片状电感器、层叠基板内置型电感器及它们的制造方法_2

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施例1的片状电感器的立体图,(b)是表示本发明的 实施例1的片状电感器的平面图。
[0058] 图16是表示针对本发明的实施例1的片状电感器测量了IMHz的电感的结果的 图,为了进行比较,还示出了比较例1至3。
[0059] 图17是表示测量了本发明的实施例1的片状电感器的电感的频率依赖性的结果 的图。
[0060] 图18是本发明的实施例2的电感器的分解组装立体图。
[0061] 图19是图18的电感器的立体图。
[0062] 图20是表示本发明的实施例1及2的电感器的电感的频率特性的图,为了进行比 较,还结合示出了比较例5、6、7的电感器的测量结果。
[0063] 图21是表示本发明的实施例1及2的电感器在IMHz下的电感的偏置电流依赖性 的图,还结合示出了比较例5、6、7的电感器的测量结果。
【具体实施方式】
[0064] 以下,说明本发明的实施方式。
[0065] 图1是表示本发明的第1实施方式的片状电感器的立体图。图2是表示在图1的 片状电感器的磁芯中所使用的成型体片的图。图3(a)是表示图1的II所示的插头部分的 剖视图,图3(b)是表示第1实施方式的其他例的片状电感器的与图1的II所示的插头部 分相同的部分的剖视图。图4是图1的片状电感器的分解组装立体图。
[0066] 参照图1,片状电感器10通过压力负荷而一体形成了由片状的复合磁性材料构成 的磁芯1和线圈8。
[0067] 片状电感器10是在线圈8中流过了电流时所产生的磁通量在磁芯1的片面内回 流的结构。
[0068] 如图2所示,磁芯1通过以下方式形成为高密度成型体:混合软磁性扁平金属粉末 51和热固化性的结合树脂的接合剂54,利用冲模法或刮粉刀法等,设置成使扁平金属粉末 51沿着面内方向取向而形成了片状的成型体片50,将该成型体片50层叠1张或者多张,在 层叠方向(第1方向)上施压。另外,作为软磁性扁平金属粉末51,可使用作为山达斯特 合金(注册商标)公知的Fe-Al-Si合金、作为坡莫合金(注册商标)公知的Fe-Ni合金、 Fe族系金属或合金(铁系合金),但是并不限于这些。此外,为了提高磁芯的绝缘性,形成 含SiO2绝缘结合被膜(coating) 52,除了对所述软磁性扁平金属粉末表面实施氧化处理之 夕卜,也可以在所述软磁性扁平金属粉末表面涂敷硼硅酸系、铋系、磷酸系及氧化锌系等低熔 点玻璃(玻璃料)。
[0069] 为了具有饱和磁通量密度的同时获得高磁导率,高密度成型体(或成型体片50) 相对于软磁性扁平金属粉末51的体积比优选在55体积%以上。为了增加强度,优选结合 树脂的接合剂54的量在10体积%以上,且在不会降低耐加压强度的45体积%以下。
[0070] 此外,为了获得弹力与适度的变形余地,且将基板和接合剂中的粘接成分浸渍于 成型体中而稳固地一体化,将在结合树脂的接合剂54中形成的空洞53的空洞率设为5体 积%以上,进一步,为了提高金属量的比率,设为25体积%以下,更优选是设为5体积%以 上且20体积%以下。
[0071] 构成磁芯1的金属扁平粉51的高密度成型体具有高的饱和磁通量密度,因此能够 通电大电流,并且可获得与铁氧体相当的高磁导率或电感,而且可获得超过铁氧体的重叠 特性。此外,虽然是金属材料,但是是利用作为绝缘体的接合剂54使粉末粘合的构成,因此 频率特性出色。
[0072] 此外,由金属扁平粉51的高密度成型体构成的磁芯1不同于铁氧体,并不是脆性 材料,在低成本的加压成型中也不会破裂,具有耐性。
[0073] 另外,在平面内使扁平粉末取向成磁芯1的金属扁平粉51的高密度成型体的容易 磁化轴位于平面内的情况下,具有面内方向的磁导率变高的优点。
