インダクタ
【課題】所定の性能を備えた上で薄型化可能であり、且つ、より容易に製造可能なインダクタを提供すること。
【解決手段】インダクタは、巻線部と周辺部とを有する磁芯と、巻線部に巻回されたコイルとを備えている。磁芯は、２枚以上の予備成型体を、予備成型体にコイルを巻回させた状態で加圧成型したものである。予備成型体は、扁平磁性粉末と熱硬化性の有機結着剤との混合物を、所定の平面と平行な平板状に成型したものである。磁芯の巻線部を形成する予備成型体と、磁芯の周辺部を形成する予備成型体とは、別体に成型されている。扁平磁性粉末は、前記の所定の平面と平行するように配向されている。
【解決手段】インダクタは、巻線部と周辺部とを有する磁芯と、巻線部に巻回されたコイルとを備えている。磁芯は、２枚以上の予備成型体を、予備成型体にコイルを巻回させた状態で加圧成型したものである。予備成型体は、扁平磁性粉末と熱硬化性の有機結着剤との混合物を、所定の平面と平行な平板状に成型したものである。磁芯の巻線部を形成する予備成型体と、磁芯の周辺部を形成する予備成型体とは、別体に成型されている。扁平磁性粉末は、前記の所定の平面と平行するように配向されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平磁性粉末からなる磁芯と、コイルとを、一体的に加圧成型したインダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化に伴い、インダクタを、所定の性能を備えた上で薄型化することが求められている。例えば、特許文献１乃至特許文献４には、薄型インダクタが開示又は示唆されている。
【０００３】
特許文献１に開示されたパワーインダクタ（インダクタ）は、上下方向に薄い平板状の絶縁体（磁芯）と、磁芯の内部に設けられたコイル導体（コイル）とを備えている。コイルの中心軸は、上下方向に延びている。
【０００４】
特許文献２に開示された磁性基板（インダクタ）は、上下方向に積層した複数枚の薄いシートからなる磁心を備えている。磁芯は、磁芯を上下方向に貫通する孔を有している。磁芯の表面及び孔にめっきシード層を形成することで、コイル導体（コイル）が形成されており、これによりコイルの中心軸は、磁芯の表面と平行に延びている。
【０００５】
特許文献３に開示されたインダクタは、扁平粒子（扁平磁性粉末）からなる磁気コア（磁芯）と、コイル巻線（コイル）とを備えている。磁芯は、上下方向に直交する上面と、磁芯を上下方向に貫通する孔とを有している。コイルは、孔を通して磁芯の一部に巻かれており、これによりコイルの中心軸は、上面と平行に延びている。
【０００６】
引用文献４に開示された磁芯は、扁平状の軟磁性金属粉末（扁平磁性粉末）からなる薄いシートを上下方向に積層して加圧成型し、トロイダル形状に打ち抜いたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６７２１４号公報
【特許文献２】特開２００８−６６６７１号公報
【特許文献３】特開２００８−１８１９２３号公報
【特許文献４】特開平１１−１７６６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のインダクタについては、コイルの中心軸が平板状のインダクタと直交しており、インダクタは上下方向に励磁される。インダクタは、上下方向に薄いため、反磁界の影響により実効透磁率を大きくすることが難しい。即ち、インダクタを薄型化すると、大きなインダクタンスを得ることが困難になる。
【０００９】
特許文献２のインダクタを形成するためには、複雑な工程が必要である。更に、コイルが電解めっきにより形成されているため、導体の断面積が大きくなるほど、めっき処理に要する時間が長くなる。このため、通常の巻線法と比較して、直流抵抗値の低減が難しい。
【００１０】
特許文献３に開示されたインダクタについては、コイルは、加圧成型された磁芯に巻かれる。同様に、特許文献４に開示された磁芯によってインダクタを作製する場合、コイルは、加圧成型された磁芯に巻かれる。換言すれば、特許文献３又は特許文献４に開示された磁芯によってインダクタを作製する場合、磁芯を作製した後で、コイルを巻く必要がある。このため、例えば、磁芯に形成された孔を通してコイルを巻く場合、製造することが容易ではない。
【００１１】
そこで、本発明は、所定の性能を備えた上で薄型化可能であり、且つ、より容易に製造可能なインダクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１のインダクタとして、
巻線部と周辺部とを有する磁芯と、前記巻線部に巻回されたコイルとを備えるインダクタであって、
前記磁芯は、扁平磁性粉末と熱硬化性の有機結着剤との混合物を、所定の平面と平行な平板状に成型した２枚以上の予備成型体を、前記予備成型体に前記コイルを巻回させた状態で加圧成型したものであり、
前記巻線部を形成する前記予備成型体と、前記周辺部を形成する前記予備成型体とは、別体に成型されており、
前記扁平磁性粉末は、前記所定の平面と平行するように配向されている
インダクタを提供する。
【００１３】
本発明は、第２のインダクタとして、第１のインダクタであって、
前記磁芯は、前記所定の平面と直交する上下方向に積層した２枚以上の前記予備成型体を加圧成型したものであり、
前記周辺部は、前記所定の平面と平行な上面と下面とを有しており、
前記所定の平面と直交する上下方向において、前記巻線部の上端は前記周辺部の上面の下に位置しており、前記巻線部の下端は前記周辺部の下面の上に位置している
インダクタを提供する。
【００１４】
本発明は、第３のインダクタとして、第１又は第２のインダクタであって、
前記磁芯は、前記磁芯を前記上下方向に貫通する孔を有しており、
前記孔は、前記所定の平面と平行な面内において、前記巻線部と前記周辺部とによって囲まれており、
前記コイルは、前記孔を通過して前記巻線部を巻回している
インダクタを提供する。
【００１５】
本発明は、第４のインダクタとして、第１乃至第３のいずれかのインダクタであって、
前記コイルのうち、前記巻線部を巻回する巻回部は、前記上下方向において、前記周辺部の前記上面と前記下面との間に位置している
インダクタを提供する。
【００１６】
本発明は、第５のインダクタとして、第１乃至第４のいずれかのインダクタであって、
前記コイルの一部が前記予備成型体のうちの２枚の間に埋没されている
インダクタを提供する。
【００１７】
本発明は、第６のインダクタとして、第１乃至第５のいずれかのインダクタであって、
前記予備成型体のうち前記巻線部を形成する巻線部成型体は、前記コイルを巻回する前に加圧成型された、加圧後の予備成型体である
インダクタを提供する。
【００１８】
本発明は、第７のインダクタとして、第６のインダクタであって、
前記巻線部は、前記加圧後の予備成型体を、前記コイルを巻回する前に３００℃以上で熱処理した、熱処理後の予備成型体である
インダクタを提供する。
【００１９】
本発明は、第８のインダクタとして、第１乃至第７のいずれかのインダクタであって、
前記コイルは、被膜を有する平角線である
インダクタを提供する。
【００２０】
本発明は、第９のインダクタとして、第１乃至第８のいずれかのインダクタであって、
前記扁平磁性粉末は、扁平形状の金属粉末である
インダクタを提供する。
【００２１】
本発明は、第１０のインダクタとして、第１乃至第９のいずれかのインダクタであって、
前記コイルは、前記所定の平面と平行な中心軸を有するように前記巻線部に巻回されている
インダクタを提供する。
【００２２】
本発明は、第１１のインダクタとして、第１乃至第１０のいずれかのインダクタであって、
前記コイルに電流を流したときに生じる磁路の全体が、前記磁芯の磁化容易軸に沿っている
インダクタを提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、インダクタの磁芯は、所定の平面と平行な平板状に成型した予備成型体を加圧成型することで作製されるため、インダクタを薄型化することが容易である。
【００２４】
更に、予備成型体は、扁平磁性粉末と熱硬化性の有機結着剤との混合物からなり、扁平磁性粉末は、所定の平面と平行するように配向されている。従って、例えば所定の平面と平行な中心軸を有するようにして磁芯にコイルを巻回することで、インダクタは、十分なインダクタンスを有することができる。
【００２５】
更に、磁芯は、予備成型体にコイルを巻回させた状態で加圧成型される。磁芯は、コイルが巻回された巻線部と、周辺部とを有しており、巻線部を形成する予備成型体と、周辺部を形成する予備成型体とは、別体に成型されているため、複雑な形状を有する磁芯であっても、巻線部を形成する予備成型体を、コイルの巻回が容易な形状に成型することができる。従って、複雑な形状を有するインダクタであっても、より容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるインダクタを示す斜視図である。
