JP2004153057A - 表面実装用磁性部品とそれを用いた表面実装回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル部品やトランス部品として用いられる表面実装用磁性部品において、表面実装性を高めた上で、巻線に要する手間やリードの設置に要する加工並びに材料コストなどを省くことによって、製造工数や製造コストを低減すると共に、より一層の小型・薄型化を実現とする。
【解決手段】磁気コア３は絶縁性基板２の下側基板面２ａに沿って配置されており、かつこの磁気コア３の磁路を跨ぐように複数の凹型導体４が絶縁性基板２に装着されている。凹型導体４は平面状底部４ａを有し、かつ上側基板面２ｂに形成された配線層５で電気的に接続されている。複数の凹型導体４のうち、少なくとも２つは表面実装基板への接続端子として機能するものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば可飽和インダクタやチョークコイルなどのコイル部品やトランス部品として使用される表面実装用磁性部品、およびそれを用いた表面実装回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の電気・電子機器に対する小型・薄型化の要求は年々高まっている。このような要求を満足させる上で、それらに用いられる磁性部品、例えばトロイダル形状の磁気コア（トロイダルコア）に巻線を施したコイル部品やトランス部品などの磁性部品に関しても、小型・薄型化が進められている。さらに表面実装技術の進歩によって、多くの要素部品は表面実装化が図られており、コイル部品やトランス部品などについても、表面実装への対応が進められている。
【０００３】
例えば、巻線付きトロイダルコアを表面実装に対応させた部品としては、モールド成形した樹脂ケースの側面や底面に接続端子を設けると共に、このような樹脂ケースに巻線付きコアを収納した表面実装型コイル部品が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２など参照）。また、巻線付きトロイダルコア全体を樹脂モールドした表面実装型コイル部品も一部で実用化されている。
【０００４】
上記した表面実装型コイル部品は、材料コストの上積みと共に巻線付きコアの樹脂ケースへの収納などに多くの工数を要し、さらにトロイダルコアに巻線を施す工程自体に多くの手間がかかるため、表面実装型コイル部品の製造工数や製造コストの増加が避けられないという問題を有している。また、従来の表面実装型コイル部品はいずれも樹脂モールド成形が必要であるため、成形用の金型を用意しなければならず、コアサイズの変更などが生じた場合に多大な初期コストが生じるというような問題も有している。
【０００５】
一方、上述した樹脂ケースなどに起因する製造工数や製造コストの増加を解消した表面実装型コイル部品として、絶縁性基板に導電性リードを立設したリード付き基板と、このリード付き基板のリード立設面に例えば接着固定された巻線付きコアとを具備する表面実装型コイル部品が提案されている（例えば、特許文献３参照）。このようなリード付き基板を用いた表面実装型コイル部品によれば、部品構成の簡素化などに基づいて製造コストの低減を図ることができる。さらに、コアサイズの変更などに対しては絶縁性基板の形状変更で容易に対応することができるため、この点からも製造コストを低減することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６９４０号公報
【特許文献２】特開２００１−９３７４７号公報
【特許文献３】特開２００２−２６０９３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したリード付き基板を用いた表面実装型コイル部品では、トロイダルコアへの巻線工程に伴う工数やコストが解消されておらず、表面実装用の他の要素部品に比べると製造コストが高いという問題を有している。また、巻線付きコア自体については、巻線に要するコスト増に加えて、巻線時にコアに対して機械的なストレスが加わるため、コアの絶縁外装にエポキシ樹脂などによる厚膜状の樹脂コーティング、あるいはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）や液晶樹脂などの樹脂ケースを用いる必要があり、これらの絶縁外装がコイル部品の小型・薄型化などを阻害している。
【０００８】
