JP6502189B2 - インダクタンス素子および電子・電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、磁性粉末を含む材料を圧縮して成型された磁性コアの内部にコイル体が埋め込まれたインダクタンス素子に係り、磁性コアの側面を含む領域に塗布型電極を有するインダクタンス素子に関する。

特許文献１には、磁性コアの内部にコイルが埋め込まれているインダクタンス素子において、前記コイルから延びる一対の導電性帯体の端部が折り曲げられて、一対の端子部が前記磁性コアの外面に形成されており、前記導電性帯体の表面は、前記端子部の先端を除き第１の絶縁層にて覆われており、前記端子部の先端と、前記先端に対向する前記磁性コアとの間に隙間が設けられ、前記隙間に第２の絶縁層が充填されており、前記第２の絶縁層は、前記隙間とともに前記磁性コアの表面、及び前記第１の絶縁層の表面に形成されており、前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層の一部の積層部分を貫通して前記端子部の前記導電性帯体の表面が露出する貫通孔が形成されており、前記第２の絶縁層の表面から前記貫通孔にかけて一対の端子導通部が形成されており、前記端子部と前記端子導電部との間は、前記貫通孔を介して導通されているインダクタンス素子が開示されている。端子導通部が設けられていることで、インダクタンス素子とプリント基板との間の電気的接続性を安定かつ良好なものにできるとされている。

特開２０１４−１７５５３１号公報

上記の特許文献に開示されるような端子導通部は、形成のしやすさから導電性ペーストなど塗布型の材料から構成された部分を備える場合がある。本明細書において、上記の特許文献１の端子導電部に相当する構成要素であって、塗布型の材料から構成される部分を備えるものを塗布型電極という。

塗布型電極はプリント基板の電極パッドとの電気的接続を行う部分であり、使用の際には塗布型電極と電極パッドとははんだ層によって接合される。塗布型電極におけるはんだ接合部の面積を増やすことはインダクタンス素子のプリント基板への接続安定性を高めることになるため、塗布型電極の面積を広げるような構造が選択される傾向がある。その具体的な一例として、インダクタンス素子における磁気コア内のコイル体の巻回軸に沿った方向を面内方向とする磁気コアの側面（以下、「磁気コアの側面」と略記する場合がある。）にまで塗布型電極の領域を広げる場合があった。本明細書において、塗布型電極における磁気コアの側面に設けられた部分を「側面塗布部分」ともいう。塗布型電極は一対で設けられ、これらは互いにコイル体を介した部分以外で電気的に接続されることはないため、側面塗布部分が設けられる部分は、磁気コアの側面の一部となる。

ところで、インダクタンス素子の性能（Ｌ値など）を高めるためには、磁性コア内のコイル体の径を大きくすることが有効である。ところが、コイル体の径を大きくすると、コイル体の外側面と磁気コアの側面との間の距離が狭まってしまう。このとき、コイル体と塗布型電極の側面塗布部分との間での絶縁耐圧が低下しやすくなる。

本発明は、塗布型電極が側面塗布部分を有するインダクタンス素子であって、側面塗布部分と磁気コア内部のコイル体との間の絶縁耐圧を高めることが可能なインダクタンス素子を提供することを目的とする。また、本発明は、上記のインダクタンス素子を実装した電子・電気機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための一案として、コイル体を構成する導電性金属材を被覆する絶縁性材料の絶縁性を向上させること、その具体例として、絶縁性材料の厚さを増やすことが挙げられる。しかしながら、そのような対策はインダクタンス素子の性能を劣化させる場合がある。

本発明者らは、磁性コアが磁性粉末の集合体であることに着目して検討した結果、磁性コアにおけるコイル体の外側面よりも外側に位置する磁性粉末の密度を、磁性コアにおけるコイル体の内側面より内側に位置する磁性粉末の密度よりも低下させることにより、上記課題を解決しうるとの新たな知見を得た。

以上の新たな知見に基づき提供される本発明の一態様は、絶縁性材料で被覆された導電性金属材で巻かれたコイル体と、前記コイル体から延びる一対の端子板と、少なくとも前記コイル体が内部に埋め込まれた磁性コアとを有するインダクタンス素子であって、前記一対の端子板のそれぞれにおける一方の端部は前記磁性コア外に位置し、前記一対の端子板のそれぞれに電気的に接続される一対の塗布型電極をさらに備え、前記一対の塗布型電極のそれぞれは、前記コイル体の巻回軸に沿った方向を面内方向とする前記磁性コアの側面の一部上に設けられた側面塗布部分を有し、前記磁性コアは磁性粉末の集合体であり、前記磁性コアにおける、前記コイル体の外側面よりも外側の領域および前記コイル体の外側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の外周側の領域からなる第１領域に位置する磁性粉末の密度は、前記磁性コアにおける、前記コイル体の内側面よりも内側の領域および前記コイル体の内側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の内周側の領域からなる第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低く、前記第１領域のうち前記側面塗布部分と前記コイル体の外側面との間の領域に位置する磁性粉末の密度ｄ１０と、前記第１領域のうち前記側面塗布部分と前記コイル体の外側面との間の領域以外の領域に位置する磁性粉末の密度ｄ１１とは、下記式（Ｉ）の関係を満たすことを特徴とするインダクタンス素子である。
ｄ１１／ｄ１０≧１．０２ （Ｉ）

