(57)【要約】【課題】本明細書は、コイルが巻装されている内コアと一体化した外磁性カプセルを有し、そのため前記外磁性カプセルと前記内コアとの間にエアギャップがなく、高電流条件で大きなインダクタンスＬを維持することができる表面実装型パワーインダクタを開示する。【解決手段】前記インダクタでは、フェライト又は磁性金属から形成された内コアの外周面にコイルが所定の回数巻装されており、さらに、前記内コア及び前記コイルを被装するため、磁性粉から成形された外磁性カプセル、絶縁充填材、結合剤、及び潤滑剤が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装型パワーインダクタであって、
フェライト又は磁性金属からなり、Ｉ字型、Ｔ字型又はドラム型の中から選択される形状を有する内コアと、
前記内コアの外周面に所定の回数巻装されているコイルと、
前記コイルの両端とそれぞれ連通する外部電極と、
成形工程を介して磁性粉、絶縁充填材、結合剤、及び潤滑剤から形成され、前記内コア及び前記コイルを被装する外部磁性カプセルであって、当該磁性粉が鉄粉、パーマロイ粉、センダスト粉、アモルファス合金粉、及びフェライト粉からなるグループから選択されることを特徴とする外部磁性カプセルと、を含む表面実装型パワーインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装型パワーインダクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな電子機器の開発においてスリムさとハイパフォーマンスが強調されていることから、電源供給回路もまた、高機能だけではなくスリムさや短さにも重点を置いて設計されている。特に、パーソナルコンピュータ用の中央処理装置（ＣＰＵ）では、高機能とハイパフォーマンスとを狙いとしているので、その消費電力がますます大きくなっている。この要件を満たすため、電源回路は主に、従来のシリーズレギュレータ方式よりも、むしろスイッチングレギュレータ方式の電源として機能するように構成されている。
【０００３】
通常、電源回路用に構成されるパワーインダクタは、図１に示すように、その外周面にコイルが所定の回数巻装されている内コア１０と、前記内コアを封入する外コア２０と、からなる２重コア構造を持つ。
【０００４】
前記内コアと前記外コア間には、通常、導電性エポキシで充填されたエアギャップＡＧがある。前記コイルによって生じる磁束密度に応じて、前記エアギャップＡＧは前記インダクタの電気的特性を決定する。前記エアギャップ厚の減少は磁束密度の増加をもたらし、かくしてインダクタンスＬを増加させる。より大きなインダクタンスＬにより、前記コイルの巻数を少なくすることができる。従って、前記コイルの全長が短くなり、その結果、直流抵抗（ＤＣＲ）の低減をもたらすが、そのため、高電流条件下ではインダクタンスＬが低減されてしまう。
【０００５】
前記エアギャップＡＧの有無における磁気特性の簡単な説明を下の表１に示す。高磁力Ｈ（Ａ／ｍ）で生じる磁気飽和は、前記インダクタを高電流で使用することが可能であることを意味する。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
それ故、前記エアギャップを前記パワーインダクタから除去することは、インダクタンスＬが高電流条件下で低下しない場合、スリム化及び短縮化を図り、高い静電容量を実現するための最適な解決策である。前記エアギャップが小さくなるにつれてインダクタンスＬが増大することによる効果は、高電流条件下でインダクタンスＬが低下することによる逆効果と同時に生じることも可能である。つまり、前記２つの背反する効果が互いに作用し合う固有の技術的矛盾（ＴＣ）を克服することによって、最適なパワーインダクタを具現することが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本装置は、従来技術で発生する上記問題点を念頭に置いてなされたものであり、本装置の目的は、コイルが巻装されている内コアと一体化した外磁性カプセルを有し、高電流条件下で高インダクタンスＬを維持することができるようなエアギャップ無しの表面実装型パワーインダクタを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、内コア外周面のコイル巻数が少なく、かくして、高電流条件下でインダクタンスの低下なしに直流抵抗の低減を実現した表面実装型パワーインダクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
表面実装型パワーインダクタであって、フェライト又は磁性金属からなり、Ｉ字型、Ｔ字型又はドラム型の中から選択される形状を有する内コアと、前記内コアの外周面に所定の回数巻装されているコイルと、前記コイルの両端とそれぞれ連通する外部電極と、成形工程を介して磁性粉、絶縁充填材、結合剤、及び潤滑剤から形成され、前記内コア及び前記コイルを被装する外部磁性カプセルであって、当該磁性粉が鉄粉、パーマロイ粉、センダスト粉、アモルファス合金粉、及びフェライト粉からなるグループから選択されることを特徴とする外部磁性カプセルと、を含む表面実装型パワーインダクタ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本装置の好適な実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。次の説明では、一部の従来機能又は従来構造の説明が本装置の要旨の理解を妨げるような場合には、その説明を不必要と見なして省略することもある。  
【００１２】
図２を参照して、本発明に係る表面実装型パワーインダクタ（以下、「インダクタ」と呼ぶ）１００を示す。前記インダクタ１００は、図２に示すように、内コア１１０と、前記内コアの外周面に所定の回数巻装されているコイル１２０と、前記コイルが巻装された内コアを被装する外磁性カプセル１３０と、を含む。
【００１３】
フェライト又は磁性金属からなる前記内コア１１０は、図３ａに示した円形ドラム型、図３ｂに示した正方形のドラム型、Ｔ字型（図示せず）、又はＩ字型（図示せず）に形成してもよい。
【００１４】
図４ａ及び図４ｂに示すように、前記コイル１２０は前記内コア１１０の外周面に所定の回数巻装されており、絶縁樹脂で被覆されている。この絶縁被覆は、その回路熱が１２５℃以上となることが予想される際には、好ましくはポリアミドからなるものとする。
【００１５】
