JP2006237398A

JP2006237398A - コイル部品

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Publication number: JP2006237398A
Application number: JP2005051833A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Shibata; 和彦柴田; Kazuya Higure; 和也日暮
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】ショート等の不具合が発生しにくく、かつ良好な半田フィレットの形成が可能なコイル部品を提供する。
【解決手段】コイル部品１では、コイル部２２の軸２６が実装面１２と垂直な方向１８に対して４〜１５度傾斜している。よって、コイル部２２の巻き始め２２ａ及び巻き終わり２２ｂがほぼ同じ高さとなる。引き出し部２４，２５の導出位置は同一の高さであり，かつこれらの導出位置は巻き始め２２ａ及び巻き終わり２２ｂとほぼ同じ高さである。よって、引き出し部２４，２５を曲げることなく側面１６，１４から導出させることができる。このため、治具等で引き出し部２４，２５に段を付ける必要が無くなるので、治具で導体２０の被覆を傷つけてしまうといったことがない。また、軸２６が傾斜しているため、巻き終わり２２ｂから延びる引き出し部２５を実装面１２から十分高い位置で導出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル部品に関するものである。

従来のコイル部品の一種として、例えば特許文献１に記載されるように、扁平状の電線からなるコイル部と、このコイル部を内包する成形体とを備えたものが知られている。図７は、従来のコイル部品を示す断面図である。図７に示されるように、このコイル部品４０では、コイル部４１の巻き始め４１ａ及び巻き終わり４１ｂから延びる一対の電線４２，４３はそれぞれ成形体４４内で曲げられて、段差を成している。このような段差を形成することで、電線４２，４３を成形体４４側面の同じ高さ位置から突出させている。
特開２００４−３１１７５６号公報

上述したコイル部品では、電線にフォーミング用の治具を押し当てることにより電線を曲げ、段を付ける。そのため、治具で電線の被覆を傷つけてしまう可能性がある。電線の被覆に傷がつくと、ショート等の不具合が発生しやすくなる。

これを避けるため、電線を曲げずに直線のまま成形体から突出させることが考えられる。この場合には、巻き始めから延びる電線と巻き終わりから延びる電線とで、成形体から突出する際の高さ位置が異なることになる。そのため、巻き始めから延びる電線及び巻き終わりから延びる電線のいずれかは実装面近くから突出する可能性が生じる。電線の突出位置が実装面近くになってしまうと、かかる電線に対して良好な半田フィレットを形成するのが困難となる。良好な半田フィレットを形成できないと、コイル部品の実装強度に問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、ショート等の不具合が発生しにくく、かつ良好な半田フィレットの形成が可能なコイル部品を提供することを課題とする。

本発明に係るコイル部品は、実装面、及び当該実装面と垂直な方向に対して平行な側面を有する成形体と、成形体中に位置するコイル部、及びコイル部の両端から側面に向かって延びる一対の引き出し部とを有する導体と、を備え、一対の引き出し部の端部は、成形体の異なる側面からそれぞれ導出されており、側面における端部のそれぞれの導出位置は、実装面から見て略同一の高さとなっており、コイル部の軸は、実装面と垂直な方向に対して傾斜していることを特徴とする。

本発明に係るコイル部品では、コイル部の軸を実装面と垂直な方向に対して傾斜させている。これにより、コイル部の巻き始め及び巻き終わりの位置、すなわちコイル部の両端の位置をほぼ同じ高さにすることができる。コイル部の両端の位置と一対の引き出し部が導出される位置とをほぼ同じ高さにすれば、一対の引き出し部をどちらも曲げることなく成形体から導出することが可能となる。よって、引き出し部に段を付ける工程が不要となり、電線の被覆を傷つけることがなくなる。その結果、ショート等の不具合が発生しにくくなる。また、コイル部の軸を実装面に対して傾斜させているので、コイル部の軸を実装面に対して垂直とした場合に比べて、一対の引き出し部はともに、実装面から適切な高さ位置で導出されることとなる。よって、成形体の側面から導出された引き出し部に対して、良好な半田フィレットを形成することが可能となり、その結果十分な実装強度を維持することができる。

