【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータなどに利用可能なチョークコイルおよび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】
チョークコイルなどのインダクタにおいては、電子機器の小型・薄型化に伴った小型化や薄型化を、さらにまたＣＰＵなどのＬＳＩの高速化・高集積化に対応して高周波域で数Ａ〜数十Ａの高電流の供給能力が要望されている。
【０００３】
従って、小型化と共に発熱を抑えるため低抵抗であり、高周波域においては損失が少なく、高電流においても直流重畳によるインダクタンスの低下が少ないインダクタを安価に供給することが望ましい。
【０００４】
このような目的を達成するための技術として、表面に抵抗損失の小さい金属箔を表面全域に貼り付けた絶縁基板を設けたことを特徴とし、コイルのインダクタンス値およびＱ値を一定に保つシールド器が挙げられる（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−１８９７１６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなシールド器ではその形状からどうしても渦電流が発生してしまい損失を少なくすることが困難であった。
【０００７】
また昨今では薄型・低背化が進み、チョークコイルの横方向に比べ高さが低くなった結果、コイルの中心を貫いた磁束がチョークコイルの外にまで及ぶ、いわゆる磁束漏れが発生してしまう問題がさらに深刻になっている。このように漏れた磁束は電磁誘導により、同じく電子機器に搭載されるＣＰＵなどに磁気的な悪影響を及ぼす恐れもある。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、小型・低背でも磁束漏れや渦電流の発生が少なく、インダクタンス値の高いチョークコイルを提供することを目的とする。
【０００９】
【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、この磁性体の表面に磁性体よりも透磁率の高い磁性材料からなる磁束の磁路補強層をコイルの空芯上部から放射状に設けたチョークコイルとした。これによって、小型・低背でも磁束漏れが少なく、かつインダクタンス値の高いチョークコイルを提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の目的を達成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、この磁性体の表面に磁性体よりも透磁率の高い磁性材料からなる磁束の磁路補強層をコイルの空芯上部から放射状に設けたチョークコイルとした。これにより内蔵されるコイルの空芯部分から発生する磁束を磁路補強層を通し再びコイルの反対側の中心部へと誘導することができ、磁束がチョークコイルの外に漏れることを防止でき、結果インダクタンス値をも高めることが可能となる。
【００１１】
また、磁路補強層を磁束漏れの主な発生箇所である磁性体の上面および／または下面に設けるので、より磁束漏れの防止に効果的でインダクタンス値の高いチョークコイルとすることができる。
【００１２】
また、磁路補強層を磁性体の上面から側面を通じ下面へと延長して形成したのでさらに磁束漏れ防止に効果的であり、インダクタンス値の高い、構造的にも安定したチョークコイルの提供が可能となる。
【００１３】
また、磁性体の少なくとも一つの垂直な断面においてコイルに対向して形成した磁路補強層をコイルの内周よりも内側方向まで形成した。これにより磁束漏れの発生しやすい箇所を被うことができ、インダクタンス値の高いチョークコイルとすることができる。
【００１４】
また、磁性体の少なくとも一つの垂直な断面においてコイルに対向して形成した磁路補強層のコイルの内周側に対向する部分をコイルの外周側に対向する部分よりも厚くしたチョークコイルとした。これによりコイルの内周側に集中する磁束の飽和を防ぎ、より多くの磁束をフィードバックすることが可能となる。
【００１５】
また、磁路補強層を複数層設けた構成とすることにより、磁路補強層の厚みを増やすことで磁束の飽和を防ぐことができ、その結果磁束漏れ防止に効果的でインダクタンス値も高いチョークコイルとすることができる。
【００１６】
また、磁路補強層を複数層設け、それぞれの間に絶縁体を形成した構成をとることにより、磁束による渦電流の発生を抑制し、発熱やコイルの電力消費を低減したチョークコイルとすることができる。
【００１７】
さらに、複数層設けた磁路補強層をコイルの内周側に対向する部分が外周側に対向する部分よりも層数が多くなるように重ねたチョークコイルとした。この構成によると特に磁束漏れが起きやすい部分の磁路補強層の層数が増えることとなり、よりインダクタンス値の高いチョークコイルの提供が可能となる。
【００１８】
また、磁性体をフェライト磁性体、フェライト磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体あるいは軟磁性体合金粉末と絶縁性樹脂との複合体のうち少なくとも一種類以上により構成することにより高周波に対応可能なチョークコイルとすることができる。
【００１９】
以上に挙げたチョークコイルはいずれも小型・大電流に対応した電子機器を実現することとなる。
【００２０】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施例１）
まず端子一体型のコイルは図１（ａ）において、銅や銀などの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に切り抜いた３つの円弧状部１およびそこから延長される２つの端子２からなる。
