JP7078004B2 - インダクタとその製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の1態様に係るインダクタの製造方法は、凹部と、凹部内に巻軸部とを有し、凹部の側壁に切り欠き部を有する第1予備成型体と、略平板形状であり、少なくとも1つの端部に沿って凸部を有する第2予備成型体を準備する工程、巻軸部に、導線を巻回して形成された巻回部を配置し、巻回部から引き出された引き出し部の先端部を、切り欠き部を介して第1予備成型体の外側面に配置することにより、巻回部と引き出し部を有するコイルを第1予備成型体に配置する工程、第2予備成型体を、凸部が切り欠き部に対向するように、第1予備成型体の凹部を覆って配置し、金型内で第1予備成型体と第2予備成型体を圧縮して、コイルが埋設され、磁性粉を含む磁性体を有する素体を形成する工程、及び、素体の表面に外部端子を形成して、外部端子と先端部を接続する工程を備える。
さらに、本発明の1態様に係るインダクタの製造方法は、凹部と、凹部内に巻軸部とを有し、凹部の側壁に切り欠き部を有する第1予備成型体と、略平板形状であり、少なくとも1つの端部に沿った領域の磁性粉充填率が他の領域の磁性粉充填率より高い第2予備成型体を準備する工程、巻軸部に、導線を巻回して形成された巻回部を配置し、巻回部から引き出された引き出し部の先端部を、切り欠き部を介して第1予備成型体の外側面に配置することにより、巻回部と引き出し部を有するコイルを第1予備成型体に配置する工程、第2予備成型体を、磁性粉充填率が高い領域が切り欠き部に対向するように、第1予備成型体の凹部を覆って配置し、金型内で第1予備成型体と第2予備成型体を圧縮して、コイルが埋設され、磁性粉を含む磁性体を有する素体を形成する工程、及び、素体の表面に外部端子を形成して、外部端子と先端部を接続する工程を備える。
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態や実施例に分けて示す場合があるが、異なる実施形態や実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態や実施例では、前述と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態や実施例ごとには逐次言及しないものとする。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。また、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「上下(高さ)方向」、「水平方向」及び、それらの用語を含む別の用語)を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
以下で詳細に説明する本発明は、上記の考えと試みに基づいている。
図1及び図2を参照しながら、本発明の実施形態1に係るインダクタの説明を行う。図1は、本発明の実施形態1に係るインダクタ1を示す斜視図である。図2は、図1に示すインダクタ1の素体2を示す斜視図である。
以下、各構成部材の詳細を説明する。
素体2は、コイル8と磁性体6とを備える。コイル8は磁性体6に埋設されている。
磁性体6の外観形状は、長手方向及び短手方向を有する矩形形状である上側の主面6a及び下側の主面6bと、2つの長手方向の側面6d、6fと、2つの短手方向の側面6c、6eを有する略直方体形状である。磁性体6の長手方向の長さW1は、例えば約2mmから12mmであり、短手方向の長さD1は、例えば約2mmから12mmであり、高さ方向の長さH1は、例えば約1mmから6mmである。
コイル8は、表面に絶縁性を有する被覆層と、被覆層の表面に融着層を有し、一対の幅広面を有する断面が矩形形状の導線(いわゆる、平角線)を巻回した巻回部10と、巻回部10の外周から引き出された一対の引き出し部14、18とを有する。
同様に、引き出し部18の先端部20は、磁性体6の短手方向の側面6eから露出している。引き出し部18は、先端部20の幅広面20aが磁性体6の短手方向の側面6eに配置されるように、素体2内で屈曲されている。
次に、図5から図9を参照して、磁性体6内での磁性粉の充填分布状態を、磁性粉充填率に注目して説明する。図5は、図1に示すインダクタ1の素体2の第1領域22及び第2領域24を説明する斜視図である。図6及び図7は、図5に示す素体2の側面図である。図8は、図5に示す素体2の正面図である。図9は、図5に示す素体の上面図である。