[0074] 此外,线圈8具有第1及第2通孔导体2、3、设置于磁芯1的一个平面的第1表面 导体4、设置于磁芯1的另一平面的第2表面导体5、6。两侧的第2表面导体6、6分别与引 线7、7连接,被用作端子,因此在以下的说明中,称作端子部件6、6。
[0075] 另外,磁芯1中,扁平金属粉末51被绝缘性的接合剂层52覆盖着,因此可以不使 用绝缘用的部件,能够直接连接构成线圈8的导体和磁芯1。
[0076] 磁芯1中,贯通与第1方向互相对置的2个平面(表背面)而等间隔地沿着与第 1方向交叉的第2方向(长度方向)而设置了一列第1通孔la,沿着该列,等間隔地设置了 一列第2通孔lb。
[0077] 第1通孔导体2由细长的导体构成,具有中心导体及其两侧的端部2a、2b。贯通第 1通孔Ia而设置第1通孔导体2。
[0078] 第2通孔导体3与第1通孔导体相同,具有中心导体及其两侧的端部3a、3b。贯通 第2通孔Ib而设致第2通孔导体3。
[0079] 第1表面导体4具有在两侧形成插头部分的插头孔4a、4b。将在磁芯1的长度方 向的两侧相对于中心线设置于对称位置上的第1及第2通孔导体2、3的各自的一端2a、2b、 3a、3b嵌合到插头孔4a、4b并进行按压,对两端2a、2b、3a、3b与表面导体4、5 -起在磁芯的 厚度方向(第1方向)上施压,使第1及第2通孔导体2、3的一端2a、3a变形,如图3最佳 状态所示那样,形成外侧截面积比内侧截面积大的锥状插头部3a(用与一端相同的符号3a 来表示)。
[0080] 第2表面导体5具有在两侧形成插头部分的插头孔5a、5b。在插头孔5b中嵌合第 1通孔导体2的另一端2b和第2通孔导体3的另一端3b,其中,第1通孔导体2的另一端 2b设置在磁芯1的长度方向(第2方向)的两侧的对置位置上,第2通孔导体3的另一端 3b与和第1通孔导体2在第3方向(宽度方向)上对置的第2通孔导体3的另一端3b相 邻,该第3方向与第1及第2方向交叉,S卩,从与第1通孔导体2对应的第2通孔导体3在 长度方向上偏离了一个的第2通孔导体3的另一端3b。也就是说,表面侧的第1通孔导体 2的一端连接了互相在宽度方向上对置的一端彼此,而背面侧不同于一端侧的表面,第1通 孔导体2的另一端2b与在长度方向上偏离了一个的第2通孔导体3的另一端3b连接。第 1及第2通孔导体2、3的另一端2b、3b也与一端2a、3a相同,通过加压来使第1及第2通孔 导体2、3的另一端2b、3b变形,与表面侧相同,形成外侧截面积大的锥状的插头部2b、3b。
[0081] 在图3(a)中,示出了该插头部3a及表面导体的上表面从磁芯的两个平面突出的 情况下,实际上,通过压力负荷,磁芯发生塑性变形,变成了表面导体从两个平面埋没了的 形状。另外,为了使从两个平面埋没,也可以预先在两个平面设置引导槽。
[0082] 在此,如图3 (b)所示,即使在表面导体4中不设置插头孔4b,也可以通过配置成 通孔导体3的一端3a与表面导体4相连,对表面导体4中的通孔导体3的部分施加压力负 荷,从而以可导电方式连接表面导体4和通孔导体3。在基于压力负荷而接合导体时,也可 以在加压的同时以及加压之后,进行熔化、电流脉冲的通电,进行接合的促进。此时,通过对 表面导体4中的通孔导体3的部分局部地施加压力负荷,从而能够可靠地实现导电连接,由 此,在图1及图3(a)所示的形成于表面导体4中的插头部3a的位置,代替插头部3a而产 生凹部4b',第2通孔导体的一端3a变成插头部3a。
