JP2007329224A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛を含有しない高融点はんだを接続に使用したコイル部品を提供するものである。
【解決手段】鍔部１９と巻芯部２０とからなるドラムコア１とドラムコア１の鍔部１９に、第１の接続端子部２ａと第１の実装端子部３ａとで構成した第１の電極部４ａと、第２の接続端子部２ｂと第２の実装端子部３ｂとで構成した第２の電極部４ｂとを配置し、ドラムコア１の巻芯部２０の外周に、第１の端部６ａと第２の端部６ｂとを有したコイル５を巻回し、第１の電極部４ａならびに第２の電極部４ｂには銀めっきを施し、第１の端部６ａは第１の接続端子部２ａへ、第２の端部６ｂは第２の接続端子部２ｂへ、Ｂｉ−０．６Ｃｕ−０．０４Ｇｅを組成とする接合用はんだ７によりそれぞれ接続し、前記ドラム型コアと、コイル５と、第１の実装端子部３ａを除いた第１の電極部４ａと、第２の実装端子部３ｂを除いた第２の電極部４ｂとを、外装樹脂８により封止した。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用されるコイル部品に関するものである。

従来のトランスの断面図を図５に、斜視図を図６に示す。

図５に示す如く従来のコイル部品においては、接続端子部１０２と実装端子部１０３とにより構成された電極部１０４をドラムコア１０１へ固定し、ドラムコア１０１の巻芯部１０８へ巻回したコイル１０５の端部１０６を接合用はんだ１０７により接続端子部１０２へ接続していた。

そして、ドラムコア１０１と、実装端子部１０３を除いた電極部１０４と、コイル１０５とを、図６に示す如く外装樹脂１１０により封止することでコイル部品１０９を形成していた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては例えば特許文献１が知られている。
特開昭６２−５６１８号公報

従来のコイル部品１０９においては、図５に示す如くコイル１０５の端部１０６を電極部１０４の接続端子部１０２へ接続する際に使用する接合用はんだ１０７は、鉛を多く含有した組成である高融点はんだであることが通常であったが、鉛をはじめとする重金属は人体への悪影響を有することから、電子機器においてもそれを構成する部品には鉛を使用しない、いわゆる鉛フリー化が現在推進されている。

しかしながら、高融点はんだに代表される一部の機能材料には、特性を代用できる材料が少ないために、鉛を含有した高融点はんだを電子部品内部の接続に使用することが世界的に期限つきで了承されている。

そこで本発明は、鉛を含有しない高融点はんだを接続に使用したコイル部品を提供するものである。

そしてこの目的を達成するために、鍔部と巻芯部とからなるドラム型コアと前記ドラム型コアの前記鍔部に、第１の接続端子部と第１の実装端子部とで構成した第１の電極部と、第２の接続端子部と第２の実装端子部とで構成した第２の電極部とを設け、前記ドラム型コアの前記巻芯部の外周に、第１の端部と第２の端部とを有したコイルを巻回し、前記第１の電極部ならびに前記第２の電極部には銀めっきを施し、前記第１の端部は前記第１の接続端子部へ、前記第２の端部は前記第２の接続端子部へ、Ｂｉ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．０２Ａｌを組成とする接合用はんだによりそれぞれ接続固定し、前記ドラム型コアと、前記コイル部と、前記第１の実装端子部を除いた前記第１の電極部と、前記第２の実装端子部を除いた前記第２の電極部とを、外装樹脂により封止した、ことを特徴としたものである。

本発明によれば、鉛を含有しないコイル部品の提供が可能となるものである。

（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態におけるコイル部品の断面図、および図２は同斜視図である。

第一の実施形態におけるコイル部品は図１に示す如く、接続端子部２ａ、２ｂと実装端子部３ａ、３ｂとにより構成された電極部４ａ、４ｂをドラムコア１の鍔部１９へ接着剤２４によって固定し、ドラムコア１の巻芯部２０へ巻回したコイル５の端部６ａ、６ｂを接合用はんだ７により接続端子部２ａ、２ｂへ接続している。

そして、電極部４ａ、４ｂには銀めっきを施しており、またドラムコア１と、実装端子部３ａ、３ｂを除いた電極部４ａ、４ｂと、コイル５とを、図２に示す如く外装樹脂８により封止することでコイル部品９を形成している。

ここで、図１に示す接合用はんだ７にはＢｉ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．０２Ａｌを組成とした材料を使用している。

またここでは、上下の鍔部１９のうちの下に位置する一方の鍔部１９へ電極部４ａ、４ｂを固定しているが、上に位置する一方の鍔部１９へ電極部４ａを、下に位置する他方の鍔部１９へ電極部４ｂを固定する、つまり電極部４ａ、４ｂをそれぞれ異なる他方の鍔部１９へ固定しても構わない。

