JP7092091B2 - インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、インダクタに関する。

被覆層を有する導線からなるコイルが、磁性粉と樹脂を含む素体に埋設され、コイルの引き出し部の端部が素体から露出した構造のインダクタが知られている。特許文献１には、被覆層を有する導線からなるコイルを、磁性粉含有シートに複数整列させて埋設し、加圧成形後に、コイルの引き出し部が素体の表面から露出するようにダイシングして素体を形成するインダクタの製造方法が提案されている。

特開２０１７－１２３４３３号公報

ダイシングによりコイルの引き出し部を素体表面から露出させて素体を得る方法では、引き出し部の露出部において、導体の断面を包囲する被覆層が存在している。この素体の表面にめっき処理する場合には、素体表面に形成されるめっきと導体上に形成されるめっきとが被覆層で離間されるため、めっき間の接合が阻害される。そのため、素体表面に形成されるめっきと導体上に形成されるめっきとが一体化するまでめっきを厚く成長させる必要があり、生産性が低下する場合があった。

本発明の一態様は、素体表面に形成されるめっきと導体上に形成されるめっきとが容易に一体化可能で、生産性に優れるインダクタを提供することを目的とする。

被覆層を有する導体からなり、導体が巻回されてなる巻回部と、巻回部から引き出される引き出し部とを有するコイルと、コイルを内包し、磁性粉および樹脂を含む磁性体からなる素体と、素体の表面に配置され、引き出し部に接続される外部電極と、を備えるインダクタである。引き出し部は、被覆層を有しない導体部を端部に有する。導体部は、外部電極と接続する第１領域と、磁性体と接触する第２領域とを有する。

本発明の一態様によれば、素体表面に形成されるめっきと導体上に形成されるめっきとが容易に一体化可能で、生産性に優れるインダクタを提供できる。

実施例１のインダクタを実装面側から見た部分透過斜視図である。 図１のＡ－Ａ線を通り、実装面に平行な面における部分断面図である。 実施例１の変形例における、図１のＡ－Ａ線を通り、実装面に平行な面における部分断面図である。 実施例２のインダクタを実装面側から見た部分透過斜視図である。 図４のＢ－Ｂ線を通り、素体の端面に直交する面における部分断面図である。 実施例２の変形例における、図４のＢ－Ｂ線を通り、素体の端面に直交する面における部分断面図である。

被覆層を有する導体からなり、導体が巻回されてなる巻回部と、巻回部から引き出される引き出し部とを有するコイルと、コイルを内包し、磁性粉および樹脂を含む磁性体からなる素体と、素体の表面に配置され、引き出し部に接続される外部電極と、を備えるインダクタである。引き出し部は、被覆層を有しない導体部を端部に有する。導体部は、外部電極と接続する第１領域と、磁性体と接触する第２領域とを有する。

引き出し部の端部に、外部電極と接続する第１領域と連続して、磁性体と接触する第２領域が設けられることで、導体の被覆層が、素体表面に形成されるめっきと導体上に形成されるめっきとの接合を阻害することが抑制され、めっきを厚くしなくても素体表面に形成されるめっきと導体上に形成されるめっきとが容易に接合できる。そのためインダクタの生産性が向上する。

導体部は、前記導体の長さ方向に交差する面に第１領域を有していてよい。例えば、導体の端部を切断して第１領域が形成されるため、生産性がより向上する。

導体部は、導体の長さ方向に延在する面に第１領域を有していてよい。外部電極とコイル導体との接続面積が大きく、信頼性が向上する。

導体部は、素体の表面からの深さが磁性粉の平均粒径Ｄ５０の値よりも大きい位置に、第２領域を有していてよい。これにより導体と磁性体とが接触する第２領域をより確実に形成することができる。

第２領域は、磁性粉と導体とが接触する領域を有していてよい。これにより導体と磁性体とが接触する第２領域をより確実に形成することができる。

外部電極は、第１領域と接続する銅めっき層を含んでいてよい。これにより直流抵抗が低減される。

素体は、実装面と、実装面に対向する上面と、実装面および上面に隣接し、互いに対向する端面とを有し、引き出し部の端部の少なくとも一部は、端面から露出してよい。

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための、インダクタを例示するものであって、本発明は、以下に示すインダクタに限定されない。なお特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に限定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。実施例２以降では実施例１と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１のインダクタを図１および図２を参照して説明する。図１はインダクタ１００を実装面側から見た部分透過斜視図である。図２は図１のＡ－Ａ線を通り、実装面に平行な面における部分断面図である。

