(57)【要約】      （修正有）【課題】耐電圧を向上させることが可能な表面実装インダクタを提供する。【解決手段】導線を巻回した巻回部１１ａ及び巻回部の外周から引き出される第１及び第２の引出部１１ｂ、１１ｃを有するコイル１１と、金属磁性粉末を含有し、コイルが埋設された成型体１２と、成型体に設けられた外部端子１３、１４を備える。成型体の表面には、外部端子が形成されている領域を除いて樹脂被膜が形成され、樹脂被膜が形成された成型体の第１の主面の幅方向において対向する第１の稜線と第２の稜線との間の幅をＷ０とし、成型体の第１の主面の幅方向における第１の外部端子および第２の外部端子の幅をＷ１とした時、Ｗ１がＷ０よりも小さく、かつ、第１の外部端子と第２の外部端子の幅方向の両端は、第１の稜線と第２の稜線に接していない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線を巻回した巻回部および前記巻回部の外周からそれぞれ引き出される第１および第２の引出部を有するコイルと、金属磁性粉末を含有し、前記コイルが埋設された成型体と、前記成型体に設けられた外部端子を備え、
前記成型体は、対向する第１の主面と第２の主面、および４つの側面を有する矩形体形状を有し、
前記第１の主面の長さ方向の両端部には、それぞれ前記第１の引出部の端部に接続される第１の外部端子と前記第２の引出部の端部に接続される第２の外部端子が形成され、
前記成型体の表面には、前記第１の外部端子と前記第２の外部端子が形成されている領域を除いて、樹脂被膜が形成され、
前記樹脂被膜が形成された成型体の第１の主面の幅方向において対向する第１の稜線と第２の稜線との間の幅をＷ０とし、前記樹脂被膜が形成された成型体の第１の主面の幅方向における前記第１の外部端子および前記第２の外部端子の幅をＷ１とした時、Ｗ１がＷ０よりも小さく、かつ前記第１の外部端子と前記第２の外部端子の幅方向の両端は、前記第１の稜線と前記第２の稜線に接していない、表面実装インダクタ。
【請求項２】
前記Ｗ１は、前記Ｗ０の５５％以上９５％以下である、請求項１記載の表面実装インダクタ。
【請求項３】
前記第１の主面の前記第１の稜線の近傍と、前記第２の稜線の近傍の少なくともいずれかに、導体が付着した請求項２記載の表面実装インダクタ。
【請求項４】
前記コイルの巻軸が前記成型体の前記第１の主面と平行になるように、前記コイルが前記成型体に埋設されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面実装インダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装インダクタに関し、さらに詳しくは少なくとも１つのコイルが成型体に埋設されている表面実装インダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーインダクタに用いられる表面実装インダクタとしては、例えば、金属磁性粉末を含む成型体に、導線を巻回して形成したコイルが埋設された表面実装インダクタが用いられている。表面実装インダクタとしては、例えば、導線の両端が外周に位置する様に巻回して形成された巻回部と、巻回部の外周から引き出された引出部を有するコイルを用い、コイルの引出部の端部を成型体の側面に引出し、成型体の側面と側面に隣接する実装面に形成された外部端子に、その引出部の端部を接続したものが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６７３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電子機器の小型化、軽量化に伴い、電源回路に用いられるパワーインダクタにも、小型化や軽量化と同時に、電源電圧の低電圧化に伴い、低電圧でも大電流が流せるようにする、いわゆる大電流対応が求められている。しかしながら、従来の表面実装インダクタでは、コイルの引出部の端部を成型体の側面に引き出し、成型体の側面において外部端子と接続しているので、外部端子におけるコイルの引出部の端部との接続部分から成型体の実装面までの電流経路が長くなる結果、電気抵抗が増加し、大電流に対応できる低抵抗化が困難であるという問題があった。
これに対し、コイルの引出部の端部を成型体の実装面に露出させ、その露出した引出部の端部の表面に外部端子を形成する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、コイルの引出部の端部における形状加工が困難であり、製造品質に問題が生じる場合があった。
