(57)【要約】      （修正有）【課題】コア部にクラックが発生することを防止し、インダクタンスが優れたインダクタ素子を提供する。【解決手段】インダクタ素子２Ａにおいて、コイル状に導体が巻回してある巻線部４と、巻線部の周囲を囲み、磁性紛体と樹脂とを含むコア部６と、を有する。コア部は、巻線部の両端面をそれぞれ覆う天板部６ａおよび底板部６ｂと、巻線部の外周側に位置する外周部６ｃと、を有している。外周部の樹脂含有量は、天板部および底板部の樹脂含有量よりも大きい。【選択図】図１Ａ
2020174127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状に導体が巻回してある巻線部と、
前記巻線部の周囲を囲み、磁性紛体と樹脂とを含むコア部と、を有するインダクタ素子であって、
前記コア部は、前記巻線部の両端面をそれぞれ覆う天板部および底板部と、前記巻線部の外周側に位置する外周部と、を有し、
前記外周部の樹脂含有量が、前記天板部および前記底板部の樹脂含有量よりも大きいことを特徴とするインダクタ素子。
【請求項２】
前記天板部および前記底板部の樹脂含有量が、前記磁性紛体１００重量部に対して０．５〜４．０重量部であり、
前記外周部の樹脂含有量が、前記磁性紛体１００重量部に対して２．０〜６．０重量部である請求項１に記載のインダクタ素子。
【請求項３】
前記コア部は、前記巻線部の内周側に位置する中芯部を有し、
前記中芯部の樹脂含有量が、前記磁性紛体１００重量部に対して２．０重量部以下である請求項１または２に記載のインダクタ素子。
【請求項４】
前記中芯部の樹脂含有量が、前記天板部および前記底板部の樹脂含有量よりも小さい請求項３に記載のインダクタ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタ素子の一例として、金属磁性粉と樹脂とを含むコアの内部に、コイルを埋設しているインダクタ素子が知られている。このようなインダクタ素子の製造方法としては、下記の特許文献１に示す方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１では、磁性粉体と熱硬化性樹脂とを混合し、加圧成形して２個の圧粉体を成形し、それらの圧粉体でコイル部を挟み込むように再加圧するとともに熱硬化を行うことで、インダクタ素子等のコイル部品を得ている。しかしながら、特許文献１の技術では、圧粉体同士の接合界面やコイル部の端面に沿ってクラックが発生し易く、コアの高密度化が図れないという課題がある。
【０００４】
特に近年、インダクタ素子においては、大電流化が進み、コイルのインダクタンスの向上が求められており、コアを高密度化させる必要がある。そのための方法として、圧粉体中の樹脂成分を減らし磁性粉体の比率を高めることが考えられるが、樹脂成分を減らすとコアの成形性が悪化し、クラックが発生し易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５２１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実情を鑑みてなされ、その目的は、コア部にクラックが発生し難く、しかも高いインダクタンスを有するインダクタ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係るインダクタ素子は、
コイル状に導体が巻回してある巻線部と、
前記巻線部の周囲を囲み、磁性紛体と樹脂とを含むコア部と、を有するインダクタ素子であって、
前記コア部は、前記巻線部の両端面をそれぞれ覆う天板部および底板部と、前記巻線部の外周側に位置する外周部と、を有し、
前記外周部の樹脂含有量が、前記天板部および前記底板部の樹脂含有量よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るインダクタ素子は、上記の構成を有することにより、天板部と外周部、および底板部と外周部との境界近傍において、各部位間の密着性が高まる。そのため、本発明に係るインダクタ素子では、コア部にクラックが発生することを有効に抑制することができる。また、必ずしも理由が明らかではないが、本発明に係るインダクタ素子は、高いインダクタンスを有する。
【０００９】
好ましくは、前記天板部および前記底板部の樹脂含有量が、前記磁性紛体１００重量部に対して０．５〜４．０重量部であり、前記外周部の樹脂含有量が、前記磁性紛体１００重量部に対して２．０〜６．０重量部である。
【００１０】
コア部の各部位において、樹脂含有量が上記範囲内にあることで、クラックの発生を防止するとともに、磁性体密度を高くすることができる。また、インダクタ素子のインダクタンスが向上する。
【００１１】
また、本発明に係るインダクタ素子では、天板部と外周部、および底板部と外周部との間の密着性が高いことから、巻線部の内周側に位置するコア部の中芯部において、樹脂含有量を小さくすることができる。より具体的には、前記中芯部の樹脂含有量は、前記磁性紛体１００重量部に対して２．０重量部以下とすることができる。
【００１２】
このように構成することで、中芯部の磁性体密度が相対的に高くなり、より高いインダクタンスが得られる。
【００１３】
また、好ましくは、本発明に係るインダクタ素子では、前記中芯部の樹脂含有量が、前記天板部および前記底板部の樹脂含有量よりも小さく、コア部の各部位の樹脂含有量が、中芯部＜天板部（底板部）＜外周部の順に大きくなっている。
【００１４】
