JP2021052180A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱特性を改善したインダクタを提供する。【解決手段】インダクタは、回路基板に対向する実装面１０ｂ、実装面と対向する上面１０ａ及び実装面１０ｂと上面１０ａとを接続する端面を有する基体１０と、基体１０の実装面１０ｂに取り付けられた外部電極２１と、基体の実装面に外部電極２１から端面と垂直な長さ方向において離間して取り付けられた外部電極２２と、基体内に設けられ、一端が外部電極２１に電気的に接続され、他端が外部電極２２に電気的に接続されており、実装面１０ｂに垂直な厚さ方向から視た平面視において外部電極２１から外部電極２２に向かって直線状に延びる内部導体と、を備える。厚さ方向Ｔ及び長さ方向Ｌに垂直な幅方向Ｗから見た正面視において、内部導体の軸線Ａ上で実装面１０ｂから最も離れた位置と実装面との距離（Ｔ１−Ｔ２）が、上面と実装面との間隔Ｔ１の２分の１よりも小さい。【選択図】図５

Description

本発明は、インダクタに関する。

特開平１０−１４４５２６号公報（特許文献１）に開示されているように、フェライト材料による磁性基体と、その磁性基体内に設けられた直方体形状の内部導体と、当該内部導体の一端及び他端にそれぞれ接続された２つの外部電極と、を有するインダクタが従来から知られている。この内部導体は、平面視において一方の外部電極から他方の外部電極に直線状に延びている。

特開平１０−１４４５２６号公報

近年、電装部品を中心として機器や回路の大電流化が進んでいるため、インダクタの磁性基体の材料として大電流が流れても磁気飽和が発生しにくい軟磁性金属材料が使われるようになってきている。しかしながら、軟磁性金属材料から作製された磁性基体においては、フェライト材料から作製された磁性基体に比べて渦電流が発生しやすく、渦電流により発生するジュール熱により温度上昇が起きやすい。

また、インダクタに大電流が流れると、インダクタにおける電流経路からの発熱が大きくなる。インダクタの電流経路において発生した熱の多くは、当該インダクタが搭載されるプリント基板への熱伝導により放熱される。しかしながら、インダクタに大電流が流れる場合には、プリント基板への熱伝導による放熱だけではインダクタで発生した熱が十分に放熱されないことがある。

本発明の目的は、上述した問題の少なくとも一部を解決又は緩和することである。本発明のより具体的な目的の一つは、インダクタにおける放熱特性を改善することである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。

本発明の一態様によるインダクタは、回路基板に対向する実装面、前記実装面と対向する上面、及び前記実装面と前記上面とを接続する端面を有する基体と、前記基体の前記実装面に取り付けられた第１外部電極と、前記基体の前記実装面に前記第１外部電極から前記端面と垂直な長さ方向において離間して取り付けられた第２外部電極と、前記基体内に設けられ、一端が前記第１外部電極に電気的に接続され他端が前記第２外部電極に電気的に接続されており、前記実装面に垂直な厚さ方向から視た平面視において前記第１外部電極から前記第２外部電極に向かって直線状に延びる内部導体と、を備える。一態様において、前記厚さ方向及び前記長さ方向に垂直な幅方向から見た正面視において、前記内部導体の軸線上で前記実装面から最も離れた位置と前記実装面との距離が、前記上面と前記実装面との間隔の２分の１よりも小さい。

本発明の一態様において、前記基体は、前記実装面及び前記上面と平行に延びており前記実装面及び前記上面から等距離にある中間面によって前記中間面と前記上面との間にある上部領域と下部領域とに区画されている。本発明の一態様において、前記内部導体は、
その全体が前記下部領域に配置されている。

本発明の一態様において、前記基体は、前記正面視において、前記内部導体と前記実装面とに囲まれた第１領域と、前記第１領域以外の第２領域とに区画され、前記第１領域は、前記第２領域よりも飽和磁束密度が高い材料から形成される。

本発明の一態様において、前記第１外部電極は、前記基体に対して前記実装面のみにおいて取り付けられている。

本発明の一態様において、前記第２外部電極は、前記基体に対して前記実装面のみにおいて取り付けられている。

本発明の一態様において、前記内部導体は、前記第１外部電極の材料よりも高い電気伝導率を有する導電性材料から形成される。

本発明の一態様において、前記基体は、金属磁性粒子を含む。

本発明の一態様において、前記内部導体は、第１内部導体パターンと、前記基体内に前記内部導体パターンから離間して配置される第２内部導体パターンと、を有し、第１内部導体パターン及び前記内部導体パターンの各々は、前記実装面に垂直な厚さ方向から視た平面視において前記第１外部電極から前記第２外部電極に向かって直線状に延び、一端が前記実装面から露出して前記第１外部電極に接続され他端が前記実装面から露出して前記第２外部電極に接続される。

本発明の一実施形態は、上記の何れかのインダクタを備える回路基板に関する。

本発明の一実施形態は、上記の回路基板を備える電子機器に関する。

本明細書の開示によれば、インダクタにおける放熱特性を改善することができる。

回路基板に実装された本発明の一実施形態によるインダクタの斜視図である。 図１のインダクタの正面図である。 図１のインダクタの平面図である。 図１のインダクタの分解図である。 図１のインダクタのＸ−Ｘ線断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの断面図である。 本発明の別の実施形態によるインダクタの正面図である。

