JP6614024B2 - コイル部およびコイル装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばトランス、バラン、コモンモードフィルタ（コモンモードチョーク）などに含まれるインダクタなどとして用いられるコイル装置と、そのコイル装置の内部に配置されるコイル部とに関する。

各種の電子・電気機器には、インダクタなどとして用いられる多くのコイル装置が搭載されている。そのようなコイル装置の一例として、たとえば特許文献１に示すコイル装置が開発されている。この特許文献１に示すコイル装置では、一対のらせん状の導電性金属片を積層し、各金属片の内側端部同士を溶接して接続してある。

しかしながら従来のコイル装置では、コイル部の巻き数を増やすことが困難である。また、コイル装置の小型化を図る場合に、積層される金属片相互の内側端部同士の溶接部が、その外側に位置するらせん状金属片部分にまで及び、ショート不良を生じさせるおそれがあるという課題を有している。

特開２００４−３２７６２２号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、コイル部の巻き数を増やすことが容易であると共に小型化が可能であり、しかもショート不良が生じにくいコイル装置と、そのコイル装置の内部に埋め込まれるコイル部とを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル部は、
第１内側端部と第１外側端部とを持ち、二次元の第１所定パターンを有する第１導電性板片と、
第２内側端部と第２外側端部とを持ち、二次元の第２所定パターンを有する第２導電性板片と、を有するコイル部であって、
前記第１導電性板片と前記第２導電性板片とが積層方向に配置してあり、
前記第１内側端部には、前記第１所定パターンのパターン延長線に交差する方向に突出する第１内側凸部が一体的に形成してあり、
前記第２内側端部には、前記第１内側凸部が突出する方向に合わせて突出する第２内側凸部が一体的に形成してあり、
前記第１内側凸部と前記第２内側凸部とが電気的に接続してある。

本発明に係るコイル部では、第１内側端部には、第１所定パターンのパターン延長線に交差する方向に突出する第１内側凸部が一体的に形成してある。このため、第１所定パターンがらせん状パターンである場合においても、第１内側凸部と、その外側に位置するらせん状パターンの導電性板片途中部分との間の余裕隙間を広げることができる。すなわち、余裕隙間を、らせん状パターンにおけるパターン隙間よりも広い隙間にすることができる。

そのため、第１内側凸部と第２内側凸部とを溶接などで接合する場合に、その接合部分が、その外側に位置するらせん状パターンの導電性板片途中部分にまで及ばす、ショート不良を引き起こすおそれが少ない。したがって、本発明のコイル部では、コイル部の外径を小さくしても、導電性板片を複数積層することで、コイル部の巻き数を増大させることが容易である。

好ましくは、前記第１所定パターンおよび前記第２所定パターンのうちの少なくとも１つが、らせん状パターンである。このように構成することで、コイル部の巻き数を増大させることができる。

前記第１外側端部には、第１外部端子片が一体に形成してあっても良い。第１外部端子片は、後述するコイル装置における封止部から外部に露出する部分である。この部分が第１外側端部に一体成形されることで、端子片を別途接続する必要がなくなる。

第３内側端部と第３外側端部とを持ち、二次元の第３所定パターンを有する第３導電性板片を、本発明のコイル部がさらに有してもよい。

好ましくは、前記第２導電性板片と前記第３導電性板片とが積層方向に配置してあり、
前記第２外側端部には、前記第２所定パターンのパターン延長線に交差する方向に突出する第２外側凸部が一体的に形成してあり、
前記第３外側端部には、前記第２外側凸部が突出する方向に合わせて突出する第３外側凸部が一体的に形成してあり、
前記第２外側凸部と前記第３外側凸部とが電気的に接続してある。

このように構成することで、コイル部の巻き数を、さらに増大させることができる。

第４内側端部と第４外側端部とを持ち、二次元の第４所定パターンを有する第４導電性板片を、本発明のコイル部がさらに有してもよい。

好ましくは、前記第３導電性板片と前記第４導電性板片とが積層方向に配置してあり、
前記第３内側端部には、前記第３所定パターンのパターン延長線に交差する方向に突出する第３内側凸部が一体的に形成してあり、
前記第４内側端部には、前記第３内側凸部が突出する方向に合わせて突出する第４内側凸部が一体的に形成してあり、
前記第３内側凸部と前記第４内側凸部とが電気的に接続してある。

このように構成することで、コイル部の巻き数を、さらに増大させることができる。

前記第４外側端部には、第４外部端子片が一体に形成してあってもよい。第４外部端子片は、後述するコイル装置における封止部から外部に露出する部分である。この部分が第４外側端部に一体成形されることで、端子片を別途接続する必要がなくなる。

前記第１導電性板片と前記第４導電性板片との間には、前記第２導電性板片と前記第３導電性板片との対が、複数繰り返して積層してあってもよい。このように構成することで、コイル部の巻き数を、さらに増大させることができる。

好ましくは、前記第３所定パターンおよび前記第４所定パターンのうちの少なくとも１つが、らせん状パターンである。このように構成することで、コイル部の巻き数を、さらに増大させることができる。

