら溝部１１内には電
極材１４や巻線１３などを設けるので、時には溝部１１
から溝部１１の深さ方向に接合材などが飛び出してしま
うことがあり、素子を回路基板上に実装した際に、その
飛び出し部の影響で姿勢が不安定になるなどが生じるこ
とがあるが、溝部１１の深さＷ３をＷ４よりも深くする
ことによって、その飛び出し部分がないようにすること
ができる。また、巻線１３の端部と回路基盤等に設けら
れた配線パターンをより近接させて、接合性を向上させ
る場合には、溝部１１の深さＷ３をＷ４よりも浅くして
巻線１３の端部を鍔部９の側面表面に近づかせることが
好ましい。

【００３２】なお、溝部１１の底面部１１ｂの断面形状
は巻線１３の端部の位置決め等の良さから断面Ｕ字型
（断面コ字型でもよい）が好ましい。

【００３３】また、図５に示す様に溝部１１内に溝部１
１の長さ方向に沿った筋状の凹凸を形成することによっ
て、巻線１３の端部を溝部１１内に当接させたときに滑
りなどが発生せず、安定した溝部１１内の保持を行うこ
とができる。この筋状の凹凸は、一部巻部８に達するよ
うに形成することによって、巻線１３の滑りなどを更に
効果的に抑制させることができる。

【００３４】また、巻線１３の巻回部は電極材１４と接
触させないように構成することが好ましい。前述の様に
巻線１３の両端部は溝部１１，１２内に設けられた電極
材１４と接合させたが、巻線１３の巻部８に巻回されて
いる巻回部と電極材１４が接合すると、Ｑ値の低下が発
生することが判明した。従って、この様な構成にするこ
とによって、Ｑ値の低下を防止することができる。次
に、鍔部９，１０の端面には、十文字状に溝部１１，１
２が設けられており、この溝部内に電極材１４が設けら
れており、その他の部分には電極材１４を設けていな
い。即ち、鍔部９，１０の端面には、全面に電極材１４
が設けられておらず、電極材１４が設けられていない部
分１００も存在する。この様な構成によってもＱ値の低
下を防止することができる。これは実験の結果、鍔部
９，１０の端面全面に電極材１４を形成するとかなりの
Ｑ値の低下が発生したからである。

【００３５】次に巻線１３について説明する。巻線１３
は、図６に示す様に、巻部８に密に巻かれている。低周
波対応（１００ＭＨｚ以下程度）の場合であれば、巻線
８の間隔Ｌは短い方が良いので、巻線１３の表面に形成
された皮膜１３ａを比較的薄く形成した方がよい。ま
た、高周波対応（１００ＭＨｚ以上）であれば間隔Ｌは
長い方が良いので、皮膜１３ａの厚さは厚く（３０μｍ
〜５０μｍ程度）する。この様に巻線１３の皮膜１３ａ
を調整することによって、巻線１３の間隔Ｌを調整する
ようにしたので、巻線１３間隔Ｌのばらつきを抑えるこ
とが出来、生産性を飛躍的に向上させることができる。

【００３６】また、巻き方としては、カバーレンジを広
くするために巻線間隔Ｄを開けずに密巻きにしたり、周
波数特性を向上させるために巻線間隔Ｄを広げたスペー
ス巻にしたりすることもできる。また、皮膜１３ａの厚
さを厚く（３０μｍ〜５０μｍ）調整することによっ
て、巻線間隔Ｌのばらつきを抑え、ることができ、更に
は皮膜１３ａに粘着性を持たせることによって巻線のば
らけをなくし生産性を飛躍的に向上させることができ
る。

【００３７】なお、本実施の形態では、鍔部９，１０及
び巻部８の断面形状を略正方形となるように構成した
が、正五角形，正六角形などの略正多角形状になるよう
に構成しても良いし、略円形状となるようにしても良
い。すなわち、素子を回路基板上に実装したときに方向
性のない断面形状であればよい。その中でも鍔部９，１
０及び巻部８の断面形状を略円形状とする場合は、溝部
１１，１２は等角度になるように設けることが好まし
い。即ち、角度が［３６０÷ｎ（ｎは自然数）］となる
ような位置に溝部１１，１２を形成する。

【００３８】更に本実施の形態では、溝部１１，１２を
それぞれ鍔部９，１０の略中央部に設けたが、図７に示
す様に溝部１１，１２のそれぞれの中心Ｘ１，Ｘ２を互
いにずらすように溝部１１，１２を形成してもよい。こ
の様な構成によって、例えば、溝部１１，１２から何ら
かの影響で、半田などがはみ出しても、素子を取り付け
た際に、素子が姿勢不安定になることを抑制することが
できる。すなわち、図１に示すような構造で、例えば溝
部１１，１２から半田などがはみ出した場合、素子は溝
部１１，１２を中心として、左右に揺れて姿勢が不安定
になるが、図７の様に、溝部１１，１２の形成位置をず
らすことによって、２点支持の様な構成になるので、姿
勢が不安定になることを抑制することができる。

