特許 6597576 インダクタ、および、ＤＣ−ＤＣコンバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6597576

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】インダクタ、および、ＤＣ−ＤＣコンバータ

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/36 20060101AFI20191021BHJP

   H01F 27/32 20060101ALI20191021BHJP

   H01F 27/22 20060101ALI20191021BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20191021BHJP

【ＦＩ】

   H01F27/36

   H01F27/32 140

   H01F27/22

   H01F17/04 Z

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-238809(P2016-238809)

(22)【出願日】2016年12月8日

(65)【公開番号】特開2018-98270(P2018-98270A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2018年6月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100122770

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】高辻 寛之

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０９９７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４７−０２１４９０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０６−２６０３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０２５２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４４９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１２０５９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１７５５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１９０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２４３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−２５４６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１３７２５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０１９７５３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭５９−０６５５９５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ２７／３６

Ｈ０１Ｆ ２７／２２

Ｈ０１Ｆ ２７／３２

Ｈ０１Ｆ １７／０４

Ｈ０１Ｆ ２７／２５５

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０５Ｋ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に実装されるインダクタであって、
金属磁性材料からなるコアと、
前記コアに巻回される巻線と、
前記巻線の各端部にそれぞれ接続され、前記コアに設けられる一対の外部電極と、
前記基板のグランドに電気的に接続され、前記コアの上面と３面以上の側面を覆うように配設されるシールド部材と、
前記コアと前記シールド部材との間に配設され、熱伝導性を有する絶縁部材と、
を備え、
前記シールド部材の厚みは、当該シールド部材の電気抵抗率と、当該シールド部材の透磁率と、当該シールド部材によってシールドしたいノイズの周波数とを、表皮効果の表皮の深さを求める式に適用することで設定され、
前記絶縁部材の厚みは、当該絶縁部材の絶縁破壊電圧と、前記インダクタの使用環境下において前記絶縁部材によって絶縁を確保したい電圧とに基づいて設定されることを特徴とするインダクタ。

【請求項2】

前記シールド部材は、５０［μｍ］〜２００［μｍ］の範囲内の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のインダクタ。

【請求項3】

前記絶縁部材は、１［μｍ］〜１００［μｍ］の範囲内の厚みを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインダクタ。

【請求項4】

前記外部電極は、前記コアの下面に設けられ、
前記シールド部材と前記絶縁部材は、前記コアの上面と全側面に配設されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のインダクタ。

【請求項5】

前記外部電極は、前記コアの任意の側面に設けられ、
前記シールド部材と前記絶縁部材は、前記コアの上面と前記任意の側面以外の側面に配設されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のインダクタ。

【請求項6】

前記任意の側面には、前記外部電極と接触しない部分に前記シールド部材と前記絶縁部材が配設されることを特徴とする請求項５に記載のインダクタ。

【請求項7】

前記外部電極は、断面が略Ｌ字形状に形成され、前記コアの任意の側面から下面にかけて設けられ、
前記シールド部材と前記絶縁部材は、前記コアの上面と前記任意の側面以外の側面に配設され、
前記任意の側面には、前記外部電極と接触しない部分に前記シールド部材と前記絶縁部材が配設されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のインダクタ。

【請求項8】

前記シールド部材の厚みは、（式１）により算出される値を用いて設定されることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のインダクタ。

【数1】

ここで、ｔ１はシールド部材の厚みであり、ρはシールド部材の電気抵抗率であり、μはシールド部材の透磁率であり、ｆはシールド部材によってシールドしたいノイズの周波数である。

【請求項9】

前記絶縁部材の厚みは、（式２）により算出されることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載のインダクタ。

【数2】

ここで、ｔ２は絶縁部材の厚みであり、ｖは絶縁部材によって絶縁を確保したい電圧であり、ｄは絶縁部材の絶縁破壊電圧である。

【請求項10】

スイッチング素子と、
前記スイッチング素子に電気的に接続されたパワーインダクタと、
前記パワーインダクタに電気的に接続された平滑用のコンデンサと、
を備え、
前記パワーインダクタは、請求項１〜請求項９の何れか一項に記載のインダクタであることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インダクタ、および、このインダクタを備えるＤＣ−ＤＣコンバータに関する。

【背景技術】

【0002】

ＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば、スイッチング素子、ダイオード、インダクタ（パワーインダクタ）、平滑コンデンサなどを備え、任意の直流電圧を所望の直流電圧に降圧又は昇圧する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータが自動車の電子装置の電源回路として用いられる場合、ＤＣ−ＤＣコンバータのインダクタなどから放射されるノイズが自動車に搭載されるＡＭラジオなどで問題となることがある。このインダクタから放射されるノイズを抑制するために、例えば、インダクタを覆うシールド部材が用いられる。

