JP7078004B2 - インダクタとその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インダクタとその製造方法に関する。
電子機器の小型化が進むにつれて、インダクタも小型化することが求められている。小型化を図るインダクタの1つとして、磁性体内に配置されたコイルの引き出し部又は引き出し部に接続される端子電極部を引き出して、磁性体の表面に露出させ、この露出させた部分を外部端子に接続するインダクタが提供されている。このようなインダクタの製造方法として、(1)側面に切り欠き部を有する磁性粉を含む第1予備成型体と、第1予備成型体上に配置される磁性粉を含む第2予備成型体と、を準備し、(2)端子電極が切り欠き部を介して第1予備成型体外に引き出されるようにコイルを第1予備成型体に配置し、(3)コイルが配置された第1予備成型体と、第2予備成型体を成型金型に配置し、第1予備成型体と第2予備成型体が成型金型を用いて圧縮して一体化させ、磁性体を得る工程を含む方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2001-267160号公報
しかしながら、このような製造方法は、圧縮工程において、第1予備成型体の切り欠き部が磁性粉で十分に埋められず、第1予備成型体と第2予備成型体とが一体化された磁性体の表面に切り欠き部の一部が残ることがあった。これにより、コイルの外部端子と接続される部分以外の部分が磁性体から露出し、コイルの外部端子と接続される部分以外の部分が外部端子と接続され、完成したインダクタにおいてショート不良が生じていた。
本発明の1態様は、コイルの外部端子と接続される部分以外の部分と外部端子間のショート不良の発生を抑制できるインダクタ及びそのインダクタの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の1態様に係るインダクタは、磁性粉を含む磁性体、並びに、磁性体に埋設されており、導線を巻回した巻回部及び巻回部から引き出される一対の引き出し部を有するコイルを備えた素体と、素体上に形成された一対の外部端子と、を備えたインダクタであって、磁性体は、互いに対向する主面と主面に隣接する複数の側面とを有し、引き出し部の少なくとも一部は、磁性体の少なくとも1つの側面に露出して、外部端子と接続しており、引き出し部が露出する側面において引き出し部が露出している位置よりも一方の主面側における領域の磁性粉充填率は、磁性体の他の領域の磁性粉充填率よりも高い。
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。
本発明の1態様は、コイルの外部端子と接続される部分以外の部分と外部端子間のショート不良の発生を抑制できるインダクタ及びそのインダクタの製造方法を提供する。
本発明の第1実施形態に係るインダクタを示す斜視図である。 図1に示すインダクタの素体を示す斜視図である。 図2に示す素体の、一方の引き出し部が引き出された側の側面図である。 図2に示す素体の、他方の引き出し部が引き出された側の側面図である。 図1に示すインダクタの素体の第1領域及び第2領域を説明する斜視図である。 図5に示す素体の側面図である。 図5に示す素体の側面図である。 図5に示す素体の正面図である。 図5に示す素体の上面図である。 本発明の実施形態2に係るインダクタの素体のコイル及び第3領域を説明する斜視図である。 図10に示すインダクタの素体の正面図である。 図10に示すインダクタの素体のコイル及び第3領域を説明する正面図である。 図10に示すインダクタの素体のコイル及び第3領域を説明する上面図である。 図10に示すインダクタの素体のコイル及び第3領域を説明する側面図である。 図10に示すインダクタの素体のコイル及び第3領域を説明する側面図である。 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である。 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。 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。 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。 実施形態1に係るインダクタのさらに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。 実施形態2に係るインダクタの製造工程を説明する斜視図である。 実施形態2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。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態や実施例を説明する。なお、以下に説明するインダクタは、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。
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。
本発明の発明者らは、上記の圧縮工程において、第1予備成型体の切り欠き部が磁性粉で十分に埋められない原因は、圧縮時に磁性粉が移動する距離が圧縮力の大きさに依拠し、その圧力は埋設されるコイルが変形しない様に制限されるため、切り欠き部に磁性粉が十分に行き渡らないことにあると考えた。それゆえ、発明者らは、圧縮工程において、切り欠き部周辺に磁性粉が多く含まれている状態を作り出すことで上記の課題の解決を試みた。
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。
1.実施形態1
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。
インダクタ1は、磁性粉を含む磁性体6、及び、磁性体6に埋設されたコイル8を含む素体2と、素体2の表面に形成された一対の外部端子4とを備える。磁性体6は、2つの対向する主面6a、6bと複数(ここでは4つ)の側面6c、6d、6e、6fを有する略直方体形状である。コイル8は、導線を巻回した巻回部10と巻回部10から引き出される一対の引き出し部14、18とを有する。引き出し部14、18の少なくとも一部は、磁性体6の側面から露出し、外部端子4と接続している。磁性体6における磁性粉充填率は、磁性体6の側面において一対の引き出し部14、18がそれぞれ露出している位置を基準に、一方の主面6a又は6b側の方が他方の主面6b又は6aの側よりも大きい。
