(57)【要約】  電子回路基板用途のための小型化磁性部品は、直流容量とインダクタンス値とを増す、強化された磁性複合シート材料を有する。これら構成要素を非常に単純で簡単明瞭な積層プロセスで製造しうる。
2013526035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性部品において、
第１の導線と、第２の導線と、前記第１の導線と前記第２の導線との間の複数の巻回とを有する、少なくとも１つの導電性ワイヤコイルと、
形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子とバインダ材料との複合混合物を含み、かつ、前記複合混合物は自立形の固体シート層として提供される、少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートとを含み、
前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートは前記導電性ワイヤコイルに積層されており、これによって前記少なくとも１つの導電性ワイヤコイルを埋め込むモノリシックなコア構造を形成する、磁性部品。
【請求項２】
前記バインダ材料は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の一方である請求項１に記載の磁性部品。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂又は前記熱硬化性樹脂はポリマーを主成分とする請求項２に記載の磁性部品。
【請求項４】
前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートは、熱と圧力の少なくとも一方によって前記導電性ワイヤコイルに積層されている請求項２に記載の磁性部品。
【請求項５】
前記軟質磁性粉末粒子は、前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートの前記複合混合物の少なくとも９０重量％を構成する請求項１に記載の磁性部品。
【請求項６】
前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートの有効透磁率は少なくとも１０％である請求項１に記載の磁性部品。
【請求項７】
前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートの密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルである請求項１に記載の磁性部品。
【請求項８】
さらに、前記第１の導線及び前記第２の導線の各々に結合されている端子タブを備える請求項１に記載の磁性部品。
【請求項９】
さらに、前記第１の導線及び前記第２の導線それぞれに結合されている表面実装終端部を備える請求項１に記載の磁性部品。
【請求項１０】
さらに、少なくとも１つのシートから別個に提供される磁性コアピースを備え、前記複数の巻回が前記磁性コアピースの周りを延び、前記少なくとも１つのシートが前記導電性ワイヤコイルと前記磁性コアピースとに積層されている請求項１に記載の磁性部品。
【請求項１１】
前記磁性コアピースは、第１の半径を有する第１の部分と、第１の半径とは異なる第２の半径を有する第２の部分とを有し、前記第２の部分は前記第１の部分から延び、前記複数の巻回は第２の部分の周りを延びる請求項１０に記載の磁性部品。
【請求項１２】
前記別個に作られたコアピースはドラムコアを備え、前記導電性ワイヤコイルは前記ドラムコアの周りに巻かれている請求項１１に記載の磁性部品。
【請求項１３】
前記磁性部品はパワーインダクタである請求項１に記載の磁性部品。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートは第１のシートと第２のシートとを備え、前記第１のシート及び前記第２のシートの各々は、形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子とバインダ材料との複合混合物を含み、前記複合混合物は、自立形の固体シート層として提供され、
前記少なくとも１つのコイルは前記第１のシートと前記第２のシートの間に挟まれており、
前記第１のシート及び前記第２のシートは、前記少なくとも１つのコイルをモノリシックなコア構造の中に埋め込むために、コイルに積層されておりかつ互いに積層されている請求項１に記載の磁性部品。
【請求項１５】
磁性部品において、
第１の絶縁誘電性磁性シート及び第２の絶縁誘電性磁性シートと、
第１の導線と、第２の導線と、前記第１の導線と前記第２の導線との間の複数の巻回とを有する、少なくとも１つの導電性ワイヤコイルとを有し、
前記少なくとも１つの導電性ワイヤコイルは、前記第１の絶縁誘電性磁性シートと前記第２の絶縁誘電性磁性シートの間に挟まれており、
前記第１の絶縁誘電性磁性シートと前記第２の絶縁誘電性磁性シートは、前記第１の絶縁誘電性磁性シートと前記第２の絶縁誘電性磁性シートの間に前記導電性ワイヤコイルを埋め込むために、かつ、物理的ギャップを形成せずにモノリシックなコア構造を形成するために、前記導電性ワイヤコイルに積層されており、
前記第１の絶縁誘電性磁性シート及び前記第２の絶縁誘電性磁性シートの各々は、
形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子と、熱及び圧力によって積層されることが可能な熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなるポリマーバインダとを含む、複合シートを備え、
前記複合シートは自立形の固定シート層として提供され、
前記複合シートの密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルであり、
前記軟質磁性粉末粒子は前記複合シートの少なくとも９０重量％を構成し、
前記複合シートの有効透磁率は少なくとも１０である磁性部品。
【請求項１６】
さらに、前記第１の絶縁誘電性磁性シート及び前記第２の絶縁誘電性磁性シートから別個に提供される磁性コアピースを備え、前記複数の巻回は前記磁性コアピースの周りを延び、前記第１の絶縁誘電性磁性シート及び前記第２の絶縁誘電性磁性シートは、モノリシックなコア構造を形成するように、前記導電性ワイヤコイルと前記別個に作られたコアピースとに積層されている請求項１５に記載の磁性部品。
【請求項１７】
前記別個に作られたコアピースは、第１の半径を有する第１の部分と、前記第１の半径とは異なる第２の半径を揺する第２の部分とを有し、前記第２の部分は第１の部分から延び、前記複数の巻回は前記第２の部分の周りを延びる請求項１６に記載の磁性部品。
【請求項１８】
前記磁性コアピースはドラムコアを備え、前記導電性ワイヤコイルは前記ドラムコアの周りに巻かれている請求項１７に記載の磁性部品。
【請求項１９】
さらに、表面実装終端部を備える請求項１５に記載の磁性部品。
【請求項２０】
前記磁性部品はパワーインダクタである請求項１９に記載の磁性部品。
【請求項２１】
磁性部品において、
自立形の固体シート層として提供されている複合物を各々が含む第１の絶縁誘電性磁性シート及び第２の絶縁誘電性磁性シートと、
第１の導線と、第２の導線と、前記第１の導線と前記第２の導線との間の複数の巻回とを有する少なくとも１つの導電性ワイヤコイルと、
前記第１の絶縁誘電性磁性シート及び前記第２の絶縁誘電性磁性シートから別個に提供される磁性コアピースと、
前記導電性ワイヤコイルの前記第１の導線及び前記第２の導線に接続されている表面実装終端部とを備え、
前記複数の巻回は前記磁性コアピースの周りを延び、前記少なくとも１つの導電性コイルと前記磁性コアピースは前記第１の絶縁誘電性磁性シートと前記第２の絶縁誘電性磁性シートの間に挟まれており、
前記第１の絶縁誘電性磁性シートと前記第２の絶縁誘電性磁性シートは、前記導電性ワイヤコイルと前記磁性コアピースとを埋め込むために、かつ、物理的ギャップを形成することなしにモノリシックなコア構造を形成するために、前記導電性ワイヤコイルと前記磁性コアピースとに積層されている磁性部品。
【請求項２２】
前記磁性コアピースは、第１の半径を有する第１の部分と、第１の半径とは異なる第２の半径を有する第２の部分とを有し、前記第２の部分は前記第１の部分から延び、かつ、前記複数の巻回は前記第２の部分の周りを延びる請求項２１に記載の磁性部品。
【請求項２３】
前記別個に作られたコアピースはドラムコアを備え、前記導電性ワイヤコイルは前記ドラムコアの周りに巻かれている請求項２２に記載の磁性部品。
【請求項２４】
前記複合物は、
形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子と、