【0003】

ところで、ＤＣ−ＤＣコンバータのパワーインダクタとしては、例えば、小型で大電流対応のメタルコンポジットタイプのインダクタ（以下では「メタルコンポジットインダタ」と記載）が用いられる。メタルコンポジットインダクタは、コアが金属磁性材料によって形成されている。そのため、メタルコンポジットインダクタにシールド部材を用いる場合、シールド部材とメタルコンポジットインダクタのコアとの間を絶縁する必要がある。

【0004】

シールド部材と絶縁部材を備える技術としては、例えば、特許文献１には、実装基板に実装された電子部品を備える電子装置において、実装基板に接着された樹脂フィルムと、樹脂フィルムの電子部品とは反対側の面を覆い、実装基板の接地用導電部に電気的に接続される導電膜とを備える技術が開示されている。樹脂フィルムは、エポキシ樹脂などの熱硬化性の樹脂によって形成されている。

【0005】

また、特許文献２には、基板上の電子部品を電磁的に遮蔽するための電磁遮蔽構造において、高分子熱収縮材料から形成され、電子部品を覆う熱収縮絶縁構造と、熱収縮絶縁構造上の電磁遮蔽として機能する導電性コーティングとを含む技術が開示されている。熱収縮絶縁構造は、熱伝導性材料を含む絶縁材料からなり、この絶縁材料を基板上の所望の箇所（複数の電子部品を含む箇所）に堆積させ、各電子部品の周囲を区画することで形成される。導電性コーティングは、この区画された絶縁材料を覆うように遮蔽材料を堆積させることで形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２−３３４９５４号公報

【特許文献2】特表２０１４−５１６２１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、電子部品と導電膜との間に設けられる樹脂フィルムが熱伝導性を有する材料で形成されていない。そのため、例えば、電子部品がインダクタの場合、インダクタで発生した熱が樹脂フィルムによって放熱され難く、インダクタの温度が上昇するおそれがある。これにより、設計上、インダクタの自己温度上昇に基づく定格電流の低下につながるおそれがある。

【0008】

一方、特許文献２に開示の技術では、電子部品を覆う熱収縮絶縁構造が熱伝導性材料を含む絶縁材料によって形成されているので、放熱性を有している。しかしながら、特許文献２に開示の技術では、基板上の電子部品を覆うように絶縁材料を堆積させることで熱収縮絶縁構造が形成され、その熱収縮絶縁構造上に遮蔽材料を堆積させることで導電性コーティングが形成されているので、熱収縮絶縁構造や導電性コーティングの厚みが必要以上に厚くなるおそれがある。また、特許文献２に開示の技術では、基板上の全ての電子部品を覆うように熱収縮絶縁構造や導電性コーティングが設けられている。そのため、このような熱収縮絶縁構造や導電性コーティングを設けることで、大型化するおそれがある。

【0009】

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、金属磁性材料からなるコアを備えるインダクタにおいて、シールド部材によるノイズ抑制効果を有するとともに、シールド部材とインダクタのコアとの間の絶縁性および放熱性を確保し、小型化が可能なインダクタ、および、ＤＣ−ＤＣコンバータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係るインダクタは、基板に実装されるインダクタであって、金属磁性材料からなるコアと、コアに巻回される巻線と、巻線の各端部にそれぞれ接続され、コアに設けられる一対の外部電極と、基板のグランドに電気的に接続され、コアの上面と３面以上の側面を覆うように配設されるシールド部材と、コアとシールド部材との間に配設され、熱伝導性を有する絶縁部材と、を備え、シールド部材の厚みは、当該シールド部材の電気抵抗率と、当該シールド部材の透磁率と、当該シールド部材によってシールドしたいノイズの周波数とを、表皮効果の表皮の深さを求める式に適用することで設定され、絶縁部材の厚みは、当該絶縁部材の絶縁破壊電圧と、インダクタの使用環境下において絶縁部材によって絶縁を確保したい電圧とに基づいて設定されることを特徴とする。

【0011】

本発明に係るインダクタでは、コアの上面と３面以上の側面を覆うようにシールド部材が設けられ、このシールド部材が基板のグランドに接続されている。このシールド部材により、インダクタで発生したノイズが遮蔽され、外部に放射されるノイズが抑制される。また、本発明に係るインダクタでは、このシールド部材とコアとの間に熱伝導性を有する絶縁部材が設けられている。この絶縁部材により、金属磁性材料からなるコアとシールド部材との絶縁性が確保される。また、絶縁部材が熱伝導性を有しているので、コアとシールド部材との間の放熱性が確保される。特に、本発明に係るインダクタでは、シールド部材の厚みが表示効果の表皮の深さを求める式にシールドしたいノイズの周波数を適用することで設定されているので、シールドしたい周波数のノイズに対する抑制効果を発揮しつつ、シールド部材の厚みを薄くすることができる。また、本発明に係るインダクタでは、絶縁部材の厚みが絶縁破壊電圧と絶縁を確保したい電圧に基づいて設定されているので、絶縁を確保したい電圧に対する絶縁性を確保しつつ、絶縁部材の厚みを薄くすることができる。これにより、シールド部材と絶縁部材を備えるインダクタを小型化することができる。このように、本発明に係るインダクタによれば、金属磁性材料からなるコアを備えるインダクタにおいて、シールド部材によるノイズ抑制効果を有するとともに、シールド部材とインダクタのコアとの間の絶縁性および放熱性を確保し、小型化が可能となる。

