JP2005217084A

JP2005217084A - インダクタ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005217084A
Application number: JP2004020633A
Authority: JP
Inventors: Eiji Matsuo; 英治松尾
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】コイルの占積率を向上させ、低直流抵抗で、インダクタンス値が高く、小型で、低背のインダクタを安価に提供すること。
【解決手段】コイル１４と、その内周側及び外周側に形成されたペースト状の磁性体３と、２枚の平板状の磁性コア２とを組み合わせてなるインダクタであり、コイル１４は、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として前記平角導線が前記１層目の巻線上に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなり、コイル１４にはペースト状の磁性体３が塗布されて２枚の平板状の磁性コア２の間に挟み込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の電源機器、通信・情報関連機器等に使用される平滑化用インダクタ製品またはノイズ対策用インダクタ製品に用いるインダクタ及びその製造方法に関するものである。

従来、この種のインダクタは、平角導線を円柱状の巻治具を中心にして２ターン以上巻いた、いわゆるエッジワイズコイルを、円柱状の中足を有し、その中足にギャップを設けた、ＥＩ形状、ＥＥ形状若しくはポットコア形状の磁性コアに組み込んで作製されていた。図４にその従来例１を示す。図４（ａ）は、そのインダクタの分解斜視図であり、図４（ｂ）はその全体の外観を示す斜視図である。図中、４はエッジワイズコイル、５は磁性コアである。この構造の場合、製品の低背化を行う場合、巻線の中心径に対する平角導線の縦横比には皮膜に損傷が起こらないための限界値が有り、それが低背化の障害となっていた。

他の例として、この種のインダクタは、丸導線を巻芯部に対しスパイラル状に１層に巻線し、融着して形成され、前記丸銅線の巻き始めの端部、及び巻き終わりの端部を端子台に埋設させていた。端子にからげ固定（塑性を利用した巻き付け固定）を行い、コイルと端子台とを組み合わせた全体が磁性コア内に装着されて、インダクタが形成されていた。図５にその従来例２を示す。図５（ａ）はその断面図、図５（ｂ）はコイルの平面図である。図中、７ａはコイルの始端、７ｂはコイルの終端、６は磁性コアである。従って、端子台（図示は省略）の厚さの分が低背化の妨げになるばかりでなく、内周側より引き出される巻き始めの端部が１層分の厚さを有するため、占積率（インダクタ全体に占めるインダクタンスに寄与する部分の体積比率）が悪くなっていた。

更に他の例では、基板の両面に配線パターンがコイルとして形成されており、配線パターン状の基板コイル全体が、磁性コア内に装着されて、インダクタが形成されている。図６にその従来例３のインダクタの断面図を示す。図中、８は基板コイルの基板部、９は基板コイルの導電部、１０は磁性コアである。この構造の場合、基板の厚みのために、占積率が悪くなり、低背化の障害となっていた。

また他の例として、導電板を１ターンの直線的なコイルとして形成する場合において、そのコイルを第１の磁性コア、第２の磁性コアとの間に組み合わせてインダクタが形成されている。図７にその従来例４のインダクタの斜視図を示す。図中、１１は磁性コア、１２は導電部、１３は樹脂である。この例は特許文献１に開示されているとおりであり、製造が容易で薄型に形成可能なインダクタが得られるという利点を有する。しかし、コイルのターン数が小さいためインダクタンス値を高く出来ないという制約があった。

特開２０００−３２３３３６号公報

従って、本発明の課題は、コイルの占積率を向上させ、低直流抵抗で、インダクタンス値が高く、小型で、低背のインダクタ及びその製造方法を安価に提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のインダクタにおいては、コイルと、前記コイルの内周側及び外周側に形成されたペースト状の磁性体と、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタであって、前記コイルは、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として前記平角導線が前記１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなり、前記コイルには前記ペースト状の磁性体が塗布されて前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込まれたことを特徴とする。

また、本発明のインダクタは、コイルと、前記コイルの内周側及び外周側に形成されたペースト状の磁性体と、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタであって、前記コイルは、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として前記平角導線が前記１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなる２層のコイルユニットを複数接続してなり、前記コイルには前記ペースト状の磁性体が塗布され前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込まれたことを特徴とする。