熱及び圧力によって積層されることが可能な熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂から成るポリマーバインダとを含み、
前記複合物の密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルであり、
前記軟質磁性粉末粒子は前記複合物の少なくとも９０重量％を構成し、
前記複合物の有効透磁率は少なくとも１０である請求項２１に記載の磁性部品。
【請求項２５】
前記磁性部品はパワーインダクタである請求項２１に記載の部品。
【請求項２６】
ワイヤコイルと、少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートとを有する磁性部品を製造する方法において、
前記方法は、
少なくとも１つのワイヤコイルを前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートと共に組み付ける段階であって、前記少なくとも１つのシートは、自立形の固体シート層として提供される複合物を含み、前記複合物は、形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子を含む段階と、
前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートを前記少なくとも１つのワイヤコイルに積層する段階であって、これによって、物理的ギャップなしに前記ワイヤコイルを中に埋め込むモノリシックなコア構造を形成する段階とを有する方法。
【請求項２７】
少なくとも１つのワイヤコイルを前記少なくとも１つのシートと共に組み付ける段階は、
各々が自立形誘電性磁性シート層として提供される複合物である第１の絶縁誘電性磁性シート及び第２の絶縁誘電性磁性シートで前記少なくとも１つのワイヤコイルを挟む段階であって、前記第１の絶縁誘電性磁性シート及び前記第２の絶縁誘電性磁性シートの各シートの前記複合物は、形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子を含む段階と、
前記第１の絶縁誘電性磁性シート及び前記第２の絶縁誘電性磁性シートを前記少なくとも１つのワイヤコイルに積層する段階であって、これによって、物理的ギャップなしに前記ワイヤコイルを中に埋め込むモノリシックなコア構造を形成する段階とを有する請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、第１の導線及び第２の導線に接続されている表面実装終端部を提供する段階を有する請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記ワイヤコイルは、第１の導線と、第２の導線と、前記第１の導線と前記第２の導線との間の複数の巻回とを有する、少なくとも１つの導電性ワイヤコイルを含み、前記磁性部品は、さらに、前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートから別個に提供される磁性コアピースを有し、
前記方法は、さらに、
前記磁性コアピースの一部分の周りに前記複数の巻回を延ばす段階と、
前記少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートを前記導電性ワイヤコイル及び前記磁性コアピースに積層する段階とを有する請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記磁性コアピースの一部分の周りに前記複数の巻回を延ばす段階は、ドラムコアの周りに前記導電性ワイヤコイルを巻く段階を有する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
請求項２６に記載の方法によって形成されている製品。
【請求項３２】
前記製品はパワーインダクタである請求項３１に記載の製品。
【請求項３３】
前記複合物は、さらに、
熱及び圧力によって積層されることが可能な熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなるポリマーバインダを含み、
前記複合物の密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルであり、
前記軟質磁性粉末粒子は前記複合物の少なくとも９０重量％を構成し、
前記複合物の有効透磁率は少なくとも１０である請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法によって形成されている製品。
【請求項３５】
前記製品はパワーインダクタである請求項３４に記載の製品。
【請求項３６】
磁性部品において、
第１の導線と、第２の導線と、前記第１の導線と前記第２の導線の間の複数の巻回とを有する、少なくとも１つの導電性ワイヤコイルと、
物理的ギャップの形成なしに前記少なくとも１つの導電性ワイヤコイルを埋め込むモノリシックなコア構造を形成する磁性複合材料とを含み、
前記磁性複合材料は、形状異方性を有しない金属粉末粒子とバインダとを含み、
前記磁性複合材料の密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルであり、
前記金属粉末粒子は前記磁性複合材料の少なくとも９０重量％を構成し、
前記磁性複合材料の有効透磁率は少なくとも１０である磁性部品。
【請求項３７】
前記モノリシックなコア構造は、前記少なくとも１つの導電性ワイヤコイルに積層された少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートから形成されている請求項３６に記載の磁性部品。
【請求項３８】
前記少なくとも１つのシートは第１のシート及び第２のシートを有し、前記導電性ワイヤコイルは前記第１のシートと前記第２のシートの間に挟まれている請求項３６に記載の磁性部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
本出願は、その主題において、開示内容全体が本明細書にその全体において参照として援用されている、２００６年９月１２日付けで出願された米国特許出願第１１／５１９，３４９号明細書及び２００８年７月９日付けで出願された米国特許出願第１２／１８１，４３６号明細書に対して関連する。
本発明の分野が、一般的に、回路基板用途のための小型化磁性部品の構造と製造に関し、さらに特に、パワーインダクタ及び変圧器のような小型化磁性部品の構造及び製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます強力でかつより小さい電子装置を生産する最近のトレンドが、電子工業に様々な課題をもたらしている。例えば、幾つかの例をあげると、スマートフォン、パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）装置、娯楽装置、及び、ポータブルコンピュータ装置のような電子装置が、現在では、増大を続ける多数のユーザ人口によって広く所有され使用されている。上記装置は、上記装置がインターネットを非限定的に含む複数の通信ネットワークと他の電子装置とに相互接続することを可能にする、印象的で迅速に拡大する一連の特徴を有する。上記装置を使用して、ワイヤレス通信プラットフォームを使用する迅速な情報交換が可能であり、上記装置は、企業ユーザと個人ユーザとにとって非常に便利であり人気を集めるものとなっている。
【０００３】
上記電子装置に必要とされる回路基板用途のための表面実装部品の製造業者にとって、その部品によって回路基板上で占有される面積（部品「フットプリント」と呼ばれることがある）と、回路基板の平面に対して平行な方向で測定されたその部品の高さ（部品「プロファイル」と呼ばれることがある）とを最小化するために、ますます小型化された部品を提供することが課題であることが明らかになっている。フットプリントとプロファイルとを減少させることによって、電子装置のための回路基板アセンブリのサイズが減少させられることが可能であり、及び／又は、１つ又は複数の経路基板上の部品密度が増大させられることが可能であり、このことが、電子装置自体のサイズの減少、又は、同等のサイズを有する装置の性能の増大を可能にする。経済性に優れた形で電子部品を小型化することが、高度に競争的な市場において電子部品製造業者に対して様々な実際的な課題をもたらしている。需要の大きい電子装置のために大量の部品が必要とされているので、部品製造におけるコスト削減が、電子部品製造業者にとって大きな実際的な関心事となっている。
【発明の概要】
【０００４】