磁気コアを構成する磁性粉末はその内部が金属、合金などの導電性材料からなり、磁性粉末の表面部に絶縁処理（酸化を含む。）が施されていたり、絶縁性の材料を磁性粉末間に存在させたりすることによって、磁性コアとして所定の絶縁性を有することを実現している。したがって、磁性粉末同士の接触状態は磁性コアの絶縁性に影響を与える因子である。そして、磁性粉末同士の接触状態は、磁気コアの密度を制御することによって変化させることができる。それゆえ、磁性コアにおける磁性粉末の密度を局所的に制御することにより、磁性コアにおける特定部分の絶縁性を変化させることができる。そこで、本発明に係るインダクタンス素子は、第１領域に位置する磁性粉末の密度を第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低下させることにより、磁性コアにおける磁性粉末の側面塗布部分とコイル体の外側面との間の領域の絶縁性を高めることを可能としている。
本発明の他の一態様は、絶縁性材料で被覆された導電性金属材で巻かれたコイル体と、前記コイル体から延びる一対の端子板と、少なくとも前記コイル体が内部に埋め込まれた磁性コアとを有するインダクタンス素子であって、前記一対の端子板のそれぞれにおける一方の端部は前記磁性コア外に位置し、前記一対の端子板のそれぞれに電気的に接続される一対の塗布型電極をさらに備え、前記一対の塗布型電極のそれぞれは、前記コイル体の巻回軸に沿った方向を面内方向とする前記磁性コアの側面の一部上に設けられた側面塗布部分を有し、前記磁性コアは磁性粉末の集合体であり、前記磁性コアにおける、前記コイル体の外側面よりも外側の領域および前記コイル体の外側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の外周側の領域からなる第１領域に位置する磁性粉末の密度は、前記磁性コアにおける、前記コイル体の内側面よりも内側の領域および前記コイル体の内側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の内周側の領域からなる第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低く、前記磁性コアは、前記コイル体の巻回軸に沿った方向を加圧方向とする成型加工を含んで製造されたものであり、前記成型加工は、複数の成型部材を加圧成型により一体化させる作業を含むことを特徴とするインダクタンス素子である。

前記第１領域のうち前記側面塗布部分と前記コイル体の外側面との間の領域に位置する磁性粉末の密度が、前記第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低い場合には、磁性コアにおける磁性粉末の側面塗布部分とコイル体の外側面との間の領域の絶縁性をより直接的に高めることができるため、好ましい。

前記第１領域のうち前記側面塗布部分と前記コイル体の外側面との間の領域に位置する磁性粉末の密度ｄ１０と、前記第２領域に位置する磁性粉末の密度ｄ２とは、下記式（ＩＩ）の関係を満たすことが好ましい。
ｄ２／ｄ１０≧１．０５ （ＩＩ）

前記コイル体はエッジワイズコイルであってもよい。平角線が巻回された部分を備えるエッジワイズコイルはコイルの占有率を高めることが可能であり、インダクタンス素子の性能を高める観点から好ましい。しかしながら、平角線を巻回すると、従来の丸線を巻回した場合に比べて、内周側に比べて外周側の周長が特に長くなりやすい。このため、エッジワイズコイルは絶縁性の材料からなる被覆が外側面において伸びやすく、結果的に、エッジワイズコイルは外周側の絶縁性が低下しやすい。このような傾向を有するエッジワイズコイルをコイル体として用いた場合であっても、本発明に係るインダクタンス素子では、コイル体の外側面と側面塗布部分との間の領域における磁性粉末の密度を低下させることによりこの領域での絶縁性が高くなっているため、インダクタンス素子の絶縁耐圧を高めることができる。

前記コイル体の上下端面（コイル体のコイルの巻回軸に沿った方向を法線とする端面）と前記磁性コアにおける前記上下端面に最近位な面との間の磁性粉末の密度は、前記コイル体の内側面より内側の磁性粉末の密度より低いことが好ましい。インダクタンス素子を小型化することについての要請は近年特に強くなってきている。その対応として、インダクタンス素子におけるコイル体の巻回軸方向の長さ（厚さ）を小さくすることが行われる場合がある。インダクタンス素子の厚さを小さくすると、磁性コア内のコイル体の端面と磁性コアにおけるその上下端面に最近位な面との間の距離も小さくなり、コイル体の上下端面と磁性コアにおけるその上下端面に最近位な面との間の領域（第３領域）での絶縁耐圧の低下が問題視される可能性がある。そこで、この第３領域に位置する磁性粉末の密度を、第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低くすることにより、第３領域の絶縁性を高めることも可能となる。

前記磁性粉末は非晶質合金粉末を含んでいてもよい。磁性粉末が非晶質合金粉末を含み、好ましくは、磁性粉末が非晶質合金粉末からなる場合には、インダクタンス素子のコアロスを低減させることができ、好ましい。しかしながら、非晶質合金は一般的に硬質であるため、磁性コアに含まれる非晶質合金粉末が絶縁処理されていたり、非晶質合金粉末同士の間に絶縁性の材料が存在していたりしても、こうした絶縁性の物質が変形して、非晶質金属からなる部分同士の接触（金属系材料同士の直接接触）が生じやすい。このような接触は絶縁性の低下をもたらすが、本発明に係るインダクタンス素子では、所定の領域における磁性粉末の密度を低下させることによって、上記の金属系材料同士の直接接触が生じる可能性を低下させることを可能としている。したがって、本発明によれば、低いコアロスと優れたインダクタンス特性を有し、かつ、高い絶縁耐圧をも有するインダクタンス素子を得ることができる。

上記の本発明に係るインダクタンス素子の製造方法は限定されない。前記磁性コアは、前記コイル体の巻回軸に沿った方向を加圧方向とする成型加工を含んで製造されたものである場合には、磁性コアにおける側面塗布部分とコイル体の外側面との間の領域に位置する磁性粉末の密度を低下させることが容易である。

特に、前記成型加工が、複数の成型部材を加圧成型により一体化させる作業を含む場合には、磁性コアにおける側面塗布部分とコイル体の外側面との間の領域に位置する磁性粉末の密度を低下させることが容易である。具体例の一つとして、上記の領域が複数の成型部材の合わせ面を含むように成型部材の形状を設定しておくことが挙げられる。

