JPWO2018088264A1 - インダクタンス素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

磁性粉末２０Ｐを含む成形体からなる磁性コア２０の内部にコイル１０の一部が埋め込まれているインダクタンス素子１であって、コイル１０の磁性コア２０の内部に埋め込まれている部分は、線状の導電材１１Ｍと導電材１１Ｍの表面を被覆する絶縁被膜（被覆樹脂層１２）とを備えるコイル用線材（導電性帯体１１）が巻回してなる巻回部１０Ｃを備え、巻回部１０Ｃの絶縁被覆（被覆樹脂層１２）のうち、磁性粉末２０Ｐに接触しうる領域に位置する絶縁被膜１２は、磁性粉末２０Ｐとの接触によってその厚さが薄肉化した薄肉部分１２ｔを有し、下記式（Ｉ）で定義される食い込み比率Ｒは０．４以上０．８５以下であることを特徴とするインダクタンス素子が提供される：
Ｒ＝ｄｓ／Ｂ （Ｉ）
Ｂ：コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さ（単位：μｍ）
ｄｓ：最大食い込み量（単位：μｍ）。

Description

本発明は、磁性コアにコイルが埋め込まれたインダクタンス素子に関する。

特許文献１には、絶縁材をコーティングした強磁性金属粒子からなる圧粉体と、前記圧粉体中に埋め込まれた、周囲が絶縁被覆された扁平状の導体が巻回されたコイルと、を備えたことを特徴とするコイル封入圧粉磁芯が開示されている。そして、このようなコイル封入圧粉磁芯は、絶縁処理した圧粉磁芯用強磁性粉末に潤滑剤を混合した混合粉末とコイルとを用いて加圧成形することにより製造されることが記載されている（特許文献１図９から図１１）。

特開２００２−３２４７１４号公報

特許文献１に開示されるようなコイル封入圧粉磁心を備えるインダクタンス素子は、スマートフォンなどの携帯通信端末の表示部を駆動するための部品として多数使用されている。携帯通信端末には薄型化や小型化などの要請が継続的に存在し、最大表示輝度を高めるなど表示部の能力を高めることへの要請も継続的に存在する。こうした要請の存在を背景として、インダクタンス素子は、素子としての基本特性（例えばＬ／ＤＣＲ値）を適切に確保しつつ、さらに、小型化（低背化を含む。）と絶縁耐圧の向上（駆動電圧の高電圧化への対応）という、基本的には二律背反の要請に応えることが求められている。

本発明は、かかる現状を背景として、インダクタンス素子が小型化した場合であっても、絶縁耐圧および素子機能を適切に確保することが可能なインダクタンス素子を提供することを目的とする。本発明は、かかるインダクタンス素子の製造方法を提供することをも目的とする。

上記の課題を解決するために提供される本発明は、一態様において、磁性粉末を含む成形体からなる磁性コアの内部にコイルの一部が埋め込まれているインダクタンス素子であって、前記コイルの前記磁性コアの内部に埋め込まれている部分は、線状の導電材と前記導電材の表面を被覆する絶縁被膜とを備えるコイル用線材が巻回してなる巻回部を備え、前記巻回部の前記絶縁被覆のうち、前記磁性粉末に接触しうる領域に位置する前記絶縁被膜は、前記磁性粉末との接触によってその厚さが薄肉化した薄肉部分を有し、下記式（Ｉ）で定義される食い込み比率Ｒは０．４以上０．８５以下であることを特徴とするインダクタンス素子である：
Ｒ＝ｄｓ／Ｂ （Ｉ）
Ｂ：前記巻回部において並置される任意の２つの前記導電材の間に位置する前記絶縁被膜であるコイル間絶縁被膜の厚さを１００点以上測定して、得られた測定結果の算術平均値であるコイル間絶縁被膜の平均厚さ（単位：μｍ）
ｄｓ：前記薄肉部分のうち前記コイル間絶縁被膜の平均厚さＢよりも薄い部分の厚さを、前記コイル間絶縁被膜の平均厚さＢから引いた値である食い込み量ｄ（単位：μｍ）を、一つのインダクタンス素子について１５点以上測定し、得られた測定結果の度数分布を正規分布で近似したときに、この正規分布の平均ｄａと標準偏差σの３．９９倍の値との和（ｄａ＋３．９９σ）である最大食い込み量（単位：μｍ）

かかるインダクタンス素子では、コイルの巻回部における絶縁被膜の一部の厚さを適切に薄くすること（換言すれば、適切な厚さの薄肉部分を有すること）が実現されている。このような構成を備えることにより、インダクタンス素子が小型化、低背化された場合であっても、絶縁耐圧が過度に低下しない程度の厚さの絶縁被膜を有するコイルを用いながら、インダクタンス素子の基本特性、特に、Ｌ／ＤＣＲの低下を抑制することができる。

上記のインダクタンス素子において、前記コイル間絶縁被膜の平均厚さＢは１μｍ以上５μｍ以下であってもよい。コイル間絶縁被膜の平均厚さＢがこの程度の場合には、絶縁被膜にピンホールが生じることを適切に抑制しつつ、インダクタンス素子の形状を小型化、低背化することが可能である。

上記のインダクタンス素子において、前記磁性粉末は少なくとも一部がアモルファス合金材料からなってもよい。アモルファス合金材料からなる磁性粉末は一般的に硬質であるため、インダクタンス素子を製造する際に、外部から加えられる圧力、あるいは熱膨張により生じる圧力によって変形しにくい。このため、磁性粉末がコイルの絶縁被膜に食い込みやすく、前述の薄肉部分が形成されやすい。