さらに、上述した従来の表面実装型コイル部品においては、このコイル部品を表面実装基板に接続するための導電性リードが不可欠であり、リードに要する材料コストや巻線をリードに接続するための加工コストなどが製造コストの増加に繋がっている。また、導電性リードは例えば絶縁性基板の四隅に配置されるため、絶縁性基板にはその分のスペースが必要となり、部品搭載面積の削減などを妨げている。加えて、導電性リードによる接続信頼性や巻線付きコアの絶縁などを確保するために、巻線付きコアと表面実装基板との間にはある程度の隙間が必要であり、これにより巻線やコアに生じた熱を表面実装基板側に逃がすことができないという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、表面実装への対応を図った上で、磁気コアへの巻線に要する手間やリード部品に要する加工並びに材料コストなどを省くことによって、製造工数や製造コストを低減すると共に、より一層の小型・薄型化を可能とした表面実装用磁性部品、およびそのような磁性部品を用いた表面実装回路装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面実装用磁性部品は、請求項１に記載したように、上下両面に基板面を有する絶縁性基板と、前記絶縁性基板の下側基板面に沿って配置された磁気コアと、前記磁気コアの磁路を跨ぐように前記絶縁性基板に装着され、かつ平面状の底部を有する複数の凹型導体と、前記絶縁性基板の少なくとも一方の基板面に設けられ、前記複数の凹型導体同士を電気的に接続する配線層とを具備し、前記複数の凹型導体のうち、少なくとも２つの凹型導体は表面実装基板に接続される接続端子として機能することを特徴としている。
【００１１】
本発明の表面実装用磁性部品においては、絶縁性基板の下側基板面に沿って磁気コアを配置すると共に、この磁気コアの磁路を跨ぐように複数の凹型導体を絶縁性基板に装着している。これら複数の凹型導体は磁気コアの磁路を横切る方向に電流を流す電流路として機能するものであり、これにより従来の巻線付きコアと同様に、コイル部品やトランス部品などを構成することができる。このような凹型導体を適用することで巻線に要する手間を省くことができるため、各種表面実装用磁性部品の製造工数や製造コストを低減することが可能となる。
【００１２】
その上で、本発明では複数の凹型導体に平面状の底部を設け、そのうちの少なくとも２つの凹型導体を表面実装基板に接続される接続端子として機能させているため、リード部品に要する加工並びに材料コストなどを省くことができる。また、凹型導体を接続端子として機能させることで、リード部品の設置スペースを省くことができるため、磁性部品の小形化並びに部品搭載面積の削減などを図ることが可能となる。さらに、磁性部品を表面実装基板上に直接接続搭載することで、複数の凹型導体（巻線）や磁気コアに生じた熱を表面実装基板側に逃がすことができ、放熱性や熱信頼性を高めることが可能となる。
【００１３】
また、上述した絶縁性基板と磁気コアと複数の凹型導体で構成した磁性部品によれば、絶縁性基板の上側基板平面を真空チャックなどによる吸着面として使用することができるため、表面実装への対応を図った上で、上記した簡易な構造に基づいて部品コストや製造コストの低減を図ることが可能となる。さらに、コアサイズの変更などに対しては絶縁性基板の形状変更で容易に対応することができるため、この点からも磁性部品の製造コストの低減を図ることができる。
【００１４】
本発明の表面実装回路装置は、請求項９に記載したように、表面配線を有する表面実装基板と、上記した本発明の表面実装用磁性部品からなり、かつ前記表面配線に前記接続端子として機能する前記凹型導体を接続しつつ、前記表面実装基板に実装された磁性部品とを具備することを特徴としている。なお、表面実装基板には少なくとも本発明の表面実装用磁性部品が実装されていればよく、他の部品については通常の表面実装部品などが用いられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１６】
図１、図２および図３は本発明の一実施形態による表面実装用磁性部品の構成を示す図であり、図１は表面実装用磁性部品の断面図、図２はその上面図、図３は下面図である。これらの図に示す表面実装用磁性部品１は、樹脂基板やセラミックス基板などからなる絶縁性基板２を有しており、この絶縁性基板２の上下両面はそれぞれ基板面（配線形成面やコア実装面などとして使用し得る平坦面）２ａ、２ｂとされている。絶縁性基板２の下側基板面２ａは表面実装基板、すなわち表面実装用磁性部品１が搭載される表面実装基板（ＳＭＤ基板）に相対する面であり、上側基板面２ｂはその反対側の面となる。
【００１７】
そして、絶縁性基板２の下側には、例えばトロイダル形状（リング状）の磁気コア（トロイダルコア）３が配置されている。すなわち、トロイダルコア３は絶縁性基板２の下側基板面２ａに沿って配置されている。なお、磁気コアの形状は必ずしもトロイダルコア３に限定されるものではなく、例えば棒状コアや筒状コアなどの種々の磁気コアを適用可能であるが、磁性部品１の薄型化や高性能化を図る上でトロイダルコア３を適用することが好ましい。
【００１８】
トロイダルコア３としては、例えばＣｏ基やＦｅ基のアモルファス磁性合金薄帯、微細結晶粒を有するＦｅ基軟磁性合金薄帯（Ｆｅ基微細結晶合金薄帯）の巻回体や積層体、またパーマロイのような結晶質磁性合金薄帯の巻回体や積層体、センダストやフェライトなどの結晶質磁性合金の圧粉体などが用いられ、コア材料は特に限定されるものではない。トロイダルコア３は後に詳述するようにフッ素系樹脂などの絶縁性樹脂による絶縁外装を施して使用することが好ましい。また、コアの一例としてはパーマロイなどの磁性板を打抜き加工したもの、フェライトなどの磁性粉を焼結した四角形状や長方形状のものなども挙げられる。