このように各部位の樹脂含有量を調製することで、コア部の密着性がさらに良好となるとともに、インダクタンスも向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは本発明の一実施形態に係るインダクタ素子の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは本発明の他の実施形態に係るインダクタ素子の断面図である。
【図２】図２は、図１Ａに示すインダクタ素子の製造過程において使用する予備成形体および巻線部を表す斜視図である。
【図３】図３は、図１Ｂに示すインダクタ素子の製造過程において使用する予備成形体および巻線部を表す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態に係るインダクタ素子の製造過程において使用する予備成形体および巻線部を表す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係るインダクタ素子の製造過程において使用する予備成形体および巻線部を表す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示すVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係るインダクタ素子の製造過程において使用する予備成形体および巻線部を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されない。
【００１７】
第１実施形態
図１Ａは、本発明の一実施形態におけるインダクタ素子２Ａの断面図である。そして、図２は、インダクタ素子２Ａの製造過程における予備成形体および巻線部を示す斜視図である。図１Ａに示すように、インダクタ素子２Ａは、巻線部４と、コア部６とを有する。なお図１Ａは、巻線部４の巻軸中心４αを通過し、巻軸中心４αと平行な、インダクタ素子２Ａの断面を示している。
【００１８】
巻線部４は、図２に示すように、導体５がコイル状に巻回してあり、その巻軸がＺ軸に対して略平行となっている。導体５の巻回回数と巻回層数は、特に限定されず、インダクタ素子２Ａのサイズ、または所望の特性に応じて適宜決定すればよい。本実施形態では、導体５をコイル状に巻回することで、巻線部４の巻軸中心４αに垂直な断面（Ｘ−Ｙ断面）が、円形リング状となっている。ただし、巻線部４のＸ−Ｙ断面の形状は、特に限定されず、楕円リング状、矩形リング状、三角形リング状等の形状であっても良い。
【００１９】
また、巻線部４は、Ｚ軸方向の上方において、巻軸中心４αに対して略垂直の方向に向かって延びるリード部５ａ，５ｂを有する。図１Ａでは、巻線部４のリード部５ａ，５ｂは、図示が省略してあるが、コア部６の外部に取り出されるようになっている。なお、各図面において、Ｚ軸は巻軸中心４αと平行な方向であり、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは互いに垂直となっている。
【００２０】
巻線部４を構成する導体５は、導電性金属で構成してあり、必要に応じて外周を絶縁被覆層で被覆してある。導電性金属としては、たとえばＣｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、あるいはこれらの金属を含む合金などが挙げられ、特に限定されない。また、絶縁被覆層は、たとえばポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエステル−イミド、ポリエステル−ナイロンなどが挙げられ、特に限定されない。さらに本実施形態では、導体５の横断面形状は円形であるが、特に限定されず、楕円、平角形状であっても良い。
【００２１】
本実施形態では、コア部６は全体として角柱形状を有するが、特に限定されず、円柱、楕円柱の形状であっても良い。コア部６の上面および下面は、Ｚ軸に対して略垂直であり、コア部６の側面は、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に対して略垂直となっている。そして、コア部６のサイズは、インダクタ素子２Ａのサイズ（ただしリード部５ａ，５ｂを除く）に相当し、特に限定されないが、たとえば、２〜１７ｍｍ×２〜１７ｍｍ×１〜１７ｍｍの直方体または立方体に含まれるサイズである。
【００２２】
図１Ａに示すように、コア部６は、巻線部４の上下端面を覆う天板部６ａおよび底板部６ｂと、巻線部４の外周側に位置する外周部６ｃと、巻線部４の内周側に位置する中芯部６ｄと、を有する。また、巻線部４を構成する導体５とコア部６との隙間部６ｅには、コア部６を構成する磁性紛体および樹脂が入り込んでいる。
【００２３】
前述したように、コア部６は、磁性紛体および樹脂（バインダ）を有する。磁性紛体の材質としては、特に限定されないが、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎなどのフェライト、Ｆｅ−Ｓｉ（鉄−シリコン）、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ；鉄−シリコン−アルミニウム）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ（鉄−シリコン−クロム）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）などの金属が例示される。好ましくは、Ｆｅ−ＳｉまたはＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒである。
