线圈部件

技术领域

本发明涉及例如用作电感器的线圈部件。

背景技术

用作电感器的线圈部件，例如以DC-DC转换器为代表用于各种电子电路。作为这种电感器，例如已知有专利文献1所示的电感器。

现有的电感器中，为了提高电感，通常使用由铁氧体材料构成的磁芯(core)。但是，具有由铁氧体材料形成的磁芯的电感器具有相对于温度变化而电感等特性容易变化这样的技术问题。特别是，近来，人们要求在100～170℃程度的高温下，特性的变化小的电感器。

因此，研究了具有如包含金属磁性体的磁芯等那样的、相对于温度变化而电感等特性变化小的磁芯的电感器。但是，具有包含金属磁性体等的磁芯的电感器通常具有电感小这样的技术问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-16797号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明是鉴于这种实际状况而完成的，其目的在于，提供一种假设即使使用了包含金属磁性体的磁芯，也能够得到较大的电感的线圈部件。

用于解决技术问题的技术方案

为了达成上述目的，本发明提供一种线圈部件，其包括：

具有中脚部和外脚部的主芯，其中，上述中脚部卷绕有线圈主体，上述外脚部经由基部与上述中脚部连接；以及

副芯，其以隔着上述中脚部与上述基部相对的方式配置，

上述中脚部与上述副芯之间的间隙的宽度比上述外脚部与上述副芯之间的间隙的宽度大。

本发明人等对能够得到较高的电感的线圈部件进行了锐意研究，结果发现，通过使中脚部与副芯之间的间隙的宽度比外脚部与副芯之间的间隙的宽度大，能够提高电感，从而完成了本发明。即，依照本发明的线圈部件，假设即使使用了包含金属磁性体的磁芯(主芯或副芯)，也能够得到较高的电感。

优选主芯由包含金属磁性体(采用包含非晶合金磁性体的概念)的磁芯构成。此外，优选副芯也由包含金属磁性体的磁芯构成。在像这样具有包含金属磁性体的磁芯的线圈部件中，即使在100～170℃这样的高温环境下，特性相对于温度变化的变化也较小。

包含金属磁性体的磁芯，通常相对磁导率为15～100，与铁氧体磁芯相比相对磁导率低，不过通过调节中脚部与副芯之间的间隙的宽度，能够得到所希望的较高的电感。此外，在具有包含金属磁性体的磁芯以外的、相对磁导率低至15～100程度的磁芯的线圈部件，通过应用本发明的方案，也能够得到所希望的较大的电感。但是，在相对介电常数较高的磁芯中，相较于使中脚部与副芯之间的间隙的宽度比外脚部与副芯之间的间隙的宽度大，更倾向于由材料本身的特性决定磁芯整体的电感。

优选上述中脚部与上述副芯之间的间隙的宽度(中心间隙)为15～55μm，更优选为20～50μm。确认到，通过设定成这种规定宽度的中心间隙，电感提高。其原因未必清楚，但能够如下进行推测。

即，是由于当中心间隙过小时，通过在该间隙部分设置粘合剂，中心间隙反而可能变大，并且副芯容易倾斜，外脚部与副芯之间的间隙(侧间隙)可能变宽的缘故。此外，是由于当中心间隙过大时，因该情况本身降低由主芯和副芯构成的磁芯整体的电感的缘故。因此，通过设定成规定宽度的中心间隙，容易使侧间隙接近0，使磁芯整体的电感提高。

优选上述副芯由设置于上述中脚部的顶面的粘合剂固定于主芯。即，可以为，在中心间隙有粘合剂。此外，优选在外脚部与副芯之间没有粘合剂。

副芯仅由设置于中脚部的顶面的粘合剂固定于主芯，即仅由规定宽度的中心间隙的粘合剂固定主芯和副芯，由此，副芯相对于主芯难以倾斜，能够使侧间隙接近0，容易提高磁芯整体的电感。此外，在外脚部，主芯和副芯没有被固定，因此，即使在主芯与副芯之间产生由温度变化引起的热膨胀差，热应力也不会作用于主芯或副芯，耐久性提高，并且也难以产生由温度变化引起的特性变化。