【００１９】
また、アモルファス磁性合金薄帯やＦｅ基微細結晶合金薄帯の組成は、磁性部品１の使用用途に応じて適宜選択するものとするが、例えばフィルタ用、共振用、マグアンプ用などのインダクタンスコイル（可飽和インダクタ）に適用する場合には、高角形比のＣｏ基アモルファス磁性合金を用いることが好ましい。また、磁性部品１をチョークコイルやトランスなどに使用する場合には、直流重畳特性に優れるＦｅ基アモルファス磁性合金を用いることが好ましい。
【００２０】
上述したようなトロイダルコア３が配置された絶縁性基板２には、トロイダルコア３の磁路を跨ぐように、複数の凹型導体４が装着されている。これら複数の凹型導体４は磁気コア３の磁路を横切る方向に電流を流す電流路として機能するものであって、従来の巻線付きコアにおける巻線の役目を果たすものである。このような複数の凹型導体４は、絶縁性基板２の上側基板面２ｂに設けられた配線層５により電気的に接続されている。ここで、凹型導体４と配線層５との電気的な接続には、例えば半田接合をはじめとする種々の導電接続法が適用される。この際の半田接合には、通常の半田付けやクリーム半田を予め印刷しておいてリフロー炉に通して接合する方法などの方法を適用することができる。
【００２１】
図１ないし図３において、複数の凹型導体４と配線層５とにより構成された導体回路は、複数の凹型導体４を直列接続するように形成されており、この導体回路がトロイダルコア３に対する巻線を構成している。ここでは、トロイダルコア３に対する巻線数が４となるように４個の凹型導体４、すなわち第１〜第４の凹型導体４−１〜４−４を絶縁性基板２に装着した状態を示しており、導体回路は第１の凹型導体４−１が始端部、第４の凹型導体４−４が終端部となるように形成されている。なお、凹型導体４の数は２個以上であれば目的に応じて適宜に設定可能である。また、磁性部品１をトランス部品などとして用いる場合には、巻線数が２つまたはそれ以上となるように、配線層５で適宜に凹型導体４間を電気的に接続すればよい。なお、配線層５には導電性金属板、導電性金属メッキ、導電性ペースト（ろう材や半田など）を焼成したもの（メタライズ層）など、種々の導体層を適用することができる。
【００２２】
このようにして、複数の凹型導体４を絶縁性基板２に装着すると共に、上側基板面２ａに形成された配線層５と電気的に接続することによって、トロイダルコア３に巻線を施しているのと同等の効果を得ている。凹型導体４は巻線としての機能の他に、トロイダルコア３を絶縁性基板２に固定する役割を有している。すなわち、トロイダルコア３は絶縁性基板２に装着された複数の凹型導体４で下側から支持されている。なお、トロイダルコア３は絶縁性基板２に対してエポキシ系接着剤のような耐熱性樹脂接着剤などで固定してもよいが、接着剤などを用いずに絶縁性基板２に対して隙間なく密着させることが好ましい。また、トロイダルコア３と凹型導体４との距離を近付ける、さらには密着させる場合には、トロイダルコア３と凹型導体４の少なくとも一方の表面に絶縁被覆（絶縁外装）を施すものとする。
【００２３】
トロイダルコア３を巻線するように配置される凹型導体４は、それぞれ平面状の底部４ａを有している。このような複数の凹型導体４のうち、少なくとも２つの凹型導体４（図１ないし図３では第１の凹型導体４−１と第４の凹型導体４−４）はＳＭＤ基板への接続端子として機能するものである。すなわち、複数の凹型導体４と配線層５とで形成した巻線の始端部となる第１の凹型導体４−１と終端部となる第４の凹型導体４−４は、ＳＭＤ基板の表面配線と電気的に接続されて接続端子として機能する。
【００２４】
そして、接続端子として機能する第１および第４の凹型導体４−１、４−４の平面状底部４ａをＳＭＤ基板の表面配線と電気的および機械的に接続するために、第１および第４の凹型導体４−１、４−４は平面状底部４ａが一平面内に位置するように絶縁性基板２に装着されている。言い換えると、第１および第４の凹型導体４−１、４−４は、絶縁性基板２の下側基板面２ａから平面状底部４ａまでの高さが同一とされており、これらの平面状底部４ａがそれぞれＳＭＤ基板の表面配線に対して機械的に接触するように構成されている。
【００２５】
上述したように、第１および第４の凹型導体４−１、４−４をＳＭＤ基板への接続端子として利用しているため、前述した従来の表面実装型コイル部品のように導電性リードを絶縁性基板２に設置する必要がなく、これによって絶縁性基板２の小形化（省スペース化）を図ることができる。図１ないし図３に示した磁性部品１では、各角部を切り欠いて八角形とした絶縁性基板２を用いており、これにより部品搭載面積を削減している。なお、絶縁性基板２の形状は八角形に限られるものではなく、角部を多辺で切り欠いた多角形状（例えば十二角形）、特定の角部のみを切り欠いた多角形状（例えば五角形〜七角形）の基板、さらには円板状の基板などを適用することも可能である。
【００２６】
