JP6197829B2 - 表面実装インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、導線を巻回して形成したコイルと、樹脂と磁性材料を含む封止材を用いて形成され、コイルを内蔵する成形体を備えた表面実装インダクタに関する。

従来の表面実装インダクタに、図１０に示す様に、導線を巻回してコイル１０１を形成し、このコイル１０１を磁性粉末と樹脂を含む封止材で形成された成形体１０２内に埋設し、コイル１０１を成形体１０２の表面に外部端子１０４に接続したものがある（例えば、特許文献１を参照。）。この表面実装インダクタは、導線を巻回して形成したコイル１０１をタブレットに載置し、コイル１０１の引き出し端部１０１ｂをタブレットの柱状凸部の外側面に沿わせて、図１１に示す様に、コイル１０１の引き出し端部１０１ｂが成型金型１１０の内壁面とタブレットの柱状凸部の外側面の間に挟まれるようにコイルとタブレットを成型金型内に配置し、樹脂成形法もしくは圧粉成形法によりコイル１０１を内蔵する成形体１０２が形成され、この成形体の端面と端面に隣接する４つの面に外部端子１０４が形成される。

特開２０１０−２４５４７３号公報

近年、スマートフォンやウェアラブル端末等の電子機器の更なる小型化に伴い、この種の表面実装インダクタが高密度で実装される様になってきている。
この様な状況の中、従来の表面実装インダクタは、外部端子１０４が成形体１０２の５つの面に形成されているため、上面に形成された外部端子がシールド板と接触するという問題があった。この様な問題を解決するために、外部端子をＬ字状に形成することが行われる（例えば、特開２０１３−９８２８２号公報、特開２０１３−９８２８３号公報）。しかしながら、この様な従来の表面実装インダクタは、外部端子が成形体の端面や側面にも形成されているために、端面や側面に形成された外部電極が周囲の電子部品の外部電極と接触したり、表面実装インダクタを電子機器の基板に実装し、回路パターンに半田付けした際に、はんだフィレットが形成されて隣接する電子部品との間にはんだブリッジが発生したりしてショートする可能性があった。
従って、従来の表面実装インダクタは、電子部品が高密度で実装される電子機器に用いることができなかった。

本発明は、電子機器において高密度で実装することが可能な表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、導線を巻回して形成したコイルと、樹脂と磁性材料を含む封止材を用いて形成され、コイルを内蔵する成形体を備えた表面実装インダクタにおいて、コイルは、巻回部と、巻回部から引き出された引き出し端部を備え、巻回部の巻軸が成形体の実装面と垂直に成形体内に埋設され、引き出し端部に、巻回部から成形体の実装面側に引き出され、先端部の表面が成形体の実装面に露出、延在する様に段差が形成され、成形体の実装面に外部端子が形成される。

本発明は、導線を巻回して形成したコイルと、樹脂と磁性材料を含む封止材を用いて形成され、コイルを内蔵する成形体を備えた表面実装インダクタにおいて、コイルは、巻回部と、巻回部から引き出された引き出し端部を備え、巻回部の巻軸が成形体の実装面と垂直に成形体内に埋設され、引き出し端部に、巻回部から成形体の実装面側に引き出され、先端部の表面が成形体の実装面に露出、延在する様に段差が形成され、成形体の実装面に外部端子が形成されるので、電子機器において高密度で実装することができる。

本発明の表面実装インダクタの実施例を示す断面図である。 本発明の表面実装インダクタの第１の実施例で使用されるコイルの斜視図である。 本発明の表面実装インダクタの第１の実施例で使用されるタブレットの斜視図である。 本発明の表面実装インダクタの第１の実施例のコイルとタブレットの配置を示す斜視図である。 本発明の表面実装インダクタの第１の実施例の成形体の成形工程を説明する断面図である。 本発明の表面実装インダクタの第２の実施例で使用されるコイルの斜視図である。 本発明の表面実装インダクタの第２の実施例で使用されるタブレットの斜視図である。 本発明の表面実装インダクタの第２の実施例の成形体の成形工程を説明する斜視図である。 本発明の表面実装インダクタの第２の実施例の成形体の成形工程を説明する断面図である。 従来の表面実装インダクタの斜視図である。 従来の表面実装インダクタの製造工程を説明する断面図である。