一対の外部端子4の一方の外部端子は、先端部16、先端部16が露出する側面6c、及び、2つの主面6a、6bと長手方向の2つの側面6d、6fとの一部を覆って配置される。一対の外部端子4の他方の外部端子は、先端部20、先端部20が露出する側面6e、及び、2つの主面6a、6bと長手方向の2つの側面6d、6fとの一部を覆って配置される。外部端子4と先端部16、20は電気的に接続されている。
このように構成されたインダクタ1は、引き出し部14、18の先端部16、20が露出する側面6c、6eを含む領域であって、先端部16、20が側面6c、6eにおいて露出する位置よりも一方の主面(上側の主面6a)側の領域(第1領域22及び第2領域24)の磁性粉充填率が、他の領域の磁性粉充填率よりも高い。これにより側面6c、6eに露出する先端部16、20と磁性体6との境界部分が磁性体6で十分に覆われ、先端部16、20以外の部分が磁性体6で覆われている。その結果、外部端子4とコイル8の先端部16、20以外の領域との接触が防止され、インダクタ1のショート不良を低減することができる。
次に、図10を参照しながら実施形態2に係るインダクタ101について説明する。図10は、本発明の実施形態2に係るインダクタ101の素体102のコイル108及び第3領域30を説明する斜視図である。インダクタ101は、一対の引き出し部114、118の先端部116、120がともに、磁性体106の長手方向の1つの側面106dから露出している点で実施形態1に係るインダクタ1と異なる。さらに、磁性粉充填率が高い領域の配置も実施形態1に係るインダクタ1と異なる。以下では、実施形態1に係るインダクタ1と異なる点について詳細に説明する。
次に、図11から図14を参照して、磁性体106内での磁性粉の充填分布を、磁性粉充填率に注目して説明する。図12は、図10に示すインダクタ101の素体102のコイルと第3領域30を説明する正面図である。図13は、図10に示すインダクタ101の素体102のコイル及び第3領域30を説明する上面図である。図14及び図15は、図10に示すインダクタ101の素体102のコイル及び第3領域30を説明する側面図である。
はじめに、図に示すように、第3領域30を幅方向に3つのセクションS1、S2、S3に分ける。第1セクションS1は、磁性体106の側面のうち、引き出し部118が露出する側の側面106eから引き出し部118の先端部120が磁性体106から露出し始める位置までである。第2セクションS2は、引き出し部118の先端部120が磁性体106から露出し始める位置から、引き出し部114の先端部116が磁性体106から露出し始める位置までである。第3セクションS3は、引き出し部114の先端部116が磁性体106から露出し始める位置から、磁性体106の側面のうち、引き出し部114が露出する側の側面106cまでである。
一対の外部端子(図示せず)はそれぞれ、引き出し部114、118の先端部116、120を覆う様に、短手方向のそれぞれの側面106c、106e及び、2つの主面106a、106bと長手方向の2つの側面106d、106fとの一部に配置される。一対の外部端子は、それぞれ先端部116、120に電気的に接続されている。
このように構成されたインダクタ101は、引き出し部114、118の先端部116、120がともに、磁性体106の長手方向の1つの側面106dに露出しており、磁性粉充填率が高い領域を1箇所だけ備えている。これにより、例えば、実施形態1に係るインダクタ1のように複数の側面から先端部116、120が露出し、磁性粉充填率が高い領域が複数設けられているインダクタよりも、磁性粉の使用量を減らすことができ、製造コストを低下させることができる。
次に、実施形態1に係るインダクタ1の製造方法を説明する。
本実施形態に係るインダクタ1の製造方法は、
(1)第1予備成型体50及び第2予備成型体70を準備する工程、
(2)コイル8を配置する工程、
(3)素体2を形成する工程、
(4)外部端子4を配置する工程、を含む。
以下、図16Aから図16C及び図17を参照して、各工程の詳細を説明する。図16Aは実施形態1に係るインダクタの予備成型体を説明する斜視図、図16Bから図16Cは実施形態1に係るインダクタの製造工程を説明する斜視図である。図17は、実施形態1に係るインダクタの別の製造方法における製造工程を説明する斜視図である。