【００２４】
また、磁性紛体は、高い絶縁性を得るために、ＢＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の無機物被覆あるいは有機物被覆による表面処理がなされていても良い。さらに、磁性紛体の結晶構造については、特に限定はなく、アモルファス、結晶質などが例示される。
【００２５】
コア部６に含まれる樹脂の種類としては、熱硬化性樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等、またこれらを複合した樹脂などが例示される。
【００２６】
本実施形態では、コア部６が、その各部位６ａ〜６ｄにおいて異なる樹脂含有量を有することに特徴がある。特に、外周部６ｃの樹脂含有量が、天板部６ａおよび底板部６ｂの樹脂含有量よりも大きくなるように設計してある。より具体的な構成とその作用効果については後段で説明するが、コア部６の各部位６ａ〜６ｄにおける樹脂含有量を調製することで、各部位間での密着性が良好となると共に、高いインダクタンス値を実現できる。
【００２７】
次に、図１Ａに示すインダクタ素子２Ａの製造方法について図２を用いて説明する。
【００２８】
本実施形態のインダクタ素子２Ａは、４つの予備成形体６０ａ〜６０ｄと、空芯コイルなどで構成される巻線部４（インサート部材）と、を一体化することにより製造される。製造の順序としては、まず予備成形体６０の原料となる顆粒を製造し、その後、その顆粒をコア部６の各部位の形状に合わせて、予備圧縮成形する。こうして得られた予備成形体６０ａ〜６０ｄと巻線部４とを、図２に示すように組み合わせて本圧縮する。
【００２９】
まず、予備成形体６０の原料となる顆粒を製造する。顆粒の製造方法には、特に制限はないが、たとえば磁性紛体に樹脂を添加して攪拌した後に、これを乾燥させることで製造することができる。この攪拌過程において、樹脂は、溶媒で希釈して添加しても良い。その際に使用する溶媒としては、たとえばアセトンなどのケトン類が例示される。また、顆粒の製造過程においては、磁性紛体に樹脂を添加して攪拌した後に、メッシュを通過させることで、粗大な粒子を取り除いても良い。
【００３０】
顆粒の製造において使用する磁性紛体の粒径については、特に制限はないが、たとえば平均粒径が０．５〜５０μｍの磁性紛体を用いることができる。なお、磁性紛体の表面に無機物被覆あるいは有機物被覆を形成する場合には、リン酸処理等の化成処理やソルゲル法などにより表面処理を施せばよい。
【００３１】
上記顆粒における樹脂含有量については、本圧縮後のコア部６の各部位６ａ〜６ｄに応じて樹脂含有量が異なるように、予備成形体６０ａ〜６０ｄごとに調製する。樹脂含有量の具体的な数値範囲については、後述する。なお、本実施形態では、脱バインダ処理を行わないため、樹脂含有量が製造過程で変化しない。したがって、予備成形体６０での樹脂含有量（仕込み量）が、コア部６の樹脂含有量に相当する。
【００３２】
次に、上記顆粒を用いて予備成形体６０ａ〜６０ｄを製造する。各予備成形体６０ａ〜６０ｄは、磁性紛体および樹脂を含む顆粒を金型のキャビティ内に充填し、予備圧縮成形して製造される。なお、予備圧縮成形用の金型は、各予備成形体６０ａ〜６０ｄの形状に応じて決定され、予備圧縮成形時の圧力は、２．５×１０２〜１×１０３ＭＰａ（２．５〜１０ｔ／ｃｍ２）である。
【００３３】
ここで、予備成形体６０ａは、本圧縮後にコア部６の天板部６ａを構成する部材であり、多角形板状の形状を有する。予備成形体６０ａの厚みは、特に限定されないが、本圧縮後の天板部の厚みが、インダクタ素子２Ａの厚みに対して６／１０〜９／１０となるように設計することが好ましい。また、予備成形体６０ｂは、本圧縮後にコア部６の底板部を構成する部材であり、予備成形体６０ａと同様の形状及び厚みを有する。
【００３４】
天板部６ａおよび底板部６ｂを構成する予備成形体６０ａ，６０ｂについては、樹脂含有量が、磁性紛体１００重量部に対して０．５重量部〜４．０重量部となるように、顆粒の仕込み量を調製することが好ましい。
【００３５】
また、予備成形体６０ｃは、本圧縮後にコア部６の外周部６ｃを構成する部材であり、角柱リング状の形状を有する。なお、予備成形体６０ｃの上面および底面は、予備成形体６０a，６０ｂと同様の外縁形状となっており、リング状の内側形状は、巻線部４の外径に合わせて円形状となっている。また、予備成形体６０ｃのＺ軸方向の高さは、巻線部４のＺ軸方向の高さに対して、１．１倍〜１．５倍となるように設計することが好ましい。
【００３６】
外周部６ｃを構成する予備成形体６０ｃについては、樹脂含有量が、予備成形体６０ａ，６０ｂの樹脂含有量よりも大きいことを前提とする。そのうえで、予備成形体６０ｃの樹脂含有量が、磁性紛体１００重量部に対して２．０重量部〜６．０重量部の範囲内となるように、顆粒の仕込み量を調製することが好ましい。より好ましくは、２．０重量部〜５．０重量部である。
【００３７】
さらに、予備成形体６０ｄは、本圧縮後にコア部６の中芯部６ｄを構成する部材であり、巻線部４の内側形状に合わせて円柱状の形状を有する。ただし、予備成形体６０ｄは、角柱や楕円柱の形状であっても良い。予備成形体６０ｄのＺ軸方向の高さは、巻線部４のＺ軸方向の高さに対して、０．９倍〜０．９９８倍となるように設計することが好ましい。また、予備成形体６０ｃの直径は、巻線部４の内部に収まればよく、特に限定されない。
【００３８】