【図２】図１のインダクタの予備成型体の配置を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２の予備成型体を示す斜視図である。図３（ｂ）は、予備成型体の一部（図３（ａ）において破線Ａで示される部分）における扁平磁性粉末を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態によるインダクタを示す斜視図である。
【図５】図４のインダクタの予備成型体の配置を示す斜視図である。
【図６】図４のインダクタの予備成型体の配置を示す別の斜視図である。
【図７】図４のインダクタの変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例によるインダクタを示す図である。図８（ａ）は、インダクタの巻線部を形成する加圧成型体（予備成型体）の上面図である。図８（ｂ）は、巻線部を形成する加圧成型体の正面図である。図８（ｃ）は、インダクタの周辺部を形成する予備成型体の上面図である。図８（ｄ）は、周辺部を形成する他の予備成型体の上面図である。図８（ｅ）は、インダクタの上面図である。図８（ｆ）は、インダクタの正面図である。
【図９】本発明の比較例によるインダクタを示す図である。図９（ａ）は、インダクタの上面図である。図９（ｂ）は、インダクタを図９（ａ）のIX-IX線に沿って示す断面図である。ここでインダクタのコイルは表示していない。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１に示されるように、本発明の第１の実施の形態によるインダクタ１０は、上下方向に薄い平板形状を有する磁芯２０と、コイル８０とを備えている。磁芯２０は、コイル８０を巻回する巻線部２２と、巻線部２２とは異なる部位である周辺部２４と、磁芯２０を上下方向に貫通する孔２６とを有している。本実施の形態による磁芯２０には、２つの孔２６が形成されている。２つの孔２６の夫々は、上下方向と直交する前後方向を互いに平行に延びており、上下方向と直交する面内において、巻線部２２と周辺部２４とによって囲まれている。換言すれば、巻線部２２は、２つの孔２６の間に位置しており、前後方向に沿って延びている。
【００２８】
巻線部２２は、上下方向と直交する上面（上端）２２ｕと下面（下端）２２ｂとを有している。同様に、周辺部２４は、上下方向と直交する（即ち、上下方向と直交する平面と平行な）上面２４ｕと下面２４ｂとを有している。本実施の形態によれば、周辺部２４の上面２４ｕは、磁芯２０の上面であり、周辺部２４の下面２４ｂは、磁芯２０の下面である。上下方向において、巻線部２２の上面２２ｕは周辺部２４の上面２４ｕの下に位置しており、巻線部２２の下面２２ｂは周辺部２４の下面２４ｂの上に位置している。換言すれば、本実施の形態による磁芯２０は、中央部分が凹んだ形状に形成されている。
【００２９】
コイル８０は、前後方向に沿って延びる（即ち、上下方向と直交する平面と平行な）中心軸Ａｘを有するように巻線部２２に巻回されている。より具体的には、コイル８０は、２つの孔２６の間を縫うようにして、巻線部２２に巻回されている。コイル８０は、孔２６を通過して巻線部２２を巻回する巻回部８２と、２つの端部８４（図２参照）とを有している。本実施の形態によれば、巻回部８２は、上下方向において、周辺部２４の上面２４ｕと下面２４ｂとの間に位置している。本実施の形態によるコイル８０は、被膜を有する平角線であり、比較的大きな断面積を有している。本実施の形態によれば、直流抵抗値をより低減することができる。しかしながら、コイル８０は、例えば丸線であってもよい。
【００３０】
図１及び図２から理解されるように、本実施の形態による磁芯２０は、予備成型体４０と、２枚の予備成型体４０′とから形成されている。詳しくは、２枚の予備成型体４０′は、コイル８０が巻回された予備成型体４０を上下に挟むようにして配置されて、加圧成型されている。換言すれば、本実施の形態による磁芯２０は、上下方向に積層した２枚以上の予備成型体４０，４０′を、予備成型体４０にコイル８０を巻回させた状態で加圧成型したもの（即ち、磁芯２０とコイル８０とを一体的に加圧成型したもの）である。
【００３１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）から理解されるように、予備成型体４０は、扁平金属粉末（扁平磁性粉末）５０と有機結着剤６０との混合物を、上下方向と直交する平面と平行な平板状に成型したものである。更に、予備成型体４０′は、予備成型体４０と同様に形成されている（図２及び図３（ａ）参照）。
【００３２】
図３（ｂ）に模式的に示されるように、本実施の形態による扁平金属粉末５０は、概ね薄い円盤形状を有しており、上面５０ｕと下面５０ｂとを有している。より詳しくは、扁平磁性粉末５０は、上下方向に薄く、上下方向と直交する面内において不定形な扁平形状の金属粉末である。このような扁平金属粉末５０は、例えば、金属粉末を鍛造加工することで作製することができる。予備成型体４０の材料として扁平金属粉末５０を使用することで、高い飽和磁束密度と、フェライト相当の高透磁率とを有する磁芯２０を作製することができる。更に、扁平金属粉末５０が有機結着剤６０（即ち、絶縁体）で結着されているため、渦電流半径を小さくすることが可能であり、磁芯２０は優れた周波数特性を有する。
【００３３】
上述した効果を得るためには、扁平金属粉末５０の長径（Ｄ）の、扁平金属粉末５０全てに亘る平均値（即ち、平均長径（Ｄａ））は、５μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましい。更に、扁平金属粉末５０の最大厚さ（ｔ）の、扁平金属粉末５０全てに亘る平均値（即ち、平均最大厚さ（ｔａ））は、０．５μｍ以上かつ２０μｍ以下であることが好ましい。アスペクト比（Ｄ／ｔ）の、扁平金属粉末５０全てに亘る平均値（即ち、平均アスペクト比（Ｄａ／ｔａ））は、１０以上であることが好ましい。
【００３４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、扁平金属粉末５０の上面５０ｕ及び下面５０ｂは、上下方向と概ね直交している。詳しくは、上面５０ｕ及び下面５０ｂの夫々は、上下方向と直交する平面と平行または緩やかに斜交している。換言すれば、扁平金属粉末５０は、予備成型体４０の面内に（即ち、上下方向と直交する平面と平行するように）配向されている。例えば、扁平金属粉末５０と有機結着剤６０とを揮発性溶媒と混合して薄いシート状に塗布し、揮発性溶媒を揮発させることにより、磁場をかけなくても扁平金属粉末５０を、上述のように配向させることができる。
【００３５】
上記の説明から理解されるように、扁平金属粉末５０は、上下方向と直交する面内において一様に分布している。従って、予備成型体４０，４０′の磁化容易方向（磁化容易軸）ＭＤは、上下方向と直交している（図２及び図３（ａ）参照）。換言すれば、予備成型体４０，４０′は、上下方向と直交する面内においていずれの方向にも磁化容易である。従って、コイル８０に電流を流したときに生じる磁路ＭＰの全体は、磁芯２０の磁化容易軸ＭＤに沿っており、これにより、インダクタ１０のインダクタンスをより大きくすることができる（図１及び図３（ａ）参照）。
【００３６】
図１及び図２に示されるように、本実施の形態によれば、巻線部２２は、予備成型体４０の一部から形成されており、周辺部２４は、予備成型体４０の一部と、予備成型体４０′とから形成されている。換言すれば、巻線部２２を形成する予備成型体４０と、周辺部２４を形成する予備成型体４０′とは、別体に成型されている。従って、巻線部２２を形成する予備成型体４０と周辺部２４を形成する予備成型体４０′とを、別の材料（例えば、組成が夫々異なる扁平金属粉末５０）から作製することができる。
【００３７】
更に、本実施の形態による磁芯２０は上記のように構成されているため、予備成型体４０にコイル８０を巻回する前に、予備成型体４０のみを予め加圧成型することができる。換言すれば、予備成型体４０，４０′のうち巻線部２２を形成する予備成型体（巻線部成型体）４０は、コイル８０を巻回する前に加圧成型した、加圧後の予備成型体４０であってもよい。このようにすることで、コイル８０を巻回した予備成型体４０と、予備成型体４０′とを積層して加圧成型した際、予備成型体４０が変形することを防止することができる。
【００３８】
更に、本実施の形態による予備成型体４０のうち巻線部２２を形成する部位の上下には、予備成型体４０′が配置されていない。従って、予め加圧成型した予備成型体４０と、予備成型体４０′とを積層させて加圧成型する際、巻線部２２の性能が加圧力によって劣化することを防止することができる。但し、例えば、予め加圧成型した予備成型体４０の上下に、予備成型体４０′ではなく、加圧成型しない状態の予備成型体４０を配置して、一体的に加圧成型することも可能である。換言すれば、磁芯２０の中央部分が周辺部２４と面一になるように形成することができる。更に、磁芯２０の中央部分が周辺部２４から上下方向において突出するように形成することも可能である。
