JP2008205294A - 磁性素子 - Google Patents

Abstract

【課題】端子を半田付けする際の熱がコアや巻線まで伝播しにくいような磁性素子を提供すること。
【解決手段】コア部材と、上記コア部材に巻回され、または、軸状の部材に巻回された上で上記コア部材へ収容される巻線と、金属製の板を加工して得られる部材であって、上記コア部材に対向する第１の面とその裏側の第２の面とを有し、上記第１の面のうちの一部分と上記コア部材との間に隙間が確保されるように上記コア部材に接着されている端子部材とを備えていることを特徴とする磁性素子１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性素子に関する。

特許文献１には、回路基板上へ半田により面実装される磁性素子の開示がある。この文献に開示された磁性素子は、対向する２つのＥ型コアの中脚に平角銅線を巻回させ、両Ｅ型コアの側面に、２つの貫通孔を設けた端子台を嵌合している。さらに、平角銅線の端は、端子台の貫通孔の内側から外側へ挿通された後にその外面に沿って下方へ折り曲げられ、端子部を形成している。そして、この端子部を回路基板上のパターンの所定の箇所へ半田付けすることにより、面実装がなされる。
特開平０９−２３２１５５号

ところで、近年の回路基板の大電流化、高周波数化の要請は、その回路基板上に実装される部品の１つである磁性素子の大型化を招くに至っている。そして、磁性素子を大型化した場合、回路基板からの剥離を引き起こさないように、その実装面積もより広く取らざるを得ない。

しかしながら、実装面積を広く取ると、半田付けされる面積も広くなり、半田付けの作業時間そのものも長くなる。すると、端子からコアや巻線などへ高い熱が伝わってしまうケースも多くなり、その熱が断線などの不具合を引き起こす可能性が高くなるという問題がある。

本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、端子を半田付けする際の熱がコアや巻線まで伝播しにくいような磁性素子を提供することを目的とする。

本発明の好適な態様である磁性素子は、コア部材と、上記コア部材に巻回され、または、軸状の部材に巻回された上で上記コア部材へ収容される巻線と、金属製の板を加工して得られる部材であって、上記コア部材に対向する第１の面とその裏側の第２の面とを有し、上記第１の面のうちの一部分と上記コア部材との間に隙間が確保されるように上記コア部材に接着される端子部材を備えていることを特徴とする。この態様によると、端子を半田付けする際の熱がコアや巻線まで伝播しにくくすることができる。

この態様において、前記端子部材は、前記板の前記第１の面の一部分がその他の部分よりも突出していてもよい。この態様によると、端子部材の一部分とコア部材との間に隙間が確保されるような接着を容易に行うことができる。

また、前記第２の面の側から前記第１の面の側に向かって半抜き加工を施すことにより、前記第１の面の一部分をその他の部分より突出させていてもよい。この態様によると、第２の面の側から半抜き加工を施すことにより、突出部をより容易に形成することができる。

本発明によると、端子を半田付けする際の熱がコアや巻線まで伝播しにくいような磁性素子を提供することができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態にかかる磁性素子１０を示す斜視図であり、図２は、その磁性素子１０を成す部品の各々を示す分解斜視図である。なお、これら両図において、ｘ１からｘ２へ向かう方向を前後方向、ｙ１からｙ２へ向かう方向を左右方向、ｚ１からｚ２へ向かう方向を上下方向とする。また、図３は、磁性素子１０をｚ２方向から見た下面図である。

図２に示すように、この磁性素子１０は、ドラムコア２０（請求項の「軸状の部材」に相当）、コイル２５（請求項の「巻線」に相当）、リングコア３０（請求項の「コア部材」に相当）、第１端子５０（請求項の「端子部材」の一部に相当）、および第２端子６０（請求項の「端子部材」の一部に相当）を有する。ドラムコア２０は、例えば、Ｍｎ系のフェライトにより形成されている。そして、このドラムコア２０は、円柱の上端面と下端面に、その円柱より周径の大きな鍔部２１，２２を設けたような形状をなしている。ドラムコア２０の上下の両鍔部２１，２２の間には、コイル２５が巻回されている。このコイル２５は、導体金属の１つである銅により形成されており、また、その表面はエナメルなどの絶縁皮膜によって覆われている。

