(57)【要約】【課題】漏洩磁束を防ぎ、放熱作用を有し、高周波・大電流に対応することができるインダクタンス部品とその部品を用いた電子機器を提供することを目的とする。【解決手段】金属板を打ち抜き折り曲げ構成した端子および／または中間タップ一体型のコイル１と、このコイル１を内部に埋設した磁性体２とからなり、この磁性体の上面および／または下面にショートリング３を設けたインダクタンス部品とする。これによりコイルを磁性体で完全に覆いつつ磁性体にショートリングを設けるため漏洩磁束を十分に少なくすることができ、またコイルを巻線でなく金属板を打ち抜き折り曲げることで構成するため高周波・大電流化に対応することができるインダクタンス部品を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を打ち抜き折り曲げ構成した端子および／または中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなり、この磁性体の上面および／または下面にショートリングを設けたインダクタンス部品。
【請求項２】
複数のショートリングを設けた請求項１記載のインダクタンス部品。
【請求項３】
複数のショートリングを磁性体の面内方向に設けた請求項２記載のインダクタンス部品。
【請求項４】
複数のショートリングをコイルと同心円状に設けた請求項２記載のインダクタンス部品。
【請求項５】
ショートリングを磁性体内に埋設させた請求項１記載のインダクタンス部品。
【請求項６】
コイルの内径とコイルの外径との間にショートリングを設けた請求項１記載のインダクタンス部品。
【請求項７】
磁性体が、フェライト磁性体、フェライト磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体あるいは金属磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体のうち少なくとも１種類以上より形成される請求項１記載のインダクタンス部品。
【請求項８】
コイルの表面に絶縁処理を施した請求項１記載のインダクタンス部品。
【請求項９】
コイルの端子の少なくとも表面に露出する部分が下地層としてＮｉ層、最上層としてハンダ層またはＳｎ層により形成された請求項１記載のインダクタンス部品。
【請求項１０】
請求項１記載のインダクタンス部品を搭載した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はショートリングを設けたインダクタンス部品とそれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にノートパソコンの電子機器に搭載されるＣＰＵを動作させるためには、ＤＣ／ＤＣコンバータ等のスイッチング方式の電源回路が用いられる。そしてこの電源回路は、チョークコイル等のインダクタンス部品、スイッチング素子等を組み合わせて構成される。
【０００３】
近年のＣＰＵ等のＬＳＩの高速化・高集積化に伴い上記の電源回路は、高周波・大電流化を実現することが要望されている。そのため電源回路に搭載されるインダクタンス部品にも同様に、高周波域で数Ａ〜数十Ａの高電流の供給能力が要望されている。また、近年の電子機器の小型・薄型化によりインダクタンス部品の小型・低背化も望まれている。
【０００４】
そして高周波・大電流で電源回路が動作させる状態を考えると、電源回路に電流を流すことでインダクタンス部品から漏洩磁束が生じるとＣＰＵ等の周辺の回路や装置に高周波ノイズを生じさせることとなり、結果として回路や装置の動作に悪影響を与えることがある。そのため、このインダクタンス部品から生じる漏洩磁束をできるだけ防ぎたいという要望もある。
【０００５】
そこで、従来の技術として図１４に示すようなコイルが挙げられる（例えば特許文献１）。このコイルは、ドラムコア１０１に巻線１０２が巻回されて、ポットコア１０３がこのドラムコア１０１の周辺を覆い、溝を有する端子台１０４にドラムコア１０１が搭載される。また巻線を引き出すために、ドラムコア１０１には開口部が端子台には溝が設けられている。さらに溝には巻線またはループ状の導体１０５を配置する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−８２６２３号公報（第１頁、第１図、第２図、第５図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年ますますの小型化、高周波、大電流化に対して、上記従来の構成のコイルでは、漏洩磁束を十分に抑える構成ではなかった。特に設置面積Ｓに対するアンバランスな厚みｈの薄型・低背型（例えばｈ／（Ｓ１／２）≦１／２）インダクタンス部品は、厚み方向に対して漏洩磁束が増大し、周囲の機器に悪影響を及ぼす。
【０００８】