前記第１所定パターンおよび第４所定パターンの内の少なくとも一方がリードパターンであっても良い。全てのパターンがらせん状パターンであることが、コイル部の巻き数を増大させる観点からは好ましいが、外部端子片が形成されるいずれかの導電性板片は、たとえば円弧状あるいは直線状のリードパターンであっても良い。リードパターンを有する導電性板片の内側端部には、溶接などによる接合部を形成しやすい。

前記第２外側端部には、第２外部端子片が一体に形成してあってもよい。第２外部端子片は、後述するコイル装置における封止部から外部に露出する部分である。この部分が第２外側端部に一体成形されることで、端子片を別途接続する必要がなくなる。

前記第２所定パターンが、リードパターンであっても良い。リードパターンを有する導電性板片の内側端部には、溶接などによる接合部を形成しやすい。

本発明に係るコイル装置は、上記のいずれかに記載のコイル部と、前記コイル部の主要部分を覆う封止部と、を有する。前記封止部は、磁性体含有樹脂で構成されていてもよい。本発明のコイル部は、封止部の内部に容易に埋め込まれることができる。

図１Ａは本発明の一実施形態に係るコイル装置の概略斜視図である。 図１Ｂは図１Ａに示すコイル装置のIB−IB線に沿う概略断面図である。 図２Ａは図１Ａに示すコイル装置のコイル部を製造する過程を示す分解斜視図である。 図２Ｂは図２Ａに示すリードフレーム付き導電性板片の一部を示す平面図である。 図３は本発明の他の実施形態に係るコイル装置の概略斜視図である。 図４は図３に示すコイル装置のコイル部を製造する過程を示す分解斜視図である。 図５は本発明の他の実施形態に係るコイル装置のコイル部を製造する過程を示す分解斜視図である。 図６Ａは本発明のさらに他の実施形態に係るコイル装置の概略斜視図である。 図６Ｂは図６Ａに示すコイル装置のVIB−VIB線に沿う概略断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明の一実施形態におけるコイル装置としてのインダクタ素子２は、圧縮成形体としてのコア部（封止部）４と、コア部４の内部でコイルを構成するコイル部６とを有する。コイル部６の主要部分は、コア部４により覆われている。なお、コイル部６の主要部分とは、コア部４から露出している外部端子片１２ａ，１２ｄを除くコイルとして機能する部分である。

図２Ａに示すように、コイル部６は、Ｚ軸方向（積層方向）に積層される複数の導電性板片６ａ〜６ｄから成る。図２Ａでは、第１〜第４導電性板片６ａ〜６ｄがＺ軸方向に積層されてコイル部６が構成されているが、少なくとも２つの導電性板片６ａ，６ｄによりコイル部６を構成することができる。あるいは、コイル部６は、４つ以上の導電性板片により構成されていてもよい。たとえば第３導電性板片６ｃと第４導電性板片６ｄとの間に、第２導電性板片６ｂと第３導電性板片６ｃとの対を、一対以上に追加してもよい。

以下の実施形態では、４つの第１〜第４導電性板片６ａ〜６ｄがＺ軸方向に積層されてコイル部６が構成されているものとして説明する。

第１導電性板片６ａは、Ｘ軸およびＹ軸を含む二次元の平面でらせん状（渦巻き状）の第１所定パターン７ａを有する。らせん状のパターン７ａの巻き数は、特に限定されないが、好ましくは１／２〜１０ターン、さらに好ましくは１〜５ターンである。らせん状の第１所定パターン７ａの内側端には、第１内側端部８ａが形成してあり、らせん状のパターン７ａの外側端には、第１外側端部１０ａが形成してある。

第１外側端部１０ａには、第１外側凸部１１ａが一体的に形成してある。本実施形態では、第１外側凸部１１ａが、らせんの径方向外側方向（この実施形態ではＸ軸方向）に突出する第１外部端子片１２ａを構成している。第１外部端子片１２ａは、後工程で除去される第１リードフレーム１４ａに連結してある。

第１内側端部８ａには、図２Ｂに示すように、らせん状の第１所定パターン７ａのパターン延長線Ｐ１に所定角度θで交差する方向Ｐ２に突出する第１内側凸部８ａが一体的に形成してある。所定角度θは、第１内側凸部８ａが形成される位置に応じて変化するが、図示する例では、好ましくは４５〜１３５度、さらに好ましくは８０〜１００度である。

本実施形態では、第１内側凸部８ａが突出する方向Ｐ２が、らせん状パターンの中心Ｏの近くを向くように半径方向の内側を向いている。第１内側凸部８ａが突出する方向Ｐ２は、第１内側凸部８ａが、その外側に位置するらせん状のパターン７ａの導電性板片途中部分との間の余裕隙間ｃ２を、広げることができる方向であれば特に限定されない。すなわち、余裕隙間ｃ２が、らせん状のパターン７ａにおけるパターン隙間ｃ１よりも広くなる方向となるように、所定角度θが決定される。

