(57)【要約】  インダクタンスの向上と、電流密度の向上と、を両立できること。  基板（２）を母材に用いるインダクタ（１Ａ）であって、コア部（３）及びコイル部（４）と、コイル部（４）の導体（４０）間に形成される絶縁部（５）と、コア部（３）及びコイル部（４）を外部に接続する端子部（６，７）と、を備えている。コイル部（４）に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向は、基板（２）の平面方向である。コイル部（４）の少なくとも一部では、コイル部（４）の方形状断面積（Ｓ１）の幅（ｗ）と厚み（ｔ）の両方を、絶縁部（５）の幅（ｄ）よりも大きく設定する。
2017221321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を母材に用いたインダクタであって、
コア部及びコイル部と、前記コイル部の導体間に形成される絶縁部と、前記コア部及び前記コイル部を外部に接続する端子部と、を備え、
前記コイル部に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向は、前記基板の平面方向であり、
前記コイル部の少なくとも一部では、前記コイル部の方形状断面積の幅と厚みの両方を、前記絶縁部の幅よりも大きく設定する
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項２】
請求項１に記載されたインダクタにおいて、
前記コイル部の全ての領域において、前記コイル部の方形状断面積の幅と厚みの両方を、前記絶縁部の幅よりも大きく設定する
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたインダクタにおいて、
前記コイル部の方形状断面積の幅は、前記コイル部の方形状断面積の厚みよりも大きく設定される
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載されたインダクタにおいて、
複数のコイル部を備え、
前記複数のコイル部は、前記基板の平面方向に並んで形成され、
前記複数のコイル部に流れる電流に応じて発生する磁束は、前記複数のコイル部の内部で直列に結合している
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの何れか一項に記載されたインダクタにおいて、
前記主たる方向が異なる複数のコイル部を備え、
前記複数のコイル部に流れる電流に応じて発生する磁束は、前記複数のコイル部間で直列に結合している
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載されたインダクタにおいて、
前記コイル部の外層に前記絶縁部を介して配置された少なくとも一つ以上の外層コイル部を備え、
前記外層コイル部に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向は、前記コイル部に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向と同じである
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項７】
請求項６に記載されたインダクタにおいて、
前記外層コイル部の導体は、前記コイル部の導体間に形成される絶縁部の外層に配置される
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載されたインダクタにおいて、
前記外層コイル部の導体の数は、前記コイル部の導体の数よりも少ない
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項９】
請求項６から請求項８までの何れか一項に記載されたインダクタにおいて、
前記外層コイル部と、前記コイル部とは、直列に接続される
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項１０】
請求項６から請求項８までの何れか一項に記載されたインダクタにおいて、
複数のコイル部同士は、直列に接続され、
複数の外層コイル部同士は、直列に接続され、
前記直列に接続された複数のコイル部と、前記直列に接続された複数の外層コイル部と、は、並列に接続される
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項１１】
請求項５から請求項１０までの何れか一項に記載されたインダクタにおいて、
前記コア部は、少なくとも一つ以上のコイル部間に配置される
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までの何れか一項に記載されたインダクタにおいて、
前記コイル部の方形状断面積の幅は、前記基板の中央に近づくほど大きく設定される
ことを特徴とするインダクタ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までの何れか一項に記載されたインダクタにおいて、
前記母材は、シリコン、フェライト及びガラスエポキシのうちいずれか一つである
ことを特徴とするインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を母材に用いたインダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜形成技術を利用して形成されたインダクタが知られている。このインダクタは、母材となる支持体の上に、磁性層や、この磁性層に巻き回した複数のコイル等を配置して構成される。このコイルを形成するプロセスは、コイルの導体間のギャップを狭くするために、２段階に分かれる。このプロセスを経過して製造されたコイルは、幅広の方形状断面積を有する。方形状断面積が幅広のコイルが形成されることで、インダクタのコイル密度が高まる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９７６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、インダクタの電流容量を向上させるには、コイルの抵抗値を下げる必要がある。このため、コイルの方形状断面積を幅広にするのが効果的である。一方、高いインダクタンス値を得るためには、コイルの巻き数と、巻き数密度と、だけでなく、そのコイルによって発生した磁束を鎖交させるうえで厚み方向にコイルの方形状断面積が大きいことが肝要である（鎖交磁束）。基板を母材として、基板の平面方向に磁界を生成させるインダクタにおいて、厚み方向に方形状断面積を稼ぐには、基板の厚みを充分に使うことが望ましい。しかし、従来のインダクタにあっては、コイルの方形状断面積の厚みがコイル導体間のギャップよりも小さい。小さくした分、厚み方向にコイル部の方形状断面積を稼げない。一方、コイル部の厚みを単に大きくしても、導体間のギャップから磁束が漏れ、インダクタンスが低下する、という問題は残る。また、コイルの厚みを大きくし過ぎると、方形状断面積も大きくなり、電流容量が低下する。このため、インダクタンスの向上と、電流密度の向上と、を両立できない、という問題がある。
ここで、「ギャップ」とは、隣り合う導体間の距離をいう。「コイル密度」とは、コイルの断面積に対して導体の断面積が占める割合をいう。「電流容量」とは、単位面積当たりの電流をいい、例えば、電流をコイルの断面積で除した値を示す。「磁束」とは、コイル１巻を貫く磁力線の本数をいう。「鎖交」とは、磁束とコイルとが、鎖と鎖が繋がるような関係にあることをいう。「鎖交磁束」とは、コイルの巻き数がＮ（１以上の整数）巻きであるとすると、Ｎ巻きのコイル部全体を貫く磁力線の本数をいう。「電流密度」とは、単位面積に垂直な方向に単位時間に流れる電気量（電荷）のことをいう。【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、インダクタンスの向上と、電流密度の向上と、を両立でき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】
上記目的を達成するため、本発明は、基板を母材に用いるインダクタであって、コア部及びコイル部と、コイル部の導体間に形成される絶縁部と、コア部及びコイル部を外部に接続する端子部と、を備えている。コイル部に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向は、基板の平面方向である。コイル部の少なくとも一部では、コイル部の方形状断面積の幅と厚みの両方を、絶縁部の幅よりも大きく設定する。
【発明の効果】
【０００７】
この結果、インダクタンスの向上と、電流密度の向上と、を両立できるインダクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１におけるパワーインダクタの全体構成を示す斜視図であって、コイル部の構造を基板の外側から透視した図である。
【図２】実施例１におけるパワーインダクタの寸法構成を示す断面図である。
【図３】実施例２におけるパワーインダクタの全体構成を示す平面図である。
【図４】Ｂ−Ｈカーブを示す説明図である。
【図５】実施例３におけるパワーインダクタの全体構成を示す平面図であって、コイル部の構造を外層コイル部の外側から透視した図である。
【図６】実施例３におけるコイル部及び外層コイル部の接続構成を示す図である。
【図７Ａ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のメッキ処理を示す断面図である。
【図７Ｂ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のコイル部パターン形成処理を示す断面図である。
【図７Ｃ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のエッチング処理を示す断面図である。
【図７Ｄ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法の絶縁膜形成処理を示す断面図である。
【図７Ｅ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のコイル部パターン形成処理を示す断面図である。
【図７Ｆ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のエッチング処理を示す断面図である。
【図７Ｇ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法の成膜処理を示す断面図である。
【図７Ｈ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のコイル部パターン形成処理を示す断面図である。
【図７Ｉ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のエッチング処理を示す断面図である。
【図７Ｊ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法の絶縁膜形成処理を示す断面図である。
【図７Ｋ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のコイル部パターン形成処理を示す断面図である。
【図７Ｌ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のエッチング処理を示す断面図である。
