(57)【要約】      （修正有）【課題】使用時に発生する熱を効率良く放散することができるとともに、適切な位置決めをスムーズに行ない、さらなる小型化も可能となるインダクタを提供する。【解決手段】ドラムコアの上部フランジ１１が円形で、下部フランジ１２が前記上部フランジよりも面積の大きい方形であるドラムコアと、下部フランジの底面に形成された互いに導通しない２つの電極面３０と、ドラムコアの上部フランジ及び芯部を収納する外形が方形のリング状スリーブ２０と、ドラムコアの芯部に少なくとも１周以上巻回させたコイルとからなり、リング状スリーブの外周と下部フランジの外周とが略同一の方形であるとともに、リング状スリーブが下部フランジ上に載置することによって効率良く熱を放散することができる。また、凸部及び凹部を設けることによって、位置ずれによる特性バラツキを抑制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラムコアの上部フランジが円形で、下部フランジが前記上部フランジよりも面積の大きい方形であるドラムコアと、前記下部フランジの底面に形成された互いに導通しない２つの電極面と、前記ドラムコアの上部フランジ及び芯部を収納する外形が方形のリング状スリーブと、前記ドラムコアの前記芯部に少なくとも１周以上巻回させたコイルとからなり、前記リング状スリーブの外周と前記下部フランジの外周とが略同一の方形であるとともに、該リング状スリーブが前記下部フランジ上に載置されていることを特徴とするインダクタ。
【請求項２】
前記下部フランジの外周縁に、少なくとも前記コイルの直径よりも深い１又は２の切欠きを有する請求項１記載のインダクタ。
【請求項３】
前記リング状スリーブの外周縁の最下部に、少なくとも前記コイルの直径よりも深い１又は２の切欠きを有する請求項１又は２記載のインダクタ。
【請求項４】
前記２つの電極面の面積の合計が、前記下部フランジの底面積に対して３０〜８０％である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項５】
前記２つの電極面の面積の合計が、前記下部フランジの底面積に対して６０〜７５％である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項６】
前記リング状スリーブに少なくとも１の凸部が設けられているとともに、前記ドラムコアに、該凸部に嵌合する凹部が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項７】
前記下部フランジの外周縁にコイルを引き出すための切欠きを有するとともに、他の外周縁に前記凹部が設けられている請求項６記載のインダクタ。
【請求項８】
前記凹部が、前記リング状スリーブの肉厚が最も薄い部位に設けられている請求項６又は７記載のインダクタ。
【請求項９】
前記下部フランジ上に前記リング状スリーブを載置したときに、これらが当接していて隙間がない請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項１０】
前記下部フランジ上に前記リング状スリーブを載置したときにできる、前記凸部と前記下部フランジとの隙間が、前記上部フランジと前記リング状スリーブとの隙間より小さい又は同じである請求項６乃至９のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項１１】
前記凹部は、前記電極面が形成されていない領域に設けられている請求項６乃至１０のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項１２】
前記コイルの一端が、前記下部フランジの切欠きで折り返されて前記電極面に接合されているとともに、前記コイルの他端が、前記下部フランジの他方の切欠きで折り返されて他方の前記電極面に接合されている請求項２乃至１１のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項１３】
前記リング状スリーブの上面と、前記上部フランジの上面とによって形成される環状間隙を少なくとも含む領域に接着剤を塗布して、これらを接合させた請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項１４】
