(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】P2024143615
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】インダクタ、及びDC-DCコンバータ
(51)【国際特許分類】
H01F 37/00 20060101AFI20241003BHJP
H01F 17/00 20060101ALI20241003BHJP
H01F 27/00 20060101ALI20241003BHJP
【FI】
H01F37/00 A
H01F37/00 C
H01F37/00 F
H01F37/00 J
H01F17/00 C
H01F27/00 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023056381
(22)【出願日】2023-03-30
(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】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
(72)【発明者】
【氏名】黒田 朋史
(72)【発明者】
【氏名】小山 敦
(72)【発明者】
【氏名】小松 聖虎
(72)【発明者】
【氏名】桑島 一
【テーマコード(参考)】
5E070
【Fターム(参考)】
5E070AA01
5E070AA05
5E070BA11
5E070BB03
5E070CB15
5E070CB18
5E070DA13
5E070EA01
(57)【要約】
【課題】中央の磁性体の位置安定性を向上させつつ、部品と樹脂材料との密着性を向上できるインダクタ、及びDC-DCコンバータを提供する。
【解決手段】磁性体2Aは、X軸方向から見て、導体部11A,12Aと、連結部13Aと、によって画定される領域17Aを覆う。磁性体2BのZ軸方向における正側の表面(側面2Be)は、連結部13A,13Bよりも、Z軸方向における負側に位置する。そのため、領域17AのX軸方向の負側、及び領域17BのX軸方向の正側には、隙間STが形成される。モールド樹脂MDは、当該隙間STから円滑に領域17A,17B内に流れ込むことができる。そのため、他の部品と樹脂材料5との密着性を向上することができる。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の方向に延びる第1及び第2の導体部と、前記第1及び第2の導体部の前記第1の方向における一方側の端部を互いに連結すると共に、前記第1の方向と直交する第2の方向に延びる第1の連結部と、を含む第1のコイル導体と、
前記第1の方向に延びる第3及び第4の導体部と、前記第3及び第4の導体部の前記第1の方向における一方側の端部を連結すると共に、前記第2の方向に延びる第2の連結部と、を含む第2のコイル導体と、
前記第1の方向及び前記第2の方向と直交する第3の方向に互いに離間して配置される前記第1のコイル導体と、前記第2のコイル導体との間に配置される、第1の磁性体と、
前記第1の磁性体との間で前記第1及び第2の導体部の間に位置する部分を前記第3の方向に挟むように配置される、第2の磁性体と、
前記第1の磁性体との間で前記第3及び第4の導体部の間に位置する部分を前記第3の方向に挟むように配置される、第3の磁性体と、
少なくとも前記第1、第2、及び第3の磁性体の前記第1の方向における一方側の表面を覆う樹脂材料と、を備え、
前記第2の磁性体は、前記第3の方向から見て、前記第1及び第2の導体部と、前記第1の連結部と、前記第1及び第2の導体部の前記第1の方向における他方側の端部を結ぶ仮想線とによって囲まれる第1の領域を覆い、
前記第3の磁性体は、前記第3の方向から見て、前記第3及び第4の導体部と、前記第2の連結部と、前記第3及び第4の導体部の前記第1の方向における他方側の端部を結ぶ仮想線とによって囲まれる第2の領域を覆い、
前記第1の磁性体の前記第1の方向における一方側の表面は、前記第1及び第2の連結部よりも、前記第1の方向における他方側に位置し、
前記樹脂材料は、前記第1及び第2の領域内に配置される、インダクタ。
【請求項2】
前記第2及び第3の磁性体の前記第1の方向における一方側の表面は、前記第1及び第2の連結部の前記第1の方向における他方側の表面よりも第1方向における一方側に位置する、請求項1に記載のインダクタ。
【請求項3】
前記第1、第2、及び第3の磁性体は、前記第3の方向から見た面積が同じである、請求項1に記載のインダクタ。
【請求項4】
前記第1、第2、及び第3の磁性体は、同じサイズである、請求項3に記載のインダクタ。
【請求項5】
