JP5755617B2 - 面実装インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、巻線を巻回して形成したコイルと、磁性粉末と樹脂からなり、内部にコイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタに関するものである。

従来の面実装インダクタに、図３に示す様に、巻線を巻回してコイル３１を形成し、このコイル３１を内部に備え、金属磁性粉末と樹脂の複合材料でコア３２を形成したものがある。このコア３２の表面には外部端子３３が形成され、外部端子３３間にコイル３１が接続される。
この種の面実装インダクタは、金属磁性材料を用いているため、コイルを高透磁率材中に配置して直流重畳特性を改善することできる。そのため、この様な面実装インダクタは、大電流が流れる電源回路やＤＣ／ＤＣコンバータ回路用のインダクタやトランス等に用いられている。

特開2010-245473号公報

近年、この種の面実装インダクタが用いられる電源回路やＤＣ／ＤＣコンバータ回路では動作信号が現在の１〜４ＭＨｚから６〜１０ＭＨｚへと高周波化される傾向にある。
この様な状況の中、従来の面実装インダクタは、金属磁性材料のＱがピークとなる周波数が０．５ＭＨｚ程度であり、１ＭＨｚを超えるとインダクタの効率が悪くなるという問題があった。

本発明は、高周波においてＱを改善できると共に、高周波においてもインダクタの効率が悪化しない面実装インダクタを提供することを目的とする。

本発明は、巻線を巻回して形成したコイルと、主として磁性粉末と樹脂とからなり、内部にコイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタにおいて、磁性粉末が互いに粒径の異なる複数種類の磁性粉末を含有し、複数種類の磁性粉末がΣａｎ・Φｎ≦１０μｍ（ａｎが配合比率、Φｎが平均粒径、ｎが２以上）となる様に配合される。
また、本発明は、巻線を巻回して形成したコイルと、主として磁性粉末と樹脂とからなり、内部にコイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタにおいて、磁性粉末が互いに粒径の異なる２種類の磁性粉末を含有し、２種類の磁性粉末がａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１の磁性粉末の粒径、Φ２は第２の磁性粉末の粒径、ａは配合比率）となる様に配合される。

本発明の面実装インダクタは、コイルを内蔵するコアを構成する磁性粉末が互いに粒径の異なる複数種類の磁性粉末を含有し、複数種類の磁性粉末がΣａｎ・Φｎ≦１０μｍ（ａｎが配合比率、Φｎが平均粒径、ｎが２以上）となる様に配合されるので、高周波においてＱを改善できると共に、高周波においてもインダクタの効率が悪化するのを防止できる。
また、本発明の面実装インダクタは、コイルを内蔵するコアを構成する磁性粉末は互いに粒径の異なる２種類の磁性粉末を含有し、２種類の磁性粉末がａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１の磁性粉末の粒径、Φ２は第２の磁性粉末の粒径、ａは配合比率）となる様に配合されるので、高周波においてＱを改善できると共に、高周波においてもインダクタの効率が悪化するのを防止できる。

本発明の面実装インダクタの実施例を示す斜視図である。 本発明の面実装インダクタの特性を示す表である。 従来の面実装インダクタを示す斜視図である。

本発明の面実装インダクタは、巻線を巻回して形成したコイルと、主として磁性粉末と樹脂からなり、内部にコイルを内蔵するコアを備える。磁性粉末は、互いに粒径の異なる２種類の金属磁性粉末を含有する。この２種類の金属磁性粉末は、ａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１の磁性粉末の粒径、Φ２は第２の磁性粉末の粒径、ａは配合比率）となる様に配合される。
従って、本発明の面実装インダクタは、透磁率を低下させることなく、金属磁性材料のＱがピークとなる周波数を高周波側にシフトさせることができ、交流抵抗も小さくできた。