本工程では、図16Aに示す様に、凹部52と、凹部52内に巻軸部54とを有し、凹部52の向かい合う側壁に切り欠き部56を有し、磁性粉と樹脂の混合物で形成された第1予備成型体50と、平板形状であり、2つの向かい合う端部に凸部74を有し、磁性粉と樹脂の混合物で形成された第2予備成型体70を準備する。第1予備成型体50は長手方向と短手方向を有する略直方体形状であり、凹部52は第1予備成型体50の上面に開口している。切り欠き部56は、第1予備成型体50の短手方向の側壁50c、50eに設けられている。第2予備成型体70は、長手方向と短手方向を有する矩形形状を主面とする平板である。第2予備成型体70の凸部74は、第2予備成型体70の短手方向の端部に沿って配置され、その延在方向が短手方向の側面と平行になっている。凸部74は、平板の厚さ方向に突出している。凸部74は、互いの突出方向が同一でもよいし、異なっていてもよい。つまり、一方の凸部が平板の上面から突出し、他方の凸部が下面から突出していてもよいし、2つの凸部がともに平板の上面(下面)から突出していてもよい(図17参照)。凸部74の厚みは、平板の厚みよりも1%以上10%以下、厚く形成されている。第1予備成型体50と第2予備成型体70は、互いの短手方向の長さと、長手方向の長さが略一致している。
本工程では、図16Bに示すように、第1予備成型体50の巻軸部54の側面に、導線を巻回して形成された巻回部10の内周面を対向させて、巻軸部54に巻回部10を配置し、巻回部10から引き出された引き出し部14、18を第1予備成型体50の外部へ引き出すことにより、巻回部と引き出し部を有するコイル8を第1予備成型体に配置する。コイル8は、導体と、導体の表面に形成された絶縁性を有する被覆層と、被覆層の表面に形成された融着層を有し、互いに対向する一対の幅広面を有する導線(いわゆる、平角線)を用いて形成される。巻回部10は、導線の両端が外周部に位置し、内周部で互いに繋がった状態で、上下2段に巻回(いわゆる、アルファ巻き)して形成される。巻回部10の外周部から引き出された引き出し部14及び引き出し部18はそれぞれ、切り欠き部56を介して第1予備成型体50の外部まで引き出される。さらに引き出された引き出し部14、18の先端部16、20は、第1予備成型体50の短手方向の側壁50c、50eの外側面に配置される。このとき、先端部16、20の幅広面16a、20aの幅方向が巻軸部54の中心軸方向と略一致するように留意する。
本工程では、図16Bに示す様に、コイル8が配置された第1予備成型体50を成型金型内に配置する。このとき、コイル8が配置された第1予備成型体50は、コイル8の引き出し部14、18の先端部16、20が第1予備成型体50の短手方向の側壁50c、50eの外側面と成型金型の内側面との間に挟まれる様に配置される。成型金型は、側壁50c、50eの外側面と成型金型の内側面との間の隙間が、先端部16、20の厚さと一致する、又は、先端部16、20の厚さよりもやや広くなる寸法である。
本工程では、先端部16、20が露出している短手方向の側面6c、6eと、側面6c、6eそれぞれに隣接する4つの面6a、6b、6d、6fの一部に跨って、導電性ペーストのような流動性を有する導電性樹脂をディップにより塗布し、塗布された導電性樹脂上にめっきが施して一対の外部端子4を形成する。めっきは、導電性樹脂上に形成されるニッケル層とニッケル層上に形成されるスズ層により構成される。
このようなインダクタ1の製造方法は、成型金型内で、第2予備成型体70を、凸部74が第1予備成型体50の切り欠き部56に対向するように、第1予備成型体50に対して配置する。この状態で第1予備成型体50と第2予備成型体70とを圧縮するので、凸部74、特に凸部74に含まれる磁性粉が第1予備成型体50の切り欠き部56を埋める補充材料となり、切り欠き部56が埋められる。これにより先端部16、20以外の部分が磁性体6で覆われる。その結果、外部端子4とコイル8の先端部16、20以外の領域との接触が防止され、インダクタ1のショート不良を低減することができる。また、凸部74により切り欠き部56が埋められるので、磁性粉が充足されない領域が生じるのを防ぐことができ、磁性粉が充足されない領域によって磁束の流れが阻害されるのを防止できる。
