電感元件的製作方法
2023-05-19 11:03:51
專利名稱：電感元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電感(inductance)元件，其在壓縮磁性粉末而成形的磁芯的內部埋入了線圈體，並且形成有在磁芯的底面收納端子板的凹部。
背景技術：
在以下的專利文獻1至3中，公開一種在磁芯的內部埋入了線圈體的電感元件。磁芯是壓縮磁性粉末而形成的所謂壓粉芯。磁性粉末是磁性合金粉末，對塗敷有絕緣樹脂的磁性粉末進行壓縮從而形成所述磁芯。該電感元件的從線圈體延伸的端子板從磁芯的側面突出，進而朝向磁芯的底面折曲，端子板的表面與磁芯的底面大致平行地設置。(現有技術文獻)(專利文獻)專利文獻1 日本特開2002-3M714號公報專利文獻2 日本特開2004-296630號公報專利文獻3 日本專利第4049246號公報在專利文獻1至3中所述的電感元件，在磁芯的底面露出的端子板的表面被設置於配線基板的焊盤部並通過軟釺焊固定。為了在穩定的狀態下在配線基板的表面設置電感元件，優選磁芯的底面和在該底面上出現的端子板的表面之間的臺階差部小。因此，專利文獻3所述的電感元件在磁芯的底面形成凹部，從磁芯突出的端子板被折曲並被收納於所述凹部內。在該構造中，端子板的表面和磁芯的底面的臺階差部變小， 可以穩定設置在配線基板上。但是，當在磁芯的底部形成收納端子板的凹部時，在形成凹部的區域，覆蓋線圈體的磁芯變薄，相應地存在電感下降的缺點。尤其，如專利文獻3所述那樣，在形成有凹部的部分的磁芯的密度被設定成與其他的區域均勻的情況下，形成凹部引起的電感的下降率變大。為了抑制電感的下降，需要在線圈體和凹部之間較厚地設定磁芯，從而形成小型的電感元件變得困難。此外，通過減小凹部的面積，可以在某種程度上抑制電感的下降，但是在此情況下，不得不減小端子板，電感元件相對於配線基板的焊盤部的固定強度下降。進而，當減小端子板的面積時，當對線圈體通電時使在磁芯上產生的熱從端子板向配線基板側散熱的作用下降。其結果是，磁芯的溫度變高，容易產生流通於線圈體的電流的容許值下降等問題。
發明內容
本發明是為解決上述現有的問題而提出的，其目的在於提供一種電感元件，其可以抑制在磁芯上形成凹部所引起的電感的減少。本發明的電感元件，其具有由導電性金屬部件卷繞的線圈體、從所述線圈體延伸的一對端子板及至少在內部埋入了所述線圈體的磁芯，其特徵在於，在所述磁芯的底面形成一對凹部，向所述磁芯的外部突出的所述端子板以其表面與所述底面大致平行的朝向被收納於所述凹部內，所述磁芯為磁性粉末的集合體，所述凹部和所述線圈體之間的磁性粉末的密度被設定成比未形成所述凹部的所述磁芯的底面處的所述密度高。在本發明的電感元件中，所述凹部從所述磁芯的側面朝向中心形成，所述凹部的朝向中心的緣部與所述線圈體的內周端一致，或者所述凹部的朝向中心的緣部位於比內周端更靠中心側的位置。本發明優選所述凹部的所述緣部位於比所述線圈體的內周端更靠中心側的位置， 在所述線圈體的內周端的內側且形成有所述凹部的部分的磁性粉末的密度被設定成比未形成所述凹部的所述磁芯的底面處的所述密度高。(發明效果)本發明的電感元件在磁芯的底面形成凹部，在凹部收納有端子板。因此，可以減小磁芯的底面和端子板的表面的臺階差部，可以在配線基板上穩定地設置磁芯並且對端子板和焊盤部進行軟釺焊。雖然在形成有所述凹部的部分覆蓋線圈體的磁芯變薄，但是由於在該部分磁性粉末的密度局部高，所以通過凹部和線圈體之間的區域的磁通密度變高。因此，可以抑制形成凹部所引起的電感的下降。由於即使覆蓋線圈體的磁芯比較薄也可以使通過該部分的磁通密度高，所以不需要令磁芯比所需以上更大或者更厚地構成，從而容易構成小型的電感元件。此外，可以令凹部的端部延伸到線圈體的內周端的內側。在此情況下，在線圈體的內周端的內側的區域可以提高構成磁芯的磁性粉末的密度，從而可以提高電感。由於可以增大磁性板的面積相對於磁芯的底面的面積之比，所以可以提高對配線基板的軟釺焊強度。