図２Ａに示すように、第２導電性板片６ｂは、Ｘ軸およびＹ軸を含む二次元の平面でらせん状の第２所定パターン７ｂを有する。らせん状の第２所定パターン７ｂは、らせん状の第１所定パターンに対して、内から外側に向けて逆向きのらせん状パターンである以外は同様である。このらせん状の第２所定パターン７ｂの内側端には、第２内側端部８ｂが形成してあり、らせん状のパターン７ｂの外側端には、第２外側端部１０ｂが形成してある。

第２外側端部１０ｂには、第２外側凸部１１ｂが一体的に形成してある。本実施形態では、第２外側凸部１１ｂが、らせんの径方向外側方向（この実施形態ではＸ軸方向）に突出している。第２外側凸部１１ｂは、それよりも内側に位置するらせん状のパターン７ｂの導電性板片途中部分との間に、パターン隙間ｃ１（図２Ｂ参照）よりも広い余裕隙間ｃ２が形成される方向に突出している。

第２内側端部８ｂには、第１内側凸部９ａが突出する方向に合わせて突出する第２内側凸部９ｂが一体的に形成してある。第２内側凸部９ｂに関しても、第１内側凸部９ａと同様に、図２Ｂに示すパターン隙間ｃ１よりも広い余裕隙間ｃ２が形成される方向に突出している。

第２内側凸部９ｂは、第１内側凸部９ａと同じ方向に突出しており、第１内側凸部９ａとＺ軸方向にはズレているがＸ−Ｙ座標位置が同じである。第２導電性板片６ｂは、らせん状の第２所定パターン７ｂのＸ軸方向の中間位置で、後工程にて除去される第２リードフレーム１４ｂに連結してある。

図２Ａに示すように、第３導電性板片６ｃは、Ｘ軸およびＹ軸を含む二次元の平面でらせん状の第３所定パターン７ｃを有する。らせん状の第３所定パターン７ｃは、らせん状の第２所定パターンに対して、内から外側に向けて逆向きのらせん状パターンである以外は同様である。このらせん状の第３所定パターン７ｃの内側端には、第３内側端部８ｃが形成してあり、らせん状のパターン７ｃの外側端には、第３外側端部１０ｃが形成してある。

第３外側端部１０ｃには、第３外側凸部１１ｃが一体的に形成してある。本実施形態では、第３外側凸部１１ｃが、らせんの径方向外側方向（この実施形態ではＸ軸方向）に突出している。第３外側凸部１１ｃは、それよりも内側に位置するらせん状のパターン７ｃの導電性板片途中部分との間に、パターン隙間ｃ１（図２Ｂ参照）よりも広い余裕隙間ｃ２が形成される方向に突出している。第３外側凸部１１ｃは、第２外側凸部１１ｂと同じ方向に突出しており、Ｚ軸方向にはズレているがＸ−Ｙ座標位置が同じである。

第３内側端部８ｃには、第１内側凸部９ａが突出する方向に合わせて突出する第３内側凸部９ｃが一体的に形成してある。第３内側凸部８ｃに関しても、第１内側凸部８ａと同様に、図２Ｂに示すパターン隙間ｃ１よりも広い余裕隙間ｃ２が形成される方向に突出している。なお、本実施形態では、第３内側凸部９ｃは、第１内側凸部９ａが突出するＸ−Ｙ座標位置に合わせて突出しているが、らせん状パターンの他の内側位置で、第１内側凸部９ａと同様に突出するように構成されていてもよい。第３導電性板片６ｃは、らせん状の第３所定パターン７ｃのＸ軸方向の中間位置で、後工程にて除去される第３リードフレーム１４ｃに連結してある。

図２Ａに示すように、第４導電性板片６ｄは、Ｘ軸およびＹ軸を含む二次元の平面でらせん状の第４所定パターン７ｄを有する。らせん状の第４所定パターン７ｄは、らせん状の第３所定パターンに対して、内から外側に向けて逆向きのらせん状パターンである以外は同様である。このらせん状の第４所定パターン７ｄの内側端には、第４内側端部８ｄが形成してあり、らせん状のパターン７ｄの外側端には、第４外側端部１０ｄが形成してある。

第４外側端部１０ｄには、第４外側凸部１１ｄが一体的に形成してある。本実施形態では、第４外側凸部１１ｄが、らせんの径方向外側方向（この実施形態ではＸ軸方向）に突出している。本実施形態では、第４外側凸部１１ｄが、第４外部端子片１２ｄを構成している。第４外部端子片１２ｄは、第１外部端子片１２ａとＸ軸方向の逆向きに形成してあり、後工程で除去される第４リードフレーム１４ｄに連結してある。

第４内側端部８ｄには、第３内側凸部９ｃが突出する方向に合わせて突出する第４内側凸部９ｄが一体的に形成してある。第４内側凸部８ｄに関しても、第１内側凸部８ａと同様に、図２Ｂに示すパターン隙間ｃ１よりも広い余裕隙間ｃ２が形成される方向に突出している。

リードフレーム１４ａ〜１４ｄをそれぞれ含む各導電性板片６ａ〜６ｄは、それぞれ金属板（金属箔含む）などの導電性板材を図２Ａに示すパターンに加工してある板片である。パターン加工するための方法としては、打抜き加工、エッチング加工、ワイヤカット、レーザー加工、放電加工、ドリル加工などが例示される。