上記のインダクタンス素子において、前記磁性粉末のメジアン径Ｄ５０が１μｍ以上１５μｍ以下であることが、薄肉部分の形成しやすさの観点から好ましい場合がある。

上記のインダクタンス素子において、前記絶縁被覆はポリイミド系材料を含有することが好ましい。特に、インダクタンス素子を製造する際に、コイルの巻回部が磁性コア内に埋め込まれた状態で加熱して、巻回部の熱膨張率と磁性コアの熱膨張率との差を利用して磁性粉末を絶縁被膜に食い込ませて薄肉部を形成する場合には、この加熱された状態において絶縁被膜が過度に塑性変形する材料であると、薄肉部分の厚さが過度に薄くなりやすく、絶縁破壊を生じる可能性が高くなってしまう。したがって、上記のような方法により薄肉部分を形成する場合には、絶縁被膜はポリイミドなど軟化点が高い材料を含有することが好ましい。

上記のインダクタンス素子において、前記導電材は帯状であって、前記コイル用線材は前記巻回部においてエッジワイズ巻きされていてもよい。

上記のインダクタンス素子において、前記薄肉部分の厚さの測定は、前記巻回部における巻き中心線に沿った方向の端部に位置する前記コイル用線材の前記絶縁被膜を対象とすることが好ましい場合がある。

上記のインダクタンス素子において、前記巻回部の巻き中心線に沿った方向における前記コイル用線材の前記磁性コア内への埋め込み深さが０．２５ｍｍ以下である部分を有していてもよい。インダクタンス素子の低背化を、基本特性を維持しつつ達成しようとすれば、上記の領域におけるコイル用線材の埋め込み深さが薄くなる傾向がある。しかしながら、本発明に係るインダクタンス素子では、前述のとおり、低背化しても絶縁耐圧および基本特性（特にＬ／ＤＣＲ）を適切に確保することが可能であるから、上記の埋め込み深さが０．２５ｍｍ以下となる部分を有していてもよい。

本発明は、別の一態様として、上記の本発明に係るインダクタンス素子の製造方法を提供する。かかる製造方法は、磁性コアを形成するための原料部材と、絶縁被膜および導電材を備えるコイル用線材の巻回部を有するコイルとを金型内に配置して加圧成形することにより、前記巻回部が磁性コアの内部に埋め込まれた成形製造物を得る成形ステップと、前記成形製造物を加熱して前記巻回部の前記導電材を熱膨張させることにより、前記巻回部の前記絶縁被膜に前記磁性粉末を押し込んで、前記絶縁被膜の厚さが薄肉化した薄肉部分を形成する熱処理ステップとを備えることを特徴とする。

上記の製造方法によれば、薄肉部分を有するインダクタンス素子を効率的かつ安定的に形成することができる。また、熱処理ステップにおける熱処理条件を適切に設定すれば、成形ステップにおいて磁性コアの構成材料（特に磁性粉末）に生じた歪を緩和することも可能である。

前記成形ステップにおける加圧方向は、前記巻回部の巻き中心線に沿った方向であることが好ましい場合がある。

前記熱処理ステップにおける加熱温度は、前記絶縁被膜を構成する材料の軟化温度の２倍以下であることが好ましい。熱処理ステップにおいて磁性粉末が絶縁被膜に過度に食い込むことが、より安定的に抑制される。

本発明によれば、インダクタンス素子が小型化した場合であっても、絶縁耐圧および素子機能を適切に確保することが可能なインダクタンス素子が提供される。また、本発明によれば、かかるインダクタンス素子の製造方法も提供される。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子に使用されるコイルが巻き成形された直後の状態を示す斜視図である。 コイルに端子部が曲げ成形された状態を示す斜視図である。 コイルの断面図であり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 インダクタンス素子の断面図であり、図２のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。 図４の一部を拡大した部分拡大断面図に相当する観察画像である。 巻回部の巻き中心線に沿った方向の端部を含む領域の拡大観察画像である。 巻回部の巻き中心線に沿った方向の端部における磁性粉末の食い込みを概念的に説明する図である。 成形ステップにおいて金型のキャビティ内に配置されるコイルの形状を概念的に示す斜視図である。 成形ステップにおいて金型内に配置される原料部材の一方の構造を概念的に示す斜視図である。 成形ステップにおいて金型内に配置される原料部材の他方の構造を概念的に示す斜視図である。 成形ステップを説明するための図であって、金型および金型内に配置した部材を概念的に示す断面図である。 コイルの絶縁耐圧（単位：Ｖ）と食い込み比率Ｒとの関係を示すグラフである。 Ｌ／ＤＣＲ（単位：ｍＨ／Ω）と食い込み比率Ｒとの関係を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１は、圧粉成形体である磁性コア２０にコイル１０が埋め込まれている。図２では、磁性コア２０内に埋設されるコイル１０を実線で示し、磁性コア２０の外面を点線で示した。

図１と図２に示すように、コイル１０は、コイル用線材の一種である導電性帯体１１を巻いて形成される巻回部１０Ｃを備える。この巻回部１０Ｃは、磁性コア２０内に埋め込まれている部分である。図１および図２に示すように、導電性帯体１１は、対向する板面１１ａ，１１ａと、対向する側端面１１ｂ，１１ｂとを有する。図３に示すように、導電性帯体１１は、断面が長方形の形状を有する線状の導電材１１Ｍと、導電材１１Ｍの表面を被覆する絶縁被膜の一種である被覆樹脂層１２とを備える。