前記第1、第2、及び第3の磁性体は、前記第1、第2、第3及び第4の導体部の前記第1の方向における長さより長い、請求項1に記載のインダクタ。
【請求項6】
前記第1のコイル導体は、前記第1及び第2の導体部それぞれの前記第1の方向における他方側の端部に接続される第1及び第2の端子部を含み、
前記第2のコイル導体は、前記第3及び第4の導体部それぞれの前記第1の方向における他方側の端部に接続される第3及び第4の端子部を含む、請求項1に記載のインダクタ。
【請求項7】
前記第1の磁性体の前記第1の方向における他方側の表面は、前記第1、第2、第3、及び第4の端子部の前記第1の方向における他方側の表面と同一面内に配置される、請求項6に記載のインダクタ。
【請求項8】
前記樹脂材料は、磁性粉を含有する、請求項1に記載のインダクタ。
【請求項9】
前記第1及び第2の端子部は、前記第1及び第2の導体部それぞれの前記第1の方向における他方側の端部から前記第3の方向に延びており、
前記第3及び第4の端子部は、前記第3及び第4の導体部それぞれの前記第1の方向における他方側の端部から前記第3の方向に延びている、請求項6に記載のインダクタ。
【請求項10】
前記第1及び第2の端子部に前記第2の磁性体が載置され、
前記第3及び第4の端子部に前記第3の磁性体が載置される、請求項9に記載のインダクタ。
【請求項11】
請求項1~10の何れか一項に記載のインダクタを備える、DC-DCコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、インダクタ、及びDC-DCコンバータに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、インダクタとして特許文献1に記載されたものが知られている。このインダクタは、互いに対向するように配列された一つの門型のコイル導体の周囲を磁性材料で取り囲むことによって構成されており、低透磁率部を配置することで2コイル間の結合を小さくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、低透磁率部の寸法のバラツキが大きいとインダクタンスのバラツキが大きくなるという課題がある。
【0005】
そこで、本開示は、部品と樹脂材料との密着性を向上し、インダクタンスのバラツキを小さくできるインダクタ、及び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】
【0006】
本開示の一側面に係るインダクタは、第1の方向に延びる第1及び第2の導体部と、第1及び第2の導体部の前記第1の方向における一方側の端部を互いに連結すると共に、第1の方向と直交する第2の方向に延びる第1の連結部と、を含む第1のコイル導体と、第1の方向に延びる第3及び第4の導体部と、第3及び第4の導体部の第1の方向における一方側の端部を連結すると共に、第2の方向に延びる第2の連結部と、を含む第2のコイル導体と、第1の方向及び第2の方向と直交する第3の方向に互いに離間して配置される第1のコイル導体と、第2のコイル導体との間に配置される、第1の磁性体と、第1の磁性体との間で第1及び第2の導体部の間に位置する部分を第3の方向に挟むように配置される、第2の磁性体と、第1の磁性体との間で第3及び第4の導体部の間に位置する部分を第3の方向に挟むように配置される、第3の磁性体と、少なくとも第1、第2、及び第3の磁性体の第1の方向における一方側の表面を覆う樹脂材料と、を備え、第2の磁性体は、第3の方向から見て、第1及び第2の導体部と、第1の連結部と、第1及び第2の導体部の第1の方向における他方側の端部を結ぶ仮想線とによって囲まれる第1の領域を覆い、第3の磁性体は、第3の方向から見て、第3及び第4の導体部と、第2の連結部と、第3及び第4の導体部の第1の方向における他方側の端部を結ぶ仮想線とによって囲まれる第2の領域を覆い、第1の磁性体の第1の方向における一方側の表面は、第1及び第2の連結部よりも、第1の方向における他方側に位置し、樹脂材料は、第1及び第2の領域内に配置される。
【0007】
本開示の一側面に係るDC-DCコンバータは、上述のインダクタを備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一側面によれば、部品と樹脂材料との密着性を向上し、インダクタンスのバラツキを小さくできるインダクタ、及びDC-DCコンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本実施形態におけるインダクタの斜視図である。
【
図7】
図1に示したインダクタが用いられるDC-DCコンバータの回路を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