電子装置の増大する需要に対処するために、特に、携帯型装置の増大する需要に対処するために、電子装置の各々の世代は、単により小さいことが必要であるだけでなく、向上した機能的特徴と性能とを提供することが必要である。この結果として、上記電子装置は、ますます高性能である装置でなければならない。エネルギーの貯蔵と調整を実現する磁性部品のような幾つかのタイプの電子部品の場合には、すでに非常に小さい部品のサイズをさらに縮小し続けると同時に、増大する電力要求を満たすことが、課題であることが明らかになっている。
【０００５】
次の図面を参照しながら、非限定的で非網羅的な実施形態を説明するが、これらの図では、特に明示しない限り、様々な図面の全てにおいて、同じ照合番号が同じ部品を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、例示的な磁性部品の分解組立図である。
【図２】図２は、図１に示されている磁性部品の一部分の組立図である。
【図３】図３は、図２に示されているアセンブリの側面図である。
【図４】図４は、積層後の、図３に示されているアセンブリの側面図である。
【図５】図５は、積層後の、図１に示されているアセンブリの斜視図である。
【図６】図６は、図５に示されている積層アセンブリの側面図である。
【図７】図７は、図６に示されている積層アセンブリの側面図であり、その部品のための完全に形成された表面実装終端部を示す。
【図８】図８は、別の例示的な磁性部品の分解組立図である。
【図９】図９は、図８に示されている部品の一部分の組立図である。
【図１０】図１０は、図９に示されているアセンブリの側面図である。
【図１１】図１１は、積層後の、図１０に示されているアセンブリの側面図である。
【図１２】図１２は、積層後の、図８に示されているアセンブリの斜視図である。
【図１３】図１３は、図ｌ２に示されている積層アセンブリの側面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示されている積層アセンブリの側面図であり、その部品のための完全に形成された表面実装終端部を示す。
【図１５】図１５は、別の例示的な磁性部品の分解組立図である。
【図１６】図１６は、図１５に示されている部品の一部分の組立図である。
【図１７】図１７は、図１６に示されているアセンブリの側面図である。
【図１８】図１８は、積層後の、図１７に示されているアセンブリの側面図である。
【図１９】図１９は、積層後の、図１５に示されているアセンブリの斜視図である。
【図２０】図２０は、図１８に示されている積層アセンブリの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
インダクタ及び変圧器のような従来の小型化磁性部品は、おそらく、公知の技術を使用して経済的に生産されてきたが、上記小型化磁性部品は、より高性能の装置の性能要件を満たしていない。同様に、より高い性能要件をより適切に満たすことが可能な構造が経済的に生産されることが、未だに実証されていない。より高性能な電子装置のための既知の磁性部品構造のコスト及び性能の問題は、当業においては未だに克服されていない。
【０００８】
歴史的には、インダクタ又は変圧器のような磁性部品は、ワイヤコイルの周りに組み立てられておりかつ互いに物理的なギャップが開けられている別個に製造された磁性コア部品で組み立てられていた。上記部品を小型化しようとする時には、多数の問題が存在する。特に、ますます小型化される部品の中に厳密に調整された物理的ギャップを実現することは、困難かつ高コストであることが明らかになっている。さらに、物理的ギャップの形成の調整が不可能であることが、小型化部品に関する不適切性と変動性と信頼性の問題を生じさせる傾向がある。
【０００９】
磁性部品のための物理的ギャップを有するコア構造に関する難題を回避するために、磁性粉末材料が、いわゆる分散ギャップ材料を生産するためにバインダ材料と組み合わされてきた。上記材料は、所望の形状に成形可能であることがあり、物理的ギャップを有する個別的なコア構造のアセンブリを不要にする。さらに、コイルを含む一体形コア構造を形成するために、上記材料は、半固体スラリーの形態又は顆粒状の絶縁乾燥粉末の形で、予め製造されたコイル構造の周りに直接的に成形されることが可能である。しかし、調整されたかつ確実な形で磁性粉末材料とバインダ材料とを混合して調製することと、成形工程を管理することは難しく、磁性部品の製造コストを増大させる可能性がある。これは、おそらく、従来の部品よりも比較的に高い電流レベルで動作するパワーコンダクタの場合に、よりいっそう当てはまるだろう。増大した性能要件が、異なるコイル形状構成、成形可能な磁性粉末スラリー又は乾燥顆粒状材料の異なる配合、及び／又は、部品を製造する際のより厳密な工程管理を必要とするだろうし、これらの問題の全てが、上記部品の製造の困難性とコストを増大させるだろう。
【００１０】
小型化磁性部品を生産するための別の公知の技術が、チップタイプの部品を形成するために材料の薄層からその部品を形成することである。このタイプの従来の部品においては、セラミック未加工シート材料のような材料の誘電性層が、磁性部品の形成のために使用されてきた。導電性コイル素子が、典型的には、１つ又は複数の誘電性層上に形成又はパターン形成され、このコイル素子が組み付けられて形成される時に、誘電性層の中に封入されるか又は埋め込まれる。上記誘電性材料を使用して非常に小さい部品が製造されることが可能であるが、上記部品は、限定された性能能力しか提供しない傾向がある。さらに、未加工のシートを加工することが、大量生産される部品の場合に、多大な労力を要し、かつ、比較的に高コストである可能性がある。上記セラミックシートは、さらに、パワーコンダクタによって求められるより高電流の用途にとっては比較的に貧弱な熱伝導特性を有する。
【００１１】
さらに、層状に配置された複合磁性シート材料から磁性部品を構成することも提案されている。このタイプの部品では、上記層は誘電性であるだけでなく磁性でもある。すなわち、上記層として使用されるシート材料は、１．０よりも大きい相対透磁率μrを示し、磁性応答性材料であると一般的に認識されている。上記磁性応答性シート材料は、バインダ材料中に分散させられた軟質磁性粒子を含んでよく、さらに、その部品が製造される時には、基板材料上に配置されかつ支持されている半固体材料又は液体材料とは対照的に、固体形状で組み付けられることがある自立形の薄層又はフィルムとして提供される。したがって、当業で公知の他の複合磁性材料とは違って、上記自立形の薄層又はフィルムは積層されることが可能である。
【００１２】
複合磁性シート材料を使用する積層部品の例が、米国特許出願公開第２０１０／００２６４４３号に開示されている。この構造は、複合磁性シート材料が製造されることが可能であり、その層が導電性コイルの周りに圧力積層されることが可能であり、一方、導電性コイルが複合磁性シート材料のいずれかから別個に製造できるので、有益である可能性がある。上記層の積層は、比較的に低コストで、かつ、他のプロセスに比較してより容易に行われるだろう。しかし、上記構造は、幾つかの側面においては性能上の制限を被る可能性があることが明らかになっており、より高電力でかつよりサイズが小さい電子装置の要求を未だに完全には満たしていない。これは、現時点で入手可能な複合磁性シート材料の限界に起因すると考えられている。
【００１３】
既存の複合磁性シート材料は当初は電磁的遮蔽を目的として開発され、これを念頭に置いて磁性部品を構成するために使用されてきた。複合磁性シート材料を含む部品の上記例の１つが、標題「多層高周波インダクタ」の特開平１０−１０６８３９号公報に説明されている。この引例は、本質的に導電性の材料である扁平状及び／又は針状の軟質磁性粉末材料が、この軟質磁性粉末が有機バインダ中に分散させられて、インダクタを構成するように積み重ねられることが可能な材料層の形に形成されるように、絶縁有機バインダの中に混練されるということを教示している。この扁平状及び／又は針状の軟質磁性粉末材料は、ほぼ球状の磁性粉末材料と明確に比較され対比されている。この引例は、軟質磁性粉末が扁平状及び針状の軟質磁性粉末の形状の少なくとも１つにおいて形成される場合に、望ましい磁気異方性が生じ、高周波範囲内において、インダクタの透磁率が、磁気共鳴に基づいて、増大するということを教示している。この引例は、扁平状及び／又は針状の軟質磁性粉末材料が、電磁的な遮蔽に関して球状の粉末材料よりも優れており、多層高周波インダクタを形成するために使用される時には、別個に備えられる遮蔽要素が省略されることが可能であり、インダクタ部品のサイズがさらに小さくされることが可能であると結論付けている。
【００１４】
欧州特許出願公開第０７８５５５７号明細書も、電磁的遮蔽のための複合磁性材料シートを開示している。この引例は、異方性特性を有する複合磁性シート材料を作るために使用される２つのタイプの軟質扁平状磁性粒子と有機バインダとを教示している。欧州特許出願公開第０７８５５５７号明細書は、さらに、磁性シートを形成するためにポリマーバインダが使用されてもよく、この場合に磁性粉末が完成固体シートの９０重量％よりも多くの割合を占めるということを開示している。
