JP2005251933A

JP2005251933A - 巻線型コイル部品

Info

Publication number: JP2005251933A
Application number: JP2004059335A
Authority: JP
Inventors: Munekazu Inubushi; 宗和犬伏; Takaomi Toi; 孝臣問井
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】巻芯部の形状の複雑化およびコイル巻線の巻回数の減少を回避しながら、巻芯部の強度強化を図ることができ、また、巻芯部へのコイル巻線の巻回作業を容易にする。
【解決手段】コイル巻線３が巻芯部６に巻回形成されている構成を備えた巻線型コイル部品において、巻芯部６の少なくとも両端部側は、それぞれ、巻芯部６の端に近付くにつれて巻芯部６を太くするテーパ部８を有する。コイル巻線３は、断面形状が四角形状である角線と成し、巻芯部６のテーパ部８に面接触させながらコイル巻線３をテーパ部８に巻回形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、コイル巻線が巻芯部に巻回形成されている構成を備えた巻線型コイル部品に関するものである。

図９（ａ）には巻線型コイル部品の一形態例が模式的な斜視図により示され、図９（ｂ）には図９（ａ）のＡ−Ａ部分の断面図が示されている。この巻線型コイル部品３０は、巻芯部３１と、この巻芯部３１に巻回形成されるコイル巻線３２とを有して構成されている。コイル巻線３２は、断面形状が円形状の丸線により構成されている。巻芯部３１の両端部には、それぞれ、フランジ部３３（３３Ａ，３３Ｂ）が一体的に設けられている。

ところで、巻線型コイル部品に対して小型化・低背化の要求があり、この要求に応じた巻線型コイル部品の小型化・低背化により、必然的に、巻芯部も小型化してきている。このため、巻芯部の強度が弱くなり、また、巻芯部が撓み易くなるという問題が生じる。そのような巻芯部の強度低下や撓み変形を抑制するために、巻芯部の形状を図１０の断面図に示されるような形状とする構成が提案されている。図１０に示す巻芯部３１の構成では、巻芯部３１の両端部分に、巻芯部３１の端に近付くにつれて巻芯部３１を厚くする傾斜部３４が設けられている。

特開平１０−１７２８３２号公報

巻芯部３１の両端部分に傾斜部３４を形成することにより、巻芯部３１の強度低下や撓み変形を抑制できる。しかしながら、傾斜部３４に丸線であるコイル巻線３２を巻回形成することは難しい。また、たとえコイル巻線３２を傾斜部３４に巻回できたとしても、丸線であるコイル巻線３２と傾斜部３４は点接触状態であるために、傾斜部３４とコイル巻線３２間の摩擦抵抗は小さく、これにより、コイル巻線３２の巻き崩れが生じる。このような問題点を考慮して、傾斜部３４にコイル巻線３２を巻回しない構成とすると、巻芯部３１におけるコイル巻線巻回可能な領域が減少してコイル巻線３２の巻回数が減少してしまうことが考えられる。これにより、巻線型コイル部品３０の性能が低下するという問題が発生する。

そこで、特許文献１では、図１１の模式的な巻芯部の断面図に示されるように、巻芯部３１の両端部分に、巻芯部３１の端に近付くにつれて巻芯部３１を段階的に太くする段差部３５が設けられ、この段差部３５の各段にコイル巻線３２が巻回されている。段差部３５には、コイル巻線３２を巻き崩れ無く容易に巻回できるので、段差部３５を設けることにより巻芯部３１の強度低下および撓み変形を抑制しつつ、コイル巻線３２の巻回数減少を小さく抑えることができる。