図１に示すように、インダクタ１００は、コイル３０と、コイル３０を内包し、磁性体からなる素体１０と、素体１０の表面に配置される外部電極２０とを備える。素体１０は、実装面と略直交するＺ軸方向の高さＴ、実装面と略平行で、互いに略直交するＸ軸方向の長さＬおよびＹ軸方向の幅Ｗで規定される略直方体の形状を有する。素体１０は、実装面１２と、実装面１２に対向する上面１４と、実装面１２および上面１４に隣接して互いに対向して配置される１対の端面１６と、実装面１２、上面１４および端面１６に隣接して互いに対向して配置される１対の側面とを備える。素体１０の端面１６はＸ軸方向に略直交して配置される。素体１０を構成する磁性体は、磁性粉と樹脂を含有する複合材料から形成され、複合材料にコイルを埋設して加圧成形により形成される。磁性粉としては、Ｆｅ、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ、Ｆｅ－Ｎｉ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｓｉ、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｎｉ、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｏ等の鉄系の金属磁性粉、他の組成系の金属磁性粉、アモルファス等の金属磁性粉、表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉、表面を改質した金属磁性粉、ナノレベルの微小な金属磁性粉末が用いられる。樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。

コイル３０は、被覆層を有し、互いに対向する１対の幅広面と１対の幅広面に隣接する側面とを有する導体（いわゆる、平角線）を用いて形成される。コイル３０は、巻回部３２と、巻回部３２の外周部から引き出される引き出し部３４とを有する。巻回部３２は、導体の両端が最外周部に位置し、最内周部で互いに繋がった状態で、導体どうしが幅広面を互いに対向させて上下２段の渦巻き状に巻回して形成される。引き出し部３４は、巻回部３２の外周部に位置する導体の両端から連続して形成され、素体１０の端面１６方向に向けてそれぞれ引き出される。引き出し部３４の端部には、被覆層が除去された導体部が形成され、導体部は素体１０の端面１６から露出する第１領域３４ａと、第１領域３４ａと連続して形成され、磁性体と接触している第２領域３４ｂとからなる。インダクタ１００では、第１領域３４ａは導体の長さ方向に交差する引き出し部３４の端面であり、外部電極２０と電気的に接続される。外部電極２０は素体１０の端面１６から実装面１２に延在して配置される。また、外部電極２０が配置される領域以外の素体１０の表面には外装樹脂が配置されていてもよい。

コイル３０を構成する導体の長さ方向に直交する断面は、例えば長方形であり、長方形の長辺に対応する幅広面の幅と、長方形の短辺に対応し幅広面間の距離である厚みで規定される。導体は、その幅が、例えば１２０μｍ以上３５０μｍ以下、厚みが、例えば１０μｍ以上１５０μｍ以下に形成される。また、導体の被覆層は、厚みが、例えば２μｍ以上１０μｍ以下、好ましくは６μｍ程度のポリアミドイミド等の絶縁性樹脂で形成される。被覆層の表面には、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂等の自己融着成分を含む自己融着層が更に設けられていてもよく、その厚みが１μｍ以上３μｍ以下に形成されていてもよい。

図２に示すように、導体４０の端部には被覆層４２が除去され、素体の表面から露出する第１領域３４ａと、磁性体１０ａと接触する第２領域３４ｂとが形成されている。第１領域３４ａは、導体４０の長さ方向に交差する端面であって、その端面は導体４０の長さ方向に対して垂直ではなく、傾斜して形成される。インダクタ１００では、導体４０の素体からの露出領域である第１領域３４ａの外周部からは被覆層４２が除去され、第１領域３４ａの外周部は磁性体１０ａと接触している。これにより、素体表面にめっき処理で外部電極を形成する場合に、素体表面に形成されるめっき層と第１領域３４ａ上に形成されるめっき層とが、薄いめっき層であっても容易に接続できる。図２では被覆層４２は、導体４０の長さ方向に略直交する断面の全周に沿って除去されて、第２領域３４ｂは導体４０の１対の幅広面および側面に形成されている。すなわち、第２領域３４ｂは導体４０を取り囲んで形成される。

第２領域３４ｂは、第１領域３４ａが露出する面における素体の表面からの深さｄが素体を構成する磁性粉の平均粒径Ｄ５０の値よりも大きい位置に形成されていてもよい。これにより、第１領域３４ａの外周部が磁性体１０ａを構成する磁性粉と直接的に接触でき、めっきされる面積が増加して、めっきが早く成長できる。ここで素体の表面からの深さｄとは、素体の表面と、第２領域３４ｂが被覆層４２と接触する位置との距離であって、第１領域３４ａが露出する面の法線方向における最小値を意味する。また、磁性粉の平均粒径Ｄ５０は、磁性粉の体積基準の粒度分布における小径側からの体積累積５０％に対応する粒径である。磁性粉のＤ５０は、例えば、１μｍ以上８０μｍ以下であってよい。また第２領域の深さｄは、例えば、１μｍ以上、引き出し部の長さの半分以下であってよい。