【００２２】
この打ち抜き平板は、各円弧状部１がつながっている折りたたみ部３にて互いに中心点が重なるように折り曲げられる。これにより図１（ｂ）のように、複数の円弧状部１はコイル部４となり、２つの端子２はコイル部４の中心に対して放射状に設けられた形となることで、端子一体型のコイル５を形成する。
【００２３】
なお、端子一体型のコイル５の巻数は特に整数となるわけではなく、従来のコイル同様、１．５ターン、１．７５ターン等と自由にでき、サイズやインダクタンス値等に関しても同様である。
【００２４】
コイル部４を形成する円弧状部１には短絡の防止を目的とした絶縁皮膜層６が設けられる。そのため折りたたむ際に隙間を設けること無く重ねていくことができ、小型化、低背化、また占積率の良いコイルの実現が可能である。
【００２５】
これに対し、折りたたみ部３には絶縁皮膜層６を設けないこととする。このようにするのは、円弧状部１を重ねる際に折曲された折りたたみ部３の外側と内側における膨張伸縮具合の違いによって絶縁皮膜層６の破れが発生する恐れがあるからである。
【００２６】
次に、磁性体７は軟磁性体合金粉末に絶縁性樹脂であるシリコン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを加えて混合し、メッシュを通して整粒粉末とした複合磁性体を用いる。本実施例１において用いた軟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）の軟磁性体合金粉末とし、絶縁性樹脂としてシリコーン樹脂３．３重量部を加えて混合したものを用いた。
【００２７】
なお、本実施例１の磁性体７は軟磁性体合金粉末の一粒一粒がそれぞれ絶縁性樹脂で被われているものである。軟磁性体合金粉末は優れた飽和磁束密度を有する反面、抵抗が低く渦電流損失が大きくなってしまう。よって軟磁性体合金粉末の粉末粒子を絶縁性樹脂で被った複合体とすることでこの問題を解決し、高周波に対応できるものとした。
【００２８】
さらに、この磁性体７により、コイル部４となる複数の円弧状部１どうしの間も絶縁が確保されるので、ショートの心配も少なく、占積率の高い低背なコイル部４とすることができる。また磁性体７の中に複数個の端子一体型のコイル５を埋設する場合は端子一体型のコイル５間のショートや、実装後の他の部品とのショートなどを低減することができる。
【００２９】
また、軟磁性体合金粉末の組成はＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏを合計量で９０重量％以上含み、かつこの軟磁性体合金粉末の充填率が６５から９０体積％とすることにより、飽和磁束密度が高く、かつ透磁率の高い複合体である磁性体７を得ることができる。また、この軟磁性体合金粉末の平均粒径を１〜１００μｍとすると、渦電流の低減に効果的である。
【００３０】
また、磁性体７はフェライト磁性体、もしくはフェライト磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体でも同様の効果が得られるものとする。軟磁性体合金粉末よりも抵抗は高くなるが、その抵抗でもって渦電流の発生を防ぐものなので、高周波への対応が可能である。
【００３１】
さて、チョークコイルは上記磁性体７の中に、上記端子一体型のコイル５を配置することによって構成される。まず上記端子一体型のコイル５の空芯部やコイル部４を被うこととなる磁性体７が、コイル部４の形に沿うように上下に分かれて形作られる。
【００３２】
次に、この半硬化の磁性体７でコイル部４を挟み、圧力３ｔｏｎ／ｃｍ２を加え、１５０℃にて１時間ほど加熱処理をして磁性体７をさらに本硬化させる。
【００３３】
さらに、本硬化させた磁性体７の表面に磁性体７よりも透磁率の高い鉄箔からなる磁路補強層８を端子一体型のコイル５の空芯上部から放射状に貼り付ける。
【００３４】
ここで、通常コイルに電流を流した場合、そのコイルの中心を貫くような磁束が存在する。磁束は中央から放射状に広がり、コイルの側面を通って再度コイルの中心へと戻る磁気回路を形成する。磁路補強層８はこの磁気回路からの漏洩磁束を抑制する役割をもつものである。
【００３５】
その後、磁性体７から突出した端子２は外層の表面へと表出され折り曲げられ、その露出部には銅や銀の金属平板の酸化防止とハンダ喰われを防止するためのＮｉの下地層９が形成される。さらにそのＮｉの下地層９の酸化防止とハンダ濡れ性を良くするためにハンダまたはＳｎの表面層１０が構成される。
【００３６】
この表出された全ての端子２は、多連チョークコイルの底面および底面に隣接する面に沿って折り曲げる。これにより、端子を外側に引き出したものに比べ、高密度な実装が可能となる。
【００３７】
図２（ａ）はこのように構成されたチョークコイルの斜視図、図２（ｂ）はその断面図である。
【００３８】
なお、上記磁性体７は四角柱とすることが好ましい。これは自動実装のための吸引を確実にしたいためである。
【００３９】
また、実装の向きや端子の極性を示すこともあるので、角を落としたり、多角形、円柱などとしても、上面が平坦であれば良いものである。
【００４０】
以下、上記構成で磁路補強層８の形成パターンにおける枚数や長さとチョークコイルのインダクタンス値、温度上昇、漏洩磁束密度の関係についての実験結果を図３、図４に示す。この実験において、コイルのサイズは内径：４．２ｍｍΦ、外径：７．９ｍｍΦ、高さは１．７ｍｍ、また透磁率μ＝２６の磁性体からなるコアは外形：１０ｍｍΦ、高さ３．５ｍｍとした。なお実際のチョークコイルは四角柱が好ましいが、角部にはほとんど磁束は存在しないのでここでは簡単化のために円柱状とした。
【００４１】