各導電性板片６ａ〜６ｄの厚みは、好ましくは１００〜１０００μｍ、さらに好ましくは２００〜５００μｍである。コイルとしての性能を向上させる観点からは厚い方が好ましいが、厚すぎると加工が困難になる傾向にある。各導電性板片６ａ〜６ｄにおけるパターン隙間ｃ１（図２Ｂ参照）は、好ましくは５〜１００μｍであり、らせん状のパターン７ａ〜７ｄの各パターン幅ｃ３は、好ましくは１００〜１０００μｍである。

各導電性板片６ａ〜６ｄの材質としては、特に限定されないが、たとえばＣｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、リン青銅などが例示される。各導電性板片６ａ〜６ｄには、パターン加工された後に、絶縁コートが施されることが好ましい。絶縁コートのための方法としては、電着法、コーティング法、ディップ法、印刷、フィルムの貼り付けなどが例示される。絶縁コートの材質としては、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−ナイロンなどが例示される。

各導電性板片６ａ〜６ｄの外表面に絶縁コートが施されることで、図１Ｂに示すように、コイル部６を構成する導電性板片６ａ〜６ｄの導電経路１５の相互間が絶縁される。本実施形態では、導電経路１５の横断面形状は、四角形になる。

本実施形態では、図１Ｂおよび図２Ａに示すように、第１内側凸部９ａと第２内側凸部９ｂとが電気的に接続されて、接合部９ａｂとなる。また、第２外側凸部１１ｂと第３外側凸部１１ｃとが電気的に接続されて、接合部１１ａｂとなる。さらに、第３内側凸部９ｃと第４内側凸部９ｄとが電気的に接続されて、接合部９ｃｄとなる。

これらの接合部を形成するための方法は、特に限定されず、レーザ溶接、アーク溶接法、超音波接合法、はんだ接合、導電性ペーストなどでの接合などが例示される。接合時には、図２Ａに示すリードフレーム１４ａ〜１４ｄが各導電性板片６ａ〜６ｄにそれぞれ取り付けられた状態であることが好ましいが、除去された後でもよい。

本実施形態では、図２Ａに示すリードフレーム１４ａ〜１４ｄ（図示上の２点鎖線の部分）が各導電性板片６ａ〜６ｄにそれぞれ取り付けられた状態で、上記の接合が行われ、その後に、図１Ｂに示すコア部４の形成が行われ、その後に、リードフレーム１４ａ〜１４ｄが切断などにより除去されてもよい。あるいは、コア部４の形成前に、リードフレーム１４ａ〜１４ｄが切断などにより除去されてもよい。図１Ｂに示すように、本実施形態では、コア部４は、コイル部６の内周部と外周部と巻回軸両端部とを一体化して全体を覆うようになっている。

コア部４は、磁性粉体およびバインダを含む顆粒を圧縮成形または射出成形して形成してある。磁性粉体としては、特に限定されないが、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）、カルボニル鉄系、カルボニルＮｉ系、アモルファス粉、ナノクリスタル粉などの金属磁性体粉が好ましく用いられる。

磁性粉体の粒径は、好ましくは０．５〜５０μｍである。本実施形態では、磁性粉体は、金属磁性粒子であり、その粒子外周は、絶縁被膜してあることが好ましい。絶縁被膜としては、金属酸化物被膜、樹脂被膜、リンや亜鉛などの化成膜などが例示される。

ただし、磁性粉体としては、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎなどのフェライト磁性体粉であってもよい。バインダ樹脂としては、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、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、シリコン樹脂、これらを組み合わせたものなどが例示される。

コア部４の形成に際しては、コイル部６の主要部分が金型の内部にインサートされ、外部端子片１２ａおよび１２ｄの大部分は金型から露出して、金型内でコア部４が圧縮成形により形成される。図１Ａおよび図１Ｂに示す実施形態では、コア部４の対向するＸ軸方向側面４ＣからＸ軸方向に沿って外部端子片１２ａおよび１２ｄがそれぞれ引き出され、コア部４の形状に合わせてコア部４の側面４Ｃから上面４Ａに折曲成形される。本実施形態では、コア部４の上面４Ａが実装面となり、コア部４の下面が反実装面となる。

本実施形態では、外部端子片１２ａおよび１２ｄは、コイル部６を構成する導電性板片６ａ〜６ｄのいずれかと一体に成形してあり、図２Ｂに示すパターン幅ｃ３よりも大きいＹ軸方向幅を有する。外部端子片１２ａおよび１２ｄのＹ軸方向幅は、コア部４のＹ軸方向幅の３０〜１００％の幅であることが好ましい。

本実施形態では、コア部４の上面４Ａは、回路基板などに接続される実装側外面であり、相互に垂直なＸ軸およびＹ軸を通る平面と略平行に形成してあり、コイル部６の巻軸が、Ｘ軸およびＹ軸を通る平面と垂直なＺ軸に対して略平行になっている。本実施形態では、コア部４の下面４Ｂは、上面４Ａに対して略平行な反実装側外面であり、４つの側面４Ｃは、これらの上面および下面に対して略垂直となっている。ただし、コア部４の形状は、特に限定されず、６面体に限らず、円柱形、楕円柱、多角柱などであっても良い。