【0011】
まず、
図1、
図2、
図3を参照して、本実施形態におけるインダクタ1の概略構成を説明する。
図1は、本実施形態におけるインダクタ1の斜視図である。
図2は、インダクタ1の展開図である。
図3は、インダクタ1の側面図である。なお、
図1においては、インダクタ1が基板101上に実装された状態を示している。 本実施形態におけるインダクタ1は、磁性体2A,2B,2C、及びコイル導体3A,3BをX軸方向に積層することによって形成されている。本実施形態において、X軸方向、Y軸方向、及び、Z軸方向は、互いに直交している。Z軸方向が請求項における「第1の方向」に該当し、Z軸方向と直交するY軸方向が請求項における「第2の方向」に該当し、Z軸方向及びY軸方向と直交するX軸方向が請求項における「第3の方向」に該当する。
【0012】
図1及び
図3に示すように、インダクタ1は、磁性体2A(第2の磁性体)と、磁性体2B(第1の磁性体)と、磁性体2C(第3の磁性体)と、コイル導体3A(第1のコイル導体)と、コイル導体3B(第2のコイル導体)と、樹脂材料5と、を備える。なお、特徴の理解を容易とするため、
図1及び
図3では樹脂材料5が仮想線で示されている。インダクタ1は
図7に示すDC-DCコンバータ100の回路のチョークコイルに採用され得る。
【0013】
磁性体2Aと磁性体2Bとは、X軸方向に互いに離間して対向する状態で配置される。磁性体2Bと磁性体2Cとは、X軸方向に互いに離間して対向する状態で配置される。磁性体2A,2B,2Cは、X軸方向の正側からこの順で配置される。磁性体2A,2B,2Cは、直方体状の形状を有する。本実施形態では、X軸方向に扁平な直方体状の形状を有する。磁性体2A,2B,2Cは、同形状を有している。磁性体2A,2B,2Cは、例えば、MnZn系フェライト、NiZn系フェライトなどの焼結磁心、軟磁性金属板を積層して形成した積層磁心などの磁性材料等によって構成することができる。磁性体2A,2B,2Cの透磁率は1000以上であってもよい。また、磁性体2A,2B,2Cは、磁気特性がほぼ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0014】
DC-DCコンバータ100は、直流入力電圧が入力される一対の入力端子と、一対の出力端子と、一対の入力端子の高電位側に直列接続されるスイッチング素子およびチョークコイルと、スイッチング素子とチョークコイルとの接続点と一対の入力端子の低電位側との間に接続されるダイオードと、一対の出力端子間に接続されるコンデンサと、を備えている。このDC-DCコンバータ100は、図示しない制御回路からの制御信号に基づき、スイッチング素子のオンとオフが切り替えられることで、入力直流電圧を降圧する降圧コンバータとして動作する。なお、DC-DCコンバータ100は、スイッチング素子、チョークコイル、ダイオードによる変換部を複数備え、これら変換部が並列接続されたマルチフェーズコンバータであってもよく、各変換部のチョークコイルとして上記インダクタ1が採用され得る。
【0015】
磁性体2Aは、主面2Aa,2Abと、端面2Ac,2Adと、側面2Ae,2Afと、を有する。主面2Aa,2Abは、X軸方向において対向する面である。主面2Aaは、X軸方向の正側に配置され、主面2AbはX軸方向の負側に配置される。端面2Ac,2Adは、Y軸方向に対向する面である。端面2AcはY軸方向の正側に配置され、端面2AdはY軸方向の負側に配置される。側面2Ae,2Afは、Z軸方向に対向する面である。側面2AeはZ軸方向の正側に配置され、側面2AfはZ軸方向の負側に配置される。
【0016】
磁性体2Bは、主面2Ba,2Bbと、端面2Bc,2Bdと、側面2Be,2Bfと、を有する。磁性体2Cは、主面2Ca,2Cbと、端面2Cc,2Cdと、側面2Ce,2Cfと、を有する。これらの面は、磁性体2Aの主面2Aa,2Ab、端面2Ac,2Ad、及び側面2Ae,2Afと同趣旨の構成を有する。
【0017】