前記リング状スリーブのコーナー部のいずれか１つ及び前記下部フランジのコーナー部のいずれか１つが部分的に肉盗みされて、該肉盗みされたコーナー同士が同じ位置になるように載置して得られた請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のインダクタ。
【請求項１５】
前記上部フランジ、前記下部フランジ及び前記芯部が圧粉、鉄粉、パーマロイ、センダスト、アモルファスから選択される１つからなり、前記リング状スリーブがＮｉ系フェライト、Ｍｎ系フェライト、圧粉、鉄粉、パーマロイ、センダスト、アモルファスから選択される１つからなる請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大電流に対応可能な小型の面実装型インダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コイルを巻いた磁性体のドラムコアと、そのドラムコアを包囲するスリーブとからなるインダクタが知られており、本発明者らは、そのようなインダクタとして既に、特開２０１２−１５４８７号公報でその構造を明らかにしている。そこでは、インダクタの破損を防いだり、製造工程を有利にしたりして、インダクタの小型化に対応し得る構造が示されている。また、特開平１１−２１９８２７号公報には、方形のドラムコアと方形のスリーブとで構成されているインダクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５４８７号公報
【特許文献２】特開平１１−２１９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献で開示されている構造では、さらに小型のインダクタを製造しようとしたときに、以下の課題に遭遇する。（１）特許文献１においては、ドラムコアにおいて発生した熱を効率良く外部に放散する経路が確保されておらず、発熱による不具合が発生する虞があること。また、上部フランジとスリーブの貫通孔が円形であるため、製造工程においてドラムコア又はスリーブが回転してしまい、適切な位置決めをスムーズに実施することが困難であること。スリーブ断面積を小さくすると、後述するコイルを巻回する領域が大きくなって特性上有利である反面、電極面がスリーブの底面に形成されているため、電極面積が小さくなり、放熱性が悪く、また基板に実装したときの密着強度が弱くなること。（２）特許文献２においては、上部フランジとスリーブの貫通孔が方形であるために、スリーブの大きさに見合ったインダクタ特性を十分に発揮することが出来ず、必要以上に大きなスリーブを使用せざるを得ず、小型化を阻害する要因となっていること。
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ドラムコア及びスリーブを特定の形状にすることによって、上記の課題を解決し、従来よりも小型のインダクタを製造することができることを見出した。したがって、本発明の課題は、使用時に発生する熱を効率良く放散することができるとともに、適切な位置決めをスムーズに行ない、さらなる小型化も可能となるインダクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ドラムコアの上部フランジが円形で、下部フランジが前記上部フランジよりも面積の大きい方形であるドラムコアと、前記下部フランジの底面に形成された互いに導通しない２つの電極面と、前記ドラムコアの上部フランジ及び芯部を収納する外形が方形のリング状スリーブと、前記ドラムコアの前記芯部に少なくとも１周以上巻回させたコイルとからなり、前記リング状スリーブの外周と前記下部フランジの外周とが略同一の方形であるとともに、該リング状スリーブが前記下部フランジ上に載置されていることを特徴とすることによりリング状スリーブの断面積に見合った電流特性を十分に発揮することができる。
【０００７】
前記下部フランジの１つの外周面又は対向する２つの外周面に、少なくとも前記コイルの直径よりも深い切欠きを有することにより、インダクタの最外周よりも外側にコイルがはみ出ないため、小型化を阻害する要因を排除できる。
【０００８】