【００３９】
更に、積層した予備成型体４０及び予備成型体４０′を加圧成型する際に、孔２６に磁性体（例えば、金属粉末と結着剤とからなる混合材料）を詰めて、予備成型体４０及び予備成型体４０′と共に加圧成型してもよい。このように加圧成型した場合、作製されたインダクタ１０は、孔のない矩形形状を有し、コイル８０の周辺が磁性体で覆われるため、インダクタンスを更に向上させることができる。
【００４０】
更に、巻線部成型体４０は、上述のように予め加圧した後の予備成型体４０を、コイル８０を巻回する前に高温（例えば、３００℃以上、好ましくは４００℃以上）で熱処理した、熱処理後の予備成型体４０であってもよい。このようにすることで、巻線部２２の透磁率を、より向上させることができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図４に示されるように、本発明の第２の実施の形態によるインダクタ１０′は、第１の実施の形態によるインダクタ１０と同様な構造を備えている。より具体的には、インダクタ１０′は、上下方向に薄い平板形状の磁芯２０′と、コイル８０とを備えている。磁芯２０′は、コイル８０を巻回する巻線部２２′と、巻線部２２′とは異なる部位である周辺部２４′と、磁芯２０′を上下方向に貫通する孔２６′とを有している。本実施の形態による磁芯２０′には、互いに平行に前後方向に延びる２つの孔２６′が形成されている。２つの孔２６′の夫々は、上下方向と直交する面内において、巻線部２２′と周辺部２４′とによって囲まれている。
【００４２】
第１の実施の形態と同様に、巻線部２２′は、上下方向と直交する上面（上端）２２ｕ及び下面（下端）２２ｂを有している。周辺部２４′は、上下方向と直交する上面２４ｕ及び下面２４ｂを有している。
【００４３】
第１の実施の形態と同様に、コイル８０は、上下方向と直交する平面と平行な中心軸Ａｘを有するように、２つの孔２６′の間を通過して巻線部２２に巻回されている。
【００４４】
図４乃至図６から理解されるように、本実施の形態による磁芯２０′は、平板状に夫々成型した、コイル８０を巻回させた加圧後の予備成型体４５と、予備成型体４０′と、予備成型体４０″とを上下方向に積層して、加圧成型したものである。予備成型体４５及び予備成型体４０″は、第１の実施の形態における予備成型体４０（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）と同様に形成されている。従って、磁芯２０′の磁化容易軸は、上下方向と直交する平面内を延びており、コイル８０に電流を流したときに生じる磁路の全体は、磁芯２０′の磁化容易軸に沿っている。
【００４５】
図５及び図６から理解されるように、磁芯２０′は、下記のようにして作製される。
【００４６】
まず、第１の実施の形態と同様に、扁平磁性粉末５０と熱硬化性の有機結着剤６０との混合物から、平板状のシートが作製される（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。この平板状のシートを型抜きすることで、矩形の枠形状を有する予備成型体４０′と、鉤括弧形状を有する予備成型体４０″とを作製することができる。更に、平板状のシートを型抜きし、加圧成型することで、矩形形状を有する（加圧後の）予備成型体４５を作製することができる。このとき、予備成型体４５が所定の厚さを有するように、型抜きした矩形状のシートを上下方向に複数枚積層して加圧成型してもよい。
【００４７】
次に、予備成型体４５にコイル８０を巻回させる。コイル８０を巻く前に、予備成型体４５を高温（例えば、３００℃以上、好ましくは４００℃以上）で熱処理してもよい。
【００４８】
次に、予備成型体４０′の上に、予備成型体４５を置き、予備成型体４５と予備成型体４０″との間をコイル８０が通過するようにして、予備成型体４５の両側部を予備成型体４０″で挟む。更に、予備成型体４５及び予備成型体４０″の上に予備成型体４０′を置く。予備成型体４０′は、加圧成型した後の厚さを考慮して、必要な枚数だけ積層すればよい。同様に、予備成型体４０″は、加圧成型した後で予備成型体４５と同様な厚さになるように、必要な枚数だけ積層すればよい。
【００４９】
次に、上述のように積層した（即ち、配置した）予備成型体４０′，４０″，４５を例えば金型に入れて加圧成型することで（即ち、磁芯２０′の扁平磁性粉末５０とコイル８０とを一体的に加圧成型することで）インダクタ１０′を作製することができる（図４参照）。加圧成型は、被膜導線からなるコイル８０の耐熱上限以下（例えば、４００℃以下）の温度下で行う必要がある。更に、加圧成型は、コイル８０の耐熱マージンを考慮した温度下（例えば、２００℃以下）で行うことが好ましい。本実施の形態による磁芯２０′は、このような低温成型によっても、高い透磁率を有する。
【００５０】
図４に示されるように、本実施の形態によれば、予備成型体４５によって巻線部２２′が形成される一方、主として予備成型体４０′，４０″によって周辺部２４′が形成される。換言すれば、巻線部２２′を形成する予備成型体４５と、周辺部２４′を形成する予備成型体４０′，４０″とは、別体に成型されている。更に、巻線部２２′と周辺部２４′とによって孔２６′が囲まれている。換言すれば、巻線部２２′の両側面は、孔２６′に面している。上述の構造から理解されるように、巻線部２２′を形成する予備成型体４５は、コイル８０を周囲に巻回しやすい形状（即ち、単純な形状）に成型することができる。従って、本実施の形態によるインダクタ１０′は、２つの孔２６′を縫うようにしてコイル８０を巻回させることなく製造することが可能であり、より容易に製造することができる。
【００５１】
予備成型体４０′，４０″，４５は、上下方向において、磁芯２０′の（即ち、加圧成型した後の）巻線部２２′の上面２２ｕが周辺部２４′の上面２４ｕの下に位置し、巻線部２２′の下面２２ｂが周辺部２４′の下面２４ｂの上に位置するように配置されている。更に、予備成型体４０′，４０″，４５は、コイル８０の巻回部８２が、上下方向において、周辺部２４′の上面２４ｕと下面２４ｂとの間に位置するように配置されている。従って、加圧成型する際、巻線部２２′に過剰な加圧力が加わることを回避することができる。更に、コイル８０の巻回部８２が上下方向において磁芯２０′から突出しないため、インダクタ１０′を低背化（即ち、小型化）することができる。
【００５２】
図４乃至図６に示されるように、コイル８０の一部を、予備成型体４０′，４０″，４５のうちの２枚の間に埋没されることができる。例えば、予備成型体４０′と予備成型体４０″とでコイル８０の一部を挟むことができる。この場合、コイル８０の端部８４は、磁芯２０′から突出するので、外部端子（図示せず）と容易に接続することができる。
【００５３】
図７に示されるように、第２の実施の形態の変形例によるインダクタ１０″は、第２の実施の形態と同様に、磁心２０′と、コイル８０とを備えている。コイル８０の一部は、予備成型体４０′と予備成型体４０″との間に埋没されており、磁芯２０′の側面にコイル８０の切断面８６を露出させている。換言すれば、コイル８０の切断面８６がインダクタ１０″の表面と同一面内に露出している。このように構成することで、切断面８６を外部端子との接続部として使用することができる。しかしながら、コイル８０を磁芯２０′の内部に埋没させず、例えばコイル８０の端部８４を、孔２６′からインダクタ１０″の外部に引き出してもよい。
【００５４】
以上の説明から理解されるように、本発明によるインダクタは、磁芯の形状が複雑な場合（例えば、磁芯にコイルを巻回するための孔が形成されている場合）に、特に大きな効果を発揮する。しかしながら、本発明は、単純な形状の磁芯（例えば、矩形状の磁心）であっても適用可能である。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げ、上述した本発明の実施の形態によるインダクタ及びその製造方法について、複数の実施例を参照しながら具体的に説明する。
【００５６】
（予備成型体の作製）
原料粉末として、軟磁性金属からなるガスアトマイズ粉末を用いた。詳しくは、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト）からなる不定形粒子形状のガスアトマイズ粉末を用いた。この原料粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、５５μｍである。
【００５７】
原料粉末を扁平化した。より具体的には、ボールミルを用いて、原料粉末に８時間の鍛造加工を施した。更に、鍛造加工の後、窒素雰囲気中で７００℃、３時間の熱処理を加え、扁平形状のセンダスト粉末（即ち、扁平金属粉末）を作製した。作製した扁平金属粉末の平均長径（Ｄａ）は６０μｍであり、平均最大厚さ（ｔａ）は３μｍであり、平均アスペクト比（Ｄａ／ｔａ）は２０である。扁平金属粉末のアスペクト比は、複合磁性体（即ち、扁平金属粉末の集合体）の各々の断面を表面研磨して、走査電子顕微鏡にて扁平金属粉末の形状を観察することによって求めた。詳しくは、３０個の扁平金属粉末について、長径（Ｄ）と、最も厚い部位の厚さ（ｔ）を測定し、アスペクト比（Ｄ／ｔ）の平均値を計算した。