さらに、複数の凹型導体４の平面状底部４ａは、磁性部品１を表面実装基板（ＳＭＤ基板）に搭載する際の平坦度を担うものである。従って、接続端子として機能する第１および第４の凹型導体４−１、４−４のみならず、全ての凹型導体４の平面状底部４ａが一平面を形成するように、言い換えると複数の凹型導体４の平面状底部４ａで形成される表面実装用磁性部品１の底面が平面となるように、複数の凹型導体４（図１ないし図３では４個の凹型導体４−１〜４−４）を絶縁性基板２に装着することが好ましい。言い換えると、４個の凹型導体４−１〜４−４について、絶縁性基板２の下側基板面２ａから平面状底部４ａまでの高さを同一とすることが好ましい。
【００２７】
なお、接続端子用凹型導体４−１、４−４のみで磁性部品１を支えることが可能であれば、他の凹型導体４−２、４−３をＳＭＤ基板から離間させた構造、すなわち他の凹型導体４−２、４−３をＳＭＤ基板から浮かした構造としてもよい。ただし、凹型導体４をＳＭＤ基板と接触させることによって、磁性部品１で生じた熱（例えばトロイダルコア３や巻線（凹型導体４）で生じた熱）をＳＭＤ基板に逃がすことができるため、複数の凹型導体４をそれぞれＳＭＤ基板と接触させた構造を適用することが好ましい。このような構造によれば、磁性部品１の放熱性や熱信頼性をより一層高めることが可能となる。
【００２８】
上述したような凹型導体４には、例えば図４に示すような断面コ字状に加工した金属板などからなる平板導体６が用いられる。このような断面コ字状平板導体６は金属板のプレス加工などにより容易に得ることができる。そして、断面コ字状平板導体６をトロイダルコア３の磁路を跨ぐように、言い換えるとトロイダルコア３の内径と外径を挟むように絶縁性基板２に装着する。平板導体６の底部６ａは平面状とされており、さらに両端部（両尾根部）には突起状の接続部６ｂが設けられている。なお、突起状接続部６ｂは図５に示すように複数設けてもよい。また、絶縁性基板２には平板導体６の装着位置に貫通孔が設けられており、この貫通孔に平板導体６の突起状接続部６ｂを挿入する。断面コ字状平板導体６の突起状接続部６ｂはその先端部を上側基板面２ｂ側に露出（例えば突出）させ、この露出部を例えば半田付けして配線層５と電気的に接続する。
【００２９】
なお、凹型導体４の形状は断面コ字状の平板導体６に限られるものではなく、例えば断面Ｕ字状やＶ字状の平板導体の底部を平面状にしたもの、あるいはコ字状もしくはＵ字状の導体ワイヤ（例えば直径０．４ｍｍ以上）の底部を平面状にしたものなどであってもよいが、磁性部品１の小型化、薄型化、高性能化などを図る上で、断面コ字状の平板導体６を用いることが好ましい。さらに、凹型導体４の表面には絶縁被覆を施してもよいし、また銅板などの金属板を絶縁層を挟んで２層化した材料で凹型導体４を構成してもよい。
【００３０】
また、断面コ字状平板導体６を用いる場合の形状は、図４に示したような長方形に限らず、例えば図６に示すような台形の平板導体、あるいは扇形の平板導体などを適用することも可能である。平板導体６の厚さは特に限定されるものではないが、例えば０．４〜１．２ｍｍの範囲とすることが好ましい。平板導体６の厚さが０．４ｍｍ未満であると強度が十分ではないことから、絶縁性基板２に挿入する際に折れ曲がるなどの不具合が生じやすい。一方、厚さが１．２ｍｍを超えると強度は上がるものの、折り曲げ加工後の凹形状の維持が難しく、また重さが増加して軽量化が図り難くなる。
【００３１】
複数の凹型導体４同士を電気的に接続する配線層５は、図７に示すように、絶縁性基板２の下側基板面２ａに設けてもよい。このような場合には、凹型導体４は絶縁性基板２に挿入することなく配線層５と電気的に接続することができ、絶縁性基板２の上側基板面２ｂの平坦性を高めることができる。また、凹型導体４と配線層５との接続は表面実装技術を適用して実施することができる。なお、トロイダルコア３の固定部材としての機能に関しては、凹型導体４の突起状先端部を絶縁性基板２に挿入して、機械的な結合力を持たせることが好ましい。
【００３２】
また、絶縁性基板２の上側基板面２ｂ（もしくは下側基板面２ａ）には、図８および図９に示すように、複数の凹型導体４を電気的に接続する配線層５ａのみに限らず、他の電子部品用の配線層５ｂを形成してもよい。ここで、図８および図９に示す表面実装用磁性部品１は、凹型導体４で巻線したトロイダルコア３をマグアンプ用インダクタンスコイルとして用いる場合に、その制御部品（ＩＣチップ）７の配線層５ｂを絶縁性基板２に形成したものであり、配線層５ｂは実装された制御部品７と電気的に接続されている。このような構成を有する表面実装用磁性部品１によれば、絶縁性基板２を利用してコイル部品などをモジュール化することができるため、表面実装コストや実装面積などをさらに低減することが可能となる。
【００３３】
制御部品７などの磁性コア以外の部品を搭載する場合には、図８に示したように配線層５ｂを上側基板面２ｂに加えて下側基板面２ａに形成してもよい。すなわち、配線層５は絶縁性基板２の上側基板面２ｂおよび下側基板面２ａの両面に形成することができる。このように、配線層５を絶縁性基板２の上側基板面２ｂおよび下側基板面２ａの両面に形成することによって、モジュール部品の汎用性をさらに高めることができる。なお、配線層５ｂは下側基板面２ａのみに形成してもよいし、また絶縁性基板２の側面を利用して形成してもよい。
