JP2010045101A - Inductor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively dissipate heat from a heating component mounted on a top face of an inductor. <P>SOLUTION: A portion 2b of a coil 2 is disposed on a bottom face 1b side of the inductor, another portion 2a of the coil 2 is disposed on a top face 1a side of the inductor, and heat from a heat source 20 positioned in the vicinity of the portion 2a of the coil 2 in a top face 1a of the inductor 1 can be dissipated to the bottom face 1b side of the inductor 1 via the coil 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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。
特開２００６−２８３１９０号公報 特開２００７−１３１７６号公報 As an electronic component mounted on a circuit board, an inductor having a coil embedded in a magnetic body is known.
The inductor can be manufactured by the manufacturing method disclosed in Patent Document 2 using, for example, the magnetic material (magnetic conductor powder particles) disclosed in Patent Document 1. The inductor manufactured as described above can be provided with a printed wiring on the upper surface (surface), and a heat-generating component such as an IC or LED can be mounted on the printed wiring. Since such an inductor can mount electronic components on its surface, it contributes to mounting more components on a circuit board with a limited mounting area.
JP 2006-283190 A JP 2007-13176 A

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 inductor 1 has a rectangular parallelepiped shape in which the shape of the upper surface 1a is substantially square (may be a rectangle), and the height thereof is smaller than one side of the upper surface 1a.

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 inductor 1 excluding the coil 2 and the input / output terminal 4 is constituted by a magnetic body 3. The magnetic body 3 is used to obtain a large magnetic flux density from the magnetic field generated by the coil 2, and a material having a high magnetic permeability is selected. For example, the magnetic conductor powder particles disclosed in Patent Document 1 can be applied as the material of the magnetic body 3.

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 coil 2 is a winding formed by winding a thin metal wire such as copper in a plurality of circumferential rings, and both ends thereof are electrically connected to an input / output terminal 4 provided on the bottom surface of the inductor 1. The coil 2 is embedded in the inductor 1, that is, in the magnetic body 3. A current is passed through the input / output terminal 4 to generate a magnetic field, and a magnetic flux is generated in the magnetic body 3.

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 coil 2 is as follows.
That is, the coil 2 is arranged so that the circle formed by the winding is inclined with respect to the upper surface 1a (bottom surface 1b) of the inductor 1. Specifically, a part 2 a of the coil 2 is located near the upper surface 1 a of the inductor 1, and another part 2 b opposite to the part 2 a on the circumference of the coil 2 is the bottom surface of the inductor 1. The coil 2 is arranged so as to be located at a place close to 1b.

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 conventional inductor 1 ′, the coil 2 ′ is arranged in a state of being horizontal with respect to the upper surface 1 a at a substantially central position in the height direction of the inductor 1 ′.

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 inductor 1 according to the embodiment of the present invention, a part 2a of the coil 2 is closer to the upper surface 1a of the inductor than the conventional inductor 1 ′ (in a shallower place). )positioned. In addition, in the inductor 1 of the present invention, since the coil 2 is inclined, the area (cross-sectional area) A inside the circumference formed by the winding of the coil 2 is the area when the coil 2 is horizontal. The inclination angle of the coil 2 is set so that the amount of decrease is smaller than A ′ (the cross-sectional area of the coil 2 ′ in the conventional inductor 1 ′ in FIG. 3), but the amount of decrease is almost negligible. It shall be.

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 top surface 1a is formed on the top surface 1a of the inductor 1 (note that this wiring pattern is a wiring provided inside the inductor 1). Are connected to predetermined terminals on the bottom surface 1b side, but the wiring and terminals are also not shown). Using this wiring pattern, an electrical component such as an IC or LED that generates heat during driving (hereinafter referred to as a heating element 20) is mounted on the upper surface 1a of the inductor 1. The position where the heating element 20 is mounted is preferably directly above the place where the part 2a of the coil 2 is located.

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 inductor 1 having the above configuration is mounted on the printed circuit board 30 in an electrical connection (for example, using solder or the like) between the terminal on the printed circuit board 30 side and the input / output terminal 4 of the inductor 1.