導電性帯体１１の導電材１１Ｍは銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの導電性材料から形成されており、被覆樹脂層１２はポリイミド系材料、エポキシ系材料、ポリイミドアミド系材料などから形成されている。後述するように、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１を効率的に製造する観点から、被覆樹脂層１２を構成する材料は耐熱性に優れること、特に軟化温度が高いことが好ましい。したがって、耐熱性に優れるポリイミド系材料は、被覆樹脂層１２の構成材料として好適である。

図１、図２にコイル１０の巻き中心線Ｏが示されている。コイル１０は、導電性帯体１１の板面１１ａが巻き中心線Ｏとほぼ垂直となり、厚さ方向を決めている側端面１１ｂが巻き中心線Ｏと平行となる向きで、板面１１ａどうしが巻き中心線Ｏに沿って重なるように巻かれている。図１および図２に示すように、コイル１０は、導電性帯体１１が楕円形となるように巻かれている。なお、図１および図２では、コイル１０は楕円形となっているが、真円形でも良く、当業者において適宜選択することができる。

図１に示すように、コイル１０が楕円状に巻かれた状態で、コイル１０から導電性帯体１１の第１の端部１３と第２の端部１６とが突出している。ここで、端部１３，１６とは、導電性帯体１１のうちのコイル１０として巻かれていない両端部分を意味している。

図２に示すように、第１の端部１３は、第１の折れ線１４ａによって谷折り方向へほぼ直角に曲げられ、第２の折れ線１４ｂによって山折り方向へほぼ直角に曲げられ、第３の折れ線１４ｃと第４の折れ線１４ｄのそれぞれにおいて谷折り方向へほぼ直角に折り曲げられる。第２の端部１６は、第１の折れ線１７ａにおいて山折れ方向へほぼ直角に折り曲げられ、第２の折れ線１７ｂと第３の折れ線１７ｃおよび第４の折れ線１７ｄにおいて、谷折り方向へほぼ直角に折り曲げられている。

第１の端部１３は、第４の折れ線１４ｄよりも先の部分が第１の端子部１５であり、第２の端部１６は、第４の折れ線１７ｄよりも先の部分が第２の端子部１８である。

なお、インダクタンス素子１を図示しないプリント基板上に設置する場合、第１の端子部１５および第２の端子部１８を下側に向けるため、図２の上側に向く面は、プリント基板上での設置状態では、下面（裏面）に該当する面である。

図２に示すように、圧粉成形体である磁性コア２０は、上面２１と下面（裏面）２２を有しさらに４つの側面を有する立方体形状である。図２に示すように、コイル１０から延びる導電性帯体１１の第１の端部１３および第２の端部１６のそれぞれにより形成された第１の端子部１５と第２の端子部１８は、それぞれの外側の面が、磁性コア２０の下面２２に露出し、第１の端子部１５と第２の端子部１８のそれぞれの外側の面が磁性コア２０の下面２２とほぼ同一面となる。

また、図２に示すように、導電性帯体１１の第１の端部１３の折れ線１４ｃと折れ線１４ｄとの間の部分の板面１１ａが、磁性コア２０の１つの側面２３に現れる。また、第２の端部１６の折れ線１７ｃと折れ線１７ｄとの間の部分の板面１１ａも、磁性コア２０の側面２３に現れる。それぞれの板面１１ａと側面２３とがほぼ同一面である。

図４は、インダクタンス素子の断面図であり、図２のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。図５は、図４の一部を拡大した部分拡大断面図に相当する観察画像である。

図４に示されるように、巻回部１０Ｃでは、導電材１１Ｍが長方形の形状の断面の短軸に沿った方向に重なるように巻回されている。図５に示されるように、重なる導電材１１Ｍの間、およびその周囲を覆うように、被覆樹脂層１２が位置している。図５において、方向Ｈは、コイル１０の巻き中心線Ｏに沿った方向である。

近年、インダクタンス素子１を小型化、特に低背化することへの要請が高まっている。この要請に応える一つの方法が、被覆樹脂層１２の厚さを薄くすることである。実際、従来、被覆樹脂層１２の厚さは１０μｍ程度またはそれ以上であったが、近年は、５μｍまたはそれ以下の厚さとなってきている。インダクタンス素子１の低背化を実現する観点のみからは、被覆樹脂層１２の厚さを薄くすることが好ましいが、この厚さが過度に薄くなると、厚さのばらつきの影響が顕著となって、絶縁耐圧の著しい低下をもたらす。このため、現実的には、１μｍ程度が下限となる。

また、インダクタンス素子１の低背化を実現する観点から、巻回部１０Ｃの周囲に位置する磁性コア２０のうち、図４に示される、巻き中心線Ｏに沿った方向の端部に位置する領域２０Ａ，２０Ｂの体積が少なくなってきている。この領域はコイル１０から発生した磁束の密度が特に高い領域であるため、この領域の体積が少なくなると、コイル特性、特にＬ／ＤＣＲが低下する傾向がみられる場合がある。

さらに、後述する実施例において示されるように、絶縁耐圧を高めるべく、被覆樹脂層１２の厚さを厚くすると、Ｌ／ＤＣＲが低下する傾向がみられる。

上記のように、インダクタンス素子１の低背化を実現すべく、被覆樹脂層１２の厚さを単に薄くするだけでは、コイル特性の劣化、特に絶縁耐圧の低下が懸念される。特に被覆樹脂層１２の厚さを１μｍ未満にすると、被覆樹脂層１２の厚さがばらつき、被覆樹脂層１２が導電材１１Ｍを適切に覆いきれない部分（ピンホールなど）が生じる可能性が高くなる。このようなインダクタンス素子１では、コイル１０において導電材１１Ｍが露出する部分を有することになるため、絶縁耐圧が０Ｖとなることが発生する。

