JP3591413B2 - インダクタ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、インダクタ及びその製造方法に関し、詳しくは、磁性体粉末と樹脂からなる磁性体材料を成形してなる磁性体材料成形体中に埋設された内部導体コイルと導通するように、磁性体材料成形体に一対の外部電極が配設された構造を有するインダクタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面実装型のインダクタとして、図１２に示すように、磁性体粉末と樹脂からなる磁性体材料５１を成形した磁性体材料成形体５３中に、インダクタンス素子として機能するコイル（内部導体コイル）５２が埋設されているとともに、磁性体材料成形体５３の両端部に、コイル５２の両端部５２ａ，５２ｂと導通するように、一対の外部電極５４ａ，５４ｂが配設された構造を有するインダクタ６０が提案されている。
【０００３】
このインダクタ６０は、例えば、絶縁被覆銅線を密に巻回して、所定の長さにカットしたコイル（空芯コイル）を金型にセットし、磁性体粉末と樹脂を混練した磁性体材料を金型内に射出してコイルの周囲（内側及び外側）に充填し、離型することにより磁性体材料成形体を形成し、この磁性体材料成形体の両端面に露出したコイル両端部と導通するように、コイルの露出部分を含む磁性体材料成形体の両端部に、めっき、導電性ペーストの塗布・焼付け、蒸着、スパッタなどの方法で金属膜からなる外部電極を形成することにより製造されている。
【０００４】
このインダクタ６０は、磁性体粉末と樹脂を混練した磁性体材料５１を成形して磁性体材料成形体５３を形成した後、これに金属膜からなる外部電極５４ａ，５４ｂを形成するだけで製造することができるため、従来の磁性体セラミックを用いたセラミックインダクタの場合において必要となるような高温での焼成工程や電極の焼付け工程などが不要になり、製造コストを削減することができるという特徴を有している。
【０００５】
ところで、上記のインダクタ６０においては、磁性体材料成形体５３の端面から露出したコイル５２の最終周回部分の一部（露出部分）５２ａ，５２ｂと導通するように外部電極５４ａ，５４ｂが形成されているが、磁性体材料５１の射出時のコイル５２の変形などにより、コイル５２の露出部分５２ａ（５２ｂ）の形状や位置（例えば、露出部分５２ａ（５２ｂ）の垂直方向の位置）は、各インダクタごとに異なることが多い。
【０００６】
また、従来の製造方法では、磁性体材料成形体５３の長さより長いコイル５２を使用した場合、金型で押されてコイル５２が変形してしまうため、設定できるコイル５２の最大長さは磁性体材料成形体５３の長さとほぼ同じ長さとなる。したがって、図１３に示すように、磁性体材料成形体５３の両端面からのコイル５２の露出部分５２ａ，５２ｂは、コイル５２の最終周回部分の一部分となるばかりでなく、この露出部分５２ａ，５２ｂを、磁性体材料成形体５３の両端面から大きく突出させることは困難で、露出部分の面積は小さくなりがちである。
【０００７】
そのため、場合によっては、コイル５２と外部電極５４ａ，５４ｂの接続信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりするという問題点がある。
【０００８】
また、インダクタ６０の外部電極５４ａ，５４ｂは、はんだ付け性を向上させる目的で複数層構造とされ、最外層には、はんだ，すず，銀など、はんだ濡れ性の良好な金属膜が形成されることが多く、図１４に示すように、リフローはんだ付けなどの方法により、インダクタ６０をプリント基板６１などの実装対象に実装した場合、外部電極５４ａ，５４ｂのはんだ濡れ性が良好であるため、インダクタ６０の高さＨの１／３以上の高さＨｓまで、はんだフイレット６２が立った状態となり、このはんだフィレット６２と外部電極５４ａ，５４ｂが電気的に接続された状態で実装されることになる。
【０００９】
一方、従来のインダクタの製造方法では、コイルが金型内の所定の位置に必ずしも確実に固定されていない状態で、磁性体材料が金型内に射出されるため、磁性体材料の射出工程における磁性体材料の流れ方向などによっては、コイルに位置ずれを生じることがある。
【００１０】
例えば、図１５に示すように、コイル５２に位置ずれが生じているインダクタ６０をプリント基板６１に実装した場合に、コイル５２の露出部分５２ａ（５２ｂ）の位置が高すぎて、はんだフィレット６２が上述のように、インダクタ６０の高さＨの１／３以上の高さＨｓまで立ち上がっても、はんだフィレット６２は、外部電極５４ａ，５４ｂを介してコイル５２の露出部分５２ａ（５２ｂ）と対向する位置にまでは至らず、コイル５２の露出部分５２ａ（５２ｂ）の下端部とはんだフィレット６２の上端部の間に隙間Ｇが生じる場合がある。そして、この隙間Ｇが生じた部分においては、インダクタ６０に印加される電流が、外部電極５４ａ，５４ｂのみを流れることになる。したがって、外部電極５４ａ，５４ｂがめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりするというような問題点がある。
【００１１】
このような問題点を解消する方法としては、外部電極を構成する金属膜の膜厚を大きくする方法が考えられるが、膜厚を大きくしようとするとその分だけコストが増大するという問題点がある。
または、十分な電流容量を有する厚さの金属板を端面に貼り付けて外部端子電極とする方法も考えられるが、この方法もコストの増大を招くという問題点がある。
【００１２】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、内部導体コイルと外部電極の接続信頼性や実装後の長期信頼性、過電流時の安全性に優れたインダクタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明（請求項１）のインダクタは、
磁性体粉末と樹脂系材料とからなる磁性体材料を成形してなる磁性体材料成形体と、前記磁性体材料成形体中に、両端部が前記磁性体材料成形体の両端面から露出するような態様で埋設された内部導体コイルと、前記内部導体コイルの両端部と導通するように、前記磁性体材料成形体の両端部に配設された一対の外部電極を具備するインダクタであって、
前記内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、前記磁性体材料成形体の両端面から、内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出しており、かつ、
前記外部電極が、少なくとも前記内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように配設されていること
を特徴としている。
【００１４】
内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分を、磁性体材料成形体の両端面から、線径の１／５以上の距離だけ突出させるとともに、外部電極を、少なくとも内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように配設することにより、内部導体コイルと外部電極の接触面積を大きくして接続信頼性を向上させることが可能になるとともに、実装後の長期信頼性、過電流時の安全性を高めることが可能になる。
【００１５】
なお、本願発明において、磁性体粉末とともに用いられる樹脂系材料としては、例えば、エポキシ樹脂や、ポリフェニレンサルファイドのような合成樹脂、ネオプレンゴムや、シリコーンゴムなどのゴム系樹脂などの種々の材料を用いることが可能である。
【００１６】
また、請求項２のインダクタは、前記外部電極が複数の金属膜層からなる複数層構造を有するものであることを特徴としている。
【００１７】
外部電極を複数層構造とした場合、例えば、外部電極を構成する下地金属膜上に、Ｓｎめっき膜やはんだめっき膜を形成することにより、電気的な接続信頼性とはんだ付け性の両方に優れたインダクタを提供することが可能になる。
【００１８】
また、請求項３のインダクタは、前記内部導体コイルの両端部の最終周回部分の中心が、磁性体材料成形体の両端面の中心から、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域に位置していることを特徴としている。
【００１９】
内部導体コイルの両端部の最終周回部分の中心が、磁性体材料成形体の両端面の中心から、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域内に位置するようにした場合、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することが可能になる。
【００２０】
また、本願発明（請求項４）のインダクタの製造方法は、
請求項１〜３のいずれかに記載のインダクタを製造する方法であって、