磁性体2Aの主面2Abと磁性体2Bの主面2BaとがX軸方向に互いに離間した状態で対向するように配置される。磁性体2Bの主面2Bbと磁性体2Cの主面2CaとがX軸方向に互いに離間した状態で対向するように配置される。これにより、磁性体2Aは、磁性体2Bとの間で後述の導体部11A,12Aの間に位置する部分(領域17A)をX軸方向に挟むように配置される。磁性体2Cは、磁性体2Bとの間で後述の導体部11B,12Bの間に位置する部分(領域17B)をX軸方向に挟むように配置される。本実施形態では、X軸方向から見て、端面2Ac,2Ad、端面2Bc,2Bd、及び端面2Cc,2Cdが互いに重なるようにY-Z面内で同位置に配置される。よって、磁性体2A,2B,2Cは、X軸方向から見た面積が同じである。また、磁性体2A,2B,2CのX軸方向の厚みも同一である。すなわち、磁性体2A,2B,2Cは、同サイズである。なお、本明細書において、「同位置」には製造誤差等により生じる範囲内の位置ずれは含まれるものとし、「同一」、「同サイズ」には製造ばらつきにより生じる範囲内の誤差は含まれるものとする。このうち、磁性体2Bは、磁性体2A,2Cよりも全体的にZ軸方向の負側寄りの位置に配置される。なお、磁性体2Bのみを磁性体2A,2CよりもX軸方向の寸法を薄くしてもよい。磁性体2Bを薄くすることでインダクタ1の小型化を図ることができる。この場合も、磁性体2A,2B,2Cは、X軸方向から見た面積が同じである。
【0018】
コイル導体3Aは、導体部11A(第1の導体部)と、導体部12A(第2の導体部)と、連結部13A(第1の連結部)と、端子部14A(第1の端子部)と、端子部16A(第2の端子部)と、を備える。コイル導体3Aの材料は、例えば、Cu、Ag、Au、Al、Ni、Snなどから選ばれる金属で構成される。
【0019】
導体部11A,12Aは、Z軸方向に延びる、X軸方向において、磁性体2Aと磁性体2Bとの間に配置される。導体部11Aは、Y軸方向の正側に配置され、導体部12Aは、Y軸方向の負側に配置される。連結部13Aは、導体部11Aと導体部12Aとを連結する部材である。連結部13Aは、導体部11A,12AのZ軸方向の正側の端部同士に接続され、Y軸方向に延びる。端子部14Aは、導体部11AのZ軸方向の負側の端部に設けられ、X軸方向の正側及びY軸方向の正側へ延びる。端子部14Aは、導体部11AのZ軸方向の負側の端部付近の一部をY方向の正側へ幅広となるように形成し、当該幅広部分をX方向の正側へ屈曲させることで構成される。端子部16Aは、導体部12AのZ軸方向の負側の端部に設けられ、X軸方向の正側及びY軸方向の負側へ延びる。端子部16Aは、導体部12AのZ軸方向の負側の端部付近の一部をY方向の負側へ幅広となるように形成し、当該幅広部分をX方向の正側へ屈曲させることで構成される。端子部14A,16Aは、基板101の電極102(
図1参照)に接合される。これにより、インダクタ1が基板101に実装される。なお、導体部11A,12AはZ軸方向に延びていればZ軸方向と平行でなくてもよい。また、連結部13AはY軸方向に延びていればY軸方向と平行でなくてもよい。
【0020】
コイル導体3Aは、X軸方向の正側の側面3Aaと、X軸方向の負側の側面3Abと、を有する。側面3Aaは、導体部11A,12A、及び連結部13AのX軸方向の正側の側面が同一面上に配置されることによって形成される。端子部14A,16Aは、側面3AaよりもX軸方向の正側へ突出している。側面3Aaは、磁性体2Aの主面2AbとX軸方向に対向すると共に互いに接触する(
図3参照)。側面3Abは、導体部11A,12A、連結部13A、及び端子部14A,16AのX軸方向の負側の側面が同一面上に配置されることによって形成される。側面3Abは、磁性体2Bの主面2BaとX軸方向に対向すると共に互いに接触する(
図3参照)。磁性体2A,2B,2Cとコイル導体3A,3Bが接触して配置されることにより、特にX軸方向での磁性体2A,2B,2Cの位置関係が安定するため、インダクタンスのバラツキを小さくすることができる。なお、本明細書において、「接触」とは、磁性体2A,2Bとコイル導体3Aが直接的に接する場合のみならず、絶縁層や接着層などを介して間接的に接する場合も含まれるものとする。後述の磁性体2B,2Cとコイル導体3Bとの接触についても同様である。
【0021】
図5は、コイル導体3A,3BをX軸方向から見た図である。
図5では、コイル導体3A,3B以外の部品は省略されている。
図5に示すように、導体部11A,12Aと、連結部13Aと、導体部11A,12AのZ軸方向の負側の端部を結ぶ仮想線VLとによって囲まれる領域17A(第1の領域)が画定される。領域17Aは、導体部11AのY軸方向の負側の側面11Aaと、導体部12AのY軸方向の正側の側面12Aaと、連結部13Aの下面13Aaと、仮想線VLと、によって囲まれる領域によって形成される。領域17Aは、X軸方向において、コイル導体3Aの側面3Aa,3Abにおいて開口している。なお、導体部11A,12AのZ軸方向の負側の端部は、導体部11A,12AのZ軸方向の負側の先端だけでなく、当該先端からZ軸方向の正側に位置する部分を含む。
【0022】
図2に示すように、コイル導体3Bは、導体部11B(第3の導体部)と、導体部12B(第4の導体部)と、連結部13B(第2の連結部)と、端子部14B(第3の端子部)と、端子部16B(第4の端子部)と、を備える。コイル導体3Bの材料は、コイル導体3Aと同様であってもよい。