また、従来の表面実装インダクタは、成型体に絶縁性の低い金属磁性粉末が用いられるため、十分な耐電圧が確保できないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、耐電圧を向上させることが可能な表面実装インダクタを提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様に係る表面実装インダクタは、導線を巻回した巻回部および巻回部の外周からそれぞれ引き出される第１および第２の引出部を有するコイルと、金属磁性粉末を含有し、コイルが埋設された成型体と、成型体に設けられた外部端子を備え、成型体は、対向する第１の主面と第２の主面、および４つの側面を有する矩形体形状を有し、第１の主面の長さ方向の両端部には、それぞれ第１の引出部の端部に接続される第１の外部端子と第２の引出部の端部に接続される第２の外部端子が形成され、成型体の表面には、第１の外部端子と第２の外部端子が形成されている領域を除いて樹脂被膜が形成され、樹脂被膜が形成された成型体の第１の主面の幅方向において対向する第１の稜線と第２の稜線との間の幅をＷ０とし、樹脂被膜が形成された成型体の第１の主面の幅方向における第１の外部端子および第２の外部端子の幅をＷ１とした時、Ｗ１がＷ０よりも小さく、かつ第１の外部端子と第２の外部端子の幅方向の両端は、第１の稜線と第２の稜線に接しない様に形成される。
【０００７】
上記の態様によれば、表面実装インダクタの耐電圧を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、耐電圧を向上させることが可能な表面実装インダクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一態様に係る表面実装インダクタの構造の一例を示す模式透過斜視図である。
【図２】外部端子幅を稜線間幅に対して変化させた時の、表面実装インダクタの限界固着力と限界耐電圧の値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
本実施の形態に係る表面実装インダクタは、導線を巻回した巻回部および巻回部の外周からそれぞれ引き出される第１および第２の引出部を有するコイルと、金属磁性粉末を含有し、コイルが埋設された成型体と、成型体に設けられた外部端子を備える。成型体は、対向する第１の主面と第２の主面、および４つの側面を有する矩形体形状を有し、第１の主面の長さ方向の両端部には、それぞれ第１の引出部の端部に接続される第１の外部端子と第２の引出部の端部に接続される第２の外部端子が形成される。成型体の表面には、第１の外部端子と第２の外部端子が形成されている領域を除いて樹脂被膜が形成される。樹脂被膜が形成された成型体の第１の主面の幅方向において対向する第１の稜線と第２の稜線との間の幅をＷ０とし、樹脂被膜が形成された成型体の第１の主面の幅方向における第１の外部端子および前記第２の外部端子の幅をＷ１とした時、Ｗ１がＷ０よりも小さく、かつ第１の外部端子と第２の外部端子の幅方向の両端は、第１の稜線と前記第２の稜線に接しない様に形成される。
【００１２】
また、別の態様では、Ｗ１は、Ｗ０の５５％以上９５％以下である。
【００１３】
上記の態様によれば、実装基板と外部端子との接続強度を確保しながら、耐電圧を向上させることができる。
【００１４】
また、別の態様によれば、第１の主面の第１の稜線の近傍と、第２の稜線の近傍の少なくともいずれかに、導体が付着する。
【００１５】
上記の態様によれば、稜線近傍に導体が存在する場合でも、実装基板と外部端子との接続強度を確保しながら、耐電圧を向上させることができる。
【００１６】
また、別の態様によれば、コイルの巻軸が成型体の第１の主面と平行になるように、コイルが成型体に埋設されている。
【００１７】
上記の態様によれば、引出部の端部に捻り等の複雑な加工が不要となるので、品質のバラツキを抑制でき、信頼性を向上させることが可能となる。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る表面実装インダクタ１（以下、インダクタ素子ともいう）の構造の一例を示す模式透過斜視図であり、外部端子を設けた主面側から見たものである。表面実装インダクタ１は、金属磁性粉末と樹脂を含む成型体１２を有し、その中には導線が巻回された１つのコイル１１が埋設されている。図１では、成型体１２が、矩形体である例を示している。成型体１２は、対向する一対の主面として、第１の主面１２ａと第２の主面１２ｂを有し、第１の主面１２ａが実装面に相当する（以下、第１の主面を実装面ともいう）。