优选由板状的导体形成线圈主体。通过像这样构成，直流电阻也变小，能够使大容量的电流流过，也能够适宜作为例如电源系的电感器使用。此外，线圈主体也可以由导线构成。

在本发明的线圈部件中，在线圈主体以小于1匝的方式卷绕于中脚部的情况下，通过调节中脚部与副芯之间的间隙的宽度，也能够得到所希望的较高的电感。此外，通过使线圈主体小于1匝，直流电阻也变小，能够在线圈主体使较大的容许电流流过。

作为线圈主体以小于1匝的方式卷绕于中脚部的具体例子，并没有特别限定，但例如给出下述的结构。

即，上述线圈主体具有：

在上述中脚部的一侧沿第一轴延伸的第一主体部；

在上述中脚部的与上述一侧相反的一侧沿上述第一轴延伸的第二主体部；和

以包围上述中脚部的方式将上述第一主体部与上述第二主体部连接的第三主体部。

通过使线圈主体为上述的结构，能够将线圈主体以小于1匝的方式卷绕于中脚部。

优选在上述第一主体部的沿上述第一轴的一个端部设置有第一端子部，

在上述第二主体部的沿上述第一轴的一个端部设置有第二端子部，

在上述第一主体部的沿上述第一轴的另一个端部设置有第一虚设端子部，在上述第二主体部的沿上述第一轴的另一个端部设置有第二虚设端子部。

第一端子部和第二端子部分别能够用作电感器元件的输入输出端子，当连接安装用基板时，能够与装配于基板的其它电子元件连接。此外，通过将两个虚设端子部也连接到安装用基板，线圈部件相对于安装用基板的安装强度提高。

优选上述线圈主体固定于上述主芯或上述副芯的任一者。当线圈主体固定于主芯和副芯这两者时，在作为导体的线圈主体与由非导体构成的主芯或副芯之间，存在因高温下的温度变化引起的热应力而发生形变的可能性，存在中心间隙或侧间隙变化的可能性。但是，当线圈主体仅固定于上述主芯或上述副芯的任一者时，难以产生因高温下的温度变化引起的热应力，特性相对于温度变化的稳定性变高。

优选上述中脚部的宽度比上述外脚部的宽度大。此外，优选上述中脚部的宽度为上述外脚部的宽度的1.5～2.5倍。通过像这样设定，在线圈主体的周围产生的磁感线的通过性良好，电感等特性提高。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的线圈部件的概要立体图。

图2是沿图1所示的线圈部件的II-II线的截面图。

图3是表示图1所示的线圈部件的主芯、副芯与线圈主体的关系的分解立体图。

图4是表示本实施例的线圈部件的电感与中心间隙的关系的图表。

附图标记说明

10……线圈部件

20……线圈主体

21a……第一主体部

21b……第二主体部

21c……第三主体部

22a……第一端子部

22b……第二端子部

23a……第一虚设端子部

23b……第二虚设端子部

30……主芯

31……基部

32……基底底面

33……中脚部

34、36a、36b……顶面

35a……第一外脚部

35b……第二外脚部

37a、37b……侧面

38a……第一凹部

38b……第二凹部

38c……第三凹部

39a……第一端子用凹部

39b……第二端子用凹部

40……副芯

41……内表面

42……外表面

50……粘合剂。

具体实施方式

下面，基于附图所示的实施方式，对本发明进行说明。

图1～图3所示的本发明的一个实施方式的线圈部件10，例如用作电源系电感器等。此外，在附图中，X轴(第一轴)、Y轴(第二轴)和Z轴(第三轴)相互垂直。该线圈部件10具有线圈主体20、主芯30和副芯40。线圈主体20配置于主芯30的Z轴方向的上部，进而在其上部配置有副芯40。

如图3所示，在本实施方式中，线圈主体20具有第一主体部21a、第二主体部21b和第三主体部21c。该线圈主体20能够通过对一张板状导体进行冲压加工而得到，不过也可以通过将第一主体部21a、第二主体部21b、第三主体部21c分别成形并连接在一起，来使线圈主体20成形。

