JP2018190821A - インダクタ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用時にクラックが発生しにくいインダクタ素子を提供する。【解決手段】 コイル状に導体が巻回してある巻線部と、巻線部の周囲を囲み、磁性粉体と樹脂とを含むコア部と、を有するインダクタ素子である。巻線部は、内周面を有する。内周面から巻軸中心に向けて所定範囲内の距離であるコア部の領域を巻線内周近傍領域とする。巻軸中心から垂直な外側方向に巻線部が存在し巻軸中心から垂直な外側方向に向けて所定範囲内の距離であるコア部の領域を中芯中央領域とする。中芯中央領域の磁性粉体の面積割合をＳα（％）、巻線内周近傍領域の磁性粉体の面積割合をＳβ１（％）とする場合に、Ｓα−Ｓβ１≧５．０％である。【選択図】図２

Description

本発明は、インダクタ素子に関する。

インダクタ素子の一例として、金属磁性粉に樹脂を加えて加圧成形して得られるコアの内部にコイルを埋設しているインダクタ素子が知られている。

下記の特許文献１には、磁性粉末と熱硬化性樹脂とを混合し、加圧成形して２個の圧粉体を成形し、それらの圧粉体でコイル部を挟み込むように再加圧するとともに熱硬化を行うコイル部品の製造方法が記載されている。そして、それらの圧粉体は再加圧成形する際に圧粉体の形状が崩れない硬度の強硬度部と圧粉体の形状が崩れる硬度の弱硬度部を設け、再圧縮により弱硬度部を崩しながら成形を行っている。

しかしながら、特許文献１の技術では、圧粉体の一部を崩して再圧縮して成形する必要がある。近年、コイル部品の大電流化が進み、コイルの直流重畳特性の向上が求められている。直流重畳特性の向上のためには、密度を高密度にすることが求められている。

また、再加圧成形時に弱硬度部の形状が崩れやすいために十分な圧力伝達が行えず、特に圧粉体同士を接合させる部分の密度が低くなりやすい。すなわち、最終的に得られるインダクタ素子において、コアの密度ムラが生じやすい。さらに、密度を高くするために再加圧成形時の圧力を高くしようとすると、コイル被膜が破れたり、金型内壁と磁性粉末表面との擦れが発生したりして、耐電圧を低下させやすい。

特開２００２−２５２１２０号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、使用時にクラックが発生しにくいインダクタ素子を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明に係るインダクタ素子は、
コイル状に導体が巻回してある巻線部と、
前記巻線部の周囲を囲み、磁性粉体と樹脂とを含むコア部と、を有するインダクタ素子であって、
前記巻線部は、内周面、外周面、および、巻軸中心に沿って相互に反対側に位置する第１端面および第２端面を有し、
前記内周面から前記巻軸中心に向けて所定範囲内の距離である前記コア部の領域を巻線内周近傍領域とし、
前記第１端面から前記巻軸中心と平行な外側方向に向けて所定範囲内の距離である前記コア部の領域を巻線第１端面近傍領域とし、
前記第２端面から前記巻軸中心と平行な外側方向に向けて所定範囲内の距離である前記コア部の領域を巻線第２端面近傍領域とし、
前記巻軸中心から垂直な外側方向に前記巻線部が存在し前記巻軸中心から前記垂直な外側方向に向けて所定範囲内の距離である前記コア部の領域を中芯中央領域とする場合であって、
前記中芯中央領域の磁性粉体の面積割合をＳα（％）、
前記巻線内周近傍領域の磁性粉体の面積割合をＳβ１（％）とする場合に、
Ｓα−Ｓβ１≧５．０％である。

本発明に係るインダクタ素子は、上記の構成を有することにより、使用時のクラック発生を抑制することができる。

さらに、
前記巻軸中心を通過し前記巻軸中心と平行な任意の断面において、
前記中芯中央領域全体に占める前記磁性粉体の面積割合をＳα（％）、
前記第１端面近傍領域全体に占める前記磁性粉体の面積割合をＳβ２（％）、
前記第２端面近傍領域全体に占める前記磁性粉体の面積割合をＳβ３（％）、
Ｓβ２とＳβ３との平均をＳβ４とする場合に、
Ｓα−Ｓβ４≧−２．０％であることが好ましい。

