特許 7180778 インダクタ

(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】

(24)【登録日】2022-11-21

(45)【発行日】2022-11-30

(54)【発明の名称】インダクタ

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/32 20060101AFI20221122BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20221122BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20221122BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20221122BHJP

【ＦＩ】

H01F27/32 103

H01F17/00 Z

H01F17/04 A

H01F17/04 F

H01F27/28 K

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021528189

(86)(22)【出願日】2020-06-12

(86)【国際出願番号】 JP2020023261

(87)【国際公開番号】W WO2020255889

(87)【国際公開日】2020-12-24

【審査請求日】2021-09-28

(31)【優先権主張番号】P 2019115432

(32)【優先日】2019-06-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】110002457

【氏名又は名称】弁理士法人広和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】濱田 秀

(72)【発明者】

【氏名】上山 博也

【審査官】森岡 俊行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２６０１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０８８２１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２７／３２

Ｈ０１Ｆ １７／００

Ｈ０１Ｆ １７／０４

Ｈ０１Ｆ ２７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インダクタであって、
絶縁材料からなる筐体と、
前記筐体の内部に設けられたコニカルコイルと、を備え、
前記コニカルコイルは、螺旋状に巻回されたコイル導体によって形成されており、
前記コニカルコイルの巻き径は、連続的に拡大しており、
前記コイル導体は、矩形形状の断面を有しており、
前記コイル導体の巻き軸方向で隣り合う部分は、前記コニカルコイルの巻き軸方向からみたときに、前記コイル導体の一部が互いに重複するように配置されており、
前記筐体の前記絶縁材料は、前記コイル導体の周囲に隙間なく配置されているインダクタ。

【請求項2】

前記コイル導体の前記断面は、前記コニカルコイルの巻き径方向の寸法が前記コニカルコイルの巻き軸方向の寸法よりも大きい形状に形成されている請求項１に記載のインダクタ。

【請求項3】

前記コニカルコイルの巻き径方向の内側には、前記筐体の前記絶縁材料よりも透磁率が高い磁性材料からなるコアが配置され、
前記コアと前記コイル導体とは、少なくとも一部が接触している請求項１または２に記載のインダクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コニカルコイルを備えたインダクタに関する。

【背景技術】

【0002】

コイル状の導体を備えた各種のインダクタが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１には、絶縁筺体内に巻き線を収容してコニカルコイルを構成したインダクタが開示されている。特許文献２には、グリーンシートにテ―パ状の穴を形成し、その内壁にコイル状の導体を形成してコニカルコイルを構成したインダクタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１９０８１４号公報

【文献】特開平９－１４８１３５号公報

【発明の概要】

【0004】

ところで、特許文献１に記載されたインダクタでは、巻き線の断面が円形であり、パッケージの高さ方向への体積効率（導体充填密度）が低い。これに加え、巻き線は、筐体に形成された渦巻き状の穴に収容されている。このとき、絶縁体の筺体を形成するために、コイルの軸方向で隣り合う２つの穴の間には、十分な厚みの絶縁体を設ける必要がある。このため、インダクタが大きくなる傾向がある。

【0005】

また、特許文献２に記載されたインダクタは、テーパ状の穴に沿ってコイル状の導体が形成される。従って、巻き軸方向にコイル状導体を重ねることができないため、巻き軸方向と直交する径方向の寸法が大きくなってしまう。また、段差のある穴を開け、その側壁面に内部導体を追加するため、巻き径の微細化が難しい。

【0006】

本発明の一実施形態の目的は、体積効率が高く、小型化が可能なインダクタを提供することにある。

【0007】

本発明の一実施形態は、インダクタであって、絶縁材料からなる筐体と、前記筐体の内部に設けられたコニカルコイルと、を備え、前記コニカルコイルは、螺旋状に巻回されたコイル導体によって形成されており、前記コニカルコイルの巻き径は、連続的に拡大しており、前記コイル導体は、矩形形状の断面を有しており、前記コイル導体の巻き軸方向で隣り合う部分は、前記コニカルコイルの巻き軸方向からみたときに、前記コイル導体の一部が互いに重複するように配置されており、前記筐体の前記絶縁材料は、前記コイル導体の周囲には隙間なく配置されていることを特徴としている。

【0008】

本発明の一実施形態によれば、体積効率を高めることができると共に、インダクタを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態によるインダクタを示す斜視図である。

【図2】図１中のインダクタを示す正面図である。

【図3】インダクタを図２中の矢示III－III方向からみた断面図である。

【図4】図３中のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。

【図5】本発明の第２の実施形態によるインダクタを示す正面図である。

【図6】インダクタを図５中の矢示VI－VI方向からみた断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態によるインダクタを、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0011】