第一主体部21a和第二主体部21b在Y轴方向上以规定距离相互分离且大致平行地在X轴方向上延伸。在第一主体部21a的沿X轴的一个端部设置有第一端子部22a，在第二主体部21b的沿X轴的相同侧的端部设置有第二端子部22b。第一端子部22a和第二端子部22b分别从第一主体部21a和第二主体部21b的相同侧的一个端部向Z轴的下方弯折地成形。

另外，在第一主体部21a的沿X轴的另一个端部设置有第一虚设端子部23a，在第二主体部21b的沿X轴的另一个端部设置有第二虚设端子部23b。第一虚设端子部23a和第二虚设端子部23b分别从第一主体部21a和第二主体部21b的相同侧的另一个端部向Z轴的下方弯折地成形。第一端子部22a、第二端子部22b、第一虚设端子部23a和第二虚设端子部23b的Z轴方向的下方前端变窄成锥状。

本实施方式中，第三主体部21c沿Y轴与第一主体部21a和第二主体部21b形成为一体，以将第一主体部21a的第一虚设端子部23a和第二主体部21b的第二虚设端子部23b连接。本实施方式中，优选第一主体部21a、第二主体部21b、第三主体部21c以相同的板厚构成，不过也可以不同。此外，优选图2所示的第一主体部21a的Y轴方向宽度w5和第二主体部21b的Y轴方向宽度w5为相同的宽度，还优选这些宽度w5与图3所示的第三主体部21c的Z轴方向宽度相同。

作为构成线圈主体20的导体，没有特别限定，例如能够使用铜、铜合金、银、金等。也可以在线圈主体20的表面，除了端子部22a、22b、23a、23b的前端之外形成有绝缘覆膜。关于端子部22a、22b、23a、23b的前端，优选导体部分露出以与例如安装用基板的焊盘图案等电连接。在端子部22a、22b、23a、23b以外还与主芯30或副芯40接触，因此在这些磁芯30和40的表面为导体的情况下，优选使之绝缘。此外，也可以在这些磁芯30和40的表面形成有绝缘覆膜。

如图3所示，主芯30具有大致矩形平板状的基部31。在沿基部31的Y轴的中央部，沿X轴形成有向Z轴的上方突出的中脚部33。此外，在基部31的Y轴方向的一端，沿X轴形成有向Z轴的上方突出的第一外脚部35a。另外，在基部31的Y轴方向的另一端，沿X轴形成有向Z轴的上方突出的第二外脚部35b。

在基部31的上部，中脚部33和位于中脚部33的Y轴方向的两侧的一对外脚部35a、35b沿X轴相互平行。中脚部33的X轴方向的一端沿X轴比基部31的一端突出，中脚部33的X轴方向的另一端与基部31的另一端处于同一平面上。此外，图3中，X轴方向的一端是沿X轴的进深侧，X轴方向的另一端为沿X轴的跟前侧。

另外，一对外脚部35a、35b各自的一端沿X轴比基部31突出与中脚部33相同的程度。因此，在基部31的X轴方向的一端，在外脚部35a与中脚部33之间形成第一端子用凹部39a，在外脚部35b与中脚部33之间形成第二端子用凹部39b。

另外，一对外脚部35a、35b各自的另一端在X轴方向上比中脚部33突出。因此，在基部31的X轴方向的另一端，在外脚部35a与外脚部35b之间形成第三端子用凹部39c。一对外脚部35a、35b各自的底面相对于基部31的底面32向Z轴的下方突出地形成，不过也可以如图2所示形成为同一平面(拉平)。

如图3所示，在基部31的上部，在外脚部35a与中脚部33之间沿Y轴形成有沿X轴方向延伸的第一端子用凹部38a，在外脚部35b与中脚部33之间沿Y轴形成有沿X轴方向延伸的第二端子用凹部38b。第一凹部38a具有与第一端子用凹部39a相同的Y轴方向的宽度，且将第一端子用凹部39a和第三凹部38c连接。第二凹部38b具有与第二端子用凹部39b相同的Y轴方向的宽度，且将第二端子用凹部39b和第三凹部38c连接。

线圈主体20的第一端子部22a进入第一端子用凹部39a，线圈主体20的第二端子部22b进入第二端子用凹部39b。此外，线圈主体20的第一主体部21a进入第一凹部38a，线圈主体20的第二主体部21b进入第二凹部38b。