本発明の別の一態様は、上記の本発明に係るインダクタンス素子が実装された電子・電気機器である。

上記の本発明に係るインダクタンス素子は、磁性コアにおいて、側面塗布部分とコイル体の外側面との間の磁性粉末の密度が、コイル体の内側面より内側の磁性粉末の密度よりも低い。このため、側面塗布部分と磁気コア内部のコイル体との間の絶縁耐圧を高めることが可能である。また、本発明によれば、上記の本発明に係るインダクタンス素子を実装した電子・電気機器も提供される。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す斜視図である。 図１に示されるインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図１に示されるインダクタンス素子を形成するために用いられる巻回体の全体構成を示す斜視図である。 図１に示されるインダクタンス素子を形成するために用いられる磁性粉末を含む成型部材の一つを示す斜視図である。 図１に示されるインダクタンス素子を形成するために用いられる磁性粉末を含む成型部材の他の一つを示す斜視図である。 図４から６に示される部材を用いてインダクタンス素子を製造する過程を示す断面図である。 実施例における測定位置を示すインダクタンス素子の断面図である。 成型品の充填率と成型密度との関係を示すグラフである。 実施例１により製造したインダクタンス素子についての磁性粉末の密度（成型密度）の測定結果を示すグラフである。 実施例２により製造したインダクタンス素子についての磁性粉末の密度（成型密度）の測定結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す斜視図である。図２は、図１に示されるインダクタンス素子の全体構成を一部透視して示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。

本発明の実施の形態のインダクタンス素子１００は、磁性粉末の集合体であり略立方体の形状を有する磁性コア３０にコイル体１０が埋め込まれた構造を有する。エッジワイズコイルであるコイル体１０は、絶縁性材料で被覆された導電性金属材からなり、断面が長方形の帯状体である導電性帯体を巻いて形成されている。コイル体１０は、導電性帯体の板面が巻回軸とほぼ垂直となり、コイル体１０の厚さ方向を決めている導電性帯体の側端面が巻回軸と平行となる向きで、導電性帯体の板面どうしが巻回軸に沿って重なるように巻かれている。したがって、コイル体１０の上下端面は、コイル体１０のコイルの巻回軸に沿った方向を法線とする。図１および図２に示されるように、コイル体１０は、導電性帯体が楕円形となるように巻かれている。コイル体１０の巻回の平面視形状は楕円形に限定されない。コイル体１０の巻回の平面視形状は真円形でも良く、当業者において適宜選択することができる。また、コイル体１０の断面形状は限定されない。コイル体１０の断面形状は円形であってもよい。コイル体１０の断面形状が長方形などの矩形である場合には、コイル体１０の占有率を高めることができ、好ましい。

導電性金属材の具体的な組成は限定されない。銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの良導体であることが好ましい。導電性金属材を被覆する絶縁性材料の種類は限定されない。エナメルなどの樹脂系材料が好適な材料の具体例として挙げられる。コイル体１０がエッジワイズコイルの場合には、外側面側に位置する絶縁性材料が引き伸ばされやすいため、こうした引き伸ばしが行われても絶縁性が低下しにくい材料を使用することが好ましい。

コイル体１０が楕円状に巻かれた状態で、コイル体１０を構成する導電性帯体の双方の端部は、突出してさらに折り返されて、導電性帯体の末端に近い部分が端子板２０，２５を構成している。

図１に示すように、コイル体１０を構成する導電性帯体の一方の端部は、まず谷折り方向へほぼ直角に曲げられ、次に山折り方向へほぼ直角に曲げられ、さらに谷折り方向へほぼ直角に二度折り曲げられて、この最後の折り曲げ部から導電性帯体の末端に至る部分が端子板２０を構成している。コイル体１０を構成する導電性帯体の一方の端部は山折り部から二度目の谷折り部までの間において、磁性コア３０の内部から突出し、この部分から導電性帯体の末端に至る部分は、磁性コア３０外に位置する。上記のようにコイル体１０を構成する導電性帯体の一方の端部が折り曲げられることにより、端子板２０は、磁性コア３０におけるコイル体１０の巻回軸に沿った方向を法線とする面（以下、「磁性コア３０の上面」という。）の一つ上に位置し、端子板２０の一方の端部は磁性コア３０外に位置する。

コイル体１０を構成する導電性帯体の他方の端部は、まず山折れ方向へほぼ直角に折り曲げられ、次に谷折り方向へほぼ直角に三度折り曲げられて、この最後の折り曲げ部から導電性帯体の末端に至る部分が端子板２５を構成している。コイル体１０を構成する導電性帯体の他方の端部は一度目の谷折り部から二度目の谷折り部までの間において、磁性コア３０の内部から突出し、この部分から導電性帯体の末端に至る部分は、磁性コア３０外に位置する。上記のようにコイル体１０を構成する導電性帯体の一方の端部が折り曲げられることにより、端子板２５は、磁性コア３０の上面上に位置し、端子板２５の一方の端部は磁性コア３０外に位置する。

図１や２に示されるインダクタンス素子１００では、コイル体１０と端子板２０，２５とは一の部材から構成されているが、これに限定されない。コイル体１０を構成する導電性帯体の端部に別途部材が接合されて、その部材が端子板２０，２５を構成していてもよい。

一対の塗布型電極４０，４５は、磁性コア３０の上面において端子板２０，２５のそれぞれに電気的に接続され、さらに、磁性コア３０の側面の一部上に設けられた側面塗布部分４０ａ，４５ａを有する。図１に示されるように、塗布型電極４０，４５は、コイル体１０を構成する導電性帯体における磁性コア３０から突出する部分が位置する磁性コア３０の側面およびその側面に対向する側面の一部にも設けられている。