上記構成の本実施の形態のトランスについて以下その作用および効果を説明する。

接合用はんだ７にはＢｉ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．０２Ａｌを組成とした材料を使用しているが、この材料の融点は２６７℃であり、一般にコイル部品９の実装基板（図示せず）への実装時に加えられる実装用炉の温度である２５０℃近辺に比較すると、１０℃以上高い融点を有している。よって、実装時にはんだ接合部１０が溶解することには至らず、はんだ接合状態の信頼性を維持することが可能である。

ここで、図１に示す如くコイル５は軟化点が２５０℃〜２６０℃である特性の樹脂皮膜を有するものを使用するのが通常であるが、実装時に加えられる実装用炉の温度がより高い場合においても十分な耐熱水準を得るためにはコイル５は軟化点で２７０℃〜２８０℃である特性の樹脂皮膜を有するものを使用するのがよい。

そしてそれに加え、接合用はんだ７にはＢｉ−０．６Ｃｕ−０．０４Ｇｅを組成とした融点２７４℃の材料を使用することにより、より高い温度におけるはんだ接合状態の信頼性も維持することが可能である。

そしてまた、ドラムコア１とコイル５とはんだ接合部１０を含めた接続端子部２ａ、２ｂとは外装樹脂８によって封止されるために、実装時の高温を印加した際はコイル部品９内部、特にコイル５近傍の応力がコイル部品９を構成する各部の膨張により上昇し、よってコイル部品９としては実装時に加えられる実装用炉の温度よりも十分に高い耐熱水準を有した構成が求められる。

その理由は、コイル部品９内部の応力が上昇することで、特にコイル５の皮膜には機械的な応力が加わる上に軟化点へ接近した温度が加わるため、コイル５の皮膜は非常に劣化し易い状態となっていることに対応するためである。

以上の点から、接合用はんだ７には融点のより高いＢｉ−０．６Ｃｕ−０．０４Ｇｅと、コイル５の樹脂皮膜には実装用炉の温度が達しにくい軟化点で２７０℃〜２８０℃である特性を有するものとの組み合わせが望ましく、これによって、はんだ接合部１０とともにコイル５も耐熱高信頼性を得ることが可能である。

さらに、接続端子部２ａ、２ｂと実装端子部３ａ、３ｂとで構成される電極部４ａ、４ｂは、リン青銅板上に銀めっきを施した材料を使用するのがよい。

これは、一般に鉛フリー化を念頭としたコイル部品９の場合、電極部４にはリン青銅板上に錫めっきを施した材料を使用するが、錫が他の金属と合金化した場合にはその合金の融点が低下することが多く、それを防止するために、電極部４ａ、４ｂにはリン青銅板上に銀めっきを施すものである。

ここで仮に、ビスマスを主成分とするはんだ組成の接合用はんだ７を使用し、かつ電極部４ａ、４ｂに錫めっきを施したものを使用した場合は、接合時にはその錫の融点が２３０℃程度と低いため、接合時には錫が溶融し共に溶融したビスマスとの合金化が促進される。

また、接合時のはんだ接合部１０の温度は概ね３００℃〜５００℃となるため、はんだ接合部１０においては直ちに、且つ十分に合金化が進行する。

そして、ビスマスを主成分とするはんだ材は錫との合金化によって融点が低下し、（表１）に示す如く錫・ビスマス合金の共晶点では１４０℃程度までに低下することから、ここで合金化した図１に示す、はんだ接合部１０もまた大幅に融点が低下し、耐熱に関する接合部１０の接続信頼性が低下することとなる。

そこで、先にも述べたように融点の低下を招く合金化を防止するためにここでは電極部４ａ、４ｂには、リン青銅板上にビスマスとの合金化が起こり難い銀めっきを施した材料を使用するのがよい。

これは例えば、電極部４ａ、４ｂにはリン青銅板上に銀めっきを施した材料を使用し、銀めっき厚を１（μｍ）程度に規定し、レーザーはんだ接合等の高温状態を１秒〜２秒程度の短時間とする接合方法を採る場合などにおいては、接合時にはんだ接合部１０の温度が３００℃〜５００℃程度へと上昇しても、接合用はんだ７とめっき材である銀との合金化の進行は、電極部４のリン青銅板上の銀めっき表面と、そこに接する接合用はんだ７とのごく限られた非常に薄い界面においてのみ起こるものであり、はんだ接合部１０全般に合金化が起こることはない。よってはんだ接合部１０の合金化による共晶点の変動もほとんど起こらない。

このことは（表１）にも示すとおり、銀・ビスマス合金の共晶点が２６２℃であることからも、図１に示すはんだ接合部１０の合金化による共晶点の変動が起こり難いことが明白であり、そして仮に合金化の比率が共晶点となり、融点が２６２℃となったとしても、一般の面実装炉の温度である２５０℃〜２６０℃以上の値を維持できることとなる。

さらにこの場合、電極部４のリン青銅板上の銀めっきのみならず、コイル５の端部６ａ、６ｂ、すなわち銅もまたビスマスと合金化することも考慮すれば、銅・ビスマス合金の共晶点が２７０℃であることから、接合部１０の当初の融点である２７４℃からの大幅な低下は発生しない。