【００３４】
また、後述する吸着を利用した自動搬送を行う場合には、絶縁性基板２の基板面の中心に重心がくるように、トロイダルコア３を絶縁性基板２の下側基板面２ａの中心部に配置することが好ましい。トロイダルコア３以外の電子部品（制御部品７など）を搭載する場合にも、絶縁性基板２の基板面の中心に重心がくるように、トロイダルコア３と制御部品７などの配置位置を調整することが好ましい。絶縁性基板２の基板面の中心に重心を設けることによって、その重心部を吸着搬送することでバランスを崩すことなく搬送することができる。
【００３５】
上述したように、コイル部品やトランス部品として用いられる表面実装用磁性部品１は、絶縁性基板２の下側基板面２ａに磁気コア３を配置すると共に、この磁気コア３を巻線するように複数の凹型導体４を設け、かつこれら複数の凹型導体４を配線層５で電気的に接続することにより構成されている。さらに、表面実装用磁性部品１の接続端子としての機能は、複数の凹型導体４のうちの少なくとも２つの凹型導体４が有している。このような表面実装用磁性部品１は、フィルタ用（フィルタ回路やノイズ抑制素子）、共振用（発振回路や同調回路）、マグアンプ用などのインダクタンスコイル、各種チョークコイル、電源用や発振用のトランス、通信回路用のパルストランスなどとして使用される。
【００３６】
上述した実施形態の表面実装用磁性部品１は、例えば図１０および図１１に示すように、表面配線１１を有する表面実装基板（ＳＭＤ基板）１２の所定の位置に、例えばＳＭＤ自動ラインにより半田付け実装される。これらの構成要素によって、本発明の表面実装回路装置１０が構成されている。ここで、ＳＭＤ基板１２の表面配線１１は、磁性部品１の複数の凹型導体４に応じた数の導体パターン（電極）１３ａ〜１３ｄを有している。
【００３７】
これら導体パターンのうち、第１の導体パターン１３ａと第４の導体パターン１３ｄは表面配線１１の一部を構成しており、磁性部品１の接続端子である第１および第４の凹型導体４−１、４−４と接続されて実電極として機能するものである。第２の導体パターン１３ｂと第３の導体パターン１３ｃは凹型導体４を機械的に支持する接続部であって、表面配線１１とは接続されていないダミー電極である。ダミー電極の設置は任意であり、特に限定されるものではない。
【００３８】
なお、表面実装回路装置１０はＳＭＤ基板１２に少なくとも本発明の表面実装用磁性部品１が実装されていればよく、他の部品については通常の表面実装部品などが用いられる。このような表面実装回路装置２１はスイッチング電源などに好適に用いられるものである。言い換えれば、本発明の表面実装回路装置とは、本発明の表面実装用磁性部品を用いた回路板のみならず、それを用いた電源などの各種機器も含むものである。
【００３９】
この実施形態の表面実装用磁性部品１においては、磁気コア３を絶縁性基板２の下側基板面２ａ側に配置しているため、絶縁性基板２の上側基板面２ｂは表面実装時の吸着面、すなわち真空チャックなどで自動搬送する際の吸着面として利用することができる。従って、特別な構成を追加することなく、磁性部品１を表面実装に適用させることができる。すなわち、絶縁性基板２は磁気コア３の支持部材および回路形成部材のみならず、表面実装用の被吸着部材を兼ねているため、簡易な構成で表面実装用磁性部品１を実現することが可能となる。
【００４０】
また、絶縁性基板２を自動搬送時の被吸着部材として利用することで部品点数の削減を図っており、さらに従来のモールド部品のように特別な金型を必要としないことから、部品製造工数や部品製造コストを低減することが可能となる。特に、サイズ変更などに伴う初期設備コストを大幅に削減することができる。さらに、コアサイズの変更などに対しては、絶縁性基板２の形状変更で容易に対応することが可能となる。なお、絶縁性基板２の上側基板面２ｂに配線層５を設けた場合においても、真空チャックなどで十分に吸着することができる。必要であれば上側基板面２ｂに５×５ｍｍ程度の平坦面を確保したり、さらに真空チャックのノズル形状を変更してもよく、これらにより表面実装用磁性部品１の吸着精度や吸着信頼性を高めることができる。
【００４１】
さらに、複数の凹型導体４と配線層５とで磁気コア３に巻線を施しているため、従来の巻線付きコアで巻線（導線の巻回）に要していた多大な手間およびコストを省くことが可能となる。その上で、複数の凹型導体４に平面状底部４ａを設け、そのうちの少なくとも２つの凹型導体４をＳＭＤ基板への接続端子として機能させているため、ＳＭＤ基板との良好な接続性を確保した上で、リード部品に要する加工並びに材料コストなどを省くことができる。これらは表面実装用磁性部品１の製造工数や製造コストの低減に大きく寄与するものである。
【００４２】