本発明の表面実装インダクタは、導線を巻回して形成したコイルと、樹脂と磁性材料を含む封止材を用いて形成され、コイルを内蔵する成形体を備える。コイルは、巻回部と、巻回部から引き出された引き出し端部を備え、巻回部の巻軸が成形体の実装面と垂直に成形体内に埋設され、引き出し端部に、巻回部から成形体の実装面側に引き出され、先端部の表面が成形体の実装面に露出、延在する様に段差が形成され、成形体の実装面に外部端子が形成される。また、コイルの巻回部の底面から引き出し端部の先端部の成形体の実装面に露出する面までの距離は、コイルの巻回部の上面から成形体の上面までの距離とほぼ同じに設定される。さらに、外部端子は、成形体の実装面において、いずれの辺からも離間して形成される。
従って、本発明の表面実装インダクタは、成形体の底面以外に外部端子が形成されることがなく、しかも底面に隣接する面に外部端子が露出することがないので、外部端子がシールド板や周囲の電子部品の外部電極と接触したり、電子機器の基板の回路パターンに半田付けした際に、はんだフィレットが形成されたりすることがない。

以下、本発明の表面実装インダクタの実施例を図１乃至図９を参照して説明する。
図１は本発明の表面実装インダクタの実施例を示す斜視図、図２は本発明の表面実装インダクタの第１の実施例で使用されるコイルの斜視図である。
図１、図２において、１１はコイル、１２は成形体である。
コイル１１は、導線をその両端部が外周に位置するように２段の外外巻きに巻回した巻回部１１ａと、巻回部１１ａから引き出された引き出し端部１１ｂを備えた空芯コイルが形成される。導線は断面が平角状の平角線が用いられる。引き出し端部１１ｂは、巻回部１１ａの同側面から引き出され、巻回部１１ａの底面側に一度折り曲げた後、先端部が巻回部１１ａの底面と平行に巻回部１１ａから離れる方向に延在する様に折り曲げられる。これにより引き出し端部１１ｂに段差が形成される。
成形体１２は、樹脂と磁性材料を含む封止材を用い、その巻軸が実装面と垂直になる様にコイル１１を内包する様に形成される。封止材としては、磁性材料として例えば鉄系の金属磁性粉末を、樹脂として例えばエポキシ樹脂をそれぞれ用い、これらを混合したものが用いられる。この成形体１２の実装面には、コイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部の表面が露出する。この時、コイル１１の巻回部１１ａの底面から引き出し端部１１ｂの先端部の成型体１２の実装面に露出する面までの距離Ａと、コイル１１の巻回部１１ａの上面から成形体１２の上面までの距離Ｂが同じになる様に形成される。また、成形体１２の実装面には、このコイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部の表面を覆い、かつ、実装面のいずれの辺からも離間して１対の外部端子１４が形成され、それぞれコイル１１の引き出し端部１１ｂと接続される。

この様な表面実装インダクタは以下の様にして形成される。まず、コイル１１とタブレット１３が準備される。コイル１１は、図２に示す様に、断面が平角状の絶縁被覆が施された導線を、幅広面が巻軸と平行な状態で、導線の両端が外周に位置する様に２段の外外巻きに巻回して巻回部１１ａを形成した後、導線の両端を巻回部の外周から引き出して引き出し端部１１ｂを形成して空芯コイルが形成される。本実施例で用いる導線は絶縁被膜としてイミド変成ポリウレタン層を有するものを用いた。絶縁被膜は、ポリアミド系やポリエステル系などでもよく、耐熱温度が高いものの方が好ましい。このコイル１１の引き出し端部１１ｂは、巻回部１１ａの同側面から引き出されて互いに反対方向に延在した状態で、それぞれ巻回部１１ａの底面側に一度折り曲げた後、先端部が巻回部１１ａの底面と平行になる様に折り曲げられる。これにより引き出し端部１１ｂに段差が形成される。タブレット１３は、磁性材料として例えば鉄系の金属磁性粉末を、樹脂として例えばエポキシ樹脂をそれぞれ用い、これらを混合した封止材を用いて、図３に示す様に、平板上にコイルの巻軸を挿入するための凸部１３ａと凸部１３ａの周囲に位置する壁部１３ｂを設け、コイル１１を収納するための有底のスペースを有する形状に予備成形して形成される。この時、タブレット１３の内底面から壁部１３ｂの上面までの距離は、後述の成型金型で成型する際に、コイル１１の巻回部１１ａの底面から引き出し端部１１ｂの先端部の表面までの距離と、コイル１１の巻回部１１ａの上面から成形体１２の上面までの距離が同じになる様に、圧縮する分だけコイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部の上面から巻回部１１ａの上面までの距離よりも大きく形成される。
次に、コイル１１の上面を下にした状態で、図４に示す様に、巻回部１１ａの空芯部分をタブレット１３の凸部１３ａに挿入し、引き出し端部１１ｂの先端部を壁部１３ｂの上面に配置することにより、コイル１１をタブレット１３内に収納する。この時、コイル１１の巻回部１１ａとタブレット１３の内底面間には空間が形成される。
続いて、図５（Ａ）に示す様に、このコイル１１が収納されたタブレット１３を成型金型５０内に配置する。成型金型５０は、本実施例では、第１の上型５１ａ、第２の上型５１ｂ、下型５２を有し、これらを組み合わせることによりキャビティが形成されるものを用いた。また、タブレット１３は、壁部１３ｂの上面が上に向いた状態で金型内に配置される。
さらに、図５（Ｂ）に示す様に、この成型金型５０のキャビティにパンチＰをセットし、加熱した状態で圧縮することにより、タブレットのスペースに封止材を充填すると共に、磁性材料の密度を上昇させてコイル１１が埋設された成形体１２が形成される。この成形体１２のパンチＰが接する面には、コイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部の表面が露出する。このとき、コイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部は、その表面が成形体１２の表面と同一面に位置した状態で成形体１２のパンチＰが接する面の幅方向に延在する。なお、コイル１１が収納されたタブレット１３を成型金型５０内に配置する際に、成型金型５０を封止材の軟化温度以上に予熱しておいてもよい。
次に、得られた成形体１２を成形金型５０より取り出し、成形体１２の表面に露出するコイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部の表面の絶縁被膜を剥離した後、図５（Ｃ）に示す様に、成形体１２のコイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部が露出した面に外部端子１４が形成される。外部端子１４は、コイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部の表面を覆った状態で、成形体１２の幅方向に延在し、両端が隣接する面に露出しない様に成形体１２の幅方向の長さよりも短く形成される。この時、外部端子１４は、成形体１２に銀等の導電材料を用いて下地電極を形成し、これにニッケルと錫を含有する導電材料によりメッキを施して形成すると良い。
この様に形成された成形体１２は、外部端子１４が形成された面が底面として用いられ、この面が電子機器の基板等に実装され、外部端子１４が基板等の配線にはんだ付けされる。