【0023】
導体部11B,12Bは、Z軸方向に延びる、X軸方向において、磁性体2Bと磁性体2Cとの間に配置される。導体部11Bは、Y軸方向の正側に配置され、導体部12Bは、Y軸方向の負側に配置される。連結部13Bは、導体部11Bと導体部12Bとを連結する部材である。連結部13Bは、導体部11B,12BのZ軸方向の正側の端部同士に接続され、Y軸方向に延びる。端子部14Bは、導体部11BのZ軸方向の負側の端部に設けられ、X軸方向の負側及びY軸方向の正側へ延びる。端子部14Bは、導体部11BのZ軸方向の負側の端部付近の一部をY方向の正側へ幅広となるように形成し、当該幅広部分をX方向の負側へ屈曲させることで構成される。端子部16Bは、導体部12BのZ軸方向の負側の端部に設けられ、X軸方向の負側及びY軸方向の負側へ延びる。端子部16Bは、導体部12BのZ軸方向の負側の端部付近の一部をY方向の負側へ幅広となるように形成し、当該幅広部分をX方向の負側へ屈曲させることで構成される。端子部14B,16Bは、基板101の電極102(
図1参照)に接合される。これにより、インダクタ1が基板101に実装される。なお、導体部11B,12BはZ軸方向に延びていればZ軸方向と平行でなくてもよい。また、連結部13BはY軸方向に延びていればY軸方向と平行でなくてもよい。
【0024】
コイル導体3Bは、X軸方向の正側の側面3Baと、X軸方向の負側の側面3Bbと、を有する。側面3Baは、導体部11B,12B、連結部13B、及び端子部14B,16BのX軸方向の正側の側面が同一面上に配置されることによって形成される。側面3Baは、磁性体2Bの主面2BbとX軸方向に対向すると共に互いに接触する(
図3参照)。側面3Bbは、導体部11B,12B、及び連結部13BのX軸方向の負側の側面が同一面上に配置されることによって形成される。端子部14B,16Bは、側面3BbよりもX軸方向の負側へ突出している。側面3Bbは、磁性体2Cの主面2CaとX軸方向に対向すると共に互いに接触する(
図3参照)。
【0025】
図5に示すように、導体部11B,12Bと、連結部13Bと、導体部11B,12BのZ軸方向の負側の端部を結ぶ仮想線VLとによって囲まれる領域17B(第2の領域)が画定される。領域17Bは、導体部11BのY軸方向の負側の側面11Baと、導体部12BのY軸方向の正側の側面12Baと、連結部13Bの下面13Baと、仮想線VLと、によって囲まれる領域によって形成される。領域17Bは、X軸方向において、コイル導体3Bの側面3Ba,3Bbにおいて開口している。なお、導体部11B,12BのZ軸方向の負側の端部は、導体部11B,12BのZ軸方向の負側の先端だけでなく、当該先端からZ軸方向の正側に位置する部分を含む。
【0026】
コイル導体3Aとコイル導体3Bとは、ZY平面を基準とした面対称な構造を有している。したがって、X軸方向からみて、互いに重なるように、同形状に形成されている。なお、「面対称」には製造誤差等により生じる範囲内の位置ずれは含まれるものとし、「同形状」には製造ばらつきにより生じる範囲内の誤差は含まれるものとする。
【0027】
次に、
図3及び
図4を参照して、磁性体2A,2B,2Cとコイル導体3A,3Bとの位置関係について詳細に説明する。
図4は、
図3に示すIII―III線に沿った断面図である。なお、
図4では、コイル導体3Bが実線で示されているが、X軸方向から見たとき、コイル導体3Aについても同様の位置関係が成り立つ。また、
図4では磁性体2Bが破線で示されており、磁性体2A,2Bが2点鎖線で示されている。
【0028】
磁性体2Aは、X軸方向の正側から負側を見て、コイル導体3Aの領域17Aを覆う(
図1も参照)。磁性体2Aは、コイル導体3Aの側面3Aaにおいて領域17Aが露出せずに隙間が形成されないように、領域17A全体を覆う。磁性体2Cは、X軸方向の負側から正側を見て、コイル導体3Bの領域17Bを覆う(
図1も参照)。磁性体2Cは、コイル導体3Bの側面3Bbにおいて領域17Bが露出せずに隙間が形成されないように、領域17B全体を覆う。一方、磁性体2Bは、X軸方向の負側から正側を見て、コイル導体3Aの領域17Aの一部を覆う。磁性体2Bは、X軸方向の正側から負側を見て、コイル導体3Bの領域17Bの一部を覆う。
【0029】
磁性体2BのZ軸方向における正側の側面2Be(一方側の表面)は、連結部13A,13Bよりも、Z軸方向における負側に位置する。これにより、領域17A,17Bには、磁性体2Bの側面2Beと連結部13A,13Bの下面13Aa,13Baとの間に隙間ST(
