JP2004193215A

JP2004193215A - 電子部品及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004193215A
Application number: JP2002356949A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kawai; 秀治川合
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】製造が容易であり、放熱性に優れ小型で安定した特性が得られるコイルを内蔵した電子部品、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】磁性樹脂からなる直方体状の形状をした被覆部１３と、その被覆部１３に埋設されたコイル１５とからなり、コイル１５は、巻線間が密着した状態とされ、巻線の両端部を除きコイル１５の内周部分を含む全体が被覆部１３を構成する磁性樹脂により覆われている。また、コイル１５は、表面を絶縁加工された平角線からなる巻線を、平角線断面の短辺方向を巻軸として巻回（エッジワイズ巻）することで構成され、コイル１５の巻軸が被覆部１３の底壁１３ａに対してほぼ直交するように配置されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルを内蔵する電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コイルを内蔵した表面実装型の電子部品として、図５に示すように、平角形状の電線（以下「平角線」という）を巻線とし、その巻線を平角線断面の短辺方向を巻軸として巻回するいわゆるエッジワイズ巻することで構成されたコイル１１０を用い、このコイル１１０を、２分割したフェライトコア１１２，１１４にて上下方向から挟み込んだものが知られている（例えば特許文献１，２参照。）。
【０００３】
このようにエッジワイズ巻されたコイル１１０は、断面形状が円形の巻線を用いたコイルと比較して、巻線が多層に重なり合うことがなく、放熱性に優れるため大きな電流を流すことができ、また、平角線は、断面積が同じであれば断面が円形の巻線より表面積が広いため、高周波での使用にも適している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３２１５４号公報（段落［００１０］、図１）
【特許文献２】
特開平１０−１２５５３９号公報（段落［００１４］、図１，７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなフェライトコア１１２，１１４を使用した電子部品の場合、フェライトコア自体の強度を確保する必要があることから、その厚さを十分に薄くすることができず、コイル１１０が薄型であるにも関わらず、その特徴を最大限に引き出すことができないという問題があった。
【０００６】
また、コイル１１０をフェライトコア１１２，１１４で挟み込む組み立て作業の際に、フェライトコア１１２，１１４のエッジやバリにより巻線を傷付けてしまうおそれがある。これを防止するために、コイル１１０とフェライトコア１１２，１１４との間に絶縁シート（図示せず）を挟み込む工程が必要となったり、作業に細心の注意が必要となるなど、生産性が悪いという問題もあった。
【０００７】
更に、２分割されたフェライトコア１１２，１１４を固定する際の接着剤の量や組み付け精度によって、電子部品の特性がばらついたり、また、フェライトコア１１２，１１４がコイル１１０全体を覆うような形状に形成されている場合には、コイル１１０とフェライトコア１１２，１１４との間に断熱性の高い空気層が介在することにより、フェライトコア１１２，１１４の内部に熱がこもってしまうという問題もあった。
【０００８】
また更に、携帯機器をより小型化する等のために、それを構成する電子部品も更に小型化すること、また小型化しても必要な電流を流せるようにすることが望まれている。
本発明は、上記問題点を解決するために、製造が容易であり、放熱性に優れ小型で安定した特性が得られるコイルを内蔵した電子部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた第一発明の電子部品は、平角線からなる巻線を、該平角線断面の短辺方向を巻軸として巻回してなるコイルと、磁性樹脂を成形加工することで形成され、前記コイルに密着し該コイルの端子部分を除く全体を被覆する被覆部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このように構成された電子部品では、いわゆるエッジワイズ巻されたコイルを磁性樹脂を用いて被覆しているため、フェライトコアのように割れてしまうことがなく、所望の特性を得るために必要な厚ささえ確保できればよいため、極めて薄型に構成できる。
【００１１】
また、フェライトコアを使用しないため、製造中にコイルの巻線を傷付けてしまうことがなく、また、フェライトコアの接着も必要ないため、製造が容易であり、更に、被覆部とコイルとの位置関係がずれることもないため、安定した特性を得ることができる。