[0083] 在第1方向上互相对置的两个面内的一端侧的面(背面)侧,在第2方向(长度方 向)一端侧的第2通孔导体3的另一端3b及第2方向(长度方向)的另一端侧的第1通 孔导体2的另一端,分别与第1及第2表面导体4、5相同地,在端子部件6、6的插头孔6a、 6a中嵌合具有引线7、7的端子部件6、6,加压而形成插头部2b、3b,从各个端子部件6、6向 长度方向的外侧引出引线7、7。另外,在上述的例中,引线7、7使用了与端子部件6、6-体 形成的构件,但是当然也可以在独立于端子部件6、6的引线7、7中,在形成插头部2b、3b时 安装端子部件6、6,或者形成插头部之后形成端子部件6、6。
[0084] 在此,由于电感器的绕组是低损耗的,因此优选线圈8的直流电阻匝数少且截面 积大。优选该线圈8的线径相当于在印刷导体或镀覆中很难实现的直径0. 15mm以上的圆 线。根据下述式1,优选线圈的截面积S在向长度2cm的导线通电15A时的发热量在IW以 下。
[0085] [式 1]
[0086] RI2= (2cm/S) (1. 69yQcm) *(15)Iff
[0087] 另外,优选使用通孔导体截面积为直径0. 4mm以上的相当于圆线的截面积,更优 选直径为0. 8?I. 2mm。
[0088] 此外,第1及第2表面导体4、5的截面积使用相当于宽度2mm、厚度0. 25mm的长方 形以上的截面积,更优选宽度2mm、厚度0? 3mm〇
[0089] 在本发明的第1实施方式中,以高密度成型体构成了磁芯1,在导体的加压接合时 不会广生裂痕。
[0090] 此外,在高密度成型体中设置通孔,与所述成型体一起配置设置于通孔中的导体、 和具有用于连接通孔之间的插头部的导体,按压通孔部。设置于通孔中的通孔导体2、3嵌 合到表面导体的插头孔中,目因压力负荷而变形,形成插头部,形成可靠性高的线圈。
[0091] 在本发明的第1实施方式的线圈中,由于绕组简单且绕组粗,因此能够减小电阻 的同时提高接合部的可靠性。
[0092] 图5是表示本发明的第2实施方式的片状电感器的平面图。图5所示的本发明的 第2实施方式的片状电感器IOa与图1至图4所示的第1实施方式的片状电感器10的不 同点在于,沿着构成线圈8的一面侧的表面导体4的周围,设置了贯通在第1方向上相互对 置的2个面(内外面)的" 3 "字状的间隙9,除此之外具有与第1实施方式的片状电感器 10相同的结构。本发明的第2实施方式片状电感器IOa是在线圈8中流过了电流时所产生 的磁通量在磁芯1的片面内回流的结构。
[0093] 此外,在赋予了用于连接的压力负荷时,在铁氧体磁芯中,由于脆而被破裂。尤其 是,在片状电感器的一部分存在用于特性调整的切口等时,该趋势尤其显著。根据本发明的 第2实施方式,由于在磁芯1中使用扁平金属粉末的成型体,因此消除了该难点。
[0094] 本发明的第2实施方式的片状电感器是金属磁性粉末的压粉成型体,因此具有频 率特性出色、重叠特性出色、导体的加压接合时不会产生裂痕的优点。
[0095] 图6是表示本发明的第3实施方式的片状电感器的平面图。图6所示的本发明的 第3实施方式的片状电感器IOb与图1至图4所示的本发明的第1实施方式的片状电感器 的不同点在于,在第3方向上设置了沿着第1方向(厚度方向)贯通磁芯1的两个平面的 同时进行2分割的间隙9,除此之外具有与第1实施方式的片状电感器10相同的结构。
[0096] 本发明的第3实施方式的片状电感器IOb与第1及第2实施方式的片状电感器 10、IOa相同,由于磁芯1是金属磁性粉末的压粉成型体,因此具有频率特性出色、重叠特性 出色、导体的加压接合时不会产生裂痕的优点。
[0097] 图7是表示本发明的第4实施方式的片状电感器的平面图。图7所示的本发明的 第4实施方式的片状电感器IOc的不同点在于,在宽度方向上并设了与图1至图4所示的 片状电感器10的线圈相同形状的线圈8,除此之外具有与第1实施方式的片状电感器10相 同的结构。
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