図4参照)が形成される。磁性体2A,2CのZ軸方向における正側の側面2Ae,2Ceは、連結部13A,13Bの下面13Aa,13Ba(他方の表面)よりも、Z軸方向における正側に位置する(
図3参照)。ただし、磁性体2A,2CのZ軸方向における正側の側面2Ae,2Ceは、連結部13A,13Bの下面13Aa,13Baと、Z軸方向における位置が同じであってもよい。なお、磁性体2BのY軸方向の両側の端面2Bc,2Bdは、導体部11A,12A,11B,12BよりもY軸方向における外側に配置される(
図4参照)。磁性体2A,2Cも同様である。
【0030】
本実施形態では、磁性体2A,2CのZ軸方向における負側の側面2Af,2Cf(他方側の表面)は、端子部14A,16A,14B,16Bの上面14a,16a上に載置される。本実施形態では、磁性体2BのZ軸方向における負側の側面2Bfは、端子部14A,16A,14B,16Bの下面14b,16bと同じ高さに配置される。なお、「同じ高さ」には製造ばらつきにより生じる範囲内の誤差は含まれるものとする。
【0031】
磁性体2A,2B,2Cは、導体部11A,11B,12A,12BのZ軸方向における長さより長い。導体部11A,11B,12A,12BのZ軸方向における長さは、連結部13A,13Bの下面13Aa,13Baと、端子部14A,14A,16A,16Bの上面14a,16aとの間のZ軸方向における寸法である。
【0032】
次に、樹脂材料5について説明する。樹脂材料5は、磁性体2A,2B,2C及びコイル導体3A,3Bによるアセンブリ全体を覆う。樹脂材料5は、少なくとも端子部14A,16A,14B,16Bの下面を露出させている。従って、樹脂材料5は、少なくとも磁性体2A,2B,2CのZ軸方向における正側の側面2Ae,2Be,2Ceを覆う。樹脂材料5は、磁性粉を含有する。具体的に、樹脂材料5の材料として、エポキシなどの熱硬化性樹脂などが採用される。樹脂材料5が磁性粉を含有する場合、軟磁性金属粉末と樹脂の混合物などを採用してよい。軟磁性金属粉末として、鉄-ケイ素合金、パーマロイ、センダスト、アモルファス、ナノ結晶合金あるいはその混合物を用いることができる。また、樹脂材料5が磁性粉を含有する場合、樹脂材料5の透磁率は5以上であってよく、20以上であってよい。さらに、樹脂材料5の透磁率は100以下であってよく、50以下であってよい。樹脂材料5は、磁性体2A,2B,2Cよりも低い透磁率であってよい。
図4に示すように、樹脂材料5は、領域17A,17B内に配置される。すなわち、樹脂材料5は、各面11Aa,11Ba,12Aa,12Ba,13Aa,13Baを覆うように形成される。樹脂材料5のうち、磁性体2A,2B,2C及びコイル導体3A,3Bの外周側から覆う部分を第1の樹脂部20Aとし、領域17A,17B内に配置される部分を第2の樹脂部20Bとする。
【0033】
樹脂材料5は、磁性体2A,2B,2C及びコイル導体3A,3Bによるアセンブリに対してモールド樹脂成形を行うことによって形成される。樹脂材料5の第1の樹脂部20Aと第2の樹脂部20とは、領域17A,17Bにおける隙間STを介して互いに連結されている。
【0034】
次に、本実施形態に係るインダクタ1、及びDC-DCコンバータ100の作用・効果について説明する。
【0035】
従来のインダクタでは、コイル導体の内周側の空間に樹脂材料が回り込みにくく、部品と樹脂材料との密着性が低下してしまうという問題があった。また、低透磁率部の寸法のバラツキが大きくなることにより、インダクタンスのバラツキが大きくなるという問題があった。
【0036】
これに対し、本実施形態に係るインダクタ1において、磁性体2Aは、X軸方向から見て、導体部11A,12Aと、連結部13Aと、導体部11A,12AのZ軸方向の負側の端部を結ぶ仮想線VLとによって囲まれる領域17Aを覆う。また、磁性体2Cは、X軸方向から見て、導体部11B,12Bと、連結部13Bと、導体部11B,12BのZ軸方向の負側の端部を結ぶ仮想線VLとによって囲まれる領域17Bを覆う。ここで、樹脂材料5は、少なくとも磁性体2A,2B,2CのZ軸方向における正側の表面を覆う。また、樹脂材料は、領域17A,17B内に配置される。従って、樹脂材料5は、成形時において、磁性体2A,2B,2C及びコイル導体3A,3Bの周囲を流れて、領域17A,17Bの内部へ流れ込む。このとき、樹脂材料5のモールド樹脂MDは、コイル導体3AのX軸方向の正側からは、磁性体2Aで覆われているため領域17Aの内部に入り込まない。また、樹脂材料5のモールド樹脂MDは、コイル導体3BのX軸方向の負側からは、磁性体2Cで覆われているため領域17Bの内部に入り込まない。その一方、磁性体2BのZ軸方向における正側の表面(側面2Be)は、連結部13A,13Bよりも、Z軸方向における負側に位置する。そのため、領域17AのX軸方向の負側、及び領域17BのX軸方向の正側には、隙間STが形成される。モールド樹脂MDは、当該隙間STから円滑に領域17A,17B内に流れ込むことができる。そのため、他の部品と樹脂材料5との密着性が向上し、各部材の位置関係の安定性が強化されるとともに、部材同士の剥離が生じにくくなり、インダクタンスのバラツキが小さく、信頼性の高いインダクタを得ることができる。