上記の製造方法のおける第1予備成型体50及び第2予備成型体70を準備する工程では、端部に凸部74を有する第2予備成型体70を準備しているが、第2予備磁性体は、これに限られない。例えば、図18に示すように、第2予備成型体は、長手方向と短手方向を有する平板であって、短手方向の端部に沿った領域の磁性粉充填率が他の領域の磁性粉充填率より高い平板であってもよい。この磁性粉充填率が高い領域78は、例えば、他の領域よりも1%から3%程度高くなっている。また、この時も、第1予備成型体50と磁性粉充填率が高い領域78を有する第2予備成型体76は、互いの短手方向の長さと、長手方向の長さが略一致している。
次に、実施形態2に係るインダクタ101の製造方法を説明する。
実施形態2に係るインダクタ101の製造方法は、
(1)第1予備成型体150及び第2予備成型体170を準備する工程、
(2)コイル8を配置する工程、
(3)素体2を形成する工程、
(4)外部端子4を配置する工程、を含む。
以下、図19を参照して、各工程の詳細を説明する。図19は、実施形態2に係るインダクタ101の一製造工程の模式図である。
本工程では、凹部152と、凹部152内に巻軸部54とを有し、凹部152の1つの側壁に切り欠き部156を有し、磁性粉と樹脂の混合物で形成された第1予備成型体150と、平板形状であり、1つの端部に凸部174を有し、磁性粉と樹脂の混合物で形成された第2予備成型体170を準備する。第1予備成型体150は長手方向と短手方向を有する略直方体形状であり、凹部152は第1予備成型体150の上面に開口している。切り欠き部156は、第1予備成型体150の1つの長手方向の側壁150dに設けられている。第2予備成型体170は、長手方向と短手方向を有する矩形形状を主面とする平板である。第2予備成型体170の凸部174は、第2予備成型体170の1つの長手方向の端部に沿って配置され、その延在方向が長手方向の側面と平行になっている。凸部174は、平板の厚さ方向に突出している。凸部174の厚みは、平板の厚みよりも1%以上10%以下、厚く形成されている。第1予備成型体150と第2予備成型体170は、互いの短手方向の長さと、長手方向の長さが略一致している。
本工程では、第1予備成型体150の巻軸部54の側面に、導線を巻回して形成された巻回部10の内周面を対向させて、巻軸部54に巻回部10を配置し、巻回部10から引き出された引き出し部114、118を第1予備成型体150の外部へ引き出すことにより、巻回部と引き出し部を有するコイル108を第1予備成型体に配置する。コイル108は、導体と、導体の表面に形成された絶縁性を有する被覆層と、被覆層の表面に形成された融着層を有し、互いに対向する一対の幅広面を有する導線(いわゆる、平角線)を用いて形成される。巻回部10は、導線の両端が外周部に位置し、内周部で互いに繋がった状態で、上下2段に巻回(いわゆる、アルファ巻き)して形成される。巻回部10の外周部から引き出された引き出し部114及び引き出し部118は、切り欠き部156を介して第1予備成型体150の外部まで引き出される。さらに引き出された引き出し部114、118の先端部116、120は、第1予備成型体150の長手方向の側壁150dの外側面に配置される。このとき、先端部116、120の幅広面116a、120aの幅方向が巻軸部54の中心軸方向と略一致するように留意する。
本工程では、コイル8が配置された第1予備成型体150を成型金型内に配置する。このとき、コイル8が配置された第1予備成型体150は、コイル8の引き出し部14、18の先端部16、20が第1予備成型体150の長手方向の側壁150dの外側面と成型金型の内側面との間に挟まれる様に配置される。成型金型は、側壁150dの外側面と成型金型の内側面との間の隙間が、先端部16、20の厚さと一致する、又は、先端部16、20の厚さよりもやや広くなる寸法である。
本工程では、短手方向の側面106c、106eと、側面106c、106eそれぞれに隣接する4つの面106a、106b、106d、106fの一部に跨り、長手方向の側面6dに露出している先端部116、120がそれぞれ覆われる様に、導電性ペーストのような流動性を有する導電性樹脂をディップにより塗布し、塗布された導電性樹脂上にめっきが施して外部端子を形成する。めっきは、導電性樹脂上に形成されるニッケル層とニッケル層上に形成されるスズ層により構成される。