以下、各構成部材の詳細を説明する。
(素体)
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)
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。
磁性体6は、磁性粉と樹脂の混合物を加圧成形して形成される。混合物における磁性粉充填率は、例えば、60重量%以上であり、好ましくは80重量%以上である。磁性粉としては、Fe、Fe-Si-Cr、Fe-Ni-Al、Fe-Cr-Al、Fe-Si、Fe-Si-A、Fe-Ni、Fe-Ni-Mo等の鉄系の金属磁性粉、他の組成系の金属磁性粉、アモルファス等の金属磁性粉、表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉、表面を改質した金属磁性粉、ナノレベルの微小な金属磁性粉が用いられる。樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。
(コイル)
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。
巻回部10は、導線の両端が外周に位置し、内周で互いに繋がる様に2段に巻回して形成される。そのため、引き出し部は、巻回部10の上段の外周から引き出されて上段に位置する一方の引き出し部14と、巻回部10の下段の外周から引き出されて下段に位置する他方の引き出し部18とを有する。巻回部10は、巻回中心軸がインダクタ1の上下方向の中心軸Aと略一致するように、磁性体6内に配置されている。巻回部10は、導線の幅広面がインダクタ1の中心軸Aの延伸方向に略一致するように巻回されている。そのため、一方の引き出し部14及び他方の引き出し部18もまた、それぞれの幅広面を中心軸Aの延伸方向に略一致させた状態で、インダクタ1の水平方向に引き出されている。
引き出し部14の先端部16は、磁性体6の短手方向の側面6cから露出している。引き出し部14は、先端部16の幅広面16aが磁性体6の短手方向の側面6cに配置されるように、素体2内で屈曲されている。
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。
図3及び図4を参照して、引き出し部14、18の先端部16、20が露出する側面6c、6eにおいて、先端部16、20が露出している位置について説明する。図3は、図2に示す素体2の一方の引き出し部14が引き出された側の側面図である。図4は、図2に示す素体2の他方の引き出し部18が引き出された側の側面図である。
上述したように、先端部16、20を含む引き出し部14、18は、幅広面が中心軸Aと略平行になるように巻回部10から引き出されている。そのため、先端部16、20の、磁性体6の上側の主面6a側の側面16b、20bは、磁性体6の上側の主面6aと略平行である。一方の引き出し部14の先端部16は、磁性体6の側面6cにおいて、側面16bが磁性体6の上側の主面6aから長さh1の位置に配置されている(図3参照)。他方の引き出し部18の先端部20は、磁性体6の側面6eにおいて、側面20bが磁性体6の上側の主面6aから長さh2の位置に配置されている(図4参照)。なお、導線の幅方向の長さtを用いて長さh1と長さh2の関係を表すと、概略、h2=h1+tとなる。
上記のように磁性体6の短手方向の側面6c、6eに露出した先端部16、20の幅広面16a、20aは、被覆層と融着層が除去されており、外部端子4と接続している。
コイル8を形成する導体は、幅広面を構成する幅方向の長さが、例えば120μm以上2800μm以下、厚み(幅広面と略直交する方向の長さ)が、例えば10μm以上2000μm以下である。また、被覆層は、厚みが、例えば2μm以上10μm以下、好ましくは6μm程度であり、ポリアミドイミド等の絶縁性樹脂から形成される。被覆層の表面には融着層が形成されており、融着層は、厚みが、例えば1μm以上3μm以下であり、巻回部を構成する導線同士を固定できる様に自己融着成分を含む熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂等から形成される。
(磁性粉充填率)
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。
磁性体6は、短手方向の側面6cと上側の主面6aとにより形成される角部を含む第1領域22、及び、短手方向の側面6eと上側の主面6aとにより形成される角部を含む第2領域24における磁性粉充填率が、磁性体6の他の領域における磁性粉充填率より高くなっている。第1領域22及び第2領域24は、図5に破線で示されるように、長手方向の側面6d(又は6f)に矩形の底面(又は上面)を有し、磁性体6の短手方向に延伸する略四角柱形状に近似される。
第1領域22の短手方向(以下、奥行き方向とも記載する)の長さd1は、磁性体6の奥行き方向の長さD1と一致する(図6、図9参照)。第1領域22の長手方向(以下、幅方向とも記載する)の長さw1は、磁性体6の幅方向の長さW1の1/6以上1/3以上である(図8、図9参照)。第1領域の高さ方向の長さは、上側の主面6aから、側面6cに露出するコイル8の引き出し部14の先端部16の側面16bまでの長さh1である(図6、図8参照)。つまり、第1領域22は、w1×h1×d1の略直方体形状に近似される。
第2領域24の奥行き方向の長さd2は、磁性体6の奥行き方向の長さD1と一致する(図6、図9参照)。第2領域24の幅方向の長さw2は、磁性体6の幅方向の長さW1の1/6以上1/3以上である(図8、図9参照)。第2領域の高さ方向の長さは、上側の主面6aから、側面6eに露出する先端部20の側面20bまでの長さh2である。つまり、第2領域24は、w2×h2×d2の略直方体形状に近似される。