上記のコイルは、漏洩磁束を少なくするために溝に巻線またはループ状の導体を設けているが、ポットコアが開口しているために、その開口部分で漏洩磁束が生じてしまう。つまり、漏洩磁束を十分に防ぐためにコイルを覆うコアは、開口部分を有さず完全に覆う構成の方がよい。またコイルが巻線で構成されているため、高周波領域で使用した際、インダクタンス値及び微小直流抵抗値を確保しつつ大電流に対応できない。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決するもので、漏洩磁束を少なくし、高周波・大電流化に対応することができるインダクタンス部品とそれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、金属板を打ち抜き折り曲げ構成した端子および／または中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなり、この磁性体の上面および／または下面にショートリングを設けたインダクタンス部品である。
【００１１】
上記手段によって、コイルを磁性体で完全に覆いつつ磁性体にショートリングを設けるため漏洩磁束を十分に少なくすることができ、またコイルを巻線でなく金属板を打ち抜き折り曲げることで構成するため高周波・大電流化に対応することができるインダクタンス部品を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために本発明は、金属板を打ち抜き折り曲げ構成した端子および／または中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなり、この磁性体の上面および／または下面にショートリングを設けたインダクタンス部品である。この発明によって、漏洩磁束を防ぎ、放熱作用を有し、高周波・大電流に対応することができるインダクタンス部品を実現することができる。
【００１３】
また本発明は、複数のショートリングを設けたインダクタンス部品である。この発明によって、より高周波で動作させても漏洩磁束を防ぎ、放熱作用を有するインダクタンス部品を実現することができる。
【００１４】
また本発明は、複数のショートリングを磁性体の面内方向に設けたインダクタンス部品である。この発明によって、より高周波で動作させても漏洩磁束を防ぎ、放熱作用を有するインダクタンス部品を実現することができる。
【００１５】
また本発明は、複数のショートリングをコイルと同心円状に設けたインダクタンス部品である。この発明によって、より高周波で動作させても漏洩磁束を防ぎ、放熱作用を有するインダクタンス部品を実現することができる。
【００１６】
また本発明は、ショートリングを磁性体内に埋設させたインダクタンス部品である。この発明によって、より漏洩磁束を防ぐことができ、放熱作用を有し、小型低背化を図るインダクタンス部品を提供することができる。
【００１７】
また本発明は、コイルの内径とコイルの外径との間にショートリングを設けたインダクタンス部品である。この発明によって、より漏洩磁束を防ぐことができ、放熱作用を有するインダクタンス部品を提供することができる。
【００１８】
また本発明は、磁性体が、フェライト磁性体、フェライト磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体あるいは金属磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体のうち少なくとも１種類以上より形成されるインダクタンス部品である。この発明によって、絶縁性を備えた磁性体の内部にコイル群を埋設することで、回路上でのショート等を低減することができ、高周波に対応できるインダクタンス部品を実現することができる。
【００１９】
また本発明は、コイルの表面に絶縁処理を施したインダクタンス部品である。この発明によって、占積率が高く、小型低背化を図るインダクタンス部品を実現することができる。
【００２０】
また本発明は、コイルの端子の少なくとも表面に露出する部分が下地層としてＮｉ層、最上層としてハンダ層またはＳｎ層により構成されたインダクタンス部品である。この発明によって、はんだ濡れ性及び信頼性に優れたインダクタンス部品を実現することができる。
【００２１】
また本発明は、上記のインダクタンス部品を搭載した電子機器である。この発明によって、小型・大電流に対応した電子機器を実現することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２３】
（実施例１）
本発明の実施例１の多連チョークコイルについて図１〜図７を参照しながら説明する。図１に示すように、１は金属板を打ち抜き折り曲げ構成したコイルであり入出力端子４，５が一体となっている。またコイル１はコアとなる磁性体２の内部に埋設されるが端子４，５は突出している。さらに磁性体２の上面にはショートリング３が形成され、このショートリング３はコイル１と同心円状となるよう設けられる。また図３に示すように、ショートリング３の上面は磁性体２の上面に面一になるように設けられる。