以下、本発明の面実装インダクタの実施例を図１、図２を参照して説明する。
図１は本発明の面実装インダクタの実施例を示す斜視図である。
図１において、１１はコイル、１２はコアである。
コイル１１は、絶縁被覆が施された平角線を用いて、その両端部１１Ａ、１１Ｂがそれぞれ外周に位置する様に、２段の外外巻きに巻回されて形成される。
コア１２は、主として磁性粉末と樹脂とからなり、磁性粉末は互いに粒径の異なる２種類の金属磁性粉末を含有する複合材料で形成される。２種類の金属磁性粉末は、アモルファス合金粉末が用いられる。この時、２種類の金属磁性粉末は、ａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１の金属磁性粉末の粒径、Φ２は第２の金属磁性粉末の粒径、ａは配合比率）となる様に配合される。また、樹脂はエポキシ樹脂が用いられる。このコア１２の内部には、コイル１１が内蔵され、コア１２の同じ側面にコイル１１の両端部１１Ａ、１１Ｂの表面が露出される。コア１２の側面に露出したコイル１１の両端部１１Ａ、１１Ｂの表面は、絶縁被覆が剥離され、導体が露出する。
そして、コア１２の端面と４つの側面に外部端子１３Ａ、１３Ｂが形成され、外部端子１３Ａとコイル１１の端部１１Ａが、外部端子１３Ｂとコイル１１の端部１１Ｂがそれぞれ接続されて、外部端子１３Ａと外部端子１３Ｂ間にコイル１１が接続される。

この様な面実装インダクタは次の様にして製造される。まず、主として互いに粒径の異なる２種類のアモルファス合金粉末とエポキシ樹脂を含有し、２種類のアモルファス合金粉末がａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１のアモルファス合金粉末の粒径、Φ２は第２のアモルファス合金粉末の粒径、ａは配合比率）となる様に配合された複合材料によって、平板形状のタブレットと、平板形状の周縁部に柱状凸部を有する２つのタブレットを形成する。
次に、平板形状の周縁部に柱状凸部を有するタブレットにコイル１１を搭載し、コイルの両端部１１Ａ、１１Ｂをタブレットの柱状凸部の外側側面に沿わせた状態で、成型金型内に配置し、コイルの両端部１１Ａ、１１Ｂをタブレットの柱状凸部の外側側面と成型金型の内壁面の間に挟んで位置させる。
続いて、この成型金型内に配置された平板形状の周縁部に柱状凸部を有するタブレットとコイルの上に、平板形状のタブレットを搭載し、この成型金型を用いてタブレットを構成する複合材が軟化する温度に加熱した状態でこれらを加圧し、コイルと２つのタブレットを一体化すると共に、タブレットを硬化させてコア１２を形成する。
さらに、この成型金型内のコイル１１を内蔵したコア１２を取り出し、このコア１２の端面と４つの側面に導電ペーストを塗布して外部端子１３Ａ、１３Ｂが形成される。