図２に示すように、外部電極２０は、例えば、第１領域３４ａと接続して形成される第１めっき層２２と、第１めっき層２２上に形成される第２めっき層２４と、第２めっき層２４上に形成される第３めっき層２６とから構成されている。例えば、第１めっき層２２は銅を含んでいてよく、第２めっき層２４はニッケルを含んでいてよく、第３めっき層２６はスズを含んでいてよい。

（インダクタの製造方法）
インダクタ１００の製造方法は、例えば、所望の形状を有するコイルを準備する準備工程と、準備したコイルの引き出し部の端部の被覆層を除去して導体部を形成する被覆層除去工程と、磁性粉含有シートにコイルを埋設してシート状の素体を得る成形工程と、シート状の素体をダイシングして個片化された素体を得る個片化工程と、素体の表面に外部電極を形成する電極形成工程とを備える。

準備工程では、被覆層を有する導体を、最内周で接続されるように２段の渦巻状に巻回した巻回部と、巻回部の最外周から引き出される１対の引き出し部とを有するコイルを準備する。被覆層除去工程では、両方の引き出し部の端部から被覆層を除去して、それぞれに導体部を形成する。被覆層の除去は、例えば、レーザーの照射、刃物、やすり等による擦過などによって行うことができる。

成形工程では、予め準備した磁性粉と樹脂を含む複合材料からなる磁性粉含有シート上に、コイルを配置し、別の磁性粉含有シートでコイルを被覆し、加圧することで、磁性粉含有シートにコイルが埋設されたシート状の素体を得る。このとき磁性粉含有シート上には複数のコイルを整列配置してもよい。また成形工程では、樹脂として熱硬化性樹脂を用い、加圧時に加温して樹脂を硬化させてもよい。

個片化工程では、シート状の素体に埋設されるそれぞれのコイルの引き出し部の端部の導体部が、個片化される素体に残るように導体部を横切ってシート状の素体をダイシングして個片化された素体を得る。個片化された素体の表面には外装樹脂をコートする。次いでレーザー照射により、引き出し部の端部が露出する部位を含む素体表面の外装樹脂を剥離して、外部電極が配置される領域を形成する。

電極形成工程では、引き出し部の端部が露出する部位に、例えば、バレルめっき処理により、第１めっき層を形成して外部電極を形成する。第１めっき層は、例えば、銅を含んでいてよい。また、第１めっき層上には、必要に応じて第２めっき層、第３めっき層を形成してもよい。

素体表面の引き出し部の端部が露出する部位には、導体の被覆層が露出せず、露出した導体部は素体を構成する磁性体と接触している。そのため、素体表面に形成されるめっき層と導体部上に形成されるめっき層の接合が、被覆層によって離間されない。これにより、めっき層の厚みを薄くしても容易に外部電極が形成され、インダクタの生産性を向上できる。

図３を参照してインダクタ１００の変形例について説明する。図３は、変形例のインダクタにおいて、図１のＡ－Ａ線を通り、コイルの巻回軸に直交する面に対応する面における部分断面図である。変形例のインダクタは、引き出し部の端部において被覆層が除去された導体部が、導体の一方の幅広面のみに形成されること以外はインダクタ１００と同様に構成される。

図３に示すように、被覆層が除去された導体部は、引き出し部の素体表面に対向する側の導体の幅広面に形成される。変形例のインダクタでは、引き出し部の端部において導体の長さ方向に略直交する断面の全周に沿って被覆層を除去する必要がないため、生産性がより向上する。また、被覆層が除去される幅広面は、巻回部の外周面側と連続する側の幅広面である。これにより、被覆層を除去する際に、巻回部の存在が邪魔になったり、巻回部の被覆層がダメージを受けたりすることが抑制される。変形例のインダクタでは、導体の側面を被覆する被覆層も併せて除去されてよい。

（実施例２）
実施例２のインダクタを図４および図５を参照して説明する。図４はインダクタ１１０を実装面側から見た部分透過斜視図である。図５は図４のＢ－Ｂ線を通り、素体の端面に直交する面における部分断面図である。インダクタ１１０では、引き出し部の端部の幅広面が素体の端面にそれぞれ露出すること以外はインダクタ１００と同様に構成される。

