JPH0352204A - インダクタンス素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種電子機器に用いられるインダクタンス素
子およびその製造方法に関するものである。

従来の技術 従来のインダクタンス素子としては、第６図に示すよう
に，磁芯又は空芯ボピン１を端子２に接着剤３で固定し
、この磁芯又は空芯ボビン１に絶縁被覆を有する銅線を
巻線してコイル４を形戊し、その両端を端子板２に接続
し、これらを樹脂６で封止成形した巻線型のものが主流
を占めている。

近年、電子機器の軽薄短小化にともない、電子部品の高
密度面実装が進み、それに使われる電子部品の小型化，
薄型化，高特性化が強く要求されている。

こうしたなかで、巻線型インダクタンス素子において、
高インダクタンス化については、樹脂５の中にフェライ
ト粉末を混ぜて軟磁気特性を持たせ、これまでの開磁路
型構造を閉磁路型構造にすることによう高インダクタン
ス値を実現し商品化している。しかし、小型化，薄型化
については、インダクタンス素子は導体をコイル状にし
た構或にしなければならないため、抵抗やコンデンサに
比べて小型化が遅れている。

巻線型インダクタンス素子を小型化する場合に，フェラ
イトの焼結体コア（磁芯）を小さくすることが必要で現
状ですでに小型化にできる限界の大きさに達している。

これ以上の小型化への要望に対しては、第６図に示すよ
うに，焼結体コアの磁芯を無くシた、コアｌ／スのイン
ダクタンス素子が提案されており、それはコイル４を７
エライト粉末入りの樹脂６で封止或形した構或の素子で
ある。

しかし高初透磁率の焼結体コアを無くしているため、イ
ンダクタンスｆ直は小さい。インダクタンス値を上げる
ためには、フェライト粉末入シ樹脂６の初透磁率を上げ
なければならないが，封止或型するためにトランスファ
・一戊形や射出或形を用いておυ，樹脂の流れ性が必要
なため樹脂の量が一定量以上必要で、このため７エライ
ト粉末の量を増すことができない。現状ではフェライト
粉末の含有量は通常７０Ｗｔ％付近で最大で８７Ｗｔ％
程であり、フエライ　ト粉末を含んだ樹脂の初透磁率（
μｉＩＬｃ　）はｅ〜１２と低く、それ故にインダクタ
ンス値は低い。

このような巻線型インダクタンス素子にむける現状の素
子の大きさは、一番数多く用いられているサイズは長さ
３．２ｒｒｍｒ，巾２．Ｅ３１１１高さ２．２ｙｒｍ，
体積１７。６Ｘ１０　　ＣＣであＴ）．．最も小さなも
のでは最近長さ２　−　８　ＬＭｒ　＋巾２．０Ｉｌｆ
ｆ，高さ１　．８　ｒｍｒ　，体積ａ．ｏ　ｘ　１ｏ−
３ｃｃのサイズの素子が商品化されている。同じ基板上
に面実装されるチップ抵抗やチップコンデンサの形状は
長さ３　−　２　郎１巾１．８ｍｍ，高さ１．１順，体
積５．８Ｘ１０　　ＣＨの素子が多いが、長さ１．８ｍ
ｌ！，巾０，８＋＋ｓ，高さＯ．Ｂｍ，体積１，Ｏ×３ １０　　ＣＣのサイズに移行しつつあシ、これらと比べ
ろとインダクタンス素子は相当に大きいと言えよう。

発明が解決しようとする課題 上述のように、インダクタンス素子は高密度面実装の進
展に伴って、小型化，薄型化，高特性化が強く望１れて
いるが、小型化，薄型化を図るとインダクタンス値は小
さいものになっており、ユーザの要求を満たすに唸でに
至っていない。

本発明は、こうした状況下にかいて巻線型インダクタン
ス素子の小型化，薄型化を図ってかつ実用特性を有した
インダクタンス素子を提供することを目的とする。

具体的にはチップ抵抗やチップコンデンサの主流である
長さ３．２ｍ，巾１．６ｍ，高さ１．１咽サイズをとＤ
あげ、巻線型インダクタンス素子でこの３．２　Ｘ　１
。５Ｘ１．１サイズで現状のインダクタンス値２０μＨ
程度を実用特性として必要な３０μＨ以上望１しくは５
ｏμＨ以上昔で高特性化することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明は，中央部に凹部を
有する樹脂フェライトコアと、前記凸部の周囲に配置さ
れたコイルと、前記コアの凸部とコイルとを内包する形
の凹部を中央部に有する樹脂フェライトファと、コイル
の端部と接合させた端子と、前記各部を接着した樹脂と
からなる構或としたものである。