しかし、この構成では、図１０に示す巻芯部３１よりも、巻芯部３１の形状が複雑になる。また、例えば、段差部３５の各段の幅Ｗを例えばコイル巻線３２の直径とほぼ同様な寸法として、各段にそれぞれコイル巻線３２を一巻きずつ巻回する構成であった場合に、例えば設計変更によってコイル巻線３２を太くすると、段差部３５にコイル巻線３２を巻回しようとしたときにコイル巻線３２が段から食み出すので、そのコイル巻線３２の食み出た部分が邪魔をして、例えば一段置きずつしかコイル巻線３２を巻回できず、各段毎にコイル巻線３２を巻回することができなくなるという問題が生じる。このため、コイル巻線３２を太くする設計変更がなされたときに、コイル巻線３２の巻回数の減少を防止するためには、段差部３５の各段の幅Ｗもコイル巻線３２の太さに応じて設計変更しなければならなくなり、非常に面倒である。

本発明の目的は、巻芯部の形状の複雑化およびコイル巻線の巻回数の減少を回避しながら、巻芯部の強度強化を図ることができ、また、巻芯部へのコイル巻線の巻回作業を容易にできる巻線コイル部品を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、コイル巻線が巻芯部に巻回形成されている構成を備えた巻線型コイル部品において、巻芯部の少なくとも両端部側は、それぞれ、巻芯部の端に近付くにつれて巻芯部を連続的に太くするテーパ部を有し、コイル巻線は、断面形状が四角形状である角線により構成されて、巻芯部のテーパ部に面接触していることを特徴としている。

この発明によれば、巻芯部の少なくとも両端部側には、巻芯部の端に近付くにつれて巻芯部を連続的に太くするテーパ部が設けられているので、テーパ部が設けられていない場合に比べて、巻芯部の少なくとも両端部側が太くなることから、巻芯部の強度を強化することができ、また、巻芯部の撓み変形を防止することができる。

その上、この発明では、コイル巻線は角線により構成されているので、コイル巻線をテーパ部に面接触させながら巻回することが可能となる。このため、コイル巻線が丸線である場合よりも、コイル巻線とテーパ部の接触面積を増加させることができて、コイル巻線とテーパ部間の摩擦抵抗を強くできる。これにより、テーパ部におけるコイル巻線（角線）の巻き崩れを防止することができて、テーパ部にもコイル巻線を容易に整列巻きすることができる。したがって、テーパ部を設けてもコイル巻線の巻回数の減少を抑制できて、巻線コイル部品の性能低下を回避できる。

また、例えば巻芯部の両端部側に巻芯部の端に近付くにつれて段階的に巻芯部を太くする段差部が設けられている場合には、コイル巻線を太くする設計変更が成される場合に、そのコイル巻線の設計変更に応じて段差部の設計変更が必要となる場合があった。これに対して、この発明では、テーパ部は、連続的に巻芯部を太くするものであることから、コイル巻線を太くする設計変更が成された場合に、テーパ部の設計変更を行わなくとも済む。このため、設計変更に対して迅速に対応することが可能となる。

さらに、この発明では、テーパ部は連続的に巻芯部を太くするものであるので、巻芯部の端に近付くにつれて段階的に巻芯部を太くする段差部の構造に比べて、非常に簡単な構造であり、巻芯部の形状の複雑化を回避することができる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。

図１には本発明に係る巻線型コイル部品の一実施形態例が模式的な斜視図により示されている。この実施形態例の巻線型コイル部品１は、図２に示されるような形状を持つコア部材２と、このコア部材２に巻回形成されるコイル巻線３と、コア部材２に設けられる電極４（４Ａ，４Ｂ）と、コア部材２およびコイル巻線３を保護するためのコーティング部５とを有して構成されている。

コア部材２は磁性材料（例えば透磁率μが２００以上の磁性材料（例えばフェライト））により構成されており、当該コア部材２は、コイル巻線３が巻回形成される巻芯部６と、この巻芯部６の両端部に一体的に設けられている鍔部７（７Ａ，７Ｂ）とを有して構成されている。巻芯部６の両端部側には、図２、および、図３（図２に示されるα−α部分の断面図）に示されるように、巻芯部６の端に近付くにつれて連続的に巻芯部６を太くするテーパ部８が設けられている。この実施形態例では、テーパ部８は、巻芯部６を連続的に太くする形態であり、図１１に示すような巻芯部を段階的に太くする段差部３５よりも簡単な構造である。このため、コア部材２全体を例えば金型を利用したプレス成型等の成形技術により一括的に製造することが可能となり、製造コストを低下させることができる。