中芯部６ｄを構成する予備成形体６０ｄについては、樹脂含有量が、磁性紛体１００重量部に対して２重量部以下となるように、顆粒の仕込み量を調製することが好ましい。さらに好ましくは、予備成形体６０ｄの樹脂含有量が、予備成形体６０ａ〜６０ｃの樹脂含有量よりも小さい。予備成形体６０ｄについては、樹脂含有量の下限値は特に限定されず、０重量部であっても良い。なお、予備圧縮の成形性を確保するためには、若干量の樹脂を含有していても良い。
【００３９】
なお、各予備成形体６０ａ〜６０ｄの密度には、特に制限はないが、たとえば４．０〜６．５ｇ／ｃｍ３である。
【００４０】
次に、得られた各予備成形体６０ａ〜６０ｄおよび巻線部４（インサート部材）を、図２に示す様態で、予備成形体製造時とは別の金型のキャビティ内に配置し、本圧縮（圧着）を行う。これにより、インダクタ素子２Ａが得られる。
【００４１】
本圧縮時の圧力には、特に制限はないが、たとえば１．０×１０２〜８．０×１０２ＭＰａ（１．０〜８．０ｔ／ｃｍ２）であり、予備圧縮成形時の圧力に対して、大きくても良いし、等しくとも良く、また小さくても良い。ただし、本圧縮時の圧力は、予備圧縮成形時の圧力（１００％）に比較して、４０〜８０％程度に低いことが好ましい。さらに好ましくは、５０〜６０％程度に低い。本圧縮時の圧力を予備圧縮成形時の圧力よりも低くすることで、本圧縮後に生じる巻線部４の位置の歪み、および／または巻線の形状の歪みを防止し易くなる。そして、予備圧縮成形時の圧力が本圧縮時の圧力と比べて大きいほど、耐電圧特性が向上し易い。
【００４２】
なお、各予備成形体６０ａ〜６０ｄには、それぞれ接合予定面７０ａ〜７０ｄが形成してある。そして、本圧縮において、予備成形体６０ａの接合予定面７０ａと、予備成形体６０ｃの接合予定面７０ｃａと、予備成形体６０ｄの接合予定面７０ｄａとは、相互に付き合わされて接合され、図１Ａに示す接合界面７ａとなる。同様に、予備成形体６０ｂの接合予定面７０ｂと、予備成形体６０ｃの接合予定面７０ｃｂと、予備成形体６０ｄの接合予定面７０ｄｂとは、相互に付き合わされて接合界面７ｂとなる。この接合界面７ａ，７ｂは、本圧縮後のコア部６の断面において、観測が可能な状態で断続的に残存していても良いし、残存していなくとも良い。
【００４３】
なお、接合予定面７０ａ，７０ｃａのいずれか一方または双方には、引出溝８０が形成してあり、巻線部４のリード部５ａ，５ｂがコア部６の外側に引き出し可能な様態となっている。
【００４４】
また、本圧縮後に金型から取り出したインダクタ素子２Ａについては、加熱処理を施すことで、樹脂を完全に硬化させることが好ましい。具体的には、インダクタ素子２Ａに対して、樹脂が硬化開始する温度よりも高い温度で加熱すればよく、詳細な温度は使用する樹脂に応じて適宜決定される。
【００４５】
インダクタ素子においては、コア部の高密度化およびインダクタンスの向上が求められている。そのための方策として、コア部の樹脂成分を減らし、磁性紛体の比率を相対的に高めることが考えられる。しかしながら、コア部の各部位における樹脂含有量を一様に低くした場合には、クラックが発生し易くなると共に、インダクタンスの向上も十分に図れない。また、コア部の密着性を確保するために、コア部の各部位における樹脂含有量を一様に大きくした場合には、インダクタンスが低下してしまう。
【００４６】
これに対して本実施形態では、外周部６ｃの樹脂含有量を天板部６ａおよび底板部６ｂの樹脂含有量よりも大きくしている。これにより、本実施形態のインダクタ素子２Ａでは、クラックの抑制とインダクタンスの向上とを両立させることができる。特に、本実施形態のインダクタ素子２Ａでは、外周部６ｃの樹脂含有量を大きくすることで、コア部全体の樹脂総量が大きくなったとしても、高いインダクタンスが得られる。
【００４７】
クラックの抑制とインダクタンスの向上とを両立できる理由としては、必ずしも明らかではないが、本実施形態の構成により、コア部６の接合界面７ａ，７ｂにおける接合力が高まり、その界面での内部空隙が小さくなることで、見かけ上の透磁率が上昇するためであると考えられる。
【００４８】
なお、外周部６ｃの樹脂含有量は、天板部６ａおよび底板部６ｂの樹脂含有量に対して１．０倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましい。この比率で樹脂含有量を調製することで、クラックなどを防止できると共に、高いインダクタンスを確保することができる。
【００４９】
上記のとおり、本実施形態では、天板部６ａおよび底板部６ｂよりも外周部６ｃの樹脂含有量が大きくなることを前提としている。そのうえで、本実施形態では、天板部６ａおよび底板部６ｂの樹脂含有量が磁性紛体１００重量部に対して０．５重量部〜４．０重量部の範囲内、外周部６ｃの樹脂含有量が磁性紛体１００重量部に対して２．０重量部〜６．０重量部（より好ましくは２．０〜５．０重量部）の範囲内となることが好ましい。
【００５０】
天板部６ａおよび底板部６ｂの樹脂含有量が０．５重量部以上であることで、巻線部４のＺ軸上方または下方付近でクラックが発生することを有効に抑制することができる。また、天板部６ａおよび底板部６ｂの樹脂含有量が４．０重量部以下であることで、コア部６の磁性体密度が低下することが無く、得られるインダクタ素子２Ａの透磁率が高くなる。
【００５１】
外周部６ｃの樹脂含有量が２．０重量部以上であることで、クラックの発生による透磁率の低下を抑制することができる。また、外周部６ｃの樹脂含有量が６．０重量部以下であることで、コア部６の磁性体密度が低下することが無く、インダクタ素子２Ａの透磁率が高くなる。
【００５２】