【００１５】
国際公開第２００９／１１３７５号公報が、多層パワーインダクタを構成するために使用される複合磁性シート材料を開示している。この引例は、このシートが軟質磁性金属粉末を充填されており、この軟質磁性粉末が異方性であり、かつ、シートの表面に対して平行又は垂直に配置されているということを教示している。シートの表面が、導電性コイルを形成するためにバイアス（ｖｉａｓ）によって電気的に接続されている回路経路（ｃｉｒｃｕｉｔ  ｐａｔｈ）によってパターン形成されている。このシートの中央区域が必要に応じて等方性特性を有し、一方、このシートの残りの部分は異方性のままである。開示されている磁性粉末シート材料の充填率が約８０重量％以下である。このタイプのパワーインダクタ構造は、より高電力の装置のための性能において制限されていることが明らかになっている。明確に述べると、上記構造の直流容量は、より新しい電子装置と用途とによって求められているものを下回っている。
【００１６】
標題「Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金フレークポリマー複合材料の透磁率及び電磁干渉特性」の公開論文Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８５，４６３６（１９９９）が、さらに、磁性複合シート材料の最新の技術的現状を示していると考えられている。この論文では、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金フレークポリマー複合材料のノイズ抑制効果が検討されており、異方性磁性粉末を含む様々なタイプのシートの特性が比較されている。この論文は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌフレーク（異方性特性を有する）で作られた複合シートの透磁率（最大μ）が、噴霧磁性粉末材料で作られたシートよりも優れており、さらに著しく高い透磁率が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌフレークで作られた複合シートによって実現可能であると結論付けている。
【００１７】
おそらく予想外であることに、所望の磁性特性を実現するために著しく精製された既存の磁性複合シート材料は、新たな電子装置に求められている増大した電流レベルで動作可能な小型化部品にとって必要な性能を実現するためには有効ではない。より高い電流レベルで動作することが可能な、パワーインダクタ及び変圧器のような、より低コストかつ高性能の小型化された積層磁性部品を実現するために、他のタイプの磁性複合シート材料が必要とされている。
【００１８】
既知の磁性複合シート材料を使用して、実現が不可能ではないが困難であるより高電流／電力用途のための向上した性能を提供する、強化された磁性複合シート材料を使用する、本発明の磁性部品構造の例示的な実施形態が後述されている。パワーインダクタ及び変圧器部品のような磁性部品が、他の既知のパワーインダクタ構造に比較して低コストで製造されるだろう。言及されている装置に関連付けられた製造の方法と工程は、部分的には明瞭であり、部分的には詳細に後述されているが、さらに詳細な説明なくとも十分に当業者の理解の範囲内に含まれると考えられる。
【００１９】
図１から図７は、第１及び第２の磁性複合シート１０４、１０６の間に挟まれているコイル１０２と、コイル１０２と共に組み付けられておりかつ第１及び第２の磁性複合シート１０４、１０６の間に挟まれている採用随意の磁性コアピース１０８とを有する、磁性部品１００の第１の例示的な実施形態を示す。
【００２０】
コイル１０２は、既知の技術にしたがって可とう性のワイヤ導体から製造され、第１の末端又は導線１１０と、第２の導線１１２（図２から図４に最も明瞭に示されている）と、第１及び第２の導線１１０、１１２の間を延びておりかつ幾つかの巻回又はループを含む巻線部分１１４とを有する。図示されている例示的な実施形態では、コイル１０２を製造するために使用されるワイヤ導体は丸い横断面又は円形の横断面を有するが、必要に応じて扁平状又は長方形の横断面を有することも可能である。示されている具体例のコイル１０２は、例えば、所望のインダクタンス値の巻線部分１１４を形成するために巻線軸線を中心として螺旋状かつ渦巻き状に巻かれている。コイル１０２を製造するための精密巻線技術が公知であり、本明細書ではさらに詳細には説明しない。採用随意に、コイル１０２は、さらに、使用中のコイルの潜在的な電気的短絡を防止するために、既知の技術を使用して絶縁層を備えてもよい。
【００２１】
当業者は理解するように、巻線部分１１４のインダクタンス値は、当初は、そのワイヤの巻回の数と、コイル１０２を製造するために使用されるワイヤの特定の材料と、コイル１０２を製造するために使用されるワイヤの横断面積とによって決まる。したがって、磁性部品１００のインダクタンス定格は、コイル巻回の数と、巻回の構成と、コイル巻回の横断面積とを変化させることによって、様々な用途のために著しく変化させられるだろう。示されている緊密に巻かれたコイル１０２は、小型化部品のために使用されるための従来のコイルに比較して、コンパクトな形状構成の形で比較的に多数の巻回を有する。したがって、部品１００のインダクタンス値は、他の既知の小型化磁性部品構造に比較して著しく増大させられることが可能である。
【００２２】
採用随意に、図１に示されているように、端子タブ１１４、１１５が、既知のはんだ付け、溶接、又は、蝋付け法、又は、当業で公知のさらに別の方法によって、それぞれのコイル導線１１０、１１２に接続されている、各々のタブ１１５、１１６を備えることがある。タブ１１４、１１５は、図示されているように互いに一直線状に並べられておりかつ互いに概ね同一平面上に配置されている概ね平らで長方形の要素であるが、端子要素の他の幾何学的形状と配置と形状構成とが確かに可能である。端子タブ１１４、１１５は、部品１００が完成される時に、さらに詳細に後述する表面実装終端部の形に形成される。
【００２３】
図示されている部品１００が、１つのコイル１０２を有するパワーインダクタ部品であるが、２つ以上のコイル１０２も同様に備えられることがあるということが想定されている。複数のコイルの実施形態では、コイルは電気回路内で直列又は並列に接続される。同様に、別個のコイルが、インダクタの代わりに変圧器部品を形成するために配置されることもある。
【００２４】
磁性複合シート１０４、１０６が自立形の固体シート層として備えられており、したがって、スラリー又は半固体材料と、製造のために基板材料上に配置され支持されている当業で公知の液体材料とに比較して、非常に容易に組み付けられうる。磁性複合シート１０４、１０６は可とう性であり、後述する積層プロセスに適している。
【００２５】
磁性粉末粒子の形状異方性が複合シート構造において望ましいという当業者の一般的に受け入れられている理解にも係わらず、本出願人は、上記形状異方性が、より高電流の小型化パワーインダクタを非限定的に含む磁性部品を構成することに関しては、実際的には逆効果であることがあると考えている。すなわち、おそらくは予想外に、部品１００がその一例である特定の磁性部品の磁気性能は、後述する他の特性の中で形状異方性を有しない磁性複合シート１０４、１０６を使用することによって実際的には改善されうる。
【００２６】
当業者には理解されるように、形状異方性は、磁性複合シート１０４、１０６を形成するために使用される磁性粉末粒子の形状を表す。高度に対称的な磁性粉末粒子は、形状異方性を有しないと考えられており、所与の磁界が全方向において同一の度合いに粉末粒子を磁化する。正方形粒子及び球形粒子が、形状異方性を有しない粒子の一例であるが、他の対称的な形状も採用可能である。磁性粒子自体のサイズは幾分か多様であってもよいが、磁性複合シート１０４、１０６中の粒子の均一な形状が形状異方性をもたらさないだろう。別の言い方をすれば、磁性粒子の実際の寸法は等しくなくてもよいが、アスペクト比（上述した部品１００に対して多くの側面において類似している３つの部品２００における最短の寸法に対する最長の寸法の比率）。したがって、同じ照合文字が実施形態１００、２００における一致する特徴要素に対して使用されている。読者は、磁性複合シート１０４、１０６における概ね均一である、粒子の部品１００の寸法座標系の特徴要素と重複する部品２００の特徴要素に関する上述の説明を参照されたい。２つ以上の異なる粒子形状が、組み合わせの形で使用される場合にさえ、同一のアスペクト比を有し、磁性複合シート１０４、１０６における形状異方性をもたらさないことがあるが、しかし、異なるアスペクト比を有しかつさらにはランダムに分散した形状とアスペクト比を有する、異なる形状を有する磁性粒子が、形状異方性を有しない磁性複合シートをもたらさないだろうということが可能である。
