JP5098409B2

JP5098409B2 - 巻線型電子部品用コア、その製造方法及び巻線型電子部品

Info

Publication number: JP5098409B2
Application number: JP2007107252A
Authority: JP
Inventors: 正健繁永
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-04-16
Also published as: JP2008270269A

Description

本発明は、直流重畳特性を改善した巻線型電子部品用コア、その製造方法及び巻線型電子部品に関するものである。

特許文献１には巻線コイル部品が記載されている。この巻線型コイルは、図６に示すように、巻芯部１Ａ及び鍔部１Ｂを有するコア１と、コア１の巻芯部１Ａに巻回されるワイヤ２と、コア１の下側の鍔部１Ｂに設けられ且つワイヤ２の両端が電気的に接続された一対の端子電極３と、を備えている。そして、コア１は、フェライト粉末等のコア材料の粉末を金型のＨ型凹部内に充填し、圧縮成形することによって一体形成されている。

また、特許文献２には電源回路用積層インダクタが記載されている。このインダクタは、コイルを形成する導体と絶縁体とが交互に積層された積層体を備えて構成されている。この積層体は、高透磁率の磁性体からなる第１絶縁体と、積層体の内層に配置された低透磁率の磁性体または非磁性体からなる少なくとも一つの第２絶縁体とを備え、高透磁率の第１絶縁体と低透磁率の第２絶縁体がそれぞれのフェライトシートを焼成した焼結体として形成されている。このように透磁率の異なる絶縁体を積層することによって、任意の直流重畳性を有する積層インダクタを得ることができる。

特開２００５−１９１３９５特許第３６２１３００

しかしながら、特許文献１の巻線コイル部品は、コア１が一体的に形成されているため、巻芯部１Ａに磁束が集中し、直流電流を印加した時のインダクタ値の変化率が大きくなり、直流重畳性が悪化することがある。直流重畳性を改善するためには、巻芯部の内部に磁束の向きと直交する非磁性層を平面状に形成すれば磁束の集中が軽減される。しかしながら、この場合には例えばＨ型の充填部を有する金型を用いて充填部内の磁性材料を加圧してコアを一体成形するため、巻芯部１Ａの軸芯方向と直交する方向の非磁性層を巻芯部に設けることができない。

一方、特許文献２の電源回路用積層インダクタの場合には、透磁率の低い第２絶縁体を磁束と直交する方向に設け、直流重畳性を改善することができるが、この場合には透磁率の高い第１絶縁層と透磁率の低い第２絶縁層が積層して形成されているため、図４に示すようなＨ型のコア１Ａを加工することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、Ｈ型で直流重畳性を改善し、インダクタンスを適宜調整することができる巻線型電子部品用コア、その製造方法及び巻線型電子部品を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載の巻線型電子部品用コアは、巻線を巻回するための巻芯部と、この巻芯部の両端に形成された一対の鍔部と、を備え、上記巻芯部と上記一対の鍔部は一体化して形成されており、上記巻芯部は、その軸芯方向に互いに透磁率の異なる複数の材料層を有し、且つ、上記複数の材料層は、透磁率の高い磁性材料からなる第１、第２の材料層と、これらの第１、第２の材料層の間に介在する非磁性材料または上記第１、第２の材料層より透磁率の低い磁性材料からなる第３の材料層とからなることを特徴とすものである。

また、本発明の請求項２に記載の巻線型電子部品用コアは、請求項１に記載の発明において、上記第１の材料層と上記第２の材料層は、互いに透磁率が異なる磁性材料からなることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の巻線型電子部品用コアの製造方法は、巻線を巻回するための巻芯部と、この巻芯部に両端に形成された一対の鍔部と、を備え、上記巻芯部と上記一対の鍔部は一体化して形成されており、上記巻芯部は、その軸芯方向に互いに透磁率の異なる複数の材料層を有し、且つ、上記複数の材料層は、透磁率の高い磁性材料からなる第１、第２の材料層と、これらの第１、第２の材料層の間に介在する非磁性材料または上記第１、第２の材料層より透磁率の低い磁性材料からなる第３の材料層とからなる巻線型電子部品用コアを製造する方法であって、上記第1、第２の材料層を形成するための第１、第２の材料板の間に上記第３の材料層を形成するための第３の材料板を介在させて接着剤によって互いに接合して積層体として一体化する工程と、上記積層体の外周側面の上下両端部以外を部分的にレーザーまたは切削手段で除去して掘り込んで、上記第１、第２の材料層とこれらの間に介在する第３の材料層を有する上記巻芯部と上記一対の鍔部とを形成する工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載の巻線型電子部品は、巻芯部及びこの巻芯部の左右両端に形成された鍔部からなるコアと、上記巻芯部に巻回された巻線と、上記鍔部に形成され且つ上記巻線の両端がそれぞれ電気的に接続された端子電極と、を備え、上記コアが請求項１または請求項２に記載の巻線型電子部品用コアによって形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載の巻線型電子部品は、請求項４に記載の発明において、少なくとも上記巻芯部が磁性材料を含む樹脂によって被覆されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、Ｈ型で直流重畳性を改善し、インダクタンスを適宜調整することができる巻線型電子部品用コア、その製造方法及び巻線型電子部品を提供することができる。