なお、天板部６ａと底板部６ｂとの樹脂含有量の関係は、同一であっても良いし、異なっていても良い。ただし、天板部６ａと底板部６ｂとの樹脂含有量を同一とすることで、予備成形体６０ａと６０ｂとを同一の部材で構成することができ、製造コストの低減に繋がる。
【００５３】
また、本実施形態では、コア部６の構造体としての強度が、天板部６ａおよび底板部６ｂと、外周部６ｃとの間の接合強度により確保されているため、中芯部６ｄの樹脂含有量を小さくすることができる。すなわち、天板部６ａおよび底板部６ｂと、中芯部６ｄとの間の接合は、天板部６ａおよび底板部６ｂと、外周部６ｃとの間の接合力により担保されている。
【００５４】
そのため、中芯部６ｄについては、インダクタ素子２Ａの磁芯として、透磁率を高くすることが好ましい。具体的には、中芯部６ｄの樹脂含有量は、磁性紛体１００重量部に対して２．０重量部以下とすることが好ましく、０重量部とすることもできる。このように構成することで、インダクタ素子２Ａでは、高い透磁率が得られ、如いてはインダクタンスが向上する。
【００５５】
また、本実施形態では、中芯部６ｄの樹脂含有量を、上記範囲内に設定したうえで、他の部位６ａ〜６ｃよりも相対的に小さくすることで、コア部の各部位６ａ〜６ｄの樹脂含有量を、中芯部＜天板部（底板部）＜外周部の順に大きくなるように構成することができる。
【００５６】
このように各部位の樹脂含有量を調製することで、コア部６における各部位間の密着性がさらに良好となり、インダクタンスの向上効果を高めることができる。なお、中芯部６ｄの樹脂含有量は、天板部６ａおよび底板部６ｂの樹脂含有量に対して０．１５倍〜１．０倍であることが好ましい。
【００５７】
第２実施形態
以下、図１Ｂおよび図３に基づいて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態における第１実施形態と共通の構成に関しては、説明を省略し、同じ符号を使用する。
【００５８】
図１Ｂは、第２実施形態に係るインダクタ素子２Ｂの断面図であり、図３は、インダクタ素子２Ｂの製造過程における予備成形体およびインサート部材を示す斜視図である。
【００５９】
図３に示すように、インダクタ素子２Ｂは、外周部６ｃを構成する予備成形体６０ｃが、さらに２つの予備成形体６０ｃ１，６０ｃ２に分かれている。したがって、インダクタ素子２Ｂは、合計５つの予備成形体６０ａ，６０ｂ，６０ｃ１，６０ｃ２，６０ｄとインサート部材と、を一体化することにより製造される。なお、インダクタ素子２Ｂの上記以外の構成は、第１実施形態のインダクタ素子２Ａと同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００６０】
インダクタ素子２Ｂの製造においては、予備成形体６０ａの接合予定面７０ａと、予備成形体６０ｃ１の接合予定面７０ｃ１ａと、予備成形体６０ｄの接合予定面７０ｄａとが、相互に付き合わされて接合され、図１Ｂに示す断続的な接合界面７ａをとなる。また、予備成形体６０ｂの接合予定面７０ｂと、予備成形体６０ｃ２の接合予定面７０ｃ２ｂと、予備成形体６０ｄの接合予定面７０ｄｂとは、相互に付き合わされて接合界面７ｂとなる。さらに、予備成形体６０ｃ１の接合予定面７０ｃ１と、予備成形体６０ｃ２の接合予定面７０ｃ２とは、相互に付き合わされて接合界面７ｃとなる。
【００６１】
また図３に示すように、インダクタ素子２Ｂの巻線部４では、リード部５ａ，５ｂの位置が変化している。すなわち、リード部５ａ，５ｂは、巻線部４のＺ軸方向の略中央部から、外側に向かって延びている。そのため、引出溝８０は、接合予定面７０ｃ１，７０ｃ２のいずれか一方または双方に形成してある。
【００６２】
以上のように、インダクタ素子２Ｂでは、接合界面がインダクタ素子２Ａよりもひとつ増えたことにより、直流重畳特性が向上する傾向にある。
【００６３】
第３実施形態
以下、図４に基づいて、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態における第１および第２実施形態と共通の構成に関しては、説明を省略し、同じ符号を使用する。
【００６４】
図４は、第３実施形態に係るインダクタ素子の製造過程における予備成形体およびインサート部材を示す斜視図である。図４に示すように、本実施形態では、第２実施形態における予備成形体６０ａと６０ｃ１とが一体となった、ポット形状の予備成形体６０ｅを用いる。同様に、予備成形体６０ｆは、第２実施形態における予備成形体６０ｂと６０ｃ２とが一体となったポット形状を有する。なお、中芯部６ｄを構成する予備成形体６０ｇは、第１および第２実施形態と共通している。
【００６５】
したがって、本実施形態では、合計３つの予備成形体６０ｅ〜６０ｇとインサート部材と、を一体化することにより、インダクタ素子が製造される。
【００６６】
予備成形体６０ｅは、本圧縮後に天板部６ａおよび外周部６ｃ１となる部材であり、樹脂含有量が異なる２種の顆粒α，βを用いて製造される。つまり、顆粒αは天板部６ａとなる部位に使用され、顆粒βは外周部６ｃ１となる部位に使用される。顆粒αと顆粒βの樹脂含有量を比較すると、顆粒βのほうが顆粒αよりも樹脂含有量が大きくなっている。なお、各部位の樹脂含有量の具体的な数値については、第１実施形態と同様に設計すれば良い。
【００６７】
予備圧縮成形時には、予備成形体６０ｅ用のポット形状の金型において、ポット状の底面部に相当するキャビティ内に顆粒αを充填し、ポット状の側壁部に相当するキャビティ内に顆粒βを充填する。このように予備圧縮成形することで、外周部６ｃ１の樹脂含有量が天板部６ａの樹脂含有量よりも大きくなるように、コア部６を構成できる。なお、予備圧縮成形の条件等は、第１実施形態と共通している。