成型体１２は、４つの側面を有し、その４つの側面は、第１の主面１２ａの長手方向において対向する一対の側面１２ｃ、１２ｄと、第１の主面１２ａの幅方向において対向する一対の側面１２ｅ，１２ｆである。第１の主面１２ａは、幅方向に第１の稜線１２１ｂと第２の稜線１２２ｂを有し、第１の稜線１２１ｂは第１の主面１２ａと側面１２ｅとの間に位置し、第２の稜線１２２ｂは第１の主面１２ａと側面１２ｆとの間に位置している。コイル１１は、空芯コイルであって、導線がその両端部がコイルの外周面に沿って互いに反対方向に位置する様に渦巻き状に２段に巻回された巻回部１１ａと、導線の両端部を巻回部１１ａから引き出して形成された第１の引出部１１ｂと第２の引出部１１ｃとを備えたコイルである。コイル１１は、巻回部１１ａの巻軸Ａが、成型体１２の第１の主面１２ａに平行になるように、成型体１２の中に埋設されている。導線には断面が平角状の平角線を用いることができる。
【００１９】
第１の引出部１１ｂは、成型体１２内を延在して、端部が第１の主面１２ａで露出し、先端部分が側面１２ｃに露出するように折り曲げ加工されている。また、第２の引出部１１ｃも、成型体１２内を延在して、端部が第１の主面１２ａで露出し、先端部分が側面１２ｄに露出するように折り曲げ加工されている。さらに、第１の主面１２ａで一部が露出した第１の引出部１１ｂの端部は、第１の外部端子１３と接続され、第１の主面１２ａで一部が露出した第２の引出部１１ｃの端部は、第２の外部端子１４と接続されている。第１の外部端子１３と第２の外部端子１４は、第１の主面１２ａの長手方向に離間して形成され、第１の外部端子１３が第１の主面１２ａと側面１２ｃに跨って形成され、第２の外部端子１４が第１の主面１２ａと側面１２ｄに跨って形成される。
【００２０】
この成型体１２の表面には、第１の外部端子と第２の外部端子が形成されている領域を除いて絶縁被覆用の樹脂被膜が形成されている。また、樹脂被膜が形成された成型体１２の第１の主面１２ａの幅方向において対向する第１の稜線１２１ｂと第２の稜線１２２ｂとの間の幅をＷ０とし（以下、稜線間幅ともいう）、第１の主面１２ａの幅方向における第１の外部端子１３または第２の外部端子１４の幅をＷ１とした時（以下、外部端子幅ともいう）、Ｗ１がＷ０よりも小さく、かつ第１の外部端子１３と第２の外部端子１４の幅方向の両端は、第１の稜線１２１ｂと第２の稜線１２２ｂに接しない様に形成される。
【００２１】
成型体１２は、金属磁性粉末と樹脂を含み、金属磁性粉末としては、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系等の鉄系の金属磁性粉末や、鉄を含まない組成系の金属磁性粉末、鉄を含む他の組成系の金属磁性粉、アモルファス状態の金属磁性粉末、表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉末、表面を改質した金属磁性粉末、ナノレベルの微小な金属磁性粉末等を用いることができる。また、成型体１２に用いる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂等をそれぞれ用い、これらを混合したものを用いることができる。さらに、樹脂被膜には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を用いることができる。またさらに、第１の外部端子１３と第２の外部端子１４は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、銀、銀を含む合金等の導体を用いて形成され、１層又は複数層の導体膜で形成される。
成型体１２の大きさは、表面実装用に使用可能な大きさであれば特に限定されない。例えば、樹脂被膜が形成された状態で、Ｌ（長さ）２．５ｍｍ×Ｗ（幅）２．０ｍｍ×Ｔ（高さ）２．０ｍｍの大きさとすることができる。また、樹脂被膜は、例えば、８μｍ〜１２μｍの厚みを有する様に形成される。
【００２２】
本実施の形態に係る表面実装インダクタは、例えば、以下の製造方法を用いて製造することができる。絶縁被覆が施された断面が平角状の導線をその両端が外周に沿って反対側に位置する様に渦巻き状に２段に巻回して、図１に示す巻回部１１ａを形成する。次いで導線の両端を巻回部の外周から引き出して第１の引出部１１ｂと第２の引出部１１ｃを形成してコイル１１を形成する。絶縁被覆に用いる樹脂は、耐熱温度が高いものが好ましく、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、イミド変成ポリウレタン樹脂等を挙げることができる。導線には、丸線や断面が多角形状のものを用いることもできる。
【００２３】