本発明の技術的特徴を示すと、前記外磁性カプセル１３０は、成形工程を用いて磁性粉、絶縁充填材、結合剤、及び潤滑剤から形成される。本発明において有用な磁性粉は、鉄粉、パーマロイ粉、センダスト粉、アモルファス合金粉、及びフェライト粉などであってもよい。前記磁性粉は３０μｍ以下の平均直径を有することが好ましい。前記粉末粒子が大きい場合、又は鋭角部分を有する場合は、その成形工程中（通常、高圧が印加される）に前記コイルの絶縁被覆を破壊する傾向がある。
【００１６】
前記磁性粉は所定のレベルに絶縁される必要がある。絶縁が提供されていない場合は、過電流損失が生じ、発熱を引き起こす。一般に、前記磁性粉の絶縁は、磁性粉をリン酸又は水ガラスなどの無機結合剤で処理することによって生じさせることができる。この絶縁は、本発明に適用可能なさまざまの他方法によって達成することができる。
【００１７】
前記絶縁充填材は、前記磁性粉の絶縁性を向上させる働きをし、タルク、ＭｇＯ、ＣａＯ又はその混合物を含む。この絶縁充填材は、好ましくは、前記磁性粉の重量に基づいて、０.５〜５重量％の量で使用される。加えて、前記結合剤は、前記磁性粉との混和性を高めるために使用され、アルコール又はメチルエチルケトンなどの有機溶媒中に液相として形成される。前記結合剤の量は、好ましくは、前記磁性粉の重量に基づいて、１〜６重量％程度である。前記結合剤量の増加に伴い、磁性粉粒子間の絶縁性は高くなる。しかしながら、透過性の低下と低飽和磁束密度には不利点がある。前記潤滑剤は、鋳型内における前記磁性粉と前記絶縁充填材の流動性を向上させるために使用され、ステアリン酸、亜鉛、カルシウムステアラート、ワックス及びその組み合わせの中から選択してもよい。前記潤滑剤の量は、好ましくは、前記磁性粉の重量に基づいて、０.１〜０.７重量％程度であってもよいものとする。
【００１８】
前記コイル１２０及び前記内コア１１０と一体化した外磁性カプセル１３０は、従来のインダクタ構造が直面する技術的矛盾に対する解決策として提案される。つまり、従来のインダクタにおける前記外コア２０とエアギャップＡＧとの除去直後に発生する高電流条件下のインダクタンスＬ低下という問題は、本発明に係る高飽和磁束密度を示す外磁性カプセル１３０によって解決することが可能である。
【００１９】
また、本発明の構造は、前記コイルの巻数を少なくすることができ、かくして、高電流条件下でインダクタンスＬを高レベルに保つことができ、加えて、その直流抵抗を低減することができる。
【００２０】
図５を参照すると、本発明に係るインダクタ（Ｂ）の構造が従来のインダクタ（Ａ）の構造と比較されている。
【００２１】
前記従来のインダクタ及び本発明のインダクタの性能を下の表２にまとめた。前記インジケーターのそれぞれは、４.４ｕＨのインダクタンスＬと、２.８ｍｍｘ２.８ｍｍｘ１.０ｍｍの寸法と、を有する。前記従来のインダクタの直流抵抗（ＤＣＲ）が前記コイルの巻数１５で０.１７Ωと測定されるのに対して、本発明のインダクタの直流抵抗（ＤＣＲ）は前記コイルの巻数１０で０.０９６Ωと測定される。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
本発明のインダクタ１００は、図６ａ又は図６ｂに示すように形成してもよい。好ましくは、前記内コア１１０が上記のように正方形のドラム型である場合、本発明のインダクタ１００を図８の形状を有するように成形してもよい。
【００２４】
前記インダクタ１００は、前記コイルの両端で接合部を形成する外部電極を装備してもよい。この関連から、銀ペースト又は導電性金属片を前記インダクタの下端部分に適用してもよい。外部電極１４０ａ及び１４０ｂが前記インダクタの下端部分で金属片から形成される後者の事例の、例示的かつ非限定的な実施例を図７ａ及び図７ｂに示した。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明に係るインダクタの構造では、これまでに記載したように、前記コイルが巻装されている内コアと一体化した外磁性カプセルが、従来のインダクタ構造では必要な外コア及びエアギャップの除去を可能にし、高電流条件下での高インダクタンスＬを保証する。よって、本発明のインダクタは、従来のインダクタ比較して大幅に少ない前記コイルの巻数と、著しく低減された直流抵抗と、を有する。
【００２６】
本発明の好適な実施形態は例示的な目的で開示したものであって、当業者であれば、添付の特許請求の範囲で開示した本発明の範囲および真の趣旨から逸脱することなく種々の変更、付加および代替を行い得ることを理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の上記およびその他の目的、特性及びその他の利点は下記の添付図面と併せた詳細な説明によってさらに明確に理解されるであろう。
【００２８】
【図１】図１は、従来のパワーインダクタの縦断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る表面実装型パワーインダクタの斜視図である。
【図３ａ】図３ａは、本発明において有用な内コアを示す説明図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明において有用な内コアを示す説明図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明に従ってコイルが巻装されている内コアを示す説明図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明に従ってコイルが巻装されている内コアを示す説明図である。
【図５】図５は、従来のインダクタと、本発明に係るインダクタと、を示す縦断面図である。
【図６ａ】図６ａは、本発明に係る表面実装型パワーインダクタの斜視図である。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明に係る表面実装型パワーインダクタの斜視図である。
【図７ａ】図７ａは、本発明に係る外部電極を装備する表面実装型パワーインダクタの斜視図である。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明に係る外部電極を装備する表面実装型パワーインダクタの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【国際調査報告】
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