図３に示されるように、コイル体１０は磁性コア３０の内部に埋め込まれている。以降の説明を容易にするために、次のように定義する。

磁性コア３０における、コイル体１０の外側面１０ａよりも外側の領域Ｒ１０およびコイル体１０の外側面１０ａをコイル体１０の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面（この曲面とＡ−Ａ断面との交線を、図３では一点鎖線で示した。）の外周側の領域Ｒ１１からなる領域を第１領域という。磁性コア３０における、コイル体１０の内側面１０ｂよりも内側の領域Ｒ２０およびコイル体１０の内側面１０ｂをコイル体１０の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面（この曲面とＡ−Ａ断面との交線を、図３では二点鎖線で示した。）の内周側の領域Ｒ２１からなる領域を第２領域という。磁性コア３０における、コイル体１０の下端面１０ｃ，上端面１０ｄと磁性コア３０における上記の下端面１０ｃ，上端面１０ｄに最近位な面３０ｂ（磁性コア３０の上面），３０ｃ（磁性コア３０の下面）との間の領域Ｒ３を第３領域という。第３領域は、第１領域と第２領域との間に位置する領域であり、第１領域、第２領域および第３領域により、磁性コア３０は実質的に構成される。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、第１領域に位置する磁性粉末の密度が、第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低い。このため、第１領域に位置する磁性粉末の絶縁耐圧が相対的に高く、第１領域において絶縁破壊が生じにくい。したがって、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、磁性コア３０の内部に埋め込まれたコイル体１０の巻径を大きくして特性を向上させても、絶縁破壊の問題が生じにくい。

第１領域のうち側面塗布部分４０ａ，４５ａとコイル体１０の外側面１０ａとの間の領域（当該領域は、上記の領域Ｒ１０の一部である。）に位置する磁性粉末の密度は、第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低いことが好ましい。この場合には、インダクタンス素子１００の絶縁耐圧に最も影響を及ぼす領域の磁性粉末の密度が相対的に低くなっているため、絶縁破壊が生じにくいインダクタンス素子１００が得られやすい。

第１領域のうち側面塗布部分４０ａ，４５ａとコイル体１０の外側面１０ａとの間の領域（領域Ｒ１０の一部である。）に位置する磁性粉末の密度ｄ１０と、第１領域のうち側面塗布部分４０ａ，４５ａとコイル体１０の外側面１０ａとの間の領域以外の領域（領域Ｒ１１を含む。）に位置する磁性粉末の密度ｄ１１とは、下記式（Ｉ）、（Ｉ’）および（Ｉ”）で示される関係の一つ以上を満たすことが好ましい。
ｄ１１／ｄ１０≧１．０２ （Ｉ）
ｄ１１／ｄ１０≧１．０３ （Ｉ’）
ｄ１１／ｄ１０≧１．０４ （Ｉ”）

第１領域のうち側面塗布部分とコイル体の外側面との間の領域（領域Ｒ１０の一部である。）に位置する磁性粉末の密度ｄ１０と、第２領域に位置する磁性粉末の密度ｄ２とは、下記式（ＩＩ）、（ＩＩ’）および（ＩＩ”）で示される関係の一つ以上を満たすことが好ましい。
ｄ２／ｄ１０≧１．０５ （ＩＩ）
ｄ２／ｄ１０≧１．０８ （ＩＩ’）
ｄ２／ｄ１０≧１．１０ （ＩＩ”）

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、第３領域に位置する磁性粉末の密度は、第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低いことが好ましい。この場合には、第３領域においても絶縁破壊が生じにくくなり、コイル体１０の巻回数を増やしたり、インダクタンス素子１００を小型化したりした場合において、絶縁破壊が生じる可能性が低減される。

磁性コア３０に含有される磁性粉末の組成は限定されない。Ｆｅ基非晶質合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉末、純鉄粉末（高純度鉄粉）等の軟磁性合金粉末が例示される。磁性粉末は、その表面に絶縁処理（酸化を含む。）が施されていてもよい。磁性粉末は非晶質合金粉末を含んでいてもよいし、非晶質合金粉末から構成されていてもよい。非晶質合金粉末は、一般的に硬質であり非晶質合金粉末同士の金属性材料部分による直接的な接触が生じやすい。このような直接的な接触は磁性粉末同士の電気抵抗を低下させるため、インダクタンス素子が備える磁性コアに係る磁性粉末が非晶質合金粉末を含む場合には、磁性コアの絶縁性が低下しやすくなる場合がある。しかしながら、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、上記のように第１領域において磁性粉末の密度が相対的に低くなるように構成されているため、第１領域に位置する磁性粉末が非晶質合金粉末を含む場合であっても、磁性コア３０の第１領域の絶縁性が低下しにくい。

磁性粉末の粒径分布は限定されない。磁性粉末の体積基準の累積粒度分布における５０％累積径（メジアン径）Ｄ５０として、１μｍ以上５０μｍ以下とすることが一例として挙げられ、１μｍ以上１５μｍ以下とすることが好ましい一例として挙げられる。磁性粉末の粒度分布を調整することにより、磁性粉末の密度を制御することができる場合もある。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００の製造方法は限定されない。以下に説明する製造方法を採用すれば、インダクタンス素子１００を効率的に製造することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００の製造方法は、コイル体１０の巻回軸に沿った方向を加圧方向とする成型加工を含む。また、好ましい一例において、上記の成型加工は、複数の成型部材を加圧成型により一体化させる作業を含む。

図４は、図１に示されるインダクタンス素子１００を形成するために用いられる巻回体１０Ｐの全体構成を示す斜視図である。図５は、インダクタンス素子１００を形成するために用いられる磁性粉末を含む成型部材の一つ（第１成型部材３１）を示す斜視図である。図６は、インダクタンス素子１００を形成するために用いられる磁性粉末を含む成型部材の他の一つ（第２成型部材３２）を示す斜視図である。図７は、上記の巻回体１０Ｐならびに第１成型部材３１および第２成型体３２を用いてインダクタンス素子１００を製造する過程を示す断面図である。

図４に示されるように、導電性帯体ＢＭを巻回して巻回体１０Ｐを用意する。図４に示される巻回体１０Ｐは、インダクタンス素子１００が備えるコイル体１０を含む導電性帯体の形状と異なり、その両端の最後の谷折りが行われていない状態、すなわち、端子板２０，２５に相当する部分の板面が、巻回体１０Ｐの巻回軸に沿った方向を面内方向にするように配置された状態にある。