【００５８】
上記の扁平金属粉末を、溶媒、増粘剤、及び熱硬化性バインダ成分と混合してスラリーを作製した。溶媒としては、エタノールを使用した。増粘剤としては、ポリアクリル酸エステルを使用した。熱硬化性バインダ成分としては、メチル系シリコーンレジンを使用した。
【００５９】
ダイスロット法により、上記のスラリーを、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に塗布した。その後、６０℃の温度下で１時間乾燥することにより溶媒を除去し、これによりシート状の予備成型体を得た。このとき磁場をかけなくても、扁平金属粉末は、予備成型体の面内に配向される。
【００６０】
（実施例１のインダクタの巻線部の作製）
上記の予備成型体を、抜型を用いて、幅：６ｍｍ、長さ：２０ｍｍの長方形状にカットした。カットした４枚の予備成型体を積層して金型中に封入した。封入した予備成型体に、１５０℃、２０ｋｇ／平方ｃｍの成型圧力にて１時間の加圧成型を施した。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、加圧成型体（即ち、加圧成型後の予備成型体）の厚さは、０．３ｍｍである。この加圧成型体を、実施例１のインダクタの巻線部を形成する予備成型体として（即ち、巻線部として）使用した。
【００６１】
（実施例２のインダクタの巻線部の作製）
実施例１と同じ方法で、幅：６ｍｍ、長さ：２０ｍｍ、厚さ：０．３ｍｍの加圧成型体を作製した（図８（ａ）及び図８（ｂ）参照）。この加圧成型体に、窒素雰囲気中で６００℃、２時間の熱処理を施した。熱処理後の加圧成型体を、実施例２のインダクタの巻線部を形成する予備成型体として（即ち、巻線部として）使用した。実施例２のインダクタの巻線部を円環形状に打ち抜いて比透磁率を測定した。測定された比透磁率の値は、３５０である。
【００６２】
（実施例１及び実施例２のインダクタの周辺部の作製）
シート状の予備成型体を、抜型を用いてカットし、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示される形状の予備成型体を作製した。カットした予備成型体を、実施例１及び実施例２のインダクタの周辺部を形成する予備成型体として（即ち、周辺部として）使用した。
【００６３】
（実施例１のインダクタの作製）
実施例１のインダクタの巻線部に、ポリイミド被膜を有する、幅：０．８ｍｍ、厚さ：０．２ｍｍの平角銅線を５ターン巻き付けた（即ち、巻回させた）。平角銅線を巻回させた巻線部と、周辺部とを、図５及び図６に示すように組み合わせて、２０ｍｍ四方の金型中に配置した。詳しくは、図８（ｄ）に示す形状を有する周辺部を、巻線部の両側面に夫々４枚配置するとともに、図８（ｃ）に示す形状を有する周辺部を、巻線部の上下に夫々４枚配置した。その後、１５０℃、２０ｋｇ／平方ｃｍの成型圧力にて１時間の加圧成型を施した。図８（ｅ）及び図８（ｆ）に、加圧成型後のインダクタの形状を示す。図８（ｆ）に示されるように、加圧成型後のインダクタの厚さは、１ｍｍである。成型歪みを取り除くために、インダクタを、窒素雰囲気中において、３５０℃、一時間の条件で加熱処理し、実施例１のインダクタを作製した。
【００６４】
（実施例２のインダクタの作製）
実施例２のインダクタの巻線部を使用して、実施例１と同じ方法で、実施例２のインダクタを作製した。
【００６５】
（比較例のインダクタの作製)
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す形状を有するＥＩ型のフェライトコアに、ポリイミド被膜を有する、幅：０．８ｍｍ、厚さ：０．２ｍｍの平角銅線を５ターン巻き付けてインダクタを作製した。フェライトコアは市販のニッケルジンク系フェライトであり、比透磁率：１００を有する。
【００６６】
以上のようにして作製した実施例１、実施例２、及び比較例のインダクタに、周波数：１ＭＨｚの電流を流してインダクタンスを夫々測定した。測定結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１に示されるように、実施例１のインダクタは、金属粉末を加圧成型して作製したものでありながら、比透磁率が１００のニッケルジンクフェライトを用いて作製した比較例のインダクタと同じインダクタンスを有している。実施例２のインダクタは、金属粉末を加圧成型して作製したものでありながら、比較例のインダクタ以上のインダクタンスを有している。
【００６９】
実施例１及び実施例２のインダクタが、高いインダクタンスを有している理由の一つは、インダクタの加圧成型時に、巻線部の透磁率が加圧歪みにより低下しないように、巻線部の周囲に予備成型体を配置し、巻線部に加圧力が及ぶことを防止したためである。実施例２のインダクタが、より高いインダクタンスを有している理由は、巻線部を高温熱処理したことにより、巻線部の透磁率が向上しているためである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、例えば、小型電子機器の電源回路に用いられるインダクタ部品に適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０，１０′，１０″ インダクタ
２０，２０′ 磁芯
２２，２２′ 巻線部
２２ｕ 上面（上端）
２２ｂ 下面（下端）
２４，２４′ 周辺部
２４ｕ 上面
２４ｂ 下面
２６，２６′ 孔
４０ 予備成型体（巻線部成型体）
４０′，４０″ 予備成型体（成型体）
４５ （加圧後の）予備成型体（巻線部成型体）
５０ 扁平金属粉末（扁平磁性粉末）
５０ｕ 上面
５０ｂ 下面
６０ 有機結着剤
８０ コイル
８２ 巻回部
８４ 端部
８６ 切断面
Ａｘ 中心軸
ＭＰ 磁路
ＭＤ 磁化容易方向（磁化容易軸）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平磁性粉末からなる磁芯と、コイルとを、一体的に加圧成型したインダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化に伴い、インダクタを、所定の性能を備えた上で薄型化することが求められている。例えば、特許文献１乃至特許文献４には、薄型インダクタが開示又は示唆されている。
【０００３】
特許文献１に開示されたパワーインダクタ（インダクタ）は、上下方向に薄い平板状の絶縁体（磁芯）と、磁芯の内部に設けられたコイル導体（コイル）とを備えている。コイルの中心軸は、上下方向に延びている。
【０００４】
特許文献２に開示された磁性基板（インダクタ）は、上下方向に積層した複数枚の薄いシートからなる磁心を備えている。磁芯は、磁芯を上下方向に貫通する孔を有している。磁芯の表面及び孔にめっきシード層を形成することで、コイル導体（コイル）が形成されており、これによりコイルの中心軸は、磁芯の表面と平行に延びている。
【０００５】
特許文献３に開示されたインダクタは、扁平粒子（扁平磁性粉末）からなる磁気コア（磁芯）と、コイル巻線（コイル）とを備えている。磁芯は、上下方向に直交する上面と、磁芯を上下方向に貫通する孔とを有している。コイルは、孔を通して磁芯の一部に巻かれており、これによりコイルの中心軸は、上面と平行に延びている。
【０００６】
引用文献４に開示された磁芯は、扁平状の軟磁性金属粉末（扁平磁性粉末）からなる薄いシートを上下方向に積層して加圧成型し、トロイダル形状に打ち抜いたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６７２１４号公報
【特許文献２】特開２００８−６６６７１号公報
【特許文献３】特開２００８−１８１９２３号公報
【特許文献４】特開平１１−１７６６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のインダクタについては、コイルの中心軸が平板状のインダクタと直交しており、インダクタは上下方向に励磁される。インダクタは、上下方向に薄いため、反磁界の影響により実効透磁率を大きくすることが難しい。即ち、インダクタを薄型化すると、大きなインダクタンスを得ることが困難になる。
【０００９】
特許文献２のインダクタを形成するためには、複雑な工程が必要である。更に、コイルが電解めっきにより形成されているため、導体の断面積が大きくなるほど、めっき処理に要する時間が長くなる。このため、通常の巻線法と比較して、直流抵抗値の低減が難しい。
【００１０】
特許文献３に開示されたインダクタについては、コイルは、加圧成型された磁芯に巻かれる。同様に、特許文献４に開示された磁芯によってインダクタを作製する場合、コイルは、加圧成型された磁芯に巻かれる。換言すれば、特許文献３又は特許文献４に開示された磁芯によってインダクタを作製する場合、磁芯を作製した後で、コイルを巻く必要がある。このため、例えば、磁芯に形成された孔を通してコイルを巻く場合、製造することが容易ではない。