以下、図１〜図５に示す実施形態に基づいて本発明について説明する。尚、各図中、図１は本発明の巻線型電子部品の一実施形態を示す断面図、図２の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示す巻線型電子部品に用いられるコアの製造方法の要部を工程順に示す工程図、図３は本発明の巻線型電子部品の他の実施形態を示す断面図、図４の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図３に示す巻線型電子部品に用いられるコアの製造方法の要部を工程順に示す工程図、図５は本発明の巻線型電子部品の更に他の実施形態を示す断面図である。

第１の実施形態
本実施形態の巻線型コイル１０は、例えば図１に示すように、巻芯部１１及びその上下両端に形成された鍔部１２を有するコア１３と、コア１３の巻芯部１１に巻回された絶縁皮膜付きの巻線（以下、「ワイヤ」と称す。）１４と、下方の鍔部１２の下面に設けられ且つワイヤ１４の端部が接続された端子電極１５と、を備え、コア１３の断面形状がＨ型に形成されている。

本実施形態では巻芯部１１は、図１に示すように、第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂと、これら両者１１Ａ、１１Ｂ間に介在する第３の材料層１１Ｃと、を有する三層構造になっている。第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂは、いずれも例えばフェライト等の透磁率の高い同一の磁性材料によって形成されている。これらの材料層１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ上下の鍔部１２、１２から連設されていて、上下の鍔部１２もフェライト等の透磁率の高い磁性材料によって形成されている。第３の材料層１１Ｃは、非磁性材料または第１、第２の材料層１１Ａ、１Ｂの磁性材料より透磁率の低い磁性材料によって形成されている。例えば、第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂの透磁率は、２５〜１５００の範囲が好ましく、第３の材料層１１Ｃの透磁率は、１〜２５の範囲が好ましい。また、端子電極１５の材料は、電極として用いられる金属であれば特に制限されないが、例えば銀、ニッケル、銅及び錫の合金によって形成されている。

このように巻芯部１１は、透磁率の高い第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂの間に透磁率の低い第３の材料層１１Ｃが介在する三層構造になっているため、第３の材料層１１Ｃの働きで第１の材料層１１Ａと第２の材料層１１Ｂとの磁気的結合が弱められるため、第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂにおいて磁束密度の低い領域が独立して形成される。そのため、第３の材料層１１Ｃがない場合と比較して、巻芯部１１での磁束の集中を抑制あるいは防止して磁気的に飽和し難く、直流重畳性が改善されて、定格電流を大きく取ることができ、安定したインダクタンスを得ることができる。また、第３の材料層１１Ｃの厚みを調整することにより、インダクタンスを適宜調整することができる。

次に、図１に示すコア１３の製造方法について図２を参照しながら説明する。まず、透磁率の高いフェライトからなる第１、第２の材料板１１１Ａ、１１１Ｂと、非磁性材料または透磁率の低い磁性材料からなる第３の材料板１１１Ｃを準備する。次いで、図２の（ａ）に示すように、第２の材料板１１１Ｂが下層に、第３の材料板１１１Ｃが中層に、そして、第１の材料板１１１Ａが上層になるように、それぞれの材料板を配置して重ね合わせ、これらの材料板を接着剤または粘着シートによって接合し、所定の圧力で一体化することによって同図の（ｂ）に示す積層板を得る。

次いで、図２の（ａ）に示すように積層板をダイサー等の切断工具によってコア１３の外径寸法となるようにチップ状のブロック１０’として切り出す。このブロック１０’の側面の中央部をレーザーあるいは切削等の手段で掘り込み、同図の（ｃ）に示すようにブロック１０’の側面の上下方向の中央部を除去して巻芯部１１を形成すると共に上下両端に鍔部１２を形成する。これにより、第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂの間に第３の材料層１１Ｃが介在するＨ型コア１３を得ることができる。更に、このコア１３の下側の鍔部１２に導電性ペーストを塗布し、加熱処理して左右一対の端子電極１５を形成した後、巻線１４を所定の巻数だけ巻芯部１１に巻回することによって図１に示す巻線型電子部品１０を得ることができる。