【００２７】
上述したように、磁性複合シート１０４、１０６とは違って、既存の磁性複合シート材料は、典型的には、予め決められた度合いの形状異方性をもたらす（すなわち、細長くかつ高度に非対称的な形状と大きなアスペクト比とを伴う磁性粒子を有する）ように、配合され精製される。形状異方性は、パワーマグネティックス（ｐｏｗｅｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃｓ）の観点から見て、磁気性能を改善するのではなく低下させると考えられ、現在まで、従来の形状異方性の磁性複合シートから作られている磁性部品の実際的な性能限界をもたらしてきた。
【００２８】
磁性複合シート１０４、１０６においては形状異方性がまったく有益でないと考えられるが、他の形態の異方性が存在し、別の及び／又は代替案の実施形態において磁性複合シート１０４、１０６に存在していることがあるということが認識されるべきである。例えば、結晶磁気異方性が、形状異方性を有しない粒子においてさえ生じることがある。別の例としては、応力異方性（ｓｔｒｅｓｓ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）も一定の程度は存在することがある。すなわち、磁性複合シート１０４、１０６は、形状異方性を有しないが、別の形で異方性であることがある。しかし、形状異方性は、磁性粉末粒子のサイズが小さい時に、異方性の優勢な形態である傾向がある。
【００２９】
様々な実施形態では、磁性複合シート１０４、１０６を形成するために使用される軟質磁性粉末粒子が、フェライト粒子、鉄（Ｆｅ）粒子、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ）粒子、ＭＰＰ（Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ）粒子、ＨｉｇｈＦｌｕｘ（Ｎｉ−Ｆｅ）粒子、Ｍｅｇａｆｌｕｘ（Ｆｅ−Ｓｉ合金）粒子、鉄を主成分とした非晶質粉末粒子、コバルトを主成分とした非晶質粉末粒子、当業で公知の他の適切な材料を含んでよい。上記磁性粉末粒子材料の組み合わせも、必要に応じて使用されうる。磁性粉末粒子は、公知の方法と技術とを使用して得られうる。採用随意に、磁性粉末粒子は、絶縁材料によって被覆されることもある。
【００３０】
この磁性粉末粒子は、形成された後に、バインダ材料と混合され組み合わされうる。このバインダ材料は、部品１００のより高電流で高電力の使用のための部品１００の層状構造において望ましい熱流れ特性を有する、ポリマーを主成分とする樹脂としうる。この樹脂は、さらに、熱可塑性又は熱硬化性の性質であってもよく、上記性質はどちらも、熱と圧力によるシート層１０４、１０６の積層を容易化する。複合材料の加工を容易化するために、採用随意に、溶剤等が加えられてもよい。この複合粉末粒子と樹脂材料は、図示されているように、実質的に平坦で可とう性である薄いシート１０４、１０６のような明確な形状及び形態に形成され固体化されうる。磁性シート１０４、１０６を作るための具体的な方法と技術は公知であり、本明細書では別途に説明しない。上述の形状異方性と、後で簡単に説明する組成の詳細の幾つかとを除いて、既存の複合シートを製造するための方法と技術の多くが依然として適用できる。
【００３１】
シート１０４、１０６を形成するために使用される磁性複合材料の様々な配合物が、使用される部品１００の様々なレベルの磁気性能を実現するために可能である。しかし、一般的には、パワーインダクタ用途においては、材料の磁気性能は、一般的に、使用される磁性粒子の磁束密度飽和点（Ｂｓａｔ）と、磁性粒子の透磁率（μ）と、複合物中の磁性粒子の使用量（重量％）と、後述する通りのコイルの周りで押し固められた後の完成した複合物のかさ密度とに比例している。すなわち、磁気飽和点と透磁率と使用量とかさ密度とを増大させることによって、より高いインダクタンスが実現され、性能が改善されうる。
【００３２】
一方では、その複合物の磁気性能が、その複合物で使用されるバインダ材料の量に反比例している。例えば、バインダ材料を伴う材料の複合物の使用量が増大させられるにつれて、最終部品のインダクタンス値と、その部品の全体的な磁気性能とが減少する傾向がある。Ｂｓａｔ及びμの各々は、磁性粒子に関連した材料特性であり、様々なタイプの粒子において多様であるだろうし、一方、磁性粒子の使用量とバインダの使用量は、複合物の様々な配合物において変えることができる。
【００３３】
インダクタ部品の場合には、上述の考察が、特定の目標を実現するために材料と複合配合物とを効果的に選択するために活用されることが可能である。一例としては、金属粉末材料が、Ｆｅ−Ｓｉ粒子のような金属粉末がより高いＢｓａｔ値を有するので、より高電力のインジケータ用途において磁性粉末材料として使用するためには、フェライト材料よりも好ましいだろう。Ｂｓａｔ値は、外部磁界強度Ｈの印加によって得られる磁性材料における最大磁束密度Ｂを意味する。磁束密度Ｂが磁界強度Ｈに対してプロットされるＢ−Ｈ曲線と呼ばれることがある磁化曲線が、あらゆる所与の材料に関するＢｓａｔ値を示しうる。このＢ−Ｈ曲線の最初の部分が、磁化されるべきコア２０の材料の透磁率又は傾向を定義する。Ｂｓａｔは、材料の磁化又は磁束の最大状態が生じさせられ、したがって、磁界強度が増大し続ける場合でさえ磁束が程度の差こそあれ一定不変であることを保つ、Ｂ−Ｈ曲線上の点を表す。言い換えると、Ｂ−Ｈ曲線が最小勾配に達してこれを維持するこの点は、磁束密度飽和点（Ｂｓａｔ）を表す。
【００３４】
さらに、Ｆｅ−Ｓｉ粒子のような金属粒子は比較的に高レベルの透磁率を有し、一方、ＦｅＮｉ（パーマロイ）のようなフェライト材料は比較的に低い透磁率を有する。一般的に述べると、使用される金属粒子のＢ−Ｈ曲線の透磁率勾配が高ければ高いほど、磁束を発生する磁界を誘導する、特定の電流レベルにおける磁束とエネルギーを貯蔵する複合材料の能力が大きい。
【００３５】
例示的な実施形態では、磁性粉末粒子は、複合物の少なくとも９０重量％を構成する。さらに、複合シート１０４、１０６は、少なくとも３．３グラム／立方センチメートルの密度と、少なくとも１０の有効透磁率とを有する。この複合物は、そのシート中に物理的空隙又はギャップを生じさせないように、シート１０４、１０６の形に形成される。したがって、シート１０４、１０６は、部品構造中に物理的ギャップを生じさせる必要を回避する分散ギャップ特性を有する。この磁性複合シート１０４、１０６は、形成が完了した時には、絶縁特性と誘電性特性と磁性特性とを有する。この説明の文脈においては、術語「絶縁体」は低い度合いの電気伝導を意味し、したがって、シート１０４、１０６は使用時に電流を伝導しないだろう。術語「誘電性の」は、印加された電界内におけるその複合材料の高い分極率（すなわち、電気感受率）を表す。術語「磁性の」は、印加された磁界に反応してその複合物が得る磁化の度合い（すなわち、透磁率）を表す。上記複合シート１０４、１０６を使用することによって、大きなインダクタンス値と比較的に大きい直流容量とを有するパワーコンダクタが、より小さいサイズのより高電力の電子装置において使用可能である。
【００３６】
上述したように、磁性複合シート１０４、１０６は、室温において自立形で可とう性の固体であり、明確な形状を持たない当業で公知の半固体及び液体の材料とは対照的に、形状が明確である。したがって、磁性複合シート１０４、１０６は、半固体又は液体の複合材料が他の既知の磁性部品構造において必要とする支持基板や溶着技術等を使用する必要なしに、磁性部品を形成するために明確な形状を伴って操作され取り扱われ組み付けられうる。さらに明確に述べると、図１から図３に示されているように、複合シート１０４、１０６は、手作業又は自動化された手順で、図示されているように積み重ねられ、多くの既存の小型化された磁性部品構造に比較して、非常に単純で簡単明瞭なプロセスで積層されうる。
【００３７】
２つのシート１０４、１０６が、図１から図７の例示的な実施形態に示されている。各シート１０４、１０６が、そのシートの平面に対して垂直な方向で測定した時に比較的薄いので、特に低プロファイルの磁性部品が結果的に得られうる。しかし、追加のシートが加えられるので完成部品のサイズが増大するが、代替案として３つ以上のシート１０４、１０６が使用されることもあるということを理解されたい。さらに、下部シート１０６又は他の任意のシートを使用しない特定の実施形態では、上部シート１０４のような単一のシートがコイル１０２に積層されることがあるということが想定されている。さらに、実質的に正方形であるシートが示されているが、代替案として、磁性複合シート１０４、１０６の他の幾何学的形状が使用されることも可能である。
【００３８】