本実施形態のインダクタ素子２のサイズは、特に限定されないが、たとえばＸ軸方向幅Ｘ０が１．０〜２０ｍｍ、Ｙ軸方向幅Ｙ０が１．０〜２０ｍｍ、高さＺ０が１．０〜１０ｍｍである。このインダクタ素子２は、たとえばトランス、バラン、コモンモードフィルタ（コモンモードチョーク）、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路素子、電源ラインにおけるチョークコイル、デカップリング素子、インピーダンスマッチングのための素子、フィルタの構成素子、アンテナ素子などとして用いることができる。

本実施形態に係るコイル部６では、図２Ｂに示すように、第１内側端部８ａには、第１所定パターン７ａのパターン延長線Ｐ１に所定角度θで交差する方向Ｐ２に突出する第１内側凸部９ａが一体的に形成してある。このため、第１所定パターン７ａがらせん状パターンである場合においても、第１内側凸部９ａと、その外側に位置するらせん状パターンの導電性板片途中部分との間の余裕隙間ｃ２を広げることができる。すなわち、余裕隙間ｃ２を、らせん状パターンにおけるパターン隙間ｃ１よりも広い隙間にすることができる。

そのため、第１内側凸部９ａと第２内側凸部９ｂとを溶接などで接合する場合に、その接合部９ａｂが、その外側に位置するらせん状パターンの導電性板片途中部分にまで及ばす、ショート不良を引き起こすおそれが少ない。したがって、本発明のコイル部６では、コイル部６の外径を小さくしても、導電性板片６ａ〜６ｄを複数積層することで、コイル部６の巻き数を増大させることが容易である。

また本実施形態では、全ての導電性板片６ａ〜６ｄが、らせん状のパターン７ａ〜７ｄを有するために、コイル部６の巻き数を増大させることができる。さらに本実施形態では、第１外側端部１０ａには、第１外部端子片１２ａが一体に形成してあると共に、第４外側端部１０ｄには、第４外部端子片１２ｄが一体に形成してある。外部端子片１０ａ，１０ｄは、コア部（封止部）４から外部に露出する部分である。これらの部分が、いずれかの導電性板片に一体成形されることで、端子片を別途接続する必要がなくなる。

第２実施形態
図３および図４に示すように、本実施形態に係るインダクタ素子２Ａは、コイル部６Ａの構成が少し異なる以外は、第１実施形態に係るインダクタ素子２と同じである。本実施形態のコイル部６Ａは、第４導電性板片６ｄ１が、第１実施形態の第４導電性板片６ｄの代わりに配置される。以下、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、共通する部分の説明は省略する。

図４に示すように、本実施形態の第４導電性板片６ｄ１は、第４所定パターン７ｄ１を有する。この第４所定パターン７ｄ１は、Ｘ軸およびＹ軸を含む二次元の平面で円弧状を形成するリードパターンであり、コイル部６Ａからの引出配線を構成するが、約１/２周分だけ、コイル部６Ａの一部も兼ねている。

本実施形態の第４導電性板片６ｄ１のパターン７ｄ１の外側端には、第４外側端部１０ｄが形成してある。第４外側端部１０ｄには、第４外側凸部１１ｄが一体的に形成してある。本実施形態では、第４外側凸部１１ｄが、コイル部６Ａの径方向外側方向（この実施形態ではＸ軸方向）に突出している。本実施形態では、第４外側凸部１１ｄが、第４外部端子片１２ｄを構成している。第４外部端子片１２ｄは、第１外部端子片１２ａとＸ軸方向の逆向きに形成してあり、後工程で除去される第４リードフレーム１４ｄに連結してある。

第４内側端部８ｄには、第３内側凸部９ｃが突出する方向に合わせて突出する第４内側凸部９ｄが一体的に形成してある。第３内側凸部９ｃと第４内側凸部９ｄとが電気的に接続されて、図３に示す接合部９ｃｄとなる。

本実施形態では、コイル部６Ａを構成する導電経路１５の巻き数が、第１実施形態と比較して少なくなるが、第４導電性板片６ｄ１がリードパターンを有するために、その内側端部８ｄには、溶接などによる接合部ｃｄを形成しやすい。

図５に示すコイル部６Ｂは、図４に示すコイル部６Ａの変形例であり、第４導電性板片６ｄ２が図４に示す第４導電性板片６ｄ１の代わりに配置してある以外は、図４に示すコイル部６Ａと同様である。本実施形態の第４導電性板片６ｄ２は、第４所定パターン７ｄ２を有する。

この第４所定パターン７ｄ２は、Ｘ軸およびＹ軸を含む二次元の平面で直線状パターンの組合せからなるリードパターンであり、コイル部６Ｂからの引出配線を構成するが、約１/２周分だけ、コイル部６Ｂの一部も兼ねている。図５に示すコイル部６Ｂも、図４に示すコイル部６Ａと同様な作用効果を奏する。