第1領域22及び第2領域24の磁性粉充填率は、磁性体6の他の領域の磁性粉充填率よりも1%から3%程度高くなっている。磁性粉充填率は、例えば、磁性体6の上側の主面におけるそれぞれの表面をSEM画像(例えば、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製)の500倍で撮影)を画像処理ソフトウエア(例えば、GIMP(Spencer Kimball, Peter Mattis and the GIMP Development Team製))で2値化処理した画像を得て判別することができる。この2値化処理した画像では、白地部分と黒字部分を有するが、白地部分が磁性粉の存在領域に該当する。従って、観察領域全体の面積に対する白地部分の面積比率を算出することで、SEM画像の観察領域における磁性粉の密度を見積もることができる。
(外部端子)
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。
(効果)
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。
また、このように構成されたインダクタ1は、磁性粉充填率が高い第1領域22及び第2領域24の寸法を限定している。これにより、磁性粉の使用量を減らすことができ、製造コストを下げることができる。
さらにこのように構成されたインダクタ1は、磁性体6の短手方向の側面6c、6eにコイル8の引き出し部の先端部16、20が露出しており、側面6c、6eが外部端子4で覆われている。これにより、一対の引き出し部の先端部16、20を磁性体6の長手方向の側面に露出させた場合と比較して、一対の引き出し部の先端部間の距離を離せるので、インダクタ1の耐圧性能を向上させることができる。
以上のように構成されたインダクタ1は、引き出し部14、18が磁性体6の短手方向の側面6c、6eに露出し、該側面近傍に磁性粉充填率が高い領域を備えていたが、これに限られるものではない。例えば、引き出し部14、18はそれぞれ、磁性体6の長手方向の側面6d、6fに露出し、該側面近傍に磁性粉充填率が高い領域を備えていてもよい。
2.実施形態2
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。
巻回部100から引き出された引き出し部114、118のそれぞれの先端部116、120はともに、磁性体106の長手方向の1つの側面106dにおいて露出している。引き出し部114、118は、引き出し部114、118のそれぞれの先端部116、120が、幅広面116a、120aが側面106dに配置されるように、磁性体106内で屈曲されている。
図11を参照して、引き出し部114、118の先端部116、120が露出する側面106dにおいて先端部116、120が露出している位置について説明する。図11は、図10に示すインダクタ101の素体102の正面図である。
本実施形態においても、先端部116、120を含む引き出し部114、118は、幅広面の幅方向が中心軸Aと略平行になるように巻回部100から引き出されている。そのため、先端部116、120の、上側の主面106a側の側面116b、120bは、上側の主面106aと平行である。引き出し部114の先端部116は、磁性体106の側面106dにおいて、側面116bが磁性体106の上側の主面106aから長さh3の位置に配置されている。引き出し部118の先端部120は、磁性体106の側面106dにおいて、側面120bが磁性体106の上側の主面106aから長さh4の位置に配置されている(図11参照)。導線の幅方向の長さtを用いて長さh3と長さh4の関係を表すと、概略、h4=h3+tとなる。
上記のように磁性体106の長手方向の側面106dに露出した先端部116、120は、被覆層と融着層が除去されており、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との一部を覆って配置される、図示されていない1対の外部端子にそれぞれ接続している。
(磁性粉充填率)
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。
磁性体106は、長手方向の側面106dと上側の主面106aとにより形成される角部を含む第3領域30における磁性粉充填率が、磁性体106の他の領域における磁性粉充填率より高くなっている。
第3領域30の奥行き方向の長さd3は、磁性体106の奥行き方向の長さD2の1/6以上1/3以上である(図12~図14参照)。第3領域30の幅方向の長さw3は、磁性体106の幅方向の長さW2と一致する(図11、図12参照)。第1領域の高さ方向の長さは、上側の主面106aから先端部116の側面116bまでの長さh3以上、上側の主面106aから先端部120の側面120bまでの長さh4以下である(図11、図13、図14参照)。
図12を参照して、第3領域30の高さ方向の長さについて具体的に説明する。
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。
第3領域30の高さ方向の長さは、3つのセクションS1~S3において異なっている。第1セクションS1における第3領域30の高さ方向の長さは、上側の主面106aから先端部120の側面120bまでの長さh4である。第3セクションS3における第3領域30の高さ方向の長さは、上側の主面106aから先端部116の側面116bまでの長さh3である。第2セクションS2における第3領域30の高さ方向の長さは、第1セクションS1側から第3セクションS3側に向けて、長さh4から長さh3まで直線的に減少する。なお、第2セクションS2における第3領域30の高さ方向の長さは、長さh4から長さh3までの直線的な減少に限定されるものではなく、例えば、曲線的な減少等であってもよい。
第3領域30の磁性粉充填率は、磁性体106の他の領域の磁性粉充填率よりも1%から3%程度高くなっている。
(外部端子)
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。
(効果)
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。