リングコア３０は、ドラムコア２０と同じく、例えば、Ｍｎ系のフェライトにより形成されており、略直方体の上面のほぼ中心から下面に向かって穴３１を穿設したような形状をなしている。リングコア３０の穴３１の周長は、ドラムコア２０の鍔部２１，２２の周長よりもやや大きくなっており、また、その深さは、上下の鍔部２１，２２の間の距離とほぼ同じになっている。そして、この穴３１には、コイル２５を巻回したドラムコア２０が収容され、その下側の鍔部２２の裏面と穴３１の底面とが接着剤により固定される。

第１端子５０は、アルミニウムや鉄などの金属製の板を加工して得られる部材である。この第１端子５０は、２箇所を突出させた２枚の平板の一端の縁同士を直交させ、その略Ｌ字状の左右の端面に側板を張り合わせたような形状をなしている。

この第１端子５０の形状について、詳述する。第１端子５０は、前板部５１、底板部５２、右側板部５３、および左側板部５４を有する。前板部５１は、扁平な板であり、その左右方向（ｙ１−ｙ２方向）の幅はリングコア３０の左右方向の幅よりもやや大きく、上下方向（ｚ１−ｚ２方向）の幅はリングコア３０の上下方向の幅よりもやや小さくなっている。この前板部５１には、上下の縁の間のほぼ中央で左端から所定の距離だけ右寄りの位置に１つと、右端から同じ距離だけ左寄りの位置にもう１つの合計２つの突出部５９ａ，５９ｂが設けられている。突出部５９ａ，５９ｂは、前板部５１の前面をほぼ円状に凹ませ、その後面を同じ円状に凸ませたような形状をなしている。これらの突出部５９ａ，５９ｂは、前板部５１の上下方向（ｚ１−ｚ２方向）の幅の概ね半分の直径のパンチを用いて、その前面の側から後面の側へ半抜き加工を施すことにより形成される。

底板部５２の形状、および寸法は、前板部５１と同様であり、図３に示すように、突出部５９ｃ，５９ｄが設けられている。底板部５２と前板部５１は、突出部５９ａ〜５９ｄの凸みを有する側の面がＬ字角の内側を向くように各々の縁同士を直交させている。以降は、直交する底板部５２および前板部５１のＬ字角の内側の面を適宜「内面」と呼び、外側の面を適宜「外面」と呼ぶ。この内面は、請求項の「第１の面」に相当し、外面は、請求項の「第２の面」に相当する。

右側板部５３および左側板部５４は、扁平な板体である。そして、両板部５３，５４の上下方向（ｚ１−ｚ２方向）の幅は、前板部５１の上下方向の幅と同じである。また、それらの前後方向（ｘ１−ｘ２方向）の幅は、底板部５２の前後方向の幅のほぼ半分である。

第１端子５０は、接着剤によりリングコア３０へ接着されている。図４は、図１のＡ−Ａ線で切った断面の前方の一部をｙ１の方向から見た図である。図４に示すように、第１端子５０は、その内面をリングコア３０の前面３２および下面３３に向けて接着させている。この接着は、接着剤を隈なく塗布した第１端子５０の内面を、リングコア３０の前面３２および下面３３に押し当てることによってなされる。この接着の際、第１端子５０の突出部５９ａ〜５９ｄの上に塗布されていた接着剤の厚さは、その他の部分の上に塗布されていた接着剤の厚さよりも大幅に薄くなる。よって、第１端子５０の内面のうち突出部５９ａ〜５９ｄとして凸んだ部分を除いた部分と、リングコアの前面３２および下面３３との間には、隙間５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄが確保される。

第２端子６０の形状および寸法は、第１端子５０と同様である。この第２端子６０は、接着剤を隈なく塗布した内面を、リングコア３０の後面（図示せず）と下面３３に押し当てることによってリングコア３０へ接着される。よって、図３に示すように、リングコア３０の下面３３には、第１端子５０の底板部５２と第２端子６０の底板部５７とが、向かい合うようにして配置される。また、第１端子５０の内面と同様に、この第２端子の内面のうち突出部として凸んだ部分を除いた部分と、リングコア３０の後面および下面３３との間には、隙間が確保される。