磁性コアピース１０８は、第１及び第２の複合シート１０４、１０６から別個に提供される。この磁気コアピース１０８は、第１の寸法の第１の部分１１８と、第２の寸法を有する第２の部分１２０とを有してもよい。図示されている例では、第１の部分１１８は概ね環状又は円板形であり、部品１００の中心軸線１２２から測定された第１の半径Ｒ1（図３）を有し、第２の部分１２０は、概ね円筒形であり、第１の半径Ｒ1よりも著しく小さい第２の半径Ｒ2を有する。第２の部分１２０は第１の部分１１８から上方に延び、コイル巻線部分１１４の開放中央区域を概ね占めている。すなわち、Ｒ2はコイル巻線部分１１４の内径に概ね等しい。コアピース１０８はＴコアと呼ばれることがあり、当業者によってそのように認識されるだろう。
【００３９】
コイル巻線部分１１４は磁性コアピースの第１の部分１１８上に固定されているか又は載っている。図示されている例示的な実施形態の第１の部分１１８の半径Ｒ1は比較的大きく、したがって、図３に最も適切に見てとれるように、第１の部分１１８の外周部はシート１０４、１０６の互いに反対側の末端端縁の間をほぼ完全に延びる。コアピース１０８の第１の部分１１８の丸い形状と、シート１０４、１０６の正方形の形状とを除いて、磁性コアピースの第１の部分１１８は、下部シート１０６に対して面積において実質的に同一の広がりを有する。
【００４０】
第１の部分１１８とは対照的に、より小さい半径Ｒ2を有する第２の部分１２０は、上部シート１０４と同一の広がりを有せず、より小さい接触面積を備える。コイル巻線部分１１４内の複数の巻回がコアピース１０８の第２の部分１１８の周りを延び、第２の部分１２０は、軸線１２２（図３）に対して平行な方向に短距離だけコイル１０２の上方に延びる。一実施形態では、コイル１０２は、部品１００が組み付けられる時にコアピースの第２の部分上に予め巻かれて取り付けられている。端子タブ１１４、１１５（図１）は、コアピース１０８に対するコイル１０２のアセンブリを補助しうる。別の実施形態では、コイル１０２は、磁性コアピースの上に直接的に形成されかつ磁気コアピースの周りに巻き付けられることも可能である。
【００４１】
コアピース１０８は、フェライト、上述した磁性粉末粒子のいずれか、又は、当業で公知の他の適切な磁性材料から製造されうる。コアピース１０８は、積層プロセス中にコイル１０２を構造的に支持し、複合シート１０４、１０６に対してコイル１０２を位置決めすることを補助し、特にコアピース１０８が複合シート１０４、１０６よりも大きな透磁率を有する時には、完成部品１００の追加的な磁気性能をもたらす。したがって、上記実施形態では、コイル１０２のより高い直流容量が、さらにより高いインダクタンスのためのより大きい透磁率を有するコアピースと結びつけられうる。
【００４２】
図２と図３に示されているように、コイル１０２と、シート１０４、１０６と、コアピース１０８とが組み付けられ終わった後に、図４から図６に示されているように、このアセンブリが積層される。シート１０４、１０６は、シート１０４、１０６を形成するために使用される特定のバインダに応じて、圧力とおそらくは熱とを使用して、コイル１０２と磁性コアピース１０８とに積層される。可とう性シート１０４、１０６は、図４に示されているように、圧縮されると、比較的に硬質であるコイル１０２とコアピース１０８との付着可能な表面上で変形し、一方、コイル１０２とコアピース１０８を完全に埋め込み、物理的ギャップなしに部品１００のモノリシックな一体形のコア構造１２４を形成する。コア構造１２４は、図示されている実施形態では実質的に正方形であるが、他の形状も採用可能である。
【００４３】
圧縮力を受けてシート１０４、１０６が変形しコア構造１２４を形成するので、それぞれのシート１０４、１０６の厚さが、各シートの平面内でかつ互いのシートに対して不均一な形で変化させられる。すなわち、シート１０４、１０６は、必ずしも、シートの異なる区域内において、又は、互いのシートに対して、同一の度合いに変形させられるわけではない。シート１０４、１０６は互いに部品１００の特定の区域内において（例えば、コイル１０２の端縁とシート１０４、１０６の外側端縁との間で）互いに接触して互いに接合し、シート１０４はコイル１０２とコアピース１０８の外側表面に接触し、他の区域においてこれらに接合する。軸線１２２（図３）に平行な方向におけるコイル１０２とコアピース１０４の幾何学的形状の故に、軸線１２２に平行な方向で測定したシート１０４、１０６の厚さは、図４に示されているように、積層後に変化する。図示されている具体例では、積層コア構造１２４の厚さは、積層前のシート１０４、１０６の厚さの合計に等しくはない。
【００４４】
コア構造１０４が形成される時にシート１０４、１０６が互いに接触する場所でシート１０４、１０６が互いに接合するが、シート１０４、１０６は混ざり合わず、むしろその構造中の接合層として残る。すなわち、３次元のコイル１０２とコアピース１０４とにシートを積層することに関する幾何学的形状のせいでシート１０４とシート１０６との間の接合線（ｂｏｎｄ  ｌｉｎｅ）が複雑であることがあるが、この接合線は依然として存在する。これとは対照的に、明瞭性のために、上記対応する層が効果的に互いに区別がつかないようになるために混じり合って混合した構造は、積層物を形成せず、本発明の目的のための積層プロセスを構成しないだろう。明確に述べると、流体化させられて混じり合わされる層は、本発明の文脈において積層されないだろう。
【００４５】
組み付けられたコイル１２０とシート１０４、１０６とコアピース１０８は型（ｍｏｌｄ）の中に入れられ、図４と図５に示されている積層部品の形状を保つようにその型の内側で積層され、この形状は図示されているように長方形だろうが、他の形状も採用可能である。しかし、磁性複合シート１０４、１０６が固体の可とう性材料として提供されるので、型の中に材料が圧力注入される必要はなく、射出成形プロセスに関連した高温度は不要である。むしろ、固体材料の比較的単純な圧縮成形と、おそらくは幾分かの加熱とが、コア構造１２４を完成させるために必要とされる全てである。射出成形に典型的に関連した高温度と高圧力は不要である。したがって、高温かつ高圧の条件を発生させ維持し調整することに関連したコストが節約される。
【００４６】
図５と図６に示されているように、端子タブ１１４、１１５が備えられている時には、これらはコア構造１２４の互いに反対側の側方端縁１２５、１２７から延びて、これらが依存しているコア構造１２４の側方端縁１２５、１２７上の中央に配置されている。さらに、端子タブ１１４は十分な距離だけコア構造の側方端縁１２５、１２７のそれぞれから突き出し、図示されている例では側方端縁１２５、１２７に対して垂直に延び、それらは、部品の底部側部上に概ね平坦な表面実装終端部１２６を実現するために、コア構造１２４の側方端縁１２５、１２７とコア構造１２４の底部表面１２８の一部分との周りに形成され、曲げられ、又は、他の形で延ばされうる。終端部１２６が回路基板に取り付けられる時には、回路経路が、その基板から、終端部１２６の１つを経由して、そのそれぞれのコイル導線１１０又は１１２へ、コイル巻線部分１１４を経由して他方のコイル導線１１０又は１１２へ、他方の終端部１２６を経由してその基板に戻る形で完成されうる。このように回路基板に取り付けられる時には、この部品１００は、使用される１つ又は複数のコイル構成の詳細に応じて、パワーインダクタ又は変圧器として構成されうる。
【００４７】
端子タブ１１４、１１５が、図示されている例示的な表面実装終端部１２６を形成するために使用されているが、代替策として、表面実装終端部が別の形で形成されることがある。例えば、図４に示されているように、部品が積層される時に、コイル導線１１０、１１２が側方端縁１２５、１２７に延ばされる場合には、他の端子構造がコイル導線１１０、１１２に取り付けられることが可能である。プリント回路基板用途のための表面実装終端部を設ける様々な技術が当業で公知であり、上記技術のいずれかが使用されてよい。他の終端技術が公知でありかつ使用可能であるという認識と共に、示されている終端部１２６は単なる例示のために示されているにすぎない。
【００４８】
図８から図１４は、上述した部品１００に多くの面で類似している磁性部品２００の別の実施形態を示す。したがって、同じ照合番号が実施形態１００、２００において一致する要素に対して使用されている。読者は、部品１００の要素と重複する部品２００の要素に関しては、上述の説明を参照されたい。
【００４９】
図１から図７の検討と図８から図１４の検討とが、部品１００と部品２００との間の差異が、部品２００がコアピース１０８とは異なるコアピース２０１を使用するということであることを明らかにするだろう。
【００５０】