作用 上記の構或とすることにより、従来よシ小型で特性的に
実用性のある高インダクタンス値を有するインダクタン
ス素子が提供できることになる。

実施例 以下本発明の実施例について説明する。

まず本発明の基本的な考え方について説明する。

まず、巻線型インダクタンス素子にとって小型化，薄型
化された素子サイズとなる長さ３．２ｆｆＥ＋ｌ１，巾
１．６ｍｍ，高さ１。１鱈の素子とするために、磁芯の
焼結体コアを無くしたコアレス構造とする。これで素子
の高さを低くすることができる。上記サイズで，実用特
性を出すためにはコイルの周囲に配置するフェライト粉
末入９樹脂の磁気特性を高めることが必要である。フェ
ライト粉末入り樹脂の磁気特性は、７エライト粉末の含
有量に依存する。エボキシ樹脂とＮｉ−Ｚｎ系フェライ
ト粉末の混練戊形品に訃ける磁気特性の実験値を第３図
に示す。

既に述べたように、トランスファー戊形や射出成形を行
うにはフェライト粉末入り樹脂の流れ性が必要で一般的
に約７０Ｗｔ％付近が使われてかり、流れ性を犠牲にし
て初透磁率（μエａｃ）の大きさを優先させた場合、含
有量の限界は８　７　ｗｔ％である。これ以上であると
フェライト粉末入シ樹脂が十分流れず或形不良が発生し
やすい。しかしこのトランスファー戒形や射出戒形がで
きる範囲では初透磁率は小さい。そこで更に含有量を上
げると流れ性はなくなるが初透磁率は大幅に向上する。

本発明でこの流れ性のない初透磁率の大きい含有量範囲
のフェライト粉末入シ樹脂を圧縮戒形して用いることを
特徴とする。この高含有量の範囲はフェライト粉末が大
部分となるのでこのフェライト粉末入９樹脂を樹脂フェ
ライトと称することにする。

第１図，第２図に示すように、この樹脂フェライトを圧
縮或形して、中央部に凸部１１１Ｌを有した樹脂フェラ
イトコア１１と、中央部に凹部１２＆を有した樹脂フェ
ライトコア１２を作或し，別途絶縁被覆銅線を巻線して
作ったコイル１４とそのコイル１４の端部と接合された
端子板１３を、前記凸部１１１Ｌを有した樹脂フェライ
トコア１１に配置して，コイル１４を凸部１１ａにはめ
あわせ、この上に凸部１２！Ｌを有した樹脂フェライト
コア１２の凹部１２亀をはめあわせた構戊とする。

この圧縮或形された凸部１１１Ｌを有した樹脂フェライ
トコア１１釦よび凹部１２！Ｌを有した樹脂フェライト
コア１２は、高い初透磁率を持たせるために、フェライ
ト粉末の含有量を８８〜９８Ｗｔ％とする。８８Ｗｔ％
未満では従来品で達戊できるインダクタンス値と差が少
なく低い。９８ｗｔ％を越えると樹脂フェライトコアの
機械的強度が弱くなう、使用中に衝撃を受けて粉末がと
れてきたり、半田浴に浸漬した際にクラックが生じ易〈
なシ実用に供しえない。

筐た、圧縮或形ではトランスファー戊形や射出戒形よｂ
高い圧力が必要である。Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末の
含有量が９３Ｗｔ％でエポキシ樹脂をバインダーとした
場合の、或形圧力と硬化熱処理したあとの樹脂フェライ
トの初透磁率との関係を第４図に示す。トランスファー
或形では約１００〜２ｏｏｋｐ／一の圧力で空隙やボア
が少なく或形できる。又射出戒形の場合はトランスファ
ー或形よりも高い圧力で用いられているが約２００〜１
０００＃／ｃ４である。これらは樹脂量が多く、又或形
時には樹脂が液体状となっているため、低い圧力で十分
に或形できかつ空隙やボアが少ない。

しかし本発明に訃ける圧縮或形では、樹脂量が少ないた
め、樹脂で空隙を全て埋めることができない。圧力で空
隙を減らす必要があシ，第４図から明らかなように約２
　ｔｏｎ　，／ｃ−Ｊ以上でほぼ一定の初透磁率となっ
ている。ゆえに本発明の圧縮或形では或形圧力は２ｔＯ
ｎ／ｃ１ｉ以上望筐しくは３ｔＯｎ／ｃ４以上が必要で
ある。