接続端子として機能する凹型導体４は、リード部品の設置に要していたスペースの削減にも寄与する。これによって、磁性部品１の小形化並びに部品搭載面積の削減などを図ることが可能となる。また、リード部品の設置スペースを省くことによって、絶縁性基板２の基板面における磁気コア３の設置面積を拡大することが可能となる。これは、絶縁性基板２の形状を同一とした場合には設置可能な磁気コア３の大径化を意味し、また磁気コア３の形状を同一とした場合には絶縁性基板２、ひいては磁性部品１の小型化を意味する。搭載可能な磁気コア３の大形化を図ることによって、表面実装用磁性部品１の磁気特性（インダクタンスなど）を高めることが可能となる。加えて、磁性部品１をＳＭＤ基板上に直接搭載することで、複数の凹型導体（巻線）４や磁気コア３に生じた熱をＳＭＤ基板側に逃がすことができ、放熱性や熱信頼性を高めることが可能となる。
【００４３】
複数の凹型導体４と配線層５とによる巻線は、従来の導線の巻回による巻線のように磁気コア３に対して機械的なストレスを加えることがないため、磁気コア３の絶縁外装にフッ素系樹脂などによるコーティング、すなわち機械的強度が比較的低い絶縁外装を適用することが可能となる。磁気コア３の絶縁外装には、従来のコアと同様にエポキシ樹脂コーティングや樹脂ケースなどを使用することも可能であるが、層厚が薄いフッ素系樹脂などによるコーティングを適用することで、磁気コア３ひいては磁性部品１のより一層の小型・薄型化を達成することができる。フッ素系樹脂の使用はリフロー炉でＳＭＤ基板に搭載する際の作業性や耐熱信頼性の点からも有利である。また、焼結法で形成されたフェライト製コアにおいても応力緩和が可能となり、割れや欠けなどを防ぐことができる。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について説明する。
【００４５】
実施例１
まず、Ｃｏ基アモルファス磁性合金薄帯の巻回体からなるリング状のトロイダルコア（外径１２ｍｍ×内径８ｍｍ×厚さ３ｍｍ）を用意し、このトロイダルコアの表面にフッ素系樹脂をコーティングして絶縁外装を施した。絶縁外装後のコア寸法は外径１２．２ｍｍ、内径７．８ｍｍ、厚さ３．２ｍｍである。一方、上面に配線層（３箇所の導体パターン）を有するガラスエポキシ樹脂基板（１５×１５×１ｍｍ）を用意し、このガラスエポキシ樹脂基板の四隅を切除することによって、八角形の絶縁性基板を用意した。
【００４６】
次に、厚さ０．４ｍｍのＣｕ板を断面コ字状に加工して凹型導体とした。なお、Ｃｕ板からなる断面コ字状導体にはＳｎメッキを施して使用した。そして、上記した絶縁外装したトロイダルコアを、八角形の絶縁性基板（配線層を有するガラスエポキシ樹脂基板）の下面側に配置すると共に、４個の断面コ字状導体をトロイダルコアの外径と内径を挟むように配置した。
【００４７】
上記した各断面コ字状導体は、それぞれ突起状先端部が基板下面から上面に達するように、ガラスエポキシ樹脂基板に予め設けておいた貫通孔内に挿入し、これら突起状先端部をそれぞれ基板上面の配線層に対して半田付けすることによって、ガラスエポキシ樹脂基板に装着すると共に配線層と電気的に接続した。また、各断面コ字状導体の平面状底部が同一平面内に位置するように、４個の断面コ字状導体をガラスエポキシ樹脂基板に装着した。各平面状底部を平坦面化する上で、断面コ字状導体の突起状先端部にガイドを設けておくことが好ましい。
【００４８】
このようにして、目的とする表面実装用磁性部品を作製した。このようにして得た表面実装用磁性部品を後述する特性評価に供した。なお、ガラスエポキシ樹脂基板の上面に形成した配線層は４個の凹型導体を直列接続するようにパターン化されており、この直列回路の始端部と終端部は２個の凹型導体となるように導体パターンが形成されている。この実施例の磁性部品は３ターンの巻線が施されたトロイダルコアを有するものである。
【００４９】
実施例２
配線層が下面に形成されているガラスエポキシ樹脂基板を用い、４個の凹型導体を基板下面の配線層に直接接続する以外は、実施例１と同様にして表面実装用磁性部品を作製し、この磁性部品を後述する特性評価に供した。
【００５０】
実施例３
ベア寸法が外径１３ｍｍ×内径８ｍｍ×厚さ３ｍｍで、フッ素系樹脂をコーティングして絶縁外装した後の寸法が外径１３．２ｍｍ×内径７．８ｍｍ×厚さ３．２ｍｍのトロイダルコアを用いる以外は、実施例１と同様にして表面実装用磁性部品を作製し、この磁性部品を後述する特性評価に供した。
【００５１】
比較例１
まず、四隅に導体リードを立設したガラスエポキシ樹脂基板（１５×１５×１ｍｍ）と、実施例１と同様にフッ素系樹脂で絶縁外装したトロイダルコアに直径０．８ｍｍのワイヤで３ターンの巻線を施した巻線付きコアとを用意した。ガラスエポキシ樹脂基板の下側基板面に巻線付きコアを配置し、さらに巻線の始端部と終端部を２本の導体リードにそれぞれ巻き付けて接続することによって、表面実装用磁性部品を作製した。この磁性部品を後述する特性評価に供した。なお、導体リードの長さはＳＭＤ基板とコアの間に実用上問題のない範囲で最も小さな隙間ができるように調整した。
【００５２】
比較例２
実施例１と同形状（同一ベア寸法）のトロイダルコアにエポキシ樹脂による粉体塗装で絶縁外装を施して、絶縁外装後の寸法が外径１３．６ｍｍ×内径８．８ｍｍ×厚さ５．８ｍｍのコアを用いる以外は、比較例１と同様にして表面実装用磁性部品を作製した。この磁性部品を後述する特性評価に供した。