図６は本発明の表面実装インダクタの第２の実施例で使用されるコイルの斜視図、図７は本発明の表面実装インダクタの第２の実施例で使用されるタブレットの斜視図である。
コイル６１は、断面が平角状の絶縁被覆が施された導線を、幅広面が巻軸と垂直な状態で巻回した巻回部６１ａと巻回部６１ａから引き出された１対の引き出し端部６１ｂを備えた空芯コイルが形成される。１対の引き出し端部６１ｂは、巻回部６１ａから巻軸と垂直な方向に互いに平行に延在する様に引き出され、巻回部６１ａの底面側に一度折り曲げた後、先端部が巻回部６１ａの底面と平行になる様に折り曲げられる。これにより引き出し端部６１ｂに段差が形成される。
タブレット６３は、樹脂と磁性材料を混合した封止材を用いて、図７に示す様に、平板上にコイルの巻軸を挿入するための凸部６３ａと凸部６３ａの周囲に位置する壁部６３ｂを設け、コイル６１を収納するための有底のスペースを有する形状に予備成形して形成される。この時、壁部６３ｂは部分的に高さの高い部分６３ｂ１を有する様に形成され、タブレット６３の内底面から壁部の高い部分６３ｂ１の上面までの距離が、コイル６１の引き出し端部６１ｂの先端部の上面から巻回部６１ａの上面までの距離と同じになる様に形成される。また、タブレット６３の内底面から壁部６３ｂの高さの高い部分以外の部分の上面までの距離と、タブレット６３の内底面から凸部６３ａの上面までの距離は、巻回部６１ａの高さと同じに形成される。
コイル６１は、上面を下にした状態で、図８（Ａ）に示す様に、巻回部６１ａの空芯部分をタブレット６３の凸部６３ａに挿入し、引き出し端部６１ｂの先端部を壁部の高い部分６３ｂ１の上面に配置することにより、タブレット６３内に収納される。この時、コイル６１の巻回部６１ａとタブレット６３の内底面は接触した状態となる。このタブレット６３の開口面に、タブレット６３と同じ材料を用い、図８（Ｂ）に示す様に、壁部の高い部分６３ｂ１以外の部分を覆うことができる大きさに形成された板状のタブレット６５を配置する。この時、板状のタブレット６５の厚みは、後述の成型金型で成型する際に、コイル６１の巻回部６１ａの底面から引き出し端部６１ｂの先端部の表面までの距離と、コイル６１の巻回部６１ａの上面から成形体の上面までの距離が同じになる様に、圧縮する分だけコイル１１の引き出し端部１１ｂの先端部の上面から巻回部１１ａの上面までの距離よりも大きく形成される。
このコイル６１が内部に収納されたタブレット６３、６５は、図９（Ａ）に示す様に、タブレット６５が上に位置する状態で、第１の上型９１ａ、第２の上型９１ｂ、下型５２を有し、これらを組み合わせることによりキャビティが形成される成型金型９０内に配置される。
この成型金型９０のキャビティにパンチＰをセットし、加熱した状態で圧縮してタブレット６３とタブレット６５を一体化し、タブレットのスペースに封止材を充填すると共に、磁性材料の密度を上昇させることにより、コイル６１を内包する成形体６２が形成される。この成形体６２のパンチＰが接する面には、図９（Ｂ）に示す様に、コイル６１の引き出し端部６１ｂの先端部の表面が露出する。このとき、コイル６１の引き出し端部６１ｂの先端部は、その表面が成形体６２の表面と同一面に位置した状態で成形体６２のパンチＰが接する面の幅方向に延在する。なお、コイル６１が収納されたタブレット６３、６５を成型金型９０内に配置する際に、成型金型９０を封止材の軟化温度以上に予熱しておいてもよい。
この様にして得られた成形体６２を成形金型９０より取り出し、成形体６２の表面に露出するコイル６１の引き出し端部６１ｂの先端部の表面の絶縁被膜を剥離した後、図９（Ｃ）に示す様に、成形体６２のコイル６１の引き出し端部６１ｂの先端部が露出した面に外部端子６４が形成される。外部端子６４は、コイル６１の引き出し端部６１ｂの先端部の表面を覆った状態で、成形体６２の幅方向に延在し、両端が隣接する面に露出しない様に成形体６２の幅方向の長さよりも短く形成される。この時、外部端子６４は、成形体６２に銀等の導電材料を用いて下地電極を形成し、これにニッケルと錫を含有する導電材料によりメッキを施して形成すると良い。
この様な成形体６２は、外部端子６４が形成された面が底面として用いられ、この面が電子機器の基板等に実装され、外部端子６４が基板等の配線にはんだ付けされる。