【００１２】
しかも、被覆部とコイルとは密着しており、放熱性の悪い空気層が介在しないため、コイルにて発生した熱は被覆部を介して速やかに放熱されるため、発熱による電流容量の低下を防止できる。
なお、コイルは、より優れた放熱性を得るため、また一層の小型化を図るためには、巻線間を密着させた状態で被覆部に埋設することが望ましい。
【００１３】
ところで、被覆部が、当該電子部品の取付対象に当接させる当接面を有する場合には、コイルを、その巻軸が当接面に沿うように配置することが望ましい。
即ち、このような方向でコイルを配置した場合、巻線のどの部位も、取付対象との位置関係が一定となるため、取付対象の材質によってコイルの特性が影響を受けたとしても、均一で安定した特性が得られる。
【００１４】
そして、被覆部を構成する磁性樹脂としては、例えば、軟磁性粉末を配合した樹脂を用いることができる。
また、その軟磁性粉末は、扁平形状を有することが望ましい。具体的には、形状係数（平均粒径／平均厚み）が２〜５００にされているとよい。但し、平均粒径が５〜１００μｍで、平均厚みが０．２〜５μｍであることが望ましい。
【００１５】
即ち、軟磁性粉末の平均厚みが０．２未満であったり、形状係数が５００を越える場合には、工程中や使用中に軟磁性粉末が折損する可能性があり、この折損部は錆の発生の起点になったり、透磁率の減少を引き起こす反磁界が発生するため好ましくない。平均厚みが５μｍを越える場合や形状係数が２未満の場合には、被覆部中で一様に配向させることが困難となる。また、軟磁性粉末に反磁界が発生し、磁性樹脂の透磁率が低下することがある。平均粒径が５μｍ未満であるか、又は１００μｍを超えると、磁性樹脂中への均一な分散が困難となるおそれがある。
【００１６】
また、軟磁性粉末は、例えば、鉄を主成分としてケイ素及びクロムが合金成分として添加されているものを用いることが望ましい。
これに限らず、軟磁性粉末は、Ｎｉ系フェライト磁性体、Ｍｇ系フェライト磁性体、Ｍｎ系フェライト磁性体、Ｂａ系フェライト磁性体、Ｓｒ系フェライト磁性体、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、及び鉄の中から選ばれる一種または二種以上の混合物を主成分とするものであることが望ましい。これらの軟磁性粉末は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。また、これらの軟磁性粉末が主成分となっていれば、これら以外の軟磁性粉末が主成分以外の成分としていくらか含まれていても構わない。また、軟磁性粉末の配合量は、３０〜６０体積％、好ましくは４０〜５０体積％とされているとよい。
【００１７】
磁性材料を混合する樹脂としては、熱可塑性樹脂であれば、ポリエチレン、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド等を挙げることができ、熱硬化性樹脂であれば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
【００１８】
特に、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィドは、耐熱性、耐溶剤性、耐磨耗性や高硬度の点で優れ、薄肉成形に適している。またポリカーボネートは割れ難く、寸法安定性に優れている。
また、樹脂は、これらに限らず、ポリオレフィン誘導体、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、不飽和ポリエステル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、ポリイミド、ポリスルホン、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリエーテル樹脂等を用いることができる。これらの樹脂も、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。
【００１９】
ところで、コイルと被覆部とを、インサート成形により一体に形成する場合、成形時にコイルを金型内で位置決めする必要がある。このような位置決めをする方法の一つとして、金型内にピン（突起）を設けることが考えられるが、この場合、被覆部の表面には、その突起によって凹部が形成されることになる。
【００２０】
そこで、この凹部を利用し、例えば、凹部には、実装時の位置決めに使用される凸部を形成するための突起片を取り付けてもよいし、また、電子部品に関する情報を表示するための表示板を取り付けてもよい。
前者の場合、当該電子部品を実装する基板上に、凸部と嵌合する凹部を設けておけば、部品をハンダにて固定する際に電子部品が位置ずれすることを確実に防止できる。また、後者の場合、例えば、表示板に設計図における部品番号等を記しておけば、設計図との対応を簡単にとることができ、修理等が必要な場合に、所望の部品を簡単に見つけることができる。
【００２１】