図５に示される第１成型部材３１は、磁性コア３０の一部（磁性コア３０の下面側）を構成することになる部材である。第１成型部材３１は巻回体１０Ｐの一部を収容可能な中空部ＨＰ１を有し、この中空部ＨＰ１内に巻回体１０Ｐは載置される。

図６に示される第２成型部材３２は、磁性コア３０の他の一部（磁性コア３０の上面側）を構成することになる部材である。第２成型部材３２は巻回体１０Ｐの一部を収容可能な中空部ＨＰ２を有し、さらに、巻回体１０Ｐの端子板２０、２５に相当する部分が第２成型部材３２外に位置しうるように、スリット３３，３４を備える。巻回体１０Ｐの一部を収容した第１成型部材３１上に第２成型部材３２を載置して、中空部ＨＰ２内に巻回体１０Ｐの一部を収容することによって、インダクタンス素子１００の仮組体１００Ｐが得られる（図７）。

図７に示されるように、この仮組体１００Ｐを、プレス機５０の金型本体５１内に配置された上型５２と下型５３との間のキャビティ５４内に載置する。そして、上型５２および下型５３を加圧する。加圧の向きは、図７に示されるように、上型５２と下型５３とが近接する向きである。

加圧条件（加圧力、加圧時の温度、加圧時間など）は、成型部材３１、３２の組成や形状などに応じて適宜設定される。

加圧成型することにより、第１成型部材３１および第２成型体３２が一体化して、コイル体１０を内包する磁性コア３０が形成される。また、この加圧成型の際に、コイル体１０の巻回軸に沿った方向が板面の面内方向になるように配置されていた端子板２０，２５を９０°折り曲げることにより、磁性コア３０の上面３０ｂの上に端子板２０，２５を配置することができる。

仮組体１００Ｐの加圧成型は常温（非加熱）にて成型するのが好ましい。仮組体１００Ｐの加圧成型時に、仮組体１００Ｐにおける第１成型部材３１および第２成型体３２は一旦崩れて成型部材の破片（以下、「成型破片」ともいう。）の集合体となる。このとき、成型破片の一部は、キャビティ５４を構成する金型本体５１ならびに上型５２および下型５３の面（以下、「金型面」ともいう。）と仮組体１００Ｐとの間に形成された空隙を満たすように移動（流動）して、成型破片により上記の空隙が充填された状態となり、その後、成型破片の集合体は再度一体化して磁性コア３０へと成型される。

図７に示されるように、加圧方向がコイルの巻回軸に沿った方向である場合には、仮組体１００Ｐの側面の周囲には上型５２および下型５３の移動を容易とするためのクリアランスを設ける。このため、仮組体１００Ｐの側面の周囲の領域には他の領域よりも広めの空隙が存在する。加圧成型時に加熱を行う場合には、成型破片の流動性が高くなるため、仮組体１００Ｐの側面の周囲に比較的広い空隙が存在していても、これを均一に充填することは容易である。このため、加熱して加圧成型する場合には、キャビティ５４内の成型破片の密度は均一になりやすく、結果的に、成型破片から形成された磁性コア３０の磁性粉末の密度は均一になりやすい。

これに対し、仮組体１００Ｐの加圧成型を常温で行う場合には、仮組体１００Ｐから生成した成型破片の流動性が低いため、キャビティ５４内における空隙が広い部分と空隙が狭い部分とで、成型破片の充填の程度に差が生じやすい。このため、比較的広い空隙の近くに位置する仮組体１００Ｐの側面近傍から形成される磁性コア３０の第１領域は、磁性コア３０の他の領域よりも磁性粉末の密度を低くすることができる。この密度の制御は仮組体１００Ｐの側面と金型本体５１との間のクリアランスの大きさを調整することによって可能である。一方、キャビティ５４の中心に近い領域は空隙が生じにくいため、この領域に形成される磁性コア３０の第２領域は、磁性コア３０の第１領域に比べて密度が高くなりやすい。特に、コイル体１０の内側面１０ｂの内側の領域Ｒ２０に相当する領域は、コイル体１０が成型破片の流動の妨げとなるため、磁性コア３０の密度が高まる傾向がみられることもある。

図７に示されるように、加圧成型により一体化される成型部材３１，３２の合わせ面のうち巻回体１０Ｐのコイル部分の外側面よりも外側に位置する合わせ面ＭＳが、磁性コア３０の第１領域に相当する領域内に設けられるように、仮組体１００Ｐを構成することが好ましい。合わせ面には隙間が生じやすいため、合わせ面の近傍では金型面と仮組体１００Ｐとの間に生じる空隙の体積が大きくなりやすい。また、前述のように、仮組体１００Ｐの側面の周囲の領域には空隙が生じやすい。したがって、合わせ面ＭＳが磁性コア３０の第１領域に相当する領域内に設けられた場合には、合わせ面ＭＳの近傍では金型面と仮組体１００Ｐとの間に生じる空隙の体積が特に大きくなりやすく、それゆえ、第１領域に位置する磁性粉末の密度を低くすることが可能となる。

第１成型部材３１および第２成型体３２は予備成型により形成すればよい。第１成型部材３１および第２成型体３２を構成する材料は、磁性粉末を含んでいれば他は限定されない。磁性粉末から構成されていてもよいし、有機系成分をさらに含んでいてもよい。有機系成分は、磁性粉末を互いに結着させることができることが好ましい。かかる結着機能を有する有機系成分の具体的な組成は限定されない。有機系成分は樹脂材料を含んでいてもよく、樹脂材料として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂などが例示される。有機系成分は上記のような樹脂材料が熱処理を受けて形成された物質を含んでいてもよい。かかる物質の組成は、熱処理を受ける樹脂材料の組成、熱処理条件などにより調整されうる。有機系成分は、第１成型部材３１および第２成型体３２に含まれる磁性粉末を互いに電気的に独立にすることができることが好ましい。有機系成分に係る樹脂材料は１種類から構成されていてもよいし、複数種類から構成されていてもよい。例えば、有機系成分に係る樹脂材料は、フェノール樹脂のような熱硬化性の樹脂と、アクリル樹脂のような熱可塑性樹脂との混合体であってもよい。