一方、絶縁耐圧の低下を抑えるために、被覆樹脂層１２の厚さを厚くすると、Ｌ／ＤＣＲが低下することが懸念され、絶縁耐圧を維持したままＬ／ＤＣＲを高めることは困難であった。

この問題を解決するために検討したところ、図６および図７を用いて説明するように、被覆樹脂層１２に対する磁性粉末の食い込み量を制御することによって、一定以上の絶縁耐圧を維持したままコイル特性、特にＬ／ＤＣＲを高めることができることが確認された。

図６は、巻回部の巻き中心線に沿った方向の端部を含む領域の拡大観察画像である。図７は、巻回部の巻き中心線に沿った方向の端部における磁性粉末の食い込みを概念的に説明する図である。

図６に示されるように、巻回部１０Ｃの巻き中心線Ｏに沿った方向の端部（以下、「巻回軸端部」ともいう。なお、図５では巻回軸端部が符号１０ｃおよび１０ｄで示されている。）では、磁性粉末２０Ｐに接触しうる領域（巻回軸端部）に位置する被覆樹脂層（以下、「端部絶縁被膜」ともいう。）１２ｏは、磁性粉末２０Ｐとの接触によってその厚さが薄肉化した薄肉部分１２ｔを有する。図６は、図５において符号１０ｄで示される巻回軸端部の拡大図であって、端部絶縁被膜１２ｏに接する磁性粉末２０Ｐｃおよび端部絶縁被膜１２ｏに食い込んだ状態にある磁性粉末２０Ｐｄが図６に示されている。端部絶縁被膜１２ｏに磁性粉末２０Ｐｄが食い込むと、端部絶縁被膜１２ｏの厚さは薄くなって、その部分は薄肉部分１２ｔとなる。薄肉部分１２ｔの厚さは、巻回部１０Ｃにおいて並置される導電材１１Ｍの間に位置する被覆樹脂層（以下、「コイル間絶縁被膜」ともいう。）１２ｉの厚さよりも薄い。

理由は明確でないものの、このような薄肉部分１２ｔが存在することにより、インダクタンス素子１のコイル特性、特にＬ／ＤＣＲが高くなる。この点に関しては、磁性粉末をインダクタンス素子１により多く充填することが可能となることが影響している可能性がある。一方、このような薄肉部分１２ｔを形成しない場合、インダクタンス素子１の小型化・低背化に対応すべく巻回部１０Ｃにおける被覆樹脂層１２の厚さを製造上可能な薄さ（２〜５μｍ）としても、Ｌ／ＤＣＲの更なる向上は期待できない。しかし、上記のような薄肉部分１２ｔを適切に設けることによって、コイル特性、Ｌ／ＤＣＲの更なる向上が可能である。

具体的には、次に定義するコイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢおよび食い込み量ｄに基づき設定される食い込み比率Ｒを適切に設定することによって、小型化・低背化したインダクタンス素子であっても、絶縁耐圧の低下とコイル特性の劣化とを適切に抑制することができる。

本明細書において、「コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢ」とは、巻回部１０Ｃにおいて並置される任意の２つの導電材１１Ｍ，１１Ｍの間に位置する絶縁被膜（被覆樹脂層１２）であるコイル間絶縁被膜１２ｉの厚さを１００点以上測定して、得られた測定結果の算術平均値（単位：μｍ）を意味する。ここで、並置される任意の２つの導電材１１Ｍ，１１Ｍ間には、通常、それぞれの導電材１１Ｍ上に位置する２つのコイル間絶縁被膜１２ｉが近接配置されている（図６参照）。コイル間絶縁被膜１２ｉの厚さを測定する際に、これらの２つのコイル間絶縁被膜１２ｉが識別可能である場合には、それぞれのコイル間絶縁被膜１２ｉの厚さを測定する。図６の左下には、このような方法で測定可能なコイル間絶縁被膜１２ｉが示されている。一方、近接配置される２つのコイル間絶縁被膜１２ｉの境界が融着などにより実質的に識別可能でない場合には、それらのコイル間絶縁被膜１２ｉが付着する２つの導電材１１Ｍ，１１Ｍ間の距離を測定し、その距離の１／２を、その位置におけるコイル間絶縁被膜１２ｉの厚さとする。図６の右下には、このような方法で測定するべきコイル間絶縁被膜１２ｉが示されている。

本明細書において、「食い込み量ｄ」とは、コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢから、薄肉部分１２ｔのうちコイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢよりも薄い部分の厚さａを引いた値（単位：μｍ）を意味する。

本明細書において、「食い込み上限値ｄｓ」は、一つのインダクタンス素子について、１５点以上の食い込み量ｄを測定し、得られた測定結果の度数分布を正規分布で近似したときに、この正規分布の平均ｄａ（単位：μｍ）と、正規分布の標準偏差σ（単位：μｍ）の３．９９倍の値との和（ｄａ＋３．９９σ）からなる値（単位：μｍ）である。この場合には、工程能力指数Ｃｐｋが１．３３となる。食い込み上限値ｄｓは、食い込み量ｄの統計的に推測される実質的な上限値である。正規分布を求めるために測定される食い込み量ｄの数は、２０以上であることが好ましく、３０以上であることがより好ましい。この数の上限は設定されないが、食い込み上限値ｄｓの精度を特に高める観点からは、１００程度あれば十分である。