以上説明したように本実施形態によれば、透磁率の高いフェライトからなる第２の材料板１１１Ｂを下層に、非磁性材料または透磁率の低い磁性材料からなる第３の材料板１１１Ｃを中層に、第２の材料板１１１Ｂと同一の材料からなる第１の材料板１１１Ａを上層にし、これらを接着剤または粘着シートによって接合して積層板として一体化する工程と、積層板から切り出された個々のブロック１０’の上下両端部以外を部分的に除去して巻芯部１１及び上下一対の鍔部１２を形成する工程と、を備えているため、透磁率の低い第３の材料層１１Ｃを透磁率の高い第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂで挟んだ巻芯部１１を有するコア１３を得ることができる。

このようなコア１３の巻芯部１１に巻線１４を施した巻線型電子部品１０は、巻線１４に直流を印加すると、透磁率の低い巻芯部１１の第３の材料層１１Ｃによって、透磁率の高い第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂの磁気的結合が弱められて、第１、第２の材料層１１Ａ、１１Ｂにおいて磁束密度の低い領域が独立して形成されるため、巻芯部１１での磁束の集中を抑制あるいは防止して直流重畳性が改善されて、定格電流を大きく取ることができ、安定したインダクタンスを得ることができる。また、第３の材料層１１Ｃの厚みを調整することにより、インダクタンスを適宜調整することができる。

第２の実施形態
本実施形態の巻線型コイル２０は、例えば図３に示すように、巻芯部２１及びその上下両端に形成された鍔部２２Ａ、２２Ｂを有するコア２３と、巻芯部１１に巻回された絶縁皮膜付きのワイヤ２４と、下方の鍔部２２の下面に設けられ且つワイヤ２４の端部が接続された端子電極２５と、を備え、コア２３以外は第１の実施形態に準じて構成されている。

本実施形態においても巻芯部２１は、図３に示すように、透磁率の高い第１、第２の材料層２１Ａ、２１Ｂと、これら両者２１Ａ、２１Ｂ間に介在する第３の材料層２１Ｃと、を有する三層構造になっている。第１、第２の材料層２１Ａ、２１Ｂは、いずれもフェライト等の透磁率の高い磁性材料によって形成されているが、本実施形態では第１の材料層２１Ａが第２の材料層２１Ｂより透磁率の高いフェライト等の磁性材料によって形成されている。第３の材料層２１Ｃは、第２の材料層２１Ｂより透磁率の低い磁性材料または非磁性材料によって形成されている。上側の鍔部２２Ａは、第１の材料層２１Ａと同一の磁性材料によって形成され、下側の鍔部２２Ｂは、第２の材料層２１Ｂと同一の磁性材料によって形成されている。

本実施形態のコア２３を製造する場合には、図４の（ａ）に示すように透磁率の高いフェライトからなる第１の材料板１２１Ａ、第１の材料板１２１Ａより透磁率の低いフェライトからなる第２の材料板１２１Ｂと、非磁性材料または透磁率の低い磁性材料からなる第３の材料板１２１Ｃを準備する。次いで、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように第１の実施形態と同一要領で、第２の材料板１２１Ｂが下層に、第３の材料板１２１Ｃが中層に、そして、第１の材料板１２１Ａが上層になるように重ね合わせて接着剤を介して一体化することにより積層板を得ることができる。その後、積層板をダイサー等によってチップ状のブロック２０’として切り出した後、ブロック２０’の側面の中央部をレーザーあるいは切削等の手段で掘り込み、同図の（ｃ）に示すＨ型コア２３を得ることができる。更に、このコア２３の下側の鍔部２２に左右一対の端子電極２５形成した後、巻芯部２１に巻線２４を所定の巻数だけ巻回することによって図１に示す巻線型電子部品２０を得ることができる。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、巻芯部２１の軸芯方向の中間層である透磁率の低い第３の材料層２１Ｃによって透磁率の高い第１、第２の材料層２１Ａ、２１Ｂ間の磁気的結合が弱められて直流重畳性を改善することができる。更に、第１、第２の材料層２１Ａ、２１Ｂで透磁率が異なる材料を用いるため、両材料層２１Ａ、２１Ｂの温度特性の違いにより電子部品の温度特性を適宜調整することができる他、第１の実施形態と同様の作用効果を期することができる。

第３の実施形態
本実施形態の巻線型電子部品３０は、図５に示すように、巻芯部３１の巻線３４が磁性材料粉末を含む磁性樹脂３６によって被覆されている以外は、第１の実施形態の巻線型電子部品１０に準じて構成されている。