金型内に内部導体コイルをセットするとともに、内部導体コイルの内周側にコイル保持部材をはめ込むことにより、内部導体コイルの内周側を支持して、内部導体コイルの変形を防止するとともに、内部導体コイルを、その両端部が磁性体材料から露出するような位置及び形状に保持して、金型の所定の位置に設けたゲート口から、金型内の、前記コイル保持部材により占められた内部導体コイルの内周側領域を除く領域に磁性体材料を射出する第１射出工程と、
第１射出工程において射出された磁性体材料が硬化した後、前記コイル保持部材を取り除き、所定の位置に設けたゲート口から、金型内の内部導体コイルの内周側領域に磁性体材料を射出することにより、内部導体コイルの主要部が埋設され、かつ、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、両端面から内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を形成する第２射出工程と、
少なくとも、前記内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように、前記磁性体材料成形体の両端部に一対の外部電極を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【００２１】
コイル保持部材により内部導体コイルの内周側を支持し、内部導体コイルの変形を防止するとともに、内部導体コイルを、その両端部が磁性体材料から確実に露出するような位置及び形状に保持して、金型内の内部導体コイルの内周側領域を除いた領域に磁性体材料を射出し、磁性体材料が硬化した後、コイル保持部材を取り除いて、金型内の内部導体コイルの内周側領域に磁性体材料を射出することにより、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、両端面から内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を形成し、少なくとも、内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように、前記磁性体材料成形体の両端部に一対の外部電極を形成することにより、本願発明のインダクタを効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
【００２２】
また、請求項５のインダクタの製造方法は、前記金型として、前記内部導体コイルの両端部と対向する内面に、前記内部導体コイルの両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部が設けられた金型を用いることを特徴としている。
【００２３】
金型として、内部導体コイルの両端部と対向する内面に、内部導体コイルの両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部が設けられた金型を用いることにより、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を確実に形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００２４】
また、請求項６のインダクタの製造方法は、前記金型の内面の略環状凹部の中心と、磁性体材料成形体の両端面の中心を略一致させるようにしたことを特徴としている。
【００２５】
金型の内面の略環状凹部の中心と、磁性体材料成形体の両端面の中心を略一致させるようした場合、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
図１は本願発明の一実施形態にかかるインダクタを示す断面図、図２はその側面図である。
【００２７】
この実施形態のインダクタ１０は、図１及び図２に示すように、磁性体粉末と樹脂系材料とを混練してなる磁性体材料１を所定の形状に成形することにより形成された磁性体材料成形体（磁性体コア）３と、磁性体材料成形体３中に埋設され、両端部２ａ，２ｂが磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂから露出した、インダクタンス素子として機能する内部導体コイル２と、内部導体コイル２の両端部と導通するように、磁性体材料成形体３の両端部に配設された一対の外部電極４ａ，４ｂとを具備している。なお、このインダクタ１０の寸法は、４．５ｍｍ×３．２ｍｍ×３．２ｍｍである。
【００２８】
なお、上記磁性体材料成形体（磁性体コア）３は、Ｆｅ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＣｕＯ，ＺｎＯからなるフェライト粉とＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を混練したフェライト樹脂から形成されている。
【００２９】
また、内部導体コイル２としては、直径が０．２ｍｍ，コイル内径が１．８ｍｍ，長さが３．２ｍｍの銅線コイルが用いられている。
図１に示すように、このインダクタ１０においては、内部導体コイル２の両端側最終周回部分の大部分が露出しており、この内部導体コイル２の両端部（露出部分）２ａ，２ｂの主要部は、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂからの突出距離Ｌが、線径Ｄの１／５以上となるような状態で、内部導体コイル２の軸方向に突出している。
【００３０】
そして、外部電極４ａ，４ｂは、内部導体コイル２の両端側の露出部分２ａ，２ｂと接合するように、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂから、外周面（側面）にまで回り込んで配設されている。なお、外部電極４ａ，４ｂは、内部導体コイルと電気的に接続するように配設されたＮｉめっき膜上に、さらに、はんだ濡れ性を向上させるためのＳｎめっき膜が形成された複数層構造を有している。
【００３１】
また、このインダクタ１０においては、内部導体コイル２の両端部の最終周回部分の中心Ｘが、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙから、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域に位置している（図２）。すなわち、内部導体コイル２の両端側最終周回部分の中心Ｘのずれ量が、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙから、内部導体コイル２の内径の１／２以下となるように構成されている。
【００３２】
上述のように構成されインダクタ１０においては、内部導体コイル２の両端側最終周回部分の大部分（２／３周分以上）を、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂから、内部導体コイル２の略軸方向に、線径の１／５以上の距離だけ突出させるとともに、外部電極４ａ，４ｂを、内部導体コイル２の両端側の露出部分２ａ，２ｂと接合するように配設しているので、内部導体コイル２と外部電極４ａ，４ｂとの接触面積が大きく、外部電極４ａ，４ｂと内部導体コイル２の接触部分に電流が印加された場合の信頼性を向上させることが可能になり、実装後の長期信頼性、過電流時の安全性を高めることが可能になる。
【００３３】
また、このインダクタ１０においては、内部導体コイル２の両端部の最終周回部分の中心Ｘが、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙから、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域内に位置しているので、例えば、インダクタ１０をプリント基板１１に実装した場合に、図３に示すように、外部電極４ａ，４ｂを介して内部導体コイル２の露出部分２ａ（２ｂ）と対向する位置にまではんだフィレット１２が立ち上がる（すなわち、はんだフィレット１２の上端部の高さ（位置）Ｈｓが、内部導体コイル２の露出部分２ａ（２ｂ）の下端部の高さ（位置）Ｈｅより高くなる）ため、内部導体コイル２の露出部分２ａ（２ｂ）の下端部とはんだフィレット１２の上端部の間に隙間が生じることを防止して、外部電極４ａ（４ｂ）がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合にも、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することが可能になる。
【００３４】
この実施形態のインダクタ１０に、２Ａの電流を印加した場合における、内部導体コイル２の磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂからの突出距離（コイル線径比）と、外部電極４ａ，４ｂと内部導体コイル２の接触部分の温度上昇の関係を図４に示す。