さらに、Ｓα−Ｓβ４≧０％であることが好ましい。

さらに、Ｓα−Ｓβ４≧５．０％であることが好ましい。

さらに、Ｓα≧６５％であることが好ましい。

さらに、Ｓβ１≧６０％であることが好ましい。

さらに、Ｓβ４≧６０％であることが好ましい。

図１は本発明の第１実施形態に係るインダクタ素子の断面図である。 図２は図１に示すインダクタ素子の製造過程に用いる予備成形体およびインサート部材を表す斜視図である。 図３は図２に示すIII−III線に沿う断面図である。 図４は本発明の第２実施形態に係るインダクタ素子の断面図である。 図５は図４に示すインダクタ素子の製造方法を示す断面図である。 図６は本発明の第１実施形態に係るインダクタ素子の製造過程で用いる予備成形体およびインサート部材の斜視図である。 図７は本発明の第１実施形態に係るインダクタ素子の製造過程で用いる予備成形体およびインサート部材の斜視図である。 図８は本願実施例１のインダクタ素子の断面写真である。 図９は本願比較例１のインダクタ素子の断面写真である。 図１０は本願実施例１１のインダクタ素子の断面写真である。 図１１は本願比較例１１のインダクタ素子の断面写真である。 図１２は本願実施例１の中芯中央領域のＳＥＭ画像である。 図１３は本願比較例１の中芯中央領域のＳＥＭ画像である。 図１４は本願実施例１１の中芯中央領域のＳＥＭ画像である。 図１５は本願比較例１１の中芯中央領域のＳＥＭ画像である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されない。

第１実施形態
図１は後述する巻線部４の巻軸中心４αを通過し、巻軸中心４αと平行な断面である。図１に示すように、本発明の一実施形態におけるインダクタ素子２は、巻線部４と、コア部６と、を有する。巻線部４では、導体５がコイル状に巻回してある。コア部６は、巻線部４の内周側に位置する内周部（中芯部とも言う）６ａと、巻線部４の外周側に位置する外周部６ｂと、を有する。巻線部４を構成する導体５とコア部６の隙間部６ｃには、コア部６を構成する磁性体粉および樹脂が入り込んでいる。

巻線部４は、内周面４β１、外周面４β４、および、巻軸中心４αに沿って相互に反対側に位置する第１端面４β２および第２端面４β３を有する。

本実施形態のインダクタ素子２は、コア部６の上面および下面がＺ軸に対して略垂直であり、コア部６の側面は、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に対して略垂直となっている。また、巻線部４の巻軸はＺ軸に対して略平行となっている。ただし、コア部６の形状は、図１の形状に限定されず、円柱形、楕円柱などであっても良い。

本実施形態のインダクタ素子２のサイズは、特に限定されないが、例えば、リード部５ａ，５ｂを除く部分が、（２〜１７）ｍｍ×（２〜１７）ｍｍ×（１〜７）ｍｍの直方体または立方体に含まれるサイズである。なお、図１では、図２に示す巻線部４のリード部５ａ，５ｂの図示が省略してある。巻線部４を構成する導体５の両端に形成してあるリード部５ａ，５ｂは、図１に示すコア部６の外部に取り出されるようになっている。

巻線部４を構成する導体（導線）５には、必要に応じて外周を絶縁被覆層で被覆してある。導体５としては、たとえばＣｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、あるいはこれらの金属を含む合金などで構成してある。絶縁被覆層は、たとえばポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエステル−イミド、ポリエステル−ナイロンなどで構成してある。導体５の横断面形状は、特に限定されず、円形、平角形状などが例示される。本実施形態では、導体５の横断面形状は円形としている。

コア部６は、磁性粉体および樹脂（バインダ）を有する。磁性粉体の材質としては、特に限定されないが、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎなどのフェライト、Ｆｅ−Ｓｉ（鉄―シリコン）、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ；鉄−シリコン−アルミニウム）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ（鉄−シリコン−クロム）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、などの金属が例示される。好ましくは、Ｆｅ−ＳｉまたはＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒである。磁性粉体の結晶構造には特に限定はなく、アモルファス、結晶質などが例示される。樹脂の種類としては、特に限定されないが、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、シリコン樹脂、これらを組み合わせたものなどが例示される。

本実施形態では、コア部６が、その内部において所定の密度差を有することに特徴がある。

図１に示すように、内周面４β１から巻軸中心４αに向けて１００μｍ以内である領域を巻線内周近傍領域６β１、第１端面４β２から巻軸中心４αと平行な外側方向に向けて１００μｍ以内である領域を第１端面近傍領域６β２、第２端面４β３から巻軸中心４αと平行な外側方向に向けて１００μｍ以内である領域を第２端面近傍領域６β３とする。巻軸中心４αから垂直な外側方向に巻線部４が存在し、巻軸中心４αから当該垂直な外側方向に向けて２８０μｍ以内である領域を中芯中央領域６αとする。