本明細書において、「食い込み比率Ｒ」とは、上記のコイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢおよび食い込み上限値ｄｓから下記式により定義される。
Ｒ＝ｄｓ／Ｂ （Ｉ）

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１では、上記の食い込み比率Ｒが０．４以上０．８５以下である。

食い込み比率Ｒが０．４以上であることにより、コイル特性の劣化、特にＬ／ＤＣＲの低下を適切に抑制することができる。Ｌ／ＤＣＲの低下をより安定的に抑制する観点から、食い込み比率Ｒは０．４５以上であることが好ましい場合がある。一方、食い込み比率Ｒが０．８５以下であることにより、絶縁耐圧の低下を適切に抑制することができる。絶縁耐圧の低下をより安定的に抑制する観点から、食い込み比率Ｒは０．８以下であることが好ましい場合がある。

食い込み比率Ｒを用いてインダクタンス素子１の特性を適切に制御することを容易にする観点から、インダクタンス素子１の構成要素は次の条件を満たすことが好ましい。

コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢは、１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢが１μｍ以上であることにより、インダクタンス素子１の絶縁耐圧の低下をより安定的に抑制することができる。この観点から、コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢは、１．５μｍ以上であることが好ましい場合があり、２μｍ以上であることがより好ましい場合がある。

磁性粉末２０Ｐは少なくとも一部がアモルファス合金材料からなることが好ましい。アモルファス合金材料は、結晶質合金材料に比べて一般的に硬質であり、薄肉部分１２ｔが生じやすい。磁性粉末２０Ｐは質量割合で５０質量％以上がアモルファス合金材料からなることが、薄肉部分１２ｔを適切に生じさせる観点から好ましい場合がある。アモルファス合金材料の具体的な組成は限定されない。具体例として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系合金およびＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金が挙げられる。アモルファス合金材料は１種類の材料から構成されていてもよいし複数種類の材料から構成されていてもよい。

アモルファス合金材料の一例であるＦｅ−Ｐ−Ｃ系合金について組成の例を具体的に示せば、組成式が、Ｆｅ_{１００原子％-ａ-ｂ-ｃ-ｘ-ｙ-ｚ-ｔ}Ｎｉ_ａＳｎ_ｂＣｒ_ｃＰ_ｘＣ_ｙ
Ｂ_ｚＳｉ_ｔで示され、０原子％≦ａ≦１０原子％、０原子％≦ｂ≦３原子％、０原子％≦ｃ≦６原子％、６．８原子％≦ｘ≦１３原子％、２．２原子％≦ｙ≦１３原子％、０原子％≦ｚ≦９原子％、０原子％≦ｔ≦７原子％であるＦｅ基非晶質合金が挙げられる。上記の組成式において、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，ＢおよびＳｉは任意添加元素である。

磁性粉末のメジアン径（体積基準の粒径分布において、小径側からの累積体積が５０体積％になる粒径であり、粒度分布は、典型的には、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定により求められる。）Ｄ５０が１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。

導電材１１Ｍは帯状であって、コイル用線材１１は巻回部１０Ｃにおいてエッジワイズ巻きされていることが好ましい。エッジワイズ巻きは巻回部１０Ｃにおける導電材１１Ｍの密度を高めることができる巻き方であり、コイル特性を向上させやすい。この場合において、薄肉部分１２ｔの厚さの測定は、巻回部１０Ｃにおける巻き中心線Ｏに沿った方向の端部（巻回軸側端部１０ｃ，１０ｄ）に位置するコイル用線材１１の絶縁被膜（端部絶縁被膜１２ｏ）を対象とすることが好ましい。巻回軸側端部１０ｃ，１０ｄは磁束密度が高まりやすい領域であり、この領域の薄肉部分１２ｔの厚さがコイル特性、特にＬ／ＤＣＲに影響を与えやすい。

巻回部１０の巻き中心線Ｏに沿った方向におけるコイル用線材１１の磁性コア２０内への埋め込み深さが０．２５ｍｍ以下である部分を有するような低背型のインダクタンス素子１であっても、上記式（Ｉ）を満たすことにより、絶縁耐圧の低下およびコイル特性の低下を適切に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１の製造方法は限定されない。次に説明する製造方法を採用すれば、インダクタンス素子１を効率的に製造することが可能である。

本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１の製造方法は、次に説明する成形ステップおよび熱処理ステップを備える。

図８は、成形ステップにおいて金型のキャビティ内に配置されるコイルの形状を概念的に示す斜視図である。図９は成形ステップにおいて金型内に配置される原料部材の一方の構造を概念的に示す斜視図である。図１０は成形ステップにおいて金型内に配置される原料部材の他方の構造を概念的に示す斜視図である。図１１は、成形ステップを説明するための図であって、金型および金型内に配置した部材を概念的に示す断面図である。

成形ステップでは、磁性コア２０を形成するための原料部材と、絶縁被膜（被覆樹脂層１２）および導電材１１Ｍを備え、コイル用線材１１の巻回部１０Ｃを有するコイル１０とを金型３０内に配置して加圧成形する。図１１に示されるように、金型３０は金型本体３１、上型３２および下型３３からなり、金型本体３１、上型３２および下型３３によりキャビティが画成される。図８に示されるように、コイル１０の第１の端部１３および第２の端部１６は折り曲げられた状態とされる。図９に示される第１原料部材２０１がまず金型３０のキャビティ内に配置される。次に、第１原料部材２０１の第１空隙部ＨＰ１内に巻回部１０Ｃが載置されるように、図８に示される形状のコイル１０が金型３０のキャビティ内に配置される。続いて、第２空隙部ＨＰ２に巻回部１０Ｃを収容するように、図１０に示される第２原料部材２０２が金型３０のキャビティ内に載置される。