図４に示すように、内部導体コイル２の磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂからの突出距離（コイル線径比）が、線径Ｄ（０．２ｍｍ）の１／５（０．０４ｍｍ）以上になると、接触部分での温度上昇が抑制されることがわかる。
一般に、コイル線径の太いインダクタは定格電流も大きいが、図４に示すデータから、内部導体コイル２の磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂからの突出距離（コイル線径比）を線径Ｄの１／５以上とすることにより、接触部分の温度上昇が抑制され、さらに信頼性が向上することがわかる。
【００３５】
また、２Ａの電流を印加した場合における、内部導体コイルの露出部分の周回比（内部導体コイル２の露出部分２ａ，２ｂの両端側最終周回部分に対する露出部分の比（例えば、３／４周分が露出している場合０．７５となる））と、外部電極４ａ，４ｂと内部導体コイル２の接触部分の温度上昇の関係を図５に示す。図５から、内部導体コイルの露出部分の周回比を０．６６（２／３周回）以上とすることにより、外部電極４ａ，４ｂと内部導体コイル２の接触部分の温度上昇が抑えられることがわかる。
【００３６】
また、内部導体コイル２の中心Ｘの、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙからの位置ずれ量（位置ずれ距離の内部導体コイルの内径に対する比率（コイル内径比））と、外部電極４ａ，４ｂの温度上昇との関係を図６に示す。図６から、位置ずれ量（コイル内径比）を、内部導体コイル２の内径の１／２（０．９ｍｍ）以下にすることにより、外部電極４ａ，４ｂの温度上昇が効率よく抑制されることがわかる。
なお、内部導体コイル２の露出部分２ａ（２ｂ）の下端部とはんだフィレット１２の上端部の間に隙間が生じると、その部分においては、印加電流が外部電極４ａ，４ｂのみを流れることになるため、その部分において、外部電極４ａ，４ｂの温度上昇が大きくなる。
【００３７】
次に、上述のインダクタの製造方法について説明する。
▲１▼上述のインダクタを製造するにあたっては、まず、図７，８に示すように、金型として、内部導体コイル２の両端部と対向する内面に、内部導体コイル２の両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部２１ａが設けられた上金型２２及び同じく略環状凹部２１ｂが設けられた下金型２３を備えた金型２４を用意する。なお、上記略環状凹部２１ａ，２１ｂは、幅が０．３ｍｍ、深さが０．２ｍｍとされている。この略環状凹部２１ａ，２１ｂの形状、寸法には特別の制約はなく、被覆材により絶縁された内部導体コイル２がはまり込んで固定される程度の形状、寸法であればよい。
また、この金型２４は、内部導体コイル２（図８）の変形を防止するとともに、金型２４の内部の中央に支持・固定する円筒状のコイル保持部材（保護ピン）２５を装着することができるように構成されており、下金型２３にコイル保持部材２５を立てた状態で上金型２２をセットすることにより、コイル保持部材２５が金型２４内の略中央部に装着されることになる。
さらに、この金型２４を構成する上金型２２の側部及び上部には、磁性体材料１（図９，図１１）を金型２４の内部に射出するためのゲート口２２ａ，２２ｂが設けられている。
また、この金型２４は、上述の環状凹部２１ａ，２１ｂの中心が、上金型２２の内部下面３２及び下金型２３の内部上面３３の略中心に位置するように構成されている。
【００３８】
▲２▼それから、下金型２３にコイル保持部材２５をセットした状態で、内部導体コイル２をコイル保持部材２５にはまり込むようにセットした後、上金型２２をセットすることにより、図８に示すように、内部導体コイル２を金型２４内の所定の位置に、変形しないように保持する。
【００３９】
▲３▼それから、図９に示すように、Ｆｅ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＣｕＯ，ＺｎＯからなるフェライト粉とＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を混練してなるフェライト樹脂ペレットを溶融した磁性体材料１を、上金型２２の側部に設けられたゲート口２２ａから、金型２４内の内部導体コイル２の内周側領域（コイル保持部材２５に占められた領域）を除いた領域に射出（１次射出）する。
【００４０】
▲４▼次に、図１０に示すように、金型２４からコイル保持部材２５を取り除く。
【００４１】
▲５▼それから、図１１に示すように、上金型２２の上部に設けたゲートロ２２ｂから、磁性体材料１を内部導体コイル２の内周側領域に射出（２次射出）することにより、４．５×３．２×３．２（ｍｍ）の磁性体材料成形体（コイル入りフェライト樹脂成形体）３を得る。
このときの、金型２４の温度は１６０℃、磁性体材料１を供給するためのシリンダーの温度は３４０℃とする。
【００４２】
▲６▼次に、上述のようにして得た磁性体材料成形体を純水で洗浄した後、アルコールで十分に洗浄し、Ｐｄ溶液を塗布して還元処理した後、Ｎｉ無電解めっきを施して、磁性体材料成形体の全面に、１〜２μｍ厚みでＮｉ無電解めっき膜を形成する。
【００４３】
▲７▼さらに、この磁性体材料成形体の端面部分の、外部電極を形成すべき部分にレジスト剤を約１０μｍ厚となるように印刷し、１５０℃で１０分乾燥させた後、硝酸３０％溶液に数分間浸漬し、電極不要部分のＮｉ無電解めっき膜をエッチングして除去する。
【００４４】
▲８▼その後、磁性体材料成形体を超音波振動をかけながら水酸化ナトリウム（３％）溶液に浸漬しレジスト剤を除去する。
【００４５】
▲９▼次に、このようにして得た、両端部にＮｉ無電解めっき膜が形成された磁性体材料成形体をバレルに入れ、Ｎｉ電解めっきを行って、Ｎｉ無電解めっき膜上に、厚みが１〜２μｍのＮｉ電解めっき膜を形成し、さらにその上に、Ｓｎ電解めっきを施して、厚みが３〜５μｍのＳｎ電解めっき膜を形成することにより、図１に示すような表面実装タイプのインダクタが得られる。
【００４６】
上述の製造方法によれば、磁性体材料１の１次射出を上金型２２の側部に設けたゲート口２２ａから行うようにしており、磁性体材料１は、図９のように横方向（矢印Ａの方向）に流れるが、内部導体コイル２はコイル保持部材２５により支持、固定されているため、内側に変形することがなく、結果として、内部導体コイル２は、その両端部に向かう方向（矢印Ｂの方向（上下方向））に圧力がかかった状態で保持されるとともに、金型２４の内面の、内部導体コイル２の両端部２ａ，２ｂが当接する位置に略環状凹部２１ａ，２１ｂが設けられているため、この略環状凹部２１ａ，２１ｂに内部導体コイル２の両端部２ａ，２ｂがはまり込んで固定される。
【００４７】
したがって、磁性体材料１の２次射出が行われた時点で、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂには、ほぼ内部導体コイルの端部の１周分が露出し、かつ、磁性体材料成形体３の端面３ａ，３ｂからの突出距離Ｌが内部導体コイル２の線径Ｄの１／３以上であるような構造の磁性体材料成形体３が形成されることになる。その結果、外部電極４ａ，４ｂ（図１）と内部導体コイル２の接触面積が大きく、高い接続信頼性を備えたインダクタを得ることが可能になる。
【００４８】
さらに、図２に示すように、環状凹部２１ａ，２１ｂの中心Ｘが、上金型２２の下面３２及び下金型２３の上面３３の略中心Ｙに位置するように構成されているため、内部導体コイル２（図１）の最終周回部分の中心Ｘが、磁性体材料成形体３（図１）の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙとほぼ一致するような磁性体材料成形体３を得ることができる。
したがって、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することが可能になる。
【００４９】
なお、上記実施形態の方法により製造したインダクタ（試料）各１０００個について、磁性体材料成形体の両端面の内部導体コイルの露出部分の周回比（突出距離が内部導体コイルの線径の１／５以上の部分の周回比）、及び内部導体コイルの最終周回部分の中心の、磁性体材料成形体の両端面の中心からの位置ずれ量を測定した結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
また、表１には、従来の方法で製造したインダクタについて測定した、内部導体コイルの露出部分の周回比（突出距離が内部導体コイルの線径の１／５以上の部分の周回比）と、内部導体コイルの最終周回部分の中心の、磁性体材料成形体の両端面の中心からの位置ずれ量についての測定結果を併せて示す。
なお、表１には、試料１０００個中、条件を満たしていた試料（インダクタ）の割合を示している。