【００１１】
そこで、本発明は、所定の性能を備えた上で薄型化可能であり、且つ、より容易に製造可能なインダクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１のインダクタとして、
巻線部と周辺部とを有する磁芯と、前記巻線部に巻回されたコイルとを備えるインダクタであって、
前記磁芯は、扁平磁性粉末と熱硬化性の有機結着剤との混合物を、所定の平面と平行な平板状に成型した２枚以上の予備成型体を、前記予備成型体に前記コイルを巻回させた状態で加圧成型したものであり、
前記巻線部を形成する前記予備成型体と、前記周辺部を形成する前記予備成型体とは、別体に成型されており、
前記扁平磁性粉末は、前記所定の平面と平行するように配向されている
インダクタを提供する。
【００１３】
本発明は、第２のインダクタとして、第１のインダクタであって、
前記磁芯は、前記所定の平面と直交する上下方向に積層した２枚以上の前記予備成型体を加圧成型したものであり、
前記周辺部は、前記所定の平面と平行な上面と下面とを有しており、
前記所定の平面と直交する上下方向において、前記巻線部の上端は前記周辺部の上面の下に位置しており、前記巻線部の下端は前記周辺部の下面の上に位置している
インダクタを提供する。
【００１４】
本発明は、第３のインダクタとして、第１又は第２のインダクタであって、
前記磁芯は、前記磁芯を前記上下方向に貫通する孔を有しており、
前記孔は、前記所定の平面と平行な面内において、前記巻線部と前記周辺部とによって囲まれており、
前記コイルは、前記孔を通過して前記巻線部を巻回している
インダクタを提供する。
【００１５】
本発明は、第４のインダクタとして、第１乃至第３のいずれかのインダクタであって、
前記コイルのうち、前記巻線部を巻回する巻回部は、前記上下方向において、前記周辺部の前記上面と前記下面との間に位置している
インダクタを提供する。
【００１６】
本発明は、第５のインダクタとして、第１乃至第４のいずれかのインダクタであって、
前記コイルの一部が前記予備成型体のうちの２枚の間に埋没されている
インダクタを提供する。
【００１７】
本発明は、第６のインダクタとして、第１乃至第５のいずれかのインダクタであって、
前記予備成型体のうち前記巻線部を形成する巻線部成型体は、前記コイルを巻回する前に加圧成型された、加圧後の予備成型体である
インダクタを提供する。
【００１８】
本発明は、第７のインダクタとして、第６のインダクタであって、
前記巻線部は、前記加圧後の予備成型体を、前記コイルを巻回する前に３００℃以上で熱処理した、熱処理後の予備成型体である
インダクタを提供する。
【００１９】
本発明は、第８のインダクタとして、第１乃至第７のいずれかのインダクタであって、
前記コイルは、被膜を有する平角線である
インダクタを提供する。
【００２０】
本発明は、第９のインダクタとして、第１乃至第８のいずれかのインダクタであって、
前記扁平磁性粉末は、扁平形状の金属粉末である
インダクタを提供する。
【００２１】
本発明は、第１０のインダクタとして、第１乃至第９のいずれかのインダクタであって、
前記コイルは、前記所定の平面と平行な中心軸を有するように前記巻線部に巻回されている
インダクタを提供する。
【００２２】
本発明は、第１１のインダクタとして、第１乃至第１０のいずれかのインダクタであって、
前記コイルに電流を流したときに生じる磁路の全体が、前記磁芯の磁化容易軸に沿っている
インダクタを提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、インダクタの磁芯は、所定の平面と平行な平板状に成型した予備成型体を加圧成型することで作製されるため、インダクタを薄型化することが容易である。
【００２４】
更に、予備成型体は、扁平磁性粉末と熱硬化性の有機結着剤との混合物からなり、扁平磁性粉末は、所定の平面と平行するように配向されている。従って、例えば所定の平面と平行な中心軸を有するようにして磁芯にコイルを巻回することで、インダクタは、十分なインダクタンスを有することができる。
【００２５】
更に、磁芯は、予備成型体にコイルを巻回させた状態で加圧成型される。磁芯は、コイルが巻回された巻線部と、周辺部とを有しており、巻線部を形成する予備成型体と、周辺部を形成する予備成型体とは、別体に成型されているため、複雑な形状を有する磁芯であっても、巻線部を形成する予備成型体を、コイルの巻回が容易な形状に成型することができる。従って、複雑な形状を有するインダクタであっても、より容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるインダクタを示す斜視図である。
【図２】図１のインダクタの予備成型体の配置を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２の予備成型体を示す斜視図である。図３（ｂ）は、予備成型体の一部（図３（ａ）において破線Ａで示される部分）における扁平磁性粉末を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態によるインダクタを示す斜視図である。
【図５】図４のインダクタの予備成型体の配置を示す斜視図である。
【図６】図４のインダクタの予備成型体の配置を示す別の斜視図である。
【図７】図４のインダクタの変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例によるインダクタを示す図である。図８（ａ）は、インダクタの巻線部を形成する加圧成型体（予備成型体）の上面図である。図８（ｂ）は、巻線部を形成する加圧成型体の正面図である。図８（ｃ）は、インダクタの周辺部を形成する予備成型体の上面図である。図８（ｄ）は、周辺部を形成する他の予備成型体の上面図である。図８（ｅ）は、インダクタの上面図である。図８（ｆ）は、インダクタの正面図である。
【図９】本発明の比較例によるインダクタを示す図である。図９（ａ）は、インダクタの上面図である。図９（ｂ）は、インダクタを図９（ａ）のIX-IX線に沿って示す断面図である。ここでインダクタのコイルは表示していない。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１に示されるように、本発明の第１の実施の形態によるインダクタ１０は、上下方向に薄い平板形状を有する磁芯２０と、コイル８０とを備えている。磁芯２０は、コイル８０を巻回する巻線部２２と、巻線部２２とは異なる部位である周辺部２４と、磁芯２０を上下方向に貫通する孔２６とを有している。本実施の形態による磁芯２０には、２つの孔２６が形成されている。２つの孔２６の夫々は、上下方向と直交する前後方向を互いに平行に延びており、上下方向と直交する面内において、巻線部２２と周辺部２４とによって囲まれている。換言すれば、巻線部２２は、２つの孔２６の間に位置しており、前後方向に沿って延びている。
【００２８】
巻線部２２は、上下方向と直交する上面（上端）２２ｕと下面（下端）２２ｂとを有している。同様に、周辺部２４は、上下方向と直交する（即ち、上下方向と直交する平面と平行な）上面２４ｕと下面２４ｂとを有している。本実施の形態によれば、周辺部２４の上面２４ｕは、磁芯２０の上面であり、周辺部２４の下面２４ｂは、磁芯２０の下面である。上下方向において、巻線部２２の上面２２ｕは周辺部２４の上面２４ｕの下に位置しており、巻線部２２の下面２２ｂは周辺部２４の下面２４ｂの上に位置している。換言すれば、本実施の形態による磁芯２０は、中央部分が凹んだ形状に形成されている。
【００２９】
コイル８０は、前後方向に沿って延びる（即ち、上下方向と直交する平面と平行な）中心軸Ａｘを有するように巻線部２２に巻回されている。より具体的には、コイル８０は、２つの孔２６の間を縫うようにして、巻線部２２に巻回されている。コイル８０は、孔２６を通過して巻線部２２を巻回する巻回部８２と、２つの端部８４（図２参照）とを有している。本実施の形態によれば、巻回部８２は、上下方向において、周辺部２４の上面２４ｕと下面２４ｂとの間に位置している。本実施の形態によるコイル８０は、被膜を有する平角線であり、比較的大きな断面積を有している。本実施の形態によれば、直流抵抗値をより低減することができる。しかしながら、コイル８０は、例えば丸線であってもよい。
【００３０】
図１及び図２から理解されるように、本実施の形態による磁芯２０は、予備成型体４０と、２枚の予備成型体４０′とから形成されている。詳しくは、２枚の予備成型体４０′は、コイル８０が巻回された予備成型体４０を上下に挟むようにして配置されて、加圧成型されている。換言すれば、本実施の形態による磁芯２０は、上下方向に積層した２枚以上の予備成型体４０，４０′を、予備成型体４０にコイル８０を巻回させた状態で加圧成型したもの（即ち、磁芯２０とコイル８０とを一体的に加圧成型したもの）である。