【図７Ｍ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法の絶縁膜形成処理を示す断面図である。
【図７Ｎ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のコイル部パターン形成処理を示す断面図である。
【図７Ｏ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のエッチング処理を示す断面図である。
【図７Ｐ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法の成膜処理を示す断面図である。
【図７Ｑ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のコイル部パターン形成処理を示す断面図である。
【図７Ｒ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法のエッチング処理を示す断面図である。
【図７Ｓ】実施例３におけるパワーインダクタの製造方法の絶縁膜形成処理を示す断面図である。
【図８】実施例４におけるパワーインダクタの全体構成を示す平面図であって、コイル部の構造を外層コイル部の外側から透視した図である。
【図９】実施例５におけるパワーインダクタの全体構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のインダクタを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例５に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
実施例１におけるインダクタは、車両の走行用駆動源となるモータジェネレータのインバータに接続されたパワーインダクタ（インダクタの一例）に適用したものである。以下、実施例１におけるパワーインダクタの構成を、「全体構成」、「寸法構成」に分けて説明する。【００１１】
［全体構成］
図１は実施例１におけるパワーインダクタの全体構成を示す。以下、図１に基づいて、全体構成を説明する。【００１２】
以下では、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。詳細には、パワーインダクタの幅方向をＸ軸方向（＋Ｘ方向)とする。また、Ｘ軸方向に直交して、パワーインダクタの前後方向をＹ軸方向（＋Ｙ方向)、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交し、パワーインダクタの高さ方向をＺ軸方向（＋Ｚ方向)とする。なお、＋Ｘ方向を右方向（−Ｘ方向を左方向)、＋Ｙ方向を前方向（−Ｙ方向を後方向)、＋Ｚ方向を上方向（−Ｚ方向を下方向)として、適宜使用する。【００１３】
実施例１のパワーインダクタ１Ａは、母材の内部に基本構成要素となるコイル部を形成したものである。パワーインダクタ１Ａは、基板２をシリコン（母材）に用いたインダクタである。パワーインダクタ１Ａは、コア部３と、コイル部４（例えば、銅）と、コイル部ターン間ギャップ５（絶縁部）と、電極部６（端子部）と、電極部７（端子部）と、を備える。【００１４】
基板２は、コア部３、コイル部４、電極部６及び電極部７を支持する支持体となる。基板２は、Ｙ軸方向に延びる細長形状を有する。【００１５】
コア部３は、基板２の内部２ｉに埋め込まれ、所望のインダクタンスを得るための磁路となる。
ここで、「磁路」とは、コイル部４に流れる電流に応じて生成される磁束の通り道である。【００１６】
コイル部４は、通電される電流に応じて磁界を生成する。コイル部４に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向は、基板２のＸ軸方向（平面方向）である。コイル部４は、複数の導体４０がコア部３の外周に螺旋状に形成される。各導体４０は、コイル部ターン間ギャップ５の分をＹ軸方向に離間した位置に配置される。Ｙ軸方向における離間距離（後述するコイル部ターン間ギャップ５の幅ｄ）は、漏れ磁束を考慮して予め設定される。コイル部４は、不図示のシリコン酸化膜で覆われている。コイル部４は、＋Ｘ方向端部に巻き始め部Ｓを有する。コイル部４は、−Ｘ方向端部に巻き終わり部Ｅを有する。
ここで、「磁界」とは、磁気がはたらく空間の状態をいう。「磁気」とは、鉄片を引き付けたり方位を指したりする、磁石に特有な物理的性質をいう。「平面方向」とは、ＸＹ軸方向を意味する。「漏れ磁束」とは、基板２の内部２ｉからコイル部ターン間ギャップ５を介してパワーインダクタ１Ａの外部に漏れ出る磁束を意味する。【００１７】
コイル部ターン間ギャップ５は、コイル部４の導体４０間に形成される。コイル部ターン間ギャップ５は、隣接する導体４０同士を絶縁する。コイル部ターン間ギャップ５は、不図示のシリコン酸化膜で埋められる。斜め要素部５ｎは、隣接する導体４０同士がＸ軸方向にオフセットしてつながる部位である。【００１８】
電極部６（例えば、銅）及び電極部７（例えば、銅）は、コア部３及びコイル部４を外部に接続する。電極部６は、コイル部４の巻き始め部Ｓを介して、コア部３及びコイル部４を不図示のバッテリに接続する。電極部７は、コイル部４の巻き終わり部Ｅを介して、コア部３及びコイル部４を不図示のインバータに接続する。【００１９】
［寸法構成］
図２は実施例１におけるパワーインダクタの寸法構成を示す断面図である。以下、図２に基づいて、寸法構成を説明する。【００２０】
コイル部４は、方形状断面積Ｓ１の幅ｗである。コイル部４は、方形状断面積Ｓ１の厚みｔである。方形状断面積Ｓ１の幅ｗは、方形状断面積Ｓ１の厚みｔよりも大きく設定される（ｗ＞ｔ）。【００２１】
コイル部ターン間ギャップ５は、Ｚ軸方向の幅ｄである。コイル部ターン間ギャップ５において、斜め要素部５ｎは、幅ｄ’である（ｄ>ｄ’）。コイル部４の全ての領域において、コイル部４の方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔの両方は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きく設定される。即ち、幅ｗの上限値は、コイル部４の抵抗値を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。幅ｗの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。厚みｔの上限値は、漏れ磁束の量を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。厚みｔの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄは、１μｍ以下程度に設定される。コイル部４の方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔは、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大幅に大きく設定される。幅ｗは、２０μｍ〜数ｍｍ（ただし１０ｍｍ以下）に設定される。厚みｔは、数μｍ〜２００μｍくらいに設定される。
ここで、「オフセット」とは、導体４０をコイル部４の軸線に沿う方向に移行させながら螺旋状に巻くときの導体４０間のギャップを意味する。【００２２】
次に、作用を説明する。
実施例１のパワーインダクタ１Ａにおける作用を、「磁気飽和の発生メカニズム」、「パワーインダクタ１Ａにおける特徴作用」に分けて説明する。【００２３】
［磁気飽和の発生メカニズム］
例えば、パワーインダクタにおいては、一般的な通信用プリントコイル部と比較して大きな電流が流れるため、発生する磁界も大きい。磁性体コアを用いる場合には、磁気飽和の発生により、コアの飽和磁束密度に到達しやすい、という課題がある。以下、磁気飽和の発生メカニズムを説明する。
ここで、「磁気飽和」とは、磁性体に外部から磁界を加え、それ以上外部から磁界を加えても磁化の強さが増加しない状態をいう。「飽和磁束密度」とは、磁気飽和が発生した状態における磁束密度である。「磁束密度」とは、磁束の単位面積当たりの面密度である。【００２４】
パワーインダクタは電力変換器に用いられ、エネルギーを貯蔵したり電流を維持したりする目的で用いられることが多く、通信用の回路と比較すると、流れる電流が多いことが特徴である。即ち、パワーインダクタはインダクタとしての機能を持ちつつ、大電流容量であることが肝要である。一般的には絶縁皮膜を施した導線を磁性体コアに巻回して構成されていた。
電力変換器に用いられる半導体デバイスが高速応答するようになると、電力変換器のスイッチング周波数が高くなり、インダクタに流れる電流の基本波周波数も高くなる。このため、表皮効果による導線内の電流密度分布が顕著になり、コイル部の抵抗損失が増大する、という課題が生じる。この課題に対しては、絶縁皮膜を施した極細導線を束ねたリッツ線を用いることで、電流密度分布を抑制する方法が取られている。
ここで、「表皮効果」とは、交流電流が導体を流れるとき、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる現象のことである。【００２５】
しかし、基本波周波数上昇とともに、コイル部における絶縁体の割合が増えるため、インダクタの体積当たりの電流密度が低下するという問題があった。特に巻き線の場合は、コアに巻回する際の形状変化も大きいため、有機絶縁皮膜の信頼性を保つのが困難である。そのため、材料特性として必要な厚さよりも十分厚い皮膜を施すことが好ましい。【００２６】
一方で、通信用に用いられるプリントコイル部などは、導線を巻回するのではなく、フォトリソグラフィを用いて、コイル部を形成していくため、製造時の形状変化を伴わない。そのため、要求される絶縁耐圧に対して、冗長な膜厚を付与する必要がない。特にシリコン酸化膜などは均一な膜を付与することが容易であり、信頼性が高い。【００２７】
このようなことから、パワーインダクタにおいても高周波化した場合には導線を巻回するのではなく、プリントコイル部と同様のプロセスで作ることで、コイル部における導体に対する絶縁体の割合を低減する。この低減により、高パワー密度化できる可能性がある。しかし、パワーインダクタは、通信用プリントコイル部と比較して大きな電流が流れるため、より低抵抗で抜熱性能（冷却性能）の高い構造であることが好ましい。また、パワーインダクタは、電流値が大きいほど、発生する磁界も大きくなる。そのため、磁性体コアを用いる場合には、磁気飽和の発生により、コアの飽和磁束密度に到達しやすい、という課題がある。【００２８】
次に、ソレノイドコイル部の理論式を元にインダクタンスについて説明する。インダクタンスＬは以下の式（１）で表すことができる。
2017221321.tif 000003
ここで、「Ｎ」とは、直列に接続されるコイル部のターン数である。「μ」とは、磁路の透磁率である。「Ｓ」とは、コイル部によりコアが囲まれる断面積である。「Ｎ/ｌ」とは、単位長さ当たりの巻き数、即ち、ターン数密度である。また、この式（１）を導出する過程で用いる磁束密度Ｂは以下の式（２）で表すことができる。
2017221321.tif 000004
ここで、「Ｉ」とは、コイル部に通電される電流である。「Ｈ」は、Ｉによってソレノイドコイル部内に生じる磁界である。一般的に、磁性体を用いた場合、その材料に応じた飽和磁束密度が存在し、電流を増やしても、磁束密度は増加しなくなる領域がある。【００２９】
［パワーインダクタ１Ａにおける特徴作用］