また、コイル部の軸は、実装面と垂直な方向に対して４〜１５度傾斜していることが好ましい。この場合には、コイル部の軸が実装面に対して垂直である場合とほぼ同等のインダクタンス値を得ることができる。したがって、コイル部品として高い品質を維持することができる。

また、成形体は、磁性体材料を含む圧粉体であることが好ましい。この場合には、磁性体材料中にコイル部を埋設させることとなるため、より良好なインピーダンス特性を有するコイル部品を得ることができる。

本発明によれば、ショート等の不具合が発生しにくく、かつ良好な半田フィレットの形成が可能なコイル部品を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

本実施形態に係るコイル部品は、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器のＣＰＵ周辺回路に適用され、所定の周波数（例えば３００ｋＨｚ）の交流電流が印加されるものである。以下、本実施形態に係るコイル部品１の図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るコイル部品１の斜視図である。図２（ａ）は、図１に示すコイル部品１のI−I線に沿った断面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すコイル部品１のII−II線に沿った断面図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態に係るコイル部品１の製造工程を示す側面図である

コイル部品１は、図１及び図２に示されるように、成形体１０と、導体２０とを備えている。

成形体１０は、磁性粉末を圧粉成形したものである。より具体的には、磁性粉末は、フェライト粉末や強磁性金属粉末である。特に、強磁性金属粉末は、フェライト粉末と比べて飽和磁束密度が大きく、直流重畳特性が高磁界まで保たれるため、好適である。成形体１０は、実装基板上に載置される実装面１２、実装面１２と垂直な方向に対して平行な側面１４、及び側面１４に対向する側面１６を有している。成形体１０は、導体２０の一部を内包している。

導体２０は、樹脂の被覆で覆われた銅線からなる平角線である。より具体的には、被覆は、エポキシ変性アクリル樹脂である。図２に示されるように、導体２０は、コイル部２２と引き出し部２４，２５とを有している。コイル部２２は、導体２０をエッジワイズ巻きした空芯コイルである。コイル部２２の軸２６は垂直な方向１８（成形体１０の実装面１２と垂直な方向）に対して傾斜している。垂直な方向１８に対するコイル部２２の軸２６の傾斜角度θは、４〜１５度が好適である。この傾斜角度θについては、後に詳しく述べる。コイル部２２の巻き始め２２ａと巻き終わり２２ｂとは、垂直な方向１８からみてほぼ同じ高さ位置となっている。

コイル部２２の巻き始め２２ａからは引き出し部２４が延びており、引き出し部２４の端部は成形体１０の側面１６から導出されている。コイル部２２の巻き終わり２２ｂからは引き出し部２５が延びており、引き出し部２５の端部は成形体１０の側面１４から導出されている。引き出し部２４の端部と引き出し部２５の端部とは、それぞれが異なる側面１６，１４から導出されている。側面１６における引き出し部２４の導出位置、および側面１４における引き出し部２５の導出位置は、コイル部２２の巻き始め２２ａ及び巻き終わり２２ｂとほぼ同じ高さとなっている。このため、引き出し部２４，２５は曲げのない状態で成形体１０の側面１６，１４からそれぞれ導出されることとなる。

このようなコイル部品１の製造工程について説明する。図３に示されるように、まず、導体２０をエッジワイズ巻きしてコイル部２２を形成する（図３（ａ））。次に、コイル部２２の両端２２ａ，２２ｂから延びる引き出し部２４，２５に回転砥石３０を当てて、引き出し部２４，２５の被覆を剥離する（図３（ｂ））。被覆を剥離した後、引き出し部２４，２５を水平に保ったまま、コイル部２２の軸２６を４〜１５度、傾斜させる（図３（ｃ））。続いて、引き出し部２４，２５をローラで圧延して、引き出し部２４，２５の幅を広げるとともに厚さを薄くする（図３（ｄ））。ローラで圧延した引き出し部２４，２５に半田メッキを施す。次に、導体２０を金型３２に入れ、コイル部２２を磁性粉末に埋設させた状態で、加圧成形を行う（図３（ｅ））。これにより、コイル部２２を内包した成形体１０ができる。成形体１０を金型３２から取り出し、成形体１０から突出した引き出し部２４，２５を成形体１０の側面１６，１４に沿うよう折り曲げる。このような工程を経て、図１に示されるようなコイル部品１が製造される。