【００５３】
比較例３
四隅に導体リードを立設したガラスエポキシ樹脂基板（１５×１５×１ｍｍ）を用意した。このガラスエポキシ樹脂基板の上側基板面には、実施例１と同様に配線層（３箇所の導体パターン）が設けられており、さらに２箇所の導体パターンは２本の導体リードと電気的に接続されている。このようなガラスエポキシ樹脂基板の下面側に実施例１と同様にトロイダルコアを配置すると共に、４個の断面コ字状導体をトロイダルコアの外径と内径を挟むように装着して、表面実装用磁性部品を作製した。この磁性部品を後述する特性評価に供した。なお、４個の断面コ字状導体は導体リードによる接続を確保する上で、ＳＭＤ基板から浮くように高さが調整されている。
【００５４】
上述した実施例１〜３および比較例１〜３の各表面実装用磁性部品について、部品面積（ＳＭＤ基板への投影面積）、部品質量、部品高さ（ＳＭＤ基板の表面から絶縁性基板の上面までの高さ）、部品作製時間（実施例１の作製時間を１００としたときの相対時間）を測定した。また、ＳＭＤ基板に実装した後の各磁性部品（インダクタンスコイル）を、フォワード方式のスイッチング電源回路（１２Ｖ，３Ａ回路）において、２次側整流ダイオードのリカバリー電源ノイズ対策用素子としてシリーズに接続してコア発熱を測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】

【００５６】
表１から明らかなように、各実施例の表面実装用磁性部品（コイル部品）は、いずれも軽量・薄型で、部品としての加工性（部品作製時間）に優れることが分かる。特に、ワイヤで巻線している比較例１、２に比べて加工時間を大幅に短縮することができ、コスト低減や工程の短縮化が可能となる。さらに、導電リードを用いた比較例３と比べても加工性（部品作製時間）に優れるだけでなく、部品が小形化されていることが分かる。これは部品搭載面積の削減、言い換えると高密度実装に寄与するものである。さらに、巻線ストレスを受けないために薄い樹脂コーティングが適用できることから、部品の軽量化も図られている。これは搬送時の脱落防止、ＳＭＤ基板やそれを用いた機器の軽量化などに寄与する。
【００５７】
さらに、各実施例の表面実装用磁性部品（インダクタンスコイル）は、いずれもＳＭＤ基板に表面実装する際に自動搬送が可能であり、かつ部品温度の上昇が抑制されていることが分かる。熱を逃がして部品温度を下げることは信頼性や電源効率の向上につながる。リードの設置スペースを省くことで、例えばコイル実装面積の拡大またはコア容量の増大を図ることもできる。この点について、実施例３のコイル部品は実施例１より磁気特性が優れていることを確認した。
【００５８】
なお、ワイヤ巻線を行った比較例１、２において、フッ素系樹脂コーティングのような薄い樹脂コーティング（比較例１）では巻線ストレスにより絶縁外装にひびが発生したり、また巻線に傷が生じるなどして、量産時の実使用に耐え得るものではないことが確認された。エポキシ樹脂コーティングを適用した比較例２はエッジ部がラウンド化され、応力による絶縁外装の破損は少なくなるものの、比較例１と同じ導電性リードを用いるとコアの仕上り寸法が大きくなって巻線した後の高さ寸法が導電性リードよりも長くなってしまい、ＳＭＤ基板に搬送できてもＳＭＤ基板上で導電性リードが浮いて接続できないという問題が生じた。
【００５９】
実施例４
ガラスエポキシ樹脂基板のサイズを１５×４０×１ｍｍに変更して、図１２および図１３に示すようなモジュール化した表面実装用磁性部品１を実施例１と同様にして作製した。トロイダルコア３は樹脂基板２の下側基板面２ａの中央部に配置されている。樹脂基板２の上側基板面２ｂには、凹型導体４用の配線層５ａと共に配線層５ｂが設けられており、この配線層５ｂにダイオード７ａ、抵抗７ｂ、７ｃ、トランジスタ７ｄが接続、搭載されている。なお、このモジュール化した表面実装用磁性部品１は、樹脂基板２の基板面（上側基板面２ｂ）の中心に重心がくるように各部品（ダイオード７ａなど）が配置されている。また、このモジュール化した表面実装用磁性部品１は、図１４に回路図を示すコンバータ装置の点線で囲った部分を構成するものである。
【００６０】
また、参考例としてトロイダルコアの位置を左にずらすことで、重心の位置を基板面の中心からずらした以外は、上記した実施例４と同様のモジュール化した表面実装用磁性部品を作製した。
【００６１】