また、設定条件は周波数応答解析がｆ＝１００ｋＨｚ、コアの鉄損は想定しないものとした。コイルは直流抵抗が１ｍΩとし、１０ｋΩの抵抗素子に直列接続し、１０Ａの通電相当となるように１００ｋＶの電位差を設けたものとした。
【００４２】
比較検討する磁路補強層８の形成パターンは▲１▼幅０．１ｍｍで内径４．２ｍｍのリング状の非磁性体、▲２▼幅０．１ｍｍで内径４．２ｍｍのリング状の磁性体、▲３▼扇形の鉄箔２４枚を平面上にコイルの内側の上部から放射状に並べて設置したもの、▲４▼それを１２枚にしたもの、▲５▼６枚にしたもの、▲６▼２４枚の扇形の長さを半分にしてコイルの直上に設けたもの、▲７▼中央のみに設置したものをサンプルとした。
【００４３】
また、参考として磁路補強層８を設けていないチョークコイルの斜め上方から見た透視図を図５（ａ）に示す。図５（ｂ）はその磁束密度分布図である。
【００４４】
以下、その検討結果について述べる。
【００４５】
図３、図４の実験結果における漏洩磁束密度に着目すると、サンプル▲１▼、▲２▼、▲７▼以外は磁路補強層８としての役割を果たしているといえる。透磁率の高いものを用いても▲２▼のリング状としたのや、▲７▼の中央のみとしたサンプルでは全く磁束の漏洩防止とはならないことがわかる。
【００４６】
次にインダクタンス値に着目する。扇状の磁性体を放射状に設けたサンプル▲３▼〜▲６▼については上記の漏洩磁束防止効果に加えて、インダクタンス値の増加効果が見られた。これは本来ならばチョークコイルから漏洩していた磁束が、磁路補強層によりフィードバックされるからである。
【００４７】
このインダクタンス値の増加効果に関しては、細かい磁路補強層８を枚数多く設けた▲３▼の鉄箔２４枚のサンプルが良い結果となっている。これは磁路補強層８を細かくすると、磁路補強層８を内周から外周まで通り抜ける磁束のまわりに発生する渦電流を分断する形となり、磁束を弱める要因を排除するからである。
【００４８】
なお、渦電流の抑制は発熱をも抑えることは温度上昇の結果からもわかる。
【００４９】
従って、上記実験結果から磁性体の表面に磁性体よりも透磁率の高い磁性材料からなる磁路補強層８をコイルの空芯上部から放射状に設けることで、磁束の漏洩防止となることがわかる。特にインダクタンス値の増加、温度上昇の防止を望む場合は細かい磁路補強層８を多数設ければよい。
【００５０】
次に、サンプル▲３▼と▲６▼の比較検討を行なう。サンプル▲３▼は磁路補強層８をコイルの内周よりも内側方向からコイルの外周方向へと伸ばして形成したものである。これに対してサンプル▲６▼は磁路補強層の幅や本数は同じながら、長さを半分としてコイルの内周よりも内側方向にかからないよう形成した。
【００５１】
得られた結果から、サンプル▲３▼の磁路補強層８のほうがインダクタンス値、漏洩磁束密度、温度上昇に関して優れたものであることがわかった。
【００５２】
これはコイルの内側の内周近傍において磁束の集中が見られ、サンプル▲３▼ではその磁束の出口付近に磁路補強層８を設けたため、磁束がコイルの外へと逃げるのを防いでいるためである。つまり磁路補強層８は、磁束の集中が見られるコイルの内側の内周付近から形成すれば効率が良いことがわかる。
【００５３】
また、磁束が集中している部分では渦電流が発生しやすいので、磁路補強層８はできるだけ細かく形成することが好ましい。
【００５４】
さらに、磁路補強層の一層当たりの厚みは、用いられる材質の比抵抗値、透磁率、回路駆動周波数によるが、表皮深さより大体０．１ｍｍ以下であることが望ましい。箔状のものを用いて磁路補強層８を形成する場合は、図６のチョークコイルの断面図に示すように、一層当たりの厚みを規定して箔状の磁路補強層８を複数枚重ねて貼り付けることで漏洩磁束の低減により効果がある。
【００５５】
なお本発明の実施例１では磁路補強層８は磁性体７の上面にのみ設けたが、もちろん下面にのみ設けてもよく、両面の場合はより良い効果が得られる。
【００５６】
さらにこの磁路補強層８は、図７のように磁性体７の上面から側面を通じ下面へと延長して形成しても上記効果を得ることができ、構造的にも安定なチョークコイルとすることができる。図７（ａ）は上記チョークコイルの斜視図、図７（ｂ）は断面図である。磁路補強層８は端子２の引き出し位置近傍を除いて形成すればよい。
【００５７】
また、磁路補強層８の形成は鉄でなくともアモルファス等、磁性体７よりも透磁率の高いものであればよく、その形成方法にしても貼付けだけではなく、埋め込み、蒸着、スパッタ、めっきなどによっても形成可能であり、この場合は小型・低背なチョークコイルとすることができる。
【００５８】
その形状に関しても、扇状には限らず、コイルの空芯部分から直線状の磁路補強層８を放射状に並べて配置したものでも渦電流の発生防止となる。
【００５９】
（実施例２）
図８（ａ）は本発明の実施例２のチョークコイルの斜視図であり、図８（ｂ）はその断面図である。中間タップおよび端子一体型のコイル１１を内蔵する磁性体７の表面にＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金材料などの直線状の磁路補強層８が端子一体型のコイル１１の空芯部分から放射状に広がるように埋め込んであり、この磁路補強層８は端子一体型のコイル１１の外周に対向する埋め込み部分から端子一体型のコイル１１の内周側に対向する埋め込み部分に向かって徐々に厚くなるような構成とした。このように構成することにより、チョークコイルの外装部は平坦な形状とすることができるから、実装の際吸引を妨げることはない。
【００６０】
また、中間タップおよび端子一体型のコイル１１は図９に示すように、本発明の実施例１の端子一体型のコイル５の複数の円弧状部１のうちの１つから中間タップ１２を突出させて形成したものである。
【００６１】