以上のように、本実施形態においては、コイル部２２の軸２６が成形体１０の実装面１２と垂直な方向１８に対して傾斜している。これにより、垂直な方向１８からみて、コイル部２２の巻き始め２２ａ及び巻き終わり２２ｂをほぼ同じ高さとすることができる。また、成形体１０の側面１６における引き出し部２４の導出位置と、側面１４における引き出し部２５の導出位置とは同一の高さであり，かつ、これらの導出位置はコイル部２２の巻き始め２２ａ及び巻き終わり２２ｂとほぼ同じ高さである。したがって、引き出し部２４，２５をほぼ真っ直ぐな状態のまま成形体１０の側面１６，１４から導出させることができる。このため、引き出し部２４，２５にフォーミング用の治具等で段付けをする作業が不要となる。よって、導体２０の被覆を傷つけることがなくなり、ショート等の不具合を発生しにくくすることができる。更に、段付けした場合と比べて、引き出し部の長さが短くてすむため、直流抵抗の増大を抑制することができる。

また、コイル部２２の軸２６を傾斜させたことにより、軸を実装面１２に対して垂直とした場合と比べて、一対の引き出し部２４，２５それぞれを、実装面１２から適切な高さ位置で導出することができる。特に、コイル部２２の巻き終わり２２ｂから延びる引き出し部２４については、軸を実装面１２に対して垂直とした場合と比べて、実装面１２から充分離れた位置で導出することができる。したがって、成形体１０から導出された引き出し部２４，２５に対して、良好な半田フィレットを形成することが可能となり、その結果十分な実装強度を維持することができる。

ここで、本実施形態のコイル部品１について、導体２０の被覆の傷つきを抑制する効果を確認するために、以下のような実験を行った。すなわち、コイル部２２の軸２６の傾斜角度θが異なるコイル部品１を数種類用意し、各種類につき１０００個のサンプルを準備して、導体２０の被覆に傷があるものの数を集計した。その結果を図４に示す。

図４（ａ）は、成形体の寸法を１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍ×４．７ｍｍ、成形体に用いる磁性粉末の種類をＦｅ−Ｎｉ合金粉、磁性粉末の粒子径を３０μｍ、導体サイズを０．４ｍｍ×２．０ｍｍ、コイル部における巻数を３．５としたときの結果である。実施例１〜７は、上述した実施形態のコイル部品１と同じ構成のコイル部品であって、図３（ｅ）に示す製造工程時に６トン／ｃｍ^２で加圧成形したものである。また、実施例１〜７は、コイル部の軸の傾斜角度がそれぞれ、４度、５度、６度、１３度、１５度、１６度、２０度となっている。比較例１は、上述した従来のコイル部品と同じ構成のコイル部品、すなわちコイル部の軸が実装面に対して垂直なコイル部品である。実験の結果、実施例１〜７では、いずれにおいても、被覆に傷のあるサンプルは０個であった。それに対して、比較例１のコイル部品では、被覆に傷のあるサンプルが３２個あった。以上のことから、本発明の有効性が確認された。