圖1是本發明的實施方式的電感元件的立體圖；圖2是圖1所示的電感元件的仰視圖；圖3是圖1所示的電感元件的剖面圖；圖4(a)是在模擬實驗中使用的電感元件的側視圖，(b)是仰視圖，(a)和(b)都透視表示線圈體；圖5是表示凹部和線圈體間(區域α )的成形壓力與電感變化率的關係的圖表。圖中1-電感元件；10-磁芯；11-底面；12-上表面；13-側面；
15-凹部；
15a--緣部；
20-線圈體；
20a--外周端;
20b--內周端；
21-導電部件
25-端子板；
25e--連接片；
25f--表面。
具體實施例方式圖1至圖3所示的電感元件1在磁芯10的內部埋設有線圈體20。在線圈體20上連結有一對端子板25、25，該端子板25、25向磁芯10的外部延伸出去。磁芯10具有底面11和上表面12，底面11和上表面12互相平行。如圖2所示，從底面11側看到的磁芯10的形狀為八邊形。所述端子板25、25從8個側面中的位於互相平行位置的側面13、13延伸出來。在圖1至圖3中，相對於磁芯10的底面11以及上表面12 垂直延伸並且通過八邊形的中心的線以中心線0來表示。並且，磁芯10的平面形狀也可以為正方形或長方形或者圓形等。磁芯10是將磁性粉末加壓壓縮而形成的所謂壓粉芯。磁性粉末為磁性合金粉末， 例如是以狗為主體，並含有Ni、Sn、Cr、P、C、B、Si等各種金屬的！^基金屬玻璃合金的粉末，利用水霧化(atomized)法來粉末化。磁性粉末上塗敷有矽酮樹脂或環氧樹脂等絕緣材料。將該磁性粉末填充於腔內， 由上模具和下模具加壓來形成磁芯10。或者，在混合了磁性粉末和絕緣材料的狀態下，將其填充於腔內，由上模具和下模具加壓來形成磁芯10。不管在哪個工序中，絕緣材料的功能都是用於結合磁性粉末彼此的結合材料。線圈體20由平板狀的導電部件21形成，導電部件21由銅(Cu)或者銅合金形成。 如圖3所示，平板狀的導電部件21的表面與磁芯10的底面11以及上表面12大致平行，平板狀的導電部件21以在上下方向重合的方式被多重卷繞。上下卷繞的導電部件21之間通過樹脂材料等絕緣。如圖2所示，線圈體20具有朝向外側的外周端20a以及朝向中心線0 的內周端20b。外周端20a和內周端20b是在中心線0上具有曲率中心的圓筒面形狀。如圖3所示，一對端子板25、25從在線圈體20卷繞的導電部件21的兩端延伸。端子板25、25與線圈體20分體形成，並通過焊接等連接在導電部件21的兩端。或者，端子板 25、25也可以將構成線圈體20的導電部件21的兩端部進行粉碎加工等來擴大面積，從而與導電部件21 —體形成。在此情況下，考慮要向電路基板安裝電感元件1，所以在端子板25、 25上塗敷焊錫。端子板25、25在由銅或者銅合金形成的板材的表面隔著鎳(Ni)襯底層形成金 (Ag)或者金和鈀(Pd)的合金膜，或者在由銅或者銅合金形成的板材的表面塗敷有焊錫。如圖3所示，端子板25、25具有從磁芯10的側面13、13大致垂直突出的突出基部25a。突出基部25a的前部成為在第一折曲部2 處向下大致直角地折曲的垂直片25c、25c。端子板25、25的前部為連接片25e、25e，連接片2k、2k是垂直片25c、25c的下端在第二折曲部25d處大致直角地折曲而成的。連接片25e、25e的向下的表面25f、25f與磁芯 10的底面11大致平行地延伸。