前記リング状スリーブの１つの外周面又は対向する２つの外周面に、少なくとも前記コイルの直径よりも深い切欠きを有することにより、インダクタの最外周よりも外側にコイルがはみ出ないため、小型化を阻害する要因を排除できる。
【０００９】
前記２つの電極面の面積の合計を、前記下部フランジの底面積に対して３０〜８０％とすることにより、インダクタで発生した熱を効率良く基板に放出することができると同時に、ショート不良の発生も抑制することができる。
【００１０】
前記２つの電極面の面積の合計が、前記下部フランジの底面積に対して６０〜７５％とすることにより、インダクタで発生した熱をさらに効率良く基板に放出することができると同時に、ショート不良の発生も抑制することができる。
【００１１】
前記リング状スリーブに少なくとも１の凸部が設けられているとともに、前記ドラムコアに該凸部に対応する凹部が設けられていることにより、ドラムコアとリング状スリーブとの位置決めを容易にし、さらに、これらの回転を防止することにより、特性のバラツキを抑制することができる。
【００１２】
前記下部フランジの外周縁にコイルを引き出すための切欠きを有するとともに、他の外周縁に前記凹部が設けられていることによって、電極面の形状を変化させないので、その面積を広くとることができる。
【００１３】
前記凹部を、前記リング状スリーブの肉厚が最も薄い部位に設けることによって、リング状スリーブの物理的な強度を高めることができる。
【００１４】
前記下部フランジ上に前記リング状スリーブを載置したときに、これらを当接させて隙間をなくすことによって、磁束漏れ、すなわち特性の劣化を防止することができる。
【００１５】
前記下部フランジ上に前記リング状スリーブを隙間なく載置したときにできる、前記凸部と前記下部フランジとの隙間を、前記上部フランジと前記リング状スリーブとの隙間より小さい又は同じにすることによって、ドラムコアとリング状スリーブとの位置ずれ又は回転を防止する効果がより一層高くなる。
【００１６】
前記凹部を、前記電極面が形成されていない領域に設けることによって、電極面の形状を変化させないので、その面積を広くとることができる。
【００１７】
前記コイルの一端が、前記下部フランジの切欠きで折り返されて前記電極面に圧着されているとともに、前記コイルの他端が、前記下部フランジの他方の切欠きで折り返されて他方の前記電極面に圧着することによって、コイルの先端の位置決めが容易になり、また、切欠きで折り返すことによってコイルの全長を短くすることができる。
【００１８】
前記リング状スリーブの上面と、前記上部フランジの上面とによって形成される環状間隙を少なくとも含む領域に接着剤を塗布して、これらを接合させることによって、ドラムコアとリング状スリーブとを固定する。
【００１９】
前記リング状スリーブのコーナー部のいずれか１つ及び前記下部フランジのコーナー部のいずれか１つが部分的に肉盗みされて、該肉盗みされたコーナー同士が同じ位置になるように載置することによって、ドラムコアとリング状スリーブとを間違った向きで組み合わせてしまわないように自動機による検査や、目視確認することができる。
【００２０】
前記上部フランジ、前記下部フランジ及び前記芯部が圧粉、鉄粉、パーマロイ、センダスト、アモルファスから選択される１つからなり、前記リング状スリーブがＮｉ系フェライト、Ｍｎ系フェライト、圧粉、鉄粉、パーマロイ、センダスト、アモルファスから選択される１つからなるもので組み合わせることによって、インダクタの特性を最大限に引き出すことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の構成を採用したインダクタは、小型化による放熱特性の劣化と大電流化による発熱量の増加による不具合を同時に解決することができる。また、製造工程において発生していた、位置ずれによる特性のバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のドラムコアの斜視図。
【図２】本発明のドラムコアの下方斜視図。
【図３】本発明のリング状スリーブの斜視図。
【図４】コイルを巻回した本発明のドラムコアの斜視図。
【図５】本発明のインダクタの斜視図。
【図６】本発明のインダクタを基板に搭載したときの断面図。
【図７】切り欠きを設けた本発明のドラムコアの斜視図。
【図８】本発明のインダクタの断面図。
