JP7769941B2 - インダクタ - Google Patents

Description

本開示は、各種電子機器に用いられるインダクタに関するものである。

近年電子機器の高性能化に伴い、小型化への要望とともに、使用される電流が大きくなる傾向にあり、これらを両方満足するインダクタが求められている。そのため平板導線を打ち抜いたコイル素子を金属磁性体粉末と熱硬化性樹脂からなる結合剤との混合粉に埋設して加圧成形することにより磁心を形成し、この磁心の側面から突出したコイル素子の端部を折り曲げることにより端子を形成していた。

なお、本開示に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０２１－１９０４２号公報

しかしながら端子強度を高めるため、磁心から突出している部分の平板導線の幅を広くとる必要がある。直流抵抗値を下げるため平板導線の厚さを厚くすると、端部を折り曲げて端子を形成する際に、磁心に力が加わり、クラック等が発生しやすくなる可能性がある。

本開示は、大電流に対応でき、小型で、信頼性の高いインダクタを提供することを目的としている。

本開示のインダクタは、上記課題を解決するために、磁性材料を粉末にして結合剤を混ぜて加圧成形した磁心と、磁心の内部に配置されたコイル部と、コイル部の端部を磁心から突出させて折り曲げることにより形成した外部電極とを備え、コイル部および外部電極は平板導線からなり、磁心から突出させたコイル部の端部の幅を、磁心の内部に配置されたコイル部の平均幅よりも小さくしている。

上記構成により、磁心から端部を突出させたコイル部を折り曲げやすくすることができ、大電流に対応でき、小型で、信頼性の高いインダクタを提供することができる。

本開示の一実施の形態におけるインダクタの透視斜視図 本開示の一実施の形態におけるインダクタの水平断面図 本開示の一実施の形態における別のインダクタの水平断面図 本開示の一実施の形態における別のインダクタの上面透視図 本開示の一実施の形態におけるさらに別のインダクタの透視斜視図 図５に示すインダクタの水平断面図 本開示の一実施の形態におけるさらに別のインダクタの上面透視図 図７に示すインダクタの断面図

以下、本開示の一実施の形態におけるインダクタ１００について、図面を参照しながら説明する。

図１は本開示の一実施の形態におけるインダクタ１００の透視斜視図であり、図１において、磁心に隠れた部分を破線で示している。図２は同インダクタのコイル部が埋設されている部分について図１に示すII－II線を通り磁心１１の底面１１ｂに平行な平面で切った水平断面図である。

磁心１１は、磁性体粉末と結合剤とを含有する複合磁性材料を加圧成形して形成される。磁心１１の内部には平板導線からなるコイル部１２が埋め込まれている。コイル部１２の両端部１２ａは磁心１１の互いに反対側の両端面１１ａから突出される。突出したコイル部１２の各端部１２ａを折り曲げることにより外部電極１３を構成している。

磁心１１の外形は、約５ｍｍ角で高さが約３ｍｍとなっている。コイル部１２および外部電極１３は、銅の平板を打ちぬいて形成され、その厚さは０．３ｍｍとなっている。コイル部１２の両端部１２ａが磁心１１の両端面１１ａから突出して２つの外部電極１３が形成される。各外部電極１３の端部１３ａが磁心１１の端面１１ａに埋設されている。外部電極１３は磁心１１の端面１１ａから突出され、磁心１１の底面１１ｂに向かって折り曲げられている。外部電極１３の端部１３ａは、コイル部１２が端面１１ａから突出した場所から端面１１ａの幅方向（Ｙ軸の方向）に沿って外部電極１３が延びる先に位置する。

なお、図１～図８においてＸＹＺ直交座標が設定されている。Ｘ軸は磁心１１の両端面１１ａに設けられている２つの外部電極１３を結ぶ方向に平行な軸、Ｙ軸はコイル部１２が端面１１ａから突出した場所から端面１１ａに沿って外部電極１３が延びる方向に平行な軸、Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸の両方と直交する軸である。磁心１１の底面１１ｂは、ＸＹ平面と平行である。図２は、図１に示すII－II線を通りＸＹ平面に平行な平面で切った断面図であるともいえる。

磁心１１の内部に配置されたコイル部１２の平均幅は約１．２ｍｍ、磁心１１から突出させたコイル部１２の端部１２ａの幅ＣＥａを約０．６ｍｍ、磁心１１の底面１１ｂへ向けて折り曲げられている外部電極１３の幅Ｅａを約２．５ｍｍとしている。ここで磁心１１の内部に配置されたコイル部１２の平均幅とは、電流が流れる経路において、それぞれの地点において最も狭い幅をとったものをその経路にわたって平均したものをいう。ここで、「それぞれの地点において最も狭い幅」とは、例えば図２においてコイル部１２上の地点Ａでは長さＬａを示し、コイル部１２上の地点Ｂでは長さＬｂを示す。