以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。

図１から図５を参照して本発明の一実施形態に係るインダクタ１について説明する。まずは図１〜図３を参照してインダクタ１の概略について説明する。図１は本発明の一実施形態によるインダクタ１の斜視図であり、図２はインダクタ１の正面図であり、図３はインダクタ１の平面図である。図示のように、インダクタ１は、基体１０と、この基体１０内に設けられた内部導体２５と、基体１０の表面に設けられた外部電極２１と、基体１０の表面において外部電極２１から離間した位置に設けられた外部電極２２と、を備える。

各図には、互いに直交するＬ軸、Ｗ軸、及びＴ軸が記載されている。本明細書においては、文脈上別に解される場合を除き、インダクタ１の「長さ」方向、「幅」方向、及び「厚さ」方向はそれぞれ、図１の「Ｌ」方向、「Ｗ」方向、及び「Ｔ」方向とする。この方向の定め方に従えば、外部電極２２は、長さ方向（Ｌ方向）において外部電極２１から離間した位置に配置されている。

インダクタ１は、例えば、大電流が流れる大電流回路において用いられる。インダクタ１は、信号回路や高周波回路において用いられてもよい。インダクタ１は、ノイズ対策用のビーズインダクタとして用いられてもよい。

インダクタ１は、回路基板２に実装されている。回路基板２の実装基板には、２つのランド３ａ、３ｂが設けられている。外部電極２１は、インダクタ１を回路基板２に実装する際にランド３ａに対向するように配置されており、外部電極２２は、インダクタ１を回路基板２に実装する際に回路基板２のランド３ｂに対向可能に配置されている。インダクタ１は、外部電極２１とランド３ａ及び外部電極２２とランド３ｂとをそれぞれはんだにより接合することで当該回路基板２に実装されてもよい。回路基板２には、インダクタ１以外にも様々な電子部品が実装され得る。回路基板２は、様々な電子機器に実装され得る。回路基板２が実装され得る電子機器には、スマートフォン、タブレット、ゲームコンソール、自動車の電装品、及びこれら以外の様々な電子機器が含まれる。インダクタ１は、回路基板２の実装基板の内部に埋め込まれる内蔵部品であってもよい。

基体１０は、磁性材料から直方体形状に形成されている。本発明の一実施形態において、基体１０は、長さ寸法（Ｌ方向の寸法）が０．４ｍｍ〜１０ｍｍ、幅寸法（Ｗ方向の寸法）が０．２〜１０ｍｍ、高さ寸法（Ｔ方向の寸法）が０．２〜１０ｍｍとなるように形成される。本発明は、比較的小型のインダクタから比較的大型のインダクタまで幅広く適用され得る。基体１０の寸法は、本明細書で具体的に説明される寸法には限定されない。本明細書において「直方体」又は「直方体形状」というときには、数学的に厳密な意味での「直方体」のみを意味するものではない。

基体１０は、第１の主面１０ａ、第２の主面１０ｂ、第１の端面１０ｃ、第２の端面１０ｄ、第１の側面１０ｅ、及び第２の側面１０ｆを有する。基体１０は、これらの６つの面によってその外面が画定される。第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとは互いに対向し、第１の端面１０ｃと第２の端面１０ｄとは互いに対向し、第１の側面１０ｅと第２の側面１０ｆとは互いに対向している。第１端面１０ｃ及び第２端面１０ｄの各々は、第１主面１０ａと第２主面１０ｂとを接続し、また、第１側面１０ｅと第２側面１０ｆとを接続している。回路基板２を基準としたとき第１の主面１０ａは基体１０の上側にあるため、第１の主面１０ａを「上面」と呼ぶことがある。同様に、第２の主面１０ｂを「下面」と呼ぶことがある。インダクタ１は、第２の主面１０ｂが回路基板２と対向するように配置されるので、第２の主面１０ｂを「実装面」又は「実装面１０ｂ」と呼ぶこともある。インダクタ１の上下方向に言及する際には、図１の上下方向を基準とする。インダクタ１又は基体１０の厚さ方向は、上面１０ａ及び実装面１０ｂの少なくとも一方に垂直な方向とすることができる。インダクタ１又は基体１０の長さ方向は、第１端面１０ｃ及び第２端面１０ｄの少なくとも一方に垂直な方向とすることができる。インダクタ１又は基体１０の幅方向は、第１側面１０ｅ及び第２側面１０ｆの少なくとも一方に垂直な方向とすることができる。インダクタ１又は基体１０幅方向は、インダクタ１又は基体１０の厚さ方向及び長さ方向と垂直な方向とすることができる。

図示の実施形態において、外部電極２１は、基体１０の実装面１０ｂ、第１の端面１０ｃ、及び上面１０ａに接するように設けられている。外部電極２２は、基体１０の実装面１０ｂ、第２の端面１０ｄ、及び上面１０ａに接するように設けられている。外部電極２１及び外部電極２２の少なくとも一方は、実装面１０ｂのみに接するように基体１０に設けられてもよい。外部電極２１、２２がいずれも実装面１０ｂのみに接するように設けられたインダクタ１が図１５に示されている。外部電極２１、２２の形状及び配置は、本明細書において明示的に説明されたものには限られない。