如圖3所示，在磁芯10的側面13、13和端子板25、25的垂直片25c、25c之間形成空隙δ。空隙δ在上下方向以大致相同的間隔延伸。端子板25、25在第一折曲部2恥、2恥處被預先折曲的狀態下，在壓粉工序中被埋設於磁芯10中。或者，端子板25、25在壓粉工序中被埋設於磁芯10後，在第一折曲部25b、 2 處被折曲。無論如何，通過預先形成所述空隙δ，可以降低第一折曲部25b、25b的折曲後的殘餘應力施加給磁芯10的側面13、13上的影響，從而容易防止磁芯10的側面13、13 的破損等。尤其，在壓粉工序後從磁芯10突出的端子板25、25被折曲的情況下，通過從磁芯 10的側面13、13在隔開所述空隙δ的位置處將第一折曲部25b、2^3折曲，由此可以降低當折曲加工時施加到磁芯10上的應力，從而容易防止磁芯10的側面13、13的破損。如圖2和圖3所示，在磁芯10的底面11上形成有一對凹部15、15。如圖3所示， 凹部15、15的距離底面11的凹陷深度比端子板25、25的厚度尺寸稍淺。但是，考慮到端子板的起伏等，也可以使凹部15、15的距離底面11的凹陷深度比端子板25、25的厚度尺寸稍深。端子板25、25的連接片2k、2k被收納於凹部15、15之中，連接片25e、25e的表面 25f、25f和磁芯10的底面11的臺階差部被設定為最小。如圖2所示，磁芯10的底面11的凹部15、15的寬度尺寸W比連接片25e、25e的寬度尺寸稍大，寬度尺寸W具有磁芯10的寬度尺寸的1/3以上的寬度。凹部15、15在從磁芯10的側面13、13朝向中心線0以進深尺寸L的範圍形成。凹部15、15的朝向中心線0的緣部15a、1 位於與線圈體20的內周端20b —致的位置，或者延伸至比它更靠近中心線0的位置。在圖2所示的實施方式中，緣部15a、lfe延伸至比內周端20b更靠近中心線0的位置處。因此，凹部15、15的大部分的範圍與線圈體20的底部相對，凹部15、15的靠近中心線0的前部與線圈體20的內周端20b的內側的中空部相對。磁芯10是磁性粉末的集合體被壓縮了的結構，如圖3所示，在由線圈體20的底部和凹部15、15夾著的區域α中，磁性粉末的密度比未形成凹部15的區域處的底面11的磁性粉末的密度高。此外，凹部15、15的緣部15a、15a位於比線圈體20的內周端20b更靠中心線0的位置，但是，即使在線圈體20的中空部凹部15、15所相對的區域β中，磁性粉末的密度也比未形成凹部15的區域處的底面11的磁性粉末的密度高。所述區域α是由圖3所示的線圈體20的進深尺寸A和線圈體20與凹部15之間的高度尺寸B夾著的範圍，並且為圖2所示的凹部15、15的寬度尺寸W的範圍的立體區域。 所述區域β為圖3所示的從內周端20b至緣部15a的進深尺寸C的範圍，且為圖2所示的寬度尺寸W的範圍，圖3中的高度尺寸是最大與磁芯10的厚度尺寸相等的立體區域。在電感元件1的製造工序中，在線圈體20以及端子板25、25的一部分被支承於成形模具的腔的內部的狀態下，在腔內填充塗敷了絕緣材料的磁性粉末，由上模具和下模具加壓從而形成磁芯10。在該成形操作時，利用在下模具中朝上形成的突部對磁芯10的一部分以比其他部分更強的加壓力進行壓縮，形成凹部15、15。或者，預先使形成凹部15、15的部分的磁性粉末的供應量比其他區域多，通過下模具的突部對該部分進行加壓從而形成凹部15、15。無論如何，凹部15、15的成形壓力比其他部分的成形壓力大，在所述區域α和區域β中，磁性粉末的密度被設定成高於其他的區域的密度。由於磁芯10在形成有凹部15、15的區域α和區域β中磁性粉末的密度變高，所以當對線圈體20通電時，可以提高通過區域α和區域β的磁通的密度。