电感器和使用电感器的电压转换器的制作方法

本发明涉及在设置有一对外部电极的本体的一对端部之间设置导体而构成的电感器和使用它的电压转换器。
背景技术：
：以往，作为将多个线圈导体设置于一个部件的电感器，例如存在专利文献1公开的线圈部件。该线圈部件具备：第1线圈部和第2线圈部、中间构件、屏蔽构件。第1线圈部和第2线圈部分别是具有鼓型的芯体和绕组并在芯体的卷芯部卷绕有绕组而构成。芯体的卷芯部的轴线以彼此平行的状态配置，中间构件位于第1线圈部和第2线圈部之间。屏蔽构件形成于第1线圈部和第2线圈部各自的绕组的外侧表面的至少局部。通过该中间构件，减少第1线圈部和第2线圈部间的串扰。专利文献1:日本特开2008-187043号公报然而，对于公开于专利文献1那样的以往的电感器而言，无法充分减少其电阻成分(r成分)，在流动有大电流的情况下，温度超过允许范围地上升。因此，若在输入电压与输出电压之间进行电压转换的dc/dc转换器那样的电压转换器使用上述以往那样的电感器，则在发热/散热性方面产生问题。因此，谋求电感器的电阻成分的进一步减少。技术实现要素：本发明是为了解决这样的课题而完成的，是一种电感器，具备由电绝缘材料构成的多个本体、跨本体的一对端部之间并设置于本体内的导体、形成于本体的一对端部并与导体的各端部电连接的一对外部电极而构成，上述电感器的特征在于，多个导体分别由截面成为矩形状的扁平线构成，多个导体分别具有以特定的匝数卷绕的圆筒状卷绕部分，且并列连接。另外，本发明提供一种电压转换器，具备由功率电感器和电容器构成的lc滤波电路和与功率电感器连接的高频电感器而构成，并在输入电压与输出电压之间进行电压转换，上述电压转换器的特征在于，高频电感器由上述的电感器构成。根据本发明，能够提供在用于电压转换器的情况下也不会在发热/散热性方面产生问题并充分减少电阻成分的电感器和使用它的电压转换器。附图说明图1的(a)是表示本发明的第1、第2和第3各实施方式的电感器的概略结构的外观立体图，(b)是构成第1实施方式的电感器的本体的内部透视立体图，(c)是该本体的横剖视图，(d)是第1实施方式的电感器的纵剖视图。图2的(a)是构成第2实施方式的电感器的本体的内部透视立体图，(b)是该本体的侧视剖视图，(c)是第2实施方式的电感器的主视剖视图。图3的(a)是构成第3实施方式的电感器的本体的内部透视立体图，(b)是该本体的侧视剖视图，(c)是第3实施方式的电感器的主视剖视图。图4是本发明的一实施方式的dc/dc转换器的电路结构图。具体实施方式接下来，对用于实施本发明的电感器和使用它的电压转换器的形式进行说明。图1的(a)是表示本发明的第1实施方式的电感器1a的概略结构的外观立体图。电感器1a在由电绝缘材料构成的本体2的两端部形成有一对外部电极3a、3b而构成。在由一对外部电极3a、3b夹着的本体2的顶面设置有散热构件4a。此外，也可以不一定需要设置散热构件4a。图1的(b)是对构成第1实施方式的电感器1a的本体2的内部进行了透视的透视立体图。在本体2内，跨本体2的一对端部2a、2b之间设置有导体5a、5b。在本体2的一对端部2a、2b形成的一对外部电极3a、3b与导体5a、5b的各端部电连接。在本实施方式中，本体2由低磁导率例如相对磁导率μ＝5的磁性材料构成，并成为长方体的形状。本体2的外形尺寸成为长度l为1.0[mm]，宽度w为0.5[mm]，厚度t为0.5[mm]。此外，附图的各图示意性地示出结构，各部的大小、形状为了容易理解而描绘。图1的(c)是通过包含图1的(b)所示的ic-ic线的水平面剖切本体2，并从箭头方向观察到的横剖视图。导体5a、5b由扁平线构成，上述扁平线截面成为短边a(＝50μm)且长边b(＝450μm)的矩形状，两个导体5a、5b排列卷绕于本体2的一对端部2a、2b之间，且并联连接。在本实施方式中，各导体5a、5b分别具有内径的直径(＝2r)为290μm的圆筒状卷绕部分5a1、5b1。圆筒状卷绕部分5a1、5b1是导体5a、5b围绕由半径r且高度为长边b的空间形成的圆筒而成的部分。各圆筒状卷绕部分5a1、5b1以与连结本体2的一对端部2a、2b之间的长度l方向(第1方向)交叉的厚度t方向(第2方向)为中心，扁平线的矩形状截面的长边b方向沿着厚度t方向以特定的匝数卷绕。