以上、本発明の表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、実施例では封止材として磁性材料に鉄系金属磁性粉末、樹脂にエポキシ樹脂を用いたが、磁性材料として他の組成の金属磁性粉末、その表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉末、表面を改質した金属磁性粉末を用いても良い。また、樹脂として、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を用いても良い。また、コイルを構成する導線として断面が平角状の平角線を用いる場合を示したが、断面が円形、長方形、多角形等様々な形状のものを用いることができる。
さらに、第１の実施例において、タブレットの開口面に、コイルの引き出し端部の先端部が露出する様に、タブレットと同じ材質で板状に形成されたタブレットを搭載し、成形金型で加熱、圧縮することにより、コイルが埋設された成形体が形成されてもよい。また、第１の実施例において、タブレットの開口面からタブレットと同じ材質の封止材を粉状にしたものを充填し、これを成形金型で加熱、圧縮することにより、コイルが埋設された成形体が形成されてもよい。
またさらに、第２の実施例において、板状のタブレットの厚みは、凸部６３ａと壁部６３ｂの高さの高い部分以外の部分の高さを調整することにより、コイルの巻回部の底面から引き出し端部の先端部の成型体の実装面に露出する面までの距離Ａと、コイルの巻回部の上面から成形体の上面までの距離Ｂが同じになる範囲で、自由に変更することができる。さらに、板状のタブレットの変わりに、タブレットと同じ材質の封止材を粉状にしたものを充填し、これを成形金型で加熱、圧縮することにより、コイルが埋設された成形体が形成されてもよい。

１１ コイル
１２ 成形体

Claims (5)

1. 導線を巻回して形成したコイルと、樹脂と磁性材料を含む封止材を用いて形成され、該コイルを内蔵する成形体を備えた表面実装インダクタにおいて、
   該コイルは、巻回部と、該巻回部から引き出された引き出し端部を備え、該巻回部の巻軸が該成形体の実装面と垂直に該成形体内に埋設され、該引き出し端部に、該巻回部から該成形体の実装面側に引き出され、先端部の表面が該成形体の実装面に露出、延在する様に段差が形成され、
   該コイルの引き出し端部の該先端部が、該成形体の実装面において、縁部に露出してその先端がコイルの巻軸から離間する方向に、該成形体の実装面のいずれの辺からも離間して延在し、
   該成形体の実装面に該コイルの引き出し端部の該先端部を覆い、該成形体の実装面のいずれの辺からも離間する外部端子が形成されたことを特徴とする表面実装インダクタ。
2. 前記コイルの巻回部の底面から前記引き出し端部の先端部の前記成形体の実装面に露出する面までの距離が、該コイルの該巻回部の上面から前記成形体の上面までの距離とほぼ同じである請求項１に記載の表面実装インダクタ。
3. 前記コイルは、導線の両端が巻回部の外周に位置する様に巻回された請求項１又は請求項２に記載の表面実装インダクタ。
4. 前記導線が平角線である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表面実装インダクタ。
5. 前記コイルは、前記導線として平角線が用いられ、該平角線はその幅広面が該コイルの巻軸に対して垂直になる様に巻回されて巻回部が形成された請求項１又は請求項２に記載の表面実装インダクタ。

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