次に、金属磁性粉末として、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系等の鉄系の金属磁性粉末や、鉄を含まない組成の金属磁性粉末、鉄を含む他の組成の金属磁性粉末、アモルファス状態の金属磁性粉末、表面がガラス等の絶縁体で被覆された金属磁性粉末、表面を改質した金属磁性粉末、ナノレベルの微小な金属磁性粉末等を、樹脂として例えばエポキシ樹脂をそれぞれ用い、これらを混合した封止材（以下、成型体用材料という）を製造する。次に、コイル１１を、その巻軸が成型体の実装面と平行になるように、所定の成型用金型内に配置し、成型体用材料をその金型内に充填し、圧縮成型する。これにより、図１に示す様に、コイル１１が埋設された成型体１２を得る。また、成型法は、圧縮成型法に限定されず、圧粉成型法を用いることもできる。また、バレル研磨等を行って、バリ等を除き、成型体の形状を整える。
【００２４】
そして、この成型体の表面に絶縁被覆用の樹脂被膜を形成する。この樹脂被膜には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を用いることができる。
【００２５】
次に、成型体１２の第１の主面１２ａと側面１２ｃ、１２ｄの外部端子が形成される部分の表面に存在する樹脂成分、および、樹脂被膜を、レーザー照射、ブラスト処理、研磨等の樹脂成分除去手段を用いて除去する。これにより、成型体１２の第１の主面１２ａと側面１２ｃ、１２ｄに、金属磁性粉末が露出した領域を形成する。また、この樹脂成分除去手段を用いて、コイル１１の両端の第１の引出部１１ｂおよび第２の引出部１１ｃの絶縁被覆を除去して導線を露出させる。
【００２６】
さらに、成型体１２にめっき処理を施して、成型体１２の第１の主面１２ａと側面１２ｃ、１２ｄの金属磁性粉末が露出した領域と導線上にめっきを成長させることにより第１の外部端子１３と第２の外部端子１４を形成する。これにより、第１の外部端子１３は、コイル１１の第１の引出部１１ｂの端部と接続され、第２の外部端子はコイル１１の第２の引出部１１ｃの端部と接続される。なお、第１の外部端子１３と第２の外部端子１４は、成型体１２の実装面１２ａと側面１２ｃ、１２ｄの金属磁性粉末が露出した領域と導線上に、Ｃｕにより第１のめっき層を形成し、その上にＮｉにより第２のめっき層を形成し、その上にＳｎにより第３のめっき層を形成することにより形成されるが、めっきに用いられる導電材料としては、めっき可能な導体であれば特に限定されず、Ｃｕ、Ｎｉ、およびＳｎ以外にも銀、銀を含む合金等の導体を用いることができ、用いられる導体の順番も特性に応じて変えても良い。また、第１の外部端子１３と第２の外部端子１４が、１層や２層、さらには、３層以上の層で形成されても良い。
【００２７】
この様にして得られた本実施の形態に係る表面実装インダクタは、樹脂被膜が形成された成型体の第１の主面１２ａの幅方向において対向する第１の稜線１２１ｂと第２の稜線１２２ｂとの間の幅をＷ０とし（以下、稜線間幅ともいう）、第１の主面１２ａの幅方向における第１の外部端子１３または第２の外部端子１４の幅をＷ１とした時（以下、外部端子幅ともいう）、Ｗ１がＷ０よりも小さく、かつ第１の外部端子１３と第２の外部端子１４の幅方向の両端は、第１の稜線１２１ｂと第２の稜線１２２ｂに接していない。この理由について、以下に説明する。
【００２８】
成型体の稜線部分は、成型体を構成する金属磁性粉末と樹脂の密度が低くなりやすく、バレル研磨時に金属磁性粉末が脱粒しやすい傾向にある。金属磁性粉末が脱粒した場合、成型体の表面に、直径０．０５ｍｍ程度の空隙が生じる。この様な状況の中、成型体の表面に絶縁被覆用の樹脂被膜が形成されるが、金属磁性粉末が脱粒した空隙が小さいため、空隙に樹脂被膜が付着せず、成型体の稜線部分に空隙が生じたままとなりやすい。そのため、めっき法で外部端子を形成する場合、その空隙にめっき液が侵入し、その空隙に導体が付着する（いわゆる、めっき伸びやめっき跳び）が発生する結果、稜線付近の絶縁抵抗が低下し、表面実装インダクタの耐電圧が低下しやすくなる。これに対し、外部端子の幅を樹脂被膜が形成された成型体の稜線間の幅よりも小さくし、かつ外部端子の幅方向の両端が樹脂被膜が形成された成型体の稜線と接しないように、稜線から離すことで、稜線付近の絶縁抵抗の影響を外部端子が受けにくくなるので、表面実装インダクタの耐電圧を向上させることが可能となる。なお、本発明で用いる耐電圧とは、外部端子間に電圧を加えたときに、外部端子間において成型体の表面で絶縁破壊を起こしてインダクタとしての性能を失なうことがない電圧である。
【００２９】