【００２４】
次に、コイル１の具体的な構成を図４及び図５を用いて説明する。まず端子一体型のコイル１は図４（折りたたみ前）において、金属平板をエッチングまたは打ち抜きにより形成された、リング状を切り抜いた３つの円弧状部３１、及びそこから延長される２つの端部３２からなる。なお、金属平板は銅、銀等が用いられる。
【００２５】
この打ち抜き平板は図５（折りたたみ後）のように、各円弧状部３１の連接部にて互いに中心点が重なるように折り曲げられ、複数の円弧状部３１はコイル部３４、２つの端部３２はコイル部３４の中心に対して放射状に設けられたものとなり、端子一体型のコイル１を形成する。
【００２６】
また、コイル部３４には、連接部３３を除く表面に絶縁膜５１を形成するため、打ち抜き平板を折りたたんだ時の上下に重ねあわせたコイル部３４において、短絡を阻止できる。特に連接部３３を除いて絶縁膜５１を設けているので、連接部３３を折曲した際に、絶縁膜５１が破れたりすることがなく、絶縁膜５１の破れに起因した特性劣化を抑制することができる。
【００２７】
磁性体２は、軟性磁性体合金粉末にシリコン樹脂を３．３重量部加えて混合し、メッシュを通して整粒粉末とした複合磁性体を用いる。この複合磁性体は、軟性磁性体合金粉末の粒をシリコン樹脂が覆う構造となっている。軟性磁性体合金粉末は、水アトマイズ法にて作成した平均粒径１３μｍのＦｅ（５０）Ｎｉ（５０）軟性磁性体合金粉末とする。なお、本発明の実施例１の多連チョークコイルの磁性体２は、金属磁性粉末として軟性磁性合金粉末を絶縁性樹脂としてシリコーン樹脂を用いてその複合体としたがフェライト磁性粉末と絶縁樹脂との複合体、またそれ以外の金属磁性粉末及び絶縁性樹脂を用いて複合体としてもよく、さらに複合体ではなくフェライト磁性体としても良い。
【００２８】
ショートリング３には、銅が用いられる。そしてコイル１は内径４．２ｍｍ、外径７．９ｍｍ、高さを１．７ｍｍとした。磁性体２の外形は一辺１０ｍｍ、高さ３．５ｍｍとした直方体である。ショートリング３は内径４．２ｍｍ、外径４．３ｍｍ、高さ０．１ｍｍとした。なお、コイル１、磁性体２及びショートリング３の大きさは、必ずしも上記の大きさでなくてもよい。
【００２９】
次に、本発明の実施例１のインダクタンス部品の具体的な製造工程を説明する。まず、金型に磁性体２を入れ、上記端子一体型のコイル１を配置し、再び磁性体２を入れショートリング３を配置し、さらに磁性体２を入れて、圧力３ｔｏｎ／ｃｍ２を加える。金型より取り出した後、１５０℃にて１時間ほど加熱処理をして硬化させる。そして、入力端子４及び出力端子５は磁性体２の表面へと突出させ折り曲げられる。
【００３０】
図６は図１に示すインダクタンス部品のＡ−Ａ’線断面図を示す。コイル１の入力端子４及び出力端子５は磁性体２の側面から底面に沿うように形成されている。
【００３１】
また、入力端子４及び出力端子５が磁性体２の表面に露出する部分は、下地層５２が形成され、その下地層５２を覆うように最上層５３が形成される。下地層５２はＮｉ層が、最上層５３はハンダ層又はＳｎ層が好ましい。５１は絶縁膜である。
【００３２】
上記構成のインダクタンス部品について、以下その動作を説明する。
【００３３】
本発明の実施例１のインダクタンス部品に電流を流すと、コイル１の周辺には磁束が生じる。この磁束はコイル１の中心を貫く磁束やショートリング３内を貫き磁性体２の外へ漏洩する磁束もある。そしてこの漏洩磁束がショートリング３内を貫くと、漏洩磁束に起因する誘導起電力によりショートリング３にはコイル１に流れる電流と逆向きの渦電流が流れる。さらに、このショートリング３に流れる渦電流によってショートリング３と鎖交する磁束が生じる。この時、漏洩磁束とこの鎖交磁束は互いに逆向きとなるため打ち消しあい、漏洩磁束を抑えることができる。これによって、コイル１の周辺に生じる磁束は、磁性体２の周囲へ漏洩されることなく磁性体２内に閉じ込められる。また、上記のインダクタンス部品をＤＣ／ＤＣコンバータ等のスイッチング方式の電源回路等に用いたとしても、インダクタンス部品から生じる漏洩磁束を少なくすることができるため、周辺機器や部品等に対して高周波ノイズによる悪影響を防ぐことができる。
【００３４】
また、ショートリング３は、銅、銀等の金属導体が好ましく、一般に磁性体に比べ放熱性にも優れている。これによって、本発明の実施例１のインダクタンス部品自身の発熱を抑えることができる。特に本発明の実施例１のインダクタンス部品がＣＰＵへ電力供給する電源回路の一部として用いられる場合、ＣＰＵの発熱は相当高くなるため、発熱を抑えるという上記のインダクタンス部品の効果はより好まれる。
【００３５】
またコイル１は金属平板を打ち抜き曲げて構成されるから、導線を巻くことで構成されるコイルに比べて、高周波領域に使用した際、インダクタンス値及び低直流抵抗値を確保しつつ、大電流に対応できる。