上記の式（２）からわかるように、パワーインダクタにおいてはＩが大きいため、従来と同じＮ/ｌではすぐに磁気飽和してしまう。磁束密度を増やさずにインダクタンスを増やすためには、磁路の透磁率とターン数密度を必要な電流を通電した際にも、飽和磁束密度以下になるよう調整するのが有効である。即ち、ターン数と、コイル部によりコアが囲まれる面積と、を増やすのが有効である。【００３０】
実施例１では、コイル部４の少なくとも一部では、コイル部４の方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔの両方を、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きく設定する。
即ち、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄが、方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔの両方よりも小さく設定される。このため、磁束が漏れるスペースを小さくすることが可能となる。これにより、磁束密度を増やさずにインダクタンスを向上できる。また、コイル部４の方形状断面積Ｓ１がＸ軸方向に広い構造なので、コイル部４の抵抗値を効果的に下げることが可能となる。このため、パワーインダクタ１Ａの電流容量を向上させることが可能となる。
その結果、インダクタンスの向上と、電流密度の向上と、を両立できる。【００３１】
実施例１では、コイル部４の全ての領域において、コイル部４の方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔの両方を、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きく設定する。
即ち、コイル部４の全ての領域において、磁束が漏れるスペースを小さく、且つ、コイル部４の方形状断面積Ｓ１をＸ軸方向に広い構造とすることが可能となる。このため、インダクタンスと電流密度とを向上できる領域が、コイル部４の全ての領域に及ぶことになる。
従って、コイル部４のより広い範囲で、インダクタンスの向上と、電流密度の向上と、を両立できる。【００３２】
実施例１では、コイル部４の方形状断面積Ｓ１の幅ｗは、コイル部４の方形状断面積Ｓ１の厚みｔよりも大きく設定される。
即ち、コイル部４の方形状断面積Ｓ１がＸ軸方向に長く、Ｙ軸方向に短い形状となる。
従って、コイル部４が生成する鎖交磁束の断面積（図１に示すＹ方向の断面積Ｓ２）を広く確保しながら、方形状断面積Ｓ１を広く確保することができる。【００３３】
実施例１では、母材は、シリコンである。
即ち、母材は、半導体材料として一般的なシリコンで構成される。このため、パワーインダクタ１Ａを、既存の半導体製造装置を用いて製造できる。
従って、パワーインダクタ１Ａを安価に製造できる。【００３４】
次に、効果を説明する。
実施例１におけるパワーインダクタ１Ａにあっては、下記に列挙する効果が得られる。【００３５】
(1) 基板（基板２)を母材（シリコン）に用いたインダクタ（パワーインダクタ１Ａ）であって、
コア部（コア部３）及びコイル部（コイル部４）と、コイル部（コイル部４）の導体（導体４０）間に形成される絶縁部（コイル部ターン間ギャップ５）と、コア部（コア部３）及びコイル部（コイル部４）を外部に接続する端子部（電極部６及び電極部７）と、を備え、
コイル部（コイル部４）に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向（Ｘ軸方向）は、基板（基板２)の平面方向（Ｘ軸方向）であり、
コイル部（コイル部４）の少なくとも一部では、コイル部（コイル部４）の方形状断面積（方形状断面積Ｓ１）の幅（幅ｗ）と厚み（厚みｔ）の両方を、絶縁部（コイル部ターン間ギャップ５）の幅（幅ｄ）よりも大きく設定する（図２)。
このため、インダクタンスの向上と、電流密度の向上と、を両立できる半導体装置（パワーインダクタ１Ａ）を提供することができる。【００３６】
(2) コイル部（コイル部４）の全ての領域において、コイル部（コイル部４）の方形状断面積（方形状断面積Ｓ１）の幅（幅ｗ）と厚み（厚みｔ）の両方を、絶縁部（コイル部ターン間ギャップ５）の幅（幅ｄ）よりも大きく設定する（図２)。
このため、(1)の効果に加え、コイル部（コイル部４）のより広い範囲で、インダクタンスの向上と、電流密度の向上と、を両立できる。【００３７】
(3) コイル部（コイル部４）の方形状断面積（方形状断面積Ｓ１）の幅（幅ｗ）は、コイル部（コイル部４）の方形状断面積（方形状断面積Ｓ１）の厚み（厚みｔ）よりも大きく設定される（図２)。
このため、(1)及び(2)の効果に加え、コイル部（コイル部４）が生成する鎖交磁束の断面積（Ｙ方向の断面積Ｓ２）を広く確保しながら、方形状断面積（方形状断面積Ｓ１）を広く確保することができる。【００３８】
(4) 母材は、シリコンである（図１及び図２）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、パワーインダクタ１Ａを安価に製造できる。
【実施例２】
【００３９】
実施例２は、複数のコイル部を備えた例である。【００４０】
まず、構成を説明する。
実施例２におけるインダクタは、実施例１と同様に、モータジェネレータのインバータに接続されたパワーインダクタ（インダクタの一例）に適用したものである。以下、実施例２におけるパワーインダクタの構成を、「全体構成」、「寸法構成」に分けて説明する。【００４１】
［全体構成］
図３は実施例２におけるパワーインダクタの全体構成を示す。以下、図３に基づいて、全体構成を説明する。【００４２】
実施例２のパワーインダクタ１Ｂは、実施例１と同様に、母材に基本構成要素となるコイル部を形成したものである。パワーインダクタ１Ｂは、実施例１と同様に、基板２をシリコン（母材）に用いたインダクタである。パワーインダクタ１Ｂは、複数のフェライトコア３（コア部）と、複数のコイル部４Ａ〜４Ｈ（例えば、銅）と、コイル部ターン間ギャップ５（絶縁部）と、電極部６（端子部）と、電極部７（端子部）と、を備える。図３中の巻き始め部Ｓは、各コイル部４Ａ〜４Ｈの巻き始め部Ｓを示す。巻き終わり部Ｅは、各コイル部４Ａ〜４Ｈの巻き終わり部Ｅを示す。【００４３】
基板２は、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｈ、電極部６及び電極部７を支持する支持体となる。基板２は、方形状の外形を有する。【００４４】
各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｈで生成された磁束を蛇行しながら鎖交させる。各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｈ間に配置され、各コイル部４Ａ〜４Ｈ同士を繋ぐ磁路となる。各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｈに内包される被内包部３ｉと、各コイル部４Ａ〜４Ｈから露出した露出部３ｅと、を備える。図中の二点鎖線は、被内包部３ｉと、露出部３ｅとの境界を示す。コイル部４Ｈの巻き終わり部Ｅと、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓとを繋ぐフェライトコア３を、終端フェライトコア３Ｅとする。【００４５】
各コイル部４Ａ〜４Ｈは、通電される電流に応じて磁束を生成する。各コイル部４Ａ〜４Ｈは、基板２の平面上にＹ軸方向に並んで形成される。各コイル部４Ａ〜４Ｈ同士は、直列に接続される。各コイル部４Ａ〜４Ｈへの電流の入出力は、電極部６及び電極部７から行われる。即ち、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓを介して電極部６から入力された電流は、コイル部４Ａ〜４Ｈを流れた後、コイル部４Ｈの巻き終わり部Ｅを介して電極部７から外部に出力される。また、コイル部４Ｂ，４Ｄ，４Ｆ，４Ｈと、コイル部４Ａ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｇとは、電流に応じて発生する磁界の主たる方向が異なる。即ち、コイル部４Ｂ，４Ｄ，４Ｆ，４Ｈに発生する磁界の主たる方向は、＋Ｘ方向となる。コイル部４Ａ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｇに発生する磁界の主たる方向は、−Ｘ方向となる。各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部は、被内包部３ｉの一部を内包する端部４ｅを除き、図３に示す一点鎖線で囲んだギャップＧが形成されている。コイル部４Ａとコイル部４Ｈの端部４ｅ同士は、終端フェライトコア３Ｅにより結合される。
ここで、「ギャップＧ」とは、フェライトコア３よりも透磁率の小さい部材（例えば空気などの非磁性体）で埋められたエリアを意味する。「非磁性体」とは、強磁性体でない物質のことをいう。「強磁性体」とは、鉄、コバルト、ニッケル又はこれらの合金、フェライトなど、外部の磁場により磁石になりやすい物質をいい、比較的透磁率が高い物質のことをいう。【００４６】
コイル部ターン間ギャップ５は、各コイル部４Ａ〜４Ｈの導体４０間に形成される。コイル部ターン間ギャップ５は、隣接する導体４０同士を絶縁する。コイル部ターン間ギャップ５は、不図示のシリコン酸化膜で埋められる。斜め要素部５ｎは、各コイル部４Ａ〜４Ｈの導体４０同士がＸ軸方向にオフセットしてつながる部位である。【００４７】
電極部６（例えば、銅）及び電極部７（例えば、銅）は、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｈを外部に接続する。電極部６は、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓを介して、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｈを不図示のバッテリに接続する。電極部７は、コイル部４Ｈの巻き終わり部Ｅを介して、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｈを不図示のインバータに接続する。【００４８】
［寸法構成］
以下、図３に基づいて、寸法構成を説明する。【００４９】
各コイル部４Ａ〜４Ｈは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の幅ｗである。各コイル部４Ａ〜４Ｈは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の厚みｔである。方形状断面積Ｓ１の幅ｗは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の厚みｔよりも大きく設定される。【００５０】
コイル部ターン間ギャップ５は、実施例１と同様に、Ｚ軸方向の幅ｄである。コイル部ターン間ギャップ５において、コイル部４Ａ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｇの斜め要素部５ｎは、実施例１と同様に、幅ｄ’である（ｄ>ｄ’）。図３では隠れていて見えないが、コイル部４Ｂ，４Ｄ，４Ｆ，４Ｈの斜め要素部５ｎも、幅ｄ’である（ｄ>ｄ’）。各コイル部４Ａ〜４Ｈの全ての領域において、各コイル部４Ａ〜４Ｈの方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔの両方は、実施例１と同様に、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きく設定される。即ち、幅ｗの上限値は、各コイル部４Ａ〜４Ｈの抵抗値を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。幅ｗの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。厚みｔの上限値は、漏れ磁束の量を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。厚みｔの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。【００５１】