【００３１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）から理解されるように、予備成型体４０は、扁平金属粉末（扁平磁性粉末）５０と有機結着剤６０との混合物を、上下方向と直交する平面と平行な平板状に成型したものである。更に、予備成型体４０′は、予備成型体４０と同様に形成されている（図２及び図３（ａ）参照）。
【００３２】
図３（ｂ）に模式的に示されるように、本実施の形態による扁平金属粉末５０は、概ね薄い円盤形状を有しており、上面５０ｕと下面５０ｂとを有している。より詳しくは、扁平磁性粉末５０は、上下方向に薄く、上下方向と直交する面内において不定形な扁平形状の金属粉末である。このような扁平金属粉末５０は、例えば、金属粉末を鍛造加工することで作製することができる。予備成型体４０の材料として扁平金属粉末５０を使用することで、高い飽和磁束密度と、フェライト相当の高透磁率とを有する磁芯２０を作製することができる。更に、扁平金属粉末５０が有機結着剤６０（即ち、絶縁体）で結着されているため、渦電流半径を小さくすることが可能であり、磁芯２０は優れた周波数特性を有する。
【００３３】
上述した効果を得るためには、扁平金属粉末５０の長径（Ｄ）の、扁平金属粉末５０全てに亘る平均値（即ち、平均長径（Ｄａ））は、５μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましい。更に、扁平金属粉末５０の最大厚さ（ｔ）の、扁平金属粉末５０全てに亘る平均値（即ち、平均最大厚さ（ｔａ））は、０．５μｍ以上かつ２０μｍ以下であることが好ましい。アスペクト比（Ｄ／ｔ）の、扁平金属粉末５０全てに亘る平均値（即ち、平均アスペクト比（Ｄａ／ｔａ））は、１０以上であることが好ましい。
【００３４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、扁平金属粉末５０の上面５０ｕ及び下面５０ｂは、上下方向と概ね直交している。詳しくは、上面５０ｕ及び下面５０ｂの夫々は、上下方向と直交する平面と平行または緩やかに斜交している。換言すれば、扁平金属粉末５０は、予備成型体４０の面内に（即ち、上下方向と直交する平面と平行するように）配向されている。例えば、扁平金属粉末５０と有機結着剤６０とを揮発性溶媒と混合して薄いシート状に塗布し、揮発性溶媒を揮発させることにより、磁場をかけなくても扁平金属粉末５０を、上述のように配向させることができる。
【００３５】
上記の説明から理解されるように、扁平金属粉末５０は、上下方向と直交する面内において一様に分布している。従って、予備成型体４０，４０′の磁化容易方向（磁化容易軸）ＭＤは、上下方向と直交している（図２及び図３（ａ）参照）。換言すれば、予備成型体４０，４０′は、上下方向と直交する面内においていずれの方向にも磁化容易である。従って、コイル８０に電流を流したときに生じる磁路ＭＰの全体は、磁芯２０の磁化容易軸ＭＤに沿っており、これにより、インダクタ１０のインダクタンスをより大きくすることができる（図１及び図３（ａ）参照）。
【００３６】
図１及び図２に示されるように、本実施の形態によれば、巻線部２２は、予備成型体４０の一部から形成されており、周辺部２４は、予備成型体４０の一部と、予備成型体４０′とから形成されている。換言すれば、巻線部２２を形成する予備成型体４０と、周辺部２４を形成する予備成型体４０′とは、別体に成型されている。従って、巻線部２２を形成する予備成型体４０と周辺部２４を形成する予備成型体４０′とを、別の材料（例えば、組成が夫々異なる扁平金属粉末５０）から作製することができる。
【００３７】
更に、本実施の形態による磁芯２０は上記のように構成されているため、予備成型体４０にコイル８０を巻回する前に、予備成型体４０のみを予め加圧成型することができる。換言すれば、予備成型体４０，４０′のうち巻線部２２を形成する予備成型体（巻線部成型体）４０は、コイル８０を巻回する前に加圧成型した、加圧後の予備成型体４０であってもよい。このようにすることで、コイル８０を巻回した予備成型体４０と、予備成型体４０′とを積層して加圧成型した際、予備成型体４０が変形することを防止することができる。
【００３８】
更に、本実施の形態による予備成型体４０のうち巻線部２２を形成する部位の上下には、予備成型体４０′が配置されていない。従って、予め加圧成型した予備成型体４０と、予備成型体４０′とを積層させて加圧成型する際、巻線部２２の性能が加圧力によって劣化することを防止することができる。但し、例えば、予め加圧成型した予備成型体４０の上下に、予備成型体４０′ではなく、加圧成型しない状態の予備成型体４０を配置して、一体的に加圧成型することも可能である。換言すれば、磁芯２０の中央部分が周辺部２４と面一になるように形成することができる。更に、磁芯２０の中央部分が周辺部２４から上下方向において突出するように形成することも可能である。
【００３９】
更に、積層した予備成型体４０及び予備成型体４０′を加圧成型する際に、孔２６に磁性体（例えば、金属粉末と結着剤とからなる混合材料）を詰めて、予備成型体４０及び予備成型体４０′と共に加圧成型してもよい。このように加圧成型した場合、作製されたインダクタ１０は、孔のない矩形形状を有し、コイル８０の周辺が磁性体で覆われるため、インダクタンスを更に向上させることができる。
【００４０】
更に、巻線部成型体４０は、上述のように予め加圧した後の予備成型体４０を、コイル８０を巻回する前に高温（例えば、３００℃以上、好ましくは４００℃以上）で熱処理した、熱処理後の予備成型体４０であってもよい。このようにすることで、巻線部２２の透磁率を、より向上させることができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図４に示されるように、本発明の第２の実施の形態によるインダクタ１０′は、第１の実施の形態によるインダクタ１０と同様な構造を備えている。より具体的には、インダクタ１０′は、上下方向に薄い平板形状の磁芯２０′と、コイル８０とを備えている。磁芯２０′は、コイル８０を巻回する巻線部２２′と、巻線部２２′とは異なる部位である周辺部２４′と、磁芯２０′を上下方向に貫通する孔２６′とを有している。本実施の形態による磁芯２０′には、互いに平行に前後方向に延びる２つの孔２６′が形成されている。２つの孔２６′の夫々は、上下方向と直交する面内において、巻線部２２′と周辺部２４′とによって囲まれている。
【００４２】
第１の実施の形態と同様に、巻線部２２′は、上下方向と直交する上面（上端）２２ｕ及び下面（下端）２２ｂを有している。周辺部２４′は、上下方向と直交する上面２４ｕ及び下面２４ｂを有している。
【００４３】
第１の実施の形態と同様に、コイル８０は、上下方向と直交する平面と平行な中心軸Ａｘを有するように、２つの孔２６′の間を通過して巻線部２２に巻回されている。
【００４４】
図４乃至図６から理解されるように、本実施の形態による磁芯２０′は、平板状に夫々成型した、コイル８０を巻回させた加圧後の予備成型体４５と、予備成型体４０′と、予備成型体４０″とを上下方向に積層して、加圧成型したものである。予備成型体４５及び予備成型体４０″は、第１の実施の形態における予備成型体４０（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）と同様に形成されている。従って、磁芯２０′の磁化容易軸は、上下方向と直交する平面内を延びており、コイル８０に電流を流したときに生じる磁路の全体は、磁芯２０′の磁化容易軸に沿っている。
【００４５】
図５及び図６から理解されるように、磁芯２０′は、下記のようにして作製される。
【００４６】
まず、第１の実施の形態と同様に、扁平磁性粉末５０と熱硬化性の有機結着剤６０との混合物から、平板状のシートが作製される（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。この平板状のシートを型抜きすることで、矩形の枠形状を有する予備成型体４０′と、鉤括弧形状を有する予備成型体４０″とを作製することができる。更に、平板状のシートを型抜きし、加圧成型することで、矩形形状を有する（加圧後の）予備成型体４５を作製することができる。このとき、予備成型体４５が所定の厚さを有するように、型抜きした矩形状のシートを上下方向に複数枚積層して加圧成型してもよい。
【００４７】
次に、予備成型体４５にコイル８０を巻回させる。コイル８０を巻く前に、予備成型体４５を高温（例えば、３００℃以上、好ましくは４００℃以上）で熱処理してもよい。
【００４８】
次に、予備成型体４０′の上に、予備成型体４５を置き、予備成型体４５と予備成型体４０″との間をコイル８０が通過するようにして、予備成型体４５の両側部を予備成型体４０″で挟む。更に、予備成型体４５及び予備成型体４０″の上に予備成型体４０′を置く。予備成型体４０′は、加圧成型した後の厚さを考慮して、必要な枚数だけ積層すればよい。同様に、予備成型体４０″は、加圧成型した後で予備成型体４５と同様な厚さになるように、必要な枚数だけ積層すればよい。
