JP2004079573A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【目的】Ｃｕを主成分とする巻線と金属リード端子とのからげ部分の近傍部に溶食現象が起きにくいコイル部品を提供する。
【解決手段】コモンモードチョークコイル１は、巻線部であるボビン２と、巻線１０，１２と、金属リード端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、巻線１０，１２の端部（からげ部分）１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂと金属リード端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとを電気的かつ機械的に接合するためのはんだ組成物２５と、コア部材２２ａ，２２ｂとを備えている。巻線１０，１２は、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金などからなる導線を芯材とし、その表面が絶縁樹脂膜によって被覆されている。はんだ組成物２５は、Ｃｕが５重量％を越えて９重量％以下と、残部Ｓｎとからなる組成を有する鉛フリーはんだ組成物である。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル部品、特に、コモンモードチョークコイルやノーマルモードチョークコイル、インダクタ、トランスなどのコイル部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のコイル部品として、例えば、特開２００１−３３４３８４号公報に記載されたものが知られている。図７に示すように、このコイル部品５１は、セラミック素体５２と、端子電極５３と、巻線５４と、はんだ組成物５５とからなる。巻線５４はＣｕを芯材とした導線からなり、絶縁樹脂により被覆されている。巻線５４は磁性体材料を主成分とするセラミック素体５２の胴部に巻回されている。巻線５４の端部５４ａ，５４ｂは、はんだ組成物５５によってそれぞれ端子電極５３に電気的かつ機械的に接合されている。
【０００３】
ここに、はんだ組成物５５には、鉛フリーはんだ組成物が使用されている。ところで、通常、鉛フリーはんだ組成物は、Ｓｎが主成分であることから、絶縁樹脂で被覆された巻線５４の被覆樹脂の剥離とはんだ付けの両方を同時に行うと、剥き出しになった巻線５４のＣｕ成分がはんだ組成物５５に溶解する、いわゆる溶食現象が発生し、甚だしくは巻線が断線するという問題がある。そこで、特開２００１−３３４３８４号公報では、はんだ組成物５５として、Ｎｉが０．０１重量％以上０．５重量％以下と、Ｃｕが２重量％を越えて５重量％以下と、残部Ｓｎとからなる組成を有する鉛フリーはんだ組成物を用いることにより、巻線の溶食現象を抑制している。
【０００４】
なお、特開２００１−３３４３８４号公報の表１には、Ｎｉを含有せず、Ｓｎが９３重量％で、Ｃｕが７重量％からなる組成を有する鉛フリーはんだが、コイル部品５１のはんだ組成物５５としては不適格であるとして挙げられている（比較例３参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図８に示すコイル部品６１のように、通常、金属リード端子６５に巻線６４の始端部６４ａおよび終端部６４ｂをからげた後、はんだ組成物６６によって両者を電気的かつ機械的に接合する構造のものでは、特に、巻線６４の始端部６４ａのからげ部分の近傍部Ａにおいて、導線の溶食現象が生じ易い。
【０００６】
なぜなら、鉛フリーはんだ組成物６６は、従来のＰｂ入りＳｎはんだより液相線温度が高くなり、はんだ付け作業温度が高くなるとともに、巻線６４は、その始端部６４ａが金属リード端子６５の根元から金属リード端子６５の先端の方向に向かってからげられた後、金属リード端子６５の途中からボビン６２の胴部に延びているからである。つまり、近傍部Ａはボビン６２から離れた空間に位置しているため、からげた後に実施するはんだ付け時の熱が他に逃げにくく、近傍部Ａに付着しているはんだ組成物６６は比較的長く溶融状態にある。従って、導線の溶食現象が生じ易い状態になっているからである。
【０００７】
そして、このような構造のコイル部品６１においては、はんだ組成物６６として、前述の特開２００１−３３４３８４号公報に記載された組成を有する鉛フリーはんだ組成物を用いても、近傍部Ａにおける巻線６４の溶食現象を確実に防止することができない。この結果、巻線６４が細くなって巻線６４の抵抗値が大きくなり、コイル部品６１の特性が劣化するという問題があった。
