(57)【要約】      （修正有）【課題】大きくすること無く、かつ不当なスペースを占領せずに、回路基板の応用に向上した効率性と改善された作成可能性とを有する磁気部品を提供する。【解決手段】磁気材料から実質的に長方形の胴体に作成されるモノリシックなコア構造であって、胴体は、相対向する端面、各端面の間を伸びる相対向する側端、および各端面と各側端とを相互接続する上面と底面とにより規定されるモノリシックなコア構造と、各端面、および上面と底面の各々から、間隔をおいてなる第１の導体開口部であって、胴体を貫通して伸びる第１の導体開口部と、胴体内に集積化して形成され、第１の導体開口部に対して直角に伸びる第１のギャップであって、胴体を途中まで伸びる第１のギャップと、第１の導体開口部を介して導電経路を確立する第１の導体要素であって、表面実装用終端として構成される第１の導体要素と、を含む磁気部品を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気部品であって、
磁気材料から実質的に長方形の胴体に作成されるモノリシックなコア構造であって、該胴体は、相対向する端面、各該端面の間を伸びる相対向する側端、および各該端面と各該側端とを相互接続する上面と底面とにより規定されるモノリシックなコア構造と、
各前記端面、および前記上面と底面の各々から、間隔をおいてなる第１の導体開口部であって、前記胴体を貫通して伸びる第１の導体開口部と、
前記胴体内に集積化して形成され、前記第１の導体開口部に対して直角に伸びる第１のギャップであって、前記胴体を途中まで伸びる第１のギャップと、
前記第１の導体開口部を介して導電経路を確立する第１の導体要素であって、表面実装用終端として構成される第１の導体要素と、を含む磁気部品。
【請求項２】
前記導体要素が、長方形の導体からなる請求項１に記載の磁気部品。
【請求項３】
前記胴体内に形成され、かつ前記第１の導体開口部から間隔をおいてなる第２の導体開口部と、
前記胴体内に形成され、かつ該第２の導体開口部に対して直角に伸びる第２のギャップと、
前記第２の導体開口部を介して電気経路を確立する第２の導体要素と、をさらに含む請求項１に記載の磁気部品。
【請求項４】
前記第１のギャップが、前記第１の導体開口部まで伸びる請求項１に記載の磁気部品。
【請求項５】
前記第１のギャップおよび前記第１の導体開口部が、Ｔ字状の配置を構成する請求項１に記載の磁気部品。
【請求項６】
前記胴体は、縦軸および横軸によって規定され、前記第１の導体開口部および前記第１のギャップは、該横軸に対してほぼ平行に伸び、前記第１の導体開口部および前記第１のギャップは、互いにほぼ直交して伸びる請求項１に記載の磁気部品。
【請求項７】
前記底面が、相対向する窪む表面と、各前記端面と各該窪む表面とを包む前記第１の導体要素と、を含む請求項１に記載の磁気部品。
【請求項８】
前記導体要素は、前記導体開口部を形状で補完する請求項１に記載の磁気部品。
【請求項９】
前記ギャップは、非磁性材料から作成されるスペーサを使用することなく形成される請求項１に記載の磁気部品。
【請求項１０】
表面実装用電子部品のためのコア組立体であって、
均一の磁気材料からなるモノリシックな胴体を含むコアと、
前記コア内に形成される複数の導体開口部であって、複数の導体開口部の各々が、互いに間隔をおいてなる複数の導体開口部と、
絶縁するスペーサ材料を使用することなく、前記コアの構造内に集積化して形成される複数のギャップであって、各該複数のギャップは、個別の前記複数の導体開口部に付随し、かつ前記胴体の途中まで伸びる複数のギャップと、を含むコア組立体。
【請求項１１】
個別の導体開口部の各々において、導体要素をさらに含む請求項１０に記載のコア組立体。
【請求項１２】
前記ギャップの各々は、前記個別の導体開口部に実質的に直交して伸びる請求項１０に記載のコア組立体。
【請求項１３】
前記導体開口部は、実質的に長方形である請求項１０に記載のコア組立体。
【請求項１４】
前記ギャップの各々は、前記個別の導体開口部と連通する請求項１０に記載のコア組立体。
【請求項１５】
前記導体開口部の各々および付随する前記ギャップは、Ｔ字状の配置を構成する請求項１０に記載のコア組立体。
【請求項１６】
前記ギャップは、前記導体開口部に対して直角に伸びる請求項１０に記載のコア組立体。
【請求項１７】
表面実装用電子部品は、
磁気材料から均一に作成される胴体を含む単一のコアであって、該胴体は、縦軸および横軸を有する単一のコアと、
前記コア内に形成され、前記横軸に平行して伸びる複数の導体開口部であって、縦軸方向に沿って互いに間隔をおいてなる複数の導体開口部と、
前記導体開口部の各々に隣接する前記コアの構造内に物理的に形成される複数の非磁性ギャップであって、前記胴体内に適用される絶縁材料を使用することなく形成される非磁性ギャップと、
前記導体開口部の各々に置かれる導体要素であって、該導体要素に隣接して置かれる前記ギャップにより、前記単一のコア内に多相用電子部品を形成する導体要素と、を含む表面実装用電子部品。
【請求項１８】
前記コアの構造は、２つの導体開口部からなる請求項１７に記載の電子部品。
【請求項１９】
前記コアの構造は、６つの導体開口部からなる請求項１７に記載の電子部品。
【請求項２０】
前記ギャップは、前記個別の導体開口部に対して直角に伸びる請求項１７に記載の電子部品。
【請求項２１】
前記ギャップの各々は、前記導体開口部の１つと連通する請求項１７に記載の電子部品。
【請求項２２】
前記導体開口部が実質的に長方形である請求項１７に記載の電子部品。
【請求項２３】
前記ギャップは、前記導体開口部と一体になってＴ字状の配置を構成する請求項１７に記載の電子部品。
【請求項２４】
前記胴体は、実質的に長方形である請求項１７に記載の電子部品。
【請求項２５】
前記ギャップは、前記導体開口部の１つと前記側端の１つとの間を、単に伸びる請求項１７に記載の電子部品。
【請求項２６】
前記電子部品が、インダクタである請求項１７に記載の電子部品。
【請求項２７】
磁気部品であって、