【００６８】
予備成形体６０ｆは、本圧縮後に、底板部６ｂおよび外周部６ｃ２となる部材であり、樹脂含有量が異なる２種の顆粒α，βを用いて製造される。予備成形体６０ｆも、予備成形体６０ｅと同様に予備圧縮成形され、外周部６ｃ２の樹脂含有量が底板部６ｂの樹脂含有量よりも大きくなるように、コア部６が形成される。
【００６９】
本実施形態で示すように、２種の顆粒を充填して予備成形体６０ｅ〜６０ｇを製造し、外周部６ｃ１，６ｃ２の樹脂含有量を天板部６ａおよび底板部６ｂの樹脂含有量よりも大きくすることで、コア部６の各部位間における密着性が向上し、クラックの発生を防止することができる。また、第１および第２実施形態と同様に、インダクタンス値を向上させることができる。
【００７０】
なお、第３実施形態における上記以外の構成は、第１および第２実施形態と共通しており、同様の作用効果を奏する。
【００７１】
第４実施形態
以下、図５〜７に基づいて、本発明の第４実施形態について説明する。なお、第４実施形態における第３実施形態と共通の構成に関しては、説明を省略し、同じ符号を使用する。
【００７２】
図５は、第４実施形態に係るインダクタ素子の製造過程における予備成形体およびインサート部材を示す斜視図である。また、図６は、図５に示すVI−VI線に沿う断面図である。図５および図６に示すように、本実施形態では、２つの予備成形体６０ｈ，６０ｉと巻線部と、を一体化することにより製造される。予備成形体６０ｈ，６０ｉは、断面がＥ字状のＥ−Ｅコアとなっており、本圧縮後に天板部６ａまたは底板部６ｂとなる接続部６０ｈａ，６０ｉａと、外周部６ｃとなる側脚部６０ｈｃ，６０ｉｃと，中芯部６ｄとなる軸脚部６０ｈｄ，６０ｉｄと、を有する。
【００７３】
また、各予備成形体６０ｈ，６０ｉには、それぞれ接合界面７０ｈ１，７０ｈ２，７０ｉ１，７０ｉ２が形成してあり、それらが相互に付き合わされて接合される。そして、いずれか一方または双方の接合予定面７０ｈ２，７０ｉ２には、リード部５ａ，５ｂをコア部６の外側に引き出すための引出溝８０が形成してある。なお、図６では、一対のリード部５ａ，５ｂを省略してある。
【００７４】
さらに、側脚部６０ｈｃ，６０ｉｃと軸脚部６０ｈｄ，６０ｉｄの間には、それぞれ巻線部４の上半分および下半分を収容するための、収容凹部部９０が形成してある。収容凹部９０の大きさは、インサート部材としての巻線部４が、その内外周および巻軸方向端部が接触して入り込める程度の大きさである。
【００７５】
本実施形態では、図６に示すように、軸脚部６０ｈｄの高さが、側脚部６０ｈｃの高さよりも所定高さｚ１だけ高くなっている。また同様にして、軸脚部６０ｉｄの高さが、側脚部６０ｉｃの高さよりも所定高さｚ２だけ高くなっている。
【００７６】
このように予備成形体６０ｈ，６０ｉを設計することで、本圧縮時に軸脚部６０ｈｄ，６０ｉｄに加わる圧縮力が、側脚部６０ｈｃ，６０ｉｃよりも強くなる。したがって本実施形態で得られるコア部６では、中芯部６ｄの磁性体密度が高くなり、透磁率の向上に寄与する。
【００７７】
なお、所定高さｚ１と所定高さｚ２の大小関係には、特に制限はない。すなわち、ｚ１＝ｚ２であってもよく、ｚ１＞ｚ２であってもよく、ｚ１＜ｚ２であってもよい。また、第１〜第３実施形態の場合であっても、中芯部６ｄとなる予備成形体６０ｄ，６０ｇの高さを外周部よりも高くすることで、本実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００７８】
本実施形態のように、２分割の予備成形体を用いる場合の変形例として、図７に示すような形態も考えられる。図７では、本圧縮後に天板部６ａとなる板状の予備成形体６０ｊと、本圧縮後に底板部６ｂ、外周部６ｃ、中芯部６ｄとなるポット形状の予備成形体６０ｋが示してある。すなわち図７で示している変形例は、Ｅ−Ｉコアタイプのインダクタ素子である。
【００７９】
また、第４実施形態における上記以外の構成は、第３実施形態と共通しており、同様の作用効果を奏する。
【００８０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００８１】
たとえば、上述した実施形態において、予備圧縮の工程は、加圧成形により行っているが、加圧加熱成形で行うこともできる。予備圧縮成形時の加熱温度は、樹脂の硬化温度よりも低い温度であることが好ましい。予備圧縮成形時に加熱を行うことで、予備成形体６０ａ〜６０ｋの透磁率を高めることができる。また、上述した実施形態では、本圧縮後に熱硬化処理を実施しているが、本圧縮を加圧加熱成形で行い、本圧縮と同時に硬化処理を施すこともできる。その場合の加熱温度は、樹脂が硬化開始する温度よりも高い温度に設定すればよい。
【００８２】
また、上述した実施形態では、使用する樹脂として熱硬化性樹脂を開示しているが、熱可塑性樹脂を使用することもできる。熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等、またはこれらを複合した樹脂などが例示される。熱可塑性樹脂を用いる場合には、射出成形または加圧加熱成形により、予備圧縮および本圧縮を行うことができる。その場合の圧力は、熱硬化性樹脂を用いた場合と同等の成形体密度が得られるように設定すればよく、加熱温度は採用する樹脂の特性に応じて決定すればよい。なお、熱可塑性樹脂を用いる場合には、樹脂を硬化するための加熱処理を施す必要はない。
【００８３】