在第1实施方式的情况下以不足一圈的匝数卷绕。此处，匝数1是在卷绕轴向上观察时导体5a、5b的卷绕开始和卷绕结束在第一次的卷绕中重叠情况下的匝数，是正好卷绕360°的匝数。不足一圈的匝数是卷绕没有达到360°的匝数，对于不足一圈的匝数而言，导体5a、5b的卷绕开始和卷绕结束没有重叠，在卷绕轴向上观察时卷绕部分没有重叠配置。在各导体5a、5b之间的本体2的内部，散热构件4a以厚度50μm的壁状设置，并隔在各导体5a、5b之间。散热构件4a在本体2的内部与圆筒状卷绕部分5a1、5b1的圆弧部接触，两端部在本体2的一对端部2a、2b中与一对外部电极3a、3b接触。图1的(d)是通过包含id-id线的垂直面剖切图1的(a)所示的电感器1a并从箭头方向观察到的纵剖视图。散热构件4a具有与各圆筒状卷绕部分5a1、5b1接触的部分并且具有在本体2的外表面的顶面暴露的部分。在本实施方式中，散热构件4a的材质使用非磁性材料的氧化铝，热传导率变高为10[w/(m·k)]。散热构件4a也可以还在本体2的外表面的两侧面等暴露。另外，散热构件4a的材质不局限于非磁性材料，也可以是热传导率高的磁性材料。一对外部电极3a、3b与各导体5a、5b的在本体2的一对端部2a、2b引出的两端部接触并涂覆有银，烧结于本体2的一对端部2a、2b，并实施镀ni/sn而形成。外部电极3a、3b如图示那样截面成为l字形，可与电路基板面接触的本体2的底面侧较大地形成。另外，电感器1a将本体2内部的导体5a、5b与外部电极3a、3b之间的距离换句话说侧间隙g1、g2、g3(参照图1的(c)、(d))设定为规定距离。在本实施方式中，将导体5a、5b与外部电极3a、3b的顶面侧和底面侧之间的侧间隙g3设定为10μm。侧间隙g1、g2、g3对电感器1a的杂散电容给予影响，通过将该距离设定为规定距离，能够调节杂散电容的电容值。根据这样的本实施方式的电感器1a，在一对外部电极3a、3b之间排列卷绕有两个导体5a、5b，且并联连接，并且由截面成为矩形状的扁平线形成导体5a、5b，从而能够充分减少在电感器1a的一对外部电极3a、3b之间产生的直流电阻成分rdc。特别是，在本实施方式的电感器1a中，以与长度l方向交叉的厚度t方向为中心并使扁平线的矩形状截面的长边b方向沿着厚度t方向而卷绕导体5a、5b，因此能够根据厚度t方向上的本体2的尺寸而将扁平线的矩形状截面的长边b的尺寸确保得较大。因此，以根据厚度t方向上的本体2的尺寸而较大地确保导体5a、5b的截面积的量，使电感器1a的直流电阻成分rdc减少。下述的表1表示以导体5a、5b的各尺寸为基础计算出本实施方式的电感器1a的直流电阻成分rdc的结果。此处，导体5a、5b由铜线构成。另外，铜线厚度相当于扁平线的短边a，铜线宽度相当于扁平线的长边b。另外，线圈狭缝宽度s是圆筒状卷绕部分5a1、5b1的线圈中的卷绕开始和卷绕结束间的距离，铜线直线部长度c是导体5a、5b中以直线形成的长度(＝c1+c2)(参照图1的(c))。线圈狭缝宽度s加上铜线直线部长度c而得到的尺寸相当于本体2的长度l。表1直流电阻值(计算值)rdc[ω]0.00071铜电阻率ρ[ω/m]1.68×10-8铜线厚度a[m]0.00005铜线宽度b[m]0.00045线圈内径r[m]0.000145线圈线圈狭缝宽度s[m]0.00001铜线直线部长度c[m]0.00099如上述的表1所示那样，本实施方式的电感器1a的直流电阻成分rdc成为0.71[mω]。通常认为若在10[a]的电流流动于电感器1a时电感器1a的直流电阻成分rdc为1[mω]以下，则因向电感器1a流动的电流通电产生的发热被抑制为允许值以下。因此，可认为根据本实施方式的电感器1a的直流电阻成分rdc的值0.71[mω]，能够将发热抑制为允许值以下。另外，下述的表2表示计算出本实施方式的电感器1a的电感值l的结果。该电感值l是将基于两个导体5a、5b的电感器的电感值合成得到的值。此处，导体5a、5b之间的耦合系数为0，导体5a、5b的匝数n为0.99。另外，线圈长度l是磁通量在线圈流动的距离，且相当于扁平线的长边b的长度。