この様に形成された本発明の面実装インダクタは、コアを構成する磁性粉末に粒径が１０μｍで透磁率が１８．９のアモルファス合金粉末と粒径が５μｍで透磁率が１２．７のアモルファス合金粉末を用い、その比率を変化させたところ、透磁率、平均粒径、Ｑがピークとなる周波数が図２に示す様に変化した。
この様な本発明の面実装インダクタは、ａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１のアモルファス合金粉末の粒径、Φ２は第２のアモルファス合金粉末の粒径、ａは配合比率）となる様に配合したところ、従来のものの平均粒径が２４μｍ、Ｑがピークとなる周波数が０．５ＭＨｚであったのに対し、Ｑがピークとなる周波数を１ＭＨｚ以上にすることができた。
また、この様な本発明の面実装インダクタは、ａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１のアモルファス合金粉末の粒径、Φ２は第２のアモルファス合金粉末の粒径、ａは配合比率）とした状態で、粒径が５μｍのアモルファス合金粉末の添加する比率を４以上にするとＱがピークとなる周波数を１．３ＭＨｚ以上にすることができるものの、粒径が１０μｍのアモルファス合金粉末の透磁率よりも低くなった。さらに、この様な本発明の面実装インダクタは、ａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１のアモルファス合金粉末の粒径、Φ２は第２のアモルファス合金粉末の粒径、ａは配合比率）とした状態で、粒径が５μｍのアモルファス合金粉末の添加する比率を４未満にするとＱがピークとなる周波数が１ＭＨｚではあるが、粒径が１０μｍのアモルファス合金粉末の透磁率よりも高くなった。
従って、本発明の面実装インダクタは、ａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１のアモルファス合金粉末の粒径、Φ２は第２のアモルファス合金粉末の粒径、ａは配合比率）となる様に配合し、第１のアモルファス合金粉末と第１のアモルファス合金粉末の粒径よりも粒径の小さい第２のアモルファス合金粉末の比率を０．７：０．３〜０．９：０．１にすることにより、透磁率を低下させることなく、Ｑがピークとなる周波数を大きくすることができた。

以上、本発明の面実装インダクタの製造方法の実施例を述べたが、本発明はこの実施例に限られるものではない。例えば、実施例において金属磁性粉末が２種類の場合を説明したが、３種類以上も適用することができる。その場合、複数種類の磁性粉末がΣａｎ・Φｎ≦１０μｍ（ａｎが配合比率、Φｎが平均粒径、ｎが２以上）となる様に配合される。 また、実施例では、磁性粉末としてアモルファス合金粉末を用いたが、珪素クロム合金粉末等様々な組成のものを用いることができる。
さらに、複数種類の磁性粉末として透磁率が異なるものを用いてもよい。
またさらに、コアを構成する樹脂はエポキシ樹脂以外にも様々な組成のものを用いることができる。

１１ コイル
１２ コア

Claims (5)

1. 巻線を巻回して形成したコイルと、主として磁性粉末と樹脂とからなり、内部に該コイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタにおいて、
   該コアは、同じ材質で、互いに粒径の異なる複数種類の金属磁性粉末を含有し、該複数種類の金属磁性粉末がΣａｎ・Φｎ≦１０μｍ（ａｎが配合比率、Φｎが平均粒径、ｎが２以上）となる様に配合された金属磁性粉末と樹脂を含有する複合材料で形成されたタブレットを用いて形成され、
   該コアの内部にコイルを内蔵させた状態で加熱、加圧して一体化して形成されたことを特徴とする面実装インダクタ。
2. 巻線を巻回して形成したコイルと、主として磁性粉末と樹脂とからなり、内部に該コイルを内蔵するコアを備えた面実装インダクタにおいて、
   該コアは、同じ材質で、互いに粒径の異なる２種類の金属磁性粉末を含有し、該２種類の金属磁性粉末がａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ（Φ１は第１の金属磁性粉末の粒径、Φ２は第２の金属磁性粉末の粒径、ａは配合比率）となる様に配合された金属磁性粉末と樹脂を含有する複合材料で形成されたタブレットを用いて形成され、
   該コアの内部にコイルを内蔵させた状態で加熱、加圧して一体化して形成されたことを特徴とする面実装インダクタ。
3. 前記第１の金属磁性粉末と前記第２の金属磁性粉末は、該第２の金属磁性粉末の粒径を該第１の金属磁性粉末の粒径よりも小さく、
   ａ×Φ１＋（１−ａ）×Φ２≦１０μｍ、かつ、該比率が０．７：０．３〜０．９：０．１となる様に配合された請求項２に記載の面実装インダクタ。
4. 前記第１の金属磁性粉末の透磁率と前記第２の金属磁性粉末の透磁率を異ならせた請求項２又は請求項３に記載の面実装インダクタ。
5. 前記金属磁性粉末がアモルファス合金である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の面実装インダクタ。

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