次に、作用を説明する。
実施例２のパワーインダクタ１Ｂにおける作用を、「磁路全体の透磁率の調整作用」、「Ｂ−Ｈカーブの傾き緩和作用」、「パワーインダクタ１Ｂにおける特徴作用」に分けて説明する。【００５２】
［磁路全体の透磁率の調整作用］
コイル部４Ａとコイル部４Ｈの端部４ｅ同士は、終端フェライトコア３Ｅにより磁束漏れの無い状態で結合される。この結合により、各コイル部４Ａ〜４Ｈにおいて、通電される電流に応じて生成される磁束は、閉じたループを形成する。
ここで、「ループ」とは、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｈにより形成された磁束の一連の流れをいう。「閉じたループ」とは、磁束の一連の流れが開放されずに閉じた状態をいう。【００５３】
上記のように、各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部は、被内包部３ｉの一部を内包する端部４ｅを除き、フェライトコア３よりも透磁率の小さい部材で埋められる。つまり、各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部は、端部４ｅよりも奥部の方で透磁率が小さい構造を有する。このように、各コイル部４Ａ〜４Ｈは、構造的に磁束が漏れにくい奥部の透磁率が小さく調整される。この調整により、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｈを１つの磁路とみなしたときの磁路全体の等価的な透磁率を低下させることが可能となる。等価的な透磁率の低下は、Ｂ−Ｈカーブの傾きを緩和することによって実現可能である。これにより、磁路全体の磁気飽和を回避することができる。【００５４】
［Ｂ−Ｈカーブの傾き緩和作用］
図４は、Ｂ−Ｈカーブを示す説明図である。以下、図４に基づいて、Ｂ−Ｈカーブの傾き緩和作用を説明する。図４において、横軸は磁界Ｈであり、縦軸は磁束密度Ｂである。【００５５】
Ｂ−Ｈカーブは、磁気ヒステリシス特性を有する。磁束密度Ｂは、磁界強度の絶対値が大きくなるほど絶対値が大きくなる。磁束密度は、磁界強度の絶対値が所定の強さ以上になっても、所定の飽和磁束密度Ｂｓに維持される。
図中の実線で示すカーブＡは、各コイル部４Ａ〜４Ｈの端部４ｅ同士を繋ぐ部分と、各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部の全体と、にフェライトコアを配置したときのＢ−Ｈカーブである。破線で示すカーブＢは、各コイル部４Ａ〜４Ｈの端部４ｅ同士を繋ぐ部分と、端部４ｅよりもコイル部内部に少し入り込んだ部分と、にフェライトコア３を配置したときのＢ−Ｈカーブである。点線で示すカーブＣは、各コイル部４Ａ〜４Ｈの端部４ｅ同士を繋ぐ部分にフェライトコア３を配置したときのＢ−Ｈカーブである。一点鎖線で示す直線Ｄは、各コイル部４Ａ〜４Ｈの何れにもフェライトコア３を配置していないときの直線である。この直線の傾きｍは、真空の透磁率μ０である。【００５６】
各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部においてフェライトコア３よりも透磁率の小さい部材（例えば空気などの非磁性体）で埋められたギャップＧは、カーブＡ→カーブＢ→カーブＣの順に増加する（図中の白抜き矢印に示す「ギャップ増」）。即ち、ギャップＧが増加するほど、Ｂ−Ｈカーブの傾きが緩和される。つまり、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｈを１つの磁路とみなしたときの磁路全体の等価的な透磁率μが低下する。【００５７】
これらを前提に、カーブＢにおいて、磁界Ｈがプラスからマイナスへのルートを辿る曲線上の点Ｘ（ＨＸ，ＢＸ）に狙いを定める。この磁束密度ＢＸは、飽和磁束密度Ｂｓに達していない（ＢＸ＜Ｂｓ）。これにより、カーブＢのうち、磁束密度Ｂが飽和しない領域で、低い電流ＩＸ（∝磁界ＨＸ）で大きな磁束密度ＢＸを得ることが可能となる。つまり、磁路全体の磁気飽和を回避しつつ、低い電流ＩＸで大きな磁束密度ＢＸを得ることが可能となる。【００５８】
［パワーインダクタ１Ｂにおける特徴作用］
実施例２では、基板２のＹ軸方向に並んで形成された各コイル部４Ａ〜４Ｈに流れる電流に応じて発生する磁束は、各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部で直列に結合している。
即ち、コイル部４Ａで発生する磁束は、各フェライトコア３により蛇行しながら他のコイル部４Ｂ〜４Ｈの内部を鎖交する。このため、各コイル部４Ａ〜４Ｈ同士が磁気的にも直列に結合される。これにより、限られた基板２の寸法の中でも、直列に接続される各コイル部４Ａ〜４Ｈのターン数（Ｎ）を多く確保できる。つまり、限られた面積でターン数密度（Ｎ/ｌ）の低いコイル部セグメント（コイル部を設ける領域）を用いる場合においても、各コイル部４Ａ〜４Ｈのターン数を増やすことができる。
従って、磁束密度の低下と、インダクタンスの向上と、を両立することができる。【００５９】
実施例２では、電流に応じて発生する磁界の主たる方向が異なる各コイル部４Ａ〜４Ｈに流れる電流に応じて発生する磁束は、各コイル部４Ａ〜４Ｈ間で直列に結合している。
即ち、磁気的に結合している直列に接続されたコイル部４Ａ〜４Ｈのターン数（Ｎ）が増える。
従って、磁束密度を増やさずに、インダクタンスを向上できる。
加えて、各フェライトコア３の一部を内包する端部以外の各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部は、非磁性体（例えば、空気）で満たされている。このため、端部に比べ、構造的に磁束が漏れにくい各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部の透磁率を下げることができる。これにより、磁路全体の透磁率を下げ、磁気飽和を回避することができる。【００６０】
実施例２では、各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｈ間に配置される。
即ち、各コイル部４Ａ〜４Ｈ同士が離れていても、各フェライトコア３によって磁気的に直列結合される。このため、直列結合された各コイル部４Ａ〜４Ｈのターン数が増加する。
従って、パワーインダクタ１Ｂにおいて高いインダクタンスを得ることができる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【００６１】
次に、効果を説明する。
実施例２におけるパワーインダクタ１Ｂにあっては、下記の効果が得られる。【００６２】
(5) 複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）を備え、
複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）は、基板（基板２）の平面方向に並んで形成され、
複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）に流れる電流に応じて発生する磁束は、複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）の内部で直列に結合している（図３）。
このため、上記(1)〜(4)の効果に加え、磁束密度の低下と、インダクタンスの向上と、を両立することができる。【００６３】
(6) 主たる方向（＋Ｘ方向、−Ｘ方向）が異なる複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）を備え、
複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）に流れる電流に応じて発生する磁束は、複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）間で直列に結合している（図３）。
このため、上記(1)〜(5)の効果に加え、磁束密度を増やさずに、インダクタンスを向上できる。【００６４】
(7) コア部（フェライトコア３）は、少なくとも一つ以上のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）間に配置される（図３）。
このため、上記(1)〜(6)の効果に加え、インダクタ（パワーインダクタ１Ｂ）において高いインダクタンスを得ることができる。
【実施例３】
【００６５】
実施例３は、コイル部の外層に絶縁部を介して外層コイル部を配置した例である。【００６６】
まず、構成を説明する。
実施例３におけるインダクタは、実施例１と同様に、モータジェネレータのインバータに接続されたパワーインダクタ（インダクタの一例）に適用したものである。以下、実施例３におけるパワーインダクタの構成を、「全体構成」、「寸法構成」、「接続構成」、「製造方法」に分けて説明する。【００６７】
［全体構成］
図５は実施例３におけるパワーインダクタの全体構成を示す。以下、図５に基づいて、全体構成を説明する。【００６８】
実施例３のパワーインダクタ１Ｃは、実施例１と同様に、母材に基本構成要素となるコイル部を形成したものである。パワーインダクタ１Ｃは、実施例１と同様に、基板２をシリコン（母材）に用いたインダクタである。パワーインダクタ１Ｃは、複数のフェライトコア３（コア部）と、複数のコイル部４Ａ〜４Ｆ（例えば、銅）と、コイル部ターン間ギャップ５（絶縁部）と、電極部６（端子部）と、電極部７（端子部）と、複数の外層コイル部８Ａ〜８Ｆ（例えば、銅）と、を備える。【００６９】
基板２は、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｈ、電極部６、電極部７及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆを支持する支持体となる。【００７０】
各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆで生成された磁束を蛇行しながら鎖交させる。各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｆ間に配置され、各コイル部４Ａ〜４Ｆ同士を繋ぐ磁路となる。コイル部４Ｈの巻き終わり部Ｅと、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓとを繋ぐフェライトコア３を、終端フェライトコア３Ｅとする。【００７１】
各コイル部４Ａ〜４Ｆは、通電される電流に応じて磁束を生成する。各コイル部４Ａ〜４Ｆは、Ｙ軸方向に並んで形成される。各コイル部４Ａ〜４Ｆへの電流の入出力は、電極部６及び電極部７から行われる。【００７２】