磁気材料から非トロイド形状を有する胴体に、均一に作成される一体成形のコア構造であって、該胴体は相対向する側面を有する一体成形のコア構造と、
前記相対向する側面の間を貫通して伸びる第１の導体開口部であって、前記相対向する側面の各々の周辺部から、内側で間隔をおいた位置に置かれる第１の導体開口部と、
前記胴体に適用する外側のギャップ材料を使用することなく、前記胴体に集積化して形成されるギャップであって、第１の端部と第２の端部を有し、該第１の端部は、前記第１の導体開口部で終結し前記第１の導体開口部を開放し、該第２の端部は、前記周辺部まで伸びるギャップと、を含む磁気部品。
【請求項２８】
第２の導体開口部および第２のキャップを、さらに含む請求項２７に記載の磁気部品。
【請求項２９】
前記第１の導体開口部に挿入され、前記側面の周辺部を包む長方形の導体をさらに含む請求項２７に記載の磁気部品。
【請求項３０】
磁気部品であって、
均一な磁気材料から相対向する側面を有する胴体に、モノリシックに作成される単一のコア構造と、
前記相対向する側面の間を貫通して伸びる第１の導体開口部であって、前記相対向する側面の各々の周辺部から、内側で間隔をおいた位置に置かれる第１の導体開口部と、
前記胴体に適用する外側のギャップ材料を使用することなく、前記胴体に集積化して形成される第１のギャップであって、該第１のギャップは第１の端部と第２の端部とを有し、該第１の端部は、前記第１の導体開口部で終結し前記第１の導体開口部を開放し、該第２の端部は、前記周辺部まで伸びる第１のギャップと、
前記導体開口部を直線的に通り抜けて伸びるＣ字状の導体要素であって、前記磁気部品の表面実装用終端を規定するために、前記側面の周辺部を包む相対向する端部を有するＣ字状の導体要素と、を含む磁気部品。
【請求項３１】
第２の導体開口部と第２のキャップとをさらに含む請求項３０に記載の磁気部品。
【請求項３２】
前記磁気部品が、インダクタである請求項３０に記載の磁気部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許出願番号１０/７３６,０５９の出願内容の一部を継続するものである。上記米国出願は、２００２年１２月１９日に出願された米国仮出願番号６０/４３５,４１４での権利内容を請求するものであり、そこでの開示内容のすべてを、参照として本明細書に取り込む。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、一般的には電子部品の作成に関わり、より特定すればインダクタのような磁気部品の作成に関連する。
【０００３】
磁気部品の種類は、インダクタおよびトランスに限定せず、コアの周囲に配置される少なくとも１つの巻線も含むものとする。いくつかの部品において、コア組立体（core assembly）は、ギャップを有する複数のフェライトコアを結合させることで作成される。使用時に、コア間のギャップは、コア内にエネルギーを蓄えることが要求される。そして、コア間のギャップは、開回路時のインダクタンスやＤＣバイアス特性に限定されず、種々の磁気特性に影響を与える。特に小型部品において、コア間に均一なギャップを作成することは、信頼性ある高品質な磁気部品を一貫して作成するために重要なことである。
【０００４】
いくつかの例において、磁気部品用として、結合したコア組立体を生産するために、エポキシが、フェライトコアを結合するのに使用される。コアのギャップを均一にする努力として、非磁性のビーズ、通常は球状のガラス球を、接着用絶縁材料と一緒に混合させ、ギャップを形成するためにコアの間に施す。熱硬化中に、エポキシは、コアを結合させ、ビーズは、ギャップを形成するためにコア内に空隙を設ける。しかしながら、この結合方法は、基本的にはエポキシの粘着性、およびコア間に施される接着混合用のエポキシとビーズとの比率に依存する。いくつかの適用で、結合したコアが、目的の使用に不充分な結合になることが指摘され、また、接着用混合においてガラス球に対するエポキシの比率を制御することが、非常に困難であることが明らかになっている。
【０００５】
磁気部品の他のタイプにおいて、非磁性のスペーサ材料を、半個分の２つのコアの間に取り付け、半個分のコアにスペーサ材料を適切に保持して、２つを一緒にして固定する。このスペーサ材料は、紙またはマイラー（登録商標）の絶縁材料から、高い頻度で作成される。一般に、２つの半個分のコアおよびスペーサ材料は、コアの外側に貼り付けるテープによって互いを固定するか、もしくは２つの半個分のコアを一緒に固定させる接着剤によって固定する。または、２つの半個分のコアをクランプによって固定し、半個分のコアの間にあるギャップを維持させる。まれに、複数片（２以上）のスペーサ材料を使用すると、一体にする構造を安定化させる課題が非常に複雑になり、この結果、困難で費用がかかることになる。
【０００６】
さらに、他のタイプの磁気部品は、半個分のコアの一部分に研削したギャップを設ける。そして、上記結合技術のいずれかで、半個分のコアのギャップを除いた部分を、もう１つの半個分のコアと固定させる。
【０００７】
また、コア構造にギャップを生成する他の方法は、一体成形のコアから開始し、コア材料の薄片を、コア（一般的にはトロイド形状のコア）から切り出す。コアの強度と形状を修復させるために、しばしばギャップを接着剤またはエポキシで充てんする。
【０００８】
最近、ギャップを形成するために、非磁性層によって分離される層状の磁気構造を含む複合磁性セラミックス・トロイドが開発された。例えば、米国特許第6,162,311号が参照できる。この方法において、コア構造における結合材料（例えば、接着剤）および外側のギャップ用材料（例えば、スペーサ）が節減できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記手段のいずれにおいても、磁束の形でエネルギーをコア内に結合させるために、一般に導体が、コアの中を貫通するように配置される。そして、磁束線は、ギャップ内およびギャップ周辺を通り、コア内に磁気経路を完成させる。導体が磁束線と交差すると、循環電流が、導体内に誘導される。導体内の抵抗が、電流の循環に対応して発熱を生じさせる。このことが、磁気部品の効率を低減させる。導体を磁束線から離すことは、導体に結びつくエネルギー量を低減させ、従って、磁気部品の効率を増加させることができる。しかし、このことは、一般に磁気部品のサイズを大きくすることを要求し、作成の観点からも好ましくない。