図１ないし図４は本発明の第１の実施形態によるインダクタ１を示している。インダクタ１は、筐体２と、コニカルコイル３とを備えている。

【0012】

筐体２は、例えばセラミックス材料のような絶縁材料ｉによって形成されている。筐体２の絶縁材料ｉは、磁性材料でもよく、非磁性材料でもよい。筐体２は、例えば直方体形状に形成されている。筐体２は、互いに対面する第１主面２Ａと第２主面２Ｂとを有している。筐体２は、直方体形状に限らず、例えば円柱形状でもよい。

【0013】

コニカルコイル３は、筐体２の内部に設けられている。図３に示すように、コニカルコイル３は、巻き軸Ｏを中心として螺旋状に巻回されたコイル導体４によって形成されている。コイル導体４は、導電性材料として例えば導電性金属材料によって形成されている。コイル導体４は、細長い帯状に形成されている。筐体２の第１主面２Ａおよび第２主面２Ｂと直交する方向が巻き軸方向となるように、コイル導体４は、螺旋状に巻回されている。コイル導体４は、円錐形状に巻回されたコイル部４Ａと、コイル部４Ａの第１端部に接続された電極接続部４Ｂと、コイル部４Ａの第２端部に接続された電極接続部４Ｃと、を備えている。コイル導体４のコイル部４Ａは、巻き軸方向に向けて複数回（例えば７回）巻回されている。コイル部４Ａは、１巻き目の部分Ｔ_１から７巻き目の部分Ｔ_７までが連続的に繋がっている。コイル導体４の第１端部は、コニカルコイル３の径方向外側に位置して、コニカルコイル３の外径側端部になっている。コイル導体４の第１端部は、筐体２の第１主面２Ａに近い位置に配置され、電極接続部４Ｂとなっている。コイル導体４の第２端部は、コニカルコイル３の径方向内側に位置して、コニカルコイル３の内径側端部になっている。コイル導体４の第２端部は、筐体２の第２主面２Ｂに近い位置に配置され、電極接続部４Ｃとなっている。

【0014】

図３および図４に示すように、コイル導体４の断面Ｓは、矩形形状となっている。コイル導体４の断面Ｓは、コニカルコイル３の径方向の寸法Ｌ１がコニカルコイル３の軸方向の寸法Ｌ２よりも大きい形状に形成されている。このため、コイル導体４の断面Ｓのアスペクト比は、１よりも大きい値（例えば１０程度）に設定されている。

【0015】

コニカルコイル３の巻き径は、第２主面２Ｂから第１主面２Ａに近付くに従って、連続的に拡大している。例えばコイル導体４の１巻き目の部分Ｔ_１の巻き径Φ_１よりも２巻き目の部分Ｔ_２の巻き径Φ_２の方が大きくなっている。この点は、２巻き目以降でも同様である（Φ_１＜Φ_２＜…＜Φ_７）。コニカルコイル３の巻き軸方向から見たときに、コイル導体４が重複するように配置されている。巻き軸方向で平面視した場合、例えばコイル導体４の１巻き目の部分Ｔ_１と２巻き目の部分Ｔ_２とは、その一部が互いに重複している。この点は、２巻き目以降でも同様である。即ち、コイル導体４のうち巻き軸方向で隣り合う部分は、その一部が互いに重複している。筐体２の絶縁材料ｉは、コイル導体４の周囲に隙間なく配置されている。

【0016】

第１外部電極５は、筐体２に設けられコイル導体４の第１端部（電極接続部４Ｂ）に接続されている。第１外部電極５は、導電性材料として例えば導電性金属材料によって形成されている。第１外部電極５は、筐体２の第１主面２Ａに配置されている。

【0017】

第２外部電極６は、筐体２に設けられコイル導体４の第２端部（電極接続部４Ｃ）に接続されている。第２外部電極６は、導電性材料として例えば導電性金属材料によって形成されている。第２外部電極６は、筐体２の第２主面２Ｂに配置されている。第１外部電極５と第２外部電極６は、互いに離間して配置されている。