また、図２に示す如くコイル部品９の実装基板（図示せず）への実装性を高めるためには、外装樹脂８から露出した実装端子部３ａ、３ｂにおける銀めっき上に錫はんだの溶融めっきを行い、はんだ濡れ性を向上させることが望ましい。

以上のことから、図１に示す、接合用はんだ７にＢｉ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．０２ＡｌもしくはＢｉ−０．６Ｃｕ−０．０４Ｇｅを組成としたものを接合用へと利用することによって、製品を完全に鉛フリー化したコイル部品を得ること、且つ高信頼性を有したコイル部品を得ることを可能とするものである。

（第二の実施形態）
図３は本発明の第二の実施形態におけるコイル部品の断面図である。

第二の実施形態におけるコイル部品は、接続端子部１３ａ、１３ｂと実装端子部１４ａ、１４ｂとにより構成された電極部１５ａ、１５ｂを、樹脂ドラムコア１１の鍔部１２へインサート成形により固定し、樹脂ドラムコア１１の巻芯部２１へ巻回したコイル１６の端部１７ａ、１７ｂを接合用はんだ１８により接続端子部１３ａ、１３ｂへ接続している。

そして、樹脂ドラムコア１１と、実装端子部１４ａ、１４ｂを除いた電極部１５ａ、１５ｂと、コイル１６とを、図４に示す如く外装材２２により封止することでコイル部品２３を形成している。

ここにおいても第一の実施形態と同様に、接合用はんだ１８には融点が２６７℃のＢｉ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．０２Ａｌを組成とした材料を使用しているが、融点が２７４℃のＢｉ−０．６Ｃｕ−０．０４Ｇｅ組成とした材料を使用することが耐熱信頼性の観点においてより望ましい。

あるいは、コイル１６は軟化点で２５０℃〜２６０℃である特性の樹脂皮膜を有するものを使用するが、軟化点で２７０℃〜２８０℃である特性の樹脂皮膜を有するものを使用することが耐熱信頼性の観点においてより望ましい。

ここで、電極部１５の固定は樹脂ドラムコア１１の鍔部１２へインサート成形によって行われており、接続端子部１３ａ、１３ｂと実装端子部１４ａ、１４ｂとは電気的に接続されているものの、領域としては鍔部１２により完全に分離されていることとなる。

この構造を採ることにより、実装端子部１４ａ、１４ｂへ接合される錫を主成分とする実装用はんだ（図示せず）は接続端子部１３ａ、１３ｂに存在するはんだ接合部１９へ侵入することを防止することが可能となる。

その結果として、ビスマスを主成分としたはんだ接合部１９の、錫との合金化による融点の低下を防止することが可能となる。

またここで、接続端子部１３ａ、１３ｂと実装端子部１４ａ、１４ｂとで構成される電極部１５ａ、１５ｂは、リン青銅板上に銀めっきを施した材料を使用するのがよい。

これにより、リン青銅板上のメッキ材とはんだ接合部１９との合金化は起こらず、はんだ接合部１９の共晶点の変動もないことから、優れた耐熱信頼性を維持することが可能である。

本発明は、コイル部品の鉛フリー化において効果を有し、各種電子回路に有用である。

本発明の第一の実施形態における断面図 同斜視図 本発明の第二の実施形態における断面図 同斜視図 従来品の断面図 同斜視図

符号の説明

１ ドラムコア
２ａ 接続端子部
２ｂ 接続端子部
３ａ 実装端子部
３ｂ 実装端子部
４ａ 電極部
４ｂ 電極部
５ コイル
６ａ 端部
６ｂ 端部
７ 接合用はんだ
８ 外装樹脂
１１ 樹脂ドラムコア
１９ 鍔部
２０ 巻芯部

Claims (4)

1. 鍔部と巻芯部とからなるドラムコアと
   前記ドラムコアの前記鍔部に、
   第１の接続端子部と第１の実装端子部とで構成した第１の電極部と、
   第２の接続端子部と第２の実装端子部とで構成した第２の電極部とを設け、
   前記第１の電極部ならびに前記第２の電極部には銀めっきを施し、
   前記ドラムコアの前記巻芯部の外周に、第１の端部と第２の端部とを有したコイルを巻回し、
   前記第１の端部は前記第１の接続端子部へ、
   前記第２の端部は前記第２の接続端子部へ、
   Ｂｉ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．０２Ａｌを組成とする接合用はんだによりそれぞれ接続固定し、
   前記ドラムコアと、
   前記コイルと、
   前記第１の実装端子部を除いた前記第１の電極部と、
   前記第２の実装端子部を除いた前記第２の電極部とを、
   外装樹脂により封止した、
   コイル部品。
2. ドラム型コアは樹脂材からなる、
   請求項１に記載のコイル部品。
3. 接合用はんだの組成をＢｉ−０．６Ｃｕ−０．０４Ｇｅとし、
   コイルは２７０℃以上の軟化点である樹脂皮膜を有した
   請求項１に記載のコイル部品。
4. ドラム型コアは樹脂材からなる、
   請求項３に記載のコイル部品。

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