【００１０】
また、従来の磁気部品は、一般に単一（single）のコア構造で組み立てる。複数のインダクタを使用したいとき、例えば、動作中の互いの干渉を防ぐために物理的に分離しなければならない。部品の分離は、プリント回路基板上で貴重なスペースを占領することになる。
【００１１】
従って、部品のサイズを大きくすること無く、かつプリント回路基板上で不当なスペースを占領せずに、回路基板の応用に向上した効率性と改善された作成可能性とを有する磁気部品を提供することが望まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、磁気部品用の典型的なギャップ付コア構造１０の一例を示す透視図である。磁気部品には、インダクタ、トランス、およびギャップ付コア構造を含む他の磁気部品が該当する。コア構造１０は、非磁性層１４と共に、積層構造の複数の磁性層１２を含む。この非磁性層１４は、コア構造１０を経由する磁気経路を遮断するために、上記磁性層１２の２つを分離し、分離した２つの間を伸びるようにしてコア内に集積化されたギャップを形成する。
【００１３】
図１に示すように、コア構造１０は、例えばインダクタのような単一の磁気部品を形成するのに適している。コア構造１０は、磁性層１２を形成する未加工（不焼成）の磁性セラミックス材料の層と、および非磁性層１４を形成する未加工の非磁性セラミックス材料の層と、を結合させることで構築する。非磁性セラミックス材は、ギャップとして機能する一方で、磁性セラミックス材はコアとして機能する。
【００１４】
コア構造１０の積層を構成するセラミックス材料の部分は、導体要素（図１に非表示）用エリアすなわち開口部１６を形成するために除去される。図示した実施例において、開口部１６は、実質的に長方形であり、磁性層１２周辺の側端１５および非磁性層１４周辺の端部１８によって、範囲が規定される。コア構造１０を貫通する内側の穴を形成するために、複数の側面１７は、磁性層１２の側端１５から伸び、上面１９は、非磁性層１４の端部１８から伸びる。他の実施例において、開口部１６及び／又は内側の穴は、図３に示す長方形の代わりに、他の形状で作成することができる。
【００１５】
磁性層１２および非磁性層１４は、既知の積層処理により、適切な厚さに積み重ねられ全層が一つに結合されると、開口部１６は、既知の穴開け処理のような従来技術にしたがって形成される。そして、コア構造１０は、コア構造の最終形状および特性を発現するために焼成される。ギャップ付コア構造１０は、モノリシック（monolithic）構造として作成される。ギャップサイズは、多量な生産ロットサイズにおいて堅実に制御することができるので、確実に制御されたインダクタンス値を実現できる。
【００１６】
コア構造１０のモノリシック構造は、作成上での多数の利点を実現する。例えば、このモノリシック構造は、接着剤による結合作業および外側のギャップ材料を、付随する費用と困難性と共に取り除き、結果として分離の影響も受けにくくする。また、集積化したギャップ構造は、非常に厳密に制御されたインダクタンス値を可能にし、複数の小さなギャップ（従来のコア構造における、１または２の一層大きなギャップの代替）は、使用中にコア内で発生する導電材料の磁束損失および熱損失を低減するのに利用できる。さらに、上記ギャップの導入は、機械加工処理も必要としない。従って、コア構造１０を含む磁気部品は、頑丈であるという結果が得られ、堅実なギャップ幅制御を維持することができる。
【００１７】
広範囲のフェライト材が、コア構造１０における磁性層１２を形成するために、磁気媒体として使用することができる。典型的なフェライト材は、マンガン亜鉛フェライト、および特別なパワーフェライト、ニッケル亜鉛フェライト、リチウム亜鉛フェライト、マグネシウム・マンガン・フェライト、および商業ベースで使用され予想以上に広く利用されているようなものも含まれる。非磁性層１４として、採用できる広範囲なセラミックス材は、アルミナの例を含めて、アルミナ・ガラス混合、コージライト、コージライト・ガラス混合、ムライト、ムライト・ガラス混合、ジルコニア、ジルコニア・ガラス混合、チタン酸バリウム、および他のチタン酸塩を含むことができる。さらに、非磁性セラミックス材には、ステアタイト、フェライトと非磁性セラミックスとの混合物、およびフェライト材と同時焼成できる弱い磁気性セラミックス、または同様な特徴をもつ非磁性セラミックスを含むことができる。非磁性セラミックスにガラス相を添加することは、作成時の焼結温度および焼成収縮を改善することができる。このことは、以下のために重要である。非磁性セラミックスは、磁性相すなわちフェライト相の熱特性と厳密に一致させなければならないからである。もし、２つの材料の焼成収縮が、充分に適正に一致していないと、作成した部品は十分に機能することができない。
【００１８】
図１に示した実施例は、３つの磁性層１２および１つの非磁性層１４を含む。しかし一方で、本発明の範囲を逸脱することなく代替の実施例において、より多くまたは少ない磁性層１２を、より多くまたは少ない非磁性層１４と一緒に利用できることが考えられる。さらに、コア構造１０は、図１において実質的に長方形の構造で表示する。しかし一方で、他の形状によるコア構造１０は、業界で知られているトロイド形状に限定しないが、代替の実施例として採用できることは価値がある。
【００１９】
磁性層１２に使用されるフェライトのタイプおよび非磁性層１４の厚みは、コア構造１０の磁気特性に影響し、使用する際に得られる磁気部品性能に最終的に影響する。電力損失密度は、例えば最初のフェライト組成を変更することで、変化させることができる。例えばスイッチング電圧調整器用部品において、最初のフェライト組成は、特に電力損失を低減するのに有効である。別の重要な特性である実効透磁率は、ほとんど非磁性層１４の厚さによって制御される。