次に、第二発明である電子部品の製造方法は、平角線からなる巻線を、該平角線断面の短辺方向を巻軸として巻回してなるコイルを、該コイルの巻線間を密着させる方向に付勢した状態で金型内に装填し、該金型に磁性樹脂を注入することでインサート成形することを特徴とする。
【００２２】
この製造方法によれば、コイルを覆う磁性樹脂がコイルに密着した状態で被覆部を形成するだけでなく、コイルを形成する巻線間に空気層が形成されてしまうことも確実に防止でき、放熱性に優れた電子部品を確実に得ることができる。また、コイルが必要最小限の大きさに保持されるため、被覆部ひいては電子部品自体も必要最小限の大きさに形成することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、インサート成形を行うため、製造が容易であり、品質の安定した電子部品を安価かつ大量に生産することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、（ａ）が本実施形態の電子部品の全体構成を表す斜視図、（ｂ）がそのＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の電子部品１１は、磁性樹脂からなる直方体状の形状をした被覆部１３と、その被覆部１３に埋設されたコイル１５とからなる。なお、コイル１５は、巻線間が密着した状態とされ、巻線の両端部を除きコイル１５の内周部分を含む全体が被覆部１３を構成する磁性樹脂により覆われている。
【００２６】
なお、コイル１５は、表面を絶縁加工された平角線からなる巻線を、平角線断面の短辺方向を巻軸として巻回（エッジワイズ巻）することで構成され、上記第１実施形態とは異なり、コイル１５の巻軸が被覆部１３の底壁１３ａに対してほぼ直交するように配置されている。
【００２７】
そして、コイル１５の巻線の両端部は、被覆部１３の底壁１３ａから被覆部１３の外に露出し、被覆部１３の外壁面に沿って、底壁１３ａから当該電子部品１１の長手方向両端に位置する被覆部１３の両側壁１３ｂ，１３ｃの下部まで延設されており、当該電子部品１１の一対の電極１７，１９を形成している。
【００２８】
また、被覆部１３には、底壁１３ａ及びこれとは反対側端の天壁１３ｄに、各一対の凹部２１，２３が形成されている。
この電子部品１１は、縦型のインジェクション成形機によるインサート成形にて作製される。図２（ａ）に示すように、そのインサート成形の際に使用する金型５０（５０ａ，５０ｂ）には、その金型５０の内部において、コイル１５を、その巻線間が密着する方向に付勢した状態で保持するための固定用のピン５１，５３が設けられている。
【００２９】
そして、このピン５１，５３によりコイル１５を金型内に保持させた状態で、溶融した磁性樹脂を金型内に射出して固化させることにより、コイル１５を包囲する被覆部１３が形成される。
なお、このようにして形成された被覆部１３の底壁１３ａ及び天壁１３ｄには、ピン５１，５３が配置されていた部分に、それぞれ上述した一対の凹部２１，２３（図２（ｂ）では図示を省略）が形成されることになる。
【００３０】
また、図２（ｂ）に示すように、インサート成形の終了段階では、コイル１５の両端は、被覆部１３から互いに反対方向に向けて突出した状態となっており、この突出した両端部を被覆部１３に沿って折り曲げることで電極１７，１９は形成される。
【００３１】
このように構成された本実施形態の電子部品１１では、図３（ａ）に示すように、被覆部１３の底壁１３ａに形成された一対の凹部２１（図１参照）に突起片２５を嵌入することで、その底壁１３ａから突出した凸部が形成される。また、被覆部１３には、底壁１３ａとは反対側端に位置する天壁１３ｄに形成された一対の凹部２３に、当該電子部品１１に関する情報を表示するための表示板２７が装着される。
【００３２】
そして、このように突起片２５及び表示板２７が装着された本実施形態の電子部品１１は、プリント基板等に形成された電極に電極１７，１９を半田づけすることでプリント基板上に固定して使用される。
以上説明したように、本実施形態の電子部品１１によれば、コイル１５を被覆する被覆部１３が磁性樹脂にて構成されているため、フェライトコアのように割れてしまうことがなく、所望の特性を得るために必要な厚ささえ確保できればよいため、エッジワイズ巻きされたコイル１５との組み合わせにより、極めて薄型に構成できる。
【００３３】
また、フェライトコアを使用しないことから、製造中にコイル１５の巻線を傷付けてしまうことがなく、また、フェライトコアを接着する工程もないため、製造が容易であり、被覆部１３とコイル１５との位置関係がずれることもないため、安定した特性を得ることができる。
【００３４】
しかも、エッジワイズ巻されたコイル１５自体が放熱性に優れるだけでなく、コイル１５の巻線間、及び被覆部１３とコイル１５との間は密着しており、こららの間に放熱性の悪い空気層が介在しないため、コイル１５にて発生した熱は被覆部１３を介して速やかに放熱され、発熱による電流容量の低下を防止できる。
【００３５】
