JP2011003637A

JP2011003637A - コイル部品

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Publication number: JP2011003637A
Application number: JP2009144113A
Authority: JP
Inventors: Takakiyo Kudo; 孝潔工藤; Hitoshi Okubo; 等大久保; Masatoshi Shindo; 雅俊進藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-01-06
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: CN101930825A; JP4888525B2; US8183969B2; CN101930825B; US20100321144A1

Abstract

【課題】フェライトコアの絶縁性及び強度を確保でき、かつ巻線領域を十分に確保できるコイル部品を提供する。
【解決手段】コイル部品１では、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコア２の表面をガラス膜１５によってコーティングすることにより、フェライトコア２と端子電極５，５との間の絶縁性を確保できる。また、ガラス膜１５のコーティングによってフェライトコア２の強度が確保され、巻芯部７と鍔部８との境界部分でのクラックの発生を抑えられる。さらに、コイル部品１では、巻芯部７の表面７ａを覆うガラス膜１５の膜厚、及び鍔部８の内側面８ａを覆うガラス膜１５の膜厚の少なくとも一方が、ガラス膜１５の他の部分の膜厚よりも小さくなっている。このように、巻芯部７の表面７ａ及び鍔部８の内側面８ａのガラス膜１５の膜厚を抑えることで巻線領域Ｍを十分に確保できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、巻線型のコイル部品に関する。

巻線型のコイル部品として、巻芯部と当該巻芯部の両端に配置された一対の鍔部とを有するドラム型のコアと、巻芯部に巻き回された巻線とを備えたものが知られている。従来、ドラム型のコアにはＮｉ−Ｚｎ系フェライトコアが一般に用いられてきたが、コイル部品の小型化に伴い、磁気特性を確保するためにＭｎ−Ｚｎ系フェライトコアが用いられるようになってきている。また、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコアは鉄損が少ないため、電力消費も抑えられる。

ところが、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコアは、従来のＮｉ−Ｚｎ系フェライトコアに比べて特性に優れるものの、導電性を有しているため、コアに電極を形成するにあたってコアの表面に絶縁コーティングを施す必要がある。例えば特許文献１に記載のコイル部品では、フェライトコア表面において、ハンダ付けのフラックスに接触する部分がガラス膜で被覆された状態となっている。

また、例えば特許文献２に記載の電子部品の製造方法では、フェライトコアを入れたバレルを回転させながら、ガラス粉末、バインダ樹脂、及び溶剤からなるガラススラリーを吹き付けることにより、フェライトコアの表面に均一なガラス膜を形成している。このようなガラス膜による被覆は、コアの強度の確保にも寄与している。

特許第３１１６６９６号公報特許第３６２０４０４号公報

上述したように、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコアの表面をガラス膜で被覆することは、絶縁性の確保及びコアの強度確保の観点で有意である。しかしながら、コアの表面をガラス膜で被覆する場合、膜厚が不足すると絶縁性の確保及びコアの強度確保が困難となり、膜厚が過剰になると巻線を巻き回すための領域（巻線領域）が減少してしまうため、膜厚の調整が必要となる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、フェライトコアの絶縁性及び強度を確保でき、かつ巻線領域を十分に確保できるコイル部品を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係るコイル部品は、巻芯部及び巻芯部の両端に配置された一対の鍔部を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライトコアと、巻芯部に巻き回された巻線と、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコアに設けられ、巻線の端部が接続される端子電極と、を備えたコイル部品であって、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコアの表面は、ガラス膜によるコーティングが施されており、巻芯部の表面を覆うガラス膜の膜厚、及び鍔部の内側面を覆うガラス膜の膜厚の少なくとも一方は、ガラス膜の他の部分の膜厚よりも小さくなっていることを特徴としている。

このコイル部品では、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコアの表面をガラス膜によってコーティングすることにより、コアと端子電極との間の絶縁性を確保できる。また、ガラス膜のコーティングによってＭｎ−Ｚｎ系フェライトコアの強度が確保され、例えば巻芯部と鍔部との境界部分などでのクラックの発生を抑えられる。さらに、このコイル部品では、巻芯部の表面を覆うガラス膜の膜厚、及び鍔部の内側面を覆うガラス膜の膜厚の少なくとも一方が、ガラス膜の他の部分の膜厚よりも小さくなっている。巻芯部の表面及び鍔部の内側面のガラス膜の膜厚を抑えることで巻線領域を確保でき、他の部分の膜厚を保つことで上述した絶縁性及び強度を担保できる。