第１成型部材３１および第２成型体３２が有機系成分を含有する場合において、第１成型部材３１および第２成型体３２のそれぞれにおける有機系成分の含有量は限定されない。有機系成分が結着機能を有する場合には、その機能が適切に発揮される量を含有させることが好ましい。なお、有機系成分の含有量が過度に高い場合には、第１成型部材３１および第２成型体３２からなる磁性コア３０を備えるインダクタンス素子１００の性能が低下する傾向がみられる場合があることを考慮して、第１成型部材３１および第２成型体３２のそれぞれにおける有機系成分の含有量を設定することが好ましい。

第１成型部材３１および第２成型体３２のそれぞれは、磁性粉末および有機系成分以外の物質を含有してもよい。かかる物質として、ガラス、アルミナ等の絶縁性の無機系成分；シランカップリング剤等の、磁性粉末および有機系成分との密着性を向上するためのカップリング剤などが挙げられる。第１成型部材３１および第２成型体３２がこれらの物質の含有する場合において、第１成型部材３１および第２成型体３２のそれぞれにおけるこれらの物質の含有量は限定されない。

磁性コア３０は空孔を有していてもよい。この空孔の形成過程は限定されない。加圧成型後のスプリングバックによって形成されたものであってもよいし、第１成型部材３１および第２成型体３２の加圧成型により得られた成型製造物に対してアニール処理が行われたことにより形成されたものであってもよい。磁性コア３０が空孔を有している場合には、磁性コア３０内の磁性粉末間の絶縁性が良好になってインダクタンス素子１００の性能が向上する傾向を有する。ただし、磁性コア３０内の空孔の存在密度が過度に高いと、磁性コア３０内の磁性粉末間の結着の程度が低下して磁性コア３０の機械的強度が低下するおそれが高まる。したがって、磁性コア３０が空孔を有している場合には、磁性コア３０の空隙率（磁性コア３０において固体物質が存在しない部分として定義される空隙部の体積の、磁性コア３０全体の体積に対する百分率）は、３％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましい。第１領域に位置する磁性粉末の密度を調整することは、第１領域の空隙率を調整することによって実現される場合がある。

磁性コア３０は、その表面および必要に応じて表面近傍の部分に絶縁層を有していてもよい。絶縁層を有することにより、磁性コア３０の絶縁性を高めることができる。絶縁層を構成する材料は限定されない。絶縁層を構成する材料の具体例として、シリコーン系の樹脂、エポキシ系の樹脂、ブチラールフェノール系の樹脂、アクリル系の樹脂等有機系の材料、酸化物、窒化物、炭化物等の無機系材料などが挙げられる。

絶縁層は、成型加工により得られた成型製造物の最表面に位置する磁性粉末（以下、「表面粉末」ともいう。）を覆うように設けられていることが好ましい。表面粉末は、成型後のスプリングバックにより成型金型から取り出す際に金型表面と擦れたり、成型工程後の製造過程において他の部材と接触したりすることにより、金属性材料からなる表面が露出してしまう場合がある。そのような場合であっても、表面粉末を覆うように絶縁層が形成されることにより、磁性コア３０の絶縁性を高めることが可能となる。

塗布型電極４０，４５を構成する材料は限定されない。生産性に優れる観点から、銀ペーストなどの導電ペーストから形成されたメタライズ層とこのメタライズ層上に形成されためっき層とを備えることが好ましい。このめっき層を形成する材料は限定されない。当該材料が含有する金属元素として、銅、アルミ、亜鉛、ニッケル、鉄、スズなどが例示される。塗布型電極４０，４５がメタライズ層とめっき層とを備える場合には、メタライズ層を形成するための導電ペーストの塗布量として０．０５ｇ／ｃｍ^２程度が例示され、めっき層の厚さの範囲として５〜１０μｍ程度が例示される。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、インダクタンス素子１００が特に小型である場合であっても、絶縁破壊が生じにくい。したがって、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００は、特に小型であっても動作安定性に優れる。それゆえ、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１００を実装した電子・電気機器は小型化が容易となる。また、電子・電気機器の実装スペースに、多数の電子部品を実装することが可能となる。この点に関し、インダクタンス素子１００が小型であることにより、電源スイッチング回路、電圧昇降回路、平滑回路、高周波電流を阻止する回路などを小型化することが可能である。それゆえ、電子・電気機器の電源供給回路を増やすことが容易となる。その結果、より精密な電源制御が可能となって、電子・電気機器の消費電力を抑えることが可能となる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、磁性コアを与える成型製造物は磁性粉末を含む粉末材料を加圧成型することにより製造されてもよいし、磁性コアを製造するための仮組体が３つ以上の成型部材を備えていてもよい。後者の場合において、第１領域に相当する形状を有する成型部材を用意し、その成型部材を製造する段階で他の成型部材に対する磁性粉末の密度調整を行っていてもよい。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

水アトマイズ法を用いて、Ｆｅ_{７１ａｔ％}Ｎｉ_６ａｔ％Ｃｒ_２ａｔ％Ｐ_{１１ａｔ％}Ｃ_８ａｔ％Ｂ_２ａｔ％なる組成になるように秤量して得られたＦｅ基非晶質軟磁性粉末を磁性粉末として作製した後、所望の平均粒径となるように分級を行った。得られた磁性粉末の粒度分布は、日機装社製「マイクロトラック粒度分布測定装置 ＭＴ３３００ＥＸ」を用いて体積分布で測定した。その結果、平均粒径（Ｄ５０）は５〜１０μｍであった。

上記の磁性粉末１００質量部、熱可塑性樹脂であるアクリル系樹脂および熱硬化性樹脂であるフェノール系樹脂を含む樹脂系材料を含有するバインダーを０．５〜５．０質量部、およびステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤を０．０１〜０．７質量部を溶媒としての水に混合して、スラリーを得た。