【００３６】
また、コイルの巻き数を多くしなくても、十分なインダクタンスを確保できるため、小型低背化したインダクタンス部品を実現することができる。
【００３７】
また、コイル１にはコイル部３４が重なる部分に絶縁処理が施されているため、リング間に隙間を設けることなく積み上げることができる。これによって、コイル１の高さを抑えることができるため、小型・低背化したインダクタンス部品を実現することができる。特に本発明の実施例１のインダクタンス部品は、金属の平板により構成されるため、占積率の高いインダクタンス部品を実現することができる。
【００３８】
また磁性体２は絶縁性に優れた構成であるため、コイル間やコイルのコイル部３４の間でのショート等を低減でき、信頼性の高いインダクタンス部品を実現することができる。また、インダクタンス部品に電流を流すことで磁性体２に発生する渦電流を抑制することができるため、高周波に対応できるインダクタンス部品を実現することができる。さらに、このインダクタンス部品を用いて電源回路等を構成した場合に他の部品等と絶縁性を保つことができる。
【００３９】
また磁性体２の下面に端子が折り曲げられハンダが塗られているため、インダクタンス部品を基板等により確実に実装することができ、各部品を高密度で実装できる。さらに、端子に下地層５２が形成されてその上に最上層５３が形成されるため、よりハンダ濡れ性に優れた信頼性の高いインダクタンス部品を実現することができる。
【００４０】
特に、コイル１の片方の端子の基板等への実装が不十分な時は、インダクタンス部品が使用され続けると基板等から端子が完全にはずれてしまい、時にはインダクタンス部品が基板等から倒立する等の現象が生じる場合もある。しかし、本発明の実施例１のインダクタンス部品は、ハンダ濡れ性に優れた信頼性の高いインダクタンス部品であるから、上記の現象を防ぐことができる。
【００４１】
なお、本発明の実施例１のインダクタンス部品は、ショートリング３を磁性体２の上面に設けたが、下面でもよく、図７に示すように上面及び下面の両方に設けてもよい。また磁性体２内に配置するコイル１を、中間タップを一体形成するよう金属板を打ち抜き折り曲げ構成した中間タップ一体型のコイルを用いてもよい。
【００４２】
以上のように、本発明の実施例１のインダクタンス部品は、漏洩磁束を防ぎ、放熱作用を有し、高周波・大電流に対応することができるインダクタンス部品を実現することができるためノートパソコン等の電子機器に搭載してもよい。
【００４３】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２のインダクタンス部品について図８，図９を参照しながら説明する。インダクタンス部品の基本的な構成は本発明の実施例１のインダクタンス部品と同様であるが、ショートリングの数を増やした点が相違する。
【００４４】
本発明の実施例２のインダクタンス部品は、図８及び図９に示すように、磁性体２の上面で面内方向に４本のショートリング３を設け、この４本のショートリングをコイルと同心円状になるよう設けた。これによって、漏洩磁束により流れる渦電流は一本だけでなく４本のショートリング３を流れるため、より漏洩磁束を防ぐことができ、またより効果的な放熱作用を有する。また、磁性体２の上面中央部はコイル１の周辺磁束のうちでより漏洩しやすい磁束が分布する位置であるため、この上面中央部を囲むようにショートリング３を複数本設けることによって、より漏洩磁束を防ぐことができる。
【００４５】
また上記のインダクタンス部品は、高周波の電流を流すときに効果的である。すなわち、高周波の電流を流した場合はショートリング３を流れる渦電流も高周波となる。そして、このときの電流分布は、ショートリング３の表面付近を渦電流が流れることとなるため、ショートリング３の厚さ及び幅を大きくしてもショートリングとして十分な効果を得ることができない。ショートリングに用いられる材質の比抵抗値、回路駆動周波数によるが、表皮効果より大体０．１ｍｍ以下であることが望ましい。そこで、本発明の実施例２のインダクタンス部品は、使用される周波数に基づいてショートリング３の形状を定め、複数本設けることとした。これによって本発明の実施例２のインダクタンス部品は、各ショートリング３に十分な効果を得ることができ、全体としてより漏洩磁束を防ぐことができ、またショートリング３は、銅、銀等の金属導体のため、より効果的な放熱作用を有することができる。
【００４６】
なお、ショートリング３の本数は必ずしも４本とする必要はなく、磁性体２の面内方向に設ける必要もない。また、ショートリング３を磁性体２の上面に設けたが、下面でもよく、上面及び下面の両方に設けてもよい。
