JP2010045101A - Inductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁性体の内部にコイルが埋設されてなるインダクタに関する。 The present invention relates to an inductor in which a coil is embedded in a magnetic body.
回路基板上に実装される電子部品として、磁性体の内部にコイルが埋設されてなるインダクタが知られている。
インダクタの製造は、例えば特許文献1に開示された磁性体(磁性導電体粉末粒子)を用いて、特許文献2に開示された製造方法により行うことができる。このようにして製造したインダクタは、その上面(表面)にプリント配線を施すことができ、このプリント配線にICやLED等の発熱部品を実装することができる。このようなインダクタは、その表面に電子部品を実装できるため、実装面積の限られた回路基板上により多くの部品を実装することに寄与する。
The inductor can be manufactured by the manufacturing method disclosed in
ところで、上記のような構造のインダクタでは、その上面に実装された発熱部品が発する熱は、上方への熱放射や対流による熱伝達によって放熱される他に、インダクタを介した熱伝導によって回路基板側へも放熱される。ここで、インダクタを構成している要素の1つである磁性体は熱伝導率が低いので、インダクタは大きな熱抵抗を有している。そのため、インダクタを介してその上面から底面へ熱が十分に伝導せず、発熱部品の効果的な放熱がなされないという問題があった。 By the way, in the inductor having the above-described structure, the heat generated by the heat generating component mounted on the upper surface is radiated by the heat transfer by the upward heat radiation or the convection, and the circuit board by the heat conduction through the inductor. Heat is also released to the side. Here, since the magnetic body which is one of the elements constituting the inductor has low thermal conductivity, the inductor has a large thermal resistance. Therefore, heat is not sufficiently conducted from the top surface to the bottom surface through the inductor, and there is a problem that effective heat dissipation of the heat-generating component is not performed.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、インダクタの上面に実装された発熱部品からの熱を効果的に放熱することが可能なインダクタを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an inductor capable of effectively radiating heat from a heat-generating component mounted on the upper surface of the inductor.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、コイルを内部に埋設してなるインダクタであって、前記コイルの一部をインダクタの底面側に配置し、前記コイルの他の一部をインダクタの上面側に配置して、インダクタの上面であって前記他の一部の近傍に位置する熱源からの熱を前記コイルを介してインダクタの底面側に放熱可能としたことを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an inductor having a coil embedded therein, wherein a part of the coil is disposed on the bottom surface side of the inductor, and another coil is provided. The portion is disposed on the top surface side of the inductor, and heat from a heat source located on the top surface of the inductor and in the vicinity of the other part can be dissipated to the bottom surface side of the inductor through the coil. To do.
この構成によれば、コイルの一部がインダクタの上面側に配置されているので、当該一部の近傍に位置する熱源からの熱が効率良くコイルに伝わり、また、コイルの一部がインダクタの底面側に配置されているので、コイルを伝導した熱が効率良くインダクタの底面から放熱される。したがって、インダクタの上面に実装された発熱部品からの熱を効果的に放熱することが可能である。 According to this configuration, since a part of the coil is arranged on the upper surface side of the inductor, heat from a heat source located in the vicinity of the part is efficiently transmitted to the coil, and a part of the coil is Since it is arranged on the bottom surface side, the heat conducted through the coil is efficiently radiated from the bottom surface of the inductor. Therefore, it is possible to effectively dissipate heat from the heat generating component mounted on the upper surface of the inductor.
また、本発明は、上記のインダクタにおいて、発熱する電気部品を前記上面であって前記他の一部の近傍に実装するための配線が前記上面に形成されたことを特徴とする。 According to the present invention, in the above inductor, a wiring for mounting a heat generating electrical component on the upper surface and in the vicinity of the other part is formed on the upper surface.
この構成によれば、インダクタの上面に形成された配線を利用してインダクタ上に電気部品を実装することで実装面積を有効に利用でき、また、インダクタ上に実装された電気部品からの熱を効果的に放熱することが可能である。 According to this configuration, the mounting area can be effectively used by mounting the electrical component on the inductor using the wiring formed on the top surface of the inductor, and the heat from the electrical component mounted on the inductor can be used. It is possible to dissipate heat effectively.
また、本発明は、上記のインダクタにおいて、発熱する電気部品を前記上面であって前記他の一部の近傍に実装するための基板を前記上面に備えることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that in the above inductor, a substrate for mounting a heat generating electrical component on the upper surface and in the vicinity of the other part is provided on the upper surface.
