JP6565315B2 - Coil parts - Google Patents
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Description
本発明は、巻線をコイル状に巻回してある巻線部が磁性材料で構成された磁性成型体の内部に埋設してあるインダクタ素子などのコイル部品に関するものである。 The present invention relates to a coil component such as an inductor element in which a winding portion in which a winding is wound in a coil shape is embedded in a magnetic molded body made of a magnetic material.
特許文献1には、絶縁被覆を施した巻線からなる巻線部を磁性材料に埋没させた後、適当な加圧手段(たとえば、粉末プレス装置)を用いて、巻線部の巻軸に平行な方向に0.5〜2.0GPaで加圧成型することにより、磁性成型体の内部に巻線部が埋設されたコイル部品とするインダクタが開示されている。
In
しかしながら、特許文献1に開示されている従来のコイル部品では、巻線が密着して巻線部を形成しているため、磁性材料に巻線部を埋没させた後、加圧成型することにより作製されたインダクタなどのコイル部品は、加圧成型時に埋設された巻線部の巻線が、巻軸に平行な方向に潰れるように塑性変形してしまう。この塑性変形により巻線部の内周部に形成された磁性成型体の中心へ向かう圧縮応力が生じ、その結果、巻線部の内周部に形成された磁性成型体の中心では巻軸に平行な方向の引張応力が生じる。このため、巻線部の内周部に形成された磁性成型体にクラックが生じてしまうという問題があった。
However, in the conventional coil component disclosed in
そこで本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、磁性体と結合剤とを混合した磁性材料で構成される磁性成型体に、巻線をコイル状に巻回してある巻線部を埋設したコイル部品において、巻線部の内周部に形成された磁性成型体におけるクラックの発生を防止した、信頼性に優れたコイル部品を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and a winding is formed by winding a winding around a magnetic molded body made of a magnetic material in which a magnetic body and a binder are mixed. An object of the present invention is to provide a highly reliable coil component in which cracks are prevented from occurring in a magnetic molded body formed in an inner peripheral portion of a winding portion in a coil component having an embedded portion.
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、本発明に係るコイル部品は、磁性体と結合剤とを含む磁性材料からなる磁性成型体と、前記磁性成型体に埋設された巻線部とを有するコイル部品であって、前記巻線部が少なくとも2つ以上のコイルと、互いに近接する前記コイルを電気的に接続する接続導線からなり、前記2つ以上のコイルが、間隔を空けて配置されていることを特徴とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and a coil component according to the present invention includes a magnetic molded body made of a magnetic material including a magnetic body and a binder, and a winding embedded in the magnetic molded body. A coil part having at least two or more coils and a connecting conductor electrically connecting the coils adjacent to each other, the two or more coils being spaced apart from each other. It is characterized by being arranged.
本発明に係るコイル部品は、前記磁性材料を前記2つ以上のコイルの間に配することを特徴とする。 The coil component according to the present invention is characterized in that the magnetic material is disposed between the two or more coils.
本発明に係るコイル部品は、巻線の巻軸方向に少なくとも前記2つ以上のコイルが前記巻線の巻軸を共有するように離間して積層配置されることを特徴とする。 The coil component according to the present invention is characterized in that at least the two or more coils are stacked and arranged so as to share the winding axis of the winding in the winding axis direction of the winding.
本発明に係るコイル部品は、前記2つ以上のコイルと、互いに近接するコイルを電気的に接続する接続導線よりなる巻線部が、2種類の巻線ピッチにより形成されることを特徴とする。 The coil component according to the present invention is characterized in that the two or more coils and a winding portion made of a connecting conductor for electrically connecting the coils close to each other are formed by two types of winding pitches. .
本発明に係るコイル部品は、前記2種類の巻線ピッチにおいて、前記互いに近接するコイルを電気的に接続する接続導線を形成する巻線ピッチが、前記2つ以上のコイルを形成する巻線ピッチより大きいことを特徴とする。 In the coil component according to the present invention, in the two types of winding pitches, the winding pitch that forms the connecting conductors that electrically connect the adjacent coils is the winding pitch that forms the two or more coils. It is characterized by being larger.
本発明に係るコイル部品は、前記互いに近接するコイルを電気的に接続する接続導線が1巻以下の巻線により形成されていることを特徴とする。 The coil component according to the present invention is characterized in that the connecting wire for electrically connecting the coils adjacent to each other is formed by one or less windings.