【０００８】
一方、巻線６４の終端部６４ｂは、ボビン６２の胴部の巻回位置から引き出された後、金属リード端子６５の根元から金属リード端子６５の先端の方向に向かってからげられている。従って、終端部６４ｂのからげ部分の近傍部Ｂは、ボビン６２に接触しており、はんだ付け時の熱がボビン６２に逃げ易く、巻線の溶食現象は起きにくい状態になっている。
【０００９】
なお、始端部６４ａおよび終端部６４ｂのそれぞれのからげ部分においても、巻線の溶食現象は生じているが、からげ部分は全体がはんだ組成物６６にて被覆されているため、電気的に問題はない。
【００１０】
また、はんだ組成物６６にＮｉなどの物質を加えることはコスト上昇を招く。さらに、はんだ組成物６６が溶融しているはんだ槽に、巻線６４から溶出したＣｕが溶け込み、微量に加えたＮｉなどの添加物質の組成割合を維持管理することが困難である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、Ｃｕを主成分とする巻線と金属リード端子とのからげ部分の近傍部に溶食現象が起きにくいコイル部品を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係るコイル部品は、
（ａ）少なくとも一対の金属リード端子と、
（ｂ）Ｃｕを主成分とする巻線と、
（ｃ）Ｃｕが５重量％を超えて９重量％以下と、残部Ｓｎとからなる組成を有するはんだ組成物とを備え、
（ｄ）巻線の両端部がそれぞれ金属リード端子にからげられ、かつ、巻線のからげ部分と金属リード端子とをはんだ組成物にて電気的かつ機械的に接合するようにしたこと、
を特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係るコイル部品は、少なくとも一対の金属リード端子が植設されかつ巻線が巻回された巻線部を備え、巻線のからげ部分の少なくとも一つが、金属リード端子の根元をからげ始め位置とし、金属リード端子の先端の方向に向かって巻き付け、金属リード端子の途中をからげ終わり位置とするとともに、該からげ終わり位置から巻線部に巻回されている位置に巻線が延びていることを特徴とする。
【００１４】
以上の構成により、はんだ組成物に含まれているＣｕが、はんだ付け時における巻線からのＣｕ溶出を抑える。より具体的には、本発明のはんだ組成物によれば、巻線のからげ部分のＣｕ溶出だけでなく、金属リード端子の途中のからげ終わり位置から巻線部に巻回されている位置に至る巻線部分、すなわち、からげ部分の近傍であって巻線部から離れた空間に配置されている巻線部分のＣｕ溶出も抑えることができる。
【００１５】
また、金属リード端子として、いわゆるＣＰ線（Ｆｅ芯線にＣｕめっき層とはんだめっき層とを被覆しているもの）を用いた場合には、電流がＣｕめっき層に集中して流れるため、Ｃｕめっき層に溶食現象を発生させにくい本発明は有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコイル部品の実施形態について添付図面を参照して説明する。以下の実施形態では、コモンモードチョークコイルを例にして説明する。
【００１７】
図１に示すコモンモードチョークコイル１は、巻線部であるボビン２と、巻線１０，１２と、二対の金属リード端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、巻線１０，１２の端部（からげ部分）１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂと金属リード端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとを電気的かつ機械的に接合するためのはんだ組成物２５と、コア部材２２ａ，２２ｂとを備えている。
【００１８】
樹脂製のボビン２は円筒状の胴部３、この胴部３の両端部に設けた鍔部４，５および胴部３に巻き回した巻線を仕切る少なくとも一つの仕切り板６，７，８からなる。
【００１９】
ボビン２の胴部３の左半分に巻き回された巻線１０は、線間浮遊容量を低減するために仕切り板６によって分割巻きされている。同様に、胴部３の右半分に巻き回された巻線１２も、線間浮遊容量を低減するために仕切り板８によって分割巻きされている。巻線１０と１２は仕切り板７によって仕切られ、両者の巻回数は等しい。巻線１０，１２は、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金などからなる導線を芯材とし、その表面が絶縁樹脂膜によって被覆されている。
【００２０】