コアピース２０１は、コアピース１０８と同様に、第１及び第２の磁性複合シート１０４、１０６から別個に得られる。磁性コアピース２０１は、第１の寸法を有する第１の部分２０４と、第２の寸法を有する第２の部分２０４（図１０）と、第３の寸法を有する第３の部分２０６とを有してもよい。示されている例では、第１の部分２０２は概ね環状又は円板状であり、かつ、部品１００の中心軸線１２２から測定された第１の半径Ｒ1（図１０）を有し、第２の部分２０４は概ね円筒形であり、第１の半径Ｒ1よりも著しく小さい異なる第２の半径Ｒ2を有する。第２の部分２０４は第１の部分２０２から上方に延び、コイル巻線部分１１４の開放中央区域を概ね占める。すなわち、Ｒ2はコイル巻線部分１１４の内径に実質的に等しい。
【００５１】
第３の部分２０６は第２の部分２０４の上方に延び、概ね環状又は円板状であり、部品１００の中心軸線１２２から測定された第３の半径Ｒ3（図１０）を有する。第３の半径Ｒ3はＲ2よりも大きいがＲ1よりは小さく、したがって、第３の部分２０６は第２の部分２０４に対して張り出したフランジを形成する。第２の部分２０４は、各々がより大きい半径を有する部分２０２、２０６の間を延び、こうしてコイル１０２の巻線部分１１４のための限られた空間又は場所を形成する。コアピース２０２はドラムコアと呼ばれることがあり、当業でこのように認識されることがある。
【００５２】
コイル巻線部分１１４は、磁性部品の第１の部分２０２の上に固定されるか置かれている。示されている例示的な実施形態では、第１の部分２０２の半径Ｒ1は比較的に大きく、したがって、図１０に最も適切に見てとれるように、第１の部分２０２の外周部はシート１０４、１０６の互いに反対側の末端端縁の間をほぼ完全に延びる。コアピース２０１の第１の部分２０２の丸い形状と、シート１０４、１０６の正方形の形状とを除いて、磁性コアピースの第１の部分２０２は下部シート１０６と面積的に実質的に同一の広がりを有し、大きな接触面積を与える。
【００５３】
第１の部分１１８に比べてより小さい半径Ｒ2、Ｒ3を有する第２及び第３の部分２０４、２０６は上部シート１０４と同一の広がりを有せず、より小さい接触面積が与えられる。コイル巻線部分１１４内の複数の巻回はコアピース２０１の第２の部分２０４の周りを延びる。コイル１０２は、ドラムコア２０１上に直接的に形成されかつその周りに巻かれてよく、したがって、巻線部分１１４は第２の部分２０４上に巻かれる。巻線１０２は、ドラムコア２０１上で予め作られ、部品２００を製造するためのサブアセンブリとして提供されることもある。
【００５４】
コアピース２０１は、フェライト、上述の磁性粉末粒子のいずれか、又は、当業で公知の他の適切な磁性材料から作られうる。コアピース２０１は、積層プロセス中にコイル１０２に対して構造的支持を提供し、複合シート１０４、１０６に対してコイル１０２を位置決めすることを補助し、特にコアピース２１０が複合シート１０４、１０６よりも大きい透磁率を有する時に、完成した部品２００の追加的な磁気性能を提供する。したがって、この実施形態では、コイル１０２のより高い直流容量が、さらにより高いインダクタンスのためのより高い透磁率を有するコアピースと結びつけられうる。
【００５５】
コアピース１０８の代わりにコアピース２０１が使用されることを除いて、部品２００の製造は、実質的に、上述の通りであり、同様の利益と利点を伴う。
【００５６】
図１５から図２０は、上述した部品１００、２００にほとんどの面で類似しているが、別個に提供されるコアピースが完全に除外されている、磁性部品３００の別の実施形態を示す。すなわち、コアピース１０８もコアピース２０１も使用されない。部品３００では、シート１０４、１０６が圧縮される時に変形してコイル１０２の開放中央区域を占め、こうしてその開放コイル中心部の周りと内側にそのコイルを埋め込む。したがって、受け入れ可能な磁性部品３００が、他の既知の小型化磁性部品に比較して低コストで、より低電流の用途のために提供されうる。上述したように、特定の実施形態では、下部シート１０６は採用随意のものとして認識されてよく、上部シート１０４だけがコイルに積層されうる。本発明の全ての想定される実施形態においては、複数の磁性複合シートが必ずしも必要とされるわけではない。
【００５７】
部品３００は、他の点では、上述した部品１００に全ての面で類似している。したがって、同じ照合番号が実施形態１００、３００における一致する要素に関しても使用される。読者は、部品１００の要素と共通する部品３００の要素に関して、上述の説明を参照されたい。
【００５８】
上述したシート１０４、１０６の誘電性特性と磁性特性とポリマー特性によって、今までは経済的な形で製造することが非常に困難だった、大きなインダクタンス値と大きな直流容量とを備える、パワーインダクタのような小型化された低プロファイルの磁性部品が実現されうる。同様の利益が、変圧器のような他のタイプの小型化磁性部品にもたらされうる。
【００５９】
さて、本発明の利益と利点が、説明している例示的な実施形態に関して、十分に開示されていると考えられる。
【００６０】
磁性部品であって、第１の導線と、第２の導線と、第１の導線と第２の導線との間の複数の巻回とを有する少なくとも１つの導電性ワイヤコイルと、形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子とバインダ材料との複合材料混合物を含む少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートとを有し、この複合物は自立形の固体シート層として提供され、この少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートはコイルに積層されており、これによって少なくとも１つのコイルを埋め込むモノリシックなコア構造を形成する磁性部品が開示されている。
【００６１】
採用随意に、バインダ材料は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の一方であってよい。この樹脂はポリマーを主成分としうる。少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートは、熱及び圧力の少なくとも一方によってコイルに積層されうる。磁性粉末粒子は、この少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートの混合物の少なくとも９０重量％を構成しうる。少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートの有効透磁率は少なくとも１０％としうる。少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートの密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルとしうる。端子タブは第１及び第２の導線の各々に結合されうる。表面実装終端部は第１及び第２の導線のそれぞれに結合されている。
【００６２】
磁性コアピースは、少なくとも１つのシートから別個に提供され、複数の巻回がこの磁性コアピースの周りを延び、少なくとも１つのシートはコイルと磁性コアピースとに積層されている。磁性コアピースは、第１の半径を有する第１の部分と、第１の半径とは異なる第２の半径を有する第２の部分とを有してもよく、第２の部分は第１の部分から延び、かつ、複数の巻回は第２の部分の周りを延びる。別個に作られたコアピースはドラムコアであってもよく、ワイヤコイルはこのドラムコアの周りに巻かれてもよい。
【００６３】
この部品はパワーインダクタとしうる。少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートは、第１のシートと第２のシートとを有してもよく、この第１及び第２のシートの各々は、形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子とバインダ材料との複合材料混合物を含み、この複合物は、自立形の固体シート層として提供され、少なくとも１つのコイルが第１及び第２のシートの間に挟まれ、少なくとも１つのコイルをモノリシックなコア構造の中に埋め込むために第１及び第２のシートはコイルに積層されかつ互いに積層される。
【００６４】
磁性部品の別の実施形態も開示され、この磁性部品は、第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートと、第１の導線と第２の導線と第１の導線と第２の導線との間の複数の巻回とを有する少なくとも１つの導電性ワイヤコイルとを有し、この少なくとも１つの導電性コイルは第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートの間に挟まれており、第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートは、これらのシートの間にコイルを埋め込むために、かつ、物理的ギャップを形成せずにモノリシックなコア構造を形成するために、コイルに積層され、第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートの各々は、形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子と、熱及び圧力によって積層されることが可能な熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなるポリマーバインダとを含む複合シートを備え、この複合物は自立形の固定シート層として提供され、この複合物の密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルであり、磁性粉末粒子はその複合物の少なくとも９０重量％を構成し、その複合物の有効透磁率は少なくとも１０である。