第３実施形態
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、本実施形態に係るインダクタ素子２Ｂは、コア部４の構成が異なる以外は、第１実施形態または第２実施形態に係るインダクタ素子２と同じである。本実施形態のコア部４は、上面４Ａの少なくとも中央部分を含む第１領域４ａと、下面４Ｂの少なくとも中央部分を含む第２領域４ｂとから成る。本実施形態では、中央部分とは、コイル部６の内側部分を意味する。

本実施形態では、第１領域４ａは、コイル部６のＺ軸方向上端よりもさらに上に位置して上面４Ａの全面を含むベース部４ａ１と、ベース部４ａ１の中央部から連続して下面４Ｂの方向にＺ軸方向に沿って山形に突出する凸部４ａ２とを有する。ベース部４ａ１は、上面４Ａと、コア部４の４つの側面４Ｃの上部とを構成している。

第２領域４ｂは、コイル部６のＺ軸方向下端よりもさらに下に位置して下面４Ｂの全面を含むベース部４ｂ１と、ベース部４ｂ１の中央部から連続して上面４Ｂの方向にＺ軸方向に沿って突出する凸部４ｂ２とを有する。凸部４ｂ２は、山形に突出する凸部４ａ２と共に、コイル部６の内周面との隙間を埋めるような形状を有している。第２領域４ｂは、ベース部４ｂ１からコイル部６の外周部で連続して上面４Ａの方向にＺ軸方向に沿って突出する外周部４ｂ３を有する。外周部４ｂ３は、コア部４の４つの側面４Ｃの下部を構成している。第２領域４ｂを構成する磁性粉体とバインダ樹脂との混合物は、コイル部６を構成する導電経路１５間の隙間にも充填されている。

第１領域４ａのベース部４ａ１のＺ軸方向の厚みは、好ましくは、コア部４の高さＺ０の１０〜４０％であり、第２領域４ｂのベース部４ｂ１のＺ軸方向の厚みと同程度であるが、必ずしも同一である必要はない。凸部４ａ２の高さ（Ｚ軸方向）は、コイル部６のＺ軸方向の高さより低くても高くてもよい。また、凸部４ａ２は、裁頭錐体形状であることが好ましい。凸部４ａ２の形成が容易であると共に、空芯コイルとしてのコイル部６の内部に凸部４ａ２を入り込ませやすく、しかも位置決め効果があるからである。

本実施形態では、コア部４を構成する第１領域４ａおよび第２領域４ｂは、所定の界面で直接に接触しており、双方共に、磁性粉末とバインダ樹脂とを含むが、バインダ樹脂の含有量、あるいは空隙の密度が異なる。すなわち、第１領域４ａにおける空隙の密度よりも、第２領域４ｂにおける空隙の密度を異ならせても良い。あるいは、第１領域４ａにおけるバインダ樹脂の含有量よりも、第２領域４ｂにおけるバインダ樹脂の含有量を異ならせても良い。

本実施形態において、空隙とは、コア部４を任意の断面で切断した場合に、内径が３〜３０μｍの断面空間が観察された部分を意味する。空隙の形状は、たとえば円形に近いことが好ましいが、必ずしも円形ではなく、楕円形、多角形でもよい。空隙の内径は、観察された断面空間の形状の外接円で判断する。

本実施形態において、空隙の密度は、コア部４を任意の断面で切断した場合の断面写真において、９０μｍ×１２０μｍの四角形の面積内に観察される空隙の数で定義される。また、空隙の密度が高いとは、比較される断面における空隙の密度に対して、好ましくは１５０％以上、さらに好ましくは３００％以上に密度が高いことを意味する。

たとえば第１領域４ａに対して第２領域４ｂの空隙の密度を高くするための方法の一例としては、たとえば第２領域４ｂを形成するための材料に含まれる溶剤の量を、第２領域４ｂを形成するための材料に含まれる溶剤の量よりも多くすることが挙げられる。溶剤の量を多くすることで、コア部４を成形するための乾燥工程、加熱工程、あるいは圧縮工程において、第２領域４ｂでは、溶剤が蒸発して空隙となる割合が多くなり、第２領域４ｂの空隙の密度を高くすることができる。

なお、本実施形態では、第１領域４ａは、単純な形状を有しており、巻回されている導電経路１５の間の隙間に入り込ませる必要がないため、第１領域４ａを形成するための材料には、溶剤は、ほとんど含ませなくてもよい。逆に、第２領域４ｂは、巻回されている導電経路１５の間の隙間に入り込ませる必要があるため、第２領域４ｂを形成するための材料には、溶剤が多く含まれていることが好ましい。

第１領域４ａに対して第２領域４ｂの空隙の密度を高くするための方法の別の例としては、以下の方法も考えられる。たとえば第１領域４ａを予め成形した後に、第２領域４ｂを形成するための磁性体ペーストに、成形後の第１領域４ａの凸部４ａ２側をコイル部６と共に浸漬させ、磁性体ペーストを硬化させる際に、磁性体ペーストから溶剤成分が抜け難くするようにしてもよい。たとえば溶剤が抜けにくいパレットに磁性体ペーストを入れ、そこに、成形後の第１領域４ａの凸部４ａ２側をコイル部６と共に浸漬させ、溶剤が外部に抜けにくい状態で磁性体ペーストを硬化させてもよい。このような方法によっても、第２領域４ｂにおける空隙の密度を、第１領域４ａよりも高めることができる。