図４に示すように、インダクタ１１０の引き出し部３４は、巻回部３２の外周部に位置する導体の両端から連続して形成され、素体の端面１６方向に向けてそれぞれ引き出される。引き出し部３４の端部には、被覆層が除去された導体部が形成され、導体部の幅広面が素体１０の端面１６に沿って配置されて、端面１６から幅広面の一方が露出して第１領域３４ｃが形成される。図５に示すようにインダクタ１１０では、引き出し部３４の端部から被覆層が導体４０の長さ方向に略直交する断面の全周に沿って除去されて導体部が形成される。これにより導体部の第１領域３４ｃに対向する幅広面と、導体部の側面が磁性体１０ａと接触して第２領域３４ｂとなっている。

図６を参照してインダクタ１１０の変形例について説明する。図６は、変形例のインダクタにおいて、図４のＢ－Ｂ線を通り、素体の端面に直交する面における部分断面図である。変形例のインダクタは、引き出し部の端部において被覆層が除去された導体部が、導体の一方の幅広面と両方の側面に形成されること以外はインダクタ１１０と同様に構成される。

図６に示すように、被覆層が除去される導体部は、引き出し部の素体表面に対向する側の導体の幅広面と側面に形成される。変形例のインダクタでは、引き出し部の端部において導体の長さ方向に略直交する断面の全周に沿って被覆層を除去する必要がないため、生産性がより向上する。被覆層が除去される幅広面は、巻回部の外周面側と連続する側の幅広面とする。これにより、被覆層を除去する際に、巻回部の存在が邪魔になったり、巻回部の被覆層がダメージを受けたりすることが抑制される。

上記の実施例および変形例では、素体は略直方体形状であるが、直方体を形成する各辺が面取りされていてもよい。コイルの巻回部は、巻回軸方向から見て略円形状、略長円形状、略楕円形状、略多角形状等であってもよい。また、巻回部はいわゆるα巻き以外の、エッジワイズ巻き等の形状であってもよい。導体の側面は、平面であっても曲面であってもよい。

１００、１１０ インダクタ
１０ 素体
２０ 外部電極
３０ コイル

Claims (4)

1. 被覆層を有し、断面が長方形である導体からなり、前記導体が巻回されてなる巻回部と、前記巻回部から引き出される引き出し部とを有するコイルと、
   前記コイルを内包し、磁性粉および樹脂を含む磁性体からなる素体と、
   前記素体の表面に配置され、前記引き出し部に接続される外部電極と、を備え、
   前記引き出し部は、前記被覆層を有しない導体部を端部に有し、
   前記導体部は、前記外部電極と接続する第１領域と、前記磁性体と接触する第２領域とを有し、
   前記第１領域は、前記導体の長さ方向に交差する端面であって、前記端面が前記導体の長さ方向に対して傾斜して形成され、
   前記第２領域は、前記巻回部の外周面から延在する前記導体の幅広面のみに、前記第１領域に接して前記素体の表面からの深さが前記磁性粉の平均粒径Ｄ５０の値よりも大きい位置まで延在して形成され、
   前記引き出し部は、前記磁性粉と前記被覆層が接触する領域と、前記磁性粉と前記導体が接触する領域を有し、
   前記外部電極は、前記第１領域と接続する銅を含むめっき層を含む、インダクタ。
2. 被覆層を有し、断面が長方形である導体からなり、前記導体が巻回されてなる巻回部と、前記巻回部から引き出される引き出し部とを有するコイルと、
   前記コイルを内包し、磁性粉および樹脂を含む磁性体からなる素体と、
   前記素体の表面に配置され、前記引き出し部に接続される外部電極と、を備え、
   前記引き出し部は、前記被覆層を有しない導体部を端部に有し、
   前記導体部は、前記外部電極と接続する第１領域と、前記磁性体と接触する第２領域とを有し、
   前記第１領域は、前記導体の端面に隣接して前記導体の長さ方向に延在する面に形成され、
   前記第２領域は、前記導体の対向する側面に、前記第１領域に接して前記素体の表面からの深さが前記磁性粉の平均粒径Ｄ５０の値よりも大きい位置まで延在して形成され、
   前記引き出し部は、前記磁性粉と前記被覆層が接触する領域と、前記磁性粉と前記導体が接触する領域を有し、
   前記外部電極は、前記第１領域と接続する銅めっき層を含む、インダクタ。
3. 前記第２領域は、前記磁性粉と前記導体とが接触する領域を有する請求項１または請求項２に記載のインダクタ。
4. 前記素体は、実装面と、前記実装面に対向する上面と、前記実装面および上面に隣接し、互いに対向する端面とを有し、
   前記引き出し部の端部の少なくとも一部は、前記端面から露出する請求項１から請求項３のいずれかに記載のインダクタ。

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