本発明により、磁性材料に巻線部を埋没させた後、加圧成型する時に、コイルを形成する巻線に印加されるコイルの巻軸に平行な方向の応力が低減されるため、巻線における巻軸に平行な方向への潰れ(塑性変形)が改善されることにより、巻線部の内周部に形成された磁性成型体の中心へ向かう圧縮応力の発生および、該圧縮応力に起因する巻線部の内周部に形成された磁性成型体の中心における巻軸に平行な方向の引張応力の発生が緩和されるため、巻線部の内周部に形成された磁性成型体のクラック発生を防止することが可能となる。 According to the present invention, the stress in the direction parallel to the winding axis of the coil applied to the winding forming the coil is reduced when pressure forming after the winding portion is buried in the magnetic material. Due to the improvement in the crushing (plastic deformation) in the direction parallel to the winding axis, the generation of the compressive stress toward the center of the magnetic molded body formed on the inner periphery of the winding portion and the compression stress Since the generation of tensile stress in the direction parallel to the winding axis at the center of the magnetic molded body formed on the inner peripheral portion of the winding portion is reduced, the magnetic molded body formed on the inner peripheral portion of the winding portion It is possible to prevent the occurrence of cracks.
以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。 Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described in detail.
本実施形態のコイル部品の構造の一例を図1、図2および図3に示す。本実施形態のコイル部品は、磁性成型体2と磁性成型体2に埋設された巻線部5より構成されている。
An example of the structure of the coil component of the present embodiment is shown in FIGS. The coil component of the present embodiment includes a magnetic molded
また本実施形態はこれに限定することなく、たとえば、図4、図5、図6および図7に示す構成とすることもできる。 Moreover, this embodiment is not limited to this, For example, it can also be set as the structure shown in FIG.4, FIG.5, FIG.6 and FIG.
巻線部5は、巻線3を巻回して形成される少なくとも2つ以上のコイル4(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))と、少なくとも2つ以上のコイル4の間(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b)の間)を電気的に接続する接続導線6とからなる。少なくとも2つ以上のコイル4のうちの1つのコイル4の端部より接続導線6が導出され、近接する他のコイル4の端部より導入されている(たとえば、コイル4(a)の端部より導出され、コイル4(b)の端部より導入されている)。すなわち、少なくとも2つ以上のコイル4のうちの1つのコイル4(たとえば、コイル4(a))を巻回した後、巻線3を切断せずそのまま間隔を空けて近接する他のコイル4(たとえば、コイル4(b))を巻回すことで、少なくとも2つ以上のコイル4の間(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b)の間)に接続導線6が形成される。同時に、少なくとも2つ以上のコイル4(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))の各々の間には隙間8が形成される。
もちろん、前記少なくとも2つ以上のコイル4(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))のそれぞれを別々に作製し、各々のコイル4(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))における巻線3の端部同士を別途用意した接続導線6で接続することもできる。
The
Of course, each of the at least two or more coils 4 (for example, the coil 4 (a) and the coil 4 (b)) is separately manufactured, and each of the coils 4 (for example, the coil 4 (a) and the coil 4 (b) is manufactured. It is also possible to connect the end portions of the winding 3 in)) with a connection conductor 6 prepared separately.
また、図4、図5、図6および図7に示すように、前記2つ以上のコイル4と、互いに近接するコイル4(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))を電気的に接続する接続導線6よりなる巻線部5を、2種類の巻線ピッチにより形成することもできる。この時、互いに近接するコイル4(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))を電気的に接続する接続導線6を形成する巻線ピッチP2を、2つ以上のコイル4を形成する巻線ピッチP1より大きくすることにより、2つ以上のコイル4各々の間(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b)の間)に隙間8を形成することができる。
ここで、図7に示すように、巻線ピッチP1とは、コイル4を形成する巻線3の間隔、巻線ピッチP2とは、コイル4(a)の端部、接続導線6、コイル4(b)の端部の間隔である。
In addition, as shown in FIGS. 4, 5, 6 and 7, the two or
Here, as shown in FIG. 7, the winding pitch P <b> 1 is the interval between the
2つ以上のコイル4を形成する巻線ピッチP1は、巻線3を限られたサイズの中に多く巻回すため巻線3の線径と同じ大きさとすることが好ましい。よって、この場合のコイル4は近接する巻線3が互いに接触することになる。
The winding pitch P1 for forming two or
互いに近接するコイル4(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))を電気的に接続する接続導線6を形成する巻線ピッチP2は、2つ以上のコイル4を形成する巻線ピッチP1より大きく、2つ以上のコイル4各々の間(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b)の間)に隙間8が形成される大きさであれば良く、好ましくは、巻線3の線径の2倍以上の大きさがあれば良い。
The winding pitch P2 that forms the connecting wire 6 that electrically connects the coils 4 (for example, the coil 4 (a) and the coil 4 (b)) that are close to each other is a winding pitch that forms two or
また、コイル部品の低背化のために、互いに近接するコイル4(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))を電気的に接続する接続導線6は、近接するコイル4同士(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b))を1巻以下の巻き数で接続することが好ましい。
Further, in order to reduce the height of the coil component, the connecting conductor 6 that electrically connects the coils 4 (for example, the coil 4 (a) and the coil 4 (b)) that are close to each other is connected to the
巻線3および接続導線6は、たとえば、導線と必要に応じて導線の外周を被覆してある絶縁被覆層とで構成することができる。 The coil | winding 3 and the connection conducting wire 6 can be comprised with the insulating coating layer which has coat | covered the outer periphery of the conducting wire as needed, for example.