本実施形態では、第１領域４ａおよび第２領域４ｂに含まれるバインダ樹脂の含有量は、磁性粉末１００質量部に対して、１〜１１であることが好ましい。第１領域４ａおよび第２領域４ｂに含まれるバインダ樹脂の含有量は、同じでもよいが、異ならせても良い。第２領域４ｂにおいて、空隙の密度を上げる観点からは、第２領域４ｂに含まれるバインダ樹脂の含有量は、第１領域４ａに含まれるバインダ樹脂の含有量よりも多いことが好ましい。たとえば第２領域４ｂに含まれるバインダ樹脂の含有量は、第１領域４ａに含まれるバインダ樹脂の含有量の１１０〜２００％であることが好ましい。

次に、図６Ａおよび図６Ｂに示すインダクタ素子２の製造方法について説明する。まず、たとえば金型のキャビティ内に、図６Ｂに示す第１領域４ａを形成する。第１領域４ａには、山形の凸部４ａ２が形成してある。第１領域４ａは、磁性粉末とバインダ樹脂とを少なくとも含んでいる。第１領域４ａの形状は比較的に単純な形状なので、第１領域４ａを形成するための材料には、溶剤はほとんど含ませなくても良い。

次に、凸部４ａ２が空芯コイルとしてのコイル部６の内部に入り込むように、コイル部６をベース部４ａ１の上に設置する。その際に、凸部４ａ２とベース部４ａ１との鈍角状の境界部に、コイル部６の下端内周部が自己整合的に位置合わせされる。凸部４ａ２は、裁頭錐体形状を有するために、コイル部６を第１領域４ａのベース部４ａ１上の中央部に位置決めして設置しやすい。なお、コイル部６は、第１実施形態のコイル部６と同様にして製造される。

その後に、第２領域４ｂを構成する磁性粉末とバインダ樹脂とを含む混合物（第１領域４ａよりも溶剤を多く含む）をキャビティ内に充填し、全体を加熱圧縮することで、図６Ａに示すインダクタ素子２が得られる。加熱圧縮時の加熱温度は、好ましくは５０〜３００°Ｃであり、圧縮圧力は、好ましくは１〜４００Ｐａである。圧縮成形するための方法としては、金型を用いてもよいし、油圧や水圧を利用してもよい。

その後にコア体４から飛び出している外部端子片１２ａ，１２ｄをコア部４の外表面に沿って折り曲げて成形する。

本実施形態に係るインダクタ素子２では、反実装側外面である下面４Ｂの少なくとも中央部分を含むコア部４の第２領域４ｂにおける空隙の密度が、実装側外面の上面４Ａに比較して多くなっている。このため、コア部４の反実装側外面である下面４Ｂでは、第２領域４ｂから成る空孔リッチ層が形成され、その空孔リッチ層が、応力緩和層およびクラック拡大防止層となり、クラックの発生を抑制すると共に、クラックの拡大を抑制する。

本実施形態に係るインダクタ素子２Ｂでは、特にスイッチング周波数が高い用途（たとえば携帯電話用）に用いられる場合に、コイル部６が発熱してコア部４の実装側外面と反実装側外面との間で熱膨張差が生じたとしても、反実装側外面である下面４Ｂにクラックが生じ難くなる。

また逆に、実装側外面の上面４Ａの少なくとも中央部分を含むコア部４の第１領域４ａにおける空隙の密度を、反実装側外面である下面４Ｂに比較して多くすれば、第１領域４ａが空孔リッチ層となる。その場合には、実装側外面である上面４Ｂに空孔リッチ層が形成され、空孔リッチ層が、応力緩和層およびクラック拡大防止層となり、クラックの発生を抑制すると共に、クラックの拡大を抑制する。特に自動車のエンジンルームや動力機械の内部など、高温環境下に曝される場合などに、回路基板が熱膨張したとしても、実装側外面であるコア部４の上面４Ａにクラックが生じ難くなる。

さらに本実施形態において、実装側外面である上面４Ａの少なくとも中央部分を含むコア部４の第１領域４ａにおける樹脂の含有量を、反実装側外面の下面４Ｂに比較して多くした場合には、第１領域４ａから成る樹脂リッチ層が形成され、その樹脂リッチ層が、応力緩和層となり、クラックの発生を抑制する。

さらにまた、本実施形態において、反実装側外面である下面４Ｂの少なくとも中央部分を含むコア部４の第２領域４ｂにおける樹脂の含有量を、実装側外面の上面４Ａに比較して多くした場合には、第２領域４ｂから成る樹脂リッチ層が形成され、その樹脂リッチ層が、応力緩和層となり、クラックの発生を抑制する。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、図１〜図６に示す実施形態では、第１導電性板片６ａと第４導電性板片６ｄ（６ｄ１，６ｄ２も同様）との間に、第２導電性板片６ｂと第３導電性板片６ｃとを積層させて接続してあるが、第２導電性板片６ｂと第３導電性板片６ｃとを省略してもよい。その場合には、第１導電性板片６ａの内側端部８ａに第４導電性板片６ｄ（６ｄ１，６ｄ２も同様）の内側端部８ｄ（８ｄ１，８ｄ２も同様）が接続され、第４導電性板片６ｄ（６ｄ１，６ｄ２も同様）が第２導電性板片として機能する。