鍔部７（７Ａ，７Ｂ）は、巻芯部６に巻回されているコイル巻線３の抜け止めのためのものであり、例えば、当該鍔部７の張り出し量（出寸法）Ｈ（図３参照）は、コイル巻線３の太さ以上の寸法と成している。

コイル巻線３は、導線に絶縁被覆が施された絶縁被覆導線であり、当該コイル巻線３は、図３に示されるように、断面形状が正方形状である角線により構成されている。このコイル巻線３は、テーパ部８を含めた巻芯部６全体に渡って、当該コイル巻線（角線）３の一つの面を巻芯部６に面接触させながら整列巻きされている。この実施形態例では、コイル巻線３が角線であるために、巻芯部６のテーパ部８にコイル巻線３を面接触させて巻回することができるので、テーパ部８に対するコイル巻線３の摩擦抵抗によって、巻き崩れ無くコイル巻線３をテーパ部８に簡単に巻回形成することができる。なお、コイル巻線３の太さは、巻線型コイル部品１に対して要求される性能などに応じて適宜設定されるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、コイル巻線３の太さの一例を挙げれば、コイル巻線３の線径（ここでは、コイル巻線３の断面四角形状の対角線の長さ）は約２０μｍ以上かつ１５０μｍ以下の範囲内の寸法である。

この実施形態例の巻線型コイル部品１は、コイル巻線３の巻回中心軸が例えば回路基板１０の基板面に平行となる姿勢でもって回路基板１０に配設される横巻きタイプの巻線型コイル部品である。当該巻線型コイル部品１が回路基板１０に実装される際に回路基板１０に対向する鍔部７の部位（図１に示される底部）に、電極４が形成されている。鍔部７Ａに形成されている電極４Ａには、コイル巻線３の巻き始め側の端部と巻き終わり側の端部とのうちの一方側が、また、鍔部７Ｂに形成されている電極４Ｂには、コイル巻線３の他方側の端部が、それぞれ、例えば熱圧着等の接合技術によって電気的に接続されている。

回路基板１０における予め定められた巻線型コイル部品配設領域には、回路基板１０に形成されている電気回路と、巻線型コイル部品１とを電気的に接続させるための接続部としての電極パッドが、電極４Ａ，４Ｂにそれぞれ対応させて設けられている。巻線型コイル部品１の電極４Ａ，４Ｂをそれぞれ回路基板１０の電極パッドの形成位置に合わせて巻線型コイル部品１を回路基板１０に配置して、電極４Ａ，４Ｂを回路基板１０の電極パッドに例えばはんだ等の接合手段によって接合することにより、巻線型コイル部品１を回路基板１０の電気回路に組み込むことができる。

電極４（４Ａ，４Ｂ）の構成は特に限定されるものではないが、ここでは、その一例を述べる。例えば電極４は次に示すような多層構造により構成される。つまり、鍔部７の底面上にはＡｇやＣｕ等の下地導電体層が形成される。この下地導電体層は、例えば、ペースト状の導電体をディップ工法や印刷等の技術により鍔部７の底面上に塗布した後に、例えば７００〜１０００℃の高温で焼き付けることにより、鍔部７の底面上に積層形成される。このように焼き付けにより下地導電体層を積層形成することによって、鍔部７の底面と下地導電体層との接合を強固にすることができる。