また、巻芯部の表面を覆うガラス膜の膜厚は、鍔部の内側面を覆うガラス膜の膜厚よりも小さくなっていることが好ましい。この場合、巻線領域を一層確保できる。

また、巻芯部の密度は、鍔部の密度よりも高いことが好ましい。例えばフェライト粉末のプレス成型によってＭｎ−Ｚｎ系フェライトコアを形成する場合、一般に巻芯部と鍔部との間に密度差が生じ、巻芯部の密度が鍔部の密度よりも高くなる。この場合、密度差が生じている部分、すなわち、巻芯部と鍔部との境界部分が最も脆い部分となるが、鍔部の外側面は十分な膜厚のガラス膜に覆われているので、クラックの発生を抑制できる。

本発明によれば、フェライトコアの絶縁性及び強度を確保でき、かつ巻線領域を十分に確保できる。

本発明に係るコイル部品の一実施形態を示す斜視図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。ガラス膜の形成の様子を示す模式図である。ガラス膜の作成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るコイル部品の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るコイル部品の一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、コイル部品１は、ドラム型のフェライトコア２と、巻線３と、被覆部４と、一対の端子電極５，５とを備えている。

フェライトコア２は、図２に示すように、巻線３が巻き回される柱状の巻芯部７と、巻芯部７の長手方向の両端に形成された一対の鍔部８，８とを有している。巻芯部７の断面形状は、例えば１辺が１ｍｍ程度の正方形状をなしており、巻芯部７の長さは、例えば０．３ｍｍ〜１．８ｍｍ程度となっている。このフェライトコア２は、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を充填した金型を巻芯部７の周方向からプレスすることによって成型される。

鍔部８，８は、平面視において例えば八角形状をなしており、略平行の状態で巻芯部７の周方向に張り出している。鍔部８，８の幅は、側面視において例えば１．５ｍｍ〜４．０ｍｍ程度となっている。また、鍔部８，８の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度となっている。

このようなフェライトコア２において、巻芯部７の表面７ａと鍔部８の内側面８ａで囲まれる領域は、巻線３を巻き回すための巻線領域Ｍとなっている。巻線３は、例えば直径０．１ｍｍ程度のワイヤである。巻線３の金属導体には例えば銅が用いられ、被覆には例えばウレタンが用いられる。巻線３は、巻線領域Ｍにおいて巻芯部７の外周部分に巻き回されている。

被覆部４は、巻芯部７に巻芯部７に巻き回されている巻線３を覆うように、巻線領域Ｍに配置されている。被覆部４の外周面は、鍔部８，８の周面８ｂと同位置、或いはこれよりも内側（巻芯部７側）に位置している。被覆部４は、例えば樹脂粉末と無機粉末と溶剤とが混合してなる被膜材料を乾燥及び硬化させることによって形成されている。

一対の端子電極５，５は、一方の鍔部８に対して配置されている。一方の端子電極５は、鍔部８の主面の一方側の領域と、これに繋がる周面８ｂとにわたって形成されており、他方の端子電極５は、一方の端子電極５と離間した状態で鍔部８の主面の他方側の領域と、これに繋がる周面８ｂとにわたって形成されている。そして、端子電極５，５は、接着又はカシメなどによって鍔部８に強固に固定されている。

一方の端子電極５には、巻線３の一方端が接続されており、他方の端子電極５には、巻線３の他方端が接続されている。巻線３の各端部は、対応する端子電極５，５の継線部１１，１１に絡げられた状態でレーザ溶接又はアーク溶接などによって固定されている。コイル部品１では、端子電極５，５が設けられた鍔部８の主面が、外部基板などの実装面に対向する面となる。なお、フェライトコア２に銀を焼き付けたものにニッケルとスズのメッキを施すことによって端子電極５，５を形成し、熱圧着によって巻線３の各端部を継線部１１，１１に固定してもよい。

続いて、フェライトコア２について更に詳細に説明する。

上述したように、フェライトコア２は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトによって形成されている。このため、フェライトコア２は導電性を有しており、鍔部８に形成される端子電極５，５との間での絶縁性を確保する必要がある。