２，２ａ〜２ｂ… インダクタ素子（コイル装置）
４… コア部（封止部）
４ａ… 第１領域
４ａ１… ベース部
４ａ２… 凸部
４ｂ… 第２領域
４ｂ１… ベース部
４ｂ２… 内周部
４Ａ… 上面
４Ｂ… 下面
４Ｃ… 側面
６、６Ａ，６Ｂ… コイル部
６ａ〜６ｄ… 導電性板片
７ａ〜７ｄ… 第１〜第４所定パターン
８ａ〜８ｄ… 内側端部
９ａ〜９ｄ… 内側凸部
９ａｂ，９ｃｄ，１１ｂｃ… 接合部
１０ａ〜１０ｄ… 外側端部
１１ａ〜１１ｄ… 外側凸部
１２ａ，１２ｄ… 外部端子片
１４ａ〜１４ｄ… リードフレーム
１５… 導電経路
Ｐ１… パターン延長線
Ｐ２… 突出方向
ｃ１… パターン隙間
ｃ２… 余裕隙間

Claims (9)

1. 第１内側端部と第１外側端部とを持ち、二次元の第１所定パターンを有する第１導電性板片と、
   第２内側端部と第２外側端部とを持ち、二次元の第２所定パターンを有する第２導電性板片と、を有するコイル部であって、
   前記第１導電性板片と前記第２導電性板片とが積層方向に配置してあり、
   前記第１内側端部には、前記第１所定パターンのパターン延長線に交差する方向に突出する第１内側凸部が一体的に形成してあり、
   前記第２内側端部には、前記第１内側凸部が突出する方向に合わせて突出する第２内側凸部が一体的に形成してあり、
   前記第１内側凸部と前記第２内側凸部とが電気的に接続してあり、
   前記第２外側端部には、第２外部端子片が一体に形成してあり、
   前記第２所定パターンが、リードパターンであるコイル部。
2. 前記第１所定パターンが、らせん状パターンである請求項１に記載のコイル部。
3. 前記第１外側端部には、第１外部端子片が一体に形成してある請求項１または２に記載のコイル部。
4. 第１内側端部と第１外側端部とを持ち、二次元の第１所定パターンを有する第１導電性板片と、
   第２内側端部と第２外側端部とを持ち、二次元の第２所定パターンを有する第２導電性板片と、を有するコイル部であって、
   前記第１導電性板片と前記第２導電性板片とが積層方向に配置してあり、
   前記第１内側端部には、前記第１所定パターンのパターン延長線に交差する方向に突出する第１内側凸部が一体的に形成してあり、
   前記第２内側端部には、前記第１内側凸部が突出する方向に合わせて突出する第２内側凸部が一体的に形成してあり、
   前記第１内側凸部と前記第２内側凸部とが電気的に接続してあり、
   第３内側端部と第３外側端部とを持ち二次元の第３所定パターンを有する第３導電性板片をさらに有し、
   前記第２導電性板片と前記第３導電性板片とが積層方向に配置してあり、
   前記第２外側端部には、前記第２所定パターンのパターン延長線に交差する方向に突出する第２外側凸部が一体的に形成してあり、
   前記第３外側端部には、前記第２外側凸部が突出する方向に合わせて突出する第３外側凸部が一体的に形成してあり、
   前記第２外側凸部と前記第３外側凸部とが電気的に接続してあり、
   第４内側端部と第４外側端部とを持ち、二次元の第４所定パターンを有する第４導電性板片をさらに有し、
   前記第３導電性板片と前記第４導電性板片とが積層方向に配置してあり、
   前記第３内側端部には、前記第３所定パターンのパターン延長線に交差する方向に突出する第３内側凸部が一体的に形成してあり、
   前記第４内側端部には、前記第３内側凸部が突出する方向に合わせて突出する第４内側凸部が一体的に形成してあり、
   前記第３内側凸部と前記第４内側凸部とが電気的に接続してあり、
   前記第１所定パターンおよび第４所定パターンの内の少なくとも一方がリードパターンであるコイル部。
5. 前記第４外側端部には、第４外部端子片が一体に形成してある請求項４に記載のコイル部。
6. 前記第１導電性板片と前記第４導電性板片との間には、前記第２導電性板片と前記第３導電性板片との対が、複数繰り返して積層してある請求項４または５に記載のコイル部。
7. 前記第３所定パターンおよび前記第４所定パターンのうちの少なくとも１つが、らせん状パターンである請求項４〜６のいずれかに記載のコイル部。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のコイル部と、
   前記コイル部の主要部分を覆う封止部と、を有するコイル装置。
9. 前記封止部は、磁性体含有樹脂で構成されている請求項８に記載のコイル装置。

Images