【0012】

本発明に係るインダクタでは、シールド部材は、５０［μｍ］〜２００［μｍ］の範囲内の厚みを有することが好ましい。このように構成することで、シールドしたいノイズの周波数がＡＭラジオなどに影響を与える可能性がある周波数を含むので、シールド部材の厚みを抑えつつ、インダクタから放射されるノイズによるＡＭラジオなどに対する影響を抑制することができる。

【0013】

本発明に係るインダクタでは、絶縁部材は、１［μｍ］〜１００［μｍ］の範囲内の厚みを有することが好ましい。このように構成することで、自動車などでインダクタが使用される場合に絶縁を確保したい電圧が自動車などで用いられる可能性がある電源の電圧を含むので、絶縁部材の厚みを抑えつつ、自動車などで使用される場合にシールド部材とコアとの間の絶縁性を確保することできる。

【0014】

本発明に係るインダクタでは、外部電極は、コアの下面に設けられ、シールド部材と絶縁部材は、コアの上面と全側面に配設されることが好ましい。このように構成することで、インダクタで発生した各方向のノイズをシールド部材で遮断でき、外部に放射されるノイズの抑制効果を向上させることができる。

【0015】

本発明に係るインダクタでは、外部電極は、コアの任意の側面に設けられ、シールド部材と絶縁部材は、コアの上面と任意の側面以外の側面に配設されることが好ましい。このように構成することで、コアの側面に設けられる外部電極によって基板の配線パターンに接合できるので、外部電極と基板の配線パターンとの接合の信頼性を向上させることができる。

【0016】

本発明に係るインダクタでは、任意の側面には、外部電極と接触しない部分にシールド部材と絶縁部材が配設されることが好ましい。このように構成することで、インダクタで発生した任意の側面側へのノイズもシールド部材で可能な限り遮断でき、外部に放射されるノイズの抑制効果を向上させることができる。

【0017】

本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング素子と、スイッチング素子に電気的に接続されたパワーインダクタと、パワーインダクタに電気的に接続された平滑用のコンデンサと、を備え、パワーインダクタは、上述した何れかのインダクタであることを特徴とする。本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータによれば、パワーインダクタとして上述したシールド部材と絶縁部材を備えるインダクタを用いているので、シールド部材によってパワーインダクタから発生したノイズに対する抑制効果を有するとともに、シールド部材とパワーインダクタのコアとの間の絶縁性および放熱性を確保し、小型化が可能となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、金属磁性材料からなるコアを備えるインダクタにおいて、シールド部材によるノイズ抑制効果を有するとともに、シールド部材とインダクタのコアとの間の絶縁性および放熱性を確保し、小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態に係るインダクタの構成を模式的に示す断面図である。

【図2】第１実施形態に係るインダクタの外観を模式的に示す図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が底面図である。

【図3】第１実施形態に係るインダクタを備えるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。

【図4】第２実施形態に係るインダクタの構成を模式的に示す正面図である。

【図5】第２実施形態に係るインダクタの外観を模式的に示す図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0021】

実施形態では、使用環境が自動車で使用される場合の環境であり、本発明に係るインダクタを自動車の電子装置の電源回路として用いられるＤＣ−ＤＣコンバータのインダクタ（パワーインダクタ）に適用する。以下の説明では、２つの実施形態について説明する。なお、使用環境は、インダクタが使用される対象における環境（特に、電圧に関する環境）である。

【0022】

（第１実施形態）
図１〜図３を参照して、第１実施形態に係るインダクタ１について説明する。図１は、第１実施形態に係るインダクタ１の構成を模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係るインダクタ１の外観を模式的に示す図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が底面図である。図３は、第１実施形態に係るインダクタ１を備えるＤＣ−ＤＣコンバータ４の回路図である。なお、図１には、インダクタ１と、このインダクタ１が実装される基板５の一部を示している。

【0023】

インダクタ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の電子部品の一つとして用いられるパワーインダクタである。このインダクタ１を含むＤＣ−ＤＣコンバータ４は、基板５に実装される。インダクタ１について具体的に説明する前に、図３を参照して、ＤＣ−ＤＣコンバータ４について説明しておく。