本実施形態に係るインダクタ素子は、中芯中央領域６α全体に占める磁性粉体の面積割合をＳα（％）、巻線内周近傍領域６β１全体に占める磁性粉体の面積割合をＳβ１（％）とする場合に、Ｓα−Ｓβ１≧５．０％である。すなわち、コア部６の中で、巻線５に近い部分よりも巻軸中心４αに近い部分の方が磁性粉体の密度が高い。また、Ｓα−Ｓβ１は、５．４％以上としてもよい。また、Ｓα−Ｓβ１には上限はないが、通常は２０％以下である。また、Ｓα−Ｓβ１は７．５％以下であってもよい。

本実施形態に係るインダクタ素子は、コア部６の中で、巻軸中心４αに近い部分における磁性粉体の密度を、巻線５の内側であって、巻線５に近い部分における磁性粉体の密度よりも高くすることにより、クラックの発生を抑制することができる。さらに、インダクタンスおよび直流重畳特性を向上させることができる。

本実施形態に係るインダクタ素子は、第１端面近傍領域６β２全体に占める磁性粉体の面積割合をＳβ２（％）、第２端面近傍領域６β３全体に占める磁性粉体の面積割合をＳβ３（％）、Ｓβ２とＳβ３との平均をＳβ４（％）とする場合に、Ｓα−Ｓβ４≧−２．０％であることが好ましい。より好ましくはＳα−Ｓβ４≧０％であり、さらに好ましくはＳα−Ｓβ４≧５．０％である。すなわち、本実施形態に係るインダクタ素子は、巻軸中心４αに近い部分における磁性粉体の密度が、巻線５のＺ軸方向上側および下側であって、巻線５に近い部分における磁性粉体の密度と同等以上であることが好ましい。上記の構成とすることにより、クラックの発生を抑制しやすくなり、さらに、インダクタンスおよび直流重畳特性を向上させやすくすることができる。

また、本実施形態に係るインダクタ素子は、Ｓα≧６５％であることが好ましい。さらに、Ｓβ１≧６０％であることが好ましく、Ｓβ４≧６０％であることが好ましい。すなわち、磁性粉体の密度が所定量以上であることが好ましい。磁性粉体の密度を高密度とすることで、クラックの発生を抑制しやすくなり、さらに、インダクタンスおよび直流重畳特性を向上させやすくすることができる。

磁性粉体の面積割合の測定方法には特に制限はない。例えば、インダクタ素子断面のＳＥＭ画像から目視にて面積割合を算出することができる。ＳＥＭ画像の観察にはＳＵ８２０（株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いた。また、画像解析ソフトとしてはＮａｎｏＨｕｎｔｅｒ ＮＳ２Ｋ−Ｐｒｏ（ナノシステム株式会社製）を用いた。ＳＥＭ画像から面積割合を算出する場合には、ＳＥＭ画像の倍率および大きさには特に制限はない。例えば１００〜１８０倍で４８０μｍ×５６０μｍとすることができる。

また、通常は、磁性粉体の面積割合は各領域内で均一であるとみなすことができる。誤差を小さくする観点から、通常は各領域内で概ね均等な配置になるように複数の測定箇所を適宜設定し、各測定箇所での磁性粉体の面積割合の測定結果を平均した結果を用いる。測定箇所の設定数は各領域の大きさや形状等によって適宜設定する。例えば、中芯中央領域および巻線内周近傍領域では、好ましくは３か所以上、さらに好ましくは５か所以上の測定箇所を各測定領域内で概ね均等な配置になるように適宜設定する。そして、各測定箇所での測定結果を平均して領域全体の測定結果とみなす。第１端面近傍領域および第２端面近傍領域では、通常は１つの測定箇所における測定結果を領域全体の測定結果とみなしてよい。

次に、図１に示すインダクタ素子２の製造方法について図２および図３を用いて説明する。

本発明の一実施形態におけるインダクタ素子の製造方法により製造されるインダクタ素子２は、２つの予備成形体６０ａ，６０ｂと、空芯コイルなどで構成される巻線部４を有するインサート部材と、を一体化することにより製造される。巻線部４を構成する導体５の両端は、リード部５ａ，５ｂとして、巻線部４の外側に引き出されている。端子（図示せず）はリード部５ａ，５ｂと本圧縮後に接続してもよいし、本圧縮前に予め接続しておいてもよい。