另外，第一虚设端子部23a、第二虚设端子部23b和第三主体部21c一体地进入第三凹部38c。因此，线圈主体20的各端子部22a、22b、23a、23b在X轴方向上不从主芯30的X轴方向的两端突出。对于第三主体部21c而言，也是同样的。

但是，线圈主体20的各端子部22a、22b、23a、23b和第三主体部21c也可以在X轴方向上从主芯30的X轴方向的两端稍微突出。这是因为，容易确认有可能附着于线圈主体20的各端子部22a、22b、23a、23b的X轴方向的外表面的焊接圆角(焊肩)。

此外，也可以不将第一端子用凹部39a、第二端子用凹部39b和第三凹部38c设置在主芯30。在该情况下，线圈主体20的各端子部22a、22b、23a、23b和第三主体部21c在X轴方向上从主芯30的X轴方向的两端突出与线圈主体20的厚度相当的量以上。

第一端子部22a、第二端子部22b、第一虚设端子部23a和第二虚设端子部23b的沿Z轴的下方前端比基底底面32和外脚部35a、35b的底面向下方突出。这是因为，它们的下方前端与例如安装基板的焊盘图案电连接。

在本实施方式中，线圈主体20的第一主体部21a、第二主体部21b和第三主体部21c包围主芯30的中脚部33的周围三方，构成以1匝以下卷绕的线圈。

如图2所示，在主芯30的Z轴方向的上部配置副芯40。副芯40具有内表面41和外表面，整体具有矩形板形状。副芯40的X轴方向宽度和Y轴方向宽度优选与主芯30的X轴方向宽度和Y轴方向宽度相等，但也可以稍微不同。

本实施方式中，如图1所示，副芯40的X轴方向的一边的长度，与第一外脚部35a的侧面37a和第二外脚部35b的侧面37b的X轴方向的长度大致相同。此外，副芯40的Y轴方向的一边的长度，与第一外脚部35a的侧面37a和第二外脚部35b的侧面37b之间的间隔大致相同。

副芯40的外表面42为平坦面，其外周缘实施了倒角。外表面42为大致平面，在外表面42可拆装地吸附真空吸附头等，能够输送线圈部件10。

副芯40的内表面41也为平坦面，以中脚33的顶面34、外脚部35a及35b的各顶面36a及36b与该内表面41面对面的方式，在主芯30的Z轴方向的上部配置并固定有副芯40。本实施方式中，仅在中脚33的顶面34与副芯40的内表面41之间有粘合剂50，在外脚部35a及35b的顶面36a、36b与副芯40的内表面之间没有粘合剂50。即，在本实施方式中，仅用中脚部33的粘合剂50将主芯30和副芯40固定。

如图2所示，中脚部33的沿Y轴的宽度w3比外脚部35a、35b的各宽度w4大，优选设计为1.5～2.5倍。此外，第一外脚部35a的宽度w4和第二外脚部35b的宽度w4也可以不必是相同的长度，不过优选大致相同。此外，第一凹部38a和第二凹部38b的沿Y轴的各宽度w5分别被决定为供第一主体部21a和第二主体部21b进入各凹部38a、38b，比它们的沿Y轴的宽度略大。

第一凹部38a和第二凹部38b的沿Y轴的各宽度w5优选被决定为，与外脚部35a及35b的各宽度w4相同或其以上，且比中脚部33的宽度w3小。中脚部33的宽度w3相对于主芯30的沿Y轴的全宽w0为1/6～1/2程度。

在本实施方式中，各凹部38a、38b的从底面至中脚部33的顶面34为止的高度h1，比各凹部38a、38b的从底面至各外脚部35a、35b的顶面为止的高度h2低。高度h2与高度h1的差(h2-h1)优选为15～55μm，更优选为20～50μm。

另外，在本实施方式中，在将中脚部33的顶面34与副芯40的内表面41之间的间隙即中心间隙设为w1，将外脚部35a、35b的各顶面36a、36b与副芯40的内表面41之间的间隙设为侧间隙w2的情况下，优选中心间隙w1比侧间隙w2大。而且，优选外脚部35a、35b的各顶面36a、36b与副芯40的内表面41接触，优选侧间隙w2实际上为0。此外，优选粘合剂50的厚度与中心间隙w1相同。