コイル部ターン間ギャップ５は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの導体４０間に形成される。コイル部ターン間ギャップ５は、隣接する導体４０同士を絶縁する。コイル部ターン間ギャップ５は、不図示のシリコン酸化膜で埋められる。斜め要素部５ｎは、コイル部４Ａ，４Ｃ，４Ｅの導体４０同士がＸ軸方向にオフセットしてつながる部位である。【００７３】
電極部６（例えば、銅）及び電極部７（例えば、銅）は、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆを外部に接続する。電極部６は、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓを介して、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆを不図示のバッテリに接続する。電極部７は、コイル部４Ｆの巻き終わり部Ｅを介して、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆを不図示のインバータに接続する。【００７４】
複数の外層コイル部８Ａ〜８Ｆは、各コイル部４Ａ〜４Ｆと同様に、通電される電流に応じて磁束を生成する。各外層コイル部８Ａ〜８Ｆは、Ｙ軸方向に並んで形成される。各外層コイル部８Ａ〜８Ｆは、各コイル部４Ａ〜４Ｆの外層に不図示のシリコン酸化膜（絶縁部）を介して配置される。各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０は、コイル部ターン間ギャップ５の外層に配置される。コイル部ターン間ギャップ９と、コイル部ターン間ギャップ５との位置は、基板２の水平面方向（Ｘ軸方向）でずれている。なお、コイル部ターン間ギャップ９は、各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０間に形成される。各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０の数（４個）は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの導体４０の数（１１個）よりも少ない。【００７５】
［寸法構成］
以下、図５に基づいて、寸法構成を説明する。【００７６】
各コイル部４Ａ〜４Ｆは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の幅ｗである。各コイル部４Ａ〜４Ｆは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の厚みｔである。方形状断面積Ｓ１の幅ｗは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の厚みｔよりも大きく設定される。【００７７】
コイル部ターン間ギャップ５は、実施例１と同様に、Ｚ軸方向の幅ｄである。コイル部ターン間ギャップ５において、コイル部４Ａ，４Ｃ，４Ｅの斜め要素部５ｎは、実施例１と同様に、幅ｄ’である（ｄ>ｄ’）。図５では隠れていて見えないが、コイル部４Ｂ，４Ｄ，４Ｆの斜め要素部５ｎも、幅ｄ’である（ｄ>ｄ’）。各コイル部４Ａ〜４Ｆの全ての領域において、各コイル部４Ａ〜４Ｆの方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔの両方は、実施例１と同様に、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きく設定される。即ち、幅ｗの上限値は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの抵抗値を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。幅ｗの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。厚みｔの上限値は、漏れ磁束の量を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。厚みｔの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。【００７８】
［接続構成］
図６は実施例３におけるコイル部及び外層コイル部の接続構成を示す。以下、図６に基づいて、接続構成を説明する。図６のコイル部断面内部に示す記号は、コイル部によって発生する磁束の向きである。この向きは、隣接するコイル部毎に逆向きになっている。【００７９】
各外層コイル部８Ａ〜８Ｆは、各コイル部４Ａ〜４Ｆと直列に接続される。２層のコイル部で逆向きの磁束を発生させるためには、コイル部ターンを逆向きにする。このため、コイル部４Ａとコイル部４Ｂなどは構造的に異なる。また、発生する磁界の軸が異なるコイル部４Ａ〜４Ｆ間を無駄なく接続するためには、コイル部間の接続部を近づけるような構造にするのが好適である。このような接続の場合、コイル部間を接続する部位はコイルセグメントの片側に集めることができるため、スペースを有効活用することができる。【００８０】
不図示のバッテリから電極部６を介してコイル部４Ａに流れ込んだ電流は、反時計回りにコイル部４Ａを流れる。続いて、電流は、不図示の巻き終わり部Ｅを介して外層コイル部８Ａを反時計回りに流れる。この電流に応じてコイル部４Ａで生成される磁界の主たる方向（−Ｘ方向）は、外層コイル部８Ａで生成される磁界の主たる方向（−Ｘ方向）と同じである。続いて、電流は、外層コイル部８Ａから巻き始め部Ｓを介して外層コイル部８Ｂに流れ込む。続いて、電流は、時計回りに外層コイル部８Ｂを流れる。続いて、電流は、不図示の巻き終わり部Ｅを介してコイル部４Ｂに流れ込む。この電流に応じてコイル部４Ｂで生成される磁界の主たる方向（＋Ｘ方向）は、外層コイル部８Ａで生成される磁界の主たる方向（＋Ｘ方向）と同じである。続いて、電流は、コイル部４Ｂから巻き始め部Ｓを介して外層コイル部８Ｃに流れ込む。続いて、電流は、外層コイル部８Ｃ→コイル部４Ｃ→外層コイル部８Ｄ→コイル部４Ｄ→コイル部４Ｅ→外層コイル部８Ｅ→外層コイル部８Ｆ→コイル部４Ｆの順に流れる。このとき、各外層コイル部８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆに流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向も、各コイル部４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆに流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向と同じである。続いて、電流は、コイル部４Ｆから巻き終わり部Ｅを介して電極部７に流れ込む。そして、電流は、電極部７を介して不図示のインバータに出力される。【００８１】
［製造方法］
図７Ａ〜図７Ｓは実施例３におけるパワーインダクタの製造方法を示す。以下、図７Ａ〜図７Ｓに基づいて、実施例３におけるパワーインダクタ１Ｃの製造方法を構成する工程を説明する。上面コイル部形成処理で基板上面側の導体４０及び導体８０が形成され、続いて、下面コイル部形成処理で基板下面側の導体４０及び導体８０が形成される。これらの処理では、母材に、コイル部の基板厚み方向となる貫通穴が形成され、貫通穴を導電体メッキで埋め、基板の上下両面をフォトリソグラフィを用いて加工し、インダクタを形成する。この形成によれば、基板厚み方向にも多くの導体を埋め込むことができるため、漏れ磁束低減と電流密度向上を両立できる。【００８２】
（上面コイル部形成処理）
上面コイル部形成処理では、まず、図７Ａに示すように、導体４０及び導体８０の基板２の厚み方向部位が形成される貫通穴Ｈを開ける。続いて、メッキ工程では、その表面が不図示のシリコン酸化膜で覆われた基板２に、メッキ法により貫通穴Ｈを導電体１０で埋める。【００８３】
続いて、第１上面パターン形成工程では、図７Ｂに示すように、メッキ工程にて貫通穴Ｈを埋めた導電体１０の上面１０Ｕにフォトレジスト１１を塗布する。そして、フォトレジスト１１において、導体４０の上面部位４０Ｕと、導体８０の厚み方向部位８０Ｔと、に対応する部分に不図示のコイルパターンを形成する。【００８４】
続いて、第１上面エッチング工程では、図７Ｃに示すように、第１上面パターン形成工程にて形成した不図示のコイルパターンを利用したエッチングによって、導電体１０の上面１０Ｕに不図示のコイルパターンを転写する。この転写により、基板２の上面２Ｕが露出する。そして、この露出により、図７Ｃに示すような上面部位４０Ｕが完成する。【００８５】
続いて、第１上面絶縁膜形成工程では、図７Ｄに示すように、第１上面エッチング工程にて露出した基板２の上面２Ｕ（図７Ｃ参照）に熱酸化処理を施す。この熱酸化処理により、上面２Ｕに図７Ｄに示すような絶縁膜１２が成膜される。【００８６】
続いて、第２上面パターン形成工程では、図７Ｅに示すように、第１上面絶縁膜形成工程にて形成した絶縁膜１２の上面１２Ｕにフォトレジスト１１を塗布する。そして、フォトレジスト１１において、導体８０の厚み方向部位８０Ｔに対応する部分に不図示のコイルパターンを形成する。この形成により、絶縁膜１２の上面１２Ｕが露出する。【００８７】
続いて、第１上面エッチング工程では、図７Ｆに示すように、第２上面パターン形成工程にて形成した不図示のコイルパターンを利用したエッチングによって、絶縁膜１２の上面１２Ｕに不図示のコイルパターンを転写する。この転写により、厚み方向部位８０Ｔの上面８０Ｔｕが露出する。【００８８】
続いて、導体８０の上面部位８０Ｕの成膜工程では、図７Ｇに示すように、第１上面エッチング工程にて露出した上面８０Ｔｕ（図７Ｆ参照）と、基板２の上面２Ｕとに、ＣＶＤ法により、導電体１３を成膜する。この成膜により、導体８０の厚み方向部位８０Ｔ同士が上面部位８０Ｕを介して電気的に接続される。【００８９】
続いて、第３上面パターン形成工程では、図７Ｈに示すように、導体８０の上面部位８０Ｕの成膜工程にて成膜した導電体１３の上面１３Ｕにフォトレジスト１１を塗布する。そして、フォトレジスト１１において、図７Ｂと同様に、導体８０の上面部位８０Ｕに対応する部分に不図示のコイルパターンを形成する。【００９０】
続いて、第２上面エッチング工程では、図７Ｉに示すように、第３上面パターン形成工程にて形成した不図示のコイルパターンを利用したエッチングによって、導電体１３の上面１３Ｕに不図示のコイルパターンを転写する。この転写により、図７Ｃと同様に、基板２の上面２Ｕが露出する。この露出により、図７Ｉに示すような導体８０の上面部位８０Ｕが完成する。【００９１】
続いて、第２上面絶縁膜形成工程では、図７Ｊに示すように、第２上面エッチング工程にて露出した基板２の上面２Ｕ（図７Ｉ参照）に熱酸化処理を施す。この熱酸化処理により、上面２Ｕに絶縁膜１４が成膜される。これにより、上面コイル部形成処理が完了する。【００９２】
（下面コイル部形成処理）
続いて、第１下面パターン形成工程では、図７Ｋに示すように、第２上面絶縁膜形成工程にて絶縁膜１４が成膜された基板２下面側の導電体１０の下面１０Ｄに、フォトレジスト１１を塗布する。そして、フォトレジスト１１において、導体４０の下面部位４０Ｄと、導体８０の厚み方向部位８０Ｔと、に対応する部分に不図示のコイルパターンを形成する。【００９３】
続いて、第１下面エッチング工程では、図７Ｌに示すように、第１下面パターン形成工程にて形成した不図示のコイルパターンを利用したエッチングによって、導電体１０の下面１０Ｄに不図示のコイルパターンを転写する。この転写により、基板２の下面２Ｄが露出する。この露出により、図７Ｌに示すような導体４０が完成する。【００９４】