【００５２】
表１から、従来の方法で製造したインダクタでは、突出距離が線径の１／５以上である部分が２／３周以上となる割合は０．１％に過ぎないが、上記実施形態の方法により製造したインダクタでは、その割合が１００％となることがわかる。したがって、本願発明によれば、内部導体コイルと外部電極との接続面積を増やして、電極部の長期信頼性や過電流に対する安定性を向上させることが可能になる。
【００５３】
さらに、表１から、従来の方法で製造したインダクタでは、磁性体材料成形体の両端面の中心からの、内部導体コイルの最終周回部分の中心の位置ずれ量が、内部導体コイルの内径の１／２以内となるものが７８％に過ぎないが、上記実施形態の方法により製造した場合には、すべてのインダクタについて、位置ずれ量を、内部導体コイルの内径の１／４以内とすることが可能になることがわかる。
【００５４】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、磁性体材料の種類、磁性体材料成形体の具体的な形状、内部導体コイルの構成材料焼付け外部電極の構成材料などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００５５】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）のインダクタは、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分を、磁性体材料成形体の両端面から、線径の１／５以上の距離だけ突出させるとともに、外部電極を、少なくとも内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように配設することにより、内部導体コイルと外部電極の接触面積を大きくして接続信頼性を向上させることが可能になるとともに、実装後の長期信頼性、過電流時の安全性を高めることが可能になる。さらに、外部電極の膜厚を薄くすることが可能になり、コストの低減を図ることが可能になる。
【００５６】
また、請求項２のインダクタのように、外部電極を複数層構造とした場合、例えば、外部電極を構成する下地金属膜上に、Ｓｎめっき膜やはんだめっき膜を形成することにより、電気的な接続信頼性とはんだ付け性の両方に優れたインダクタを提供することが可能になる。
【００５７】
また、請求項３のインダクタのように、内部導体コイルの両端部の最終周回部分の中心が、磁性体材料成形体の両端面の中心から、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域内に位置するようにした場合、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することができる。
【００５８】
また、本願発明（請求項４）のインダクタの製造方法は、コイル保持部材により内部導体コイルの内周側を支持し、内部導体コイルの変形を防止するとともに、内部導体コイルを、その両端部が磁性体材料から確実に露出するような位置及び形状に保持して、金型内の内部導体コイルの内周側領域を除いた領域に磁性体材料を射出し、磁性体材料が硬化した後、コイル保持部材を取り除いて、金型内の内部導体コイルの内周側領域に磁性体材料を射出することにより、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、両端面から内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を形成し、少なくとも、内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように、前記磁性体材料成形体の両端部に一対の外部電極を形成するようにしているので、本願発明のインダクタを効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
【００５９】
また、請求項５のインダクタの製造方法のように、金型として、内部導体コイルの両端部と対向する内面に、内部導体コイルの両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部が設けられた金型を用いた場合、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を確実に形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００６０】
また、請求項６のインダクタの製造方法のように、金型の内面の略環状凹部の中心と、磁性体材料成形体の両端面の中心を略一致させるようした場合、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態にかかるインダクタを示す断面図である。
【図２】本願発明の一実施形態にかかるインダクタを示す側面図である。
【図３】本願発明の一実施形態にかかるインダクタを実装した状態を模式的に示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】内部導体コイルの突出距離（コイル線径比）と、外部電極と内部導体コイルの接続部の温度上昇の関係を示す線図である。
【図５】内部導体コイルの露出面積（内部導体コイルの露出部分の周回比）と、外部電極と内部導体コイルの接触部分の温度上昇の関係を示す線図である。
【図６】内部導体コイルの位置ずれ量（コイル内径比）と、外部電極の温度上昇の関係を示す線図である。
【図７】本願発明のインダクタの製造方法を実施するのに用いた金型を示す断面図である。
【図８】本願発明のインダクタの製造方法の一工程において、金型内に内部導体コイルをセットした状態を示す断面図である。
【図９】本願発明のインダクタの製造方法の１次射出工程を示す断面図である。
【図１０】本願発明のインダクタの製造方法の１次射出工程の後で、コイル保持部材を取り除いた状態を示す断面図である。
【図１１】本願発明のインダクタの製造方法の２次射出工程を示す断面図である。
【図１２】従来のインダクタを示す断面図である。
【図１３】従来のインダクタを示す側面図である。
【図１４】従来のインダクタを実装した状態を示す正面図である。
【図１５】従来のインダクタを実装した状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 磁性体材料
２ 内部導体コイル
２ａ，２ｂ 内部導体コイルの露出部分（両端部）
３ 磁性体材料成形体
３ａ，３ｂ 磁性体材料成形体の両端面
４ａ，４ｂ 外部電極
１０ インダクタ
１１ プリント基板
１２ はんだフィレット
２１ａ，２１ｂ 略環状凹部
２２ 上金型
２２ａ，２２ｂ ゲート口
２３ 下金型
２４ 金型
２５ コイル保持部材（保護ピン）
３２ 上金型の内部下面
３３ 下金型の内部上面
Ａ 磁性体材料の流れる方向（横方向）
Ｂ 内部導体コイルの両端部に向かう方向（上下方向）
Ｄ 線径
Ｈｅ 内部導体コイルの露出部分の下端部の高さ（位置）
Ｈｓ はんだフィレットの上端部の高さ（位置）
Ｘ 内部導体コイルの最終周回部分の中心
Ｙ 磁性体材料成形体の両端面の中心
Ｌ 内部導体コイルの両端部の突出距離
【発明の属する技術分野】
本願発明は、インダクタ及びその製造方法に関し、詳しくは、磁性体粉末と樹脂からなる磁性体材料を成形してなる磁性体材料成形体中に埋設された内部導体コイルと導通するように、磁性体材料成形体に一対の外部電極が配設された構造を有するインダクタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面実装型のインダクタとして、図１２に示すように、磁性体粉末と樹脂からなる磁性体材料５１を成形した磁性体材料成形体５３中に、インダクタンス素子として機能するコイル（内部導体コイル）５２が埋設されているとともに、磁性体材料成形体５３の両端部に、コイル５２の両端部５２ａ，５２ｂと導通するように、一対の外部電極５４ａ，５４ｂが配設された構造を有するインダクタ６０が提案されている。
【０００３】
このインダクタ６０は、例えば、絶縁被覆銅線を密に巻回して、所定の長さにカットしたコイル（空芯コイル）を金型にセットし、磁性体粉末と樹脂を混練した磁性体材料を金型内に射出してコイルの周囲（内側及び外側）に充填し、離型することにより磁性体材料成形体を形成し、この磁性体材料成形体の両端面に露出したコイル両端部と導通するように、コイルの露出部分を含む磁性体材料成形体の両端部に、めっき、導電性ペーストの塗布・焼付け、蒸着、スパッタなどの方法で金属膜からなる外部電極を形成することにより製造されている。
【０００４】
このインダクタ６０は、磁性体粉末と樹脂を混練した磁性体材料５１を成形して磁性体材料成形体５３を形成した後、これに金属膜からなる外部電極５４ａ，５４ｂを形成するだけで製造することができるため、従来の磁性体セラミックを用いたセラミックインダクタの場合において必要となるような高温での焼成工程や電極の焼付け工程などが不要になり、製造コストを削減することができるという特徴を有している。