【００４９】
次に、上述のように積層した（即ち、配置した）予備成型体４０′，４０″，４５を例えば金型に入れて加圧成型することで（即ち、磁芯２０′の扁平磁性粉末５０とコイル８０とを一体的に加圧成型することで）インダクタ１０′を作製することができる（図４参照）。加圧成型は、被膜導線からなるコイル８０の耐熱上限以下（例えば、４００℃以下）の温度下で行う必要がある。更に、加圧成型は、コイル８０の耐熱マージンを考慮した温度下（例えば、２００℃以下）で行うことが好ましい。本実施の形態による磁芯２０′は、このような低温成型によっても、高い透磁率を有する。
【００５０】
図４に示されるように、本実施の形態によれば、予備成型体４５によって巻線部２２′が形成される一方、主として予備成型体４０′，４０″によって周辺部２４′が形成される。換言すれば、巻線部２２′を形成する予備成型体４５と、周辺部２４′を形成する予備成型体４０′，４０″とは、別体に成型されている。更に、巻線部２２′と周辺部２４′とによって孔２６′が囲まれている。換言すれば、巻線部２２′の両側面は、孔２６′に面している。上述の構造から理解されるように、巻線部２２′を形成する予備成型体４５は、コイル８０を周囲に巻回しやすい形状（即ち、単純な形状）に成型することができる。従って、本実施の形態によるインダクタ１０′は、２つの孔２６′を縫うようにしてコイル８０を巻回させることなく製造することが可能であり、より容易に製造することができる。
【００５１】
予備成型体４０′，４０″，４５は、上下方向において、磁芯２０′の（即ち、加圧成型した後の）巻線部２２′の上面２２ｕが周辺部２４′の上面２４ｕの下に位置し、巻線部２２′の下面２２ｂが周辺部２４′の下面２４ｂの上に位置するように配置されている。更に、予備成型体４０′，４０″，４５は、コイル８０の巻回部８２が、上下方向において、周辺部２４′の上面２４ｕと下面２４ｂとの間に位置するように配置されている。従って、加圧成型する際、巻線部２２′に過剰な加圧力が加わることを回避することができる。更に、コイル８０の巻回部８２が上下方向において磁芯２０′から突出しないため、インダクタ１０′を低背化（即ち、小型化）することができる。
【００５２】
図４乃至図６に示されるように、コイル８０の一部を、予備成型体４０′，４０″，４５のうちの２枚の間に埋没されることができる。例えば、予備成型体４０′と予備成型体４０″とでコイル８０の一部を挟むことができる。この場合、コイル８０の端部８４は、磁芯２０′から突出するので、外部端子（図示せず）と容易に接続することができる。
【００５３】
図７に示されるように、第２の実施の形態の変形例によるインダクタ１０″は、第２の実施の形態と同様に、磁心２０′と、コイル８０とを備えている。コイル８０の一部は、予備成型体４０′と予備成型体４０″との間に埋没されており、磁芯２０′の側面にコイル８０の切断面８６を露出させている。換言すれば、コイル８０の切断面８６がインダクタ１０″の表面と同一面内に露出している。このように構成することで、切断面８６を外部端子との接続部として使用することができる。しかしながら、コイル８０を磁芯２０′の内部に埋没させず、例えばコイル８０の端部８４を、孔２６′からインダクタ１０″の外部に引き出してもよい。
【００５４】
以上の説明から理解されるように、本発明によるインダクタは、磁芯の形状が複雑な場合（例えば、磁芯にコイルを巻回するための孔が形成されている場合）に、特に大きな効果を発揮する。しかしながら、本発明は、単純な形状の磁芯（例えば、矩形状の磁心）であっても適用可能である。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げ、上述した本発明の実施の形態によるインダクタ及びその製造方法について、複数の実施例を参照しながら具体的に説明する。
【００５６】
（予備成型体の作製）
原料粉末として、軟磁性金属からなるガスアトマイズ粉末を用いた。詳しくは、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金（センダスト）からなる不定形粒子形状のガスアトマイズ粉末を用いた。この原料粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、５５μｍである。
【００５７】
原料粉末を扁平化した。より具体的には、ボールミルを用いて、原料粉末に８時間の鍛造加工を施した。更に、鍛造加工の後、窒素雰囲気中で７００℃、３時間の熱処理を加え、扁平形状のセンダスト粉末（即ち、扁平金属粉末）を作製した。作製した扁平金属粉末の平均長径（Ｄａ）は６０μｍであり、平均最大厚さ（ｔａ）は３μｍであり、平均アスペクト比（Ｄａ／ｔａ）は２０である。扁平金属粉末のアスペクト比は、複合磁性体（即ち、扁平金属粉末の集合体）の各々の断面を表面研磨して、走査電子顕微鏡にて扁平金属粉末の形状を観察することによって求めた。詳しくは、３０個の扁平金属粉末について、長径（Ｄ）と、最も厚い部位の厚さ（ｔ）を測定し、アスペクト比（Ｄ／ｔ）の平均値を計算した。
【００５８】
上記の扁平金属粉末を、溶媒、増粘剤、及び熱硬化性バインダ成分と混合してスラリーを作製した。溶媒としては、エタノールを使用した。増粘剤としては、ポリアクリル酸エステルを使用した。熱硬化性バインダ成分としては、メチル系シリコーンレジンを使用した。
【００５９】
ダイスロット法により、上記のスラリーを、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に塗布した。その後、６０℃の温度下で１時間乾燥することにより溶媒を除去し、これによりシート状の予備成型体を得た。このとき磁場をかけなくても、扁平金属粉末は、予備成型体の面内に配向される。
【００６０】
（実施例１のインダクタの巻線部の作製）
上記の予備成型体を、抜型を用いて、幅：６ｍｍ、長さ：２０ｍｍの長方形状にカットした。カットした４枚の予備成型体を積層して金型中に封入した。封入した予備成型体に、１５０℃、２０ｋｇ／平方ｃｍの成型圧力にて１時間の加圧成型を施した。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、加圧成型体（即ち、加圧成型後の予備成型体）の厚さは、０．３ｍｍである。この加圧成型体を、実施例１のインダクタの巻線部を形成する予備成型体として（即ち、巻線部として）使用した。
【００６１】
（実施例２のインダクタの巻線部の作製）
実施例１と同じ方法で、幅：６ｍｍ、長さ：２０ｍｍ、厚さ：０．３ｍｍの加圧成型体を作製した（図８（ａ）及び図８（ｂ）参照）。この加圧成型体に、窒素雰囲気中で６００℃、２時間の熱処理を施した。熱処理後の加圧成型体を、実施例２のインダクタの巻線部を形成する予備成型体として（即ち、巻線部として）使用した。実施例２のインダクタの巻線部を円環形状に打ち抜いて比透磁率を測定した。測定された比透磁率の値は、３５０である。
【００６２】
（実施例１及び実施例２のインダクタの周辺部の作製）
シート状の予備成型体を、抜型を用いてカットし、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示される形状の予備成型体を作製した。カットした予備成型体を、実施例１及び実施例２のインダクタの周辺部を形成する予備成型体として（即ち、周辺部として）使用した。
【００６３】
（実施例１のインダクタの作製）
実施例１のインダクタの巻線部に、ポリイミド被膜を有する、幅：０．８ｍｍ、厚さ：０．２ｍｍの平角銅線を５ターン巻き付けた（即ち、巻回させた）。平角銅線を巻回させた巻線部と、周辺部とを、図５及び図６に示すように組み合わせて、２０ｍｍ四方の金型中に配置した。詳しくは、図８（ｄ）に示す形状を有する周辺部を、巻線部の両側面に夫々４枚配置するとともに、図８（ｃ）に示す形状を有する周辺部を、巻線部の上下に夫々４枚配置した。その後、１５０℃、２０ｋｇ／平方ｃｍの成型圧力にて１時間の加圧成型を施した。図８（ｅ）及び図８（ｆ）に、加圧成型後のインダクタの形状を示す。図８（ｆ）に示されるように、加圧成型後のインダクタの厚さは、１ｍｍである。成型歪みを取り除くために、インダクタを、窒素雰囲気中において、３５０℃、一時間の条件で加熱処理し、実施例１のインダクタを作製した。
【００６４】
（実施例２のインダクタの作製）
実施例２のインダクタの巻線部を使用して、実施例１と同じ方法で、実施例２のインダクタを作製した。
【００６５】
（比較例のインダクタの作製)
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す形状を有するＥＩ型のフェライトコアに、ポリイミド被膜を有する、幅：０．８ｍｍ、厚さ：０．２ｍｍの平角銅線を５ターン巻き付けてインダクタを作製した。フェライトコアは市販のニッケルジンク系フェライトであり、比透磁率：１００を有する。