その他の構成は本発明の実施例１と同様である。
【００６２】
図８において、磁路補強層８はコイル１１の空芯部分で最も磁束が集中する部分に磁路補強層８が厚くなるように設けているので、磁束の飽和を防ぎ、磁束のフィードバック効果はより優れたものとなる。
【００６３】
なお、磁路補強層８の厚さはチョークコイルの断面図を示した図１０のように、コイルの内周側に対向する部分が外周側に対向する部分よりも層数が多くなるように重ねることで調節してもよい。
【００６４】
上記のように磁束が集中するのはコイル１１の内周付近であり、その部分の磁路補強層８の断面積が大きいことが望まれる。
【００６５】
なお、本発明の実施例２では磁路補強層８にアモルファス合金材料を用いたが、同じように磁性体７よりも透磁率が高いフェライトを用いてもよい。フェライトであれば抵抗値が低く、渦電流も発生しないので、本発明の実施例１や２のように放射状に設けたり、スリットを入れたりする必要もない。また、コイル１１の内周に対向する部分が厚くなったとしても、その部分で渦電流を発生することもないので、より優れたチョークコイルとすることができる。
【００６６】
（実施例３）
図１１は本発明の実施例３におけるチョークコイルの断面図である。磁性体７には端子一体型のコイル５が埋設され、それぞれのコイル５の空芯上部には、表面に絶縁体１３が形成された鉄箔からなる複数層の磁路補強層８が設けられている。絶縁体１３が形成された磁路補強層８どうしは絶縁剤を用いた接着剤などで接着すればよい。またスポット溶接などにより接合させても特性影響は見られない。
【００６７】
このような構成によれば、複数層の磁路補強層８はそれぞれ絶縁されているので、コイル５の外へと向かう磁束が引き起こす渦電流も抑制でき、損失の少ないチョークコイルの提供が可能となる。
【００６８】
さらに磁束の漏れが多く発生するコイルの内周部分に多数の磁路補強層８を重ねれば、飽和すること無く効果的に磁束のフィードバックを行ない、インダクタンス値の高いチョークコイルとすることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、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、この磁性体の表面に磁性体よりも透磁率の高い磁性材料からなる磁束の磁路補強層をコイルの空芯上部から放射状に設けたチョークコイルとした。これによって、小型・低背でも磁束漏れが少なく、かつインダクタンス値の高いチョークコイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）端子一体型のコイルの折りたたみ前の上面図
（ｂ）端子一体型のコイルの折りたたみ後の斜視図
【図２】（ａ）本発明のチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明のチョークコイルの断面図
【図３】本発明のチョークコイルの実験データを示した図
【図４】本発明のチョークコイルの実験データを示した図
【図５】（ａ）磁路補強層を設けていないチョークコイルの斜視図
（ｂ）磁路補強層を設けていないチョークコイルの磁束密度分布図
【図６】本発明のその他のチョークコイルの断面図
【図７】（ａ）本発明のその他のチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明のその他のチョークコイルの断面図
【図８】（ａ）本発明のその他のチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明のその他のチョークコイルの断面図
【図９】中間タップおよび端子一体型のコイルの斜視図
【図１０】本発明のその他のチョークコイルの断面図
【図１１】本発明のその他のチョークコイルの断面図
【符号の説明】
１ 円弧状部
２ 端子
３ 折りたたみ部
４ コイル部
５ 端子一体型のコイル
６ 絶縁皮膜層
７ 磁性体
８ 磁路補強層
９ 下地層
１０ 表面層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a choke coil that can be used for a DC / DC converter mounted on various electronic devices and an electronic device using the same.
[0002]
[Prior art]
In inductors such as choke coils, the size and thickness of electronic devices have been reduced and reduced, and the speed and integration of LSIs such as CPUs have been increased to several A to several tens in the high frequency range. A is required to have a high current supply capability.
[0003]
Therefore, it is desirable to supply an inductor at a low cost that has low resistance in order to suppress heat generation with miniaturization, has low loss in a high frequency range, and has little decrease in inductance due to DC superposition even at a high current.