基体１０は、磁性材料から作製される。基体１０用の磁性材料は、複数の金属磁性粒子を含んでも良い。基体１０用の磁性材料に含まれる金属磁性粒子は、例えば、（１）Ｆｅ、Ｎｉ等の金属粒子、（２）Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の結晶合金粒子、（３）Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ合金等の非晶質合金粒子、または（４）これらが混合された混合粒子である。コア１０に含まれる金属磁性粒子の組成は、前記のものに限られない。例えば、コア１０に含まれる金属磁性粒子は、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｃｕ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｕ−Ｂ合金、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ合金、又はＦｅ−ＡＬ−Ｃｒ合金であってもよい。基体１０に含まれるＦｅ系の金属磁性粒子は、Ｆｅを８０ｗｔ％以上含有してもよい。金属磁性粒子の各々の表面には、絶縁膜が形成されてもよい。この絶縁膜は、上記の金属又は合金が酸化してできる酸化膜であってもよい。金属磁性粒子の各々の表面に設けられる絶縁膜は、例えばゾルゲル法によりコーティングされた酸化ケイ素膜であってもよい。

一実施形態において、金属磁性粒子は、１．５〜２０μｍの平均粒径を有する。基体１０に含まれる金属磁性粒子の平均粒径は、１．５μｍより小さくてもよいし２０μｍより大きくても良い。基体１０は、互いに平均粒径の異なる２種類以上の金属磁性粒子を含んでもよい。例えば、複合磁性材料用の金属磁性粒子は、第１平均粒径を有する第１の金属磁性粒子と、この第１平均粒径よりも小さな第２平均粒径を有する第２金属磁性粒子と、を含んでもよい。

基体１０は、金属磁性粒子と結合材とを含む複合磁性材料から形成されてもよい。基体１０が複合磁性材料から形成される場合、当該複合磁性材料に含まれる結合材は、例えば、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂である。結合剤として、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）樹脂、フェノール（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、又はポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂が用いられ得る。また、結合剤としては、金属磁性粒子の各々の表面の酸化膜、または酸化膜とは別の酸化物でもよい。金属磁性粒子同士は、これらの酸化物により結合されてもよい。

内部導体２５は、基体１０内において外部電極２１と外部電極２２とを電気的に接続するように設けられている。内部導体２５は、複数の内部導体パターンを有していてもよいし、単一の内部導体パターンのみを有していてもよい。図示の実施形態において、内部導体２５は、６つの内部導体パターン２５ａ〜２５ｆを有している。内部導体パターン２５ａは、その一端及び他端が実装面１０ｂから基体１０の外側に向かって露出しており、当該一端において外部電極２１と接続され、当該他端において外部電極２２と接続されている。内部導体２５のうち外部電極２１と接する端面は、インダクタ１を回路基板２に実装する際にランド３ａと対向し、内部導体２５のうち外部電極２２と接する端面は、インダクタ１を回路基板２に実装する際にランド３ｂに対向するように設けられる。内部導体２５ｂ〜２５ｆは、内部導体２５ａと同じ又は相似形の形状を有する。内部導体パターン２５ａ〜２５ｆは、基体１０内において互いから離間して配置されている。このように、内部導体２５ａ〜２５ｆは、基体１０内に、外部電極２１と外部電極２２との間に並列に配置されている。内部導体パターン２５ａ〜２５ｆの各々は、隣接する内部導体パターンと接続されていてもよい。例えば、内部導体パターン２５ｂの一部分又は全体は、内部導体パターン２５ａ及び内部導体パターン２５ｃの少なくとも一方を基体１０内において接続されていてもよい。

内部導体パターン２５ａは、図３に示されているように、平面視において（Ｔ軸から見た視点において）外部電極２１から第２外部電極２２に向かって直線状に延びている。つまり、内部導体パターン２５ａは、平面視したときに基体１０内で互いに対向して配置される部分を有していない。本明細書においては、内部導体パターン２５ａが基体１０内において平面視で互いに対向する部分を有しないときに、当該内部導体パターン２５ａは、外部電極２１から外部電極２２に向かって直線状に延びるという。内部導体パターン２５ａは、外部電極２１から第２外部電極２２に向かって引いた直線上に配置されていてもよい。内部導体パターン２５ｂ〜２５ｆも、内部導体パターン２５ａと同様に、平面視において（Ｔ軸から見た視点において）外部電極２１から第２外部電極２２に向かって直線状に延びている。

次に、図４をさらに参照して、積層プロセスで作成されるインダクタ１の積層構造について説明する。図４には、インダクタ１の分解図が示されている。図４においては、説明の便宜のために、外部電極２１，２２の図示が省略されている。図４に示すように、基体１０は、磁性体層１１ａ〜１１ｆ、カバー層１２、及びカバー層１３を備える。磁性体層１１ａ〜１１ｆ、カバー層１２、及びカバー層１３の各々は、磁性材料から作製される。基体１０は、Ｗ軸方向の正側から負側に向かって、カバー層１２、磁性体層１１ａ〜１１ｆ、及びカバー層１３の順に積層されている。カバー層１２，１３はそれぞれ複数の磁性体層を有していても良い。インダクタ１は、積層プロセス以外の方法で作成されてもよい。例えば、インダクタ１は、薄膜プロセス又は圧縮成形プロセスにより作成されてもよい。

磁性体層１１ａ〜１１ｆの一方の表面には内部導体パターン２５ａ〜２５ｆがそれぞれ設けられている。図示の実施形態では、磁性体層１１ａ〜１１ｆのＷ軸方向と交わる一対の表面のうちＷ軸方向の負側にある表面に、内部導体パターン２５ａ〜２５ｆが設けられている。内部導体パターン２５ａ〜２５ｆは、例えば導電性に優れた金属又は合金から成る導電性ペーストをスクリーン印刷法で印刷することにより形成される。この磁性体層１１ａ〜１１ｆの表面のうち内部導体パターン２５ａ〜２５ｆが形成される面がコイル形成面の例である。この導電性ペーストの材料としては、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ又はこれらの合金を用いることができる。内部導体パターン２５ａ〜２５ｆ、スクリーン印刷法以外の方法、例えば、スパッタ法、インクジェット法、又はこれら以外の公知の方法で形成されてもよい。一実施形態において、内部導体パターン２５ａ〜２５ｆは、外部電極２１及び外部電極２２よりも電気伝導率が高い材料から形成される。