【００３９】なお、今まで説明してきた素子のサイズ
（図１に示す高さＰ１，幅Ｐ２，長さＰ３）は、以下の
範囲にすることが好ましい。

【００４０】０．５ｍｍ＜Ｐ１＜１．２ｍｍ（好ましく
は０．８ｍｍ＜Ｐ１＜１．２ｍｍ） ０．５ｍｍ＜Ｐ２＜１．２ｍｍ（好ましくは０．８ｍｍ
＜Ｐ２＜１．２ｍｍ） １．０ｍｍ＜Ｐ３＜２．０ｍｍ（好ましくは１．６ｍｍ
＜Ｐ３＜２．０ｍｍ） Ｐ１及びＰ２が０．５ｍｍ以下であれば、基体７の機械
的強度が弱くなり、巻線する際に素子折れなどが発生す
ることがあるとともに、巻線１３の巻径が小さくなって
しまい所定の特性が得られなく、更には、巻線１３が急
激に曲げられることになるので、巻線１３の破損が発生
しやすく、しかも皮膜１３ａの剥がれ等の起こりやすく
なる。なお、Ｐ１，Ｐ２が０．８ｍｍ以上であれば、上
記不具合は更に発生する確率が低くなる。また、Ｐ１，
Ｐ２が１．２ｍｍ以上であると、素子自体が大きくなり
過ぎて、実装面積が広くなってしまい、回路基盤等の小
型化が行えず、ひいては装置の小型化を行うことは出来
ない。また、Ｐ３が１．０ｍｍ以下であると、巻線１３
の巻数が制限されることになり、所定のインダクタンス
を得ることは出来ず、しかも巻線１３の巻数を多くしよ
うとすると、巻線１３の径を細くしなければならず、自
動巻線機等で巻線１３を基体７際に巻線１３の切れなど
が発生する。なお、Ｐ３が１．６ｍｍ以上であれば、更
に上記不具合が発生する確率が低くなる。また、Ｐ３が
２．０ｍｍ以上であると、素子自体が大きくなり過ぎ
て、実装面積が広くなってしまい、回路基盤等の小型化
が行えず、ひいては装置の小型化を行うことは出来な
い。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、巻部の両端に断面形状を略正
多角形状とした一対の鍔部を設け、一対の鍔部よりも巻
部を段落ちさせ、しかも一対の鍔部の巻部側にテーパー
部を設けた基体と、一対の鍔部のそれぞれの側面に設け
られた溝部と、溝部内に設けられた電極材と、巻部に巻
回されると共に端部を溝部内に保持し、しかも溝部内に
設けられた電極材に接合された巻線と、巻線を覆い樹脂
材料で構成された保護材とを備え、高さＰ１，幅Ｐ２，
長さＰ３としたときに、 ０．５ｍｍ＜Ｐ１＜１．２ｍｍ ０．５ｍｍ＜Ｐ２＜１．２ｍｍ １．０ｍｍ＜Ｐ３＜２．０ｍｍ とし、前記一対の鍔部のそれぞれに設けられた前記電極
材がそれぞれ回路基板の配線パターンに接続される表面
実装型のインダクタンス素子であって、一対の鍔部の側
面における幅をＷ１とし前記一対の鍔部の側面における
溝部の幅をＷ２としたときに０．１＜Ｗ２÷Ｗ１＜０．
６とし、しかも巻線の巻回部と電極材とを非接触とした
ことによって、回路基盤への実装面積を小さくすること
が出来、巻線の破損や、基体の折れ等を防止でき、生産
性を向上させることが出来、所望の特性を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す斜視図

【図２】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子の基体のみを示した斜視図

【図３】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す部分拡大図

【図４】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す部分拡大図

【図５】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す部分拡大図

【図６】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す部分拡大図

【図７】本発明の一実施の形態におけるインダクタンス
素子を示す平面図

【図８】従来のインダクタンス素子を示す斜視図

【符号の説明】

７ 基体 ８ 巻部 ９，１０ 鍔部 １１，１２ 溝部 １３ 巻線 １４ 電極材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯▲崎▼ 賢蔵 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 上米良 光男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−272937（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−9103（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 15/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻部の両端に断面形状を略正多角形状とし
   た一対の鍔部を設け、前記一対の鍔部よりも前記巻部を
   段落ちさせ、しかも前記一対の鍔部の前記巻部側にテー
   パー部を設けた基体と、前記一対の鍔部のそれぞれの側
   面に設けられた溝部と、前記溝部内に設けられた電極材
   と、前記巻部に巻回されると共に端部を前記溝部内に保
   持すると共に前記溝部内に設けられた前記電極材に接合
   された巻線と、前記巻線を覆い樹脂材料で構成された保
   護材とを備え、高さＰ１，幅Ｐ２，長さＰ３としたとき
   に、 ０．５ｍｍ＜Ｐ１＜１．２ｍｍ ０．５ｍｍ＜Ｐ２＜１．２ｍｍ １．０ｍｍ＜Ｐ３＜２．０ｍｍ とし、前記一対の鍔部のそれぞれに設けられた前記電極
   材がそれぞれ回路基板の配線パターンに接続される表面
   実装型のインダクタンス素子であって、一対の鍔部の側
   面における幅をＷ１とし前記一対の鍔部の側面における
   溝部の幅をＷ２としたときに０．１＜Ｗ２÷Ｗ１＜０．
   ６とし、しかも巻線の巻回部と電極材とを非接触とした
   ことを特徴とするインダクタンス素子。
2. 【請求項２】両端に形成された鍔部の同一側面に形成さ
   れるそれぞれの溝部の中心をずらしたことを特徴とする
   請求項１記載のインダクタンス素子。
3. 【請求項３】溝部に基体の長手方向に沿った筋状の凹凸
   を設けことを特徴とする請求項１記載のインダクタンス
   素子。
4. 【請求項４】溝部の深さを鍔部と巻部の段差よりも浅く
   した請求項１記載のインダクタンス素子。