導線の材料としては、特に限定されないが、Al、Cu、Au、Ag、リン青銅などの金属などの導電性材料を用いることができる。絶縁被覆層は特に限定されないが、たとえば、ポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエステル―イミド、ポリエステル―ナイロンなどを用いることができる。巻線3の断面形状は特に限定されず、円形、平角形状などとすることができ、外径は用いる材料によっても異なるが、通常は0.1mm〜1.0mm程度とすればよい。
The material of the conducting wire is not particularly limited, but a conductive material such as a metal such as Al, Cu, Au, Ag, phosphor bronze, etc. can be used. The insulating coating layer is not particularly limited, and for example, polyurethane, polyamideimide, polyimide, polyester, polyester-imide, polyester-nylon, or the like can be used. The cross-sectional shape of the
磁性成型体2は、磁性体と結合剤とを含む磁性材料1を加圧成型することにより形成される。磁性体としては特に限定されないが、Mn−Zn、Ni−Cu−Znなどのフェライト、センダスト(Fe−Si−Al;鉄―シリコン―アルミニウム)、Fe−Si−Cr(鉄―シリコン―クロム)、パーマロイ(Fe−Ni)などを用いることができる。結合剤として特に限定されないが、たとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、シリコン樹脂、または、これらを組み合わせたものなどを用いることができる。
The magnetic molded
2つ以上のコイル4各々の間(たとえば、コイル4(a)とコイル4(b)の間)に磁性材料1(a)を配した隙間8を形成することにより、磁性材料1に巻線部5を埋没させた後、加圧成型した時に隙間8が緩衝機能を発揮し、コイル4を形成する巻線3へ印加されるコイル4の巻軸に平行な方向の応力が低減されるため、巻線3におけるコイル4の巻軸に平行な方向への潰れ(塑性変形)が改善されることにより、巻線部5の内周部7に形成された磁性成型体2の中心へ向かう圧縮応力の発生および、該圧縮応力に起因する巻線部5の内周部7における巻軸に平行な方向の引張応力の発生が緩和されるため、巻線部5の内周部7に形成された磁性成型体2のクラック発生を防止することが可能となる。ここで隙間8に配した磁性材料1(a)が加圧成型されることにより、隙間8に磁性成型体2(a)が形成される。
By forming a
本発明のコイル部品のサイズは特に限定されないが、たとえば、幅が1.0mm〜20mm、奥行きが1.0mm〜20mm、高さが1.0mm〜10mm程度とすれば良い。また、本実施形態においては、コイル4が2個の事例について説明したが、同様に、コイル4を3個以上有する、本発明のコイル部品を構成することもできる。
The size of the coil component of the present invention is not particularly limited. For example, the width may be about 1.0 mm to 20 mm, the depth may be 1.0 mm to 20 mm, and the height may be about 1.0 mm to 10 mm. In the present embodiment, the case of two
本発明のコイル部品は、たとえば、パソコンや携帯型電子機器などに搭載されるDC/DCコンバータ等の回路素子などとして用いることができる。 The coil component of the present invention can be used, for example, as a circuit element such as a DC / DC converter mounted on a personal computer or a portable electronic device.
以下、本発明のコイル部品の一実施例について、具体的に説明を行う。当然のことながら、本発明のコイル部品は下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the coil component according to the present invention will be specifically described. Naturally, the coil component of the present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
図1、図2および図3は、本発明の一実施例におけるコイル部品である。
[Example 1]
1, 2 and 3 show coil components in one embodiment of the present invention.