【０００５】
ところで、上記のインダクタ６０においては、磁性体材料成形体５３の端面から露出したコイル５２の最終周回部分の一部（露出部分）５２ａ，５２ｂと導通するように外部電極５４ａ，５４ｂが形成されているが、磁性体材料５１の射出時のコイル５２の変形などにより、コイル５２の露出部分５２ａ（５２ｂ）の形状や位置（例えば、露出部分５２ａ（５２ｂ）の垂直方向の位置）は、各インダクタごとに異なることが多い。
【０００６】
また、従来の製造方法では、磁性体材料成形体５３の長さより長いコイル５２を使用した場合、金型で押されてコイル５２が変形してしまうため、設定できるコイル５２の最大長さは磁性体材料成形体５３の長さとほぼ同じ長さとなる。したがって、図１３に示すように、磁性体材料成形体５３の両端面からのコイル５２の露出部分５２ａ，５２ｂは、コイル５２の最終周回部分の一部分となるばかりでなく、この露出部分５２ａ，５２ｂを、磁性体材料成形体５３の両端面から大きく突出させることは困難で、露出部分の面積は小さくなりがちである。
【０００７】
そのため、場合によっては、コイル５２と外部電極５４ａ，５４ｂの接続信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりするという問題点がある。
【０００８】
また、インダクタ６０の外部電極５４ａ，５４ｂは、はんだ付け性を向上させる目的で複数層構造とされ、最外層には、はんだ，すず，銀など、はんだ濡れ性の良好な金属膜が形成されることが多く、図１４に示すように、リフローはんだ付けなどの方法により、インダクタ６０をプリント基板６１などの実装対象に実装した場合、外部電極５４ａ，５４ｂのはんだ濡れ性が良好であるため、インダクタ６０の高さＨの１／３以上の高さＨｓまで、はんだフイレット６２が立った状態となり、このはんだフィレット６２と外部電極５４ａ，５４ｂが電気的に接続された状態で実装されることになる。
【０００９】
一方、従来のインダクタの製造方法では、コイルが金型内の所定の位置に必ずしも確実に固定されていない状態で、磁性体材料が金型内に射出されるため、磁性体材料の射出工程における磁性体材料の流れ方向などによっては、コイルに位置ずれを生じることがある。
【００１０】
例えば、図１５に示すように、コイル５２に位置ずれが生じているインダクタ６０をプリント基板６１に実装した場合に、コイル５２の露出部分５２ａ（５２ｂ）の位置が高すぎて、はんだフィレット６２が上述のように、インダクタ６０の高さＨの１／３以上の高さＨｓまで立ち上がっても、はんだフィレット６２は、外部電極５４ａ，５４ｂを介してコイル５２の露出部分５２ａ（５２ｂ）と対向する位置にまでは至らず、コイル５２の露出部分５２ａ（５２ｂ）の下端部とはんだフィレット６２の上端部の間に隙間Ｇが生じる場合がある。そして、この隙間Ｇが生じた部分においては、インダクタ６０に印加される電流が、外部電極５４ａ，５４ｂのみを流れることになる。したがって、外部電極５４ａ，５４ｂがめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりするというような問題点がある。
【００１１】
このような問題点を解消する方法としては、外部電極を構成する金属膜の膜厚を大きくする方法が考えられるが、膜厚を大きくしようとするとその分だけコストが増大するという問題点がある。
または、十分な電流容量を有する厚さの金属板を端面に貼り付けて外部端子電極とする方法も考えられるが、この方法もコストの増大を招くという問題点がある。
【００１２】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、内部導体コイルと外部電極の接続信頼性や実装後の長期信頼性、過電流時の安全性に優れたインダクタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明（請求項１）のインダクタは、
磁性体粉末と樹脂系材料とからなる磁性体材料を成形してなる磁性体材料成形体と、前記磁性体材料成形体中に、両端部が前記磁性体材料成形体の両端面から露出するような態様で埋設された内部導体コイルと、前記内部導体コイルの両端部と導通するように、前記磁性体材料成形体の両端部に配設された一対の外部電極を具備するインダクタであって、
前記内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、前記磁性体材料成形体の両端面から、内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出しており、かつ、
前記外部電極が、少なくとも前記内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように配設されていること
を特徴としている。
【００１４】
内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分を、磁性体材料成形体の両端面から、線径の１／５以上の距離だけ突出させるとともに、外部電極を、少なくとも内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように配設することにより、内部導体コイルと外部電極の接触面積を大きくして接続信頼性を向上させることが可能になるとともに、実装後の長期信頼性、過電流時の安全性を高めることが可能になる。
【００１５】
なお、本願発明において、磁性体粉末とともに用いられる樹脂系材料としては、例えば、エポキシ樹脂や、ポリフェニレンサルファイドのような合成樹脂、ネオプレンゴムや、シリコーンゴムなどのゴム系樹脂などの種々の材料を用いることが可能である。
【００１６】
また、請求項２のインダクタは、前記外部電極が複数の金属膜層からなる複数層構造を有するものであることを特徴としている。
【００１７】
外部電極を複数層構造とした場合、例えば、外部電極を構成する下地金属膜上に、Ｓｎめっき膜やはんだめっき膜を形成することにより、電気的な接続信頼性とはんだ付け性の両方に優れたインダクタを提供することが可能になる。
【００１８】
また、請求項３のインダクタは、前記内部導体コイルの両端部の最終周回部分の中心が、磁性体材料成形体の両端面の中心から、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域に位置していることを特徴としている。
【００１９】
内部導体コイルの両端部の最終周回部分の中心が、磁性体材料成形体の両端面の中心から、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域内に位置するようにした場合、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することが可能になる。
【００２０】
また、本願発明（請求項４）のインダクタの製造方法は、
請求項１〜３のいずれかに記載のインダクタを製造する方法であって、
金型内に内部導体コイルをセットするとともに、内部導体コイルの内周側にコイル保持部材をはめ込むことにより、内部導体コイルの内周側を支持して、内部導体コイルの変形を防止するとともに、内部導体コイルを、その両端部が磁性体材料から露出するような位置及び形状に保持して、金型の所定の位置に設けたゲート口から、金型内の、前記コイル保持部材により占められた内部導体コイルの内周側領域を除く領域に磁性体材料を射出する第１射出工程と、
第１射出工程において射出された磁性体材料が硬化した後、前記コイル保持部材を取り除き、所定の位置に設けたゲート口から、金型内の内部導体コイルの内周側領域に磁性体材料を射出することにより、内部導体コイルの主要部が埋設され、かつ、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、両端面から内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を形成する第２射出工程と、
少なくとも、前記内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように、前記磁性体材料成形体の両端部に一対の外部電極を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【００２１】