以上説明した磁性素子１０は、以下の手順に従い、回路基板へ実装される。まず、磁性素子１０のドラムコア２０に巻回されているコイル２５の一端を第１端子５０へ、その他端を第２端子６０へ接合する。次に、磁性素子１０に接着された第１端子５０および第２端子６０の底板部５２、５７上で半田を融解させて、その底板部５２，５７を回路基板上のパターンの所定の箇所へ押し当てて半田を凝固させる。

ここで、半田の融解は、半田小手などを用いて半田へ熱を加えることにより行われる。上述したように、第１端子５０および第２端子６０の内面の突出部以外の部分とリングコア３０との間には、隙間が確保されている。よって、このような隙間を有しないような接着を行った場合よりも、端子５０，６０からリングコア３０への熱伝導率が低く抑えられ、コアや巻線へと伝播した熱による断線などの不具合の発生を防ぐことができる。また、第１端子５０および第２端子６０の内面に突出部を設けているので、両者の各々とリングコア３０との間に隙間が確保されるような接着を容易に行うことができる。さらに、半抜き加工を用いることにより、比較的簡易な工程によってそのような突出部を形成することができる。

本実施形態にかかる磁性素子１０を用いることにより得られる有利な効果について、さらに詳述する。回路基板への電子部品の実装は、各電子部品の各々の実装箇所に予め半田を供給し、部品を配してから加熱を行う、いわゆるリフロー半田により行われることが多い。一方、背景技術の項でも述べたように、回路基板へ実装される磁性素子は近年大型化してきており、磁性素子の熱容量だけが、回路基板に実装される他の部品よりも際立って大きくなることも少なくない。この場合、磁性素子の半田が十分に溶解するまで加熱しようとすると、その磁性素子よりも熱容量の小さな周辺の他の部品のほうが先に過熱状態になり、破壊されるおそれがある。これに対し、本実施形態にかかる磁性素子１０は、第１端子５０および第２端子６０の内面の突出部以外の部分とリングコア３０との間に、隙間が確保されているので、半田を溶解させるための熱容量を従来の同種の磁性素子よりも小さく抑えられる。よって、他の部品とほぼ同じ程度に加熱しても、半田を十分に溶解させることができ、実装強度の不足を防ぐことができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
図５は、本実施形態にかかる磁性素子１０Ａを示す斜視図であり、図６は、その下面図である。

図５に示すように、この磁性素子１０Ａの第１端子５０の前板部５１には、左右方向（ｙ１−ｙ２方向）の両縁を丸め込んだ短冊状の突出部８０ａが、その上下の縁の間のほぼ中央で左端から所定の距離だけ右寄りの位置と、右端から同じ距離だけ左寄りの位置とを結ぶように設けられている。また、図６に示すように、第１端子５０の底板部５２にも、同形状の突出部８０ｂが、その上下の縁の間のほぼ中央で左端から所定の距離だけ右寄りの位置と、右端から同じ距離だけ左寄りの位置とを結ぶように設けられている。第２端子６０にも、同様の突出部が設けられている。これらの突出部は、形成する突出部に合わせたパンチを用いて、外面の側から内面の側へ半抜き加工を施すことにより形成される。

本実施形態にかかる磁性素子１０Ａによっても、端子からリングコア３０への熱伝導率が低く抑えられ、コアや巻線へと伝播した熱による断線などの不具合の発生を防ぐことができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
図７は、本実施形態にかかる磁性素子１０Ｂを示す斜視図であり、図８は、その下面図である。

図７に示すように、この磁性素子１０Ｂの第１端子５０の前板部５１には、上下方向（ｚ１−ｚ２方向）の両縁を丸め込んだ短冊状の突出部９０ａ，９０ｂが、左端から所定の距離だけ右寄りの位置と、右端から同じ距離だけ左寄りの位置とに、距離をおいて２つ設けられている。また、図８に示すように、第１端子５０の底板部５２にも、同形状の突出部９０ｃ，９０ｄが、左端から所定の距離だけ右寄りの位置と、右端から同じ距離だけ左寄りの位置とに、距離をおいて２つ設けられている。第２端子６０にも、同様の突出部が設けられている。これらの突出部は、形成する突出部に合わせたパンチを用いて、外面の側から内面の側へ半抜き加工を施すことにより形成される。