以上のように構成されたインダクタ101は、引き出し部114、118が磁性体106の長手方向の1つの側面106dに露出し、側面近傍に磁性粉充填率が高い領域を1箇所だけ備えていたが、これに限られるものではない。例えば、引き出し部114、118は、磁性体106の短手方向の1つの側面106c(106e)に露出し、側面近傍に磁性粉充填率が高い領域を1箇所だけ備えていてもよい。これにより、磁性粉の使用量をさらに減らすことが可能になる。
以上のように、実施形態1、2に係るインダクタ1、101は、磁性粉を含む磁性体6、並びに、磁性体6に埋設されており、導線を巻回した巻回部100及び巻回部から引き出される一対の引き出し部14、18を有するコイル8を備えた素体2と、素体2上に形成された一対の外部端子4と、を備えたインダクタ1であって、磁性体6は、互いに対向する主面6a、6bと主面6a、6bに隣接する複数の側面6c~6fとを有し、引き出し部14、18の少なくとも一部は、磁性体6の少なくとも1つの側面に露出して、外部端子4と接続しており、引き出し部14、18が露出する側面において引き出し部14、18が露出している位置よりも一方の主面6a又は6b側における領域の磁性粉充填率は、磁性体6の他の領域の磁性粉充填率よりも高いことを特徴とする。
(製造方法1)
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。
(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)
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。
(コイル8を配置する工程)
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。
(素体2を形成する工程)
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。
次に、図16Cに示すように、第2予備成型体70を第1予備成型体50の凹部52を覆うように成型金型内に配置する。このとき、第2予備成型体70の凸部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2予備成型体70を配置する。
続いて、成型金型を用いてこれらを圧縮成型(加温した状態で圧力を加える)する。その後、圧縮により形成された、コイルが埋設され、磁性粉を含む磁性体を有する素体2にバレル研磨を施し、引き出し部14、18の先端部16、20の導体表面を短手方向の側面6c、6eから露出させる。
(外部端子4を配置する工程)
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。
これらの工程を経て製造されるインダクタ1は、素体2を形成する工程において、第2予備成型体70の凸部74の部分がより大きく圧縮されるので、磁性粉充填率がより高い上記の第1領域22及び第2領域24が形成される。
(効果)
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。
また、このようなインダクタ1の製造方法は、第1予備成型体50を成型金型内に配置したとき、第1予備成型体50の側壁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い。これにより、第1予備成型体50と第2予備成型体70を成型金型内で圧縮する際、第2予備成型体70の凸部74が、第1予備成型体50の切り欠き部56に流れ込みやすくなり、切り欠き部56を効率的に磁性粉で埋めることができる。
(製造方法1の代替方法)
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。
このような第2予備成型体76を用いる場合、素体2を形成する工程において、成型金型内に配置された第1予備成型体50の凹部52を第2予備成型体76で覆う際、磁性粉充填率が高い領域78が切り欠き部56に対向するように配置する。この磁性粉充填率が高い領域78により、磁性粉充填率がより高い上記の第1領域22及び第2領域24が形成される。
これにより、第1予備成型体50と第2予備成型体76とを圧縮した際、磁性粉充填率が高い領域78に含まれる磁性粉が切り欠き部56を埋める補充材料となり、切り欠き部56が磁性粉で埋められる。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、磁性粉充填率が高い領域78に含まれる磁性粉より切り欠き部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。
また、上記の製造方法では、第1予備成型体50と第2予備成型体70、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たが、これに限られるものではない。例えば、第2予備成型体70、76は、その長手方向の長さが第1予備成型体50の長手方向の長さよりも大きく形成されても良い。例えば、第2予備成型体70、76の長手方向の長さは、第1予備成型体50の長手方向の長さよりも3%から4%大きい。
このようなインダクタ1の製造方法では、第2予備成型体70、76の寸法、特に長手方向の寸法が、第1予備成型体50の寸法、特に長手方向の寸法よりも大きい。これにより、第2予備成型体70、76が成型金型内で位置ずれした状態で、第1予備成型体50と第2予備成型体70、76とが圧縮されても、第2予備成型体70、76の凸部74又は磁性粉充填率が高い領域78に含まれる磁性粉が切り欠き部56を充填することができる。
(製造方法2)
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。
(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)
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。
(コイル8を配置する工程)
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。
(素体2を形成する工程)
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。