【００４７】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３のインダクタンス部品について図１０，図１１を参照しながら説明する。インダクタンス部品の基本的な構成は本発明の実施例１のインダクタンス部品と同様であるが、ショートリングを磁性体内に埋設させた点が相違する。
【００４８】
本発明の実施例３のインダクタンス部品は、図１０及び図１１に示すように、ショートリング３を磁性体２の中に埋設させた。この構成のインダクタンス部品について、以下その動作を説明する。
【００４９】
コイル１の周辺磁束の強さはコイル１に近いほど強くなる。そして、ショートリング３を磁性体２の表面ではなく磁性体２の中に埋設させるということは、より磁束の強い分布の部分にショートリング３を設けることとなるから、流れる渦電流も大きくなり、漏洩磁束を打ち消すための鎖交磁束も強くなる。これによって本発明の実施例３のインダクタンス部品は、より漏洩磁束を弱めることができ、またより放熱効果も強くなる。また、ショートリング３は磁性体３に埋設されるから、ショートリング３分の高さを別に確保する必要がなく、インダクタンス部品の小型低背化を図ることができる。さらに製造工程において、ショートリング３を別途に接着する構成ではなく埋め込む構成であるため工数の削減も図ることができる。
【００５０】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４のインダクタンス部品について図１２，図１３を参照しながら説明する。インダクタンス部品の基本的な構成は本発明の実施例１のインダクタンス部品と同様であるが、ショートリングをコイルの内径とコイルの外径との間に設けた点が相違する。
【００５１】
本発明の実施例４のインダクタンス部品は、図１２及び図１３に示すように、ショートリング３がコイル１の内径と外径との間に配置され、磁性体２の上面に面一になるように設け、コイル１とショートリングを同心円状になるように設けた。そしてショートリング３は内径６．０ｍｍ、外径６．１ｍｍ、高さ０．１ｍｍとした。この構成のインダクタンス部品について、以下その動作を説明する。
【００５２】
上記構成においては、コイル１の内径と外径の間であって磁性体２の中は、強い磁束分布となっている。そしてショートリング３は、この磁束が強い分布を囲む様に設けられているため流れる渦電流も大きくなり、漏洩磁束を打ち消すための鎖交磁束も強くなる。これによって本発明の実施例４のインダクタンス部品は、より漏洩磁束を弱めることができ、より放熱効果も強くなる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、金属板を打ち抜き折り曲げ構成した端子および／または中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなり、この磁性体の上面および／または下面にショートリングを設けることによって、漏洩磁束を防ぎ、放熱作用を有し、高周波・大電流に対応することができるインダクタンス部品を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるインダクタンス部品の透視図
【図２】本発明の実施例１におけるインダクタンス部品の斜視図
【図３】本発明の実施例１におけるインダクタンス部品の断面図
【図４】本発明の実施例１におけるコイルの平面状に配置した金属平板からなる複数のリング部の平面図
【図５】同コイルの斜視図
【図６】図１のＡ−Ａ’断面図
【図７】本発明の実施例１におけるインダクタンス部品の外観図
【図８】本発明の実施例２におけるインダクタンス部品の斜視図
【図９】本発明の実施例２におけるインダクタンス部品の断面図
【図１０】本発明の実施例３におけるインダクタンス部品の斜視図
【図１１】本発明の実施例３におけるインダクタンス部品の断面図
【図１２】本発明の実施例４におけるインダクタンス部品の斜視図
【図１３】本発明の実施例４におけるインダクタンス部品の断面図
【図１４】従来のインダクタンス部品の断面図
【符号の説明】
１  コイル
２  磁性体
３  ショートリング
４  入力端子
５  出力端子
【図１】
2005005287.tif 000003
【図２】
2005005287.tif 000004
【図３】
2005005287.tif 000005
【図４】
2005005287.tif 000006
【図５】
2005005287.tif 000007
【図６】
2005005287.tif 000008
【図７】
2005005287.tif 000009
【図８】
2005005287.tif 000010
【図９】
2005005287.tif 000011
【図１０】
2005005287.tif 000012
【図１１】
2005005287.tif 000013
【図１２】
2005005287.tif 000014
【図１３】
2005005287.tif 000015
【図１４】
2005005287.tif 000016