【００２０】
図２は、導体要素２０を取り付けたコア構造の側面図である。図２のような典型的な一実施例において、導体要素２０は、既知の導電材料から作成され、導体開口部１６（図１参照）を貫通したあと、端部の各々で形成または屈曲される。図２に示す実施例において、コア構造１０および導体要素２０は、インダクタを形成するのによく適している。コア構造１０および導体要素２０の組み立ては、要求通り簡単に自動化できる。複数の導体要素２０は、単一のリードフレームとして、コア構造１０の中に挿入することができ、そして最終製品とするために、形成し切り揃えることができる。この結果、高容量の磁気部品が、例えば既知のインダクタよりも、比較的低コストで効率良く作成することができる。
【００２１】
図３は、コア構造１０および導体要素２０の断面略図である。この図は、導体要素２０が、非磁性層１４に接触した形で保持されていること、また一方で導体開口部１６に対して実質的に中央に位置することを示す。すなわち、導体要素２０は、非磁性層１４の上面１９に接し、しかし開口部１６内において磁性層１２の各々の側端１５からほぼ等しい距離のスペースを有する。こうして、非磁性ギャップは、導体要素２０の真下を伸び、導体要素２０は、開口部１６の内側の表面１７との間に空隙を有する。
【００２２】
図３に典型的な一実施例を示すように、導体要素２０は、導体開口部１６を形状で補完するので、従って上記実施例において、補完する各々は、断面において実質的に長方形になる。しかしながら、導体要素２０および導体開口部１６による他の断面形状が、本発明の代替の実施例において採用でき、本発明の利点の少なくともいくつかを実現できることは価値がある。更なる実施例において、導体要素２０および導体開口部１６は、本発明の即座に得られる利点を実現させるために、補完する形状を持つ必要が無いことは注目される。
【００２３】
さらに、図２に示す導体要素２０は、コア構造１０の中に挿入するように表しているが、代替案として、導電材料を、コア構造１０の表面上に置くことができること、または薄膜フィルム処理で使用するような既知の導電性インクを利用して、コア構造１０上に印刷できることが予期される。
【００２４】
図４は、使用中のコア構造１０の磁束線を概略的に示すが、特に導体要素２０が磁束線と交差していないことが注目される。このことより、導体要素２０内に誘導される電流は、節減され、誘導電流に伴う熱損失が避けられ、磁気部品の効率を向上させる。従って、小型の部品サイズで、向上した磁気部品効率が得られる。
【００２５】
当業者に知られているように、部品効率は、高いスイッチング周波数において最大の関心事である。従って、上記で説明した構造は、単一ターンの導体要素２０において、かつ特に高い周波数応用に適される。しかしながら、複数ターンを有する導体要素が、本発明の代案となる実施例において同様に適用できることは価値がある。
【００２６】
図５は、ギャップ付コア構造３０の第２の実施例であり、複数のギャップ付コア構造を示す図である。上記で単一の構造用として説明した磁気材料と非磁気材料とからなる積層１２、１４は、単数すなわち単一のコア構造３０を基礎として、上記と同様な方法で複数の磁気部品を生成することができる。したがって、２つ、３つまたは、より多数のインダクタのような磁気部品を、例えば図５に示すような１つのコア構造３０として構築することができる。このとき、導体要素２０（図２、図３参照）のような導体要素を開口部１６に置くか、または上記導体要素を別な方法でコア構造３０の表面上に形成する。
【００２７】
複数の磁気部品用に集積化された単一のコア構造３０を利用することは、単一部品のパッケージングやハンドリングする費用の方が、複数の部品をハンドリングする費用よりも低いので、結果としてより低いコストが得られる。また、より少ない部品による実装は、コスト節減の成果も得られるので、システム全体のコストも節減できる。さらに、別の利点は、個別の磁気部品（図２、３に示す単一のインダクタ）を組み合わせることに比較して、コア構造３０が回路基板上で節減したエリアを利用することである。複数のインダクタを単一のコア構造３０に集積化することは、同数の個別部品やコアが占めるスペースよりも小さくなる。大きな理由として、個別部品が必要とする物理的隙間は、集積化したコア構造３０にとって、必要ないからである。
【００２８】
図５に示すように、コア構造３０は、一連の磁性層１２の積層によって作成され、この磁性層１２は少なくとも１つの非磁性層１４によって分割される。水平方向に伸びる磁性層１２は、垂直方向に積み重ねられ、そして、導体開口部１６の段数は、積み重ねられた磁性層１２および非磁性層１４によって形成される。導体開口部１６は、垂直方向に伸びる非磁性層または絶縁層３２によって分離され、そして、垂直方向に伸びる絶縁層３２は、各々の導体開口部１６が存在する垂直方向に積み重ねられた磁性層１２と非磁性層１４とを結合する。従って、コア構造３０は、複数のコア構造１０（図１〜図４参照）を並列構成して互いを結合させ、より大きなコア構造３０を形成すると見ることができる。垂直方向に伸びる絶縁層３２は、開口部１６を形成する前後の積層１２と１４との間に結合させることができ、コア構造３０は、モノリシック構造として最終形態に焼成される。
【００２９】
上記モノリシック構造が一旦完成すると、同一モノリシック構造内で動作する複数の磁気部品を形成するために、導体開口部１６の各々に、既に説明した導体要素２０のような導体要素を装着させる。この装着作業は、特に自動部品実装装置を使用したとき、インダクタのような分離した部品を使用するときよりも、全体として少ないコストへの解決が結果として得られる。コア３０で結合したインダクタ構成は、複数の各々のインダクタよりも、回路基板上でより少ないスペースの使用で済ませることができる。何故なら、物理的干渉エリアすなわち「禁止（keep-out）」エリアは、もはや必要ないからである。加えて、複数の導体要素ための単一のコア構造３０の使用は、各々のインダクタンス値を互いに追跡記録することを可能にする。何故なら、各々のインダクタへの加熱は、同一構造上の他のインダクタへ同じような影響を与えるからである。