まず、金型のキャビティ内に充填すべき顆粒状の磁性材料1を準備した。磁性体としてFe−Si−Cu合金の粉末(平均粒径2.0μm)を準備した。この磁性体100gに、IPA100g中のポリシロキサン樹脂を1.0質量%とした溶液を添加して20分撹拌した。撹拌後、撹拌物を150℃で1時間の乾燥を行った。また、乾燥は撹拌しながら行った。乾燥後、ポリシロキサン樹脂で被覆された材料を解砕してから、ステアリン酸カルシウムを潤滑剤として0.1質量%添加して顆粒状の磁性材料1を作製した。ここで、磁性材料1に必要な条件として、磁性体のFe−Si−Cu合金の粉末の平均粒径は0.5〜10μmの範囲であり、この磁性体100gに対し、IPA100g中のポリシロキサン樹脂を0.1〜4.0質量%とした溶液を添加して20分撹拌し、撹拌後、撹拌物を140〜250℃で1時間乾燥するか、若しくは、140〜200℃で1時間の乾燥後に温度を変えて更に180〜250℃で1時間の合計2時間の乾燥を、撹拌しながら行い、乾燥後、ポリシロキサン樹脂で被覆された材料を解砕してから、ステアリン酸カルシウムを潤滑剤として0.1〜0.4質量%添加して顆粒状にすればよい。
First, a granular
このように作製した磁性材料1を、Cuからなる導線をエナメル層からなる絶縁被膜で被覆した直径0.3mmの円形断面を持つ巻線3を巻回した2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))と、Cuからなる導線をエナメル層からなる絶縁被膜で被覆した直径0.3mmの円形断面を持ち、2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))同士を電気的に接続する接続導線6からなり、2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))の隙間8が0.3mm形成された巻線部5がセットされた金型キャビティ内に充填し、コイル4の巻軸に平行な方向に0.3GPaの加圧力で加圧成型した後に金型から磁性成型体2を取り出し、200℃で1時間の加熱処理を行い、ポリシロキサン樹脂を硬化させ、実施例1のコイル部品を得た。ここで加熱処理の温度は、140〜250℃の範囲にあればよい。
磁性成型体2の寸法は、幅7.0mm×奥行き7.0mm×高さ5.2mmであった。
Two coils 4 (coil 4 (a)) in which the
The dimensions of the magnetic molded
得られたコイル部品の断面観察を行ったところ、図3に示すように2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))の隙間には磁性成型体2が形成され、2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))の隙間は0.1mmとなっていたが、巻線3の潰れ及び巻線部5の内周部7に形成された磁性成型体2のクラックは確認されなかった。
When the cross-section of the obtained coil component was observed, the magnetic molded
[実施例2]
図4、図5、図6および図7は、本発明の他の実施例におけるコイル部品である。
[Example 2]
4, 5, 6 and 7 show coil components in another embodiment of the present invention.
実施例1と同様に、金型キャビティ内に充填すべき顆粒状の磁性材料1を準備した。磁性体としてFe−Si−Cu合金の粉末(平均粒径2.0μm)を準備した。この磁性体100gと、IPA100g中のポリシロキサン樹脂を1.0質量%添加して20分撹拌した。撹拌後、撹拌物を150℃で1時間の乾燥を行った。また、乾燥は撹拌しながら行った。乾燥後、ポリシロキサン樹脂で被覆された材料を解砕してから、ステアリン酸カルシウムを潤滑剤として0.1質量%添加して顆粒状の磁性材料1を作製した。
As in Example 1, a granular
このように作製した磁性材料1を、Cuからなる導線をエナメル層からなる絶縁被膜で被覆した直径0.3mmの円形断面を持つ巻線3を2種類の巻線ピッチで巻回し、2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))と2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))同士を電気的に接続する接続導線6とを形成した巻線部5がセットされた金型キャビティ内に充填した。
巻線部5を形成するコイル4(コイル(a)とコイル4(b))は巻線ピッチP1が0.3mmで形成され、接続導線6は巻線ピッチP2が0.9mm、且つ巻き数が1/2で形成されている。
これにより、2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))の間に0.3mmの隙間8が形成される。
磁性材料1を金型キャビティ内に充填した後、コイル4の巻軸に平行な方向に0.3GPaの加圧力で加圧成型した後、金型から磁性成型体2を取り出し、200℃で1時間の加熱処理を行い、ポリシロキサン樹脂を硬化させ、実施例2のコイル部品を得た。
磁性成型体2の寸法は、幅7.0mm×奥行き7.0mm×高さ5.2mmであった。
A winding 3 having a circular cross section with a diameter of 0.3 mm, in which a
The coil 4 (coil (a) and coil (b)) forming the winding
As a result, a
After the
The dimensions of the magnetic molded
得られたコイル部品の断面観察を行ったところ、図6、図7に示すように2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))の隙間には磁性成型体2が形成され、2つのコイル4(コイル4(a)とコイル4(b))の隙間8は0.1mmとなっていたが、コイル4(コイル4(a)とコイル4(b))を形成する巻線3および接続導線6の潰れ及び巻線部5の内周部7に形成された磁性成型体2のクラックは確認されなかった。
When cross-sectional observation of the obtained coil component was performed, the magnetic molded
[比較例]
図8、図9および図10は、従来のコイル部品の一例である。
[Comparative example]
8, 9 and 10 are examples of conventional coil components.