次に本発明について，製造方法を主として、具体的な実
施例にて説明する。

１ず、Ｎｉ　−　Ｚｎ系フェライト粉末を秤量し、そこ
へ２液性のエポキシ樹脂のうちの主剤を秤量して所定の
量を加え、又、この時必要に応じて，改質剤，離型剤や
難燃剤を所定の量加え、よく混合混練した。次いでエポ
キシ樹脂の硬化剤を所定量秤量して加え、混合混線を続
け、均一に混合混線できたところで止めた。この樹脂フ
ェライト粉末は、フェライト粉末の含有量を９５Ｗｔ％
とした。次にこの作或した樹脂フェライト粉末を金型内
に入れ、エアープレス機で３ｔｏｎ／（，ｉの圧力を加
えて第１図，第２図の模式図に示されている凸部１１１
Ｌを有する形の樹脂フェライトコア１１と凹部１２＆を
有する樹脂フェライトコア１２を作或した。これらのコ
アは３．２　Ｘ　１　．６　Ｘ　１　．Ｉ　ｒｔａサイ
ズの素子とするために加圧面積は３−０＋ｌＩＩＩＩＸ
１．６咽で、凸部１１ａの直径は０．５８ｍｍ突出した
高さは０．６１ＩｒｊＩＩ、土台部分の厚さは０．３ｒ
ＩＩとした。凹部１２ａを有する樹脂フェライトコア１
２は、凹部１２１Ｌの内径１．２５ｆｊｌ，深さ０．５
＃Ｉ１とし、凹部１２１１のある土台部の最小厚さは０
．３　ｆｌとし、その他に０．１　０厚さの端子板１３
をはめこむためおよびコイル端部と端子板１３の接合部
のためのへこみを用意した。でき上った樹脂フェライト
コアを実体顕微鏡で観察したがほぼ正確にできていた。

次に銅線直径２７μｍの絶縁皮覆銅線を用いて、芯径０
．６　ｆｌの棒に巻き幅４６０μｍで８０ターン巻き、
液状エポキシ樹脂をわずかしみこませて熱風乾燥し、巻
いた線がほどけない状態で芯棒から押出して外した。で
き上ったコイ／Ｉ／１４の外径は１　．２　０　ｍｌで
あった。このコイ／Ｉ／１４をリードフレームの端子板
に載せて、コイル端部と端子板１３を高温半田を付けて
短時間接合をした。

次にコイＡ／１４付きのリードフレームを凸部１１ａを
有した樹脂フェライトコア１１の上に置き、コイ／１／
１４を凸部１１４にはめあわせ液状エポキシ樹脂をコイ
ノレ１４と凸部１１ａと端子板１３の一部分に少量つけ
て、その上に凹部１２１Ｌを有する樹脂フェライトコア
１２をのせて凸部１１１Ｌとコイル１４に凹部１２１Ｌ
をはめあわせた。

この状態で３．Ｑ　圏Ｘ　１　．６　ｒＭＲの面積に約
２　０　ｋ？　／　ｔＪの圧力を加えて加圧し、凸部１
１ａを有した樹脂フェライトコア１１と、凹部１２！Ｌ
を有した樹脂フェライトコア１２とを隙間なくはめあわ
せた。

次にこの状態で１００℃〜１５０℃の熱処理炉に入れて
３ｏ分から１時間保持してエポキシ樹脂を硬化させた。

次にリードフレームから端子板１３を切シ離し，曲げ加
工を施して端子板１３とした。

このようにして得た巻線型インダクタンス素子は長さ３
．２１１１１１，巾１．６１ｍ，高さ１．１圏であった
。

この素子のインダクタンス値をＬＣＲメータで測定した
。

同様の操作で樹脂７ヱライトのフェライト粉末含有量を
、８５．８Ｂ，９２，９８ｗｔ％と変えて、インダクタ
ンス素子を作威し、その特性をＬＣＲメータで測定した
。

又比較として、従来法のトランスファー戒形によってコ
イルを樹脂フェライトで封止或形したインダクタンス素
子を準備した。エポキシ樹脂はトランスファー戒形用の
ものを用い、フェライト粉末の含有量はｓ　ｓ　ｗｔ％
とじた。コイルは上述のものと全く同様に作或したもの
を用いた。唯りードフレームはトランスファー或形用の
ものを用い，端子板がコイルの底部を支える形になって
いた。