【００３０】
コア構造３０は、多電圧調整用モジュール（ＶＲＭ：voltage regulator module）用に特に適しており、このモジュールは、高機能で一層高電流な応用にたびたび使用される。ＶＲＭから負荷に供給する総電流は、各々のＶＲＭ部分で供給する電流の合計となる。電圧調整回路において多数のインダクタを使用することが可能になるので、コア構造３０の利用により、１つ以上のインダクタを単一パッケージに結集させることは有利である。
【００３１】
コア構造３０の積層１２、１４は、４つの磁性層１２と１つの非磁性層１４とを含むが、本発明の範囲から逸脱することなく、１つ以上の非磁性層１４が、上記より少ないまたは多い数の磁性層１２を適用することができることは明白である。さらに、コア１０に関連して上記で言及したように、本発明の即時効果を得るために、コア構造３０は、全体の形状が長方形である必要はなく、導体開口部の形状が長方形である必要はない。従って、異なった実施例では、コア構造３０の全体形状及び／又は導体開口部１６の形状として、様々な種類の形状が採用できる。
【００３２】
図６は、典型的なコア構造５０に関する第３の実施例である。この例では、多数のコア構造が、次々に積み重ねられ、非磁気の絶縁層５２によって分離される。図に示す実施例において、各々のコア構造は、磁性層１２に挟まれる２つの非磁性層１４と、各々のコア構造にある層１２、１４と実質的に平行して伸びる絶縁層５２とを含む。非磁性層１４は、導体開口部１６の相対向する両側面を規定する。絶縁層５２は、開口部１６が形成される前後いずれかの積層１２、１４との間で結合することができる。こうして、コア構造５０は、モノリシック構造として最終形態に焼成される。
【００３３】
コア構造５０の積層１２、１４は、３つの磁性層１２と２つの非磁性層１４とを含むが、本発明の範囲から逸脱することなく、上記より多くまたは少ない数の非磁性層１４が、上記より少ないまたは多い数の磁性層１２に適用することができることは明白である。さらに、コア構造３０に関連して上記で言及したように、本発明の即時効果を得るためには、コア構造５０は、全体の形状が長方形である必要はなく、導体開口部の形状が長方形である必要もない。従って、異なった実施例では、コア構造５０の全体形状及び／又は導体開口部１６の形状として、様々な種類の形状が採用できる。
【００３４】
図６の実施例は、３つの磁気部品を単一のコア構造に含む構成で示しているが、更なる実施例及び／又は代替の実施例において、３つよりも多いまたは少ない磁気部品もしくは回路を結合させて、単一のコア構造にできることが予期される。
【００３５】
構造的相違を別にすれば、コア構造５０は、コア構造３０（図５参照）とほぼ同様な利点を実現する。
【００３６】
ギャップ付コア構造は、インダクタ、トランス、または他の磁気部品のような磁気部品を作成するために利用される。導体材料の外縁部（fringing）の磁気損失を低減するために、従来のコア構造で使用する結合材料および外側用ギャップ材料は避け、かつ複数の小さなギャップ（一層大きな１つまたは２つのギャップの代替）の使用によって電気的効率を向上させる。また、ギャップ付構造は、非常に確実にインダクタンス値を制御することを可能にする。最大効率の結果を得るために、上記ギャップは、外縁部の磁束が導体から離れて存在できるように設定する。また、全体コストと全体サイズとを節減できるように、複数のインダクタスは、単一のコア構造で組み立てできるようにする。
【００３７】
図７〜９は、ギャップ付コア構造１００の他の実施例を示す。このギャップ付コア構造は、インダクタ、トランス、およびギャップ付コア構造を含む他の磁気部品等に適用する磁気部品用で、既に説明したコア構造３０、５０と類似の利点を実現する。コア構造３０、５０と同様に、ギャップ付コア構造１００は、回路基板に適用する表面実装用部品として、外側用ギャップ材料、同時に使用する接着材料、および従来のギャップ付コア構造で使用する一般的な接着剤を一切排除する。従って、従来の接着によるコア構造が影響を受けていた、一緒に接着するコアの複数構成部品の分離に関する信頼性の問題は避けられる。加えて、コア構造１００の作成は、従来のコア構造に比較して簡単であり、ギャップ付コア構造１００を回路基板に実装したとき、スペースの節約が実現できる。
【００３８】
図７は、ギャップ付コア構造１００の側面図である。図８は、ギャップ付コア構造１００の底面図であり、図９は、上記構造の断面図である。図７〜９に関連して、コア構造１００は、実質的に長方形の胴体１０２を含むことができる。この長方形の胴体は、相対向する端面１０４と１０６と、各該端面１０４、１０６の間を伸びる相対向する側端１０７と１０８と、および各該端面１０４、１０６と各該側端１０７、１０８との間を伸び、かつ相互に接続する上面１１０と底面１１２と、を有する。胴体１０２は、細長くすることができ、縦軸１１４と横軸１１６とによって規定できる。図に示すように、側端１０７と１０８、および上面１１０と底面１１２は、縦軸１１４に平行して伸び、端面１０４と１０６は、だいたい横軸１１６に平行して伸びる。図では、典型的な長方形の胴体１０２を示しているが、他の実施例において、必要であれば別の代替となる形状の胴体１０２が使用できることは理解されよう。
【００３９】
胴体１０２は、一体成形で作成することができ、既知の磁気媒体または磁気材料から作成することができる。この磁気材料等には、典型的な一実施例において既に述べたフェライト材料の何れかを含むことができる。既知の処理または既知の技術が、胴体１０２を作成するのに使用できる。上記で述べたコア構造３０および５０とは異なって、とりわけ、コア構造１００を構築する際に、コア構造１００は、上記で述べた非磁性層１４、３２のような非磁性材料を含まない。すなわち、コア構造３０，５０に関連して上記で述べた方法で異種材料からモノリシックに形成する代わりに、このコア構造の胴体１０２は、均一の磁気材料から作成される。具体的には、この胴体は、介在部品すなわち非磁性材料または絶縁材料の切片を使用することなく、胴体１０２全体を比較的一定となる磁気特性を有する単一のモノリシックな部分に作成される。加えて、１つの典型的な実施例において、胴体１０２は、個別に分散したエアー・ギャップを有するコア材料のような複合材料とは対照的に、すべて磁気材料だけから作成する。上記複合材料とは、例えば、粉末状の鉄成分および樹脂粘結剤を、粒子レベルで互いに混在させたものが該当する。この結果、作成された胴体は、構造面において個別に分散したギャップ形成が無くても、ギャップ効果を生成させる。しかし、別の実施例において、必要であれば複合材料を使用することもできる。