その下地導電体層の上側には、例えば、Ｎｉ層と、Ｃｕ層と、Ｓｎ層とが順に電解バレルめっき等の技術により積層形成される。それら各層の厚みの一具体例を挙げると、例えば、Ｎｉ層の厚みは１μｍ〜３μｍ程度であり、Ｃｕ層の厚みは２μｍ〜６μｍ程度であり、Ｓｎ層の厚みは５μｍ〜２５μｍ程度である。Ｎｉ層は、例えば電極４と回路基板１０側の電極パッドとを接合するための例えばはんだの溶融温度に対して耐熱性がある。また、Ｃｕ層は、そのはんだに対するコイル巻線３の導線（例えば銅線）の食われ性を高めることができる。さらに、Ｓｎ層は、コイル巻線（銅線）３と電極４との接合強度を高めることができる。なお、下地導電体層の上側に積層形成される導体層は上述の構成に限られない。例えば、導体層は、Ｎｉ層とＣｕ層とＳｎ層が上記とは異なる順序で積層されているものであってもよい。また、上記例では導体層は三層構造であったが、単層や二層や四層以上の多層構造であってもよい。さらに、導体層は、複数種の金属から成る合金層を有して構成されていてもよい。さらにまた、導体層は、めっき以外の手法により形成されてもよい。

このような具体例の電極４にコイル巻線３の端部を電気的に接続させる際には、例えば、熱圧着技術を利用する。この場合には、その熱圧着の熱によって電極４の最上層のＳｎ層が溶融して、コイル巻線３の端部の一部又は全部をＳｎ層に埋設させることができる。これにより、コイル巻線３と電極４の接合面積が増加してコイル巻線３と電極４の接合強度を強めることができる。また、図４には巻線型コイル部品１を電極形成側から見た平面図が示されており、この図に示されるように、電極４に接合しているコイル巻線３の端部部分を、コイル巻線３の巻回中心軸に沿う方向に対して傾けることによって、コイル巻線３と電極４の接合面積を広くできるので、この場合にも、コイル巻線３と電極４の接合強度をより強めることができる。例えば、コイル巻線３の巻回中心軸に直交する方向と、電極４に接合されているコイル巻線３の端部部分の伸長方向との成す角度θが、約１０°以上かつ７０°以下の範囲内の角度となるように、コイル巻線３を電極４に配置して接合する。

コーティング部５は、例えば巻線型コイル部品１を回路基板１０に搭載したときに上面側となる巻線型コイル部品の部位に設けられて、コイル巻線３およびコア部材２を保護するものである。コーティング部５は、絶縁体により構成されている。例えば、コーティング部５を構成する絶縁体の例を挙げると、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂や、紫外線硬化性樹脂等の樹脂を挙げることができる。コーティング部５を樹脂により構成する場合には、例えば、ディップ工法や印刷技術により巻線型コイル部品１の上面側にコーティング部５を塗布形成することができるので、巻線型コイル部品１にコーティング部５を設ける工程を簡素化することができる。これにより、製造コストを低下させることができて、巻線型コイル部品１の低コスト化を図ることが容易となる。

なお、この発明はこの実施形態例の構成に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、巻芯部６のテーパ部８は、巻芯部６の図２に示す上下左右の各方向に張り出して、巻芯部６の端に近付けるにつれて巻芯部６を太くする構成であったが、例えば、図５に示されるコア部材２のモデル図に表されているように、テーパ部８は、巻芯部６の上下方向だけに張り出した態様であってもよい。

また、この実施形態例では、テーパ部８は、巻芯部６の両端部側に設けられていたが、例えば、図６（ａ）のコア部材２の断面図に示されるように、巻芯部６の例えば半分以上の部位がテーパ部８と成している構成としてもよいし、また、図６（ｂ）のコア部材２の断面図に示されるように、巻芯部６の全体がテーパ部８と成していてもよい。

さらに、この実施形態例では、巻芯部６は断面が四角形状である形態と成していたが、巻芯部６の形態は特に限定されるものではなく、例えば、巻芯部６は、断面が円形状である態様であってもよい。

さらに、この実施形態例では、電極４は、巻線型コイル部品１を回路基板１０に搭載したときに底部側となる鍔部７の部分に設けられていたが、電極４は、鍔部７の底部だけでなく、それ以外の予め定められた部分にも形成してもよい。