各予備成形体６０ａ，６０ｂには、それぞれ接合予定面７０ａ，７０ｂが形成してあり、それらが相互に突き合わされて接合される。それぞれの接合予定面７０ａ，７０ｂには、それぞれ巻回部４の上半部および下半分を収容するための収容凹部９０ａ，９０ｂが形成してある。収容凹部９０ａ，９０ｂの大きさは、インサート部材としての巻線部４が、その内外周および巻軸方向端部が接触して入り込める程度の大きさである。また、収容凹部９０ａ，９０ｂが大きくなるほど、Ｓβ１，Ｓβ２および／またはＳβ３が小さくなる傾向にある。これにより、Ｓα−Ｓβ１，Ｓα−Ｓβ２および／またはＳα−Ｓβ３を大きくしやすくなる。

さらに、収容凹部９０ａ，９０ｂには、深さａの溝部および深さｂの溝部が図３に示す位置に形成されていてもよい。溝部自体は圧着により消滅するが、収容凹部９０ａ，９０ｂに溝部を形成することで、巻回部４の近傍が低密度化する効果がある。さらに具体的には、ａが大きいほどＳβ１が小さくなる傾向にあり、ｂが大きいほどＳβ２およびＳβ３が小さくなる傾向にある。

また、いずれか一方または双方の接合予定面７０ａ，７０ｂには、リード部５ａ，５ｂをコア部６の外側に引き出すための引出溝８０が形成してある。なお、図２には一対のリード部５ａ，５ｂを記載しているが、図３では一対のリード部５ａ，５ｂを省略している。

まず、予備成形体６０ａ，６０ｂの原料となる顆粒を製造する。顆粒の製造方法には特に制限はない。たとえば磁性粉体に樹脂を添加し撹拌した後に乾燥させることで製造することができる。

磁性粉体の粒径に特に制限はないが、例えば平均粒径が０．５〜５０μｍの磁性粉体を用いることができる。樹脂としては、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、シリコン樹脂、これらを組み合わせたものなどが例示される。また、磁性粉体と樹脂とを混合する前に、磁性粉体表面に絶縁被膜を形成してもよい。例えば、ゾルゲル法によりＳｉＯ_２膜である絶縁被膜を形成することができる。

また、磁性粉体に樹脂を添加し撹拌した後にメッシュを通過させることで粗大な顆粒を取り除いてもよい。また、樹脂は磁性粉体に添加する際に溶媒で希釈してもよい。溶媒としては、例えばケトン類等が用いられる。

樹脂の含有量には特に制限はないが、磁性粉体１００ｗｔ％に対して１．０〜６．０ｗｔ％含有することが好ましい。樹脂の含有量を適量とすることにより、後述する本圧縮時に接合予定面７０ａ，７０ｂを接合しやすくなる。また、樹脂の含有量が多いほど磁性粉体の密度が小さくなり、Ｓα，Ｓβ１，Ｓβ２およびＳβ３が小さくなる傾向にある。

予備成形体６０ａ，６０ｂは、前記磁性粉体および前記樹脂を含む顆粒を金型のキャビティ内に充填し、予備圧縮成形して製造される。予備圧縮成形時の圧力には特に制限はないが、２．５×１０^２ 〜１×１０^３ ＭＰａ（２．５〜１０ｔ／ｃｍ^２ ）とすることが好ましい。また、予備成形体６０ａ，６０ｂの密度には特に制限はない。たとえば、４．０〜６．５ ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

予備圧縮成形時の圧力を２．５×１０^２ 〜１×１０^３ ＭＰａとすることで、後述する本圧縮後に生じる巻線部４の位置の歪みおよび／または巻線の形状の歪みを防止し、耐電圧、インダクタンスおよび直流重畳特性が全て優れたインダクタ素子を製造しやすくなる。また、予備成形体６０ａ，６０ｂの密度を上記の範囲内、特に４．０ｇ／ｃｍ^３以上とすることで、上記Ｓα，Ｓβ１，Ｓβ２，Ｓβ３を高くしやすくなる。また、６．５ｇ／ｃｍ^３以下とすることで製品の防錆効果を維持しやすくなる。これは、高密度な予備成形体が得られるように高圧で成形してしまうと前記絶縁皮膜が剥離しやすくなるためである。