得られたスラリーを乾燥後に粉砕し、目開き３００μｍのふるいおよび８５０μｍのふるいを用いて、３００μｍ以下の微細な粉末および８５０μｍ以上の粗大な粉末を除去して、造粒粉を得た。

上記の方法により得られた造粒粉を用いて、磁性コアの上半分に相当する形状を有する成型部材（第１成型部材）および磁性コアの下半分に相当する形状を有する成型部材（第２成型部材）を、金型温度２３℃、面圧０．４〜１．０ＧＰａで加圧する条件にて加圧成型して得た。得られた２つの成型部材、および絶縁被覆された銅製エッジワイズコイルを構成する部分を備える巻回体から仮組体を得た。なお、仮組体における２つの成型部材の合わせ面は、図７に示される仮組体１００Ｐのように、磁性コア３０の領域Ｒ１０に相当する領域および領域Ｒ２０に相当する領域に位置していた。

金型のキャビティ内に仮組体を配置して、金型温度２０〜２５℃、面圧０．８〜１．５ＧＰａで加圧する条件にて加圧成型し、成型製造物を得た。この加圧成型において、仮組体の巻回体における２つの成型部材外に位置する部分を、上側の成型部材の上面に沿うように折り曲げて端子板とする加工も行われた。

得られた成型製造物を、窒素気流雰囲気の炉内に載置し、炉内温度を、室温（２０〜２５℃）から昇温速度４０℃／分で３７２℃まで加熱し、この温度にて６０分間保持し、その後、炉内で室温まで冷却する熱処理を行った。こうして、２．５ｍｍ×２．０ｍｍ厚さ１．２ｍｍ（実施例１）の直方体の成型体および２．５ｍｍ×２．０ｍｍ、１．０ｍｍ（実施例２）の直方体の成型体を得た。

シリコーン樹脂を含有する含浸コーティング組成物を用意し、当該組成物中に上記の成型体を１０分間浸漬させた。その後、含浸コーティング組成物から成型体を取り出し、１５０〜２００℃で３０〜６０分間乾燥させることにより、含浸コート層が形成された成型体からなり、その内部にコイル体を内包するとともに端子板が上面に配置された磁性コアを得た。

磁性コアの上面の一部および巻回体を構成する部材が突出していない対向する２側面のそれぞれの一部に、一対のメタライズ層（厚さ：約３０〜１００μｍ）を、銀ペーストを印刷することにより形成した。

得られたメタライズ層が形成された磁性部材に対して、バレルめっき金属（銅）を行い、約１〜５μｍの厚さの銅めっき層を形成した。

こうして、非晶質合金からなる磁性粉末および有機系成分を含む成型体と、成型体の表面部上に形成された、含浸コート層からなる絶縁層とを備える磁性コア；磁性コアの成型体の内部に位置するエッジワイズコイルからなるコイル体；コイル体から延びる一対の端子板；およびメタライズ層とめっき層とからなり側面塗布部分を有する一対の塗布型電極を備え、図１に示される外観を有する、インダクタンス素子を得た。

（試験例１）
実施例により製造されたインダクタンス素子を樹脂に埋め込んで、磁性コアにおける側面塗布部分が形成された側面に垂直であってコイル巻回軸を含む面で切断した。この切断面を研磨して、図８に示される８か所（丸１から丸８）を測定位置として電子顕微鏡にて観察した。

測定位置は具体的には次のとおりである。
測定位置１：第１領域における、側面塗布部分とコイル体の外側面との間の領域（領域Ｒ１０の一部である。）内（図１０および１１では「外壁」の「中」に相当する。）
測定位置２：第１領域の領域Ｒ１１のうち上側の領域内（図１０および１１では「外壁」の「上」に相当する。）
測定位置３：第１領域の領域Ｒ１１のうち下側の領域内（図１０および１１では「外壁」の「下」に相当する。）
測定位置４：第３領域Ｒ３のうち上側の領域内（図１０および１１では「コイル上下」の「上」に相当する。）
測定位置５：第３領域Ｒ３のうち下側の領域内（図１０および１１では「コイル上下」の「下」に相当する。）
測定位置６：第２領域の領域Ｒ２０内（図１０および１１では「コア中心」の「中」に相当する。）
測定位置７：第２領域の領域Ｒ２１のうち上側の領域内（図１０および１１では「コア中心」の「上」に相当する。）
測定位置８：第２領域の領域Ｒ２１のうち下側の領域内（図１０および１１では「コア中心」の「下」に相当する。）

各測定位置内で３点（測定点１〜３）観察し、これらの測定点での観察画像から磁性粉末の密度（成型密度、単位：ｇ／ｃｍ^３）を次の方法により求めた。実施例において用意した造粒粉を用いて、異なる成型圧力で加圧成型を行って、複数の成型品を得た。これらの成型品の形状および質量を測定して、成型品の密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）を求めた。また、各成型品の断面観察を行って、得られた観察画像から各成型品の磁性粉末の充填率（単位：体積％）を求めた。こうして求めた成型品の密度と磁性粉末の充填率とはほぼ線形の関係を有していた（図９参照）。

実施例により製造したインダクタンス素子の各測定点での観察画像から磁性粉末の充填率を求め、図９に示される関係に基づいて、その磁性粉末の充填率に対応する成形品の密度を求め、その値を各測定点での磁性粉末の密度（成型密度）とした。各実施例において製造した２種のインダクタンス素子のそれぞれについて磁性粉末の密度（成型密度）を測定した結果を表１に示す。

こうして測定された磁性粉末の密度の平均値を測定位置ごとに算出して、各測定位置における磁性粉末の密度（成型密度）とした。この値、および各測定位置の磁性粉末の密度（成型密度）を測定位置１の磁性粉末の密度（成型密度）で除した値（成型密度比）を表１に示す。さらに、図１０に実施例１の結果を示し、図１１に実施例２の結果を示す。