【0024】

ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、例えば、電源４０から入力される任意の直流電圧を所望の直流電圧に降圧（変換）し、この降圧した電圧を電気負荷５０に出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、例えば、自動車の電子装置の電源回路として用いられ、電源４０（バッテリ）の１２Ｖを５Ｖに降圧して電気負荷５０に出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、チョッパ方式（スイッチング方式）のＤＣ−ＤＣコンバータである。

【0025】

ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、例えば、図３に示すように、入力側のコンデンサ４ａ、スイッチング素子４ｂ、ダイオード４ｃと、インダクタ１と、出力側のコンデンサ４ｄとを備えており、これらの電子部品が基板５に実装されている。基板５には、配線パターン（グランドパターン、電源パターン、信号パターン）が形成されている。スイッチング素子４ｂは、コントローラ（図示せず）などによってスイッチング制御されて、所定のスイッチング周波数に応じてＯＮ／ＯＦＦする。スイッチング素子４ｂとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴが好適に用いられる。スイッチング素子４ｂのスイッチング周波数は、例えば、１００［ｋＨｚ］〜４００［ｋＨｚ］である。

【0026】

このＤＣ−ＤＣコンバータ４の動作について説明する。スイッチング素子４ｂがＯＮすると、インダクタ１に電流が流入する。このとき、インダクタ１は、自己誘導作用により、流入する電流を妨げるように起電力を発生してエネルギを蓄える。スイッチング素子４ｂがＯＦＦすると、インダクタ１への電流の流入が停止する。このとき、インダクタ１は、電流を維持しようとして、蓄えたエネルギを出力側に電流として流す。このスイッチングによる電圧は、コンデンサ４ｄによって平滑化されて、電気負荷５０に出力される。

【0027】

このように動作するＤＣ−ＤＣコンバータ４において、スイッチング素子４ｂでのスイッチングに応じて、インダクタ１からノイズ（電界のノイズ、磁界のノイズ）を発生する。このノイズが外部に放射されると、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ４が自動車で用いられる場合、放射されたノイズが車載のＡＭラジオなどに伝搬されると、ラジオからの音声に雑音が入るおそれがある。このインダクタ１から外部に放射されるノイズを抑制するために、インダクタ１はシールド機能を有している。それでは、インダクタ１について説明する。

【0028】

インダクタ１は、メタルコンポジットインダタである。インダクタ１は、例えば、巻線タイプのインダクタが好適に用いられる。また、インダクタ１は、積層タイプのインダクタなども用いることができる。インダクタ１は、コア１０と、巻線１１と、一対の外部電極１２，１３と、シールド部材１４と、絶縁部材１５と、を備えている。

【0029】

コア１０は、金属磁性材料からなる。コア１０は、例えば、直方体形状である。巻線１１は、コア１０に銅などの導体が巻回されることで形成される。巻線１１の両端部は、コア１０の下面１０ａに引き出されている。巻線１１は、例えば、縦巻きである。

【0030】

外部電極１２，１３は、インダクタ１を基板５に実装するための端子電極である。外部電極１２，１３は、コア１０の下面１０ａに配設されている。外部電極１２，１３は、導体からなる。外部電極１２，１３は、例えば、平板状である。一方の外部電極１２は、巻線１１の一方の端部に電気的に接続されている。この外部電極１２は、基板５の上面５ａに設けられた電源パターン５ｂにはんだ５ｈにより接続されることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ４のスイッチング素子４ｂとダイオード４ｃとの接続点に電気的に接続される。他方の外部電極１３は、巻線１１の他方の端部に電気的に接続されている。この外部電極１３は、基板５の上面５ａに設けられた電源パターン５ｃにはんだ５ｉにより接続されることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力側のコンデンサ４ｄの一端に電気的に接続される。

【0031】

シールド部材１４は、インダクタ１で発生するノイズを遮蔽するための部材である。シールド部材１４は、金属材料で形成され、導電性を有している。この金属材料は、例えば、銅である。シールド部材１４は、スリットや穴などがない連続した平面状である。シールド部材１４は、例えば、金属板が好適に用いられる。また、シールド部材１４は、金属箔、金属を蒸着した膜またはフィルムなども用いることができる。なお、コア１０が金属磁性材料で形成されているので、シールド部材１４とコア１０との間を絶縁する必要がある。

【0032】

シールド部材１４は、コア１０の上面１０ｂおよび４つの側面１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを覆うように配設されている。このように、シールド部材１４は、コア１０の下面１０ａを除いた全面を覆っている。但し、インダクタ１が基板５に実装された場合、コア１０の下方には、基板５の内部に設けられたグランドプレーン５ｄが配置されている。シールド部材１４は、基板５の上面５ａに設けられたグランドパターン５ｅにはんだ５ｊにより接続されている。基板５では、このグランドパターン５ｄがビア５ｆを介してグランドプレーン５ｄに電気的に接続されている。