次に、得られた予備成形体６０ａ，６０ｂおよびインサート部材を図２および図３に示す態様で、予備成形体製造時とは別の金型のキャビティ内に配置し、本圧縮（圧着）を行うことでインダクタ素子２を得ることができる。本圧縮時の圧力には特に制限はないが、たとえば１×１０^２〜８×１０^２ＭＰａ（１〜８ｔ／ｃｍ^２）とすることが好ましい。また、本圧縮時の圧力は予備圧縮成形時の圧力（１００％）に比較して、好ましくは、４０〜８０％程度に低く、さらに好ましくは５０〜６０％程度に低い。本圧縮時の圧力を予備圧縮成形時の圧力よりも低くすることで、本圧縮後に生じる巻線部４の位置の歪みおよび／または巻線の形状の歪みを防止しやすくなり、予備圧縮成形時の圧力が本圧縮時の圧力と比べて大きいほど耐電圧特性が向上しやすい傾向にある。

また、本圧縮後に金型から取り出したインダクタ素子２に対して加熱を行うことで樹脂を完全硬化させることが好ましい。具体的には、金型から取り出したインダクタ素子２に対して、樹脂が硬化開始する温度よりも高い温度で加熱することにより、樹脂を完全硬化させることが好ましい。

上記の製造方法で得られるインダクタ素子２は、巻線部４の位置の歪みおよび／または巻線の形状の歪みが小さく、コア部６、特に中芯中央領域６αを高密度に形成することができる。したがって、インダクタンスおよび直流重畳特性を向上させながら耐電圧も向上させることができる。

本実施形態では、最終的に得られるインダクタ素子２のコア部６について、均一かつ高密度で作製できる。その結果、従来のインダクタ素子よりもインダクタンスおよび直流重畳特性を向上させることができる。

本実施形態に係るインダクタ素子２を製造する方法としては、図２および図３に示す方法の他、例えば、図６に示すように、板形状の予備成形体６０ａ１およびポット形状の予備成形体６０ｂ１を準備する方法がある。なお、予備成形体には図２および図３に示す方法と同様に深さａの溝部および深さｂの溝部を形成してもよい。また、図７に示すように、３個の予備成形体６０ｅ２，６０ｈ，６０ｉを準備する方法がある。また、予備成形体の形状は図６および図７に示す形状でなくてもよく、最終的に得られるインダクタ素子２が図１に示す形状となればよい。なお、予備成形体には図２および図３に示す方法と同様に深さａの溝部および深さｂの溝部を形成してもよい。また、予備成形体の個数が多いほど直流重畳特性が向上する傾向にある。

第２実施形態
以下、第２実施形態について図４および図５を用いて説明するが、第１実施形態と共通する点については説明を省略する。

図４に示す第２実施形態のインダクタ素子２Ａは、前記中芯中央領域６αおよび巻線内周近傍領域６β１を含む中芯部６ａ１における磁性粉体の密度が第１実施形態よりもさらに高い。この場合には、中芯中央領域６αにおける磁性粉体の面積割合Ｓαおよび巻線内周近傍領域６β１における磁性粉体の面積割合Ｓβ１が高くなる傾向にあり、第１実施形態と比較して直流重畳特性がさらに向上する傾向にある。

第２実施形態のインダクタ素子２Ａを製造する方法としては特に制限はないが、たとえば、図５に示すように、中芯部６ａ１αの高さが外周部６ｂ１αの高さよりもｚ１だけ高い予備成形体６０ａ１を準備する方法がある。また、同様にして中芯部６ａ１βの高さが外周部６ｂ１βの高さよりもｚ２だけ高い予備成形体６０ｂ１を準備する。

そして、図５に示すような予備成形体６０ａ１，６０ｂ１を用いて、第１実施形態と同様な本圧縮成形を行うことで、中芯部６ａ１における磁性粉体の量が外周部６ｂ１における磁性粉体の量より多くなり、中芯部６ａ１（中芯中央領域６αおよび巻線内周近傍領域６β１における磁性粉体の密度が第１端面近傍領域６β２および第２端面近傍領域６β３を含む外周部６ｂ１における磁性粉体の密度より高くなる。

なお、ｚ１とｚ２との大小関係には特に制限はない。すなわち、ｚ１＞ｚ２であってもよく、ｚ１＜ｚ２であってもよい。さらに、ｚ１またはｚ２が０でもよい。

また、図５に示すように、内周部６ａ１α，６ａ１βでは、Ｚ軸方向の長さが、外周部６ｂ１α，６ｂ１βよりも長いため、図４に示す中芯部６ａ１では、外周部６ｂ１よりも圧縮力が強く作用して密度が高くなる。