次に、図５をさらに参照して、内部導体パターン２５ａについて説明する。図５は、インダクタ１のＸ−Ｘ線断面図である。インダクタ１のＸ−Ｘ線断面は、ＬＴ平面に平行で内部導体パターン２５ａを通過する切断面で切断した基体１０の断面を示す。図５は、Ｗ軸方向から（つまり、幅方向から）の正面視において内部導体パターン２５ａが見えるように基体１０を透過した図を示していると考えてもよい。内部導体パターン２５ａに関する説明は、文脈上可能な限り、内部導体パターン２５ｂ〜２５ｆにも当てはまる。つまり、以下では、内部導体パターン２５ａを例にして、内部導体パターン２５ａ〜２５ｆについての説明を行う。

基体１０は、上面１０ａ及び実装面１０ｂに平行に延び、上面１０ａ及び実装面１０ｂから等距離にある中間面Ｂによって上部領域と下部領域とに分けられる。すなわち、基体１０は、中間面Ｂによって、中間面Ｂと上面１０ａとの間にある上部領域と、当該中間面Ｂと実装面１０ｂとの間にある下部領域とに区画される。この定義から明らかなように、上部領域に含まれる任意の位置において、上面１０ａからの距離は実装面１０ｂからの距離よりも小さく、下部領域に含まれる任意の位置において、上面１０ａからの距離は実装面１０ｂからの距離よりも大きい。

図示のように、内部導体パターン２５ａは、外部電極２１から外部電極２２へ延びる軸線Ａに沿って外部電極２１から外部電極２２まで延びている。内部導体パターン２５ａは、その下端が実装面１０ｂから露出しており当該一端からＴ軸の正方向及びＬ軸の正方向に延びる第１部分２５ａ１と、その下端が実装面１０ｂから露出しており当該一端からＴ軸の正方向及びＬ軸の負方向に延びる第２部分２５ａ２と、第１部分２５ａ１の上端と第２部分２５ａ２の上端とを接続する第３部分２５ａ３と、を有する。第１部分２５ａ１の下端が外部電極２１に接続され、第２部分２５ａ２の下端が外部電極２２に接続される。図示の実施形態において、第３部分２５ａ３は、上面１０ａと平行に延びている。

内部導体パターン２５ａは、軸線Ａと実装面１０ｂとの間において外部電極２１から外部電極２２まで軸線Ａと平行に延びる内周面２５Ｘと、軸線Ａと上面１０ａとの間において外部電極２１から外部電極２２まで軸線Ａと平行に延びる外周面２５Ｙと、を有する。内部導体パターン２５ａの軸線Ａは、内周面２５Ｘを基準として定めてもよい。例えば、軸線Ａは、内周面２５Ｘから等距離にある点の集合であってもよい。軸線Ａは、内周面２５Ｘ上にある点と当該点における法線と当該法線が外周面２５Ｙと交わる点に挟まれた線分の中点の集合であってもよい。軸線Ａは、概ね内部導体パターン２５ａ内において電流が流れる方向と一致する。

一実施形態において、内部導体パターン２５ａは、軸線Ａ上で実装面１０ｂから最も離れた位置と実装面１０ｂとの距離が、上面１０ａと実装面１０ｂとの間隔（Ｔ１）の２分の１よりも小さくなるように構成及び配置される。一実施形態において、内部導体パターン２５ａは、第１の部分２５ａ１、第２の部分２５ａ２、及び第３部分２５ａ３がいずれも基体１０の下部領域に含まれるように構成及び配置される。

一実施形態において、軸線Ａに垂直な方向に沿って内部導体パターン２５ａを切断した断面の断面積（内部導体断面積）は、外部電極２１のうち第１端面１０ｃと接している部分を実装面１０ｂに平行な方向に沿って切断した断面積（外部導体断面積）よりも大きい。一実施形態において、軸線Ａに垂直な方向に沿って内部導体パターン２５ａを切断した断面の断面積は、外部電極２２のうち第２端面１０ｄと接している部分を実装面１０ｂに平行な方向に沿って切断した断面積よりも大きい。外部電極２１の実装面１０ｂに沿う断面積が一定でない場合には、Ｔ軸方向において均等な間隔に配置された３点を通過する断面の各々における外部電極２１の断面積の平均を当該外部電極２１の断面積とすることができる。外部電極２２の断面積についても同様である。

内部導体パターン２５ａは、上面１０ａから上部マージンＤ１だけ隔てた位置に配置される。より具体的には、内部導体パターン２５ａは、基体１０の上面１０ａと内部導体パターン２５ａの外周面２５Ｙとの距離が上部マージンＤ１となるように配置されている。図示の実施形態では、上部マージンＤ１が基体１０の高さ方向の寸法Ｔ１の２分の１（Ｔ１／２）よりも大きくなるように、内部導体パターン２５ａが構成及び配置されている。