因此，即使形成凹部15、15，也可以抑制整體的電感的下降。因此，不需要將磁芯10增大到必要以上，從而容易構成小型的電感元件1。此外， 由於即使凹部15、15的面積變寬也可以抑制電感的下降，所以可以增大位於磁芯10的底面 11的連接片2k、2k的面積，可以將電感元件1穩定地軟釺焊在配線基板的焊盤部上。此外，通過擴大連接片25e、25e的面積，能夠使對線圈體20通電時在磁芯10上產生的熱容易從連接片25e、25e向配線基板側釋放，從而可以抑制磁芯10的溫度的上升。進而，通過加寬凹部15、15的面積，將凹部15、15的朝向中心線0的緣部IfeUfe 延伸至線圈體20的內周端20b的內側，由此可以在線圈體20的內周端20b的內側的區域 β提高磁性粉末的密度。其結果是，可以提高通過線圈體20的中空部的磁通密度，從而容易將電感保持為高值。(實施例)對具有圖4(a)、(b)所示的尺寸的電感元件進行以下的模擬實驗。需要說明的是，圖4所示的數值的單位為mm。此外，線圈體使用0. 76X 2mm的線圈線，令線圈塗層為 0. 02mm，令線圈內徑為4. 5mm，令匝數為2. 5匝。在模擬實驗中，首先作為基準值，分別求出對圖4所示的電感元件的磁芯整體施加6ton的成形壓力時的磁性粉末的密度以及電感。接著，使施加到圖4(a)、(b)所示的、由線圈體的底部和凹部夾著的區域α (在此的區域α的定義與圖3說明的區域α相同)上的成形壓力上升至7ton 15ton，另一方面，在區域α之外的部分的成形壓力保持為6ton，分別模擬在區域α的磁性粉末的密度以及電感元件的電感L。該實驗結果如以下的表1所示。(表 1)
權利要求
1.一種電感元件，其具有由導電性金屬部件卷繞的線圈體、從所述線圈體延伸的一對端子板及至少在內部埋入了所述線圈體的磁芯，其特徵在於，在所述磁芯的底面形成一對凹部，向所述磁芯的外部突出的所述端子板以其表面與所述底面大致平行的朝向被收納於所述凹部內，所述磁芯為磁性粉末的集合體，所述凹部和所述線圈體之間的磁性粉末的密度被設定成比未形成所述凹部的所述磁芯的底面處的所述密度高。
2.如權利要求1所述的電感元件，其中，所述凹部從所述磁芯的側面朝向中心形成，所述凹部的朝向中心的緣部與所述線圈體的內周端一致，或者所述凹部的朝向中心的緣部位於比內周端更靠中心側的位置。
3.如權利要求1所述的電感元件，其中，所述凹部的所述緣部位於比所述線圈體的內周端更靠中心側的位置，在所述線圈體的內周端的內側且形成有所述凹部的部分的磁性粉末的密度被設定成比未形成所述凹部的所述磁芯的底面處的所述密度高。
全文摘要
本發明提供一種電感元件，其在磁芯的底部形成配置有端子板的凹部，在所述電感元件中，可以抑制由於形成所述凹部所引起的電感的下降。在磁性粉末的集合體即磁芯(10)的內部埋設有線圈體(20)。在磁芯(10)的底面形成用於配置從線圈體(20)延伸的端子板(25、25)的凹部(15、15)，端子板(25、25)的表面和磁芯(10)的底面(11)的臺階差部變小。磁芯(10)在由凹部(15)和線圈體(20)夾著的區域(α)中磁性粉末的密度變高，從而可以提高區域(α)的部分的磁通密度。因此，可以抑制形成凹部(15)所引起的電感的下降。
文檔編號H01F17/04GK102568779SQ201110373630
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月22日 優先權日2010年12月13日
發明者安彥世一, 松山英一郎, 水島隆夫, 荒木慶一 申請人:阿爾卑斯綠色器件株式會社