收纳于各凹部38a及38b的主体部21a、21b的沿Z轴的厚度优选为与中脚部33的高度h1相同程度，不过也可以比其小，还可以比其大。主体部21a、21b的沿Z轴的厚度越大，越能够减少线圈主体20的直流电阻。在本实施方式中，主体部21a、21b的沿Z轴的厚度优选比外脚部35a、35b的高度h2小。但是，使副芯40的内表面41不为平坦面，而在与各凹部38a、38b对应的位置在内表面41形成凹部，由此也能够使主体部21a、21b的沿Z轴的厚度比外脚部35a、35b的高度h2大。

在本实施方式中，第一主体部21a由粘合剂固定于第一凹部38a的底面，同样地，第二主体部21b由粘合剂固定于第二凹部38b的底面。而且，主体部21a、21b没有由粘接等固定在副芯40的内表面41。此外，在其他实施方式中，也可以为，第一主体部21a没有由粘合剂固定在第一凹部38a的底面，同样地，第二主体部21b也没有由粘合剂固定在第二凹部38b的底面。也可以取而代之，主体部21a、21b由粘合剂等固定于副芯40的内表面41。

在本实施方式中，主芯30由包含金属磁性体(包含非晶合金磁性体)和树脂的复合磁性体形成。或者，也可以为主芯30是金属磁性体的烧结体。此外，副芯40也同样由包含金属磁性体和树脂的复合磁性体形成。或者，也可以为副芯40是金属磁性体的烧结体。主芯30和副芯40的相对磁导率例如在15～100的范围内。作为金属磁性体，例如能够使用Co基非晶合金等。

此外，主芯30和副芯40也可以由不同种类的磁性体构成，或者副芯40也可以由例如树脂或陶瓷等的非磁性体构成。

依照本实施方式的线圈部件10，本发明人等确认到，假设即使使用了包含金属磁性体的主芯30和副芯40，也能够得到较大的电感。此外，在本实施方式中，具有包含金属磁性体的磁芯30和40，因此，即使在100～170℃的高温环境下，特性相对于温度变化的变化也较小。

另外，包含金属磁性体的磁芯30及40，通常相对磁导率为15～100，与铁氧体磁芯相比相对磁导率低，但是，通过调节中脚部33与副芯40之间的间隙的宽度w1，能够得到所希望的较大的电感。此外，在具有包含金属磁性体的磁芯以外的、相对磁导率低至15～100程度的磁芯的线圈部件，通过应用本实施方式的方案，也能够得到所希望的较大的电感。

在本实施方式中，中脚部33与副芯40之间的中心间隙w1为15～55μm，更优选为20～50μm。确认到，通过设定为这种规定宽度的中心间隙w1，电感提高。其原因未必清楚，但能够如下进行推测。

即，在如图2所示的结构中，当中心间隙w1过小时，通过在该间隙部分设有粘合剂50，由于粘合剂50的厚度，中心间隙w1反而可能变大。此外，是由于副芯40容易向图2的左右倾斜，外脚部35a或35b与副芯40的内表面41之间的任一间隙(侧间隙)有可能变宽的缘故。另外，是由于当中心间隙w1过大时，因该情况本身降低由主芯30和副芯40构成的磁芯整体的电感的缘故。因此，通过设定成规定宽度的中心间隙w1，容易使侧间隙接近0，使磁芯整体的电感提高。

在本实施方式中，副芯40由设于中脚部33的顶面34的粘合剂50固定于主芯30。此外，在外脚部35a、35b与副芯40之间没有粘合剂。

副芯40仅由设置于中脚部33的顶面34的粘合剂50固定于主芯30，由此，副芯40难以相对于主芯30倾斜，能够使两侧的侧间隙w2接近0，容易提高磁芯整体的电感。此外，在外脚部35a、35b，主芯30和副芯40没有被固定，因此，即使在主芯30与副芯40之间产生由温度变化引起的热膨胀差，也难以对主芯30或副芯40施加热应力，耐久性提高，并且也难以产生由温度变化引起的特性变化。