表2l值(计算值)l[nh]0.35真空磁导率μ0[h/m]1.26×10-6相对磁导率μ/μ05匝数n[-]0.99长度系数k[-]0.77线圈长度i[m]0.00045线圈内径r[m]0.000145此外，设置于导体5a、5b的圆筒状卷绕部分5a1、5b1不局限于一个部位，而且，导体5a、5b的并列数也不局限于2，这些可根据电感器1a所要求的电感值而任意地设定。电感器1a的电感值能够根据圆筒状卷绕部分5a1、5b1的设置部位数量而设定得较大。另外，根据本实施方式的电感器1a，因电流的通电而产生于导体5a、5b的热经由与导体5a、5b接触的本体2内部的散热构件4a和外部电极3a、3b而向本体2的外部空间放出。如上述那样，散热构件4a热传导率为10[w/(m·k)]，比构成专利文献1所公开的以往的线圈部件的鼓型芯体的材料亦即铁氧体的热传导率5[w/(m·k)]充分高。因此，通过根据该热传导率之差设置散热构件4a从而电感器1a的散热性提高，能够抑制电感器1a的温度上升。并且，根据本实施方式的电感器1a，因电流的通电而产生于导体5a、5b的热也从在本体2的外表面暴露的形成于本体2的顶面的散热构件4a的部分放出。因此，电感器1a的散热性进一步提高，能够进一步抑制电感器1a的温度上升。图2的(a)是对构成本发明的第2实施方式的电感器1b的本体2的内部进行了透视的透视立体图。对于第2实施方式的电感器1b而言，将外部电极3a、3b之间连接的本体2内部的导体5c、5d的形状与第1实施方式的电感器1a不同。另外，导体5c、5d所使用的扁平线的尺寸不同，短边(厚度)a为50μm，长边(宽度)为300μm。另外，本体2的外形尺寸不同，长度l为1.6[mm]，宽度w为0.8[mm]，厚度t为0.8[mm]。其他结构与第1实施方式的电感器1a相同，图1的(a)示出外观立体图。此外，图2中对与图1相同或者相当的部分标注相同附图标记并省略其说明。第2实施方式的电感器1b的导体5c、5d也在本体2的一对端部2a、2b之间排列卷绕有两个，且并联连接。在本实施方式中，导体5c、5d分别具有圆筒状螺旋卷绕部分。如图2的(a)所示，圆筒状螺旋卷绕部分以连结本体2的一对端部2a、2b之间的长度l方向为中心，扁平线的矩形状截面的长边b方向沿着长度l方向以匝数4卷绕。圆筒状螺旋卷绕部分的圆筒状部的内径为直径275μm。图2的(b)是通过包含图2的(a)所示的iib-iib线的垂直面剖切本体2并从箭头方向观察到的侧视剖视图。在本体2内部的各导体5c、5d之间，散热构件4b倾斜地以壁状设置，并隔在各导体5c、5d之间。散热构件4b具有在本体2的内部与各圆筒状螺旋卷绕部分的圆弧部接触的部分，并且具有在本体2的外表面的顶面暴露的部分。图2的(c)是通过包含图2的(b)所示的iic-iic线的垂直面剖切电感器1b并从箭头方向观察到的主视剖视图。一对外部电极3a、3b与在本体2的一对端部2a、2b引出的各导体5c、5d的两端部接触而形成。散热构件4b的两端部在本体2的一对端部2a、2b中与一对外部电极3a、3b接触。根据这样的第2实施方式的电感器1b，能够根据连结本体2的一对端部2a、2b之间的在长度l方向上的扁平线的本体2的尺寸和导体5c、5d的匝数，将扁平线的矩形状截面长边b方向的尺寸确保得较大。因此，根据长度l方向上的本体2的尺寸和导体5c、5d的匝数较大地确保导体5c、5d的截面积的量，使电感器1b的直流电阻成分rdc减少。因此，也与第1实施方式的电感器1a相同，根据第2实施方式的电感器1b，能够充分减少产生于电感器1b的一对外部电极3a、3b之间的直流电阻成分rdc。另外，电感器1b的散热性提高，能够抑制电感器1b的温度上升。此外，电感器1b的导体5c、5d的匝数不限定于4，而且并列数也不局限于2，这些可根据电感器1b所要求的电感值而任意地设定。电感器1b的电感值能够根据导体5c、5d的匝数而较大地设定。图3的(a)是对构成本发明的第3实施方式的电感器1c的本体2的内部进行了透视的透视立体图。对于第3实施方式的电感器1c而言，连接于外部电极3a、3b之间的本体2内部的导体5e、5f的形状以及导体5e、5f所使用的扁平线的短边a、长边b的尺寸和本体2的长度l、厚度t、宽度w的外形尺寸与第2实施方式的电感器1b不同。其他结构与第2实施方式的电感器1b相同，图1的(a)示出外观立体图。此外，对图3中与图1相同或者相当的部分标注相同附图标记并省略其说明。