図１０および１１に示されるように、第１領域の磁性粉末の密度（成型密度）は第２領域の磁性粉末の密度（成型密度）よりも低く、実施例により製造されたインダクタンス素子は側面塗布部分での絶縁耐圧を高めうることが確認された。また、第３領域の磁性粉末の密度（成型密度）は第２領域の磁性粉末の密度（成型密度）よりも低く、実施例により製造されたインダクタンス素子はコイルの巻回方向での絶縁耐圧を高めうることも確認された。具体的には、表１ならびに図１０および１１より、第１領域における磁性粉末の密度（成型密度）は４．６２〜５．００ｇ/ｃｍ^３、第２領域における磁性粉末の密度（成型密度）は４．９８〜５.５６ｇ/ｃｍ^３、第３領域における磁性粉末の密度（成型密度）は４．８９〜５．１３ｇ/ｃｍ^３であった。特に領域Ｒ１０（図１０および１１の丸１に対応する領域である。）における磁性粉末の密度（成型密度）は最も低くなっており、４．６２〜４．７９ｃｍ^３となった。

本発明のインダクタンス素子は、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンなどの電子・電気機器に実装される部品として好適であり、特に、これらの電子・電気機器の電源供給回路に使用されるインダクタンス素子として好適である。

１００ インダクタンス素子
１０ コイル体
１０ａ 外側面
１０ｂ 内側面
１０ｃ 下側端面
１０ｄ 上側端面
２０，２５ 端子板
３０ 磁性コア
３０ａ 側面
３０ｂ 上面
３０ｃ 下面
４０，４５ 塗布型電極
４０ａ，４５ａ 側面塗布部分
ＢＭ 導電性帯体
１０Ｐ 巻回体
３１ 成型部材
ＨＰ１ 中空部
３２ 成型部材
ＨＰ２ 中空部
１００Ｐ 仮組体
５０ プレス機
５１ 金型本体
５２ 上型
５３ 下型
５４ キャビティ

Claims (8)

1. 絶縁性材料で被覆された導電性金属材で巻かれたコイル体と、前記コイル体から延びる一対の端子板と、少なくとも前記コイル体が内部に埋め込まれた磁性コアとを有するインダクタンス素子であって、
   前記一対の端子板のそれぞれにおける一方の端部は前記磁性コア外に位置し、
   前記一対の端子板のそれぞれに電気的に接続される一対の塗布型電極をさらに備え、
   前記一対の塗布型電極のそれぞれは、前記コイル体の巻回軸に沿った方向を面内方向とする前記磁性コアの側面の一部上に設けられた側面塗布部分を有し、
   前記磁性コアは磁性粉末の集合体であり、
   前記磁性コアにおける、前記コイル体の外側面よりも外側の領域および前記コイル体の外側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の外周側の領域からなる第１領域に位置する磁性粉末の密度は、前記磁性コアにおける、前記コイル体の内側面よりも内側の領域および前記コイル体の内側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の内周側の領域からなる第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低く、
   前記第１領域のうち前記側面塗布部分と前記コイル体の外側面との間の領域に位置する磁性粉末の密度ｄ１０と、前記第１領域のうち前記側面塗布部分と前記コイル体の外側面との間の領域以外の領域に位置する磁性粉末の密度ｄ１１とは、下記式（Ｉ）の関係を満たすことを特徴とするインダクタンス素子。
   ｄ１１／ｄ１０≧１．０２ （Ｉ）
2. 絶縁性材料で被覆された導電性金属材で巻かれたコイル体と、前記コイル体から延びる一対の端子板と、少なくとも前記コイル体が内部に埋め込まれた磁性コアとを有するインダクタンス素子であって、
   前記一対の端子板のそれぞれにおける一方の端部は前記磁性コア外に位置し、
   前記一対の端子板のそれぞれに電気的に接続される一対の塗布型電極をさらに備え、
   前記一対の塗布型電極のそれぞれは、前記コイル体の巻回軸に沿った方向を面内方向とする前記磁性コアの側面の一部上に設けられた側面塗布部分を有し、
   前記磁性コアは磁性粉末の集合体であり、
   前記磁性コアにおける、前記コイル体の外側面よりも外側の領域および前記コイル体の外側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の外周側の領域からなる第１領域に位置する磁性粉末の密度は、前記磁性コアにおける、前記コイル体の内側面よりも内側の領域および前記コイル体の内側面を前記コイル体の巻回軸に沿った方向に延長して得られる曲面の内周側の領域からなる第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低く、
   前記磁性コアは、前記コイル体の巻回軸に沿った方向を加圧方向とする成型加工を含んで製造されたものであり、前記成型加工は、複数の成型部材を加圧成型により一体化させる作業を含むことを特徴とするインダクタンス素子。
3. 前記第１領域のうち前記側面塗布部分と前記コイル体の外側面との間の領域に位置する磁性粉末の密度は、前記第２領域に位置する磁性粉末の密度よりも低い、請求項１または請求項２に記載のインダクタンス素子。
4. 前記第１領域のうち前記側面塗布部分と前記コイル体の外側面との間の領域に位置する磁性粉末の密度ｄ１０と、前記第２領域に位置する磁性粉末の密度ｄ２とは、下記式（ＩＩ）の関係を満たす、請求項１または請求項２に記載のインダクタンス素子。
   ｄ２／ｄ１０≧１．０５ （ＩＩ）
5. 前記コイル体はエッジワイズコイルである、請求項１から４のいずれか１項に記載のインダクタンス素子。
6. 前記コイル体の上下端面と前記磁性コアにおける前記端面に最近位な面との間の領域からなる第３領域に位置する磁性粉末の密度は、前記第２領域に位置する磁性粉末の密度より低い、請求項１から５のいずれか１項に記載のインダクタンス素子。
7. 前記磁性粉末は非晶質合金粉末を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のインダクタンス素子。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載されるインダクタンス素子が実装された電子・電気機器。