[0004]
As a technique for achieving such an object, a shield device is provided in which an insulating substrate in which a metal foil having low resistance loss is adhered to the entire surface is provided on the surface, and the inductance value and the Q value of the coil are kept constant. (For example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-61-189716 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the shield device as described above, an eddy current is inevitably generated from its shape, and it is difficult to reduce the loss.
[0007]
In recent years, the thickness and height have been reduced, and the height of the choke coil has become lower than that in the lateral direction. As a result, a magnetic flux penetrating the center of the coil reaches the outside of the choke coil, so-called magnetic flux leakage occurs. The problem is getting more serious. The magnetic flux thus leaked may have a magnetically adverse effect on a CPU or the like mounted on the electronic device due to electromagnetic induction.
[0008]
An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a choke coil having a small inductance and a small inductance with a low occurrence of magnetic flux leakage and eddy current and a high inductance value.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a terminal and / or an intermediate tap-integrated coil formed by punching and bending a metal plate, and a magnetic material having the coil embedded therein. A choke coil in which a magnetic path reinforcing layer of a magnetic flux made of a magnetic material having a higher magnetic permeability than the body was provided radially from above the air core of the coil. This makes it possible to provide a choke coil having a small inductance and a small magnetic flux leakage and a high inductance value.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to achieve the above object, the present invention provides a terminal and / or an intermediate tap-integrated coil formed by punching and bending a metal plate, and a magnetic material having the coil embedded therein. A choke coil in which a magnetic path reinforcing layer of a magnetic flux made of a magnetic material having a higher magnetic permeability than a magnetic material is provided radially from above the air core of the coil. Thereby, the magnetic flux generated from the air core portion of the built-in coil can be guided again to the center part on the opposite side of the coil through the magnetic path reinforcing layer, and the magnetic flux can be prevented from leaking out of the choke coil, As a result, the inductance value can be increased.
[0011]
Further, since the magnetic path reinforcing layer is provided on the upper surface and / or the lower surface of the magnetic body, which is a main part of the magnetic flux leakage, a choke coil which is more effective in preventing the magnetic flux leakage and has a high inductance value can be obtained.
[0012]
In addition, since the magnetic path reinforcement layer is formed by extending from the upper surface of the magnetic material to the lower surface through the side surface, it is more effective in preventing magnetic flux leakage, and it is possible to provide a choke coil with a high inductance value and a stable structure. It becomes.
[0013]
Further, a magnetic path reinforcing layer formed to face the coil in at least one vertical cross section of the magnetic body was formed to extend inward from the inner periphery of the coil. As a result, it is possible to cover a portion where magnetic flux leakage is likely to occur, and it is possible to provide a choke coil having a high inductance value.
[0014]
Further, in at least one vertical cross section of the magnetic body, a portion of the magnetic path reinforcing layer formed facing the coil and facing the inner peripheral side of the coil is made a choke coil thicker than a portion facing the outer peripheral side of the coil. . This prevents saturation of the magnetic flux concentrated on the inner peripheral side of the coil, and makes it possible to feed back more magnetic flux.
[0015]
In addition, by adopting a configuration in which a plurality of magnetic path reinforcing layers are provided, it is possible to prevent the saturation of magnetic flux by increasing the thickness of the magnetic path reinforcing layer, and as a result, it is effective in preventing magnetic flux leakage and having a high inductance value. It can be a coil.
[0016]
In addition, a choke coil is provided in which a plurality of magnetic path reinforcing layers are provided and an insulator is formed between each layer to suppress generation of eddy current due to magnetic flux and reduce heat generation and power consumption of the coil. Can be.
[0017]
Further, a choke coil is formed by stacking a plurality of magnetic path reinforcing layers such that a portion facing the inner peripheral side of the coil has a larger number of layers than a portion facing the outer peripheral side. According to this configuration, the number of the magnetic path reinforcing layers in a portion where the magnetic flux leakage is particularly likely to be increased, and it is possible to provide a choke coil having a higher inductance value.
[0018]
In addition, it is possible to cope with high frequencies by forming the magnetic material from at least one of a ferrite magnetic material, a composite of a ferrite magnetic powder and an insulating resin, or a composite of a soft magnetic alloy powder and an insulating resin. It can be a choke coil.
[0019]
Each of the choke coils described above realizes an electronic device compatible with small size and large current.
[0020]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
(Example 1)
First, as shown in FIG. 1A, a terminal-integrated coil has three arc-shaped portions 1 formed by cutting or flattening a flat metal plate such as copper or silver into a ring shape and two terminals 2 extended therefrom. Consists of
[0022]
This punched flat plate is bent so that the center points of the flat portions are overlapped with each other at the folded portion 3 to which the respective arc-shaped portions 1 are connected. As a result, as shown in FIG. 1B, the plurality of arc-shaped portions 1 become a coil portion 4 and the two terminals 2 are provided radially with respect to the center of the coil portion 4 so that the terminal integrated type is formed. Is formed.
[0023]
Note that the number of turns of the terminal-integrated coil 5 is not particularly an integer, but can be freely set to 1.5 turns, 1.75 turns, and the like, similarly to a conventional coil, and the same applies to the size and the inductance value.