一実施形態において、内部導体パターン２５ａは、軸線Ａと基体１０の上面１０ａとの間の距離Ｔ２がＸ−Ｘ線断面における上面１０ａと実装面１０ｂとの距離の２分の１よりも大きくなるように構成及び配置される。図示の実施形態においては、上面１０ａと実装面１０ｂとの距離は、基体１０の高さ方向の寸法Ｔ１と等しい。よって、図示の例では、Ｔ２＞Ｔ１／２の関係が成り立つ。

Ｘ−Ｘ線断面において（つまり、Ｗ軸から見た正面視において）、基体１０は、内部導体パターン２５ａによって内部導体パターン２５ａと実装面１０ｂに囲まれた第１領域１０ｒ１と、第１領域１０ｒ１以外の第２領域１０ｒ２とに区画される。より具体的には、第１領域１０ｒ１は、Ｗ軸から見た正面視において、内周面２５ＸととＸ−Ｘ線断面との交線である内周縁と、実装面１０ｂとＸ−Ｘ線断面との交線である底縁とに囲まれた領域である。第２領域１０ｒ２は、Ｗ軸から見た正面視において、外周面２５ＹととＸ−Ｘ線断面との交線である外周縁と、上面１０ａｔｐ第１端面１０ｃとＸ−Ｘ線断面との交線である上縁、第１端面１０ｃとＸ−Ｘ線断面との交線である右側縁、及び第２端面１０ｄとＸ−Ｘ線断面との交線である左側縁とに囲まれた領域である。第１領域１０ｒ１の面積は、第２領域１０ｒ２と比べて小さい。このため、第１領域１０ｒ１と第２領域１０ｒ２とが同じ磁性材料から形成されていると、第１領域１０ｒ１において磁気飽和が起こりやすくなり、インダクタ１の直流重畳特性が劣化する原因となり得る。そこで、一実施形態においては、第１領域１０ｒ１を飽和磁束密度が比較的高い磁性材料から形成し、第２領域１０ｒ２を第１領域１０ｒ１よりも飽和磁束密度が低い磁性材料から形成してもよい。例えば、第１領域１０ｒ１に含まれる金属磁性粒子のＦｅの含有量を第２領域１０ｒ２に含まれる金属磁性粒子のＦｅの含有量よりも多くすることで、第１領域１０ｒ１の飽和磁束を高くすることができる。

内部導体パターン２５ａの形状及び配置は、図５に例示したものには限られない。内部導体パターン２５ａは、図５に例示されている形状・配置とは異なる様々な形状・配置を取り得る。内部導体パターン２５ａの変形例について図６〜図１３を参照して説明する。

内部導体パターン２５ａの変形例としての本発明の別の実施形態では、図６に示されているように、内部導体パターン２５ａは、湾曲面を有していてもよい。外周面２５Ｙが直線同士の交わる交点を有する場合には、その交点付近に磁束が集中する可能性がある。図６に示されている内部導体パターン２５ａによれば、直線同士が交わる交点を有していないため、その交点付近において磁束が集中することを防止でできる。これにより、インダクタ１の直流重畳特性がさらに改善される。

内部導体パターン２５ａの変形例としての本発明の別の実施形態では、内部導体パターン２５ａは、その内周面２５Ｘ及び外周面２５ＹのそれぞれがＷ軸方向から見た断面において曲線だけで構成されていてもよい。例えば、図７に示されているように、内周面２５Ｘ及び外周面２５Ｙを構成する曲線は、長軸がＬ軸と平行な又は長軸がＬ軸と一致する楕円の部分楕円弧であってもよい。図８に示すように、内周面２５Ｘ及び外周面２５Ｙを構成する曲線は、短軸がＬ軸と平行な又は短軸がＬ軸と一致する楕円の部分楕円弧であってもよい。図７及び図８に示されているように、内部導体パターン２５ａが上面１０ａに平行な直線状の部分を有していない場合には、内部導体パターン２５ａの外周面２５Ｙのうち上面１０ａに最も近い位置と上面１０ａとの間隔が上部マージンＤ１とされる。内周面２５Ｘ及び外周面２５Ｙを構成する曲線は、部分円弧であってもよいし、楕円の部分楕円弧であってもよい。Ｗ軸方向から見た断面視において内周面２５Ｘ及び外周面２５Ｙを曲線のみで構成することにより、基体１０内の一部の領域に磁束が集中することを防止し、その結果、インダクタ１の直流重畳特性が改善される。特に、内周面２５Ｘ及び外周面２５Ｙを構成する曲線が楕円の部分楕円弧や部分円弧であることにより、磁束の集中の防止に加えて、インダクタンス値を確保しながら直流抵抗（Ｒｄｃ）を低くすることが可能となる。