【００４０】
導体開口部１１８、１２０（図７参照）は、胴体１０２内に形成することができる。そして、開口部１１８、１２０は、図９においてよく判るように、側端１０７と１０８との間、すなわち胴体１０２を貫通するように伸びることができる。開口部１１８、１２０の各々は、側端１０７と１０８の各々において、側端１０７、１０８および上面１１０、底面１１２との間に間隔を空けて存在する。導体開口部１１８、１２０の各々は、だいたい通常の方向、すなわち端部１０７と１０８に対して直交して伸び、端部１０７と１０８の外側周辺から間隔をおいた位置に置かれる。この外側周辺は、図示した実施例において、上面１１０と底面１１２、および側端１０７と１０８とにより規定される。すなわち、導体開口部１１８、１２０の各々は、側端１０７と１０８との外側周辺に対して内側の位置に置かれる。
【００４１】
導体開口部１１８、１２０は、他の実施例において別の形状の開口部にすることもできるが、例えば縦軸１１４に平行な方向に細長い長方形の開口部にもすることができる。導体開口部１１８、１２０は、当業者が慣れている成形法及び／又は作成技術に限定されることなく、既知の方法によって胴体１０２に集積化して形成することができる。２つの開口部１１８、１２０を、図７〜９に示すが、より多くまたは少ない数の開口部１１８、１２０を、代替例として実現できることは理解されよう。
【００４２】
また、分離した非磁性ギャップ１２２、１２４は、胴体１０２の中に集積化して形成することができる。ギャップ１２２、１２４の各々は、導体開口部１１８、１２０の１つに付随させることができる。ギャップ１２２、１２４は、例えば、既知の成形方法及び／又は作成技術により物理的に形成される。特に、どのような方法であれ、ギャップ１２２、１２４を形成するために、外側のギャップ材料、同時に使用する接着材料、および接着剤は使用しない。また、ギャップ１２２、１２４は、空気以外のどのような充てん材料も必要としない。すなわち、ギャップ１２２、１２４は、ときどき外側のギャップ材料と呼ばれ典型的な実施例で胴体に適用される絶縁材料を使用することなく、形成される。しかしながら、代替実施例において、本発明の利点のいくつかを実現できるのにもかかわらず、ギャップ１２２、１２４は、選択として非磁性材料を充てんできることは理解されるであろう。
【００４３】
典型的な一実施例において、図７に最も良く示されているように、ギャップ１２２、１２４は、導体開口部１１８、１２０の各々に対して、直角に伸ばすことができる。例えば、ギャップ１２２、１２４の各々は、相対向する端部１２６と１２８とをもつことができる。１つの端部１２６は、導体開口部１１８、１２０の各々で終結し、導体開口部１１８、１２０の各々に対する開放口となる。従って、ギャップ１２２、１２４の端部１２６は、導体開口部１１８、１２０の各々と共に、流動体が連通するように置かれる。各ギャップ１２２、１２４の相対向する端部１２８は、側端１０７、１０８の周辺まで伸び、さらに特別に、底面１１２まで伸びる。各ギャップ１２２、１２４は、だいたい導体開口部１１８、１２０を二等分し、通常の方向すなわち導体開口部１１８、１２０に直交して伸びる。この結果、側面から観たとき、各ギャップ１２２、１２４は、ギャップ自身と上記導体開口部とで、Ｔ字状の配置を構成することになる。
【００４４】
各ギャップ１２２、１２４は、図８に示すように横軸１１６と平行方向に、一方の側端１０７から別の側端１０８へと両端にわたって伸びる。すなわち、各ギャップ１２２、１２４は、側端１０７、１０８の間を水平方向に、胴体１０２を横断しながら貫通する。しかしながら、各ギャップ１２２、１２４は、垂直方向に伸びることができ、上面１１０と底面１１２との間で伸び、導体開口部１１８、１２０の片側のみで伸びる。より具体的には、各ギャップ１２２、１２４は、図７に表示した実施例での導体開口部１１８、１２０と底面１１２との間で伸びることができる。特に、各ギャップ１２２、１２４は、導体開口部１１８、１２０と胴体１０２の上面１１０との間では伸びていない。これにより、各ギャップ１２２、１２４は、胴体１０２の上面１１０と底面１１２との間を、途中まで伸びることになる。各ギャップ１２２、１２４を、途中まで伸ばすことは、半個分のコアを端から端まで横断するように伸びるギャップ材料と一緒に、互いを接着させた半個分のコアとは、特に対照的である。モノリシックな胴体１０２により、単一のコア構造１００内にギャップ１２２、１２４を集積させることで、組み立て時の困難性や使用時のコア分離の信頼性の問題を解消させると共に、複数のコア構成部品を削減することができる。この単一のコア構造１００により、材料費および組み立て費は、従来のコア構造に比較して節減される。
【００４５】
胴体１０２の底面１１２は、刻み目または窪みを有する表面１３０を形成することができる。この表面１３０は、コア構造１００に組み込まれる導体のランド部分（以下に記述）を規定する。
【００４６】
図１０〜１２は、図７〜９と類似の外観図であるが、しかし、これらの図は、コア構造１００に挿入される導体要素１４０を示す。より詳細に言えば、この導体要素１４０は、磁気部品１３６を形成するために、胴体１０２の開口部１１８、１２０に挿入される（図１０参照）。導体要素１４０は、導体開口部１１８、１２０を形状で補完する。また、導体要素１４０は、例えば、一般的に長方形にすることができ、一例として銅または銅合金のような既知の導電材料から作成されるような平面的なリボン形状の導体にすることができる。導体要素１４０は、一般的に導体開口部１１８、１２０の各々を介して直線的に伸び、図１２でよく判るように、胴体１０２の側端１０７、１０８間の全区間を伸びる。また、導体要素１４０の相対向する端部１４２は、胴体１０２の側端１０７、１０８を包み、そして胴体１０２の底面１１２に形成される窪み１３０の周辺部と接する。このことによって、導体要素１４０の端部１４２は、胴体１０２の底面１１２の上に長方形の表面実装用終端パッド１４４を規定する（図１１参照）。そして、回路基板（未表示）上の配線と接続するとき、表面実装用終端パッド１４４は、磁気部品と上記基板上の配線との確実な電気接続を可能にする。