【００６５】
この磁性部品は、さらに、第１及び第２のシートから別個に提供されている磁性コアピースであって、複数の巻回がこの磁性コアピースの周りを延び、第１及び第２のシートが、モノリシックなコア構造を形成するように、コイルと、別個に作られた磁性コアピースとに積層されている磁性コアピースを有してもよい。別個に作られた磁性コアピースは、第１の半径を有する第１の部分と、第１の半径とは異なる第２の半径を有する第２の部分とを有してもよく、第２の部分は第１の部分から延び、かつ、複数の巻回は第２の部分の周りを延びる。この磁性コアピースはドラムコアであってもよく、ワイヤコイルはこのドラムコアの周りに巻かれうる。この磁性部品は、さらに、表面実装終端部を有してもよく、この部品はパワーインダクタとしうる。
【００６６】
磁性部品の実施形態がさらに開示され、この磁性部品は、自立形固体シート層として提供されている複合物を各々が有する第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートと、第１の導線と第２の導線と第１の導線と第２の導線との間の複数の巻回とを有する少なくとも１つの導電性ワイヤコイルと、第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートから別個に提供される磁性コアピースと、第１及び第２のコイル導線に接続されている表面実装終端部とを有し、複数の巻回は磁性コアピースの周りを延び、少なくとも１つの導電性コイルと磁性コアピースは、第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートの間に挟まれており、及び、コイルと磁性コアピースとを埋め込むために、かつ、物理的ギャップを形成することなしにモノリシックなコア構造を形成するために、第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートはコイルと磁性コアピースとに積層されている。
【００６７】
磁性コアピースは、第１の半径を有する第１の部分と、第１の半径とは異なる第２の半径を有する第２の部分とを有してもよく、この第２の部分は第１の部分から延び、かつ、複数の巻回は第２の部分の周りを延びる。別個に作られたコアピースはドラムコアであってもよく、ワイヤコイルはこのドラムコアの周りに巻かれうる。この複合物は、形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子と、熱及び圧力によって積層されることが可能な熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなるポリマーバインダとを含み、この複合物の密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルであり、磁性粉末粒子はその複合物の少なくとも９０重量％を構成し、その複合物の有効透磁率は少なくとも１０である。この部品はパワーインダクタであってもよい。
【００６８】
ワイヤコイルと少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートとを有する磁性部品を製造するための方法も開示される。この方法は、少なくとも１つのワイヤコイルを少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートと共に組み付ける段階であって、この少なくとも１つのシートは、自立形固体シート層として提供される複合物を含み、この複合物は、形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子を含む段階と、少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートを少なくとも１つのワイヤコイルに積層し、これによって物理的ギャップなしにコイルを中に埋め込むモノリシックなコア構造を形成する段階とを備える。
【００６９】
採用随意に、少なくとも１つのワイヤコイルを少なくとも１つのシートと共に組み付ける段階は、各々が自立形の固体シート層として提供される複合物である第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートで少なくとも１つのコイルを挟む段階であって、各シートの複合物は形状異方性を有しない軟質磁性粉末粒子を含む段階と、第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートを少なくとも１つのワイヤコイルに積層し、これによって物理的ギャップなしにコイルを中に埋め込むモノリシックなコア構造を形成する段階とを有してもよい。この方法は、さらに、第１及び第２の導線に接続されている表面実装終端部を提供する段階を備えてもよい。コイルは、第１の導線と、第２の導線と、この第１の導線と第２の導線との間の複数の巻回とを有する少なくとも１つの導電性ワイヤコイルを含んでもよく、この部品は、少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートから別個に提供される磁性コアピースを有してもよく、この方法は、さらに、磁性コアピースの一部分の周りに複数の巻回を延ばす段階と、少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートをコイル及び磁性コアピースに積層する段階を有する。磁性コアピースの一部分の周りに複数の巻回を延ばす段階は、ドラムコアの周りにコイルを巻く段階を有してもよい。
【００７０】
製品がこの方法によって形成され、この製品はパワーインダクタとしうる。この複合物は、さらに、熱及び圧力によって積層されることが可能な熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなるポリマーバインダを含み、この複合物の密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルであり、磁性粉末粒子はその複合物の少なくとも９０重量％を構成し、その複合物の有効透磁率は少なくとも１０である。
【００７１】
磁性部品の実施形態も開示され、この磁性部品は、第１の導線と第２の導線とこの第１及び第２の導線の間の複数の巻回とを有する少なくとも１つの導電性ワイヤコイルと、物理的ギャップの形成なしに少なくとも１つのコイルを埋め込むモノリシックなコア構造を形成する磁性複合材料とを含み、この磁性複合材料は、形状異方性を有しない金属粉末粒子とバインダとを含み、この複合物の密度は少なくとも３．３グラム／立方センチメートルであり、金属粉末粒子はその複合物の少なくとも９０重量％を構成し、その複合物の有効透磁率は少なくとも１０である。
【００７２】
モノリシックなコア構造は、少なくとも１つのコイルに積層された少なくとも１つの絶縁誘電性磁性シートから形成されうる。この少なくとも１つのシートは第１及び第２のシートを有してもよく、導電性コイルがこの第１及び第２の絶縁誘電性磁性シートの間に挟まれている。
【００７３】
この記述された説明は、最適の形態を含む本発明を開示するために、さらに、いずれかの装置又はシステムを作り使用する段階と、いずれかの採用された方法を行う段階を含む、本発明を当業者が実施することを可能にするために、具体例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、特許請求項によって定義され、当業者が想定する他の具体例を含みうる。上記の他の具体例は、特許請求項の逐語的な文言とは相違しない構造要素を有するならば、又は、特許請求項の逐語的な文言とは僅かな違いしか有しない同等の構造要素を含むならば、特許請求項の範囲内に含まれることが意図されている。
【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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【国際調査報告】
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