また、図７に示す形状の予備成形体を用いる場合においても、本圧縮成形後に中芯部となる予備成形体における磁性粉体の密度を高くする場合には、最終的に得られるインダクタ素子は中芯部の密度が高くなり上記と同様の効果が得られる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
実施例１では、図２および図３に示す形状の予備成形体を予備圧縮成形にて作製し、その後、本圧縮を行い図１に示す形状のインダクタ素子を得た。なお、ａ＝０．２０ｍｍ、ｂ＝０．４０ｍｍとした。

まず、金型のキャビティ内に充填する顆粒を準備した。磁性粉末としてＦｅ−Ｓｉ合金（平均粒径２５μｍ）を用意し、磁性粉末表面にゾルゲル法を用いたＳｉＯ_２膜である絶縁被膜を形成した。上記磁性粉末にアセトンに希釈したエポキシ樹脂を、磁性粉末全体を１００重量％として３重量％加え攪拌した。撹拌した後に、２５０ミクロンの目開きのメッシュをパスさせ、室温で２４時間乾燥させ、金型のキャビティ内に充填する顆粒を得た。

金型のキャビティ内に前記顆粒を充填し、予備圧縮成形を行い、図２および図３に示す形状の予備成形体を作製した。予備圧縮成形時の圧力は４００ＭＰａとした。

次に、作製した予備成形体およびインサート部材を、予備圧縮成形に用いた金型とは別の金型のキャビティ内に配置した。キャビティ内部に、図２および図３に示す２個の予備成形体と、内径４ｍｍ、高さ３ｍｍの巻線部を有するインサート部材と、を図２および図３に示す態様で配置した。

次に、図３のＺ軸方向の上下から加圧して本圧縮した。本圧縮時の成形圧力は１００ＭＰａとした。

その後に、金型から成形体を取り出し、前記エポキシ樹脂が硬化開始する温度（１１０℃）よりも高い１８０℃で１時間の加熱処理を行い、前記エポキシ樹脂を硬化させ、表１に示す各実施例のインダクタ素子のサンプル（試料番号１〜３）を得た。得られたコア部の寸法は、縦７ｍｍ×横７ｍｍ×高さ５．４ｍｍであった。

このようにして得られたインダクタ素子のサンプルについて、Ｓα、Ｓβ１、Ｓβ２およびＳβ３を測定した。具体的には、インダクタ素子断面の各測定箇所について４８０μｍ×５６０μｍのＳＥＭ画像を観察してＳα、Ｓβ１、Ｓβ２およびＳβ３を算出した。Ｓαについては、中芯中央領域を巻軸中心と平行な方向に沿って６等分し、各部分について、１か所ずつ、合計６か所の測定箇所を設定した。Ｓβ１については、巻線内周近傍領域を巻軸中心と平行な方向に沿って６等分し、各部分について１か所ずつ、合計６か所の測定箇所を設定した。Ｓβ２およびＳβ３については各近傍領域について１か所ずつ、測定箇所を設定した。そして、各測定箇所における磁性粉体の面積割合を算出して、平均することにより、Ｓα、Ｓβ１、Ｓβ２およびＳβ３を算出し、さらにＳβ２とＳβ３とを平均してＳβ４を算出した。Ｓα、Ｓβ１、Ｓβ２、Ｓβ３、Ｓα−Ｓβ１およびＳα−Ｓβ４を、各測定箇所における磁性粉体の面積割合と合せて表１に示す。

さらに、各インダクタ素子のサンプルのクラック発生について評価を行った。さらに、インダクタンスＬ_０および直流重畳特性を測定した。結果を表２に示す。

インダクタンスＬ_０の測定は、測定周波数１００ＫＨｚ、測定電圧０．５ｍＶで、ＬＣＲメータ（ヒューレットパッカード（株）製）を用いて行った。インダクタンスＬ_０は３７．６〜５６．４μＨを良好とした。

直流重畳特性の測定は、各インダクタ素子のサンプルに直流電流を０から印加していき、電流０の時のインダクタンス（μＨ）に対して、７０％に低下する時に流れる電流の値（アンペア）をＩｓａｔ（Ａ）とし、Ｉｓａｔの数値で評価した。Ｉｓａｔが３．６Ａ以上の場合に直流重畳特性が良好であり、５．０Ａ以上の場合にさらに良好であるとした。

クラック発生の評価については、各インダクタ素子のサンプルを８５℃、８５％ＲＨの高温高湿下に５００時間放置した後に、直流電流を０から印加していき、クラックが発生した時に流れる電流の値をＩｃｒ（Ａ）とした。