【0018】

本発明の第１の実施形態によるインダクタ１は、以上のような構成を有している。インダクタ１は、以下の３工程を含む製造方法を用いて製造される。

【0019】

第１工程では、セラミック粒子と有機バインダと溶剤からなる絶縁体インクと、金属粒子と有機バインダと溶剤からなる導体インクとをインクジェット方式により吐出し、各インク中の溶媒の揮発乾燥を繰り返す。このとき、例えば巻き軸方向に沿って、セラミック粒子および金属粒子からなる層を１層ずつ積層する。これにより、セラミック粒子と金属粒子と有機成分からなる成形体を形成する。なお、成形体は、コニカルコイル３の巻き軸方向に沿って積層する必要はなく、コニカルコイル３の径方向に沿って積層してもよい。

【0020】

第２工程（脱脂工程）では、第１工程で形成された成形体の有機成分を除去する。第３工程（焼成工程）では、第２工程で有機成分が除去された成形体を加熱し、絶縁体および導体を同時に焼結させる。これにより、コニカルコイル３が内蔵された筐体２が形成される。

【0021】

その後、筐体２に第１外部電極５および第２外部電極６を取り付ける。これにより、インダクタ１が完成する。このとき、第１外部電極５は、筐体２の第１主面２Ａに位置して、コニカルコイル３の第１端部（電極接続部４Ｂ）に電気的に接続される。第２外部電極６は、筐体２の第２主面２Ｂに位置して、コニカルコイル３の第２端部（電極接続部４Ｃ）に電気的に接続される。

【0022】

かくして、本実施形態によるインダクタ１では、コイル導体４は矩形形状の断面Ｓを有している。このため、巻き軸方向で隣り合うコイル導体４間の間隔寸法を小さくすることができる。これにより、巻き軸方向に対して隣り合うコイル導体４間の絶縁材料ｉの厚みを小さくすることができ、巻き軸方向に対して筐体２内にコイル導体４を密に配置することができる。この結果、筐体２に対するコイル導体４の割合を増やすことができるから、インダクタ１の体積効率（導体充填密度）が高くなり、インダクタ１を小型化することができる。

【0023】

また、コイル導体４の巻き軸方向で隣り合う部分は、コニカルコイル３の巻き軸方向からみたときに、コイル導体４の一部が互いに重複するように配置されている。このため、コイル導体が重複しない場合に比べて、コニカルコイル３の巻き径方向に対する筐体２の外径寸法を小さくすることができ、インダクタ１を小型化することができる。これに加え、コニカルコイル３の巻き径寸法を小さくすることができるから、コニカルコイル３の小径部（電極接続部４Ｃに近い部分）におけるインダクタンス値を低下させることができる。

【0024】

さらに、コイル導体４の断面Ｓは、コニカルコイル３の巻き径方向の寸法Ｌ１がコニカルコイル３の巻き軸方向の寸法Ｌ２よりも大きい形状に形成されている。即ち、コイル導体４の断面Ｓは、矩形のアスペクト比が１より大きくなっている。このため、コイル導体４の厚み（巻き軸方向の寸法Ｌ２）を減少させることによって、内部応力を減少させることができる。このため、例えば成形体を焼成して筐体２を形成する場合でも、焼成時の筐体２の反りや割れを抑制することができる。

【0025】

次に、図５および図６を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の特徴は、コニカルコイルの巻き径方向の内側には、筐体の絶縁材料よりも透磁率が高い磁性材料からなるコアが配置され、コアとコイル導体とは、少なくとも一部が接触していることにある。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0026】

第２の実施の形態によるインダクタ１１は、第１の実施形態と同様に、筐体１２と、コニカルコイル３とを備えている。

【0027】

筐体１２は、例えばセラミックス材料のような絶縁材料ｉ１によって形成されている。筐体１２の絶縁材料ｉ１は、磁性材料でもよく、非磁性材料でもよい。筐体１２は、例えば直方体形状に形成されている。筐体１２は、互いに対面する第１主面１２Ａと第２主面１２Ｂとを有している。

【0028】

但し、筐体１２には、コニカルコイル３の巻き径方向の内側に位置して、円錐形状の凹部１３が形成されている。この点で、第２の実施形態による筐体１２は、第１の実施形態による筐体２とは異なる。凹部１３の径方向寸法は、コニカルコイル３の形状に対応して、第１主面１２Ａ側で大きく、第２主面１２Ｂに近付くに従って小さくなっている。凹部１３は、第１主面１２Ａに開口している。凹部１３の側壁面には、コニカルコイル３のコイル導体４が露出している。

【0029】

コア１４は、筐体１２に凹部１３に充填されている。コア１４は、絶縁材料ｉ２からなり、凹部１３に対応して円錐形状に形成されている。コア１４は、筐体１２の絶縁材料ｉ１よりも透磁率が高い磁性材料によって形成されている。コア１４とコイル導体４とは、少なくとも一部が接触している。具体的には、コア１４の外周面がコイル導体４の内周部分と接触している。コア１４は、筐体１２と一緒に焼成してもよく、筐体１２の焼成した後に充填されてもよい。