【0037】
磁性体2A,2CのZ軸方向における正側の表面(側面2Ae,2Ce)は、連結部13A,13BのZ軸方向における負側の表面(下面13Aa,13Ba)よりもZ軸方向における正側に位置してよい。中央の磁性体2Bのみならず、両側の磁性体2A,2CのZ軸方向の高さを低くして、側面2Ae,2Ceを連結部13A,13BよりもZ軸方向の負側へ配置した場合、磁性体2A,2B,2C全体のZ軸方向の厚みが薄くなってしまいインダクタンスが低下してしまう。これに対し、本実施形態では、中央の磁性体2BだけZ軸方向の負側の位置へシフトすることで、磁性体全体としての厚みを確保し、インダクタンスを向上することができる。また、コイル導体3A,3Bの磁束のZ成分を下方向へシフトすることで、インダクタ1上面からの漏れ磁束を低減することができる。
【0038】
磁性体2A,2B,2Cは、X軸方向から見た面積が同じであってよい。この場合、磁性体2A、2B,2C内を通過する磁束を均等に分布させることができる。
【0039】
磁性体2A,2B,2Cは、同サイズであってよい。この場合、磁性体2A、2B,2C内を通過する磁束を均等に分布させることができる。磁束が均一に分布することから局所的な磁気飽和が生じにくく、インダクタンスの直流重畳特性が改善する。
【0040】
磁性体2A,2B,2Cは、導体部11A,11B,12A,12BのZ軸方向における長さより長くてよい。この場合、磁性体2A,2B,2CのZ軸方向におけるサイズを確保することでインダクタンスを向上することができる。
【0041】
コイル導体3Aは、導体部11A,12AそれぞれのZ軸方向における負側の端部に接続される端子部14A,16Aを含む。コイル導体3Bは、導体部11B,12BそれぞれのZ軸方向における負側の端部に接続される端子部14B,16Bを含む。この場合、端子部14A,16A,14B,16Bによって、インダクタ1の基板101に対する実装信頼性を向上することができる。
【0042】
磁性体2BのZ軸方向における負側の表面は、端子部14A,14B,16A,16BのZ軸方向における負側の表面と同一面内に配置されてよい。この場合、中央の磁性体2Bが、アセンブリにおける下面である端子部14A,14B,16A,16BのZ軸方向における負側の表面と同位置で支持できるため、樹脂材料5を成形するときに、モールドの金型と接触させることができる。磁性体2BのZ軸方向が金型面で規制されるため、磁性体2Bの位置安定性を向上でき、樹脂材料5との密着性を向上することができる。
【0043】
樹脂材料は、磁性粉を含有してよい。この場合、インダクタ1のインダクタンスを向上することができる。
【0044】
端子部14A,16Aは、導体部11A,12AそれぞれのZ軸方向における負側の端部からX軸方向に延びており、端子部14B,16Bは、導体部11B,12BそれぞれのZ軸方向における負側の端部からX軸方向に延びている。これにより、インダクタ1の基板101に対する実装信頼性を向上することができる。
【0045】
端子部14A,16Aに磁性体2Aが載置され、端子部14B,16Bに磁性体2Cが載置されてよい。この場合、樹脂材料5の成形時に磁性体2A,2Cが十分に支持されることで、位置安定性を向上できる。また、これにより二つのコイル導体3A,3B間の特性差を小さくすることができる。
【0046】
本実施形態に係るDC-DCコンバータ100は、上述のインダクタを備える。
【0047】
このDC-DCコンバータ100によれば、インダクタ1のインダクタンスのバラツキが小さいため、出力波形のバラツキが小さいDC-DCコンバータ100を得ることができる。また樹脂と磁性体の密着性が高いため、長期信頼性の高いDC-DCコンバータ100を得ることができる。
【0048】
本開示は、上述の実施形態に限定されない。
【0049】
例えば、中央の磁性体2Bは両側の磁性体2A,2Bと同サイズであったが、同サイズでなくてよい。また、磁性体2BのZ軸方向の負側の側面2Bfは、端子部14A,14B,16A,16BのZ軸方向における負側の表面と同一面内に存在しなくともよい。例えば、
図6に示す構造を採用してもよい。