そして、Ｉｃｒ−Ｉｓａｔ＞０Ａの場合にクラック抑制効果が良好であるとし、Ｉｃｒ−Ｉｓａｔ＞１．０Ａの場合にクラック抑制効果がさらに良好であるとした。表２のクラック評価欄では、Ｉｃｒ−Ｉｓａｔ＞１．０Ａの場合を○、０Ａ＜Ｉｃｒ−Ｉｓａｔ≦１．０Ａの場合を△、Ｉｃｒ−Ｉｓａｔ≦０Ａの場合を×とした。

さらに、実施例１のインダクタ素子のサンプルについて、断面写真を撮影した。結果を図９に示す。さらに、実施例１の中芯中央領域のＳＥＭ画像を図１２に示す。

比較例１
比較例１では、実施例１と同様に顆粒を作製したのちに、本圧縮用の金型のキャビティにインサート部材を配置し、顆粒を充填させ、予備圧縮成形なしで本圧縮を行った。予備圧縮成形なしで本圧縮を行った点以外は実施例１と同様にしてインダクタ素子を作製した。結果を表１および表２に示す。ただし、比較例１では、予備圧縮成形を行わなかったために空芯コイルが変形した結果、実施例１とは異なり巻線内部近傍領域における密度を６ヶ所測定できなかった。そのため、巻線内部近傍領域における密度の測定箇所を５か所とした。さらに、比較例１の中芯中央領域のＳＥＭ画像を図１３に示す。

さらに、比較例１のインダクタ素子のサンプルについて、断面写真を撮影した。結果を図９に示す。

表１、図１２，図１３より、本願実施例１は、中芯中央領域の密度が巻線内部中央領域の密度より高い。さらに、第１端面近傍領域の密度および第２端面近傍領域の密度の平均密度と比較しても、中芯中心部の密度が高い。これに対し、本願比較例１は、巻線内部中央領域の密度および中芯中央領域の密度が同等程度である。さらに、第１端面近傍領域の密度および第２端面近傍領域の密度の平均密度と比較する場合に、中芯中央領域の密度が低い。さらに、図８および図９を比較すれば、本願実施例１のインダクタ素子は本願比較例１のインダクタ素子と比較して歪みが小さい。

また、表１および表２より、本願実施例１のインダクタ素子は、特に巻線内周近傍領域における磁性粉末の面積割合のバラツキが小さいことが分かる。すなわち、本願実施例１のインダクタ素子は、巻線内周近傍領域における磁性粉末の密度のバラツキが小さくなり、特性のバラツキが小さくなる。

さらに、表１および表２より、Ｓα−Ｓβ１が５．０％以上である本願実施例１は、Ｓα−Ｓβ１が５．０％未満である本願比較例１と比較してクラック抑制効果が大きい。また、Ｓα−Ｓβ４が５．０％以上である本願実施例１は、Ｓα−Ｓβ４が−２．０％未満である本願比較例と比較して、例えば、１５０℃の高温放置試験前後のインダクタンス変化率が小さく優れている。本願実施例１はコイル周辺の密度が低く、コイルの歪曲が小さいためにインダクタンス変化率が小さくなると考えられる。さらにＳαが６５％以上である本願実施例１は、Ｓαが６５％未満である本願比較例１と比較してＩｓａｔが高く、直流重畳特性が優れている。

実施例２〜５
実施例２〜５では、実施例１からａおよびｂを変化させ、材料充填率を制御することにより、Ｓα−Ｓβ１が５．０％以上となる範囲でＳα，Ｓβ１，Ｓβ２，Ｓβ３およびＳβ４を変化させた実施例である。

具体的には、実施例２および実施例３では、ａおよびｂを実施例１より小さくした。実施例４および実施例５では、ａおよびｂを実施例１より小さくし、さらに、顆粒の充填率を低下させた。結果を表２に示す。実施例２〜５はいずれもＳα−Ｓβ１が５．０％以上であり、クラック抑制効果が大きかった。

また、Ｓα−Ｓβ４≧−２．０％である実施例１〜３および５はＳα−Ｓβ４＜−２．０％である実施例４と比較してクラック抑制効果が大きかった。さらに、Ｓα−Ｓβ４≧０％である実施例１，２および５はＳα−Ｓβ４＜０％である実施例３と比較してさらにクラック抑制効果が大きかった。