【００４７】
導体要素１４０は、既知の打抜き、刻印または形成技術により、導電材料の平面シートから、リードフレーム（未表示）と同時に作成することができる。また、リードフレームは、コア１００の胴体１０２に対して、導体要素１４０を同時に挿入するのに使用することができる。そして、リードフレームは、導体要素１４０から揃った位置で切り取ることができ、導体要素１４０の端部１４２は、図１２に示すようなＣ字状の配置に曲げるか、または形成することができる。従って、導体要素１４０の組立ては、自動処理および機械を使用することにより、わずかな時間で完成させることができる。
【００４８】
導体要素１４０がコア１００に組みこまれると、各々の導体要素１４０および付随するギャップ１２２、１２４は、単一のコア構造１００上で動作する分離したインダクタとして機能することができる。加えて、各々の導体要素１４０は、異なった位相の電流に接続して動作することができ、この結果、単一のコア構造１００内に含まれる２相用磁気部品として供給できる。一体形成のコア構造１００は、分離したコア構造を有する分離型インダクタ部品と比較して、回路基板上のスペースの節約を実現する。
【００４９】
従って、一体形成のギャップ付コア構造１００を有する表面実装用磁気部品は、既に説明したコア構造３０と５０とで得られたと同様な利点を実現する。コア構造１００は、一体形成のコア１００のおかげでコア自体の分離問題を解消できるので、作成費を低減して供給することができ、かつ信頼性を向上させて作成することができる。
【００５０】
図１３〜１８は、ギャップ付コア構造２００および磁気部品２０１に関連する５番目の一実施例を示す。この実施例では、コア構造１００と類似の特徴部は、類似の参照文字で表記する。
【００５１】
ギャップ付コア構造２００は、ギャップ付コア構造１００と類似するが、導体開口部、付随するギャップ、および導体要素の数が増加していることが明白である。すなわち、コア構造１００の胴体２０２は、導体開口部１１８と１２０に加えて、４つの追加した導体開口部２０４，２０６、２０８および２１０を含む。同様に、ギャップ１２２、１２４に加えて、胴体２０２は個別のギャップ２１２、２１４、２１６および２１８を含む。これらの個別のギャップは、既に説明したギャップ１２２、１２４と実質的に同様な方法および配置で形成される。導体要素１４０は、胴体２０２内に導体開口部を介して挿入され、図１８に示すようなＣ字状の配置に形成されると、導体要素１４０および各々のギャップ２１２、２１４、２１６と２１８は、単一のコア構造２００内に集積された６つの異なる表面実装用インダクタ部品として機能する。各々の導体要素１４０は、回路基板上で実質的にスペース節約を実現する一方で、６つの異なる位相の電流に接続して動作できるように、表面実装用終端を介して回路基板上の導電配線部に接続できる。こうして、コア構造２００は、コア構造１００と同様な利点を実現する。
【００５２】
コア構造１００および２００は、高機能で、より高度な電流応用にたびたび使用される多電圧調整用モジュール（ＶＲＭ）での応用に、特に適していると考える。しかしながら、別の応用でも、コア構造１００および２００は、有益であると考えられるので、本発明は、特定な最終用途または最終応用に限定するものではない。
【００５３】
ここで、磁気部品の一実施例は、磁気材料から実質的に長方形の胴体に作成されるモノリシックなコア構造を含む磁気部品を説明する。上記胴体は、相対向する端面、各該端面間を伸びる相対向する側端、および各該側端と各該端面とを相互接続する上面と底面によって規定される。第１の導体開口部は、各上記端面および上記上面と底面から間隔をおく位置にあって、上記胴体内を貫通して伸びる。第１のギャップは、上記胴体内に集積化して形成され、上記導体開口部に直交して伸びる。上記ギャップは、上記胴体の途中までしか伸びず、第１の導体要素は、上記第１の導体開口部を介して導電経路を確立させる。上記第１の導体要素は、表面実装用終端を構成する。
【００５４】
上記の選択として、導体要素は、長方形の導体にすることができる。第２の導体開口部は、胴体内に形成され、第１の導体開口部から分離することができる。第２のギャップは、胴体内に形成され、第２の導体開口部まで直交して伸びることができる。第２の導体要素は、第２の導体開口部を介して導電経路を確立することができる。第１のギャップは、第１の導体開口部の方に伸び、第１のギャップおよび第１の導体開口部は、Ｔ字状の配置を構成することができる。上記胴体は、縦軸および横軸によって規定され、上記胴体において、第１の導体開口部および第１のギャップは、該横軸に対しておおむね平行して伸び、かつ、第１の導体開口部および第１のギャップは、おおむね互いに直交して伸びる。上記底面は、相対向する窪む面を含み、かつ、第１の導体要素は、相対向する面と各該窪む面とを包むことができる。上記ギャップは、非磁性材料から作成されたスペーサを使用することなく形成される。
【００５５】
また、ここで、表面実装用電子部品のためのコア組立体の一実施例を説明する。上記コア組立体は、
均一な磁気材料からなるモノリシック胴体を含むコアと、
上記コア内に形成される複数の導体開口部であって、該複数の導体開口部の各々が、互いに間隔をおいてなる複数の導体開口部と、
絶縁するスペーサ材料を使用することなく、コア構造内に集積化して形成される複数のギャップと、を含む。
上記複数のギャップの各々は、上記複数の導体開口部の各々に付随し、上記胴体内を途中まで伸びる。
【００５６】
ここで、表面実装用電子部品の一実施例を説明する。