ここで、好ましくは、Ｗ１は、Ｗ０の５５％以上９５％以下である。より好ましくは、Ｗ１は、Ｗ０の５８％以上９０％以下である。Ｗ１がＷ０の５５％より小さいと、実装基板に対する外部端子の接続強度が不十分となり、Ｗ１がＷ０の９５％より大きいと耐電圧が低下し易くなるからである。例えば、樹脂被膜が形成された成型体に、Ｌ（長さ）２．５ｍｍ×Ｗ（幅）２．０ｍｍ×Ｔ（高さ）２．０ｍｍの大きさのものを用いた場合、Ｗ０が２．０ｍｍであるので、Ｗ０の５５％以上９５％以下の場合、Ｗ１は１．１ｍｍ〜１．９ｍｍとなり、樹脂被膜が形成された成型体の稜線と外部端子の間にそれぞれ０．０５ｍｍ〜０．４５ｍｍの隙間が形成される。
【００３０】
また、第１の主面１２ａの第１の稜線１２１ｂの近傍と、第２の稜線１２２ｂの近傍の少なくともいずれかに、導体が付着している場合でも、Ｗ１は、Ｗ０の５５％以上９５％以下であることが好ましい。ここで、導体とは、上記のめっき伸びやめっき跳びにより形成されためっきで析出した金属の粒を意味し、１個以上の金属の粒が含まれる。
【００３１】
また、外部端子は、少なくとも実装面に形成されていればよいが、図１に示すように、外部端子が第１の主面１２ａから、その第１の主面１２ａに隣接する側面１２ｃ、１２ｄにまで延在して、断面Ｌ字形状を有することが好ましい。外部端子と成型体との間の固着強度をより増加させることができるからである。さらに、コイルの引出部は、端部が少なくとも第１の主面に露出していればよいが、図１に示す様に、コイルの引出部の端部の先端部分が第１の主面１２ａに隣接する側面１２ｃ、１２ｄに露出することが好ましい。引出部の端部と外部端子との接合面積を増加させて、引出部の端部と外部端子の間の抵抗を低減することができる。
【実施例】
【００３２】
実験例
本実験例では、外部端子幅を稜線間幅に対して変化させた時の、インダクタ素子の耐電圧について評価した。用いたインダクタ素子は、樹脂被膜が形成された成型体の大きさが、Ｌ（長さ）２．５ｍｍ×Ｗ（幅）２．０ｍｍ×Ｔ（高さ）２．０ｍｍである。また、成型体に用いた金属磁性粉末はＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、樹脂はエポキシ樹脂である。また、樹脂被膜にはアクリル樹脂を用いた。
【００３３】
（限界固着力の評価方法）
固着力は、ＡＥＣ−Ｑ２００に基づき、測定治具の基板にインダクタ素子を実装し、測定治具の基板の配線間にインダクタ素子をはんだで接続した状態で、押し治具で、測定治具基板と平行な方向に加圧することにより計測することができる。また、本実施例の限界固着力は、インダクタ素子が破壊又は、インダクタンス素子が測定治具の基板の配線から外れた圧力を計測した。
【００３４】
（限界耐電圧の評価方法）
耐電圧は、インパルス試験機（１９３０１Ａ  クロマジャパン社製）を用いてインダクタ素子が破壊された電圧を測定する限界耐電圧試験を行って評価した。
【００３５】
（結果）
外部端子幅を稜線間幅に対して変化させた時の、限界固着力と限界耐電圧の測定結果を図２に示す。外部端子幅を稜線間幅に対して小さくすると、限界耐電圧は向上するが、限界固着力は低下し易くなる。下限を５５％としたのは、稜線間幅に対する外部端子幅の割合が５５％未満であると、ＡＥＣ−Ｑ２００で求められている限界固着力を満たさなくなるからである。また、上限を９５％としたのは、稜線間幅に対する外部端子幅の割合が９５％を超えると樹脂被膜が形成された成型体の第１主面の幅方向において対向する稜線に、樹脂被膜から成型体の表面が露出したり、導体が付着したりした場合、限界耐電圧が低下するからである。
【００３６】
なお、上記の実施の形態では、コイルの引出部を成型体の実装面に露出させる方法として、コイルの巻軸が成型体の実装面となる第１の主面と平行になるように、コイルを成型体に埋設する方法について説明したが、本発明では、それ以外の方法を用いることができる。例えば、コイルの巻軸が成型体の実装面となる第１の主面に対して垂直になるように、コイルを成型体に埋設し、引出部を捻り加工して、成型体の実装面に露出させる方法を用いることもできる。
【符号の説明】
【００３７】
１      表面実装インダクタ
１１    コイル
１１ａ  巻回部
１１ｂ  第１の引出部
１１ｃ  第２の引出部
１２    成型体
１２ａ  第１の主面
１２ｂ  第２の主面
１２ｃ  側面
１２ｄ  側面
１２ｅ  側面
１２ｆ  側面
１２１ｂ  第１の稜線
１２２ｂ  第２の稜線
１３    第１の外部端子
１４    第２の外部端子
【図１】
2019197781.tif 000003
【図２】
2019197781.tif 000004