この構成によれば、インダクタの上面に備えられた基板を利用してインダクタ上に電気部品を実装することで実装面積を有効に利用でき、また、インダクタ上に実装された電気部品からの熱を効果的に放熱することが可能である。 According to this configuration, the mounting area can be effectively used by mounting the electrical component on the inductor using the substrate provided on the upper surface of the inductor, and the heat from the electrical component mounted on the inductor can be used. It is possible to dissipate heat effectively.
本発明によれば、インダクタの上面に実装された発熱部品からの熱を効果的に放熱することが可能である。 According to the present invention, it is possible to effectively dissipate heat from the heat-generating component mounted on the upper surface of the inductor.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるインダクタの構成図である。同図(A)はインダクタを横から見た断面図を示し、同図(B)は上面図を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an inductor according to an embodiment of the present invention. FIG. 4A shows a cross-sectional view of the inductor viewed from the side, and FIG. 4B shows a top view.
インダクタ1は、上面1aの形が略正方形(長方形でもよい)である直方体形状を有しており、その高さは上面1aの一辺よりも小さい寸法とされている。
The
インダクタ1のうちコイル2と入出力端子4とを除いた部分は、磁性体3によって構成されている。磁性体3は、コイル2が発生させる磁界から大きな磁束密度を得るために用いられており、透磁率の大きな材料が選ばれる。例えば、磁性体3の材料として、特許文献1に開示された磁性導電体粉末粒子を適用することができる。
A portion of the
コイル2は、銅などの金属の細線を複数周リング状に巻回してなる巻き線であり、その両端がインダクタ1の底面に設けられた入出力端子4に電気的に接続されている。このコイル2は、インダクタ1の内部即ち磁性体3中に埋設されており、入出力端子4を介して電流を流すことにより磁界を発生させ、磁性体3内に磁束を生じさせる。
The
本発明において、コイル2の詳細な配置は次のようになっている。
即ち、コイル2は、巻き線により形作られる円がインダクタ1の上面1a(底面1b)に対して傾いた状態となるようにして配置される。具体的には、コイル2の一部2aがインダクタ1の上面1aに近い場所に位置し、コイル2の円周上において当該一部2aと反対側にある他の一部2bがインダクタ1の底面1bに近い場所に位置するようにして、コイル2は配置されている。
In the present invention, the detailed arrangement of the
That is, the
ここで、比較のため従来の構成のインダクタを図3に示す。
同図に示されるように、従来のインダクタ1’においては、コイル2’が、インダクタ1’の高さ方向のほぼ中央の位置で上面1aに対して水平となった状態に配置されている。
Here, an inductor having a conventional configuration is shown in FIG. 3 for comparison.
As shown in the figure, in the
図1と図3を比較すれば分かるように、本発明の実施形態に係るインダクタ1では、コイル2の一部2aが従来のインダクタ1’と比べてインダクタの上面1aにより近く(より浅い場所に)位置している。なお、本発明のインダクタ1において、コイル2が傾いて配置されていることにより、コイル2の巻き線により形作られる円周内部の面積(断面積)Aが、コイル2を水平とした状態の面積A’(図3の従来のインダクタ1’におけるコイル2’の断面積)より小さくなっているが、その減少量がほとんど無視できる程度の値となるように、コイル2の傾き角が設定されているものとする。
As can be seen from a comparison between FIG. 1 and FIG. 3, in the
インダクタ1の上面1aには、ICやLED等の電気部品を当該上面1aに実装するための配線パターン(図示省略)が形成されている(なお、この配線パターンはインダクタ1内部に設けた配線を介して底面1b側の所定の端子と接続されるが、これら配線及び端子についても図示を省略した)。この配線パターンを利用して、ICあるいはLEDといった駆動時に発熱する電気部品(以下、発熱体20と称する)がインダクタ1の上面1aに実装される。発熱体20が実装される位置は、コイル2の上記一部2aが位置する場所の直上とすることが好ましい。
A wiring pattern (not shown) for mounting an electrical component such as an IC or LED on the
上記の構成のインダクタ1は、プリント基板30側の端子とインダクタ1の入出力端子4との電気的接続(例えば半田等を用いる)をとった状態で、プリント基板30上に実装される。