また、特に、本実施形態の電子部品１１では、部品実装の際に、被覆部１３の底壁１３ａに設けられた突起片２５からなる凸部を、取付先の電極の近傍に形成された凹部に嵌合させるように構成すれば、半田づけを行う時に部品の位置ずれが生じてしまうことを確実に防止できる。
【００３６】
また、被覆部１３の天壁１３ｄに設けられた凹部２３に取り付ける表示板２７に、例えば、設計図における部品番号を記しておけば、その部品と設計図との対応を簡単にとることができ、修理等が必要な場合に、所望の部品を簡単に見つけることができる。
【００３７】
ここで、図４は、コイル１５を被覆する材料として、磁性樹脂を使用した場合とフェライトコアを使用した場合とで効果の差を示すために行った実験の結果を示すグラフである。
なお、実験では、磁性樹脂及びフェライトコアにてそれぞれ作製した同一形状、同一サイズの棒状サンプルを、銅線を１５ターンさせた円形のコイルに挿入し、これをインピーダンスマテリアルアナライザに取り付けて、インピーダンスの周波数特性を測定した。
【００３８】
なお、磁性樹脂は、軟磁性粉末を４０体積％、樹脂を５９．３体積％、添加剤を３．５体積％の割合で混合したものであり、軟磁性粉末としては、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金（Ｓｉ：５．５重量％、Ｃｒ：５．０重量％、Ｆｅ：残部、平均粒径＝３２μｍ、平均厚み＝０．５８μｍ）、樹脂としては、ポリアミド１２（分子量＝約１４０００、融点＝約１８０℃）、添加剤としては、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスオレイルアミド（融点＝約１１０℃）を使用した。また、フェライトコアとしては、焼結体フェライトコアを使用した。
【００３９】
図４から明らかなように、本実施形態の電子部品１１では、コイル１５を被覆する材料として磁性樹脂を使用することにより、フェライトコアを使用する場合と比較して、優れた高周波特性を得ることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な態様にて実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の電子部品の全体構成を示す斜視図、及びそのＡ−Ａ断面図である。
【図２】電子部品の製造に使用する金型の概要、及び成形された電子部品の形状を示す説明図である。
【図３】被覆部に形成された凹部の使用方法を示す説明図である。
【図４】磁性樹脂の効果を示す実験結果のグラフである。
【図５】従来の電子部品を分解した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１…電子部品、１３…被覆部、１３ａ…底壁、１３ｂ，１３ｃ…側壁、１５…コイル、１７，１９…電極、２１，２３…凹部、２５…突起片、２７…表示板、５０…金型、５１，５３…ピン。

Claims

平角線からなる巻線を、該平角線断面の短辺方向を巻軸として巻回してなるコイルと、
磁性樹脂を成形加工することで形成され、前記コイルに密着し該コイルの端子部分を除く全体を被覆する被覆部と、
を備えることを特徴とする電子部品。
前記コイルは、巻線間が密着していることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
前記被覆部は、当該電子部品の取付対象に当接させる当接面を有し、
前記コイルを、該コイルの巻軸が前記当接面に沿うように配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品。
前記被覆部を構成する磁性樹脂は、軟磁性粉末を配合した樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか記載の電子部品。
前記軟磁性粉末は、扁平形状を有することを特徴する請求項４記載の電子部品。
前記軟磁性粉末は、鉄を主成分としてケイ素及びクロムを合金成分として添加したものを少なくとも含むことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の電子部品。
前記コイルと前記被覆部とは、インサート成形により一体に形成され、成形時に前記コイルを金型内で位置決めするため金型内に設けられたピンにより、前記被覆部の表面には凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか記載の電子部品。
前記凹部には、実装時の位置決めに使用される凸部を形成するための突起片が取り付けられていることを特徴とする請求項７記載の電子部品。
前記凹部には、当該電子部品に関する情報を表示するための表示板が取り付けられていることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の電子部品。
平角線からなる巻線を該平角線断面の短辺方向を巻軸として巻回してなるコイルを、該コイルの巻線間を密着させる方向に付勢した状態で金型内に装填し、該金型に磁性樹脂を注入することでインサート成形することを特徴とする電子部品の製造方法。