【図９】切り欠きを設けた本発明のリング状スリーブの斜視図。
【図１０】本発明のインダクタの断面図。
【図１１】本発明のインダクタの断面図。
【図１２】本発明のインダクタの底面図。
【図１３】磁束を示した本発明のインダクタの断面図。
【図１４】コイルを巻回する領域を示した本発明のインダクタの断面図。
【図１５】凸部を設けた本発明のリング状スリーブの斜視図。
【図１６】凹部を設けた本発明のドラムコアの斜視図。
【図１７】凹部を設けた本発明のドラムコアの下方斜視図。
【図１８】切り欠き及び凹部を設けた本発明のドラムコアの斜視図。
【図１９】凸部を凹部に嵌め込んだ本発明のインダクタの斜視図及びその部分拡大図。
【図２０】凸部を凹部に嵌め込んだ発明のインダクタの部分拡大図。
【図２１】凸部を凹部に嵌め込んだ本発明のインダクタの部分拡大図。
【図２２】コーナー部に肉盗み部を設けた本発明のインダクタの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明によるインダクタは以下の４つの部材からなる。
（１）ドラムコア１０
（２）リング状スリーブ２０
（３）電極面３０
（４）コイル４０
【００２４】
ドラムコア１０は、図１に示すように、円形の上部フランジ１１と、上部フランジよりも面積の大きい方形の下部フランジ１２と、これらを結合する芯部１３とからなる。また、図２に示すように、下部フランジ１２の裏面には、互いに導通しない２つの電極面３０が形成されている。
【００２５】
リング状スリーブ２０は、図３に示すように、外形が方形であり、上部フランジ１１と芯部１３とを完全に収納することができる大きさの貫通孔２１が設けられている。そして、リング状スリーブ２０の外形は、下部フランジ１２の外形とほぼ同じ方形となっていて、この貫通孔に収納することはできない。したがって、リング状スリーブ２０とドラムコア１０とを組み合わせたとき、リング状スリーブ２０は、下部フランジ１２の上に載置されることになる。このとき、リング状スリーブ２０と下部フランジ１２との間に隙間があると、磁束漏れにより特性の劣化を引き起こすので、これらは当接させるのが望ましい。
【００２６】
コイル４０は、図４に示すように、ドラムコアの芯部１３に少なくとも１周以上巻回されている。そして２つのコイル端部４０ａ及び４０ｂは、電極面３０に接続することができるように引き出されている。
【００２７】
本発明のインダクタは、図５及び図６に示すように、コイル４０を巻回したドラムコアにリング状スリーブ２０を被せて載置して得られ、電極面３０をはんだ等（図示なし）により基板５０上に面実装することができる。また、下部フランジ１２の外周とリング状スリーブの外周とは略同一の方形となっているので、インダクタ側面には無駄に飛び出した部分がなく、小型化に最適である。
【００２８】
インダクタの使用時は、電流が流れるコイル４０で覆われた芯部１３及びコイル４０が一般的に最も発熱する部位である。本発明では、上述したような構成を採用したことによって、芯部１３で生じた熱は、下部フランジ１２、電極面３０を通って基板５０へとスムーズに熱を放散できる経路が確保された構造となっている。したがって、小型化及び大電流化したインダクタであっても、発熱の問題をクリアすることができるようになったのである。
【００２９】
空気は熱を伝えにくいため、芯部１３で発生した熱は、上部フランジ１１から大気中へ放散されにくく、その放熱量は非常に小さいものである。一方、金属は空気よりも熱伝導性がはるかに高いため、芯部１３で発生した熱は、電極面３０を経由して基板５０へとスムーズに放散されるのである。したがって、電極面３０の面積を大きくするほど、本発明のインダクタは放熱性が良くなるのである。ただし、２つの電極面の距離が小さくなると、ショート不良を惹起する虞が生じるため、２つの電極面の面積の合計が下部フランジ１２の底面積に対して３０〜８０％の範囲、さらに望ましくは、６０〜８０％にするのが望ましい。
【００３０】
次に、コイル端部４０ａ及び４０ｂを電極面３０に接続する方法について説明する。上述したリング状スリーブ２０と下部フランジ１２との間には隙間がなく、コイル４０を通すことができないので、例えば、図７に示したように、下部フランジ１２の対向する２つの外周面に切欠き１４を設けることによって、図８に示すように、この切欠き１４からコイル４０を引き出すことができるようになる。しかし、リング状スリーブ２０を避けるために、コイルの直径４１よりも深い切欠き深さ４３が必要になり、下部フランジの強度が弱くなってしまう。