[0024]
The arc-shaped portion 1 forming the coil portion 4 is provided with an insulating film layer 6 for preventing a short circuit. Therefore, it can be folded without providing a gap at the time of folding, and a coil having a small size, a low profile, and a good space factor can be realized.
[0025]
On the other hand, the folded portion 3 is not provided with the insulating film layer 6. The reason for this is that the insulating coating layer 6 may be broken due to the difference in the degree of expansion and contraction between the outside and the inside of the folded portion 3 when the arc-shaped portions 1 are overlapped.
[0026]
Next, as the magnetic material 7, a composite magnetic material is prepared by adding an insulating resin such as a silicon resin, an epoxy resin, or a phenol resin to a soft magnetic material alloy powder and mixing the mixture, and then passing the mixture through a mesh to form a sized powder. The soft magnetic alloy powder used in Example 1 was a Fe (50) / Ni (50) soft magnetic alloy powder having an average particle diameter of 13 μm prepared by a water atomizing method. What added and mixed 3 parts by weight was used.
[0027]
The magnetic body 7 of the first embodiment is such that each soft magnetic alloy powder is covered with an insulating resin. The soft magnetic alloy powder has excellent saturation magnetic flux density, but has low resistance and large eddy current loss. Therefore, this problem was solved by forming a composite in which the powder particles of the soft magnetic material alloy powder were covered with an insulating resin, and it was made possible to cope with high frequencies.
[0028]
Furthermore, since the magnetic material 7 ensures insulation between the plurality of arc-shaped portions 1 serving as the coil portions 4, there is little fear of short-circuit, and the low-profile coil portion 4 having a high space factor is provided. Can be. When a plurality of terminal-integrated coils 5 are buried in the magnetic body 7, short-circuits between the terminal-integrated coils 5 and short-circuits with other components after mounting can be reduced.
[0029]
The composition of the soft magnetic material alloy powder contains Fe, Ni, and Co in a total amount of 90% by weight or more, and the filling rate of the soft magnetic material alloy powder is 65 to 90% by volume, so that the saturation magnetic flux density can be reduced. It is possible to obtain the magnetic body 7, which is a composite having a high magnetic permeability and a high magnetic permeability. When the average particle size of the soft magnetic alloy powder is 1 to 100 μm, it is effective to reduce the eddy current.
[0030]
The same effect can be obtained even when the magnetic material 7 is a ferrite magnetic material or a composite of a ferrite magnetic powder and an insulating resin. Although the resistance is higher than that of the soft magnetic alloy powder, the resistance prevents generation of an eddy current, so that it is possible to cope with high frequencies.
[0031]
Now, the choke coil is configured by disposing the terminal-integrated coil 5 in the magnetic body 7. First, the magnetic body 7 that covers the air core portion and the coil portion 4 of the terminal-integrated coil 5 is formed so as to be vertically separated along the shape of the coil portion 4.
[0032]
Next, the coil portion 4 is sandwiched between the semi-cured magnetic members 7, a pressure of 3 ton / cm 2 is applied, and a heat treatment is performed at 150 ° C. for approximately one hour to further harden the magnetic members 7.
[0033]
Further, a magnetic path reinforcing layer 8 made of iron foil having a higher magnetic permeability than the magnetic material 7 is radially attached to the surface of the hardened magnetic material 7 from above the air core of the terminal-integrated coil 5.
[0034]
Here, when an electric current is applied to a normal coil, a magnetic flux penetrates the center of the coil. The magnetic flux spreads radially from the center, forming a magnetic circuit that passes through the sides of the coil and back to the center of the coil. The magnetic path reinforcing layer 8 has a role of suppressing the leakage magnetic flux from the magnetic circuit.
[0035]
Thereafter, the terminal 2 protruding from the magnetic body 7 is exposed to the surface of the outer layer and bent, and the exposed portion thereof has a Ni base layer 9 for preventing oxidation of a copper or silver metal plate and preventing solder erosion. Is formed. Further, a solder or Sn surface layer 10 is formed to prevent oxidation of the Ni base layer 9 and improve solder wettability.
[0036]
All of the exposed terminals 2 are bent along the bottom surface of the multiple choke coil and the surface adjacent to the bottom surface. This enables high-density mounting as compared with the case where the terminals are drawn out.
[0037]
FIG. 2A is a perspective view of the choke coil configured as described above, and FIG. 2B is a cross-sectional view thereof.
[0038]
Preferably, the magnetic body 7 is a square pole. This is to ensure suction for automatic mounting.
[0039]
In addition, since the mounting direction and the polarity of the terminal may be indicated, even if the corner is dropped, a polygon, a cylinder, or the like is used as long as the upper surface is flat.
[0040]
Hereinafter, experimental results on the relationship between the number and length of the formation pattern of the magnetic path reinforcing layer 8 in the above configuration and the inductance value of the choke coil, temperature rise, and leakage magnetic flux density are shown in FIGS. In this experiment, the size of the coil was 4.2 mmΦ in inner diameter, 7.9 mmΦ in outer diameter, 1.7 mm in height, and the core made of a magnetic material having a magnetic permeability μ = 26 was 10 mmΦ in outer diameter and 3.5 mm in height. And The actual choke coil is preferably a quadratic prism, but since there is almost no magnetic flux at the corner, it is formed in a cylindrical shape here for simplicity.