第3实施方式的电感器1c的导体5e、5f也在本体2的一对端部2a、2b之间排列卷绕有两个，且并联连接。在本实施方式中，导体5e、5f分别具有圆筒状卷绕部分。如图3的(a)所示，圆筒状卷绕部分以连结本体2的一对端部2a、2b之间的长度l方向为中心，扁平线的矩形状截面的长边b方向沿着长度l方向，以不足一圈的匝数卷绕。此外，并联连接的导体5e、5f的数量不局限于2，可根据电感器1c所要求的电感值而任意地设定。图3的(b)是通过包含图3的(a)所示的iiib-iiib线的垂直面剖切本体2并从箭头方向观察到的侧视剖视图。在各导体5e、5f之间的本体2的内部，散热构件4b倾斜地以壁状设置，并隔在各导体5e、5f之间。散热构件4b具有在本体2的内部与各圆筒状卷绕部分的圆弧部接触的部分，并且具有在本体2的外表面的顶面暴露的部分。图3的(c)是通过包含图3的(b)所示的iiic-iiic线的垂直面剖切电感器1c并从箭头方向观察到的主视剖视图。一对外部电极3a、3b与在本体2的一对端部2a、2b引出的导体5e的两端部5e1、5e2和导体5f的两端部5f1、5f2接触而形成。散热构件4b的两端部在本体2的一对端部2a、2b中与一对外部电极3a、3b接触。根据这样的第3实施方式的电感器1c，能够根据连结本体2的一对端部2a、2b之间的长度l方向上的本体2的尺寸，较大地确保扁平线的矩形状截面长边b方向的尺寸。因此，电感器1c的直流电阻成分rdc以根据长度l方向上的本体2的尺寸较大地确保导体5e，5f的截面积的量减少。因此，通过第3实施方式的电感器1c，也与第1实施方式的电感器1a相同，能够充分减少产生于电感器1c的一对外部电极3a、3b之间的直流电阻成分rdc。另外，电感器1c的散热性提高，能够抑制电感器1c的温度上升。图4是将上述的任一个电感器1a、1b、1c用作rf电感器(高频电感器)l1而构成的本发明的一实施方式的dc/dc转换器11的电路结构图。dc/dc转换器11是在输入电压vin与输出电压vout之间进行dc/dc电压转换的电压转换器，由开关元件和控制部集成化而成的ic、rf电感器l1、功率电感器l2和电容器c构成。由功率电感器l2和电容器c构成lc滤波电路，通过与功率电感器l2串联连接的rf电感器l1构成陷波滤波器。根据本实施方式的dc/dc转换器11，通过将实现了直流电阻成分rdc的减少的上述的任一个电感器1a、1b、1c用作rf电感器l1，从而能够利用由rf电感器l1构成的陷波滤波器，有效地抑制高频带的噪声，并且提高dc/dc转换器11的电力转换效率。在尝试dc/dc转换器11的电力转换效率的改善时，功率电感器l2具有较大的电感值(l值)，其直流电阻成分rdc比rf电感器l1大，因此以往，针对电感器的损失(损耗)，仅着眼于功率电感器l2的损失即可。然而，最近，伴随着dc/dc转换器11的开关元件的开关频率高频化，功率电感器l2的低电感值化发展，也无法忽略rf电感器l1的损失。在本实施方式的dc/dc转换器11中，通过将上述的任一个电感器1a、1b、1c用于rf电感器l1，从而能够改善dc/dc转换器11的电力转换效率。另外，根据本实施方式的dc/dc转换器11，在rf电感器l1的本体2的内部，在导体5a、5b、5c、5d、5e、5f与外部电极3a、3b之间产生的杂散电容的电容值根据导体5a、5b、5c、5d、5e、5f与外部电极3a、3b之间的侧间隙g所设定的规定距离来调节。因此，通过陷波滤波器而减少的噪声的频率(陷波频率)带在专利文献1公开的那样的线圈部件中无法调节，但在本实施方式的dc/dc转换器11中，能够通过该杂散电容的调节而调节为rf电感器1的自谐振频率(srf)带。产业上的可利用性本实施方式的dc/dc转换器11适合用于根据低功耗蓝牙(ble)标准的无线通信用ic的电源等。此时，rf电感器l1的自谐振频率调节为2.4ghz，2.4ghz带的高频噪声通过陷波滤波器而减少。附图标记说明1a、1b、1c…电感器；2…本体；2a、2b…一对端部；3a、3b…一对外部电极；4a、4b…散热构件；5a、5b、5c、5d、5e、5f…导体；11…dc/dc转换器(电压转换器)；l1…rf电感器(高频电感器)；l2…功率电感器；c…电容器。当前第1页12