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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-208480(P2017-208480A)
(43)【公開日】2017年11月24日
(54)【発明の名称】コイル部およびコイル装置
(51)【国際特許分類】
   H01F 17/04 20060101AFI20171027BHJP
   H01F 27/00 20060101ALI20171027BHJP
   H01F 41/04 20060101ALI20171027BHJP
【FI】
   H01F17/04 A
   H01F15/00 A
   H01F41/04 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2016-100597(P2016-100597)
(22)【出願日】2016年5月19日
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】TDK株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001494
【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 信雄
(72)【発明者】
【氏名】柿崎 一輝
(72)【発明者】
【氏名】阿部 裕之
【テーマコード(参考)】
5E062
5E070
【Fターム(参考)】
5E062FF01
5E062FF02
5E062FF04
5E062FG04
5E062FG12
5E070AA01
5E070AB01
5E070BB03
5E070CA02
5E070CA13
5E070CA15
5E070CC02
5E070DA13
5E070EA06
5E070EB04
(57)【要約】
【課題】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。
【解決手段】二次元の第1所定パターンを有する第1導電性板片6aと、二次元の第2所定パターンを有する第2導電性板片6bと、を有するコイル部である。第1導電性板片6aと第2導電性板片6bとが積層方向に配置してある。第1導電性板片6aの第1内側端部8a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9aが一体的に形成してあり、第2導電性板片6bの第2内側端部8bには、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9bが一体的に形成してある。第1内側凸部9aと前記第2内側凸部9bとが電気的に接続してある。
【選択図】図2A
【特許請求の範囲】
【請求項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るコイル部。
【請求項2】
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請求項1に記載のコイル部。
【請求項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。
【請求項4】
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る請求項1〜3のいずれかに記載のコイル部。
【請求項5】
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る請求項4に記載のコイル部。
【請求項6】
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5に記載のコイル部。
【請求項7】
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5または6に記載のコイル部。
【請求項8】
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5〜7のいずれかに記載のコイル部。
【請求項9】
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請求項5〜8のいずれかに記載のコイル部。
【請求項10】
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る請求項1〜3のいずれかに記載のコイル部。
【請求項11】
前記第2所定パターンが、リードパターンである請求項10に記載のコイル部。
【請求項12】
請求項1〜11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。
【請求項13】
前記封止部は、磁性体含有樹脂で構成されている請求項12に記載のコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−327622号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図1A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図1B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図2A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図2B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図4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図6B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。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【符号の説明】
【0089】
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
図1A
図1B
図2A
図2B
図3
図4
図5
図6A
図6B