実施例１１および比較例１１
磁性粉末としてＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金（平均粒径２５μｍ）を用意した点以外は実施例１と同条件で実施例１１を、比較例１と同条件で比較例１１を、それぞれ作成した。結果を表２に示す。また、実施例１１のインダクタ素子のサンプルについて、断面写真を撮影した。結果を図１０に示す。比較例１１のインダクタ素子のサンプルについて、断面写真を撮影した。結果を図１１に示す。さらに、実施例１１の中芯中央領域のＳＥＭ画像を図１４に、比較例１１の中芯中央領域のＳＥＭ画像を図１５に示す。

実施例１１および比較例１１より、磁性粉末の種類がＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金である場合においても、磁性粉末の種類がＦｅ−Ｓｉ合金の場合と同様の傾向を示した。

実施例２１
実施例２１では、予備成形体の形状を図５に示す形状に変更した点以外は実施例１と同条件でインダクタ素子を作成した。なお、ｚ１＝ｚ２＝８００μｍとした。結果を表２に示す。

表２より、予備成形体の形状を図５に示す形状とした実施例２１は、実施例１と比較してＳαおよびＳβ１がさらに大きくなり、Ｓα−Ｓβ４もさらに大きくなった。その結果、直流重畳特性がさらに向上した。

２，２Ａ… インダクタ素子
４… 巻線部
４α…巻軸中心
４β１…内周面
４β２…第１端面
４β３…第２端面
４β４…外周面
５… 導体
６… コア部
６ａ…内周部
６ｂ…外周部
６α…中芯中央領域
６β１…巻線内周近傍領域
６β２…第１端面近傍領域
６β３…第２端面近傍領域
６０ａ〜６０ｋ… 予備成形体
７０ａ〜７０ｎ… 接合予定面
８０，８０ａ，８０ｂ… 引出溝
９０ａ，９０ｂ… 収容凹部

Claims (7)

1. コイル状に導体が巻回してある巻線部と、
   前記巻線部の周囲を囲み、磁性粉体と樹脂とを含むコア部と、を有するインダクタ素子であって、
   前記巻線部は、内周面、外周面、および、巻軸中心に沿って相互に反対側に位置する第１端面および第２端面を有し、
   前記内周面から前記巻軸中心に向けて所定範囲内の距離である前記コア部の領域を巻線内周近傍領域とし、
   前記第１端面から前記巻軸中心と平行な外側方向に向けて所定範囲内の距離である前記コア部の領域を巻線第１端面近傍領域とし、
   前記第２端面から前記巻軸中心と平行な外側方向に向けて所定範囲内の距離である前記コア部の領域を巻線第２端面近傍領域とし、
   前記巻軸中心から垂直な外側方向に前記巻線部が存在し前記巻軸中心から前記垂直な外側方向に向けて所定範囲内の距離である前記コア部の領域を中芯中央領域とする場合であって、
   前記中芯中央領域の磁性粉体の面積割合をＳα（％）、
   前記巻線内周近傍領域の磁性粉体の面積割合をＳβ１（％）とする場合に、
   Ｓα−Ｓβ１≧５．０％であるインダクタ素子。
2. 前記巻軸中心を通過し前記巻軸中心と平行な任意の断面において、
   前記中芯中央領域全体に占める前記磁性粉体の面積割合をＳα（％）、
   前記第１端面近傍領域全体に占める前記磁性粉体の面積割合をＳβ２（％）、
   前記第２端面近傍領域全体に占める前記磁性粉体の面積割合をＳβ３（％）、
   Ｓβ２とＳβ３との平均をＳβ４（％）とする場合に、
   Ｓα−Ｓβ４≧−２．０％である請求項１に記載のインダクタ素子。
3. Ｓα−Ｓβ４≧０％である請求項２に記載のインダクタ素子。
4. Ｓα−Ｓβ４≧５．０％である請求項３に記載のインダクタ素子。
5. Ｓα≧６５％である請求項１〜４のいずれかに記載のインダクタ素子。
6. 前記巻線内周近傍領域の磁性粉体の面積割合をＳβ１（％）とする場合に、
   Ｓβ１≧６０％である請求項１〜５のいずれかに記載のインダクタ素子。
7. 前記第１端面近傍領域全体に占める前記磁性粉体の面積割合をＳβ２（％）、
   前記第２端面近傍領域全体に占める前記磁性粉体の面積割合をＳβ３（％）、
   Ｓβ２とＳβ３との平均をＳβ４（％）とする場合に、
   Ｓβ４≧６０％である請求項１〜６のいずれかに記載のインダクタ素子。

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