上記した実施例４および参考例の表面実装用磁性部品について、基板面の中心部を吸着して自動搬送の可否を検討した。その結果、実施例４の表面実装用磁性部品は自動搬送が可能であったが、参考例の表面実装用磁性部品は吸着場所と重心がずれていることから、搬送時に脱落や位置ずれなどの不具合が生じる場合があった。この結果から考えて、吸着による自動搬送を行う場合には、吸着場所に重心がくるように表面実装用磁性部品をモジュール化することが好ましいことが分かる。また、参考例のように基板面の中心に重心がなくても、重心の位置を吸着搬送すれば脱落などの不具合を改善できるが、重心位置の確認などの作業が必要になるため、重心が中心からずれている形態は好ましいとは言えない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表面実装用磁性部品によれば、表面実装性などを高めた上で、部品点数や加工工数を削減することで低コスト化が実現され、さらに部品の小型・薄型化をより一層進めることが可能となる。このような表面実装用磁性部品を用いることによって、製造コストや製造歩留り、さらには実装密度や信頼性などを向上させた表面実装回路装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による表面実装用磁性部品の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す表面実装用磁性部品の上面図である。
【図３】図１に示す表面実装用磁性部品の下面図である。
【図４】図１に示す表面実装用磁性部品に適用した凹型導体の一構成例を示す斜視図である。
【図５】凹型導体の他の構成例を示す斜視図である。
【図６】図１に示す表面実装用磁性部品の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態による表面実装用磁性部品の構成を示す断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態による表面実装用磁性部品の構成を示す正面図である。
【図９】図８に示す表面実装用磁性部品の上面図である。
【図１０】本発明の表面実装用磁性部品を用いた表面実装回路装置の一実施形態を示す正面図である。
【図１１】図１０に示す表面実装回路装置に用いた表面実装基板の一構成例を示す上面図である。
【図１２】本発明を適用してモジュール化した表面実装用磁性部品の構成を示す正面図である。
【図１３】図１２に示す表面実装用磁性部品の上面図である。
【図１４】本発明の実施例による表面実装用磁性部品を適用したコンバータ装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１……表面実装用磁性部品、２……絶縁性基板、３……磁気コア、４……凹型導体、４ａ……平面状底部、５……配線層、６……断面コ字状平板導体、１０……表面実装回路装置、１１……表面配線、１２……ＳＭＤ基板、

Claims (9)

1. 上下両面に基板面を有する絶縁性基板と、
   前記絶縁性基板の下側基板面に沿って配置された磁気コアと、
   前記磁気コアの磁路を跨ぐように前記絶縁性基板に装着され、かつ平面状の底部を有する複数の凹型導体と、
   前記絶縁性基板の少なくとも一方の基板面に設けられ、前記複数の凹型導体同士を電気的に接続する配線層とを具備し、
   前記複数の凹型導体のうち、少なくとも２つの凹型導体は表面実装基板に接続される接続端子として機能することを特徴とする表面実装用磁性部品。
2. 請求項１記載の表面実装用磁性部品において、
   前記絶縁性基板の基板面には、さらに他の電子部品用の配線層が設けられていることを特徴とする表面実装用磁性部品。
3. 請求項１または請求項２記載の表面実装用磁性部品において、
   前記配線層は前記絶縁性基板の上側基板面および下側基板面の両面に設けられていることを特徴とする表面実装用磁性部品。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の表面実装用磁性部品において、
   前記複数の凹型導体は前記平面状底部が一平面を形成するように前記絶縁性基板に装着されていることを特徴とする表面実装用磁性部品。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の表面実装用磁性部品において、
   前記凹型導体は断面コ字状の平板導体を有することを特徴とする表面実装用磁性部品。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の表面実装用磁性部品において、
   前記絶縁性基板は角部が切り欠かれた多角形状を有することを特徴とする表面実装用磁性部品。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の表面実装用磁性部品において、
   前記絶縁性基板の上側基板面は自動搬送時の吸着面を構成することを特徴とする表面実装用磁性部品。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の表面実装用磁性部品において、
   前記磁気コアは前記絶縁性基板の下側基板面の中央部に配置されていることを特徴とする表面実装用磁性部品。
9. 表面配線を有する表面実装基板と、
   請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の表面実装用磁性部品であって、前記表面配線に前記接続端子として機能する前記凹型導体を接続しつつ、前記表面実装基板に実装された磁性部品と
   を具備することを特徴とする表面実装回路装置。

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