図４（ｂ）は、成形体の寸法を１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍ×３．６ｍｍ、成形体に用いる磁性粉末の種類をＦｅ−Ｓｉ合金粉、磁性粉末の粒子径を１５μｍ、導体サイズを０．５ｍｍ×１．６ｍｍ、コイル部における巻数を２．５としたときの結果である。実施例８〜１４は、上述した実施形態のコイル部品１と同じ構成のコイル部品であって、図３（ｅ）に示す製造工程時に６トン／ｃｍ^２で加圧成形したものである。また、実施例８〜１４は、コイル部の軸の傾斜角度がそれぞれ、４度、５度、６度、１３度、１５度、１６度、２０度となっている。比較例２は、上述した従来のコイル部品と同じ構成のコイル部品である。実験の結果、実施例８〜１４では、いずれにおいても、被覆に傷のあるサンプルは０個であった。それに対して、比較例２のコイル部品では、被覆に傷のあるサンプルが２５個あった。以上のことから、本発明の有効性が確認された。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）と同じ条件下で製造したコイル部品についての結果である。ただし、図４（ｃ）の実施例１５及び比較例３は、導体が平角線ではなく、断面が丸形状の電線であり、それ以外については、図４（ｂ）の実施例８及び比較例２と同じである。実施例１５では、被覆に傷のあるサンプルは０個であった。それに対して、比較例３のコイル部品では、被覆に傷のあるサンプルは０個であったものの、クラックの発生したサンプルが５０個あった。以上のことから、導体が平角線ではなく、断面が丸形状の電線であっても、不具合が発生しにくいという本発明の有効性が確認された。

また、上述した実験を行う際に、インダクタンス値の測定も行った。測定する際、周波数は１００ｋＨｚ、直流電流は０Ａとした。また、測定されたインダクタンス値から、上述した従来のコイル部品４０のインダクタンス値に対する低下率を算出した。結果を図５に示す。

図５（ａ）は、図４（ａ）と同じ条件下で製造したコイル部品についての結果である。比較例１のインダクタンス値は１．２５μＨであった。これに対して、実施例１〜５のインダクタンス値は１．１９〜１．２４μＨであり、インダクタンス値の低下率は５％以下であった。

図５（ｂ）は、図４（ｂ）と同じ条件下で製造したコイル部品についての結果である。比較例２のインダクタンス値は０．４０μＨであった。これに対して、実施例８〜１２のインダクタンス値は０．３８〜０．３９５μＨであり、インダクタンス値の低下率は５％以下であった。

これらのことから、従来のコイル部品４０と同等のインダクタンス値を得るためには、本実施形態のコイル部品１の傾斜角度θは４〜１５度が好適であることがわかった。

また、図５（ｃ）は、図４（ｃ）と同じ条件下で製造したコイル部品についての結果である。比較例３のインダクタンス値は０．６０μＨであった。これに対して実施例１５のインダクタンス値は０．５９μＨであり、インダクタンス値の低下率は１．７％であった。これらのことから、本実施形態のコイル部品１の導体２０を断面円形状の電線とした場合でも、傾斜角度θが４度のときには、断面円形状の電線を有する従来のコイル部品４０と同等のインダクタンス値を得られることがわかった。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしもこれらの実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態においては、導体２０は平角線であるとしたが、断面が丸形状の電線であってもよい。図６に、断面が丸形状の電線６２を用いた場合の、コイル部品６０の断面図を示す。

本実施形態に係るコイル部品を示す斜視図である。本実施形態に係るコイル部品を示す断面図である。本実施形態に係るコイル部品の製造工程を示す斜視図である。導体の被覆の傷つきを調べる実験の結果を示す表である。インダクタンス値の測定結果を示す表である。本実施形態に係るコイル部品の変形例を示す断面図である。従来のコイル部品を示す断面図である。

符号の説明

１…コイル部品、１０…成形体、１２…実装面、１４…側面、１６…側面、２０…導体、２２…コイル部、２４，２５…引き出し部、２６…軸。

Claims

実装面、及び当該実装面と垂直な方向に対して平行な側面を有する成形体と、
前記成形体中に位置するコイル部、及び前記コイル部の両端から前記側面に向かって延びる一対の引き出し部とを有する導体と、を備え、
前記一対の引き出し部の端部は、前記成形体の異なる側面からそれぞれ導出されており、
前記側面における前記端部のそれぞれの導出位置は、前記実装面から見て略同一の高さとなっており、
前記コイル部の軸は、前記実装面と垂直な方向に対して傾斜していることを特徴とするコイル部品。
前記コイル部の軸は、前記実装面と垂直な方向に対して４〜１５度傾斜していることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
前記成形体は、磁性体材料を含む圧粉体であることを特徴とする請求項１又は２記載のコイル部品。