次に、第2予備成型体170を第1予備成型体150の凹部152を覆うように成型金型内に配置する。このとき、第2予備成型体70の磁性粉充填率が高い領域78が第1予備成型体150の切り欠き部56に対向するように、第2予備成型体170を配置する。
続いて、成型金型を用いてこれらを圧縮成型(加温した状態で圧力を加える)する。その後、圧縮により形成された、コイルが埋設され、磁性粉を含む磁性体を有する素体2にバレル研磨を施し、引き出し部14、18の先端部16、20の導体表面を長手方向の側面6dから露出させる。
(外部端子4を配置する工程)
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。
(効果)
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。
(製造方法2の代替方法)
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。
このような第2予備成型体170を用いる場合、素体2を形成する工程において、成型金型内に配置された第1予備成型体150の凹部152を第2予備成型体170で覆う際、磁性粉充填率が高い領域178が切り欠き部156に対向するように配置する。
これにより、第1予備成型体150と第2予備成型体170とを圧縮した際、磁性粉充填率が高い領域178が切り欠き部156を埋める補充材料となり、切り欠き部156が、磁性粉充填率が高い領域178に含まれる磁性粉で埋められる。これにより、先端部116、120以外の部分が磁性体106で覆われる。その結果、外部端子4とコイル108の先端部116、120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、上記の製造方法では、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たが、これに限られるものではない。例えば、第2予備成型体170は、その短手方向の長さが第1予備成型体150の短手方向の長さよりも大きく形成されても良い。例えば、第2予備成型体170の短手方向の長さは、第1予備成型体150の短手方向の長さよりも3%から4%大きい。
このようなインダクタ101の製造方法では、第2予備成型体170の寸法、特に短手方向の寸法が、第1予備成型体150の寸法、特に短手方向の寸法よりも大きい。これにより、第2予備成型体170が成型金型内で位置ずれした状態で、第1予備成型体150と第2予備成型体170とが圧縮されても、第2予備成型体170の磁性粉充填率が高い領域178に含まれる磁性粉が切り欠き部156を充填することができる。
以上のように、実施形態1、2に係るインダクタ1、101の製造方法は、凹部52、152と、凹部52、152内に巻軸部54とを有し、凹部52、152の側壁に切り欠き部56、156を有する第1予備成型体50、150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74、174を有する第2予備成型体70、76、170を準備する工程、巻軸部54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16、20、116、120を、切り欠き部56、156を介して第1予備成型体50、150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50、150に配置する工程、第2予備成型体70、76、170を、凸部74、174が切り欠き部56、156に対向するように、第1予備成型体50、150の凹部52、152を覆って配置し、金型内で第1予備成型体50、150と第2予備成型体70、76、170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16、20、116、120を接続する工程を備える。
また、実施形態1、2に係るインダクタ1、101の製造方法は、凹部52、152と、凹部52、152内に巻軸部54とを有し、凹部52、152の側壁に切り欠き部56、156を有する第1予備成型体50、150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70、76、170を準備する工程、巻軸部54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16、20、116、120を、切り欠き部56、156を介して第1予備成型体50、150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50、150に配置する工程、第2予備成型体70、76、170を、磁性粉充填率が高い領域78、178が切り欠き部56、156に対向するように、第1予備成型体50、150の凹部52、152を覆って配置し、金型内で第1予備成型体50、150と第2予備成型体70、76、170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16、20、116、120を接続する工程を備える。
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
1、101 インダクタ
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)

  1. 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。
  2. 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%大きい請求項に記載のインダクタの製造方法。
  3. 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。
  4. 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%大きい請求項に記載のインダクタの製造方法。
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