このように外部電極１３の幅Ｅａを、磁心１１から突出させたコイル部１２の端部１２ａの幅ＣＥａよりも大きくすることにより、安定したはんだ付け性を確保することができる。また、外部電極１３の端部１３ａの幅ＥＥａの幅を約０．６ｍｍとし、外部電極１３の端部１３ａが磁心１１の端面１１ａに埋設されている部分（以下、埋設部１３ｅという）の幅を外部電極１３の端部１３ａの幅ＥＥａと同じ約０．６ｍｍとし、埋設部１３ｅを曲がった形状にすることにより、磁心１１から外部電極１３の端部１３ａと埋設部１３ｅを抜けにくくしている。磁心１１から突出させた部分のコイル部１２の端部１２ａの幅ＣＥａを狭くすると外部電極１３の強度が弱くなりやすいが、本開示の構成のようにコイル部１２の端部１２ａにつがるコイル部１２と、外部電極１３の端部１３ａの埋設部１３ｅを磁心１１の端面１１ａに埋設させることにより、外部電極１３の強度を確保することができる。

このように、厚い銅板を打ち抜いた平板導線からなるコイル部１２を磁心１１に埋設して、コイル部１２の端部１２ａを磁心１１から突出させて折り曲げることにより外部電極１３を形成する場合、コイル部１２の端部１２ａで折り曲げようとすると磁心１１に力が加わり、クラック等が発生しやすくなる可能性がある。特に平板導線の厚さが０．２ｍｍ以上となってくるとこの影響が大きくなってくる。これに対して本開示の構成では、磁心１１から突出させたコイル部１２の端部１２ａの幅ＣＥａを、磁心１１に埋設されたコイル部１２の平均幅よりも小さくしているため、平板導線の厚さが０．２ｍｍ以上であってもコイル部１２の端部１２ａで折り曲げるときに容易に折り曲げることができる。

この折り曲げやすさは、平板導線の厚さが厚くなるほど曲げにくくなってくるため、磁心１１から突出した部分のコイル部１２の端部１２ａの幅ＣＥａと、磁心１１の内部に配置されたコイル部１２の平均幅との差を、平板導線の厚さ以上にすることがより好ましい。

なお、図１、図２のコイル部１２は鍵型の形状をしているが、図３のように磁心１１を上面視したときの対角方向に延びる斜めストレート型としても構わない。あるいはコイル部１２の形状をＵ字型としても構わない。図３は、本開示の一実施の形態における別のインダクタ２００の水平断面図であり、図２と同様の断面図である。図３のインダクタではコイル部１２の平均幅は約１．９ｍｍ、磁心１１から突出させた部分のコイル部１２の端部１２ａの幅ＣＥｂを約０．６ｍｍとしている。このようにすることにより、大電流に対応でき、小型で、信頼性の高いインダクタ２００を得ることができる。

上記実施の形態では５ｍｍ角のインダクタに適用したが、本開示の効果はコイル部１２の端部１２ａを突出させる磁心１１の端面１１ａの幅が、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下のものに特に有用である。

図４は本開示の一実施の形態における別のインダクタ３００の上面透視図である。なお、図４において、磁心１１に隠れた部分を破線で示している。

磁心１１の外形は、約４ｍｍ角で高さが約２．０ｍｍとなっている。コイル部１２および外部電極１３は、銅の平板を打ちぬいて形成され、その厚さは０．２ｍｍとなっている。コイル部１２の両端部１２ａが磁心１１の互いに反対側の両端面１１ａからそれぞれ突出して２つの外部電極１３が形成される。各外部電極１３の端部１３ａが磁心１１の端面１１ａに埋設されている。他の構成要件は、図１と同様である。図１の実施形態と同様に、外部電極１３は磁心１１の端面１１ａから突出され、磁心１１の底面１１ｂに向かって折り曲げられている。

コイル部１２の平均幅は約０.９ｍｍ、磁心１１から突出したコイル部１２の端部１２ａの幅ＣＥｃを約０．６ｍｍ、磁心１１の底面１１ｂに折り曲げられている外部電極１３の幅Ｅｃを約１．４ｍｍとし、このインダクタ３００を上面視したときに、コイル部１２と磁心１１の底面１１ｂに折り曲げられている外部電極１３とが重ならないようにしている。このようにすることにより、外部電極１３の磁束とコイル部１２の磁束との相殺による、インダクタ３００のインダクタンス値の低下を抑制することができ、所望のインダクタンス値を得ることができる。