実施例1、実施例2と同様に、金型のキャビティ内に充填すべき顆粒状の磁性材料1を準備した。磁性体としてFe−Si−Cu合金の粉末(平均粒径2.0μm)を準備した。この磁性体100gと、IPA100g中のポリシロキサン樹脂を1.0質量%とした溶液を添加して20分撹拌した。撹拌後、撹拌物を150℃で1時間の乾燥を行った。また、乾燥は撹拌しながら行った。乾燥後、ポリシロキサン樹脂で被覆された材料を解砕してから、ステアリン酸カルシウムを潤滑剤として0.1質量%添加して顆粒状の磁性材料1を作製した。
Similar to Example 1 and Example 2, a granular
このように作製した磁性材料1を、Cuからなる導線をエナメル層からなる絶縁被膜で被覆した直径0.3mmの円形断面を持つ巻線3を巻回した巻線部5がセットされた金型キャビティ内に充填し、巻線部5の巻軸に平行な方向に0.3GPaの加圧力で加圧成型した後に金型から磁性成型体2を取り出し、200℃で1時間の加熱処理を行い、ポリシロキサン樹脂を硬化させ、コイル部品を得た。
磁性成型体2の寸法は、幅7.0mm×奥行き7.0mm×高さ5.2mmであった。
A mold having a winding
The dimensions of the magnetic molded
得られたコイル部品の断面観察を行ったところ、図10に示すように、巻線3が巻線部5の巻軸に平行な方向に潰れており、特に、巻線部5の中央の巻線3(a)は、巻線部5の上下両端の巻線3(b)より大きく潰れていた。また、大きく潰れた巻線3(a)に挟まれた磁性成型体2にクラック9が確認された。
When the cross-section of the obtained coil component was observed, the winding 3 was crushed in a direction parallel to the winding axis of the winding
本発明に係るコイル部品は、磁性成型体の内部に埋設された巻線部を形成する巻線の潰れ(塑性変形)を抑制すると同時に巻線部の内周部に形成された磁性成型体のクラックを防止することができ、電気的特性および信頼性に優れたコイル部品を得ることが、産業上有用である。 The coil component according to the present invention suppresses the collapse (plastic deformation) of the winding forming the winding portion embedded in the magnetic molding, and at the same time, the magnetic molding formed on the inner periphery of the winding portion. It is industrially useful to obtain a coil component that can prevent cracks and has excellent electrical characteristics and reliability.
1・・・磁性材料
1(a)・・・隙間8に配された磁性材料
2・・・磁性成型体
2(a)・・・隙間8に形成された磁性成型体
3・・・巻線
3(a)・・・コイル中央の巻線
3(b)・・・コイル上下の巻線
4・・・コイル
4(a)・・・上部のコイル
4(b)・・・下部のコイル
5・・・巻線部
6・・・接続導線
7・・・内周部
8・・・隙間
9・・・クラック
DESCRIPTION OF
7 ...
Claims (5)
前記巻線部が少なくとも2つ以上のコイルと、互いに近接する前記コイルを電気的に接続する接続導線からなり、前記2つ以上のコイルが、間隔を空けて配置されており、
前記2つ以上のコイルと、互いに近接するコイルを電気的に接続する接続導線よりなる巻線部が、2種類の巻線ピッチにより形成されることを特徴とするコイル部品。 A coil component having a magnetic molded body that is an integrally molded body made of a magnetic material including a magnetic body and a binder, and a winding portion that is embedded in the magnetic molded body and has a winding wound in a coil shape. And
The winding portion is composed of at least two or more coils and a connecting conductor that electrically connects the coils adjacent to each other, and the two or more coils are arranged with a space therebetween ,
A coil component comprising: two or more coils, and a winding portion formed of a connecting conductor that electrically connects the two or more coils and coils that are close to each other .
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