内部導体パターン２５ａの変形例としての本発明の別の実施形態では、図９及び図１０に示されているように、内部導体パターン２５ａの第１部分２５ａ１及び第２部分２５ａ２は、Ｔ軸と平行な方向に延びていてもよい。これらの実施形態において、第１部分２５ａ１と基体１０の第１端面１０ｃとの間の間隔であるサイドマージンＤ２は、上部マージンＤ１よりも小さい。図示の実施形態では、第２部分２５ａ２と基体１０の第１端面１０ｃとの間の間隔は、サイドマージンＤ２に等しい。第２部分２５ａ２と基体１０の第２端面１０ｄとの間の間隔は、サイドマージンＤ２より大きくても小さくてもよい。図９に示されている内部導体パターン２５ａは、第１部分２５ａ１の下端部から第１端面１０ｃに向かって突出する第１突出部２５ａ４と、第３部分２５ａ３の下端部から第２端面１０ｄに向かって突出する第２突出部２５ａ５と、を有する。第１突出部２５ａ４及び第２突出部２５ａ５によって内部導体パターン２５ａの第１部分２５ａ１と第１端面１０ｃとの間の領域における面積は減少するが、当該領域は、内部導体パターン２５ａに電流が流れ始めて直ぐに磁気飽和するため、当該領域の面積を減少させても直流重畳特性への影響は小さい。よって、第１突出部２５ａ４及び第２突出部２５ａ５により、直流重畳特性に実質的な悪影響を与えることなく、内部導体パターン２５ａと外部電極２１、２２との接触面積を増やし、両者を電気的に確実に接続することができる。また、内部導体パターン２５ａと外部電極２１、２２との接触面積が増えることにより、外部電極２１、２２からランド３ａ、３ｂを経由してより効率的にインダクタ１内の熱を放熱）することができる。図１０に示されているように、内部導体パターン２５ａは、第１突出部２５ａ４及び第２突出部２５ａ５を有しておらず、実装面１０ｂのみから露出するように構成されてもよい。別の実施形態においては、サイドマージンＤ２はゼロであってもよい。

内部導体パターン２５ａの変形例としての本発明の別の実施形態では、図１１〜図１３に内部導体パターン２５ａのさらなる変形例を示す。図１１〜図１３おいては、図示を簡略化するために、外部電極２１、２２が省略されている。図１１は、図８に示されている内部導体パターン２５ａの変形例を示す。図１１の内部導体パターン２５ａは、内側の仮想楕円Ｃ１と外側の仮想楕円Ｃ２との間に配置されている。仮想楕円Ｃ１は、Ｘ−Ｘ線断面において実装面１０ｂに対応する辺のＬ軸方向における中点を中心とし、Ｔ軸方向に延びるＧ４／２の長さの短軸とＬ軸方向に延びるＬ１／２の長さの長軸とを有する。Ｌ１は、基体１０のＬ軸方向における寸法であり、基体１０の高さ方向の寸法の２倍よりも小さい。つまり、Ｌ１＜２Ｔ１の関係が成り立つ。Ｇ４は、０よりも大きく、好ましくはＴ１／４よりも小さい。これにより、内部導体パターン２５ａを実装面１０ｂの近傍に配置することができるので、放熱効率を高くすることができる。Ｇ４は、インダクタンスを取得し第１領域１０ｒ１における磁気飽和を抑制するために、好ましくはＴ１／８よりも大きい。この内部導体パターン２５ａの幾何学的配置に加えて、第１領域１０ｒ１を飽和磁束密度が比較的高い磁性材料から形成し、第２領域１０ｒ２を第１領域１０ｒ１よりも飽和磁束密度が低い磁性材料から形成することにより、第１領域１０ｒ１で集中的に磁気飽和が起こることをさらに抑制することができる。外側にある仮想楕円Ｃ２は、仮想楕円Ｃ１と同心であり、Ｔ軸方向に延びるＴ１／２の長さの短軸とＬ１の長さの長軸とを有する。

図１２は、図１１に示されている内部導体パターン２５ａの変形例を示す。図１２の内部導体パターン２５ａは、仮想円Ｃ１１と仮想円Ｃ１２との間に配置されている。図１２に示されている内部導体パターン２５ａは、図１１に示されている内部導体パターン２５ａをＬ軸方向に引き延ばした形状を有している。図１２の実施形態において、仮想楕円Ｃ１は、Ｌ軸方向における中点を中心とし、Ｔ軸方向に延びるＧ４／２の長さの短軸とＬ軸方向に延びるＴ１の長さの長軸とを有する。Ｌ１は、基体１０の高さ方向の寸法の２倍と等しい。つまり、Ｌ１＝２Ｔ１の関係が成り立つ。外側にある仮想楕円Ｃ２は、仮想楕円Ｃ１と同心であり、Ｔ軸方向に延びるＴ１／２の長さの短軸とＬ１の長さの長軸とを有する。

図１３は、図１１に示されている内部導体パターン２５ａの変形例を示す。図１３の内部導体パターン２５ａは、内側の仮想線Ｃ２１と外側の仮想線Ｃ２２との間に配置されている。図１３の実施形態において、仮想線Ｃ２１及び仮想線Ｃ２２は、両端における曲線と、その曲線間を接続する直線の線分とから成る。仮想線Ｃ２１及び仮想線Ｃ２２の一方の曲線は、Ｌ軸方向において第１端面１０ｃの位置からＬ軸方向においてＴ１の長さだけ延びており、他方の曲線は、Ｌ軸方向において第２端面１０ｄの位置からＬ軸方向においてＴ１の長さだけ伸びている。仮想線Ｃ２１及び仮想線Ｃ２２の直線の線分は、Ｌ１から２Ｔ１を除した長さを有する。

図１１〜図１３に示されている実施形態によれば、内周面２５Ｘ及び外周面２５Ｙを構成する曲線が楕円の部分楕円弧や部分円弧であることにより、磁束の集中の防止に加えて、インダクタンス値を確保しながら直流抵抗（Ｒｄｃ）を低くすることが可能となる。

続いて、本発明の一実施形態によるインダクタ１の例示的な製造方法について説明する。インダクタ１は、例えば積層プロセスによって製造することができる。以下では、積層プロセスによるインダクタ１の製造方法の一例を説明する。この説明のために、図４が適宜参照される。