こうして、第１原料部材２０１、コイル１０および第２原料部材２０２からなる部材１Ｐが金型３０のキャビティ内に配置されると、上型３２および下型３３が図１１に示されるようにコイル１０の巻き中心線Ｏに沿った方向に近接する。その結果、第１原料部材２０１、コイル１０および第２原料部材２０２からなる部材には、コイル１０の巻き中心線Ｏに沿った方向Ｐの圧力が加わり、成形加工が行われる。図１１は、この加圧が行われている状態を示している。加圧により、第１原料部材２０１および第２原料部材２０２は変形して一体化し、磁性コア２０が形成される。また、この際、コイル１０の巻回部１０Ｃの周囲に位置する磁性粉末２０Ｐは、巻回部１０Ｃの表面に位置する樹脂被覆層１２が近接するように移動する。このため、コイル１０の巻回部１０Ｃの加圧方向Ｐに沿った方向を法線とする面などに位置する樹脂被覆層１２では、磁性粉末２０Ｐの樹脂被覆層１２への食い込みが生じる場合がある。

成形条件は限定されない。第１原料部材２０１および第２原料部材２０２に含まれる材料（磁性粉末２０Ｐ、樹脂成分など）、変形量などを考慮して、加圧力および加熱温度を設定すればよい。加熱しながら加圧する場合には、加圧力は低めに設定される場合がある。磁性粉末２０Ｐがアモルファス合金からなる粉末を含む場合には、加圧力を高めることが好ましい場合がある。加圧力について限定されない例示を行えば、０．０１ＧＰａ〜５ＧＰａであり、磁性粉末２０Ｐがアモルファス合金からなる粉末を含む場合には、０．５ＧＰａ〜３ＧＰａ程度が好ましいことがある。

こうして、成形ステップにより、コイル１０の巻回部１０Ｃが磁性コア２０の内部に埋め込まれた成形製造物が得られる。

成形ステップに引き続いて行われる熱処理ステップでは、成形製造物を加熱して、コイル１０の巻回部１０Ｃの導電材１１Ｍを熱膨張させる。この熱膨張を適切に生じさせる観点から、導電材１１Ｍの熱膨張率は磁性コア２０の熱膨張よりも大きいことが好ましい。この観点から、導電材１１Ｍは、銅系材料やアルミニウム系材料であることが好ましい。加熱によって導電材１１Ｍが磁性コア２０の熱膨張よりも大きい熱膨張率で膨張することにより、コイル１０の巻回部１０Ｃの樹脂被覆層１２が磁性粉末２０Ｐに押し込まれる。その結果、一部の磁性粉末２０Ｐは樹脂被覆層１２に食い込んで、樹脂被覆層１２の厚さが薄肉化した薄肉部分１２ｔが形成される。

熱処理条件は、薄肉部分１２ｔが適切に形成される限り、限定されない。熱処理条件について限定されない例示をすれば、最高到達温度は３００℃〜６００℃であり、加熱時間は１０分〜１０時間である。熱処理ステップにおいて行われる熱処理を用いて、成形製造物が有する加工歪を緩和してもよい。

このように、熱処理ステップでは、形成製造物に対して加熱が行われる。このため、コイル１０の巻回部１０Ｃにおける樹脂被覆層１２が軟化点の低い融着層を有している場合には、この融着層を構成する材料（一般的には樹脂材料）は加熱によって融解、さらには分解し、導電材１１Ｍの絶縁被膜としては機能しなくなる。したがって、本発明の一実施形態に係る製造方法によりインダクタンス素子１を製造する場合には、樹脂被覆層１２は、熱処理ステップ後においても絶縁被膜として機能しうる程度の高い軟化点を有する材料を含む層を備える。かかる材料の軟化点の具体例として４００℃〜５００℃が挙げられ、軟化点の高い材料の具体例として、ポリイミドが挙げられる。

こうして熱処理ステップを経た成形製造物に対して、必要に応じて外装コーティングを行い、さらに印刷・めっきなどの方法を用いて電極を形成することにより、本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子１が得られる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、インダクタンス素子１が備えるコイル１０の巻回部１０Ｃでは、断面形状が長方形であるコイル用線材１１は、その断面の短軸が巻き中心線Ｏに沿った方向に位置するように巻かれているが、これに限定されない。長方形の断面形状を有するコイル用線材１１の断面の長軸が巻き中心線Ｏに沿った方向に位置するように巻かれていてもよい。そのような巻き方の具体例として、いわゆるα巻が挙げられる。また、コイル用線材１１の断面は長方形でなくてもよく、正方形であってもよいし、円形であってもよい。

以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

（実施例１）
上記の本発明の一実施形態に係るインダクタンス素子を上記の方法にて製造した。形状、製造条件は次のとおりであった。用いるコイル用線材を複数種類（特に絶縁被膜の厚さが異なる。）とすることにより、異なる種類のインダクタンス素子とした。