[0041]
The setting conditions were f = 100 kHz in the frequency response analysis, and no core loss was assumed. The coil had a DC resistance of 1 mΩ, was connected in series to a 10 kΩ resistance element, and was provided with a potential difference of 100 kV so as to correspond to a current of 10 A.
[0042]
The formation patterns of the magnetic path reinforcing layer 8 to be compared are: (1) a ring-shaped non-magnetic material having a width of 0.1 mm and an inner diameter of 4.2 mm, and (2) a ring-shaped magnetic material having a width of 0.1 mm and an inner diameter of 4.2 mm. (3) 24 fan-shaped iron foils arranged radially on the plane from the top inside the coil, (4) 12 of them, (5) 6 of them, (6) Samples were prepared by halving the length of 24 sectors and providing them directly above the coil, and (7) those provided only at the center.
[0043]
FIG. 5A is a perspective view of the choke coil without the magnetic path reinforcing layer 8 viewed from obliquely above for reference. FIG. 5B is a magnetic flux density distribution diagram.
[0044]
The results of the study are described below.
[0045]
Paying attention to the leakage magnetic flux density in the experimental results of FIGS. 3 and 4, it can be said that the samples other than the samples (1), (2), and (7) play the role of the magnetic path reinforcing layer 8. It can be seen that even if a sample having a high magnetic permeability is used, the ring shape of (2) or the sample with only the center of (7) does not prevent the leakage of magnetic flux at all.
[0046]
Next, pay attention to the inductance value. In the samples (3) to (6) in which the fan-shaped magnetic bodies were radially provided, an effect of increasing the inductance value was observed in addition to the above-described effect of preventing the leakage magnetic flux. This is because the magnetic flux that normally leaks from the choke coil is fed back by the magnetic path reinforcing layer.
[0047]
Regarding the effect of increasing the inductance value, a sample of 24 iron foils (3) in which a large number of fine magnetic path reinforcing layers 8 are provided has a good result. This is because, when the magnetic path reinforcing layer 8 is made fine, an eddy current generated around a magnetic flux passing through the magnetic path reinforcing layer 8 from the inner circumference to the outer circumference is divided, and a factor that weakens the magnetic flux is eliminated.
[0048]
The suppression of the eddy current and the suppression of the heat generation can be understood from the result of the temperature rise.
[0049]
Therefore, from the above experimental results, it can be seen that providing the magnetic path reinforcing layer 8 made of a magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic material on the surface of the magnetic material radially from above the air core of the coil prevents leakage of magnetic flux. . In particular, when it is desired to prevent an increase in inductance value and a rise in temperature, a large number of fine magnetic path reinforcing layers 8 may be provided.
[0050]
Next, a comparative study of the samples (3) and (6) is performed. Sample (3) is formed by extending the magnetic path reinforcing layer 8 from the inner side of the inner periphery of the coil to the outer periphery of the coil. On the other hand, in Sample (6), the width and the number of the magnetic path reinforcing layers were the same, but the length was halved so as not to extend inward from the inner circumference of the coil.
[0051]
From the obtained results, it was found that the magnetic path reinforcing layer 8 of the sample (3) was more excellent in the inductance value, the leakage magnetic flux density, and the temperature rise.
[0052]
This is because the magnetic flux is concentrated near the inner circumference of the inside of the coil, and in sample (3), the magnetic path reinforcing layer 8 is provided near the exit of the magnetic flux, thereby preventing the magnetic flux from escaping outside the coil. That's why. That is, it can be understood that the magnetic path reinforcing layer 8 is efficient when formed near the inner periphery of the coil where the concentration of magnetic flux is observed.
[0053]
Further, since an eddy current is easily generated in a portion where the magnetic flux is concentrated, it is preferable to form the magnetic path reinforcing layer 8 as small as possible.
[0054]
Further, the thickness of one layer of the magnetic path reinforcing layer depends on the specific resistance value, the magnetic permeability, and the circuit driving frequency of the material used, but is preferably about 0.1 mm or less than the skin depth. In the case where the magnetic path reinforcing layer 8 is formed using a foil-like material, as shown in the cross-sectional view of the choke coil in FIG. It is more effective to reduce the leakage magnetic flux by sticking them together.
[0055]
In the first embodiment of the present invention, the magnetic path reinforcing layer 8 is provided only on the upper surface of the magnetic body 7. However, it may be provided only on the lower surface.
[0056]
Further, even if the magnetic path reinforcing layer 8 is formed so as to extend from the upper surface of the magnetic body 7 to the lower surface through the side surface as shown in FIG. 7, the above-mentioned effect can be obtained, and a structurally stable choke coil can be obtained. be able to. FIG. 7A is a perspective view of the choke coil, and FIG. 7B is a sectional view. The magnetic path reinforcing layer 8 may be formed except for the vicinity of the position where the terminal 2 is pulled out.
[0057]
The magnetic path reinforcing layer 8 may be formed of any material other than iron, such as amorphous or any other material having a higher magnetic permeability than the magnetic material 7. In this case, a small and low-profile choke coil can be obtained.