以上の素子について測定結果を次の表に示す。

測定結果から、フェライト粉末の含有量が増すに従って
インダクタンス値Ｌは向上してかり、ａｓｗｔ俤で３０
μＨあり、９８Ｗｔ％では６０μＨを越えた値となった
。Ｑ　ｗａｘは８５Ｗｔ％で、従来方法と比べ向上して
カシ、これは端子の形状が異なっているためと考えられ
、本発明の素子ではコイル１４から端子板１３が離れて
いるために渦電流損失の発生が少なくなってＱｍａｘが
向上したものと思われる。又フェライト粉末の含有量が
増す程Ｑｍａｘは向上してかり、磁性体の密度が上がっ
て磁束の通うが良くなっているためと考えられる。

以上からフェライト粉末の含有量がａｓｗｔ％以上では
インダクタンス値が３０μＨ以上となって、本発明のイ
ンダクタンス素子は実用に供しうる特性を有している。

上述の実施例で作戒した本発明によるインダクタンス素
子の温度特性を測定したところ、インダクタンス値の温
度変化が少なく、室温を中心として−２０℃から８６℃
の温度範囲で±１％以内で，従来の焼結体フェライトコ
アの磁芯を用いた素子の場合の±２〜３％と比較して半
分以下と優れていた。これは従来のインダクタンス素子
が磁芯と封止樹脂とで使用されるフェライトの密度や品
種が異なるため，それぞれの温度変化に差があって素子
全体の温度変化が生じていたと推定されるが、それに対
して本発明のインダクタンス素子ではコイル１４の内外
が同じ樹脂フェライトであるため温度変化が少なくなっ
ているものと考えられる。

また、フェライト粉末については、実施例ではＮｉ−Ｚ
ｎ系フェライトを用いたが、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系やＭ　
ｇ　−　Ｇ　ｕ　−　Ｚ　ｎ系など、要望される周波数
特性や損失特性に合わせて、種々の軟磁気特性をもった
フェライト粉末を選定して用いることができる。

発明の効果 以上のように本発明のインダクタンス素子は、焼結体フ
ェライトコアを無くしたコアレス構造にすることにより
薄型化，小型化の長さ３．２　ｒｒａｎ、巾１．６ｍｍ
，高さ１．１団サイズの素子とし、コイルの周囲に配置
する樹脂フェライトを、フェライト粉末の含有量を従来
用いられなかった８８〜９８ｗｔ％という高い範囲にし
、かつ圧縮戒形によって樹脂フェライトコアとして高い
初透磁率を有するものとしその結果本発明の巻線型イン
ダクタンス素子は上述の小型，薄型サイズで実用性のあ
るインダクタンス値３０μＨ以上の特性を有することが
でき、９８Ｗｔ％では６０μＨを越す値とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインダクタンス素子の一例の模式的な
平面図、第２図は同断面図、第３図はフェライト粉末入
り樹脂におけるフェライト粉末の含有量と初透磁率μｉ
ａｃとの関係を示す図、第４図は樹脂フェライトにかけ
る圧縮戊形時の或形圧力と初透磁率μｉａｃとの関係を
示す図、第５図は従来の巻線型インダクタンス素子の典
型的な例の模式的な断面図、第６図はコアレスの巻線型
インダクタンス素子の模式的な断面図である。 １１・・・・・樹脂フェライトコア，１１ａ・・・・・
・凸部、１２・・・・・・樹脂フェライトコア、１２ａ
・・・・・・凹部，１３・・・・・・端子板、１４・・
・・・・コイル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中央部に凸部を有する樹脂フェライトコアと、前
   記凸部の周囲に配置されたコイルと、前記コアの凸部と
   コイルとを内包する形の凹部を中央部に有する樹脂フェ
   ライトコアと、コイルの端部と接合された端子板と、前
   記各部を接着した樹脂とからなることを特徴とするイン
   ダクタンス素子。
2. （２）樹脂フェライトコアのフェライト粉末の含有量が
   ８８〜９８ｗｔ％である請求項１記載のインダクタンス
   素子。
3. （３）フェライト粉末と樹脂を混合混練して中央部に凸
   部を有する樹脂フェライトコアと、中央部に凹部を有す
   る樹脂フェライトコアを圧縮成形にて作製し、絶縁皮覆
   銅線を巻線してコイルを作り、端子板に前記コイルの端
   部を接合した後、前記コイルを前記樹脂フェライトコア
   の凸部にはめあわせ、次いでコイルと端子板と凸部のそ
   れぞれの一部分に接着用樹脂を塗布して前記樹脂フェラ
   イトコアの凹部を凸部とコイルにはめあわせて加圧し、
   接着用樹脂を硬化させ、端子板を曲げ加工するインダク
   タンス素子の製造方法。