コ字型コア部材２２ａ，２２ｂは、突き合わされて口字型閉磁路を構成し、その一辺がボビン２の円筒状胴部３を挿通している。
【００２１】
金属リード端子２０ａ〜２０ｄはボビン２の足部に植設されている。金属リード端子２０ａ〜２０ｄは、例えばＣＰ線でできている。ＣＰ線は、Ｆｅ芯線２６の表面にＣｕめっき層２７とはんだめっき層２８とを形成したものである（図４参照）。電流はＣｕめっき層２７の部分を集中して流れる。ＣＰ線の導電率は銅線の１５〜３０％である。なお、はんだめっき層２８も、鉛フリーはんだめっきであることが好ましい。
【００２２】
この金属リード端子２０ａ〜２０ｄにそれぞれ、巻線１０，１２の始端部１１ａ，１３ａおよび終端部１１ｂ，１３ｂがからげられる。すなわち、図２に示すように、巻線１０，１２の始端部１１ａ，１３ａは、金属リード端子２０ａ，２０ｃの根元をからげ始め位置とし、金属リード端子２０ａ，２０ｃの先端の方向に向かって巻き付け、金属リード端子２０ａ，２０ｃの途中をからげ終わり位置とする。そして、該からげ終わり位置からボビン２の胴部３に巻回されている位置に巻線１０，１２が延びている。
【００２３】
また、図３に示すように、巻線１０，１２の終端部１１ｂ，１３ｂは、ボビン２の胴部３に巻回されている位置から金属リード端子２０ｂ，２０ｄの根元に延び、該金属リード端子２０ｂ，２０ｄの根元をからげ始め位置とし、金属リード端子２０ｂ，２０ｄの先端の方向に向かって巻き付け、金属リード端子２０ｂ，２０ｄの途中をからげ終わり位置としている。
【００２４】
次に、図４に示すように、巻線１０，１２のからげ部分およびその近傍部分にはんだ組成物２５が浸漬法などの方法により付与され、金属リード端子２０ａ〜２０ｄと巻線１０，１２の端部１１ａ〜１３ｂがはんだ付けされる。これにより、巻線１０，１２のからげ部分と金属リード端子２０ａ〜２０ｄとが、はんだ組成物２５にて電気的かつ機械的に接合する。
【００２５】
なお、このとき、金属リード端子２０ａ〜２０ｄ全体が、はんだ組成物２５が溶融したはんだ浴に浸漬されるため、その表面のはんだめっき層２８は再溶融し、はんだ組成物２５に置き換わる。溶融して固まったはんだ組成物２５は、電気めっきで形成されたはんだめっき層２８と比較して、内部応力が緩和されており、ウィスカなどの発生を抑制することができる。
【００２６】
はんだ組成物２５は、Ｃｕが５重量％を越えて９重量％以下と、残部Ｓｎとからなる組成を有する鉛フリーはんだ組成物である。このはんだ組成物２５の液相線温度（融点）は、３８０℃（Ｓｎ９５重量％−Ｃｕ５重量％のはんだ組成物２５の場合）から４１３℃（Ｓｎ９１重量％−Ｃｕ９重量％のはんだ組成物２５の場合）の範囲である。
【００２７】
巻線１０，１２の絶縁樹脂膜がポリウレタン（融点：３７０℃）の場合、はんだ組成物２５を完全に溶融する温度まで加熱すると、ポリウレタンの融点より高くなるため、絶縁樹脂膜で被覆された巻線１０，１２の被覆樹脂の剥離とはんだ付けの両方を同時に行なうことができる。このとき、はんだ組成物２５に含まれているＣｕが、剥き出しになった巻線１０，１２からのＣｕの溶出を抑える。
【００２８】
はんだ組成物２５のＣｕの割合が９重量％を越えると、はんだ組成物２５の液相温度がさらに高くなる。実際のはんだ付け温度は液相線温度より数十度高く設定されるため、高熱によって巻線１０，１２からのＣｕの溶出割合が高くなり、コモンモードチョークコイル１の特性不良が生じる心配がある。
【００２９】
ところで、巻線１０，１２からのＣｕの溶出は、からげ部分だけでなく、からげ部分からボビン２の胴部３の巻回部分に至る近傍部分Ａ，Ｂ（図２および図３参照）でも生じる。特に、図２に示すように近傍部分Ａはボビン２から離れた空間に位置しているため、からげた後に実施するはんだ付け時の熱が他に逃げにくく、近傍部分Ａに付着しているはんだ組成物２５は比較的長く溶解状態にある。従って、近傍部分Ａが最もＣｕの溶出し易い部分である。
【００３０】
しかし、はんだ組成物２５は、Ｃｕが５重量％を越えて９重量％以下と、残部Ｓｎとからなる組成を有する鉛フリーはんだであるため、最もＣｕの溶出し易い近傍部分Ａであっても、Ｃｕの溶食現象を抑えることができる。さらに、従来の特開２００１−３３４３８４号公報記載のはんだ組成物６６と異なり、ＣｕとＳｎ以外の微量物質を添加する必要がない。そのため、はんだ組成物２５を溶融しているはんだ槽に、巻線１０，１２から溶出したＣｕが溶け込んでも、はんだ組成物２５の組成割合に殆んど影響を与えないので、はんだ組成物２５の組成管理が容易である。
【００３１】