図５は本開示の一実施の形態におけるさらに別のインダクタ４００の透視斜視図、図６は同水平断面図である。図６は、図５に示すVI－VI線を通りＸＹ平面に平行な面で切ったインダクタ４００の断面図である。このインダクタ４００ではコイル部１２は２つのストレート型の形状としている。磁心１１は互いに反対側に位置する両端面１１ｃと１１ｄを有している。磁心１１の一方の端面１１ｃには、一方のコイル部１２に接続された外部電極１３ｂおよび他方のコイル部１２に接続された外部電極１３ｃが設けられている。磁心１１のもう一方の端面１１ｄには２つのコイル部１２に接続された外部電極１３ｄが設けられている。それぞれ磁心１１から突出したコイル部１２の端部１２ａの幅ＣＥｄを、磁心１１の内部に配置されたコイル部１２の平均幅よりも小さくしている。インダクタ４００がプリント基板（図示せず）に実装されるときには、外部電極１３ｂおよび外部電極１３ｃがそれぞれプリント基板の電気回路とつながったパッドにはんだ付けされ、外部電極１３ｄが電気回路のどこにも接続されていないダミーのパッドにはんだ付けされていてもよい。このようにすることにより外部電極１３ｂおよび外部電極１３ｃを両端とするインダクタンス値の高いインダクタを得ることができ、実装性も向上させることができる。

図７は本開示の一実施の形態におけるさらに別のインダクタ５００の上面透視図、図８は図７のインダクタ５００に係るVIII－VIII線断面図である。このインダクタ５００は、磁心１１の外形が、約４ｍｍ角で高さが約２．０ｍｍの小型のインダクタ５００である。コイル部１２及び外部電極１３は、銅の平板を打ち抜いて形成されたものであり、その厚さは約０．３ｍｍとなっている。磁心１１に埋設されたコイル部１２の両端部１２ａは磁心１１の互いに反対側の両端面１１ａからそれぞれ突出される。突出した各端部１２ａは、磁心１１の端面１１ａおよび磁心１１の底面１１ｂに向かって折り曲げられている。折り曲げ部分となるコイル部１２の端部１２ａおよび外部電極１３の磁心１１の端面１１ａから磁心１１の底面１１ｂに向かう部分には、深さ約０．１ｍｍ、長さ約０．４ｍｍの凹状に窪んだ窪み１４を有した構成としている。このようにすることで、折り曲げて外部電極１３を形成する際に、磁心１１に加わる力を抑え、４ｍｍ角以下の小型のインダクタ５００においても、クラックの発生が無く、直流抵抗値を下げたインダクタの実現が可能になる。

本開示に係るインダクタは、大電流に対応でき、小型で、信頼性の高いインダクタを得ることができ、産業上有用である。

１１ 磁心
１１ａ、１１ｃ、１１ｄ 端面
１１ｂ 底面
１２ コイル部
１２ａ 端部
１３、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 外部電極
１３ａ 端部
１３ｅ 埋設部
１４ 窪み
１００、２００、３００，４００、５００ インダクタ
ＣＥａ、ＣＥｂ、ＣＥｃ、ＣＥｄ コイル部の端部の幅
Ｅａ、Ｅｃ 外部電極の幅
ＥＥａ 外部電極の端部の幅

Claims (5)

1. 磁性材料を粉末にして結合剤を混ぜて加圧成形した磁心と、
   前記磁心の内部に配置されたコイル部と、
   前記コイル部の端部を前記磁心から突出させて折り曲げることにより形成した外部電極とからなるインダクタであって、
   前記コイル部および前記外部電極は平板導線からなり、
   前記磁心から突出させた前記コイル部の端部の幅を、前記磁心の内部に配置された前記コイル部の平均幅よりも小さくしており、
   前記コイル部は、前記磁心の内部において、前記磁心から突出させた前記コイル部の端部に繋がる部分の幅は、前記磁心から突出させた前記コイル部の端部の幅と同じである、
   インダクタ。
2. 前記外部電極の幅を、前記磁心から突出させた前記コイル部の端部の幅よりも大きくした、請求項１記載のインダクタ。
3. 前記磁心から突出させた前記コイル部の端部の幅と、前記磁心の内部に配置された前記コイル部の平均幅との差を、前記平板導線の厚さ以上にした請求項１記載のインダクタ。
4. 上面視したときに前記コイル部と前記磁心の底面に折り曲げられている前記外部電極とが重ならないようにした、請求項１記載のインダクタ。
5. 前記コイル部の端部および前記外部電極の折り曲げ部分は厚み方向に凹状に窪んだ窪みを有する請求項１記載のインダクタ。