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 heating element 20 mounted on the inductor 1 is driven will be described.
When the heating element 20 is driven to generate heat, the generated heat flows from the bottom surface of the heating element 20 into the inside of the inductor 1 (magnetic body 3) and is transmitted through the magnetic body 3 to the part 2a of the coil 2. Conduct. The thermal conductivity of the coil 2 (when the material is copper, the thermal conductivity ρ = 397 W / (m · K)) is the thermal conductivity of the magnetic body 3 (the magnetic conductor powder particles disclosed in Patent Document 1, for example) In this case, since the thermal conductivity ρ is much larger than 4 to 8 W / (m · K)), the path through which the heat conducted to the part 2 a of the coil 2 subsequently flows is on the circumference of the coil 2. The path to go is dominant.

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 inductor 1 of the present invention, since the part 2a of the coil 2 is located near the top surface 1a of the inductor 1 as described above, the heat from the bottom surface of the heating element 20 and the heating element 20 is first generated. The distance from the transmitted coil portion (1a) is shorter than that of the conventional inductor 1 ′ (FIG. 3). Equation of thermal resistance θ in heat conduction θ = (1 / ρ) · (L / S) (where L is the length of the heat conducting object, and S is the cross-sectional area of the heat conducting object)
According to the present invention, in the inductor 1 of the present invention, in the heat conduction path from the heating element 20 to the coil 2, the distance through which heat is conducted in the magnetic body 3 having a small thermal conductivity is shortened as described above. The thermal resistance is much smaller than that of the conventional inductor 1 ′.

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 coil 2 is transmitted from each point on the circumference to the surrounding magnetic body 3, further conducted in the magnetic body 3, and from the bottom surface 1 b of the inductor 1 to the printed board 30. The heat is dissipated. Here, in the inductor 1 of the present invention, since the part 2b of the coil 2 is located near the bottom surface 1b of the inductor 1 as described above, the heat radiated from the part 2b of the coil 2 to the printed circuit board 30. Is shorter than the conventional inductor 1 ′. Therefore, in the heat conduction from the coil 2 to the printed circuit board 30, in the path passing through the part 2 b of the coil 2, the distance through which heat is conducted through the magnetic body 3 having a small heat conductivity is shortened. The resistance is small. Further, the heat transmitted from the heating element 20 to the coil 2 flows preferentially through the path having a small thermal resistance and is radiated to the printed circuit board 30.

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 inductor 1 has a small thermal resistance of the magnetic body 3 until the heat generated by the heating element 20 is transmitted to the coil 2, so that the heat from the heating element 20 can be efficiently transmitted to the coil 2. . Further, the inductor 1 has a small thermal resistance until the heat is transmitted from a part (2b) of the coil 2 to the printed circuit board 30 (the bottom surface 1b of the inductor 1), so that the heat is transmitted from the heating element 20 to the coil 2. It is possible to efficiently dissipate heat to the printed circuit board 30.

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 coil 2 is substantially equal to that of the inductor 1 ′ having the conventional configuration (the difference is negligible), so that the magnetic flux density inside the inductor 1 is the conventional one. This is equivalent to the inductor 1 ′, and even with the inductor 1 of the present invention, electrical characteristics that are the same as the conventional one can be obtained.

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 upper surface 1a of the inductor 1, a small sub-board 40 is attached to the upper surface 1a of the inductor 1 as shown in FIG. An IC or the like may be mounted via the sub board 40.

本発明の一実施形態によるインダクタの構成図である。It is a block diagram of the inductor by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるインダクタの構成図である。It is a block diagram of the inductor by one Embodiment of this invention. 従来のインダクタの構成図である。It is a block diagram of the conventional inductor.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1,1 '... Inductor 1a ... Upper surface of inductor 1b ... Bottom surface of inductor 2, 2' ... Coil 3 ... Magnetic body 4 ... Input / output terminal 20 ... Heating element 30 ... Printed circuit board

Claims (3)

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. 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請求項１に記載のインダクタ。   The inductor according to claim 1, wherein 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. 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請求項１に記載のインダクタ。   The inductor according to claim 1, further comprising a substrate on the upper surface for mounting an electrical component that generates heat on the upper surface in the vicinity of the other part.

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