図6に示す構造では、磁性体2Bは、磁性体2A、2CよりもZ軸方向に小さい。また、磁性体2BのZ軸方向の負側の側面2Bfは、端子部14A,14B,16A,16BのZ軸方向における負側の表面と同一面に配置されていない。
【0050】
[形態1]
第1の方向に延びる第1及び第2の導体部と、前記第1及び第2の導体部の前記第1の方向における一方側の端部を互いに連結すると共に、前記第1の方向と直交する第2の方向に延びる第1の連結部と、を含む第1のコイル導体と、
前記第1の方向に延びる第3及び第4の導体部と、前記第3及び第4の導体部の前記第1の方向における一方側の端部を連結すると共に、前記第2の方向に延びる第2の連結部と、を含む第2のコイル導体と、
前記第1の方向及び前記第2の方向と直交する第3の方向に互いに離間して配置される前記第1のコイル導体と、前記第2のコイル導体との間に配置される、第1の磁性体と、
前記第1の磁性体との間で前記第1及び第2の導体部の間に位置する部分を前記第3の方向に挟むように配置される、第2の磁性体と、
前記第1の磁性体との間で前記第3及び第4の導体部の間に位置する部分を前記第3の方向に挟むように配置される、第3の磁性体と、
少なくとも前記第1、第2、及び第3の磁性体の前記第1の方向における一方側の表面を覆う樹脂材料と、を備え、
前記第2の磁性体は、前記第3の方向から見て、前記第1及び第2の導体部と、前記第1の連結部と、前記第1及び第2の導体部の前記第1の方向における他方側の端部を結ぶ仮想線とによって囲まれる第1の領域を覆い、
前記第3の磁性体は、前記第3の方向から見て、前記第3及び第4の導体部と、前記第2の連結部と、前記第3及び第4の導体部の前記第1の方向における他方側の端部を結ぶ仮想線とによって囲まれる第2の領域を覆い、
前記第1の磁性体の前記第1の方向における一方側の表面は、前記第1及び第2の連結部よりも、前記第1の方向における他方側に位置し、
前記樹脂材料は、前記第1及び第2の領域内に配置される、インダクタ。
[形態2]
前記第2及び第3の磁性体の前記第1の方向における一方側の表面は、前記第1及び第2の連結部の前記第1の方向における他方側の表面よりも第1方向における一方側に位置する、形態1に記載のインダクタ。
[形態3]
前記第1、第2、及び第3の磁性体は、前記第3の方向から見た面積が同じである、形態1又は2に記載のインダクタ。
[形態4]
前記第1、第2、及び第3の磁性体は、同じサイズである、形態3に記載のインダクタ。
[形態5]
前記第1、第2、及び第3の磁性体は、前記第1、第2、第3及び第4の導体部の前記第1の方向における長さより長い、形態1~4の何れか一項に記載のインダクタ。
[形態6]
前記第1のコイル導体は、前記第1及び第2の導体部それぞれの前記第1の方向における他方側の端部に接続される第1及び第2の端子部を含み、
前記第2のコイル導体は、前記第3及び第4の導体部それぞれの前記第1の方向における他方側の端部に接続される第3及び第4の端子部を含む、形態1~5の何れか一項に記載のインダクタ。
[形態7]
前記第1の磁性体の前記第1の方向における他方側の表面は、前記第1、第2、第3、及び第4の端子部の前記第1の方向における他方側の表面と同一面内に配置される、形態6に記載のインダクタ。
[形態8]
前記樹脂材料は、磁性粉を含有する、形態1~7の何れか一項に記載のインダクタ。
[形態9]
前記第1及び第2の端子部は、前記第1及び第2の導体部それぞれの前記第1の方向における他方側の端部から前記第3の方向に延びており、
前記第3及び第4の端子部は、前記第3及び第4の導体部それぞれの前記第1の方向における他方側の端部から前記第3の方向に延びている、形態6に記載のインダクタ。
[形態10]
前記第1及び第2の端子部に前記第2の磁性体が載置され、
前記第3及び第4の端子部に前記第3の磁性体が載置される、形態9に記載のインダクタ。
[形態11]
形態1~10の何れか一項に記載のインダクタを備える、DC-DCコンバータ。
【符号の説明】
【0051】
1…インダクタ、2A…磁性体(第2の磁性体)、2B…磁性体(第1の磁性体)、2C…磁性体(第3の磁性体)、3A…コイル導体(第1のコイル導体)、3B…コイル導体(第2のコイル導体)、5…樹脂材料、11A…導体部(第1の導体部)、11B…導体部(第3の導体部)、12A…導体部(第2の導体部)、12B…導体部(第4の導体部)、13A…連結部(第1の連結部)、13B…連結部(第2の連結部)、14A…端子部(第1の端子部)、14B…端子部(第3の端子部)、16A…端子部(第2の端子部)、16B…端子部(第4の端子部)、17A…領域(第1の領域)、17B…領域(第2の領域)、100…DC-DCコンバータ。
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