さらに、上記実施形態で示したように、中芯部６ｄの樹脂含有量は、０重量部とすることもできる。この場合、中芯部６ｄを構成する予備成形体は、磁性紛体の焼結体であっても良い。
【００８４】
また、コア部６を構成する磁性紛体および樹脂は、各部位６ａ〜６ｄごとに異なる材質を使用しても良い。
【実施例】
【００８５】
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００８６】
（実験１）
実験１では、図３に示す５分割の予備成形体を予備圧縮成形にて作成し、その後本圧縮成形を行うことで、図１Ｂに示すインダクタ素子２Ｂを得た。
【００８７】
まず、予備成形体を製造するための顆粒を準備した。顆粒の原料は、磁性粉末として、略球状で平均粒径が２５μｍのＦｅ−Ｓｉ合金を使用し、樹脂として、エポキシ樹脂を使用した。なお、磁性粉末の表面には、ゾルゲル法によってＳｉ−Ｏ系酸化物膜で構成される絶縁被膜を形成した。次に、上記磁性粉末とアセトンで希釈したエポキシ樹脂とを混ぜ合わせて攪拌した。その後、目開き２５０μｍのメッシュを通過させ、室温で２４時間乾燥させることで、金型のキャビティ内に充填する顆粒を得た。
【００８８】
顆粒の製造において、樹脂の仕込み量は、表１の実施例１〜３に示すように、予備成形体６０ａ〜６０ｄごとに変更した。なお、樹脂含有量は、磁性粉末全体を１００重量部とした場合の割合を示している。
【００８９】
次に、上記の要領で製造した顆粒を、金型のキャビティ内に充填し、６×１０２ＭＰａの圧力で予備成形圧縮した。これにより、図３に示す予備成形体６０ａ，６０ｂ，６０ｃ１，６０ｃ２，６０ｄを得た。
【００９０】
次に、上記予備成形体とインサート部材とを、予備圧縮成形に用いた金型とは別の金型のキャビティ内に、図３に示す態様で配置した。なお、インサート部材には、内径３．２ｍｍ、高さ５．０ｍｍの巻線部４を使用した。予備成形体とインサート部材とを金型に組み込んだ後に、３×１０２ＭＰａの圧力で本圧縮を行った。
【００９１】
その後、金型から成形体を取出し、前記エポキシ樹脂が硬化開始する温度１３０℃よりも高い２００℃で１時間の加熱処理を行い、前記エポキシ樹脂を硬化させた。このようにして、表１に示す実施例１〜３のインダクタ素子のサンプルを得た。なお、得られたコア部の寸法は、縦７．０ｍｍ×横７．０ｍｍ×高さ５．０ｍｍであった。
【００９２】
なお、各実施例については、それぞれ５個のサンプルを作成し、以下に示す評価を行った。
【００９３】
インダクタンスの測定
得られた各インダクタ素子について、インダクタンスＬを測定した。測定は、各実施例および比較例につき５回実施し、その平均値を測定結果として表１に示した。なお、インダクタンスの測定は、測定周波数１００ｋＨｚ、側定電圧０．５ｍＶで、ＬＣＲメータ（ヒューレットパッカード（株）製）を用いた。インダクタンスＬは、４０μＨ以上の場合を良好とした。
【００９４】
なお、得られた各インダクタ素子については、その断面をＳＥＭ観察し、コア部の各部位（天板部、底板部、外周部、中芯部）における樹脂充填率を算出している。その結果、算出された樹脂含有量と樹脂仕込み量との間に差異はなく、樹脂含有量と樹脂仕込み量とが実質的に同一と判断できることを確認した。
【００９５】
比較例１〜５
比較例１〜５では、実験１と同様の工程で、インダクタ素子のサンプルを製造したが、各予備成形体における樹脂含有量のみを変更している。表１において、実施例の結果とともに、比較例１〜５の樹脂含有量とインダクタンスの測定結果を示す。
【００９６】
【表１】
2020174127.tif 000003
【００９７】
比較例１については、コア全体として樹脂含有量が小さいため、成形性が悪く、本圧縮時に成形体を維持することができなかった。同様に、比較例４については、外周部の樹脂含有量が他の部位に比べて極端に小さくなっているため、成形性が悪化し、本圧縮時に成形体を維持することができなかった。また、比較例２では、本圧縮後においてコア部にクラックが発生していた。これに対して、実施例１〜３では、いずれもクラックが生じていなかった。この結果から、天板部および底板部よりも外周部の樹脂含有量を大きくすることで、クラックの発生が抑制できることが確認できた。
【００９８】
表１より、外周部の樹脂含有量を天板部および底板部よりも大きくした実施例１〜３では、比較例１〜５よりもインダクタンスが高くなっている。特に、実施例２および３は、比較例２に比べてコア全体の樹脂含有量が大きい（すなわち磁性紛体の比率が小さい）。樹脂含有量を大きくすると、相対的に磁性体の含有量が小さくなるため、理論的にはインダクタンスは低下する傾向となると考えられる。しかしながら、実施例２および３は、比較例２よりもインダクタンスが高い。この結果より、外周部での樹脂含有量を相対的に大きくすることで、見かけ上の透磁率が上昇し、インダクタンスの向上が図れることが証明できた。
【００９９】
これは、コアとしての見かけ上の透磁率においては、構成材料の透磁率のみではなく、各部位間の密着性が影響を及ぼしていることを示している。ここでは、外周部における樹脂含有量を大きくすることにより、外周部と天板部および底板部との密着性が向上し、その結果、コアとしての見かけ上の透磁率が向上したことでインダクタンスが向上したものと考えられる。
【０１００】
さらに、実施例１は、他の実施例２および３よりも、インダクタンスが高い。したがって、実施例１に示すように、樹脂含有量を、中芯部＜天板部（底板部）＜外周部の順に大きくすることで、コア部の密着性がより良好になると共に、インダクタンス値の向上効果が高まることが確認できた。