【００３１】
一方、図９に示すようにリング状スリーブ２０の対向する２つの外周面の最下部に切欠き１４を設けてもよい。しかし、この場合は図１０に示すように、コイル４０がインダクタの最外周よりも飛び出してしまうため、小型化の障害となってしまう。さらに、コイル４０が飛び出した分だけ、コイル４０の全長が長くなって抵抗が増え、インダクタの発熱量を増加させてしまう。
【００３２】
したがって、図１１に示すように、下部フランジ１２とリング状スリーブ２０との両方に切欠き１４を設けると、上述した不具合を回避することができて望ましい。さらに、この切欠き１４の深さは、コイル４０の直径４１と同じにするのが最も望ましい。引き出されたコイル４０の一端４０ａは、この切欠きで折り返されて電極面３０上に、導電性ボンド、スポット溶接、熱圧着、はんだなどの方法で接合される。コイル４０の他端４０ｂは、もう一方の切欠きで折り返されて他方の電極面３０上に同様の方法で接合される。図１２は、本発明のインダクタ１を下方から見た図で、点線は下部フランジ１２にリング状スリーブが載置される位置を示している。コイル４０は、切欠き１４の端で折り返されるため、切欠きの位置によってコイル４０を接合する位置が決まる。接合するとき、下部フランジには物理的な圧力がかかるため、下部フランジの下方にリング状スリーブ２０の肉部が存在している領域で接合を行なうと、下部フランジの破損を防ぐことができて望ましい。
【００３３】
本発明のインダクタは、上部フランジ１１を円形として、リング状スリーブ２０の外形を方形としたことによって、インダクタの特性を最大限に発揮することができる構造となっている。図１３に示すように、リング状スリーブ２０は、コイル４０によって発生する磁束を漏れなく周回させるために一定以上の断面積が必要である。ここで、インダクタの特性を向上させるため、図１４に示したコイル４０を巻回する領域４２をできるだけ大きくするには、上部フランジ１１の直径をリング状スリーブ２０の長さ（又は幅）に限りなく近づけることが望ましい。このとき、リング状スリーブの外形が方形であるので、そのコーナー部には磁束を周回させるための肉部が残っており、必要な断面積を確保することができるのである。
【００３４】
このように、コイルを巻回する領域４２を大きくすることによって、コイルの巻回数を増やすことができ、インダクタンスを増加させることができる。また、コイルの巻回数はそのままで（すなわちインダクタンスはそのままで）、直径４１が大きなコイルを使用することができるようになるため、コイルの抵抗値を下げることができ、インダクタの発熱を抑えることもできるようになるのである。
【００３５】
このような形状は、インダクタの特性を向上させるためには好都合な構造であるが、一方で、上部フランジ１１が円形であるがゆえに、ドラムコア１０とリング状スリーブ２０とが相対的に回転してしまい、これらの位置決めが困難になるという、製造工程上の問題を発生させる。また、リング状スリーブ２０とドラムコア１０との位置がずれた製品ができると、インダクタンスや直流重畳特性などが変化するため、安定した特性が得られなくなるといった不具合を生じる。そこで、図１５に示すように、リング状スリーブ２０の任意の場所に凸部１５を設けるとともに、図１６に示すように、ドラムコア１０の、その凸部１５に対応する場所に凹部１６を設けることにより、位置決めを容易にすることができ、しかも回転による特性のバラツキを防止することもできるようになる。もちろん、逆にリング状スリーブ２０の方に凹部を設け、ドラムコア１０に凸部を設けても同様の効果が得られる。
【００３６】
凸部１５は、１ヶ所だけでも位置決めを容易にすることができるが、２ヶ所又はそれ以上に設けると回転による特性のバラツキをさらに抑制することができる。凸部１５を形成する位置は、図１５に示したように、リング状スリーブ２０の肉厚が最も薄くなっている位置に形成すると、リング状スリーブ２０の強度が補強されるという効果も得られるので好ましい。
【００３７】