[0058]
The shape is not limited to a fan shape, and even if a linear magnetic path reinforcing layer 8 is arranged radially from the air core portion of the coil, eddy current generation can be prevented.
[0059]
(Example 2)
FIG. 8A is a perspective view of a choke coil according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a cross-sectional view thereof. A linear magnetic path reinforcing layer 8 such as an Fe-Si-B-based amorphous alloy material is formed on the surface of the magnetic body 7 containing the intermediate tap and the terminal-integrated coil 11 from the air core portion of the terminal-integrated coil 11. The magnetic path reinforcing layer 8 gradually increases in thickness from the embedded portion facing the outer periphery of the terminal-integrated coil 11 to the embedded portion facing the inner peripheral side of the terminal-integrated coil 11. The configuration was as follows. With this configuration, the outer portion of the choke coil can have a flat shape, and thus does not hinder suction during mounting.
[0060]
As shown in FIG. 9, the intermediate tap and terminal-integrated coil 11 projects the intermediate tap 12 from one of the plurality of arc-shaped portions 1 of the terminal-integrated coil 5 of the first embodiment of the present invention. It was formed.
[0061]
Other configurations are the same as those of the first embodiment of the present invention.
[0062]
In FIG. 8, the magnetic path reinforcing layer 8 is provided so that the magnetic path reinforcing layer 8 is thickened in a portion where the magnetic flux is concentrated most in the air core portion of the coil 11. It will be better.
[0063]
The thickness of the magnetic path reinforcing layer 8 is set such that the number of layers of the magnetic path reinforcing layer 8 is larger at the portion facing the inner periphery than at the portion facing the outer periphery, as shown in FIG. 10 showing a cross-sectional view of the choke coil. It may be adjusted by overlapping.
[0064]
The magnetic flux is concentrated near the inner periphery of the coil 11 as described above, and it is desired that the cross-sectional area of the magnetic path reinforcing layer 8 at that portion be large.
[0065]
In the second embodiment of the present invention, an amorphous alloy material is used for the magnetic path reinforcing layer 8, but a ferrite having a higher magnetic permeability than the magnetic material 7 may be used. Ferrite has a low resistance value and does not generate an eddy current, so that it is not necessary to radially form or slit as in the first and second embodiments of the present invention. Even if the portion facing the inner periphery of the coil 11 becomes thicker, no eddy current is generated at that portion, so that a more excellent choke coil can be obtained.
[0066]
(Example 3)
FIG. 11 is a sectional view of a choke coil according to the third embodiment of the present invention. In the magnetic body 7, coils 5 with integrated terminals are embedded, and a plurality of magnetic path reinforcing layers 8 made of iron foil having an insulator 13 formed on the surface are provided above the air core of each coil 5. ing. The magnetic path reinforcing layers 8 on which the insulators 13 are formed may be bonded with an adhesive using an insulating agent. In addition, even if they are joined by spot welding or the like, no characteristic influence is observed.
[0067]
According to such a configuration, since the plurality of magnetic path reinforcing layers 8 are insulated from each other, an eddy current caused by a magnetic flux directed to the outside of the coil 5 can be suppressed, and a choke coil with low loss can be provided. Become.
[0068]
Further, if a large number of magnetic path reinforcing layers 8 are superposed on the inner peripheral portion of the coil where a large amount of magnetic flux leakage occurs, the magnetic flux can be effectively fed back without saturation, and a choke coil having a high inductance value can be obtained. .
[0069]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention comprises a terminal and / or an intermediate tap-integrated coil formed by punching and bending a metal plate, and a magnetic material having the coil embedded therein. A choke coil in which a magnetic path reinforcing layer of a magnetic flux made of a magnetic material having a higher magnetic permeability than a magnetic material is provided radially from above the air core of the coil. As a result, a choke coil having a small inductance and a low magnetic flux leakage and a high inductance value can be provided.
[Brief description of the drawings]
1A is a top view of a terminal-integrated coil before folding; FIG. 2B is a perspective view of the terminal-integrated coil after folding; FIG. 2A is a perspective view of a choke coil of the present invention; FIG. 3 is a cross-sectional view of the choke coil of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing experimental data of the choke coil of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing experimental data of the choke coil of the present invention. Perspective view of a choke coil without a layer (b) Magnetic flux density distribution diagram of a choke coil without a magnetic path reinforcing layer [FIG. 6] Cross-sectional view of another choke coil of the present invention [FIG. FIG. 8 (a) is a perspective view of another choke coil of the present invention. FIG. 8 (b) is a perspective view of another choke coil of the present invention. FIG. 8 (b) is a perspective view of another choke coil of the present invention. Cross section [Fig. 9] Middle tap and Sectional view of the other choke coil other cross-sectional views of the choke coil 11 present invention child perspective view of an integrated coil [10] The present invention Description of Reference Numerals]
REFERENCE SIGNS LIST 1 arc-shaped portion 2 terminal 3 folded portion 4 coil portion 5 terminal-integrated coil 6 insulating film layer 7 magnetic material 8 magnetic path reinforcing layer 9 underlayer 10 surface layer