また、本発明のインダクタは、コイルと、前記コイルの内周側及び外周側に形成されたダストコアと、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタであって、前記コイルは、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として前記平角導線が前記１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなり、前記コイルの内周側及び外周側には前記ダストコアがプレス成形され、前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込まれたことを特徴とする。

また、本発明のインダクタは、コイルと、前記コイルの内周側及び外周側に形成されたダストコアと、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタであって、前記コイルは、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として平角導線が前記１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなる２層のコイルユニットが複数接続されてなり、前記コイルの内周側及び外周側には前記ダストコアがプレス成形され、前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込まれたことを特徴とする。

前記コイルの始端若しくは終端となる前記平角導線の端部は曲げ加工されて外部実装端子となることができる。

前記コイルの始端若しくは終端となる前記平角導線の端部の先端はプレス加工によりつぶされ、外部実装端子となることもできる。

前記コイルの始端若しくは終端となる平角導線の端部は曲げ加工されて、先端部が前記磁性コアの底面に配置される様、製品内側に曲げ加工されることもできる。

前記コイルは絶縁樹脂でモールドすることもできる。

本発明のインダクタの製造方法は、コイルと、ペースト状の磁性体と、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタの製造方法であって、四角状断面の平角導線をスパイラル状に１層目に巻線し、前記平角導線を１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねて２層目になるようにスパイラル状に巻線して、前記コイルを形成する工程と、前記コイルに前記ペースト状の磁性体を塗布して前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込む工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明のインダクタの製造方法は、コイルと、ダストコアと、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタの製造方法であって、四角状断面の平角導線をスパイラル状に１層目に巻線し、前記平角導線を１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねて２層目になるようにスパイラル状に巻線して、前記コイルを形成する工程と、前記コイルの内周側及び外周側にダストコアをプレス成形して前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込む工程とを含むことを特徴とする。

本発明のインダクタでは、コイルに平角導線を使用すると共に小型化が可能な巻線形状を用いた結果、インダクタ全体の小型化が実現でき、またコイルと２枚の平板状の磁性コアとの窓枠内スペースにもペースト状の磁性体又はダストコアが設けられ無駄なく使用される。つまり占積率が良くなる。従って、小型化、低背化された、低直流抵抗、高インダクタンスのインダクタが実現できる。その結果、実装基板の小型化に伴う部品実装の高密度化の要求に適合したインダクとなっている。更に、構造が単純なので安価な製品の提供が可能となる。

本発明を実施するための最良の形態について、以下の実施の形態を挙げて説明する。

（実施の形態１）本発明の実施の形態１によるインダクタを図１に示す。図１（ａ）は、インダクタ全体の断面図であり、中心部を通る切断面による。また、図１（ｂ）は、コイルの斜視図、図１（ｃ）は、コイルの巻き方の手順を示す平面図であり、図１（ｄ）は、コイルの断面図である。

図１（ｂ）の様に、コイル１４は、平角銅線をスパイラル状に巻線して形成されたものであり、コイルの中心部は、空芯部分となっている。

図１（ｃ）に１層目だけ巻線した状態と２層目まで巻線した状態を示すように、始端１ａを一端として、断面が四角状の平角銅線をスパイラル状に１層目に巻線し、２層目の内周側の平角銅線を１層目の巻線上に内周側から外周側へ重ねて、２層目をスパイラル状に巻線して、終端１ｂに至るコイルが形成される。

完成品を示す図２を参照して本実施の形態によるインダクタの作製について説明を続ける。図２（ａ）はその斜視図、図２（ｂ）は上面から見た内部透視図、図２（ｃ）は正面から見た内部透視図、図２（ｄ）は正面から見た断面図である。

同図の様に、コイル１４には、ペースト状の磁性体３が塗布され、若しくはダストコアでプレスされ、２枚の磁性コア２としての、第１のフェライトコア及び第２のフェライトコアの間に挟み込まれ、組み合わされて、インダクタが形成される。

（実施の形態２）本発明の実施の形態２によるインダクタの外観斜視図を図３に示す。図３にて、コイルは実施の形態１のコイルと同様の形状であって、コイルの巻始めの平角銅線の端部（始端１ａ）、及び巻終わりの平角銅線の端部（終端１ｂ）は、曲げ加工されている。また、コイル全体を絶縁樹脂でモールドし、モールド成形体とし、そのモールド成形体にはペースト状の磁性体３が塗布され、若しくはダストコアでプレスされ、２枚の磁性コア２に組み込んだインダクタである。なお、１５は外装用のモールド樹脂である。