【００６６】
以上のようにして作製した実施例１、実施例２、及び比較例のインダクタに、周波数：１ＭＨｚの電流を流してインダクタンスを夫々測定した。測定結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１に示されるように、実施例１のインダクタは、金属粉末を加圧成型して作製したものでありながら、比透磁率が１００のニッケルジンクフェライトを用いて作製した比較例のインダクタと同じインダクタンスを有している。実施例２のインダクタは、金属粉末を加圧成型して作製したものでありながら、比較例のインダクタ以上のインダクタンスを有している。
【００６９】
実施例１及び実施例２のインダクタが、高いインダクタンスを有している理由の一つは、インダクタの加圧成型時に、巻線部の透磁率が加圧歪みにより低下しないように、巻線部の周囲に予備成型体を配置し、巻線部に加圧力が及ぶことを防止したためである。実施例２のインダクタが、より高いインダクタンスを有している理由は、巻線部を高温熱処理したことにより、巻線部の透磁率が向上しているためである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、例えば、小型電子機器の電源回路に用いられるインダクタ部品に適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０，１０′，１０″ インダクタ
２０，２０′ 磁芯
２２，２２′ 巻線部
２２ｕ 上面（上端）
２２ｂ 下面（下端）
２４，２４′ 周辺部
２４ｕ 上面
２４ｂ 下面
２６，２６′ 孔
４０ 予備成型体（巻線部成型体）
４０′，４０″ 予備成型体（成型体）
４５ （加圧後の）予備成型体（巻線部成型体）
５０ 扁平金属粉末（扁平磁性粉末）
５０ｕ 上面
５０ｂ 下面
６０ 有機結着剤
８０ コイル
８２ 巻回部
８４ 端部
８６ 切断面
Ａｘ 中心軸
ＭＰ 磁路
ＭＤ 磁化容易方向（磁化容易軸）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線部と周辺部とを有する磁芯と、前記巻線部に巻回されたコイルとを備えるインダクタであって、
前記磁芯は、扁平磁性粉末と熱硬化性の有機結着剤との混合物を、所定の平面と平行な平板状に成型した２枚以上の予備成型体を、前記予備成型体に前記コイルを巻回させた状態で加圧成型したものであり、
前記巻線部を形成する前記予備成型体と、前記周辺部を形成する前記予備成型体とは、別体に成型されており、
前記扁平磁性粉末は、前記所定の平面と平行するように配向されている
インダクタ。
【請求項２】
請求項１記載のインダクタであって、
前記磁芯は、前記所定の平面と直交する上下方向に積層した２枚以上の前記予備成型体を加圧成型したものであり、
前記周辺部は、前記所定の平面と平行な上面と下面とを有しており、
前記所定の平面と直交する上下方向において、前記巻線部の上端は前記周辺部の上面の下に位置しており、前記巻線部の下端は前記周辺部の下面の上に位置している
インダクタ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のインダクタであって、
前記磁芯は、前記磁芯を前記上下方向に貫通する孔を有しており、
前記孔は、前記所定の平面と平行な面内において、前記巻線部と前記周辺部とによって囲まれており、
前記コイルは、前記孔を通過して前記巻線部を巻回している
インダクタ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルのうち、前記巻線部を巻回する巻回部は、前記上下方向において、前記周辺部の前記上面と前記下面との間に位置している
インダクタ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルの一部が前記予備成型体のうちの２枚の間に埋没されている
インダクタ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のインダクタであって、
前記予備成型体のうち前記巻線部を形成する巻線部成型体は、前記コイルを巻回する前に加圧成型した、加圧後の予備成型体である
インダクタ。
【請求項７】
請求項６記載のインダクタであって、
前記巻線部成型体は、前記加圧後の予備成型体を、前記コイルを巻回する前に３００℃以上で熱処理した、熱処理後の予備成型体である
インダクタ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルは、被膜を有する平角線である
インダクタ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のインダクタであって、
前記扁平磁性粉末は、扁平形状の金属粉末である
インダクタ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルは、前記所定の平面と平行な中心軸を有するように前記巻線部に巻回されている
インダクタ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルに電流を流したときに生じる磁路の全体が、前記磁芯の磁化容易軸に沿っている
インダクタ。
【請求項１】
巻線部と周辺部とを有する磁芯と、前記巻線部に巻回されたコイルとを備えるインダクタであって、
前記磁芯は、扁平磁性粉末と熱硬化性の有機結着剤との混合物を、所定の平面と平行な平板状に成型した２枚以上の予備成型体を、前記予備成型体に前記コイルを巻回させた状態で加圧成型したものであり、
前記巻線部を形成する前記予備成型体と、前記周辺部を形成する前記予備成型体とは、別体に成型されており、
前記扁平磁性粉末は、前記所定の平面と平行するように配向されている
インダクタ。
【請求項２】
請求項１記載のインダクタであって、
前記磁芯は、前記所定の平面と直交する上下方向に積層した２枚以上の前記予備成型体を加圧成型したものであり、
前記周辺部は、前記所定の平面と平行な上面と下面とを有しており、
前記所定の平面と直交する上下方向において、前記巻線部の上端は前記周辺部の上面の下に位置しており、前記巻線部の下端は前記周辺部の下面の上に位置している
インダクタ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のインダクタであって、
前記磁芯は、前記磁芯を前記上下方向に貫通する孔を有しており、
前記孔は、前記所定の平面と平行な面内において、前記巻線部と前記周辺部とによって囲まれており、
前記コイルは、前記孔を通過して前記巻線部を巻回している
インダクタ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルのうち、前記巻線部を巻回する巻回部は、前記上下方向において、前記周辺部の前記上面と前記下面との間に位置している
インダクタ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルの一部が前記予備成型体のうちの２枚の間に埋没されている
インダクタ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のインダクタであって、
前記予備成型体のうち前記巻線部を形成する巻線部成型体は、前記コイルを巻回する前に加圧成型した、加圧後の予備成型体である
インダクタ。
【請求項７】
請求項６記載のインダクタであって、
前記巻線部成型体は、前記加圧後の予備成型体を、前記コイルを巻回する前に３００℃以上で熱処理した、熱処理後の予備成型体である
インダクタ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルは、被膜を有する平角線である
インダクタ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のインダクタであって、
前記扁平磁性粉末は、扁平形状の金属粉末である
インダクタ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルは、前記所定の平面と平行な中心軸を有するように前記巻線部に巻回されている
インダクタ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のインダクタであって、
前記コイルに電流を流したときに生じる磁路の全体が、前記磁芯の磁化容易軸に沿っている
インダクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０５９８５（Ｐ２０１３−１０５９８５Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０６６３（Ｐ２０１１−２５０６６３）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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