また、フェライトコア２は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を充填した金型を巻芯部７の周方向からプレスすることによって成型され、巻芯部７及び鍔部８，８が一度に成型されている。しかしながら、成型後のフェライトコア２では、巻芯部７を含む中央部分Ｒ１とその外側部分Ｒ２との間に密度差が生じ、中央部分Ｒ１の密度が外側部分Ｒ２の密度よりも高くなる。この場合、密度差が生じている部分、すなわち、中央部分Ｒ１と外側部分Ｒ２の境界部分Ｒ３（図２参照）が最も脆い部分となる。

そこで、コイル部品１では、図１及び図２に示すように、フェライトコア２の表面にガラス膜１５のコーティングが施されている。このガラス膜１５により、フェライトコア２と端子電極５，５との間の絶縁性が確保される。また、フェライトコア２の強度が確保され、密度差が生じている境界部分Ｒ３におけるクラックの発生が抑制される。

一方、フェライトコア２の表面をガラス膜１５で被覆する場合、膜厚が不足すると絶縁性の確保及びコアの強度確保が困難となり、膜厚が過剰になると巻線領域Ｍが減少してしまう。このため、ガラス膜１５の形成にあたっては、絶縁性及び強度の確保と同時に巻線領域Ｍを確保するための膜厚の調整が必要となる。

図３は、ガラス膜１５の形成の様子を示す模式図である。同図に示すように、ガラス膜１５の形成に用いるコーティング装置は、ステンレスメッシュで形成されたバレル２１を有している。バレル２１の内部には、ワークをランダムに回転させるためのバッフル（不図示）等が配置されている。また、バレル２１の中央部には、スプレーノズル２２が配置されている。

ガラス膜１５の形成にあたっては、まず、プレス成型後のフェライトコア２のロットをバレル２１内に収容する。次に、バレル２１を矢印Ａ方向に回転させると共に、乾燥用エア２３をバレル２１に向けて吹き付けながら、ガラス粉末、ポリビニルアルコール等のバインダ、及び溶剤を混合してなるガラススラリー２４をスプレーノズル２２からミスト状に噴出させる。

バレル２１の回転速度は、例えば０．５ｒｐｍ〜５．０ｒｐｍ程度である。また、ガラススラリー２４のミスト径は、例えば５．０μｍ〜２０μｍ程度である。乾燥用エアの温度は例えば７０℃である。乾燥後、フェライトコア２をバレル２１から取り出し、例えば７００℃程度で所定時間焼成する。これにより、ガラス粉末が軟化し、フェライトコア２の表面に透明なガラス膜１５が形成される。

以上のように形成されたガラス膜１５は、フェライトコア２の部位ごとに膜厚が異なっており、巻芯部７の表面７ａを覆う部分１５ａ、及び鍔部８の内側面８ａを覆う部分１５ｂの少なくとも一方が、他の部分の膜厚よりも小さくなっている。より好ましくは、ガラス膜１５の膜厚は、巻芯部７の表面７ａを覆う部分１５ａが最も小さく、鍔部８の内側面８ａを覆う部分１５ｂ、鍔部８の周面８ｂを覆う部分１５ｃ、鍔部８の外側面８ｃを覆う部分１５ｄの順に大きくなっている。

なお、コーティング装置におけるスプレーノズル２２の向きは変更自在であることが好ましい。この場合、スプレーノズル２２の先端がバレル２１内のフェライトコア２に正対しないようにスプレーノズル２２の向きをバレル２１の回転面からずらしておくことで、フェライトコア２の巻線領域Ｍにガラススラリー２４が侵入しにくくなり、上述したガラス膜１５の膜厚差をより確実に形成できる。

図４は、ガラス膜の作成例を示す図である。同図に示す例は、フェライトコア２のサンプル（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）を作製し、上記条件に基づいて形成したガラス膜１５の各部位の膜厚を、巻芯部表面、鍔部内側面、鍔部周面、及び鍔部外側面でそれぞれ測定したものである。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．５の各部位の寸法は、上述した実施形態と同様の範囲内とした。