その曲げ加工部分については、その表面がモールド成形体から露出しており、この曲げ加工部分が、直接、外部実装端子として用いられる。また、外部実装端子の先端部を製品内側に曲げ加工して基板実装面（底面）にも接続面を設けるとよい。更には、その先端部にプレス加工によりつぶしを行って実装に適した形状にすることもできる。

本実施の形態２のインダクタは、銅線若しくは銅板を絶縁樹脂でモールドすることでコア−コイル間の絶縁を確保することが出来る例である。

インダクタ製品の底面の基板上にパターンを引く場合や、製品周囲に導電性の有る部品が設置されている場合は、コイルとパターンのショートを防ぐため、製品としてはコイル−コア間の絶縁確保が必要条件となるが、その場合の対策として、コイル部分をあらかじめ、絶縁樹脂でモールドする。この場合、導電率は高いが直流重畳特性の優れたＭｎ−Ｚｎフェライトが使用できる点でも有用である。

（実施の形態３）本発明の実施の形態３によるインダクタは、図１（ｂ）に示した様なコイルを、複数個、重ねて接続し、ペースト状の磁性体若しくはダストコアと共に配設して、２枚の平板状の磁性コアの間に組み込んだインダクタである（図示は省略）。これによって、機能を拡充したインダクタを提供できる。

更に本発明の実施例を挙げて詳細に説明する。本発明における実施例１のインダクタは次のとおりである。平板状の磁性コアには、寸法３ｍｍ×３ｍｍ×０．３ｍｍの平板状Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコアを２枚、コイルには０．２ｍｍ×０．１５ｍｍの断面を有する平角導線を１．２ｍｍ×１．２ｍｍの巻芯を中心に２層になるように、１層につき４ターン、合計８ターン形成し、そのコイルに透磁率μ＝１０のペースト状の磁性体を塗布し、２枚の平板状のフェライトコアに挟み込み、インダクタを形成する。そのインダクタンス特性は、コイルに磁性ペーストを塗布しない場合、直流電流Ｉ＝０．５Ａで約０．３５μＨ、コイルに磁性ペーストを塗布した場合、直流電流Ｉ＝０．５Ａで約２．１μＨの特性を得る。以上の値は一例で、寸法、磁性ペーストの透磁率値を変えたり、コイルの巻ターン数を変えることで、様々なバリエーションのインダクタが製造可能である。

本発明における実施例２のインダクタは次のとおりである。平板状の磁性コアには、寸法３ｍｍ×３ｍｍ×０．３ｍｍの平板状Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコアを２枚、コイルには０．２ｍｍ×０．１５ｍｍの断面を有する平角導線を１．２ｍｍ×１．２ｍｍの巻芯を中心に２層になるように、１層につき４ターン、合計８ターン形成し、そのコイルに透磁率μ＝１００のダストコアをプレスし、２枚の平板状のフェライトコアに挟み込み、インダクタを形成する。そのインダクタンス特性は、コイルをダストコアでプレスしない場合、直流電流Ｉ＝０．５Ａで約０．３５μＨ、コイルをダストコアでプレスした場合、直流電流Ｉ＝０．５Ａで約１０．５μＨの特性を得る。以上の値は一例で、寸法、ダストコアの透磁率値を変えたり、コイルの巻ターン数を変えることで、様々なバリエーションのインダクタが製造可能である。

以下に、本発明による製品の特徴を構造及び製造方法に対応させて記す。

本発明による製品は容易に面実装タイプにすることが出来るので、リールに包装すれば連続的実装が可能な形状をしている。

本発明による製品の部品は主に磁性コアとコイル、及びペースト状の磁性体若しくはダストコアからなり、部品点数は主に３点である。部品点数が少なく安価に製品提供出来ることが特徴的なことである。