凹部１６を形成する位置は、図１７に示すように、電極の形状を変化させることのない領域に設けるのが望ましい。電極部に凹部を形成すると、電極面積が小さくなってしまい放熱特性を低下させてしまうからである。したがって、図１８に示すように、コイル４０を引き出すための切欠き１４が設けられていない、残りの外周面に凹部１６を形成するのが望ましい。
【００３８】
図１９に示すように、下部フランジ１２上に、リング状スリーブ２０を載置したときに、隙間１８ｂが存在すると磁束の漏れが生じて特性が低下してしまうので、隙間１８ｂは出来る限り小さくするのが良く、０とするのが最も望ましい。また、凸部１５と下部フランジ１２との隙間１８ａは、０にしてしまうと凸部１５を凹部１６に嵌め込むことが困難になって望ましくないが、隙間を大きくしすぎると、上述した位置ずれによる特性のバラツキを抑制する効果が小さくなるため、隙間１８ａは、上部フランジ１１とリング状スリーブ２０との間にできる隙間以下にするのが望ましい。リング状スリーブ２０を金型プレスで製造する場合、凸部の付け根部分にＲがつくことは避けられないので、それに対応する下部フランジの好ましい形状の例を図２０及び図２１に示した。
【００３９】
このように、凹部及び凸部によって、リング状スリーブ２０が回転しないように固定することができる。しかし、リング状スリーブ２０を上方にはずす方向には固定されていないため、ドラムコア１０とリング状スリーブ２０とは、接着剤で固定してこれらを一体化している。上部フランジ１１とリング状スリーブ２０との間に形成される環状間隙に接着剤を塗布することによって、接着剤がこの環状間隙に流れ込み、上部フランジ１１の外周とリング状スリーブ２０の内周とを接合する。接着剤を塗布する領域は、インダクタ１の上面全面でも一部だけでも良いが、少なくとも環状間隙を含む領域であれば、ドラムコア１０とリング状スリーブ２０とを一体化することができる。
【００４０】
本発明のインダクタは、図２２に示すように、４つのコーナー部のいずれか１つが部分的に肉盗みされており、ドラムコア１０とリング状スリーブ２０とが正しい位置関係になっているかどうかが分かるようになっている。上述した凸部と凹部とで位置決めをすることができるが、例えば、凸部をリング状スリーブ２０の対向する２つの外周部に配置した場合には、リング状スリーブ２０を１８０度回転させても組み合わせることができてしまうのである。このような組み合わせ方にならないように、このような肉盗み部を設けているのである。さらに、この肉盗み部は、検査時に自動機や目視確認で不良を発見することができるという効果もある。
【００４１】
インダクタを大電流化するために、ドラムコア１０の材質として、圧粉、鉄粉、パーマロイ、センダスト、アモルファスから選択される１つを採用する。また、リング状スリーブは、Ｎｉ系フェライト、Ｍｎ系フェライト、圧粉、鉄粉、パーマロイ、センダスト、アモルファスなどの、所定の透磁率を有する材料とするのが望ましい。
【００４２】
上述してきた構成を採用することにより、本発明のインダクタは、大電流化と小型化を同時に達成し、さらに大電流化したことによる発熱の問題をも解決したインダクタを提供することができるのである。本発明者らは、上記構成を採用することによって１．５ｍｍ角、高さ０．６ｍｍという超小型インダクタの提供を実現したのである。
【００４３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限りにおいて種々の態様で実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によるインダクタは、超小型の電子部品を使用する携帯電話、スマートフォン、タブレット、パソコンなどの分野に幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１；インダクタ
１０；ドラムコア
１１；上部フランジ
１２；下部フランジ
１３；芯部
１４；切欠き
１５；凸部
１６；凹部
１７；肉盗み部
１８ａ、１８ｂ；隙間
２０；リング状スリーブ
２１；貫通孔
３０；電極面
４０；コイル
４０ａ、４０ｂ；コイル端部
４１；コイル直径
４２；コイルを巻回する領域
４３；切欠き深さ
５０；基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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