以上の構成からなるコモンモードチョークコイル１は、図５に示すように、金属リード端子２０ａ〜２０ｄの先端部をプリント基板３５に設けたスルーホール３６に挿通し、ボビン２の下部に設けたスタンドオフ９と称するストッパにて、巻線１０，１２のからげ部分をプリント基板３５上面の上方に浮かせた状態で搭載される。
【００３２】
次に、プリント基板３５の下面側がはんだ浴に浸漬され、金属リード端子２０ａ〜２０ｄの先端部がはんだ３７にて電気的かつ機械的に接合する。このときのはんだ付け温度は、コイル１のはんだ組成物２５の液相線温度（融点）より低く、通常２５０〜２８０℃程度である。従って、巻線１０，１２のからげ部分やその近傍部分のはんだ組成物２５が、プリント基板３５に実装する際の熱によって再溶融する心配はなく、巻線１０，１２からのＣｕの溶出もない。
【００３３】
なお、本発明に係るコイル部品は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形することができる。特に、コイル部品は、コモンモードチョークコイルの他に、ノーマルモードチョークコイルや、コモンモードとノーマルモードの両方のノイズ除去が可能なハイブリッドチョークコイル、あるいは、一対の金属リード端子と一つの巻線を有するインダクタやパルストランスなどのトランスなどであってもよい。
【００３４】
また、図６に示すように、巻線部である円環状フェライトコア４７に巻線４２を巻き回したトロイダル型コイル部品４１であってもよい。巻線４２の両端部４３ａ，４３ｂは、それぞれ金属リード端子４８ａ，４８ｂにからげられた後、はんだ組成物４９にて電気的かつ機械的に接合している。また、巻線と少なくとも一対のリード端子を有し、巻線の両端がリード端子にからげられたもので、巻線部のないコイルも含む。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、Ｃｕが５重量％を越えて９重量％以下と、残部Ｓｎとからなる組成を有するはんだ組成物にて、巻線のからげ部分と金属リード端子とを電気的かつ機械的に接合したので、はんだ組成物に含まれているＣｕが、はんだ付け時における巻線からのＣｕ溶出を抑える。より具体的には、本発明のはんだ組成物によれば、巻線のからげ部分のＣｕ溶出だけでなく、金属リード端子の途中のからげ終わり位置から絶縁性部材に巻回されている位置に至る巻線部分、すなわち、からげ部分の近傍であって絶縁性部材から離れた空間に配置されている巻線部分のＣｕ溶出も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコイル部品の一実施形態を示す外観斜視図。
【図２】巻線の始端部のからげ状態を示す一部拡大斜視図。
【図３】巻線の終端部のからげ状態を示す一部拡大斜視図。
【図４】巻線のからげ部分の垂直断面図。
【図５】図１に示したコイル部品をプリント基板にはんだ付けした状態を示す側面図。
【図６】他の実施形態を示す外観斜視図。
【図７】従来例を示す外観斜視図。
【図８】別の従来例を示す正面図。
【符号の説明】
１…コモンモードチョークコイル
２…ボビン（絶縁性部材）
１０，１２…巻線
１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ…端部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…金属リード端子
２５…はんだ組成物

Claims (3)

1. 少なくとも一対の金属リード端子と、
   Ｃｕを主成分とする巻線と、
   Ｃｕが５重量％を超えて９重量％以下と、残部Ｓｎとからなる組成を有するはんだ組成物とを備え、
   前記巻線の両端部がそれぞれ前記金属リード端子にからげられ、かつ、巻線のからげ部分と金属リード端子とを前記はんだ組成物にて電気的かつ機械的に接合するようにしたこと、
   を特徴とするコイル部品。
2. 前記少なくとも一対の金属リード端子が植設されかつ前記巻線が巻回された巻線部を備え、前記巻線のからげ部分の少なくとも一つが、前記金属リード端子の根元をからげ始め位置とし、金属リード端子の先端の方向に向かって巻き付け、前記金属リード端子の途中をからげ終わり位置とするとともに、該からげ終わり位置から前記巻線部に巻回されている位置に前記巻線が延びていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記金属リード端子がＣＰ線であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル部品。

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