本実施形態にかかる磁性素子１０Ｂによっても、端子からリングコア３０への熱伝導率が低く抑えられ、コアや巻線へと伝播した熱による断線などの不具合の発生を防ぐことができる。

（他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の変形実施が可能である。

上記実施形態にかかる磁性素子１０の第１端子５０および第２端子６０は、２箇所を突出させた２枚の平板の一端の縁同士を直交させ、略Ｌ字状の左右の端面に側板を接合したような形状をなしており、また、その内面をリングコア３０に向けて接着されている。これに対し、図９に示すように、２つの平板を左右の端面を直角よりも鈍角に交わらせて端子５０ａを形成し、その一方の平板の面のみをリングコア３０ａに接着するようにしてもい。このような構成をとり、端子５０ａの他方の平板の面上に半田を融解させて回路基板へ実装するようにしても、コアや巻線へと伝播した熱による断線などの不具合の発生を防ぐことができる。

また、図１０に示すように、平板の表面および裏面を波打つような形状に加工して端子５０ｂとし、その内面の側を接着剤によりリングコア３０ｂへ接着する一方で外面の側を回路基板へ半田付けすることによっても、コアや巻線へと伝播した熱による断線などの不具合の発生を防ぐことができる。

上記実施形態において、コイルは銅により形成されているが、ステンレス、アルミニウム、鉄などといった他の導体によってそれらを形成していもよい。

上記実施形態において、ドラムコア２０およびリングコア３０は、マンガン系のフェライトにより形成されているが、パーマロイ、センダスト、鉄、カルボニルなどといった他の磁性材によってそれらを形成してもよい。また、ドラムコア２０とリングコア３０が別々の材質から構成されていてもよい。

上記実施形態にかかる磁性素子は、リングコア３０の孔３１に、コイル２５を巻回したドラムコア２０を収容し、そのリングコア３０に第１端子５０および第２端子６０を接着しているが、２つのコアの組み合わせでなく、コイル２５を巻回したひとつのコアと端子とを接着することによって磁性素子を形成してもよい。端子の数も２つである必要はなく、１つでもよいし、３つ以上でもよい。

第１実施形態にかかる磁性素子を示す斜視図である。 図１に示す磁性素子を成す部品の各々を示す分解斜視図である。 図１に示す磁性素子の下面図である。 図１に示すＡ−Ａ線で切った断面図である。 第２実施形態にかかる磁性素子を示す斜視図である。 図５に示す磁性素子の下面図である。 第３実施形態にかかる磁性素子を示す斜視図である。 図７に示す磁性素子の下面図である。 変形例にかかる磁性素子を示す断面図である。 変形例にかかる磁性素子を示す断面図である。

符号の説明

１０…磁性素子、２０…ドラムコア（請求項の「軸状の部材」に相当）、２５…コイル（請求項の「巻線に相当」）、３０，３０ａ，３０ｂ…リングコア（請求項の「コア部材」に相当）、５０…第１端子（請求項の「端子部材」の一部に相当）、６０…第２端子（請求項の「端子部材」の一部に相当）、２１，２２…鍔部、３１…穴、５１…前板部、５２，５７…底板部、５３…右側板部、５４…左側板部、５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，８０ａ，８０ｂ，９０ａ，９０ｂ…突出部、５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ…隙間

Claims (3)

1. コア部材と、
   上記コア部材に巻回され、または、軸状の部材に巻回された上で上記コア部材へ収容される巻線と、
   金属製の板を加工して得られる部材であって、上記コア部材に対向する第１の面とその裏側の第２の面とを有し、上記第１の面のうちの一部分と上記コア部材との間に隙間が確保されるように上記コア部材に接着されている端子部材と、
   を備えていることを特徴とする磁性素子。
2. 前記端子部材は、
   前記板の前記第１の面の一部分がその他の部分よりも突出していることを特徴とする請求項１に記載の磁性素子。
3. 前記第２の面の側から前記第１の面の側に向かって半抜き加工を施すことにより、前記第１の面の一部分をその他の部分よりも突出させている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁性素子。

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