【0033】

特に、シールド部材１４の厚みは、ノイズ抑制効果（特に、ＡＭラジオに影響を与えるノイズに対する抑制効果）を発揮できる範囲内で薄くなるように設定されている。このシールド部材１４の厚みを設定するために、表皮効果の関係式を用いる。表皮効果とは、高周波電流は周波数が高くなるほど導体の表面に近いところに流れる現象である。例えば、所定の周波数の高周波電流を導体に流した場合、導体の表面から所定の周波数に応じた表皮の深さ内のところで流れ、導体の表面から表皮の深さを超えるとこでは流れない。したがって、シールド部材１４は、ノイズを基板５のグランドに落とすために、抑制したいノイズの周波数に応じた表皮の深さ程度の厚みを有していればよい。

【0034】

シールド部材１４の厚みは、下記の（式１）により算出される値を用いて設定される。この（式１）は、表皮の深さを求める式である。（式１）におけるｔ１は、表皮の深さであり、本実施形態ではシールド部材１４の厚みである。（式１）におけるρは、導体の電気抵抗率であり、本実施形態ではシールド部材１４の電気抵抗率である。（式１）におけるμは、導体の透磁率であり、本実施形態ではシールド部材１４の透磁率である。（式１）におけるｆは、電流の周波数であり、本実施形態ではシールド部材１４によってシールドしたいノイズの周波数である。ちなみに、（式１）における２πｆは、電流の角周波数である。

【数1】

【0035】

この（式１）にシールドしたいノイズの周波数ｆを代入して、シールド部材１４の厚みｔ１を設定する場合、シールドしたいノイズの周波数が低いほどシールド部材１４の厚みを厚くする必要があり、この周波数が高いほどシールド部材１４の厚みを薄くしてもよい。

【0036】

本実施形態では、インダクタ１を自動車の電子装置のＤＣ−ＤＣコンバータ４のパワーインダクタに適用しているので、インダクタ１から放射される電界ノイズや磁界のノイズが自動車に搭載されるＡＭラジオに影響を与えないように、シールド部材１４の厚みを設定する。上述したようにＤＣ−ＤＣコンバータ４のスイッチング素子４ｂのスイッチング周波数が１００［ｋＨｚ］〜４００［ｋＨｚ］であるので、シールドしたいノイズ（基本波のノイズ）の下限の周波数を１００［ｋＨｚ］とする。また、ＡＭラジオで使用される周波数帯が５００［ｋＨｚ］〜１８００［ｋＨＺ］であるので、シールドしたいノイズ（高調波のノイズ）の上限の周波数を１８００［ｋＨｚ］とする。

【0037】

また、例えば、シールド部材１４の金属材料として銅を用いた場合、シールド部材１４の電気抵抗率ρとして銅の電気抵抗率（＝１．６８×１０^−８［Ωｍ］）を用い、シールド部材１４の透磁率μとして銅の透磁率（＝１．２５６×１０^−６[Ｈ／ｍ]）を用いる。この銅の電気抵抗率と透磁率及び下限の周波数の１００［ｋＨｚ］を（式１）に代入してシールド部材１４の厚みを求めると、約２００［μｍ］となる。また、銅の電気抵抗率と透磁率及び上限の周波数の１８００［ｋＨｚ］を（式１）に代入してシールド部材１４の厚みｔ１を求めると、約５０［μｍ］となる。

【0038】

シールド部材１４の厚みは、この５０［μｍ］〜２００［μｍ］の範囲内の好適な値が設定される。例えば、ＡＭラジオに対して１８００［ｋＨｚ］のノイズの影響が大きい場合には、シールド部材１４の厚みを５０［μｍ］まで薄くしても、ノイズ抑制効果が得られる。また、シールド部材１４の厚みを２００［μｍ］とした場合、ＡＭラジオに影響を与える可能性のある最も低い周波数のノイズから最も高い周波数のノイズまで、ノイズ抑制効果が得られる。なお、自動車にＦＭラジオが搭載されている場合、ＦＭラジオではＡＭラジオよりも高い周波数帯が使用されるので、この５０［μｍ］〜２００［μｍ］の範囲内の厚みのシールド部材１４を用いることで、ＦＭラジオに影響を与えるノイズの抑制効果もある。

【0039】

絶縁部材１５は、金属磁性材料からなるコア１０とシールド部材１４との電気的短絡を防止（電気的絶縁を確保）する部材である。また、絶縁部材１５は、インダクタ１で発生する熱の放熱性を向上させる部材である。絶縁部材１５は、熱伝導性を有する絶縁性材料で形成され、熱伝導性と電気的絶縁性を有している。この熱伝導性を有する絶縁性材料は、熱伝導性を有する樹脂材料であり、例えば、アルミナのフィラーが充填されたエポキシ樹脂である。絶縁部材１５は、例えば、シート状のものが好適に用いられる。