【0030】

かくして、このように構成された第２の実施形態のインダクタ１１でも、体積効率を高めることができると共に、インダクタ１１を小型化することができる。例えば、特許文献１に記載されたインダクタは、巻き線の周囲に隙間が形成されているから、隙間によって巻き線の径方向寸法が大きくなる傾向がある。また、コアに銅線を巻回するタイプのインダクタでも、コアの強度を確保するために、径方向寸法が大きくなる傾向がある。これに対し、第２の実施形態では、コア１４とコイル導体４とが接触している。これに加え、コア１４は、筐体１２と一緒に形成してもよく、筐体１２の形成後に筐体１２の凹部１３に挿入してもよい。このため、コア１４の剛性を高める必要がなく、コニカルコイル３の径方向寸法を小さくすることができる。また、コアに銅線を巻くタイプのインダクタに比べて、製造が容易で、磁性材料に対するコイル導体４の位置精度を高めることができる。

【0031】

なお、前記各実施形態では、コイル導体４の断面Ｓは、コニカルコイル３の巻き径方向の寸法Ｌ１がコニカルコイル３の巻き軸方向の寸法Ｌ２よりも大きい形状に形成されている。本発明はこれに限らず、コイル導体４の断面Ｓは、コニカルコイル３の巻き径方向の寸法Ｌ１とコニカルコイル３の巻き軸方向の寸法Ｌ２とが略同じ形状に形成されてもよい。

【0032】

前記各実施形態では、コイル導体４は、巻き数が７回のものを例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、コイル導体４の巻き数は、２回以上で６回以下でもよく、８回以上でもよい。

【0033】

次に、上記実施形態に含まれるインダクタとして、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

【0034】

第１の態様としては、インダクタであって、絶縁材料からなる筐体と、前記筐体の内部に設けられたコニカルコイルと、を備え、前記コニカルコイルは、螺旋状に巻回されたコイル導体によって形成されており、前記コニカルコイルの巻き径は、連続的に拡大しており、前記コイル導体は、矩形形状の断面を有しており、前記コイル導体の巻き軸方向で隣り合う部分は、前記コニカルコイルの巻き軸方向からみたときに、前記コイル導体の一部が互いに重複するように配置されており、前記筐体の前記絶縁材料は、前記コイル導体の周囲に隙間なく配置されている。

【0035】

このとき、コイル導体の断面が矩形形状になっている。このため、巻き軸方向で隣り合うコイル導体間の間隔寸法を小さくすることができる。これにより、巻き軸方向に対して隣り合うコイル導体間の絶縁材料の厚みを小さくすることができ、巻き軸方向に対して筐体内にコイル導体を密に配置することができる。この結果、筐体に対するコイル導体の割合を増やすことができるから、インダクタの体積効率（導体充填密度）が高くなり、インダクタを小型化することができる。

【0036】

また、コニカルコイルの巻き軸方向からみたときに、コイル導体が重複するように配置されている。このため、コニカルコイルの巻き径方向に対する筐体の外径寸法を小さくすることができ、インダクタを小型化することができる。これに加え、コニカルコイルの巻き径寸法を小さくすることができるから、コニカルコイルの小径部におけるインダクタンス値を低下させることができる。

【0037】

第２の態様としては、第１の態様において、前記コイル導体の前記断面は、前記コニカルコイルの巻き径方向の寸法が前記コニカルコイルの巻き軸方向の寸法よりも大きい形状に形成されている。

【0038】

このため、コイル導体の厚みを減少させることによって、内部応力を減少させることができる。このため、例えば成形体を焼成して筐体を形成する場合でも、焼成時の筐体の反りや割れを抑制することができる。

【0039】

第３の態様としては、第１または第２の態様において、前記コニカルコイルの巻き径方向の内側には、前記筐体の前記絶縁材料よりも透磁率が高い磁性材料からなるコアが配置され、前記コアと前記コイル導体とは、少なくとも一部が接触している。

【0040】

これにより、コニカルコイルの径方向寸法を小さくすることができる。また、コアに銅線を巻くタイプのインダクタに比べて、製造が容易で、磁性材料に対するコイル導体の位置精度を高めることができる。

【符号の説明】

【0041】

１，１１ インダクタ
２，１２ 筐体
３ コニカルコイル
４ コイル導体
５ 第１外部電極
６ 第２外部電極
１４ コア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】