コイル保持部材により内部導体コイルの内周側を支持し、内部導体コイルの変形を防止するとともに、内部導体コイルを、その両端部が磁性体材料から確実に露出するような位置及び形状に保持して、金型内の内部導体コイルの内周側領域を除いた領域に磁性体材料を射出し、磁性体材料が硬化した後、コイル保持部材を取り除いて、金型内の内部導体コイルの内周側領域に磁性体材料を射出することにより、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、両端面から内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を形成し、少なくとも、内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように、前記磁性体材料成形体の両端部に一対の外部電極を形成することにより、本願発明のインダクタを効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
【００２２】
また、請求項５のインダクタの製造方法は、前記金型として、前記内部導体コイルの両端部と対向する内面に、前記内部導体コイルの両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部が設けられた金型を用いることを特徴としている。
【００２３】
金型として、内部導体コイルの両端部と対向する内面に、内部導体コイルの両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部が設けられた金型を用いることにより、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を確実に形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００２４】
また、請求項６のインダクタの製造方法は、前記金型の内面の略環状凹部の中心と、磁性体材料成形体の両端面の中心を略一致させるようにしたことを特徴としている。
【００２５】
金型の内面の略環状凹部の中心と、磁性体材料成形体の両端面の中心を略一致させるようした場合、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
図１は本願発明の一実施形態にかかるインダクタを示す断面図、図２はその側面図である。
【００２７】
この実施形態のインダクタ１０は、図１及び図２に示すように、磁性体粉末と樹脂系材料とを混練してなる磁性体材料１を所定の形状に成形することにより形成された磁性体材料成形体（磁性体コア）３と、磁性体材料成形体３中に埋設され、両端部２ａ，２ｂが磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂから露出した、インダクタンス素子として機能する内部導体コイル２と、内部導体コイル２の両端部と導通するように、磁性体材料成形体３の両端部に配設された一対の外部電極４ａ，４ｂとを具備している。なお、このインダクタ１０の寸法は、４．５ｍｍ×３．２ｍｍ×３．２ｍｍである。
【００２８】
なお、上記磁性体材料成形体（磁性体コア）３は、Ｆｅ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＣｕＯ，ＺｎＯからなるフェライト粉とＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を混練したフェライト樹脂から形成されている。
【００２９】
また、内部導体コイル２としては、直径が０．２ｍｍ，コイル内径が１．８ｍｍ，長さが３．２ｍｍの銅線コイルが用いられている。
図１に示すように、このインダクタ１０においては、内部導体コイル２の両端側最終周回部分の大部分が露出しており、この内部導体コイル２の両端部（露出部分）２ａ，２ｂの主要部は、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂからの突出距離Ｌが、線径Ｄの１／５以上となるような状態で、内部導体コイル２の軸方向に突出している。
【００３０】
そして、外部電極４ａ，４ｂは、内部導体コイル２の両端側の露出部分２ａ，２ｂと接合するように、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂから、外周面（側面）にまで回り込んで配設されている。なお、外部電極４ａ，４ｂは、内部導体コイルと電気的に接続するように配設されたＮｉめっき膜上に、さらに、はんだ濡れ性を向上させるためのＳｎめっき膜が形成された複数層構造を有している。
【００３１】
また、このインダクタ１０においては、内部導体コイル２の両端部の最終周回部分の中心Ｘが、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙから、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域に位置している（図２）。すなわち、内部導体コイル２の両端側最終周回部分の中心Ｘのずれ量が、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙから、内部導体コイル２の内径の１／２以下となるように構成されている。
【００３２】
上述のように構成されインダクタ１０においては、内部導体コイル２の両端側最終周回部分の大部分（２／３周分以上）を、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂから、内部導体コイル２の略軸方向に、線径の１／５以上の距離だけ突出させるとともに、外部電極４ａ，４ｂを、内部導体コイル２の両端側の露出部分２ａ，２ｂと接合するように配設しているので、内部導体コイル２と外部電極４ａ，４ｂとの接触面積が大きく、外部電極４ａ，４ｂと内部導体コイル２の接触部分に電流が印加された場合の信頼性を向上させることが可能になり、実装後の長期信頼性、過電流時の安全性を高めることが可能になる。
【００３３】
また、このインダクタ１０においては、内部導体コイル２の両端部の最終周回部分の中心Ｘが、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙから、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域内に位置しているので、例えば、インダクタ１０をプリント基板１１に実装した場合に、図３に示すように、外部電極４ａ，４ｂを介して内部導体コイル２の露出部分２ａ（２ｂ）と対向する位置にまではんだフィレット１２が立ち上がる（すなわち、はんだフィレット１２の上端部の高さ（位置）Ｈｓが、内部導体コイル２の露出部分２ａ（２ｂ）の下端部の高さ（位置）Ｈｅより高くなる）ため、内部導体コイル２の露出部分２ａ（２ｂ）の下端部とはんだフィレット１２の上端部の間に隙間が生じることを防止して、外部電極４ａ（４ｂ）がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合にも、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することが可能になる。
【００３４】
この実施形態のインダクタ１０に、２Ａの電流を印加した場合における、内部導体コイル２の磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂからの突出距離（コイル線径比）と、外部電極４ａ，４ｂと内部導体コイル２の接触部分の温度上昇の関係を図４に示す。
図４に示すように、内部導体コイル２の磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂからの突出距離（コイル線径比）が、線径Ｄ（０．２ｍｍ）の１／５（０．０４ｍｍ）以上になると、接触部分での温度上昇が抑制されることがわかる。
一般に、コイル線径の太いインダクタは定格電流も大きいが、図４に示すデータから、内部導体コイル２の磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂからの突出距離（コイル線径比）を線径Ｄの１／５以上とすることにより、接触部分の温度上昇が抑制され、さらに信頼性が向上することがわかる。
【００３５】
また、２Ａの電流を印加した場合における、内部導体コイルの露出部分の周回比（内部導体コイル２の露出部分２ａ，２ｂの両端側最終周回部分に対する露出部分の比（例えば、３／４周分が露出している場合０．７５となる））と、外部電極４ａ，４ｂと内部導体コイル２の接触部分の温度上昇の関係を図５に示す。図５から、内部導体コイルの露出部分の周回比を０．６６（２／３周回）以上とすることにより、外部電極４ａ，４ｂと内部導体コイル２の接触部分の温度上昇が抑えられることがわかる。
【００３６】
また、内部導体コイル２の中心Ｘの、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙからの位置ずれ量（位置ずれ距離の内部導体コイルの内径に対する比率（コイル内径比））と、外部電極４ａ，４ｂの温度上昇との関係を図６に示す。図６から、位置ずれ量（コイル内径比）を、内部導体コイル２の内径の１／２（０．９ｍｍ）以下にすることにより、外部電極４ａ，４ｂの温度上昇が効率よく抑制されることがわかる。