形状 素子の外形：２．５ｍｍ２．０ｍｍ×１．０ｍｍ（厚さ）
コイル用線材の断面形状：０．２〜０．２５ｍｍ×０．０２〜０．０３ｍｍの長方形
磁性コアの構成材料：Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系アモルファス合金材料からなり、メジアン径Ｄ５０が５〜８μｍの磁性粉末を主成分とする。
絶縁被膜の構成材料：ポリイミド系材料
融着層の構成材料：ナイロン系材料
導電材の構成材料：銅系材料
巻回部形状：巻き数１６〜１８、総厚０．４〜０．５ｍｍ

成形ステップ
温度：常温（２５℃）
圧力：０．６〜１．２ＧＰａ
熱処理ステップ
最高到達温度：３５０〜５００℃
加熱時間：０．１〜１時間

得られた１１種類のインダクタンス素子について、絶縁耐圧（単位：Ｖ）およびＬ／ＤＣＲ（単位：ｍＨ／Ω）を測定した。測定結果を表１に示す。

絶縁耐圧は、Ｃｈｒｏｍａ社製「ＰＲＯＧＲＡＭＡＢＬＥ ＨＦ ＡＣ ＴＥＳＴＥＲ ＭＯＤＥＬ １１８０２」を用いて、部分放電開始電圧（ＰＤＩＶ）を測定し、その結果から換算した。実施例に用いたコイル用線材を複数本用意し、それぞれについて周波数２０ｋＨｚおよび１８０ｋＨｚの二条件で部分放電開始電圧（ＰＤＩＶ）を測定し、これらの結果の算術平均値を、そのコイル用線材の部分放電開始電圧Ｖｒ（単位：Ｖ）とした。

一方、各コイル用線材について断面観察を行い、観察画像における絶縁被膜の厚さを３０点以上測定した。得られた絶縁被膜の厚さの測定結果の度数分布を正規分布と近似して、絶縁被膜の厚さの平均値ｄａｒおよび標準偏差σｒを求めた。そして、ｄａｒ−３σｒにより得られた値を、絶縁被膜の最も薄い部分（最薄部）の厚さｄｔｒ（単位：μｍ）とした。

こうして求めたコイル用線材の部分放電開始電圧Ｖｒおよび最薄部の厚さｄｔｒとから、下記式により、単位厚さ当たりの絶縁耐圧Ｖｎ（単位：Ｖ／μｍ）を求めた。
Ｖｎ＝Ｖｒ／ｄｔｒ

以上の方法により求められた絶縁耐圧Ｖｎは８６Ｖ／μｍであった。
後述する方法により、各実施例における食い込み上限値ｄｓ（単位：μｍ）を求め（値は表１に示した。）、Ｖｎ×ｄｓにより得られた値を、その実施例に係る絶縁耐圧（単位：Ｖ）とした。

Ｌ／ＤＣＲは、インダクタンスＬ（単位：μＨ）をＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のインピーダンス・アナライザ４２９４Ａで測定し、直流抵抗ＤＣＲ（単位：ｍΩ）を日置電機社製「ミリオームハイテスタ３５４０」で測定し、これら測定したＬおよびＤＣＲからＬ／ＤＣＲ（単位：ｍＨ／Ω）を算出した。

各実施例により製造したインダクタンス素子を巻き中心線を含む面で切断し、得られた断面を走査電子顕微鏡により観察した。

図５および図６に示される画像は、実施例４に係るインダクタンス素子の断面画像である。この断面画像において、１８枚の導電材１１Ｍの間に位置するコイル間絶縁被膜１２ｉから任意の２２５点を選び出し、これらのコイル間絶縁被膜１２ｉの厚さを測定して、それらの測定値の算術平均値をコイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢ（単位：μｍ）として求めた（表２参照）。

巻回部１０Ｃにおける巻き中心線Ｏに沿った方向を向いた面１０ｃ，１０ｄに位置する絶縁被膜（被覆樹脂層１２ｏ）から任意の６６点を選び出し、絶縁被膜の厚さ（単位：μｍ）を測定した。これらの測定結果のうち、コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢ以下の厚さを有する薄肉部分３２点を選び出した。これらの選び出された薄肉部分の厚さのそれぞれについて、コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢから引いて、食い込み量ｄ（単位：μｍ）を求めた。表２に３２点の食い込み量ｄを示す。

この食い込み量ｄの測定結果の度数分布を正規分布で近似すると、その正規分布は、平均ｄａが０．４６９μｍであって、標準偏差σが０．３３４μｍとなった。したがって、工程能力指数Ｃｐｋが１．３３となる食い込み上限値ｄｓ（＝ｄａ＋３．９９σ）は１．８０μｍとなり、食い込み比率Ｒ（＝ｄｓ／Ｂ）は、０．５９となった（表１参照）。

他の実施例に係るインダクタンス素子についても、実施例５と同様の観察、測定、算出を行った。いずれの実施例においても、コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢを求めるために１００点以上のコイル間絶縁被膜１２ｉを測定した。また、いずれの実施例においても、食い込み量ｄを算出するために測定されたコイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢ以下の厚さを有する薄肉部分は１５点以上であった。その結果を表１に示した。図１２は、コイルの絶縁耐圧（単位：Ｖ）と食い込み比率Ｒとの関係を示すグラフである。図１３は、Ｌ／ＤＣＲ（単位：ｍＨ／Ω）と食い込み比率Ｒとの関係を示すグラフである。図１２および図１３の凡例は、コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢ（単位：μｍ）を意味している。すなわち、「●」の「１．８−３．３」は、コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢが１．８μｍ以上３．３以下の範囲にあった結果であることを意味している。他の記号（「○」、「▲」および「△」）も同様である。