【０１０１】
実験２
実験２では、実験１と同様の工程で、インダクタ素子のサンプルを製造したが、各予備成形体における樹脂含有量のみを変更した。実験２における各実施例での樹脂含有量を、表２に示す。
【０１０２】
実施例４〜９では、天板部と底板部と中芯部との樹脂含有量を、磁性紛体１００重量部に対して０．７５重量部で固定し、外周部の樹脂含有量を１．５重量部〜６．０重量部の範囲で変更した。
【０１０３】
また、実施例１０〜１３および比較例６では、中芯部の樹脂含有量を、磁性紛体１００重量部に対して０．７５重量部で固定するとともに、外周部の樹脂含有量を５．０重量部で固定したうえで、天板部および底板部の樹脂含有量を０．２５〜５．０重量部の範囲で変更した。
【０１０４】
さらに、実施例１４〜１７では、天板部および底板部の樹脂含有量を、磁性紛体１００重量部に対して２．０重量部で固定するとともに、外周部の樹脂含有量を３．０重量部で固定したうえで、中芯部の樹脂含有量を０〜３．０重量部の範囲で変更した。
【０１０５】
【表２】
2020174127.tif 000004
【０１０６】
表２に示すように、実施例４〜９では、天板部および底板部よりも、外周部の樹脂含有量が大きいため、比較例１〜５に比べてインダクタンスが高くなっている。特に、外周部の樹脂含有量を２．０〜５．０重量部の範囲内に設定した実施例５〜８では、インダクタンスが４２μＨ以上となっており、インダクタ素子の特性向上に効果的であることが確認できた。
【０１０７】
また、実施例５と実施例６とでは、外周部以外の樹脂含有量が互いに共通しており、実施例６のほうが実施例５よりも、コア部全体の樹脂含有量が大きくなっている。それにも拘わらず、実施例６は、実施例５よりもインダクタンスが高い。この結果から、インダクタンスの向上には、天板部および底板部に対する外周部の樹脂含有量の比率が寄与していることが分かる。
【０１０８】
実施例９は、実施例４〜８に比べてインダクタンスが低減する。これは、外周部の樹脂含有量が大きいことにより密着性がより向上するが、対照的に磁性粉末量が小さくなり、その部位における透磁率が低下するためである。外周部の樹脂含有量が６．０重量部より大きくなると、密着性向上によるインダクタンスの上昇よりも、磁性粉末量の低減に伴う透磁率の低下のほうが、素子としてのインダクタンスに与える影響が大きくなる。この結果から、外周部における樹脂含有量は、６．０重量部以下が好ましいことがわかる。
【０１０９】
実施例１１〜１３では、天板部および底板部の樹脂含有量が０．５〜４．０重量部の範囲にあり、この範囲外にある実施例１０および比較例６に比べて、インダクタンスがより高くなっている。したがって、天板部および底板部の樹脂含有量を前記範囲とすることで、インダクタ素子の特性向上に効果的であることが確認できた。
【０１１０】
実施例１４〜１６では、中芯部の樹脂含有量が２．０重量部以下であり、２．０重量部以上含有している実施例１７と比べて、インダクタンスがより高くなっている。したがって、中芯部の樹脂含有量を前記範囲とすることで、インダクタ素子の特性向上に効果的であることが確認できた。
【０１１１】
中芯部は、インダクタンス素子として見た場合の磁束の通過領域であり、他の部位に比べて、中芯部を構成する透磁率が素子としてのインダクタンスに与える作用は大きくなる。つまり、中芯部については、密着性向上によるインダクタンスの上昇よりも、中芯部そのものの透磁率を高めることが素子としてのインダクタンスの向上に効果的である。実際に、実施例１４〜１６では、実施例１７に比べて樹脂含有量が小さく、磁性粉末の含有量が大きくなっている。すなわち、実施例１４〜１６では、中芯部そのものの透磁率が実施例１７に比べて大きくなっており、この結果から、中芯部における樹脂含有量は２．０重量部以下であることが好ましいことが分かる。
【０１１２】
実験３
実験３では、使用する樹脂の種類を変えて、実験１と同様にインダクタンス素子のサンプルを作成した。樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、フラン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）を使用した。
【０１１３】
その結果、いずれの樹脂を使用した場合であっても、実験１と同様に、外周部の樹脂含有量を他の部位（天板部および底板部）よりも大きくすることで、インダクタンスが向上する傾向となった。
【符号の説明】
【０１１４】
２，２Ａ，２Ｂ  …  インダクタ素子
４  …  巻線部
４α  …  巻軸中心
５  …  導体
５ａ，５ｂ  …  リード部                        
６  …  コア部
６ａ  …  天板部
６ｂ  …  底板部
６ｃ，６ｃ１，６ｃ２  …  外周部
６ｄ  …  中芯部
６ｅ  …  隙間部
７，７ａ，７ｂ，７ｃ  …  接合界面
６０ａ〜６０ｋ  …  予備成形体
７０ａ〜７０ｋ  …  接合予定面
８０  …  引出溝
９０  …  収容凹部
【図１Ａ】
2020174127.tif 000005
【図１Ｂ】
2020174127.tif 000006
【図２】
2020174127.tif 000007
【図３】
2020174127.tif 000008
【図４】
2020174127.tif 000009
【図５】
2020174127.tif 000010
【図６】
2020174127.tif 000011
【図７】
2020174127.tif 000012