図４に示す結果から、全てのサンプルにおいて、巻芯部７の表面７ａを覆う部分１５ａの膜厚、及び鍔部８の内側面８ａを覆う部分１５ｂの膜厚の双方が、鍔部８の周面８ｂを覆う部分１５ｃの膜厚、及び鍔部８の外側面８ｃを覆う部分１５ｄの膜厚よりも小さくなっていることが確認できる。

Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３のサンプルでは、巻芯部７の表面７ａを覆う部分１５ａの膜厚が鍔部８の内側面８ａを覆う部分１５ｂの膜厚よりも小さくなっており、Ｎｏ．４及びＮｏ．５のサンプルでは、巻芯部７の表面７ａを覆う部分１５ａの膜厚が鍔部８の内側面８ａを覆う部分１５ｂの膜厚よりも大きくなっている。

以上説明したように、コイル部品１では、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコア２の表面をガラス膜１５によってコーティングすることにより、フェライトコア２と端子電極５，５との間の絶縁性を確保できる。また、ガラス膜１５のコーティングによってフェライトコア２の強度が確保され、巻芯部７と鍔部８との境界部分でのクラックの発生を抑えられる。

さらに、コイル部品１では、巻芯部７の表面７ａを覆うガラス膜１５の膜厚、及び鍔部８の内側面８ａを覆うガラス膜１５の膜厚の少なくとも一方が、ガラス膜１５の他の部分の膜厚よりも小さくなっている。このように、巻芯部７の表面７ａ及び鍔部８の内側面８ａのガラス膜１５の膜厚を抑えることで巻線領域Ｍを十分に確保できる。

特に、コイル部品１では、Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末のプレス成型によってフェライトコア２が形成され、巻芯部７の密度が鍔部８の密度よりも高くなっている。このため、巻芯部７を含む中央部分Ｒ１とその外側部分Ｒ２との間の境界部分Ｒ３が最も脆い部分となるが、鍔部８の外側面８ｃはガラス膜１５の膜厚が最も大きくなっており、クラックの発生を効果的に抑制できる。

なお、ガラス膜１５の各部位における膜厚の大小は、例えばその平均値で比較すれば足りる。巻芯部７の表面７ａを覆う部分１５ａの膜厚は、巻芯部の中央から鍔部８に向かって徐々に小さくなる傾向にあり、鍔部８の内側面８ａを覆う部分１５ｂの膜厚は、鍔部８の外側から内側に向かって徐々に小さくなる傾向にある。このため、ガラス膜１５の膜厚は、巻芯部７の表面７ａと鍔部８の内側面８ａとが交わる巻線領域Ｍの隅部において最も小さくなる。

この隅部では、巻芯部７の表面７ａを覆う部分１５ａの膜厚と鍔部８の内側面８ａを覆う部分１５ｂの膜厚とが逆転する場合もあるが、巻線領域Ｍを十分に確保するという効果に影響を及ぼすものではない。同様に、鍔部８の内側面８ａと鍔部８の周面８ｂとが交わる鍔部８の角部において、鍔部８の内側面８ａを覆う部分１５ｂの膜厚と鍔部８の周面８ｂを覆う部分１５ｃの膜厚とが逆転する場合もあるが、巻線領域Ｍを十分に確保するという効果に影響を及ぼすものではない。

１…コイル部品、２…フェライトコア、３…巻線、５…端子電極、７…巻芯部、８…鍔部、１５…ガラス膜、Ｍ…巻線領域。

Claims

巻芯部及び前記巻芯部の両端に配置された一対の鍔部を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライトコアと、
前記巻芯部に巻き回された巻線と、
前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコアに設けられ、前記巻線の端部が接続される端子電極と、を備えたコイル部品であって、
前記Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトコアの表面は、ガラス膜によるコーティングが施されており、
前記巻芯部の表面を覆う前記ガラス膜の膜厚、及び前記鍔部の内側面を覆う前記ガラス膜の膜厚の少なくとも一方は、前記ガラス膜の他の部分の膜厚よりも小さくなっていることを特徴とするコイル部品。
前記巻芯部の表面を覆う前記ガラス膜の膜厚は、前記鍔部の内側面を覆う前記ガラス膜の膜厚よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
前記巻芯部の密度は、前記鍔部の密度よりも高いことを特徴とする請求項１又は２記載のコイル部品。