まず、磁性材料から成る複数の未焼成磁性体シートを作成する。この未焼成磁性体シートは、焼成後に磁性体層１１ａ〜１１ｆ及びカバー層１２、１３になる。未焼成磁性体シートは、例えば、結合材及び複数の金属磁性粒子を含む複合磁性材料から形成される。次に、未焼成磁性体シートの各々の表面に導電性ペーストを印刷することで、焼成後に内部導体パターン２５ａ〜２５ｆとなる未焼成導体パターンを形成する。

次に、未焼成導体パターンが形成された未焼成磁性体シートを積層して中間積層体を得る。この中間積層体の積層方向における一端にカバー層１２となる複数の未焼成磁性体シートを積層し、他端にカバー層１３となる複数の未焼成磁性体シートを積層して未焼成積層体を得る。

次に、ダイシング機やレーザ加工機等の切断機を用いて上記の未焼成積層体を個片化することで、未焼成チップ積層体が得られる。次に、この未焼成チップ積層体を脱脂し、脱脂された未焼成チップ積層体を焼成することで、焼成されたチップ積層体を得る。次に、この焼成されたチップ積層体に対して、バレル研磨等の研磨処理を行う。

次に、このチップ積層体の表面に外部電極２１及び外部電極２２を形成する。外部電極２１及び外部電極２２は、例えば、チップ積層体の実装面１０ｂに相当する表面に導電性ペーストを塗布して下地電極を形成し、この下地電極の表面にめっき層を形成することにより形成される。めっき層は、例えば、ニッケルを含むニッケルめっき層と、スズを含むスズめっき層の２層構造とされる。外部電極２１及び外部電極２２には、必要に応じて、半田バリア層及び半田濡れ層の少なくとも一方が形成されてもよい。以上により、インダクタ１が得られる。

上記の製造方法に含まれる工程の一部は、適宜省略可能である。インダクタ１の製造方法においては、本明細書において明示的に説明されていない工程が必要に応じて実行され得る。上記のインダクタ１の製造方法に含まれる各工程の一部は、本発明の趣旨から逸脱しない限り、随時順番を入れ替えて実行され得る。上記のインダクタ１の製造方法に含まれる各工程の一部は、可能であれば、同時に又は並行して実行され得る。

次に、上記の実施形態による作用効果について説明する。上記の一実施形態によるインダクタ１によれば、正面視において、内部導体２５（例えば、内部導体パターン２５ａ）の軸線Ａ上で実装面１０ｂから最も離れた位置と実装面１０ｂとの距離が、上面１０ａと実装面１０との間隔（例えば、基体１０の高さＴ１）の２分の１よりも小さいので、内部導体２５において発生したジュール熱を基体１０の実装面１０ｂからより効率的に放熱することができる。内部導体の全体が基体１０の仮想線Ｂよりも下方にある下部領域に配置されている場合には、さらに効率よく実装面１０ｂから放熱することができる。内部導体２５において発生したジュール熱の多くの部分は、内部導体２５からランド３ａ、３ｂを経由して回路基板２を構成する別の部材へ熱伝導により移動するが、この熱伝導による放熱だけでは内部導体２５で発生したジュール熱を全て放熱できないことがある。そこで、内部導体２５の軸線Ａと実装面１０ｂとの距離（Ｔ１−Ｔ２）が上面１０ａと実装面１０ｂとの間隔（例えば、基体１０の高さＴ１）の２分の１よりも小さくなるように内部導体２５を配置することにより、コイル導体２５で発生したジュール熱を基体１０の実装面１０ｂから回路基板２に効率よく伝導させることができる。

上記の一実施形態によれば、内部導体２５の全体が基体１０の仮想線Ｂよりも下方にある下部領域に配置されているので、内部導体が基体１０の上部領域を通過する場合と比べて基体１０内における内部導体の長さを短くすることができる。これにより、内部導体の直流抵抗を下げることができるので、内部導体２５から発生するジュール熱を低減することができる。

上記の一実施形態によれば、平面視で直線状に延びる内部導体２５が実装面１０ｂから基体１０の外側に露出して外部電極２１、２２と接続されている。よって、ランド３ａから外部電極２１を介して内部導体２５に流れ込んだ電流は、内部導体２５を通過し、外部電極２２を介してランド３ｂに流れる。このように、インダクタ１を流れる電流は、ランド３ａと内部導体２５の一端との間及びランド３ｂと内部導体２５の他端との間のわずかな距離（外部電極２１、２２のＴ軸方向の厚さに相当する距離）だけ外部電極２１、２２を流れる。一般に、インダクタの外部電極は、内部導体よりも電気伝導率が低い材料から形成される。また、外部電極のうち基体の端面（実装面と上面とを接続する面）と接する部分は、内部導体よりも小さい断面積を有する。このため、内部導体が直線状に延びる従来のインダクタのように内部導体を基体の端面から露出させると、この内部導体の露出位置からランドまでの区間において電流は外部電極を通過することになる。基体の端面における内部導体の露出位置からランドまでの距離は、基体の実装面からランドまでの距離よりも長いため、内部導体の露出位置からランドまでの区間に介在する外部電極がインダクタの直流抵抗の増加要因となる。本発明の実施形態によるインダクタ１においては、内部導体２５が基体１０の実装面１０ｂから露出しているため、インダクタ１を通過する電流は、ランド３ａと内部導体２５の一端との間及びランド３ｂと内部導体２５との間のわずかな距離だけ外部電極２１、２２を通過する。このように、インダクタ１によれば、電流経路に占める外部電極２１、２２の割合が従来のインダクタと比べて少ないため、従来のインダクタよりも直流抵抗を低減することができる。