続いて、第１下面絶縁膜形成工程では、図７Ｍに示すように、第１下面エッチング工程にて露出した基板２の下面２Ｄ（図７Ｌ参照）に熱酸化処理を施す。この熱酸化処理により、下面２Ｄに絶縁膜１５が成膜される。【００９５】
続いて、第２下面パターン形成工程では、図７Ｎに示すように、第１下面絶縁膜形成工程にて形成した絶縁膜１５の下面１５Ｄにフォトレジスト１１を塗布する。そして、フォトレジスト１１において、導体８０の厚み方向部位８０Ｔに対応する部分に不図示のコイルパターンを形成する。この形成により、絶縁膜１５の下面１５Ｄが露出する。【００９６】
続いて、第２下面エッチング工程では、図７Ｏに示すように、第２下面パターン形成工程にて形成した不図示のコイルパターンを利用したエッチングによって、絶縁膜１５の下面１５Ｄに不図示のコイルパターンを転写する。この転写により、厚み方向部位８０Ｔの下面８０Ｔｄが露出する。【００９７】
続いて、導体８０の下面部位８０Ｄの成膜工程では、図７Ｐに示すように、第２下面エッチング工程にて露出した下面８０Ｔｄ（図７Ｏ参照）と、基板２の下面２Ｄ（図７Ｏ参照）とに、ＣＶＤ法により、導電体１４を成膜する。この成膜により、導体８０の厚み方向部位８０Ｔ同士が下面部位８０Ｄを介して電気的に接続される。【００９８】
続いて、第３下面パターン形成工程では、図７Ｑに示すように、導体８０の下面部位８０Ｄの成膜工程にて成膜した導電体１４の下面１４Ｄにフォトレジスト１１を塗布する。そして、フォトレジスト１１において、導体８０の下面部位８０Ｄに対応する部分に不図示のコイルパターンを形成する。【００９９】
続いて、第３下面エッチング工程では、図７Ｒに示すように、第３下面パターン形成工程にて形成した不図示のコイルパターンを利用したエッチングによって、導電体１４の下面１４Ｄに不図示のコイルパターンを転写する。この転写により、図７Ｌと同様に、基板２の下面２Ｄが露出する。この露出により、図７Ｒに示すような導体８０が完成する。【０１００】
続いて、第２下面絶縁膜形成工程では、図７Ｓに示すように、第３下面エッチング工程にて露出した基板２の下面２Ｄ（図７Ｒ参照）に熱酸化処理を施す。この熱酸化処理により、下面２Ｄに絶縁膜１６が成膜される。これにより、下面コイル部形成処理が完了する。なお、上面コイル部形成処理及び下面コイル部形成処理には、図示しないが、適宜、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法などの平坦化処理を入れても良い。【０１０１】
次に、パワーインダクタ１Ｃにおける特徴作用を説明する。
実施例３では、外層コイル部８Ａ〜８Ｆに流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向は、コイル部に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向と同じである。
即ち、コイル部を２層にすることで、ターン数密度（Ｎ/ｌ）が増加する。
従って、コイル部が１層の場合と比べて、高いインダクタンスを得ることができる。【０１０２】
実施例３では、外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０は、コイル部４Ａ〜４Ｆの導体４０間に形成されるコイル部ターン間ギャップ５の外層に配置される。
即ち、コイル部４Ａ〜４Ｆにより発生する磁束が漏れる経路（漏れ磁束経路）となるコイル部ターン間ギャップ５は、外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０により塞がれる形状となっている。
従って、コイル部ターン間ギャップ５からの漏れ磁束を低減することができるので、高いインダクタンスを得ることができる。【０１０３】
実施例３では、外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０の数（４個）は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの導体４０の数（１１個）よりも少ない。
即ち、コイル部ターン間ギャップ９の数は、コイル部ターン間ギャップ５と比べて減少する。このため、外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０によりコイル部ターン間ギャップ５からの漏れ磁束を低減しつつ、外層コイル部８Ａ〜８Ｆのターン間の数が減少する。これにより、パワーインダクタ１Ｃ全体としての漏れ磁束が低減する。
従って、パワーインダクタ１Ｃにおいて高いインダクタンスを得ることができる。【０１０４】
実施例３では、各外層コイル部８Ａ〜８Ｆは、各コイル部４Ａ〜４Ｆと直列に接続される。
即ち、各外層コイル部８Ａ〜８Ｆで発生する磁束と、各コイル部４Ａ〜４Ｆとを、各外層コイル部８Ａ〜８Ｆ及び各コイル部４Ａ〜４Ｆを介して鎖交させることが可能となる。これにより、コイル部内に磁性体が無い場合でも、磁束の漏れを抑制できる。
従って、コイル部内の透磁率が低く、コイル部ターン間ギャップ５から磁束が漏れやすい構造の場合でも、磁束の漏れを抑制できる。
加えて、コイル部と外層コイル部が直列接続され、接続部が一端にあることから、複数のコイル部との接続も容易になるため、インダクタンス密度を向上できる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【０１０５】
次に、効果を説明する。
実施例３におけるパワーインダクタ１Ｃにあっては、下記の効果が得られる。【０１０６】
(8) コイル部（コイル部４Ａ〜４Ｆ）の外層に絶縁部（導体８０）を介して配置された少なくとも一つ以上の外層コイル部（外層コイル部８Ａ〜８Ｆ）を備え、
外層コイル部（外層コイル部８Ａ〜８Ｆ）に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向は、コイル部（コイル部４Ａ〜４Ｆ）に流れる電流に応じて生成される磁界の主たる方向と同じである（図６）。
このため、上記(1)〜(7)の効果に加え、コイル部が１層の場合と比べて、高いインダクタンスを得ることができる。【０１０７】
(9) 外層コイル部（外層コイル部８Ａ〜８Ｆ）の導体（導体８０）は、コイル部（コイル部４Ａ〜４Ｆ）の導体（導体４０）間に形成される絶縁部（コイル部ターン間ギャップ５）の外層に配置される（図５）。
このため、上記(1)〜(8)の効果に加え、絶縁部（コイル部ターン間ギャップ５）からの漏れ磁束を低減することができるので、高いインダクタンスを得ることができる。【０１０８】
(10) 外層コイル部（外層コイル部８Ａ〜８Ｆ）の導体（導体８０）の数は、コイル部（コイル部４Ａ〜４Ｆ）の導体（導体４０）の数よりも少ない（図５）。
このため、上記(1)〜(9)の効果に加え、インダクタ（パワーインダクタ１Ｃ）において高いインダクタンスを得ることができる。【０１０９】
(11) 外層コイル部（外層コイル部８Ａ〜８Ｆ）と、コイル部（コイル部４Ａ〜４Ｆ）とは、直列に接続される（図５及び図６）。
このため、上記(1)〜(10)の効果に加え、コイル部（コイル部４Ａ〜４Ｆ）内の透磁率が低く、絶縁部（コイル部ターン間ギャップ５）から磁束が漏れやすい構造の場合でも、磁束の漏れを抑制できる。
【実施例４】
【０１１０】
実施例４は、直列に接続された複数のコイル部と、直列に接続された複数の外層コイル部と、を並列に接続した例である。【０１１１】
まず、構成を説明する。
実施例４におけるインダクタは、実施例１と同様に、モータジェネレータのインバータに接続されたパワーインダクタ（インダクタの一例）に適用したものである。以下、実施例４におけるパワーインダクタの構成を、「全体構成」、「寸法構成」、「接続構成」に分けて説明する。【０１１２】
［全体構成］
図８は実施例４におけるパワーインダクタの全体構成を示す。以下、図８に基づいて、全体構成を説明する。【０１１３】
実施例４のパワーインダクタ１Ｄは、実施例１と同様に、母材に基本構成要素となるコイル部を形成したものである。パワーインダクタ１Ｄは、実施例１と同様に、基板２をシリコン（母材）に用いたインダクタである。パワーインダクタ１Ｄは、複数のフェライトコア３（コア部）と、複数のコイル部４Ａ〜４Ｆ（例えば、銅）と、コイル部ターン間ギャップ５（絶縁部）と、電極部６（端子部）と、電極部７（端子部）と、複数の外層コイル部８Ａ〜８Ｆ（例えば、銅）と、を備える。図８中の巻き始め部Ｓは、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの巻き始め部Ｓを示す。巻き終わり部Ｅは、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの巻き終わり部Ｅを示す。【０１１４】
基板２は、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｈ、電極部６、電極部７及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆを支持する支持体となる。【０１１５】
各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆで生成された磁束を蛇行しながら鎖交させる。各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｈ間に配置され、各コイル部４Ａ〜４Ｈ同士を繋ぐ磁路となる。コイル部４Ｈの巻き終わり部Ｅと、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓとを繋ぐフェライトコア３を、終端フェライトコア３Ｅとする。【０１１６】
各コイル部４Ａ〜４Ｆは、通電される電流に応じて磁束を生成する。各コイル部４Ａ〜４Ｆは、Ｙ軸方向に並んで形成される。各コイル部４Ａ〜４Ｆへの電流の入出力は、電極部６及び電極部７から行われる。【０１１７】
コイル部ターン間ギャップ５は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの導体４０間に形成される。コイル部ターン間ギャップ５は、隣接する導体４０同士を絶縁する。コイル部ターン間ギャップ５は、不図示のシリコン酸化膜で埋められる。斜め要素部５ｎは、隣接する導体４０同士がＸ軸方向にオフセットしてつながる部位である。【０１１８】
電極部６（例えば、銅）及び電極部７（例えば、銅）は、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆを外部に接続する。電極部６は、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓを介して、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆを不図示のバッテリに接続する。電極部７は、コイル部４Ｆの巻き終わり部Ｅを介して、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｆ及び各外層コイル部８Ａ〜８Ｆを不図示のインバータに接続する。【０１１９】
複数の外層コイル部８Ａ〜８Ｆは、各コイル部４Ａ〜４Ｆと同様に、通電される電流に応じて磁束を生成する。外層コイル部８Ａ〜８Ｆは、Ｙ軸方向に並んで形成される。各外層コイル部８Ａ〜８Ｆは、各コイル部４Ａ〜４Ｆの外層に不図示のシリコン酸化膜（絶縁部）を介して配置される。各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０は、コイル部ターン間ギャップ５の外層に配置される。コイル部ターン間ギャップ９と、コイル部ターン間ギャップ５との位置は、基板２の水平面方向（Ｘ軸方向）でずれている。なお、コイル部ターン間ギャップ９は、各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０間に形成される。各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの導体８０の数（４個）は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの導体４０の数（１１個）よりも少ない。【０１２０】