即ち、本実施形態では巻芯部３１の巻線３４を被覆する磁性樹脂３６が閉磁路を形成し、この閉磁路によって漏洩磁束を防止することができ、直流重畳性が更に改善されると共に外部への磁気的影響を防止することができる。また、第３の材料層３１Ｃの厚みの調整により取得インダクタンスの調整が容易になる。また、本実施形態では磁性樹脂３６によって閉磁路を形成しているが、磁性樹脂３６に代えて磁性材料からなるスリーブをコア３３に嵌合して閉磁路を形成しても良い。

尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。例えば上記各実施形態では、巻芯部が三層構造になっているが、必要に応じて三層以上の構造であっても良い。また、第１、第２の材料層は、必要に応じてフェライト以外の適宜の磁性材料を選択することができる。第３の材料層は第１、第２の材料層の透磁率との関係に基づいて非磁性材料または透磁率の低い磁性材料を適宜選択することができる。要は、巻芯部がその軸芯方向に互いに透磁率の異なる複数の材料層を有するＨ型の巻線型電子部品用コアであれば本発明に包含される。

本発明は、電子機器や通信機器等に使用される巻線型電子部品用コア、その製造方法及び巻線型電子部品に好適に利用することができる。

本発明の巻線型電子部品の一実施形態を示す軸芯方向の断面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示す巻線型電子部品用コアを製造する方法の要部を工程順に示す工程図である。本発明の巻線型電子部品の他の実施形態を示す軸芯方向の断面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図３に示す巻線型電子部品用コアを製造する方法を示す図２相当図である。本発明の巻線型電子部品の更に他の実施形態を示す軸芯方向の断面図である。従来の巻線型電子部品の一例施形態を示す軸芯方向の断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０巻線型電子部品
１１、２１、３２巻芯部
１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ透磁率の高い第１の材料層
１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂ透磁率の高い第２の材料層
１１Ｃ、２１Ｃ、３１Ｃ透磁率の低い第３の材料層
１２、２２、３２鍔部
１３コア（巻線型電子部品用コア）
１４、２４、３４ワイヤ（巻線）
１５、２５、３５端子電極
３６磁性樹脂

Claims

巻線を巻回するための巻芯部と、この巻芯部の両端に形成された一対の鍔部と、を備え、上記巻芯部と上記一対の鍔部は一体化して形成されており、上記巻芯部は、その軸芯方向に互いに透磁率の異なる複数の材料層を有し、且つ、上記複数の材料層は、透磁率の高い磁性材料からなる第１、第２の材料層と、これらの第１、第２の材料層の間に介在する非磁性材料または上記第１、第２の材料層より透磁率の低い磁性材料からなる第３の材料層とからなることを特徴とする巻線型電子部品用コア。
上記第１の材料層と上記第２の材料層は、互いに透磁率が異なる磁性材料からなることを特徴とする請求項１に記載の巻線型電子部品用コア。
巻線を巻回するための巻芯部と、この巻芯部に両端に形成された一対の鍔部と、を備え、上記巻芯部と上記一対の鍔部は一体化して形成されており、上記巻芯部は、その軸芯方向に互いに透磁率の異なる複数の材料層を有し、且つ、上記複数の材料層は、透磁率の高い磁性材料からなる第１、第２の材料層と、これらの第１、第２の材料層の間に介在する非磁性材料または上記第１、第２の材料層より透磁率の低い磁性材料からなる第３の材料層とからなる巻線型電子部品用コアを製造する方法であって、
上記第1、第２の材料層を形成するための第１、第２の材料板の間に上記第３の材料層を形成するための第３の材料板を介在させて接着剤によって互いに接合して積層体として一体化する工程と、
上記積層体の外周側面の上下両端部以外を部分的にレーザーまたは切削手段で除去して掘り込んで、上記第１、第２の材料層とこれらの間に介在する第３の材料層を有する上記巻芯部と上記一対の鍔部とを形成する工程と、を備えた
ことを特徴とする巻線型電子部品用コアの製造方法。
巻芯部及びこの巻芯部の左右両端に形成された鍔部からなるコアと、上記巻芯部に巻回された巻線と、上記鍔部に形成され且つ上記巻線の両端がそれぞれ電気的に接続された端子電極と、を備え、上記コアが請求項１または請求項２に記載の巻線型電子部品用コアによって形成されていることを特徴とする巻線型電子部品。
少なくとも上記巻芯部が磁性材料を含む樹脂によって包囲されていることを特徴とする請求項４に記載の巻線型電子部品。