基体１０に含まれるＦｅ系の金属磁性粒子におけるＦｅの含有量を８０ｗｔ％以上とすれば、インダクタ１は、単位体積当たりの電流値として０．１５Ａ／ｍｍ³以上が要求される用途に用いられ得る。基体１０に含まれる金属磁性粒子におけるＦｅの含有量を８５ｗｔ％以上とすれば、インダクタ１は、単位体積当たりの電流値として０．２Ａ／ｍｍ³以上が要求される用途に用いられ得る。基体１０に含まれる金属磁性粒子におけるＦｅを９０ｗｔ％以上とすれば、インダクタ１は、単位体積当たりの電流値として０．２５Ａ／ｍｍ³以上が要求される用途に用いられ得る。上記のとおり、本発明の一又は複数の実施形態によるインダクタ１の基体１０においては磁気飽和が抑制されているので、内部導体２５に大きな電流を流すことができる。例えば、インダクタ１のインダクタンスＬを３００ｎＨより小さくした場合に、単位体積当たりの電流値を０．１５Ａ／ｍｍ³以上とすることができる。また、インダクタ１のインダクタンスＬを１５０ｎＨより小さくした場合場合に、単位体積当たりの電流値を０．２Ａ／ｍｍ³以上とすることができる。また、インダクタ１のインダクタンスＬを７５ｎＨより小さくした場合に、単位体積当たりの電流値を０．２５Ａ／ｍｍ³以上とすることができる。Ｆｅの含有量が８０ｗｔ％以上の金属磁性粒子を含む基体１０を備えるインダクタ１においては、電流印加による発熱が小さい。また、高い周波数の用途に用いることができ、例えば、５ＭＨｚ以上の周波数である。

インダクタ１を回路基板２に実装する際に、内部導体２５のうち外部電極２１と接する端面と回路基板２のランド３ａを対向させ、内部導体２５のうち外部電極２２と接する端面と回路基板２のランド３ｂを対向させることで、インダクタ１の発熱を抑制するだけでなく、インダクタ１とランド３ａ，３ｂとの間の領域における発熱も抑制することができる。インダクタ１とランド３ａ、３ｂとの間の外部電極２１，２２を電気伝導率の低い材料から形成しても、電流印加時の外部電極２１、２２における発熱を抑制することができる。

上記の一実施形態によれば、外部電極２１及び外部電極２２の少なくとも一方が実装面１０ｂのみに接するように設けられているので、基体１０の第１端面１０ｃ及び第２端面１０ｄには外部電極２１、２２が接していない。これにより、インダクタ１のＬ軸方向の寸法が定められているときに、外部電極２１、２２の幅の分だけ基体１０のＬ軸方向における寸法を大きくすることができる。

本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

１ インダクタ
２ 回路基板
３ａ、３ｂ ランド
１０ 基体
１０ａ 上面
１０ｂ 実装面
１０ｒ１ 第１領域
１０ｒ２ 第２領域
２１、２２ 外部電極
２５ 内部導体
２５ａ〜２５ｆ 内部導体パターン

Claims (10)

1. 回路基板に対向する実装面、前記実装面と対向する上面、及び前記実装面と前記上面とを接続する端面を有する基体と、
   前記基体の前記実装面に取り付けられた第１外部電極と、
   前記基体の前記実装面に前記第１外部電極から前記端面と垂直な長さ方向において離間して取り付けられた第２外部電極と、
   前記基体内に設けられ、一端が前記第１外部電極に電気的に接続され他端が前記第２外部電極に電気的に接続されており、前記実装面に垂直な厚さ方向から視た平面視において前記第１外部電極から前記第２外部電極に向かって直線状に延びる内部導体と、
   を備え、
   前記厚さ方向及び前記長さ方向に垂直な幅方向から見た正面視において、前記内部導体の軸線上で前記実装面から最も離れた位置と前記実装面との距離が、前記上面と前記実装面との間隔の２分の１よりも小さい、
   インダクタ。
2. 前記基体は、前記実装面及び前記上面と平行に延びており前記実装面及び前記上面から等距離にある中間面によって前記中間面と前記上面との間にある上部領域と前記中間面と前記実装面との間にある下部領域とに区画され、
   前記内部導体は、その全体が前記下部領域に配置されている、
   請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記正面視において、前記基体は、前記内部導体と前記実装面とに囲まれた第１領域と、前記第１領域以外の第２領域とに区画され、
   前記第１領域は、前記第２領域よりも飽和磁束密度が高い材料から形成される、
   請求項１又は２に記載のインダクタ。
4. 前記第１外部電極は、前記基体に対して前記実装面のみにおいて取り付けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインダクタ。
5. 前記第２外部電極は、前記基体に対して前記実装面のみにおいて取り付けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインダクタ。
6. 前記内部導体は、前記第１外部電極の材料よりも高い電気伝導率を有する導電性材料から形成される、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のインダクタ。
7. 前記基体は、金属磁性粒子を含む、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のインダクタ。
8. 前記内部導体は、第１内部導体パターンと、前記基体内に前記内部導体パターンから離間して配置される第２内部導体パターンと、を有し、
   第１内部導体パターン及び前記内部導体パターンの各々は、前記実装面に垂直な厚さ方向から視た平面視において前記第１外部電極から前記第２外部電極に向かって直線状に延び、一端が前記実装面から露出して前記第１外部電極に接続され他端が前記実装面から露出して前記第２外部電極に接続される、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のインダクタ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のインダクタを備える回路基板。
10. 請求項９に記載の回路基板を備える電子機器。

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