The
次に、インダクタ1に実装された発熱体20を駆動した時の熱伝導について説明する。
発熱体20が駆動して発熱すると、発生した熱は、発熱体20の底面からインダクタ1の内部(磁性体3)へ流れ込んで、磁性体3中を伝わってコイル2の上記一部2aへと伝導する。コイル2の熱伝導率(材質が銅の場合、熱伝導率ρ=397W/(m・K))は磁性体3の熱伝導率(材質が例えば特許文献1に開示された磁性導電体粉末粒子の場合、熱伝導率ρ=4〜8W/(m・K))より遥かに大きいため、コイル2の一部2aへ伝導した熱がその後流れていく経路は、コイル2の円周上を伝わっていく経路が支配的となる。
Next, heat conduction when the
When the
ここで、本発明のインダクタ1においては、上述したようにコイル2の一部2aがインダクタ1の上面1a近くに位置しているため、発熱体20の底面と発熱体20からの熱が最初に伝わるコイルの部分(1a)との距離は、従来のインダクタ1’(図3)と比べて短くなっている。熱伝導における熱抵抗θの式
θ=(1/ρ)・(L/S) (但し、Lは熱伝導する物体の長さ、Sは熱伝導する物体の断面積)
によれば、本発明のインダクタ1では、発熱体20からコイル2までの熱の伝導経路において、熱伝導率の小さい磁性体3中を熱が伝導する距離が上記のとおり短くなっていることによって、熱抵抗が従来のインダクタ1’より格段に小さくなっている。
Here, in the
According to the present invention, in the
一方、コイル2の円周上を伝導した熱は、円周上の各点からその周囲の磁性体3へ伝わっていき、磁性体3中を更に伝導してインダクタ1の底面1bからプリント基板30へと放熱される。ここで、本発明のインダクタ1では、上述したようにコイル2の一部2bがインダクタ1の底面1b近くに位置しているので、コイル2の当該一部2bからプリント基板30へ放熱される熱が磁性体3を伝導する距離は、従来のインダクタ1’より短くなっている。そのため、コイル2からプリント基板30までの熱伝導において、コイル2の当該一部2bを経由する経路では、熱伝導率の小さい磁性体3を熱が伝導する距離が短くなっていることにより、熱抵抗が小さくなっている。また、発熱体20からコイル2に伝わった熱は、この熱抵抗の小さい経路を優先的に流れてプリント基板30へ放熱されるようになる。
On the other hand, the heat conducted on the circumference of the
このように、インダクタ1は、発熱体20が発する熱がコイル2に伝わるまでの磁性体3部分の熱抵抗が小さいので、発熱体20からの熱を効率良くコイル2に伝えることが可能である。また、インダクタ1は、コイル2の一部(2b)からプリント基板30(インダクタ1の底面1b)へ熱が伝わるまでの磁性体3の熱抵抗が小さいので、発熱体20からコイル2へ伝わった熱を効率良くプリント基板30へ放熱することが可能である。
As described above, the
なお、上述したように、コイル2の巻き線により形作られる円周内部の面積Aは従来の構成のインダクタ1’と略等しい(その差は無視できる程度)ので、インダクタ1内部の磁束密度は従来のインダクタ1’と同等であり、本発明のインダクタ1でも従来と変わらない電気特性が得られる。
As described above, the area A inside the circumference formed by the windings of the
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、インダクタ1の上面1aにIC等(発熱体20)を実装するための配線パターンを形成する代わりに、図2に示すように、インダクタ1の上面1aに小型のサブ基板40を取り付け、このサブ基板40を介してIC等を実装する構成としてもよい。
As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to
For example, instead of forming a wiring pattern for mounting an IC or the like (heating element 20) on the
1,1’…インダクタ 1a…インダクタの上面 1b…インダクタの底面 2,2’…コイル 3…磁性体 4…入出力端子 20…発熱体 30…プリント基板
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記コイルの一部をインダクタの底面側に配置し、前記コイルの他の一部をインダクタの上面側に配置して、インダクタの上面であって前記他の一部の近傍に位置する熱源からの熱を前記コイルを介してインダクタの底面側に放熱可能とした
ことを特徴とするインダクタ。 An inductor having a coil embedded therein,
A part of the coil is disposed on the bottom surface side of the inductor, and another part of the coil is disposed on the top surface side of the inductor, from the heat source located on the top surface of the inductor and in the vicinity of the other part. An inductor characterized in that heat can be dissipated to the bottom side of the inductor through the coil.
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