また製造では一組の磁性コアを接着剤固定、ホルダ固定またはテープ固定を行い、磁性コア同士の固定を行うことがある。更に、コイル−コア間に接着剤を塗布することもある。

導線にピンホールのないポリイミドや変性エポキシアクリル等の皮膜付き導線を使用する場合は導電率の高いＭｎ−Ｚｎフェライトコアを使用する場合がある。この場合Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコアに比べ直流電流重畳特性において大電流まで飽和しない製品が製造可能となる。若しくは高いインダクタンス値の製品を得ることが出来る。

本発明の実施の形態１によるインダクタを示す図。図１（ａ）は、インダクタ全体の断面図、図１（ｂ）はコイルの斜視図、図１（ｃ）はコイルの巻き方の手順を示す平面図であり、図１（ｄ）は、コイルの断面図。本発明の実施の形態１によるインダクタの完成品を示す図。図２（ａ）はその斜視図、図２（ｂ）は上面から見た内部透視図、図２（ｃ）は正面から見た内部透視図、図２（ｄ）は正面から見た断面図。本発明の実施の形態２によるインダクタの外観を示す斜視図。従来例１のインダクを示す図。図４（ａ）は、そのインダクの分解斜視図、図４（ｂ）はその全体外観を示す斜視図。従来例２のインダクタを示す図。図５（ａ）はその断面図、図５（ｂ）はコイルの平面図。従来例３のインダクタの断面図。従来例４のインダクタの斜視図。

符号の説明

１ａ，７ａ始端
１ｂ，７ｂ終端
２，５，６，１０，１１磁性コア
３ペースト状の磁性体（ダストコア）
４エッジワイズコイル
８基板部
９，１２導電部
１３樹脂
１４コイル
１５モールド樹脂

Claims

コイルと、前記コイルの内周側及び外周側に形成されたペースト状の磁性体と、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタであって、前記コイルは、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として前記平角導線が前記１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなり、前記コイルには前記ペースト状の磁性体が塗布されて前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込まれたことを特徴とするインダクタ。
コイルと、前記コイルの内周側及び外周側に形成されたペースト状の磁性体と、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタであって、前記コイルは、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として前記平角導線が前記１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなる２層のコイルユニットを複数接続してなり、前記コイルには前記ペースト状の磁性体が塗布され前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込まれたことを特徴とするインダクタ。
コイルと、前記コイルの内周側及び外周側に形成されたダストコアと、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタであって、前記コイルは、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として前記平角導線が前記１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなり、前記コイルの内周側及び外周側には前記ダストコアがプレス成形され、前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込まれたことを特徴とするインダクタ。
コイルと、前記コイルの内周側及び外周側に形成されたダストコアと、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタであって、前記コイルは、１層目として四角状断面の平角導線がスパイラル状に巻線され、２層目として平角導線が前記１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねてスパイラル状に巻線されてなる２層のコイルユニットが複数接続されてなり、前記コイルの内周側及び外周側には前記ダストコアがプレス成形され、前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込まれたことを特徴とするインダクタ。
前記コイルの始端若しくは終端となる前記平角導線の端部は、曲げ加工されて、外部実装端子となったことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のインダクタ。
前記コイルの始端若しくは終端となる前記平角導線の端部の先端はプレス加工によりつぶされ、外部実装端子となったことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のインダクタ。
前記コイルの始端若しくは終端となる平角導線の端部は曲げ加工されて、先端部が前記磁性コアの底面側に配置される様、製品内側に曲げ加工されたことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のインダクタ。
前記コイルは絶縁樹脂でモールドされたことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のインダクタ。
コイルと、ペースト状の磁性体と、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタの製造方法であって、四角状断面の平角導線をスパイラル状に１層目に巻線し、前記平角導線を１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねて２層目になるようにスパイラル状に巻線して、前記コイルを形成する工程と、前記コイルに前記ペースト状の磁性体を塗布して前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込む工程とを含むことを特徴とするインダクタの製造方法。
コイルと、ダストコアと、２枚の平板状の磁性コアとを組み合わせてなるインダクタの製造方法であって、四角状断面の平角導線をスパイラル状に１層目に巻線し、前記平角導線を１層目の巻線の上側若しくは下側に内周側から外周側へ重ねて２層目になるようにスパイラル状に巻線して、前記コイルを形成する工程と、前記コイルの内周側及び外周側にダストコアをプレス成形して前記２枚の平板状の磁性コアの間に挟み込む工程とを含むことを特徴とするインダクタの製造方法。