［寸法構成］
以下、図８に基づいて、寸法構成を説明する。【０１２１】
各コイル部４Ａ〜４Ｆは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の幅ｗである。各コイル部４Ａ〜４Ｆは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の厚みｔである。方形状断面積Ｓ１の幅ｗは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の厚みｔよりも大きく設定される。【０１２２】
コイル部ターン間ギャップ５は、実施例１と同様に、Ｚ軸方向の幅ｄである。コイル部ターン間ギャップ５において、斜め要素部５ｎは、実施例１と同様に、幅ｄ’である（ｄ>ｄ’）。各コイル部４Ａ〜４Ｆの全ての領域において、各コイル部４Ａ〜４Ｆの方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔの両方は、実施例１と同様に、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きく設定される。即ち、幅ｗの上限値は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの抵抗値を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。幅ｗの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。厚みｔの上限値は、漏れ磁束の量を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。厚みｔの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。【０１２３】
［接続構成］
以下、図８に基づいて、接続構成を説明する。【０１２４】
各コイル部４Ａ〜４Ｆ同士は、巻き始め部Ｓを介して直列に接続される。各外層コイル部同士も、同じ巻き始め部Ｓを介して直列に接続される。直列に接続された各コイル部４Ａ〜４Ｆと、直列に接続された各外層コイル部８Ａ〜８Ｆと、は、並列に接続される。【０１２５】
不図示のバッテリから電極部６を介してコイル部４Ａ及び外層コイル部８Ａの巻き始め部Ｓに流れ込んだ電流は、コイル部４Ａ側と、外層コイル部８Ａ側と、に分岐する。コイル部４Ａ側に流れ込んだ電流は、Ｘ軸方向に対して反時計回りにコイル部４Ａを流れる。外層コイル部８Ａ側に流れ込んだ電流も、Ｘ軸方向に対して反時計回りに外層コイル部８Ａを流れる。このため、コイル部４Ａで生成される磁界の主たる方向（−Ｘ方向）は、外層コイル部８Ａで生成される磁界の主たる方向（−Ｘ方向）と同じである。【０１２６】
続いて、コイル部４Ａを流れ終えた電流と、外層コイル部８Ａを流れ終えた電流は、コイル部４Ｂ及び外層コイル部８Ｂの巻き始め部Ｓで一旦合流したあと再び分岐する。コイル部４Ｂ側に流れ込んだ電流は、Ｘ軸方向に対して時計回りにコイル部４Ｂを流れる。外層コイル部８Ｂ側に流れ込んだ電流も、Ｘ軸方向に対して時計回りに外層コイル部８Ｂを流れる。このため、コイル部４Ｂで生成される磁界の主たる方向（＋Ｘ方向）は、外層コイル部８Ｂで生成される磁界の主たる方向（＋Ｘ方向）と同じである。【０１２７】
続いて、コイル部４Ｂを流れ終えた電流と、外層コイル部８Ｂを流れ終えた電流は、コイル部４Ｃ及び外層コイル部８Ｃの巻き始め部Ｓで一旦合流したあと、分岐及び合流を繰り返す。即ち、コイル部４Ｂを流れ終えた電流は、コイル部４Ｃ→コイル部４Ｄ→コイル部４Ｅ→コイル部４Ｆの順に流れる。外層コイル部８Ｂを流れ終えた電流は、外層コイル部８Ｃ→外層コイル部８Ｄ→外層コイル部８Ｅ→外層コイル部８Ｆの順に流れる。このとき、各コイル部４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆで生成される磁界の主たる方向も、各外層コイル部８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆで生成される磁界の主たる方向と同じである。続いて、コイル部４Ｆ及び外層コイル部８Ｆの巻き終わり部Ｅで合流した電流は、電極部７を介して不図示のインバータに出力される。【０１２８】
次に、作用を説明する。
実施例４のパワーインダクタ１Ｄにおける作用を、「発熱量の分散作用」、「パワーインダクタ１Ｄにおける特徴作用」に分けて説明する。【０１２９】
［発熱量の分散作用］
各外層コイル部８Ａ〜８Ｆの直列接続数をＮＯとし、各コイル部４Ａ〜４Ｆの直列接続数をＮＩとしたとき、ＮＯ＞ＮＩの関係が成り立つものとする。このとき、実施例４のパワーインダクタ１Ｄが適用される電力変換器のスイッチング周波数において、直列接続された複数のコイル部４Ａ〜４Ｆのインピーダンスと、直列接続された外層コイル部８Ａ〜８Ｆのインピーダンスと、が略同一となる構造とする。インダクタンスの値Ｌは磁束密度Ｂが同一である場合、ターン数Ｎに比例する。コイル断面の厚みはスイッチング周波数に対する表皮厚みよりも薄く、表皮効果を無視できると仮定した場合、概算として以下の関係式（３）が成立すると、インピーダンスは略同一となる。関係式（３）中のインダクタンスＬＯは、コイル１ターンあたりのインダクタンスである。
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ここで、「スイッチング周波数」とは、スイッチング・レギュレータの回路仕様の一つをいう。【０１３０】
つまり、外層コイル部８Ａ〜８Ｆのコイル部断面積は、コイル部４Ａ〜４Ｆのコイル断面積よりも小さい。このため、スイッチング周波数成分の電流は、コイル部４Ａ〜４Ｆと、外層コイル部８Ａ〜８Ｆと、均一に流れる。これにより、コイル部４Ａ〜４Ｆ及び外層コイル部８Ａ〜８Ｆの発熱量は分散される。
なお、コイル部４Ａ〜４Ｆ及び外層コイル部８Ａ〜８Ｆに流れる電流の向きは図６と同様の向きである。複数の直列接続されたコイル部４Ａ〜４Ｆ及び外層コイル部８Ａ〜８Ｆ間の接続部は、コイル部４Ａ〜４Ｆ及び外層コイル部８Ａ〜８Ｆの両端に配置される。【０１３１】
［パワーインダクタ１Ｄにおける特徴作用］
実施例４では、直列に接続された各コイル部４Ａ〜４Ｆと、直列に接続された各外層コイル部８Ａ〜８Ｆとは、並列に接続される。
即ち、各コイル部４Ａ〜４Ｆと、外層コイル部８Ａ〜８Ｆとは、均一に電流が流れる。
従って、パワーインダクタ１Ｄにおいて、通電可能な電流密度を向上することができる。
加えて、外層コイル部８Ａ〜８Ｆのコイル部断面積は、コイル部４Ａ〜４Ｆのコイル断面積よりも小さい。このため、スイッチング周波数成分の電流は、コイル部４Ａ〜４Ｆと、外層コイル部８Ａ〜８Ｆと、均一に流れる。これにより、コイル部４Ａ〜４Ｆ及び外層コイル部８Ａ〜８Ｆの発熱量は分散される。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【０１３２】
次に、効果を説明する。
実施例４におけるパワーインダクタ１Ｄにあっては、下記の効果が得られる。【０１３３】
(12) 複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｆ）同士は、直列に接続され、
複数の外層コイル部（外層コイル部８Ａ〜８Ｆ）同士は、直列に接続され、
直列に接続された複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｆ）と、直列に接続された複数の外層コイル部（外層コイル部８Ａ〜８Ｆ）と、は、並列に接続される（図８）。
このため、上記(1)〜(10)の効果に加え、インダクタ（パワーインダクタ１Ｄ）において、通電可能な電流密度を向上することができる。
【実施例５】
【０１３４】
実施例５は、コイル部の方形状断面積の幅を、基板の中央に近づくほど大きく設定した例である。【０１３５】
まず、構成を説明する。
実施例５におけるインダクタは、実施例１と同様に、モータジェネレータのインバータに接続されたパワーインダクタ（インダクタの一例）に適用したものである。以下、実施例５におけるパワーインダクタの構成を、「全体構成」、「寸法構成」に分けて説明する。【０１３６】
［全体構成］
図９は実施例５におけるパワーインダクタの全体構成を示す。以下、図９に基づいて、全体構成を説明する。【０１３７】
実施例５のパワーインダクタ１Ｅは、実施例１と同様に、母材に基本構成要素となるコイル部を形成したものである。パワーインダクタ１Ｅは、実施例１と同様に、基板２をシリコン（母材）に用いたインダクタである。パワーインダクタ１Ｅは、複数のフェライトコア３（コア部）と、複数のコイル部４Ａ〜４Ｆ（例えば、銅）と、コイル部ターン間ギャップ５（絶縁部）と、電極部６（端子部）と、電極部７（端子部）と、を備える。図９中の巻き始め部Ｓは、各コイル部４Ａ〜４Ｆの巻き始め部Ｓを示す。巻き終わり部Ｅは、各コイル部４Ａ〜４Ｆの巻き終わり部Ｅを示す。【０１３８】
基板２は、各フェライトコア３、各コイル部４Ａ〜４Ｈ、電極部６及び電極部７を支持する支持体となる。基板２は、方形状の外形を有する。【０１３９】
各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｆで生成された磁束を蛇行しながら鎖交させる。各フェライトコア３は、各コイル部４Ａ〜４Ｆ間に配置され、各コイル部４Ａ〜４Ｆ同士を繋ぐ磁路となる。コイル部４Ｆの巻き終わり部Ｅと、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓとを繋ぐフェライトコア３を、終端フェライトコア３Ｅとする。【０１４０】
各コイル部４Ａ〜４Ｆは、通電される電流に応じて磁束を生成する。各コイル部４Ａ〜４Ｆは、基板２の平面上にＹ軸方向に並んで形成される。各コイル部４Ａ〜４Ｆ同士は、直列に接続される。各コイル部４Ａ〜４Ｆへの電流の入出力は、電極部６及び電極部７から行われる。即ち、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓを介して電極部６から入力された電流は、コイル部４Ａ〜４Ｆを流れた後、コイル部４Ｆの巻き終わり部Ｅを介して電極部７から外部に出力される。また、コイル部４Ｂ，４Ｄ，４Ｆと、コイル部４Ａ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｇとは、電流に応じて発生する磁界の主たる方向が異なる。即ち、コイル部４Ｂ，４Ｄ，４Ｆに発生する磁界の主たる方向は、＋Ｘ方向となる。コイル部４Ａ，４Ｃ，４Ｅに発生する磁界の主たる方向は、−Ｘ方向となる。【０１４１】
コイル部ターン間ギャップ５は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの導体４０間に形成される。コイル部ターン間ギャップ５は、隣接する導体４０同士を絶縁する。コイル部ターン間ギャップ５は、不図示のシリコン酸化膜で埋められる。【０１４２】