なお、内部導体コイル２の露出部分２ａ（２ｂ）の下端部とはんだフィレット１２の上端部の間に隙間が生じると、その部分においては、印加電流が外部電極４ａ，４ｂのみを流れることになるため、その部分において、外部電極４ａ，４ｂの温度上昇が大きくなる。
【００３７】
次に、上述のインダクタの製造方法について説明する。
▲１▼上述のインダクタを製造するにあたっては、まず、図７，８に示すように、金型として、内部導体コイル２の両端部と対向する内面に、内部導体コイル２の両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部２１ａが設けられた上金型２２及び同じく略環状凹部２１ｂが設けられた下金型２３を備えた金型２４を用意する。なお、上記略環状凹部２１ａ，２１ｂは、幅が０．３ｍｍ、深さが０．２ｍｍとされている。この略環状凹部２１ａ，２１ｂの形状、寸法には特別の制約はなく、被覆材により絶縁された内部導体コイル２がはまり込んで固定される程度の形状、寸法であればよい。
また、この金型２４は、内部導体コイル２（図８）の変形を防止するとともに、金型２４の内部の中央に支持・固定する円筒状のコイル保持部材（保護ピン）２５を装着することができるように構成されており、下金型２３にコイル保持部材２５を立てた状態で上金型２２をセットすることにより、コイル保持部材２５が金型２４内の略中央部に装着されることになる。
さらに、この金型２４を構成する上金型２２の側部及び上部には、磁性体材料１（図９，図１１）を金型２４の内部に射出するためのゲート口２２ａ，２２ｂが設けられている。
また、この金型２４は、上述の環状凹部２１ａ，２１ｂの中心が、上金型２２の内部下面３２及び下金型２３の内部上面３３の略中心に位置するように構成されている。
【００３８】
▲２▼それから、下金型２３にコイル保持部材２５をセットした状態で、内部導体コイル２をコイル保持部材２５にはまり込むようにセットした後、上金型２２をセットすることにより、図８に示すように、内部導体コイル２を金型２４内の所定の位置に、変形しないように保持する。
【００３９】
▲３▼それから、図９に示すように、Ｆｅ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＣｕＯ，ＺｎＯからなるフェライト粉とＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を混練してなるフェライト樹脂ペレットを溶融した磁性体材料１を、上金型２２の側部に設けられたゲート口２２ａから、金型２４内の内部導体コイル２の内周側領域（コイル保持部材２５に占められた領域）を除いた領域に射出（１次射出）する。
【００４０】
▲４▼次に、図１０に示すように、金型２４からコイル保持部材２５を取り除く。
【００４１】
▲５▼それから、図１１に示すように、上金型２２の上部に設けたゲートロ２２ｂから、磁性体材料１を内部導体コイル２の内周側領域に射出（２次射出）することにより、４．５×３．２×３．２（ｍｍ）の磁性体材料成形体（コイル入りフェライト樹脂成形体）３を得る。
このときの、金型２４の温度は１６０℃、磁性体材料１を供給するためのシリンダーの温度は３４０℃とする。
【００４２】
▲６▼次に、上述のようにして得た磁性体材料成形体を純水で洗浄した後、アルコールで十分に洗浄し、Ｐｄ溶液を塗布して還元処理した後、Ｎｉ無電解めっきを施して、磁性体材料成形体の全面に、１〜２μｍ厚みでＮｉ無電解めっき膜を形成する。
【００４３】
▲７▼さらに、この磁性体材料成形体の端面部分の、外部電極を形成すべき部分にレジスト剤を約１０μｍ厚となるように印刷し、１５０℃で１０分乾燥させた後、硝酸３０％溶液に数分間浸漬し、電極不要部分のＮｉ無電解めっき膜をエッチングして除去する。
【００４４】
▲８▼その後、磁性体材料成形体を超音波振動をかけながら水酸化ナトリウム（３％）溶液に浸漬しレジスト剤を除去する。
【００４５】
▲９▼次に、このようにして得た、両端部にＮｉ無電解めっき膜が形成された磁性体材料成形体をバレルに入れ、Ｎｉ電解めっきを行って、Ｎｉ無電解めっき膜上に、厚みが１〜２μｍのＮｉ電解めっき膜を形成し、さらにその上に、Ｓｎ電解めっきを施して、厚みが３〜５μｍのＳｎ電解めっき膜を形成することにより、図１に示すような表面実装タイプのインダクタが得られる。
【００４６】
上述の製造方法によれば、磁性体材料１の１次射出を上金型２２の側部に設けたゲート口２２ａから行うようにしており、磁性体材料１は、図９のように横方向（矢印Ａの方向）に流れるが、内部導体コイル２はコイル保持部材２５により支持、固定されているため、内側に変形することがなく、結果として、内部導体コイル２は、その両端部に向かう方向（矢印Ｂの方向（上下方向））に圧力がかかった状態で保持されるとともに、金型２４の内面の、内部導体コイル２の両端部２ａ，２ｂが当接する位置に略環状凹部２１ａ，２１ｂが設けられているため、この略環状凹部２１ａ，２１ｂに内部導体コイル２の両端部２ａ，２ｂがはまり込んで固定される。
【００４７】
したがって、磁性体材料１の２次射出が行われた時点で、磁性体材料成形体３の両端面３ａ，３ｂには、ほぼ内部導体コイルの端部の１周分が露出し、かつ、磁性体材料成形体３の端面３ａ，３ｂからの突出距離Ｌが内部導体コイル２の線径Ｄの１／３以上であるような構造の磁性体材料成形体３が形成されることになる。その結果、外部電極４ａ，４ｂ（図１）と内部導体コイル２の接触面積が大きく、高い接続信頼性を備えたインダクタを得ることが可能になる。
【００４８】
さらに、図２に示すように、環状凹部２１ａ，２１ｂの中心Ｘが、上金型２２の下面３２及び下金型２３の上面３３の略中心Ｙに位置するように構成されているため、内部導体コイル２（図１）の最終周回部分の中心Ｘが、磁性体材料成形体３（図１）の両端面３ａ，３ｂの中心Ｙとほぼ一致するような磁性体材料成形体３を得ることができる。
したがって、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することが可能になる。
【００４９】
なお、上記実施形態の方法により製造したインダクタ（試料）各１０００個について、磁性体材料成形体の両端面の内部導体コイルの露出部分の周回比（突出距離が内部導体コイルの線径の１／５以上の部分の周回比）、及び内部導体コイルの最終周回部分の中心の、磁性体材料成形体の両端面の中心からの位置ずれ量を測定した結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
また、表１には、従来の方法で製造したインダクタについて測定した、内部導体コイルの露出部分の周回比（突出距離が内部導体コイルの線径の１／５以上の部分の周回比）と、内部導体コイルの最終周回部分の中心の、磁性体材料成形体の両端面の中心からの位置ずれ量についての測定結果を併せて示す。
なお、表１には、試料１０００個中、条件を満たしていた試料（インダクタ）の割合を示している。
【００５２】
表１から、従来の方法で製造したインダクタでは、突出距離が線径の１／５以上である部分が２／３周以上となる割合は０．１％に過ぎないが、上記実施形態の方法により製造したインダクタでは、その割合が１００％となることがわかる。したがって、本願発明によれば、内部導体コイルと外部電極との接続面積を増やして、電極部の長期信頼性や過電流に対する安定性を向上させることが可能になる。
【００５３】
さらに、表１から、従来の方法で製造したインダクタでは、磁性体材料成形体の両端面の中心からの、内部導体コイルの最終周回部分の中心の位置ずれ量が、内部導体コイルの内径の１／２以内となるものが７８％に過ぎないが、上記実施形態の方法により製造した場合には、すべてのインダクタについて、位置ずれ量を、内部導体コイルの内径の１／４以内とすることが可能になることがわかる。
【００５４】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、磁性体材料の種類、磁性体材料成形体の具体的な形状、内部導体コイルの構成材料焼付け外部電極の構成材料などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００５５】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）のインダクタは、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分を、磁性体材料成形体の両端面から、線径の１／５以上の距離だけ突出させるとともに、外部電極を、少なくとも内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように配設することにより、内部導体コイルと外部電極の接触面積を大きくして接続信頼性を向上させることが可能になるとともに、実装後の長期信頼性、過電流時の安全性を高めることが可能になる。さらに、外部電極の膜厚を薄くすることが可能になり、コストの低減を図ることが可能になる。