このようなインダクタ101の製造方法では、凸部174を1箇所だけ備えている第2予備成型体170を用いればよい。これにより、例えば、実施形態1に係るインダクタ1のように複数の側面から先端部116、120が露出し、磁性粉充填率が高い領域を複数有するインダクタを製造する方法よりも、磁性粉の使用量を減らすことができ、製造コストを低下させることができる。
上記の製造方法のおける第1予備成型体150及び第2予備成型体170を準備する工程では、端部に凸部174を有する第2予備成型体170を準備しているが、第2予備成型体はこれに限られない。例えば、図20に示すように、第2予備成型体は、長手方向と短手方向を有する平板であって、長手方向の端部に沿った領域の磁性粉充填率が他の領域の磁性粉充填率より高い平板であってもよい。この磁性粉充填率が高い領域178は、例えば、他の領域よりも1%から3%程度高くなっている。また、この時も、第1予備成型体150と磁性粉充填率が高い領域178を有する第2予備成型体170は、互いの短手方向の長さと、長手方向の長さが略一致している。
2、102 素体
4 外部端子
6、106 磁性体
6a、106a 上側の主面
6b、106b 下側の主面
6c、6e、106c、106e 短手方向の側面
6d、6f、106d、106f 長手方向の側面
8、108 コイル
10、100 巻回部
14、18、114、118 引き出し部
16、20、116、120 先端部
16a、20a、116a、120a 幅広面
16b、20b、116b、120b 側面
22 第1領域
24 第2領域
30 第3領域
50、150 第1予備成型体
52、152 凹部
54 巻軸部
56、156 切り欠き部
70、76、170 第2予備成型体
74、174 凸部
78、178 磁性粉充填率が高い領域
A 中心軸
D1、D2 素体の幅方向の長さ
H1、H2 素体の高さ方向の長さ
W1、W2 素体の奥行き方向の長さ
t 導線の線幅
Claims (4)
- 凹部と、前記凹部内に巻軸部とを有し、前記凹部の側壁に切り欠き部を有する第1予備成型体と、略平板形状であり、少なくとも1つの端部に沿って凸部を有する第2予備成型体を準備する工程、
前記巻軸部に、導線を巻回して形成された巻回部を配置し、前記巻回部から引き出された引き出し部の先端部を、前記切り欠き部を介して前記第1予備成型体の外側面に配置することにより、前記巻回部と前記引き出し部を有するコイルを前記第1予備成型体に配置する工程、
前記第2予備成型体を、前記凸部が前記切り欠き部に対向するように、前記第1予備成型体の前記凹部を覆って配置し、金型内で前記第1予備成型体と前記第2予備成型体を圧縮して、前記コイルが埋設され、磁性粉を含む磁性体を有する素体を形成する工程、及び、
前記素体の表面に外部端子を形成して、前記外部端子と前記先端部を接続する工程を備えることを特徴とする、インダクタの製造方法。 - 前記第2予備成型体の、前記凸部を有する端部の前記凸部の延在方向と平行な側面間の長さが、前記第1予備成型体の、前記第2予備成型体の前記凸部が対向する側壁と前記側壁に対向する側壁との間の長さよりも3%から4%大きい請求項1に記載のインダクタの製造方法。
- 凹部と、前記凹部内に巻軸部とを有し、前記凹部の側壁に切り欠き部を有する第1予備成型体と、略平板形状であり、少なくとも1つの端部に沿った領域の磁性粉充填率が他の領域の磁性粉充填率より高い第2予備成型体を準備する工程、
前記巻軸部に、導線を巻回して形成された巻回部を配置し、前記巻回部から引き出された引き出し部の先端部を、前記切り欠き部を介して前記第1予備成型体の外側面に配置することにより、前記巻回部と前記引き出し部を有するコイルを前記第1予備成型体に配置する工程、
前記第2予備成型体を、前記磁性粉充填率が高い領域が前記切り欠き部に対向するように、前記第1予備成型体の前記凹部を覆って配置し、金型内で前記第1予備成型体と前記第2予備成型体を圧縮して、前記コイルが埋設され、磁性粉を含む磁性体を有する素体を形成する工程、及び、
前記素体の表面に外部端子を形成して、前記外部端子と前記先端部を接続する工程を備えることを特徴とする、インダクタの製造方法。 - 前記第2予備成型体の、前記磁性粉充填率が高い領域を有する端部の前記領域の延在方向と平行な側面間の長さが、前記第1予備成型体の、前記第2予備成型体の前記領域が対向する側壁と前記側壁に対向する側壁との間の長さよりも3%から4%大きい請求項3に記載のインダクタの製造方法。
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