【0040】

絶縁部材１５は、コア１０とシールド部材１４との間に配設されている。絶縁部材１５は、例えば、コア１０の表面に密着した状態で設けられる。絶縁部材１５は、シールド部材１４が配設される全ての箇所に設けられる。したがって、絶縁部材１５は、コア１０の下面１０ａを除いた全面（上面１０ｂおよび４つの側面１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ）に設けられる。

【0041】

特に、絶縁部材１５の厚みは、絶縁性を十分に確保できる範囲内で薄くなるように設定されている。絶縁部材１５の厚みは、絶縁破壊電圧と絶縁を確保できる距離からなる下記の（式２）により算出される。この（式２）におけるｔ２は、絶縁を確保できる距離であり、本実施形態では絶縁部材１５の厚みである。（式２）におけるｖは、絶縁を確保できる電圧であり、本実施形態では絶縁部材１５によって絶縁を確保したい電圧である。（式２）におけるｄは、絶縁破壊電圧であり、本実施形態では絶縁部材１５の絶縁破壊電圧である。絶縁破壊電圧は、絶縁部材１５の絶縁性材料によって変わる。

【数2】

【0042】

この（式２）に絶縁を確保したい電圧ｖを代入して、絶縁部材１５の厚みｔ２を設定する場合、絶縁を確保したい電圧ｖが高いほど絶縁部材１５の厚みを厚くする必要があり、この電圧ｖが低いほど絶縁部材１５の厚みを薄くしてもよい。

【0043】

本実施形態では、インダクタ１を自動車の電子装置のＤＣ−ＤＣコンバータ４のパワーインダクタに適用しているので、自動車において使用される電源の電圧に対して絶縁性を確保できるように絶縁部材１５の厚みを設定する。自動車には電源として補機用の１２Ｖ系のバッテリが搭載されるので、この１２Ｖ系のバッテリを考慮して、絶縁を確保したい下限の電圧を１２［Ｖ］とする。また、駆動源として電動モータを備える自動車の場合、電動モータの電源として数１００［Ｖ］程度の高電圧のバッテリが搭載されるので、この電動モータ用のバッテリを考慮して、絶縁を確保したい上限の電圧を１０００［Ｖ］とする。また、本実施形態では、例えば、絶縁部材１５の絶縁性材料が樹脂材料の場合、絶縁破壊電圧は概ね１００００〜５００００［Ｖ／ｍｍ］の範囲内となるので、絶縁破壊電圧として１００００［Ｖ／ｍｍ］を用いる。

【0044】

この絶縁を確保したい下限の電圧の１２［Ｖ］と絶縁破壊電圧の１００００［Ｖ／ｍｍ］を（式２）に代入して絶縁部材１５の厚みを求めると、約１［μｍ］となる。また、絶縁を確保したい上限の電圧の１０００［Ｖ］と絶縁破壊電圧の１００００［Ｖ／ｍｍ］を（式２）に代入して絶縁部材１５の厚みｔ２を求めると、１００［μｍ］となる。

【0045】

絶縁部材１５の厚みは、この１［μｍ］〜１００［μｍ］の範囲内の好適な値が設定される。例えば、高電圧バッテリが搭載されていない自動車の場合には、絶縁部材１５の厚みを１［μｍ］程度まで薄くしても、絶縁性を確保することができる。一方、高電圧バッテリが搭載され、駆動源として電動モータを備える自動車の場合、絶縁部材１５の厚みを１００［μｍ］とすることで、絶縁性を十分に確保することができる。特に、実際に搭載される高電圧バッテリの電圧を考慮して、（式２）を用いて絶縁部材１５の厚みを設定することで、１００［μｍ］よりも薄い厚みを設定することができる。

【0046】

インダクタ１におけるシールド部材１４の作用について説明する。インダクタ１では、スイッチング素子４ｂで所定のスイッチング周波数でスイッチングしているときに、電界のノイズや磁界のノイズを発生する。このインダクタ１のコア１０の周囲には基板５のグランドに接続されたシールド部材１４が設けられているので、このシールド部材１４によって電界のノイズや磁界のノイズが遮蔽される。特に、スリットや穴のない連続したシールド部材１４が設けられているので、磁界のノイズが遮蔽される。これにより、インダクタ１の外部に放射される電界のノイズや磁界のノイズが低減される。特に、コア１０の周囲の全面（下面１０ａを除く）にシールド部材１４が設けられているので、シールド部材１４によって全ての方向の電界のノイズや磁界のノイズが遮断される。

【0047】

特に、シールド部材１４は、（式１）を用いて、ＡＭラジオに影響を与える可能性のある１００［ｋＨｚ］〜１８００［ｋＨｚ］の周波数に対応した５０［μｍ］〜２００［μｍ］の範囲内の好適な厚みが設定されている。そのため、インダクタ１でＡＭラジオに影響がある周波数のノイズが発生した場合に、そのノイズをシールド部材１４を介して基板５のグランドに流すことができる。これによって、外部に放射されるＡＭラジオに影響を与える周波数のノイズが低減され、ＡＭラジオの雑音が抑制される。