【００５６】
また、請求項２のインダクタのように、外部電極を複数層構造とした場合、例えば、外部電極を構成する下地金属膜上に、Ｓｎめっき膜やはんだめっき膜を形成することにより、電気的な接続信頼性とはんだ付け性の両方に優れたインダクタを提供することが可能になる。
【００５７】
また、請求項３のインダクタのように、内部導体コイルの両端部の最終周回部分の中心が、磁性体材料成形体の両端面の中心から、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域内に位置するようにした場合、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することができる。
【００５８】
また、本願発明（請求項４）のインダクタの製造方法は、コイル保持部材により内部導体コイルの内周側を支持し、内部導体コイルの変形を防止するとともに、内部導体コイルを、その両端部が磁性体材料から確実に露出するような位置及び形状に保持して、金型内の内部導体コイルの内周側領域を除いた領域に磁性体材料を射出し、磁性体材料が硬化した後、コイル保持部材を取り除いて、金型内の内部導体コイルの内周側領域に磁性体材料を射出することにより、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、両端面から内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を形成し、少なくとも、内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように、前記磁性体材料成形体の両端部に一対の外部電極を形成するようにしているので、本願発明のインダクタを効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
【００５９】
また、請求項５のインダクタの製造方法のように、金型として、内部導体コイルの両端部と対向する内面に、内部導体コイルの両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部が設けられた金型を用いた場合、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を確実に形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００６０】
また、請求項６のインダクタの製造方法のように、金型の内面の略環状凹部の中心と、磁性体材料成形体の両端面の中心を略一致させるようした場合、内部導体コイルの位置ずれにより、インダクタをプリント基板などの実装対象に実装した場合に、磁性体材料成形体からの内部導体コイルの露出部分の位置が高くなりすぎて、はんだフィレットが立ち上がっても、外部電極を介して内部導体コイルの露出部分と対向する位置にまで至らず、内部導体コイルの露出部分の下端部とはんだフィレットの上端部の間に隙間が生じ、外部電極がめっき膜のような薄い金属膜で形成されている場合に、この部分の電流容量の不足から長期信頼性が不十分になったり、過電流時の安全性に懸念が生じたりすることを効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態にかかるインダクタを示す断面図である。
【図２】本願発明の一実施形態にかかるインダクタを示す側面図である。
【図３】本願発明の一実施形態にかかるインダクタを実装した状態を模式的に示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】内部導体コイルの突出距離（コイル線径比）と、外部電極と内部導体コイルの接続部の温度上昇の関係を示す線図である。
【図５】内部導体コイルの露出面積（内部導体コイルの露出部分の周回比）と、外部電極と内部導体コイルの接触部分の温度上昇の関係を示す線図である。
【図６】内部導体コイルの位置ずれ量（コイル内径比）と、外部電極の温度上昇の関係を示す線図である。
【図７】本願発明のインダクタの製造方法を実施するのに用いた金型を示す断面図である。
【図８】本願発明のインダクタの製造方法の一工程において、金型内に内部導体コイルをセットした状態を示す断面図である。
【図９】本願発明のインダクタの製造方法の１次射出工程を示す断面図である。
【図１０】本願発明のインダクタの製造方法の１次射出工程の後で、コイル保持部材を取り除いた状態を示す断面図である。
【図１１】本願発明のインダクタの製造方法の２次射出工程を示す断面図である。
【図１２】従来のインダクタを示す断面図である。
【図１３】従来のインダクタを示す側面図である。
【図１４】従来のインダクタを実装した状態を示す正面図である。
【図１５】従来のインダクタを実装した状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 磁性体材料
２ 内部導体コイル
２ａ，２ｂ 内部導体コイルの露出部分（両端部）
３ 磁性体材料成形体
３ａ，３ｂ 磁性体材料成形体の両端面
４ａ，４ｂ 外部電極
１０ インダクタ
１１ プリント基板
１２ はんだフィレット
２１ａ，２１ｂ 略環状凹部
２２ 上金型
２２ａ，２２ｂ ゲート口
２３ 下金型
２４ 金型
２５ コイル保持部材（保護ピン）
３２ 上金型の内部下面
３３ 下金型の内部上面
Ａ 磁性体材料の流れる方向（横方向）
Ｂ 内部導体コイルの両端部に向かう方向（上下方向）
Ｄ 線径
Ｈｅ 内部導体コイルの露出部分の下端部の高さ（位置）
Ｈｓ はんだフィレットの上端部の高さ（位置）
Ｘ 内部導体コイルの最終周回部分の中心
Ｙ 磁性体材料成形体の両端面の中心
Ｌ 内部導体コイルの両端部の突出距離
Claims (6)
- 磁性体粉末と樹脂系材料とからなる磁性体材料を成形してなる磁性体材料成形体と、前記磁性体材料成形体中に、両端部が前記磁性体材料成形体の両端面から露出するような態様で埋設された内部導体コイルと、前記内部導体コイルの両端部と導通するように、前記磁性体材料成形体の両端部に配設された一対の外部電極を具備するインダクタであって、
前記内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、前記磁性体材料成形体の両端面から、内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出しており、かつ、
前記外部電極が、少なくとも前記内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように配設されていること
を特徴とするインダクタ。 - 前記外部電極が複数の金属膜層からなる複数層構造を有するものであることを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
- 前記内部導体コイルの両端部の最終周回部分の中心が、磁性体材料成形体の両端面の中心から、内部導体コイルの内径の１／２の距離以内の領域に位置していることを特徴とする請求項１又は２記載のインダクタ。
- 請求項１〜３のいずれかに記載のインダクタを製造する方法であって、
金型内に内部導体コイルをセットするとともに、内部導体コイルの内周側にコイル保持部材をはめ込むことにより、内部導体コイルの内周側を支持して、内部導体コイルの変形を防止するとともに、内部導体コイルを、その両端部が磁性体材料から露出するような位置及び形状に保持して、金型の所定の位置に設けたゲート口から、金型内の、前記コイル保持部材により占められた内部導体コイルの内周側領域を除く領域に磁性体材料を射出する第１射出工程と、
第１射出工程において射出された磁性体材料が硬化した後、前記コイル保持部材を取り除き、所定の位置に設けたゲート口から、金型内の内部導体コイルの内周側領域に磁性体材料を射出することにより、内部導体コイルの主要部が埋設され、かつ、内部導体コイルの両端側最終周回部分の２／３周分以上の部分が、両端面から内部導体コイルの線径の１／５以上の距離だけ突出した磁性体材料成形体を形成する第２射出工程と、
少なくとも、前記内部導体コイルの、最終周回部分の２／３周分以上の部分であって、線径の１／５以上の距離だけ磁性体材料成形体の両端面から突出している部分と接合するように、前記磁性体材料成形体の両端部に一対の外部電極を形成する工程と
を具備することを特徴とするインダクタの製造方法。 - 前記金型として、前記内部導体コイルの両端部と対向する内面に、前記内部導体コイルの両端部の最終周回部分の少なくとも一部がはまり込む略環状凹部が設けられた金型を用いることを特徴とする請求項４記載のインダクタの製造方法。
- 前記金型の内面の略環状凹部の中心と、磁性体材料成形体の両端面の中心を略一致させるようにしたことを特徴とする請求項５記載のインダクタの製造方法。
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