而且，在本实施方式中，线圈主体20由板状的导体形成。通过像这样构成，直流电阻也变小，能够使大容量的电流流过，也能够适宜作为例如电源系的电感器使用。

另外，在本实施方式的线圈部件10中，即使在线圈主体20以小于1匝的方式卷绕于中脚部33的情况下，通过调节中脚部33与副芯40之间的间隙的宽度w1，也能够得到所希望的较高的电感。此外，通过使线圈主体20小于1匝，直流电阻也变小，能够在线圈主体20使较大的容许电流流过。

另外，在本实施方式中，图3所示的第一端子部22a和第二端子部22b分别能够用作电感器元件的输入输出端子，当连接到省略了图示的安装用基板时，能够与装配于基板的其它电子元件连接。此外，通过将两个虚设端子部23a、23b也连接到安装用基板，线圈部件10相对于安装用基板的安装强度提高。

而且，在本实施方式中，线圈主体20仅固定于主芯30或副芯40的任一者。当线圈主体20固定于主芯30和副芯40这两者时，在作为导体的线圈主体20与由非导体构成的主芯30或副芯40之间，存在因高温下的温度变化引起的热应力而发生形变的可能性，存在中心间隙或侧间隙变化的可能性。但是，当线圈主体20仅固定于主芯30或副芯40的任一者时，由高温下的温度变化引起的热膨胀差等所导致的应力等的影响变小，特性相对于温度变化的稳定性变高。

另外，在本实施方式中，中脚部33的宽度w3比外脚部35a、35b的宽度w4大，优选中脚部33的宽度w3为外脚部35a、35b的宽度w4的1.5～2.5倍。通过像这样设定，在线圈主体20的周围产生的磁感线的通过性良好，电感等特性提高。

另外，本发明并不限定于上述的实施方式，在本发明的范围内能够进行各种改变。

另外，在上述的实施方式中，将X轴、Y轴和Z轴作为相互垂直的轴进行了说明，但这些轴的角度只要大致为90度即可，可以包含处于即使不是90度也起到同样的效果的范围的角度。

另外，在上述的实施方式中，第三主体部21c经由第一虚设端子23a和第二虚设端子23b与第一主体部21a和第二主体部21b连接，不过也可以为第三主体部21c与第一主体部21a和第二主体部21b直接连接。

另外，在上述的实施方式中，顶面34、顶面36a和顶面36b为平面，但这些顶面也可以均为曲面，还可以均为台阶面。

另外，在上述的实施方式中，作为副芯40使用了所谓的I磁芯，不过也可以使用具有外脚部的所谓的C磁芯，副芯40的外脚部配置成与主芯30的外脚部35a、35b面对面。或者，也可以将如主芯30那样具有中脚部33和外脚部35a、35b的所谓的E磁芯用作副芯40。即，也可以为副芯的中脚部和外脚部配置成与主芯的中脚部和外脚部面对面。

另外，也可以是主芯30和副芯40在顶面36a和顶面36b这两者结合的一个磁芯。在该情况下，即使没有粘合剂50，也能够制作该线圈部件10。

另外，在上述的实施方式中，为了在高温环境下(100～170℃)使用，主芯30使用温度变化较小的金属磁性体，但并不限定于此，也可以是铁氧体磁芯。

另外，作为其他实施方式，也可以将主芯30的中脚部在Y轴方向上配置两个以上且平行地配置。在该情况下，在各中脚部之间还形成凹部。在该实施方式中，线圈主体可以由一个板状的导体形成，在端部具有通电用的端子部。

另外，线圈主体20并不限定于板状的导体，也可以是导线。

实施例

下面，基于更详细的实施例，对本发明进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。

实施例1

制造了图1～3所示的线圈部件10的样品。对于该线圈部件10的样品，在以下的条件下测量了电感。

使本实施方式的线圈部件10的中心间隙w1如图4所示的横轴所示的那样变化，对于线圈部件10的各样品，使用阻抗分析仪测定了电感L。将其结果在图4中表示。

如该图4所示，判断出，当中心间隙w1从0稍微变大时，电感减少，不过以大致10μm为界限转变成增加。而且，判断出，在w1为15μm～20μm之后，得到比w1为0的情况大的电感。此外，判断出，随着w1增加而得到的电感也增加，在w1超过55μm时，与w1为0的情况相比得到的电感变低。