【0048】

インダクタ１における絶縁部材１５の作用について説明する。インダクタ１のコア１０は、金属磁性材料で形成されている。このコア１０とシールド部材１４との間には絶縁部材１５が設けられているので、この絶縁部材１５によってコア１０とシールド部材１４との電気的短絡が防止される。特に、樹脂材料からなる絶縁部材１５は、（式２）を用いて、自動車に搭載されるバッテリの電圧を考慮した１２［Ｖ］〜１０００［Ｖ］の電圧に対応した１［μｍ］〜１００［μｍ］の範囲内の好適な厚みが設定されている。そのため、この絶縁部材１５によって、自動車に搭載されるバッテリの電圧に対する絶縁性が確保される。また、絶縁部材１５が熱伝導性を有する材料で形成されているので、インダクタ１で発生した熱が絶縁部材１５および金属製のシールド部材１４を介して外部に放出される。

【0049】

なお、インダクタ１の下方には、基板５のグランドプレーン５ｄが設けられている。このグランドプレーン５ｄによって、インダクタ１の下方に放射される電界のノイズや磁界のノイズが遮蔽される。これにより、インダクタ１の下方に放射される電界のノイズや磁界のノイズが低減される。また、インダクタ１で発生した熱がグランドプレーン５ｄを介して基板５全体に伝導され易くなり、放熱効果が向上する。

【0050】

第１実施形態に係るインダクタ１によれば、５０［μｍ］〜２００［μｍ］の範囲内の厚みを有するシールド部材１４がコア１０を覆うように設けられているので、ノイズ抑制効果（特に、自動車に搭載されるＡＭラジオに影響を与える可能性のあるノイズに対する抑制効果）を有している。

【0051】

また、第１実施形態に係るインダクタ１によれば、１［μｍ］〜１００［μｍ］の範囲内の厚みを有する絶縁部材１５がシールド部材１４とコア１０との間に設けられているので、金属材料からなるシールド部材１４と金属磁性材料からなるコア１０との間の絶縁性（特に、自動車における絶縁性）を確保することができる。また、第１実施形態に係るインダクタ１によれば、熱伝導性を有する絶縁材料によって絶縁部材１５が形成されているので、放熱効果を向上させることができる。インダクタ１の放熱効果が向上することで、インダクタ１の自己温度上昇に基づく定格電流の低下を抑制することができる。

【0052】

また、第１実施形態に係るインダクタ１によれば、表示効果の表皮の深さを求める（式１）を用いてシールド部材１４の厚みが５０［μｍ］〜２００［μｍ］の範囲内の好適な値に設定されているので、ノイズ抑制効果を発揮する範囲内でシールド部材１４の厚みを薄くすることができる。また、第１実施形態に係るインダクタ１によれば、絶縁破壊電圧と絶縁を確保したい電圧からなる（式２）を用いて絶縁部材１５の厚みが１［μｍ］〜１００［μｍ］の範囲内の好適な値に設定されているので、絶縁性を確保できる範囲内で絶縁部材１５の厚みを薄くすることができる。このようにシールド部材１４と絶縁部材１５の厚みを薄くできるので、シールド部材１４と絶縁部材１５が設けられたインダクタ１を小型化することができる。また、シールド部材１４と絶縁部材１５の厚みを薄くすることで、軽量化することができるとともに、コストを低減することができる。

【0053】

また、第１実施形態に係るインダクタ１によれば、外部電極１２，１３がコア１０の下面１０ａに設けられ、シールド部材１４と絶縁部材１５がコア１０の上面１０ｂと４側面１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆに配設されているので、インダクタ１で発生した各方向のノイズをシールド部材１４で効果的に遮断でき、外部に放射されるノイズの抑制効果を向上させることができる。

【0054】

（第２実施形態）
図４および図５を参照して、第２実施形態に係るインダクタ２について説明する。図４は、第２実施形態に係るインダクタ２の構成を模式的に示す正面図である。図５は、第２実施形態に係るインダクタ２の外観を模式的に示す図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が底面図である。なお、図４には、インダクタ２と、このインダクタ２が実装される基板５の一部（断面）を示している。

【0055】

インダクタ２は、第１実施形態に係るインダクタ１と比較すると、外部電極がコアの側面に設けられ、この側面にはシールド部材と絶縁部材が設けられない点が異なる。インダクタ２は、インダクタ１と同様のコア１０と巻線１１を備えている。また、インダクタ２は、一対の外部電極２２，２３と、シールド部材２４と、絶縁部材２５と、を備えている。