電極部６（例えば、銅）及び電極部７（例えば、銅）は、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｆを外部に接続する。電極部６は、コイル部４Ａの巻き始め部Ｓを介して、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｆを不図示のバッテリに接続する。電極部７は、コイル部４Ｆの巻き終わり部Ｅを介して、各フェライトコア３及び各コイル部４Ａ〜４Ｆを不図示のインバータに接続する。【０１４３】
［寸法構成］
以下、図９に基づいて、寸法構成を説明する。【０１４４】
各コイル部４Ａ〜４Ｆは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の幅ｗである。各コイル部４Ａ〜４Ｆは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の厚みｔである。方形状断面積Ｓ１の幅ｗは、実施例１と同様に、方形状断面積Ｓ１の厚みｔよりも大きく設定される。【０１４５】
コイル部ターン間ギャップ５は、実施例１と同様に、Ｚ軸方向の幅ｄである。コイル部ターン間ギャップ５において、コイル部４Ａ，４Ｃ，４Ｅの導体４０同士がＸ軸方向にオフセットしてつながる斜め要素部５ｎは、実施例１と同様に、幅ｄ’である（ｄ>ｄ’）。図９では隠れていて見えないが、コイル部４Ｂ，４Ｄ，４Ｆの導体４０同士がＸ軸方向にオフセットしてつながる斜め要素部５ｎも、幅ｄ’である（ｄ>ｄ’）。各コイル部４Ａ〜４Ｆの全ての領域において、各コイル部４Ａ〜４Ｆの方形状断面積Ｓ１の幅ｗと厚みｔの両方は、実施例１と同様に、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きく設定される。即ち、幅ｗの上限値は、各コイル部４Ａ〜４Ｆの抵抗値を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。幅ｗの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。厚みｔの上限値は、漏れ磁束の量を所望の値以下に抑制可能な値に設定される。厚みｔの下限値は、コイル部ターン間ギャップ５の幅ｄよりも大きな値に設定される。【０１４６】
コイル部４Ｄの方形状断面積Ｓ１の各幅ｗは、＋Ｘ方向に基板２の中央に近づくほど大きく設定される（ｗ３＞ｗ２＞ｗ１）。【０１４７】
次に、作用を説明する。
実施例５のパワーインダクタ１Ｅにおける作用を、「温度低下基本作用」、「パワーインダクタ１Ｅにおける特徴作用」に分けて説明する。【０１４８】
［温度低下基本作用］
パワーインダクタ１Ｅでは、コイル部を複数配置する際に、パワーインダクタ基板の中心部分のコイル部断面積をインダクタ基板外周部よりも大きくする。具体的には、基板の中心に近づくほどコイル部断面積を広くして、磁束が鎖交する面積を変えない。つまり、図９に示すような、ｗ３＞ｗ２＞ｗ１の関係となり、ターン数密度（Ｎ/ｌ）が中心ほど下がる構造とする。この構造により、比較的に温度が高くなるインダクタ基板の中心部での発熱量を、外周部よりも減少させることが可能となる。このため、発熱量が均一になり、インダクタが局部的に発熱することを抑制できる。これにより、インダクタの最高温度を低下させることができる。加えて、インダクタを冷却する際にも、熱拡散を効果的に使うことができる。これにより、インダクタにおいて巨視的な熱抵抗を下げることができる。
ここで、「熱拡散」とは、温度勾配によって物質が移動する現象のことをいう。「熱抵抗」とは、温度の伝えにくさを表す値で、例えば、単位時間当たりの発熱量あたりの温度上昇量を意味する。【０１４９】
［パワーインダクタ１Ｅにおける特徴作用］
実施例５では、コイル部４Ｄの方形状断面積Ｓ１の幅ｗは、＋Ｘ方向に基板２の中央に近づくほど大きく設定される（ｗ３＞ｗ２＞ｗ１）。
即ち、ｗ３＞ｗ２＞ｗ１の大小関係により、ターン数密度（Ｎ/ｌ）が基板２の中心ほど下がる構造となる。このため、比較的に温度が高くなる基板２の中心部での発熱量を、外周部よりも減少させることが可能となる。これにより、パワーインダクタ１Ｅにおける発熱量が均一となる。つまり、パワーインダクタ１Ｅが局部的に発熱することを抑制できる。
従って、パワーインダクタ１Ｅの最高温度を低下させることができる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。【０１５０】
次に、効果を説明する。
実施例５におけるパワーインダクタ１Ｅにあっては、下記の効果が得られる。【０１５１】
(13) コイル部（コイル部４Ｄ）の方形状断面積（方形状断面積Ｓ１）の幅（幅ｗ）は、基板（基板２）の中央に近づくほど大きく設定される（図９）。
このため、上記(1)〜(12)の効果に加え、インダクタ（パワーインダクタ１Ｅ）の最高温度を低下させることができる。【０１５２】
以上、本発明のインダクタを実施例１〜実施例５に基づいて説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。【０１５３】
実施例１〜実施例５では、コイル部を銅とする例を示した。また、実施例３及び実施例４では、外層コイル部を銅とする例を示した。しかし、これに限られない。例えば、コイル部及び外層コイル部が銀、金、アルミニウム等の金属から構成されても良い。要するに、比較的に導電率の高い金属であれば良い。【０１５４】
実施例１〜実施例５では、母材をシリコンとする例を示した。しかし、これに限られない。例えば、母材がフェライト及びガラスエポキシ等から構成されても良い。母材をフェライトとした場合には、磁性体で埋められる部分が増えるため、漏れ磁束が低減し、高いインダクタンスが得られる。また、母材をガラスエポキシとした場合には、プリント基板と同じ装置を用いて製造できるので、インダクタを安価に製造できる。【０１５５】
実施例１〜実施例５では、コイル部ターン間ギャップを、シリコン酸化膜で埋めて絶縁する例を示した。しかし、これに限られない。例えば、コイル部ターン間ギャップを、母材であるシリコンと、シリコン酸化膜とで埋めて絶縁しても良い。要するに、コイル部ターン間ギャップは、絶縁材料で埋めてあれば良い。【０１５６】
実施例１〜実施例５では、コイル部の方形状断面積Ｓ１の幅ｗを、方形状断面積Ｓ１の厚みｔよりも大きく設定する例を示した（ｗ＞ｔ）。しかし、これに限られない。コイル部の方形状断面積Ｓ１の幅ｗは、コイル部の方形状断面積Ｓ１の厚みｔの２倍以上に設定されても良い（ｗ≧２ｔ）。これにより、基板２の配置スペースが限られる場合でも、電気抵抗を押さえつつ、コイル部によって囲まれる面積を大きくすることができる。ｗを大きくすることによってターン数密度（Ｎ/ｌ）が犠牲になるが、ターン数密度（Ｎ/ｌ）を上げ過ぎると磁気飽和を起こし、コアの磁束密度が飽和磁束密度に到達する。つまり、ターン数密度（Ｎ/ｌ）が犠牲になっても、コアの磁束密度を飽和磁束密度以下の所望の値に抑制できる、という効果が得られる。【０１５７】
実施例２では、ギャップＧを空気などの非磁性体で埋める例を示した。しかし、これに限られない。例えば、ギャップＧを比透磁率１０以下等の部材で埋めても良い。要するに、ギャップＧは、比較的透磁率が低い部材で満たしてあれば良い。【０１５８】
実施例２では、各コイル部４Ａ〜４Ｈの内部において、端部４ｅよりも奥部の方で透磁率を小さくして、磁路全体の透磁率を調整する例を示した。しかし、これに限られない。例えば、磁気飽和しない範囲で、端部４ｅ以外のコイル部４Ａ〜４Ｈの内部の一部に、磁性体材料の粒子が絶縁層を介して焼結されているフェライトコアを置いて、磁路全体の透磁率を調整しても良い。要するに、端部４ｅ以外のコイル部４Ａ〜４Ｈの内部の一部に、比透磁率１００以上のコアが置いてあれば良い。このときの母材はＳｉ基板やＦＲ４等のプリント基板用材料でも良い。また、コア部を残す加工方法を用いることで、フェライト系磁性体基板等を用いても良い。
ここで、「ＦＲ（Flame Retardant Type）４」（図３参照）とは、ガラス繊維の布にエポキシ樹脂をしみ込ませ熱硬化処理を施し板状にした素材をいう。【０１５９】
実施例２では、上面８０Ｔｕと、基板２の上面２Ｕとに、ＣＶＤ法により、導電体１３を成膜する例を示した（図７Ｇ参照）。また、実施例２では、下面８０Ｔｄと、基板２の下面２Ｄとに、ＣＶＤ法により、導電体１４を成膜する例を示した（図７Ｐ参照）。しかし、これに限られない。例えば、成膜手法として、スパッタリング法、真空蒸着法等の公知の手段を用いても良い。【０１６０】
実施例２では、複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）は、電流に応じて発生する磁束の主たる方向（＋Ｘ方向、−Ｘ方向）が異なる例を示した。しかし、これに限られない。例えば、複数のコイル部（コイル部４Ａ〜４Ｈ）は、軸が異なっていても良い。つまり、軸に沿って発生する磁束は、各コイル部４Ａ〜４Ｈ間で直列に結合していても良い。このため、磁気的に結合している直列に接続されたコイル部４Ａ〜４Ｈのターン数（Ｎ）が増える。これにより、磁束密度を増やさずに、インダクタンスを向上できる。従って、上記(6)と同様の効果を奏する。【０１６１】
実施例１〜実施例５では、本発明のインダクタを、モータジェネレータの交流/直流の変換装置として用いられるインバータに適用する例を示した。しかし、本発明のインダクタは、インバータ以外の様々な電力変換装置に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【０１６２】
ｄ  幅
Ｈ  磁界
Ｓ１  方形状断面積
ｗ  幅
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  パワーインダクタ（インダクタ）
２  基板
３  フェライトコア（コア部）
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ  コイル部
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ  外層コイル部
５  コイル部ターン間ギャップ（絶縁部）
６  電極部（端子部）
７  電極部（端子部）
４０  導体
８０  導体
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図７Ｋ】
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【図７Ｌ】
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【図７Ｍ】
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【図７Ｎ】
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【図７Ｏ】
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【図７Ｐ】
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【図７Ｑ】
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【図７Ｒ】
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【図７Ｓ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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