さらに、この実施形態例では、巻芯部６および鍔部７は磁性材料により形成されてコア部材２を構成していたが、例えば、巻芯部６および鍔部７は例えば樹脂材料により構成してコイル巻線３のボビンを構成してもよい。このように、巻芯部６および鍔部７を構成する材料は限定されるものではない。

さらに、この実施形態例では、コーティング部５は、巻線型コイル部品１を回路基板１０に搭載したときに上面側となる部位に設けられていたが、例えば、図７のモデル図に示されるように、コーティング部５は、巻線型コイル部品１の上面側だけでなく、巻線型コイル部品１の側面にも形成する構成としてもよい。さらに、例えば、他の保護手段によってコイル巻線３やコア部材２等が保護される場合には、コーティング部５を省略してもよい。

さらに、図１に示す例では、コイル巻線３は、巻芯部６に単層でもって巻回形成されていたが、例えば、コイル巻線３は、巻芯部６に多層巻きされていてもよい。

さらに、この実施形態例では、横巻きタイプの巻線型コイル部品を例にして説明したが、この発明は、次に示すような縦巻きタイプの巻線型コイル部品にも適用することができるものである。図８（ａ）には、縦巻きタイプの巻線型コイル部品の一形態例が断面図により示されている。この縦巻きタイプの巻線型コイル部品１は、図８（ｂ）に示すような例えばコア部材２にコイル巻線３が巻回されて構成されるものであり、当該巻線型コイル部品１は、コイル巻線３の巻回中心軸が回路基板１０の基板面に直交する姿勢でもって回路基板１０に搭載される。巻線型コイル部品１を回路基板１０に搭載したときに底部側となる巻線型コイル部品１の部分には、コイル巻線３の巻き始め側端部が接続する電極４と、コイル巻線３の巻き終わり側端部が接続する電極４とが互いに電気的に分離された状態で配設されている。これら電極４によって、巻線型コイル部品１は、回路基板１０の回路と電気的に接続することができる。

このような縦巻きタイプの巻線型コイル部品１においても、コア部材２の巻芯部６の少なくとも両端部側には、巻芯部６の端に近付くにつれて巻芯部６を連続的に太くするテーパ部８を設け、コイル巻線３は、角線により構成されている構成とすることによって、この発明の特有な構成から得られる優れた効果を得ることができる。なお、上述した縦巻きタイプの巻線型コイル部品の例では、巻芯部６と鍔部７は磁性材料により形成されてコア部材２を構成していたが、縦巻きタイプの巻線型コイル部品においても、もちろん、巻芯部６および鍔部７は、磁性材料以外の材料により構成してもよいものである。

さらに、この実施形態例では、コイル巻線３は、断面形状が正方形状の角線であったが、例えば、コイル巻線３は、断面形状が長方形状の角線でもよい。

本発明に係る巻線型コイル部品の一実施形態例を表した模式的な斜視図である。図１に示される巻線型コイル部品を構成するコア部材の形態例を表すモデル図である。図２に示されるコア部材の巻芯部にコイル巻線を巻回した状態例を模式的な断面により表した図である。コイル巻線の端部と、電極との接合状態の一例を説明するための図である。巻芯部のテーパ部のその他の形態例を説明するための図である。さらに、巻芯部のテーパ部の別の形態例を説明するための図である。その他の実施形態例を説明するための図である。縦巻きタイプの巻線型コイル部品を説明するための図である。巻線型コイル部品の従来例を説明するための図である。巻線型コイル部品の巻芯部の強度を強化するための構成例を説明するための図である。特許文献１に記載されている巻線型コイル部品の一つを説明するための図である。

符号の説明

１巻線型コイル部品
３コイル巻線
６巻芯部
８テーパ部

Claims

コイル巻線が巻芯部に巻回形成されている構成を備えた巻線型コイル部品において、巻芯部の少なくとも両端部側は、それぞれ、巻芯部の端に近付くにつれて巻芯部を連続的に太くするテーパ部を有し、コイル巻線は、断面形状が四角形状である角線により構成されて、巻芯部のテーパ部に面接触していることを特徴とする巻線型コイル部品。