本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子を備えたインダクタンス素子は、スマートフォン、ノートパソコンなど携帯電子機器における表示部の電源回路の構成要素として好適に使用されうる。

１ インダクタンス素子
１０ コイル
１０Ｃ 巻回部
１１ 導電性帯体（コイル用線材）
１１ａ 板面
１１ｂ 側端面
１１Ｍ 導電材
１２ 被覆樹脂層（絶縁被膜）
Ｏ 巻き中心線
１３ 第１の端部
１６ 第２の端部
１４ａ，１７ａ 第１の折れ線
１４ｂ，１７ｂ 第２の折れ線
１７ｃ 第３の折れ線
１４ｄ，１７ｄ 第４の折れ線
１５ 第１の端子部
１８ 第２の端子部
２０ 磁性コア
２０Ａ，２０Ｂ 磁性コア２０のうち、巻き中心線Ｏに沿った方向側に位置する領域
２１ 上面
２２ 下面（裏面）
２３ 側面
１０ｃ，１０ｄ 巻回軸側端部
Ｈ 巻き中心線Ｏに沿った方向
２０Ｐ 磁性粉末
１２ｏ 端部絶縁被膜
１２ｔ 薄肉部分
２０Ｐｃ 端部絶縁被膜１２ｏに接する磁性粉末
２０Ｐｄ 端部絶縁被膜１２ｏに食い込んだ状態にある磁性粉末
１２ｉ コイル間絶縁被膜
Ｂ コイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さ
ｄ 食い込み量
ａ 薄肉部分１２ｔのうちコイル間絶縁被膜１２ｉの平均厚さＢよりも薄い部分の厚さ
３０ 金型
３１ 金型本体
３２ 上型
３３ 下型
２０１ 第１原料部材
ＨＰ１ 第１空隙部
２０２ 第２原料部材
ＨＰ２ 第２空隙部
１Ｐ 第１原料部材２０１、コイル１０および第２原料部材２０２からなる部材
Ｐ 方向

Claims (11)

1. 磁性粉末を含む成形体からなる磁性コアの内部にコイルの一部が埋め込まれているインダクタンス素子であって、
   前記コイルの前記磁性コアの内部に埋め込まれている部分は、線状の導電材と前記導電材の表面を被覆する絶縁被膜とを備えるコイル用線材が巻回してなる巻回部を備え、
   前記巻回部の前記絶縁被覆のうち、前記磁性粉末に接触しうる領域に位置する前記絶縁被膜は、前記磁性粉末との接触によってその厚さが薄肉化した薄肉部分を有し、
   下記式（Ｉ）で定義される食い込み比率Ｒは０．４以上０．８５以下であることを特徴とするインダクタンス素子：
   Ｒ＝ｄｓ／Ｂ （Ｉ）
   Ｂ：前記巻回部において並置される任意の２つの前記導電材の間に位置する前記絶縁被膜であるコイル間絶縁被膜の厚さを１００点以上測定して、得られた測定結果の算術平均値であるコイル間絶縁被膜の平均厚さ（単位：μｍ）
   ｄｓ：前記薄肉部分のうち前記コイル間絶縁被膜の平均厚さＢよりも薄い部分の厚さを、前記コイル間絶縁被膜の平均厚さＢから引いた値である食い込み量ｄ（単位：μｍ）を、一つのインダクタンス素子について１５点以上測定し、得られた測定結果の度数分布を正規分布で近似したときに、この正規分布の平均ｄａと標準偏差σの３．９９倍の値との和（ｄａ＋３．９９σ）である最大食い込み量（単位：μｍ）
2. 前記コイル間絶縁被膜の平均厚さＢが１μｍ以上５μｍ以下である、請求項１に記載のインダクタンス素子。
3. 前記磁性粉末は少なくとも一部がアモルファス合金材料からなる、請求項１または２に記載のインダクタンス素子。
4. 前記磁性粉末のメジアン径Ｄ５０が１μｍ以上１５μｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
5. 前記絶縁被覆はポリイミド系材料を含有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
6. 前記導電材は帯状であって、前記コイル用線材は前記巻回部においてエッジワイズ巻きされている、請求項１から５のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
7. 前記薄肉部分の厚さの測定は、前記巻回部における巻き中心線に沿った方向の端部に位置する前記コイル用線材の前記絶縁被膜を対象とする、請求項６に記載のインダクタンス素子。
8. 前記巻回部の巻き中心線に沿った方向における前記コイル用線材の前記磁性コア内への埋め込み深さが０．２５ｍｍ以下である部分を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載されるインダクタンス素子の製造方法であって、
   磁性コアを形成するための原料部材と、絶縁被膜および導電材を備えるコイル用線材の巻回部を有するコイルとを金型内に配置して加圧成形することにより、前記巻回部が磁性コアの内部に埋め込まれた成形製造物を得る成形ステップと、
   前記成形製造物を加熱して前記巻回部の前記導電材を熱膨張させることにより、前記巻回部の前記絶縁被膜に前記磁性粉末を押し込んで、前記絶縁被膜の厚さが薄肉化した薄肉部分を形成する熱処理ステップとを備えることを特徴とする、インダクタンス素子の製造方法。
10. 前記成形ステップにおける加圧方向は、前記巻回部の巻き中心線に沿った方向である、請求項９に記載のインダクタンス素子の製造方法。
11. 前記熱処理ステップにおける加熱温度は、前記絶縁被膜を構成する材料の軟化温度の２倍以下である、請求項９または１０に記載のインダクタンス素子の製造方法。