上記電子部品は、磁気材料から均一に作成される胴体からなる単一のコアであって、該胴体が、縦軸と横軸とを有する単一のコアを含む。
複数の導体開口部は、上記コア内に形成され、上記横軸に平行して伸び、上記縦軸に沿って互いに間隔をおいて存在する複数の導体開口部である。
複数の非磁性のギャップは、各々の導体開口部に隣接するコア構造内に物理的に形成され、および、該複数の非磁気性のギャップは、上記胴体に適用される絶縁材料を使用することなく形成される。導体要素は各々の上記導体開口部に置かれ、上記ギャップは該導体要素に隣接して置かれ、この結果、単一のコア内に多相用の電子部品が形成される。
【００５７】
選択として、コア構造は、２つの導体開口部を含むことができる。代案として、コア構造は、６つの導体開口部を含むことができる。ギャップは、上記導体開口部の１つと側端の１つとの間だけに伸びることができる。上記部品は、インダクタにすることができる。
【００５８】
また、ここで、磁気部品の一実施例を説明する。上記磁気部品は、磁気材料から非トロイド形状を有する胴体に、均一に作成される一体形成のコア構造であって、胴体が相対向する側面を有する一体形成のコア構造を含む。第１の導体開口部は、上記相対向する側面の間を両側面の端から端まで伸び、胴体内部において上記相対向する側面の各々の周辺部から間隔をおいた位置に置かれる。ギャップは、上記胴体に適用する外側のギャップ材料を使用することなく、上記胴体内に集積化して形成される。上記ギャップは、第１の端部と第２の端部とを有し、該第１の端部は、第１の導体開口部で終結し第１の導体開口部を開放し、該第２の端部は、上記周辺部まで伸びる。選択として、上記磁気部品は、さらに第２の導体開口部と第２のギャップとを含むことができる。
【００５９】
また、磁気部品を、ここで説明する。上記磁気部品は、均一の磁気材料から、相対向する側面を有する胴体にモノリシックに作成された一体形成のコア構造を含む。第１の導体開口部は、上記相対向する側面の間を、両側面の端から端まで伸び、上記側面の各々の周辺部から内側で、間隔をおいた位置に置かれる。第１のギャップは、上記胴体に適用する外側のギャップ材料を使用することなく、上記胴体内に集積化して形成される。上記ギャップは、第１の端部と第２の端部とを有し、該第１の端部は、第１の導体開口部で終結し第１の導体開口部を開放し、該第２の端部は、上記周辺部まで伸びる。Ｃ字状の導体要素は、上記導体開口部の中を直線的に伸びて貫通する。上記導体要素は、相対向する端部を有し、各該相対向する端部は、磁気部品の表面実装用終端を規定するために上記側面の周辺部を包む。選択として、上記磁気部品は、さらに第２の導体開口部と第２のギャップとを含み、上記磁気部品は、インダクタとなる。
【００６０】
本発明を種々の特定の実施例に関連して説明してきたが、当業者には、本発明が、特許請求の範囲に記載した精神および範囲内で、変形して実施できることが認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】磁気部品作成用の典型的なギャップ付コア構造の一例を示す透視図である。
【図２】導体を取り付けた、図１に示すコア構造の側面図である。
【図３】図２に示すコア構造と導体の断面略図である。
【図４】コア構造の磁束線を示す図３での部分の断面略図である。
【図５】ギャップ付コア構造の第２の典型的な実施例となる図である。
【図６】典型的なコア構造の第３の実施例となる図である。
【図７】ギャップ付コア構造の第４の実施例の側面図である。
【図８】図７に示すコアの底面図である。
【図９】図８に示すコアの断面図である。
【図１０】導体を取り付けた、図７に示すコア構造の側面図である。
【図１１】図１０に示すコア構造の底面図である。
【図１２】図１１に示すコア構造の側面図である。
【図１３】ギャップ付コア構造の第５の実施例の側面図である。
【図１４】図１３に示すコアの底面図である。
【図１５】図１４に示すコアの断面図である。
【図１６】導体を取り付けた、図１３に示すコア構造の側面図である。
【図１７】図１６に示すコア構造の底面図である。
【図１８】図１７に示すコア構造の側面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０    コア構造（ギャップ付）
１２    磁性層
１４    非磁性層
１５    側端（磁性層１２の端部）
１６    導体開口部
１７    側面（導体開口部１６の内側）
１８    端部（非磁性層１４の端部）
１９    上面（非磁性層１４の上面）
２０    導体要素
３０    コア構造（ギャップ付）
３２    絶縁層（非磁性層）
５０    コア構造（ギャップ付）
５２    絶縁層
１００    コア構造（ギャップ付）
１０２    胴体
１０４    端面
１０６    端面
１０７    側端
１０８    側端
１１０    上面
１１２    底面
１１４    縦軸
１１６    横軸
１１８    導体開口部
１２０    導体開口部
１２２    ギャップ
１２４    ギャップ
１２６    端部（ギャップ１２２、１２４の端部）
１２８    端部（ギャップ１２２、１２４の端部）
１３０    表面（底面１１２の窪み部分）
１３６    磁気部品
１４０    導体要素
１４２    端部（導体要素１４０の端部）
１４４    表面実装用終端パッド
２００    コア構造（ギャップ付）
２０１    磁気部品
２０２    胴体
２０４    導体開口部
２０６    導体開口部
２０８    導体開口部
２１０    導体開口部
２１２    ギャップ
２１４    ギャップ
２１６    ギャップ
２１８    ギャップ
【図１】
2007227914.tif 000003
【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】
2007227914.tif 000019
【図１８】
2007227914.tif 000020
【外国語明細書】
2007227914000001.pdf