【0056】

外部電極２２，２３は、インダクタ２を基板５に実装するための端子電極である。外部電極２２，２３は、コア１０の下面１０ａから側面１０ｆにかけて配設されている。外部電極２２，２３は、平板状であり、断面が略Ｌ字形状である。一方の外部電極２２は、基板５の上面５ａに設けられた電源パターン５ｂにはんだ５ｌにより接続されている。他方の外部電極２３は、基板５の上面５ａに設けられたに電源パターン５ｃにはんだ５ｍにより接続されている。特に、この外部電極２２，２３の場合、外部電極２２，２３におけるコアの下面１０ａに沿った部分に加えて、コア１０の側面１０ｆに沿った部分も、はんだ５ｌ，５ｍにより各電源パターン５ｂ，５ｃに接合されている。図５（ａ）には、外部電極２２を接合するためのはんだ５ｌも示している。

【0057】

シールド部材２４は、第１実施形態のシールド部材１４と比較すると、外部電極２２，２３が設けられるコア１０の側面１０ｆに設けられない点が異なる。したがって、シールド部材２４は、コア１０の上面１０ｂおよび３つの側面１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを覆うように配設されている。

【0058】

絶縁部材２５は、第１実施形態の絶縁部材１５と比較すると、外部電極２２，２３が設けられるコア１０の側面１０ｆに設けられない点が異なる。したがって、絶縁部材２５は、コア１０の上面１０ｂおよび３つの側面１０ｃ，１０ｄ，１０ｅに配設されている。

【0059】

第２実施形態に係るインダクタ２は、第１実施形態と同様の作用および効果を有する。但し、コア１０の側面１０ｆにはシールド部材２４が設けられていなので、これ以外の方向のノイズ抑制効果を有している。なお、インダクタ２は縦巻きタイプであるので、インダクタ２の上方と下方にノイズが放射され易い。この上方と下方に放射されるノイズに対しては、インダクタ２のコア１０の上面１０ｂにシールド部材２４が設けられ、また、インダクタ２の下方に基板５のグランドプレーン５ｄが設けられているので、これらのノイズを効率良く抑制することができる。また、コア１０の側面１０ｆにはシールド部材２４および絶縁部材２５が設けられていなので、放熱効果を向上させることができる。

【0060】

特に、第２実施形態に係るインダクタ２によれば、コア１０の側面１０ｆに外部電極２２，２３が設けられているので、外部電極２２，３３と基板５の電源パターン５ｂ，５ｃとの接合の信頼性を向上させることができる。

【0061】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では自動車の電子装置の電源回路であるＤＣ−ＤＣコンバータ４のインダクタ１（パワーインダクタ）に適用したが、ＤＣ−ＤＣコンバータ以外の電子回路に用いられるインダクタに適用することもでき、また、自動車以外で用いられるＤＣ−ＤＣコンバータのインダクタ（パワーインダクタ）に適用することもできる。

【0062】

上記実施形態では直方体形状のコア１０を備えるインダクタ１に適用したが、半球形状、円柱形状、直方体形状以外の多面体形状など、他の形状のコアを備えるインダクタに適用することもできる。コアが直方体形状ではない場合、シールド部材と絶縁部材を設ける側面の３面または４面は、コアを挟んで対向する２面と、その２面の各側端部に繋がる１面または２面である。上面は、この側面の３面または４面の各上端部に繋がる面である。

【0063】

上記実施形態ではシールド部材１４の厚みを５０［μｍ］〜２００［μｍ］の範囲内の厚みとしたが、シールド部材に用いる金属材料やシールド部材によってシールドしたいノイズの周波数に応じて、（式１）を用いてシールド部材の厚みを適宜設定するようにするとよい。

【0064】

上記実施形態では絶縁部材１５の厚みを１［μｍ］〜１００［μｍ］の範囲内の厚みとしたが、絶縁部材の絶縁破壊電圧（絶縁性材料に応じた電圧）とインダクタが使用される環境において絶縁部材によって絶縁を確保したい電圧に応じて、（式２）を用いて絶縁部材の厚みを適宜設定するようにするとよい。

【0065】

上記実施形態ではインダクタ１のコア１０の下方には基板５の内部にグランドプレーン５ｄ（グランドパターン）が設けられる構成としたが、インダクタ１のコア１０の下方には基板５の表面（例えば、上面５ｂ）にグランドパターン（但し、外部電極１２，１３の箇所を除く）が設けられる構成としてもよい。

【0066】

上記第２実施形態ではコア１０の側面１０ｆに外部電極２２，２３を設け、この側面１０ｆにはシールド部材２４および絶縁部材２５を設けない構成としたが、この側面１０ｆにも外部電極２２，２３と接触しない部分にシールド部材２４および絶縁部材２５を設けてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１，２ インダクタ
４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
５ 基板
５ｂ，５ｃ 電源パターン
５ｅ グランドパターン
５ｄ グランドプレーン
１０ コア
１１ 巻線
１２，１３，２２，２３ 外部電極
１４，２４ シールド部材
２４，２５ 絶縁部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】