JP2015070154A - 巻線型電子部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の目的は、表面を樹脂に覆われた巻線型電子部品において、外部電極による磁束の遮蔽を抑制することができる巻線型電子部品を提供することである。
【解決手段】巻線型電子部品1は、巻線20により構成されるコイルC1、巻線20が巻回されるコア16、コイルC1及びコア16の略全体を覆う樹脂部材10、並びに巻線20と接続される外部電極12,14を備えている。外部電極12,14は、樹脂部材10の表面に設けられている。また、巻線20は、樹脂部材10の表面のうち、コイルC1の中心軸A1と交差しない接続面S1に設けられている。
【選択図】図2

Description

本発明は、巻線型電子部品に関し、詳しくは、表面を樹脂に覆われた巻線型電子部品に関する。
従来の巻線型電子部品として、特許文献1に記載の巻線型電子部品が知られている。この種の従来の巻線型電子部品は、巻線から成るコイルと該巻線が巻き回されるコアとを備え、それらが磁性材料と結合剤から成る直方体状の外被体で覆われている。また、従来の巻線型電子部品は、さらに、外部電極を備え、該外部電極それぞれは、前記コイルの中心軸と交差する外被体の表面と、その周囲の表面の合計5面に設けられている。
ところで、従来の巻線型電子部品では、前記コイルの中心軸と交差する外被体の表面に外部電極が設けられているため、該外部電極が、巻線によって構成されるコイルから発生する磁束を遮蔽し、該巻線型電子部品における磁気特性を低下させる虞がある。
特許2992869号公報
本発明の目的は、表面を樹脂に覆われた巻線型電子部品において、外部電極による磁束の遮蔽を抑制することができる巻線型電子部品を提供することである。
本発明の第1の形態に係る巻線型電子部品は、
巻線により構成されるコイルと、
前記巻線が巻回されるコアと、
前記コイル及び前記コアの略全体を覆う樹脂部材と、
前記巻線に接続され、前記樹脂部材の表面に設けられる外部電極と、
を備え、
前記巻線は、前記樹脂部材の表面のうち、前記コイルの中心軸と交差しない接続面に引き出されていること、
を特徴とする。
本発明に係る巻線型電子部品では、樹脂部材の表面の一つである接続面に、該巻線が引き出されている。これにより、巻線型電子部品では、巻線と外部電極とは接続面で接続される。また、接続面は、巻線により構成されるコイルの中心軸と交差していない。つまり、本発明に係る巻線型電子部品によれば、外部電極をコイルの中心軸と交差しない樹脂部材の表面に設けることができる。従って、本発明に係る巻線型電子部品では、外部電極による、巻線によって構成されるコイルから発生する磁束の遮蔽を抑制することができる。
本発明によれば、表面を樹脂に覆われた巻線型電子部品において、外部電極による磁束の遮蔽を抑制することができる。
一実施例である巻線型電子部品の外観図である。 一実施例である巻線型電子部品の内部を示した図である。 製造中の巻線型電子部品の外観図である。 第2のモデルである巻線型電子部品の内部を示した図である。 第1のモデル及び第2のモデルを用いて行ったシミュレーションの結果を示す図である。 変形例である巻線型電子部品の内部を示した図である。 第1のモデル及び第3のモデルを用いて行ったシミュレーションの結果を示す図である。 第1のモデル及び第3のモデルを用いて行ったシミュレーションの結果を示す図である。
(巻線型電子部品の構成、図1及び図2参照)
巻線型電子部品1は、図1に示すように、略直方体状の形状を成しており、樹脂部材10の表面に外部電極12,14が設けられている。また、図2に示すように、巻線型電子部品1は、その内部に、コア16、巻線20により構成されるコイルC1を備えている。以下で、コイルC1の中心軸A1と平行な方向をx軸方向と定義する。また、x軸方向から平面視したとき、巻線型電子部品1の2辺に沿った方向をy軸方向及びz軸方向と定義する。なお、x軸、y軸及びz軸は互いに直交している。
樹脂部材10は、エポキシ系の樹脂により構成され、図2に示すように、コア16及びコイルC1を覆うように設けられた略直方体状の部材である。また、樹脂部材10は、z軸方向から平面視したときに、y軸方向を長辺とする長方形状を成している。つまり、樹脂部材10は、y軸方向に延在している。なお、樹脂部材はエポキシ系の樹脂に限らず、例えば、金属磁性粉入り樹脂を用いても同様の効果が得られる。
外部電極12,14は、Ni−Cr、Ni−Cu,Ni等のNi系合金やAg、Cu、Sn等により構成されている。外部電極12は、図1に示すように、主として、樹脂部材10のz軸方向の負方向側の底面S1における、y軸方向の負方向側の端部近傍に設けられている。そして、外部電極12の一部が、樹脂部材10のy軸方向の負方向側の端面S2にはみ出すように設けられている。また、外部電極12は、図2に示すように、z軸方向から平面視した時に巻線20により構成されるコイルC1の中心軸A1と重ならない。なお、底面S1は、中心軸A1と平行な面であり、中心軸A1と交差しない。
外部電極14は、図1に示すように、主として、樹脂部材10の底面S1における、y軸方向の正方向側の端部近傍に設けられている。そして、外部電極14の一部が、樹脂部材10のy軸方向の正方向側の端面S3にはみ出すように設けられている。また、外部電極14は、図2に示すように、z軸方向から平面視した時に、巻線20により構成されるコイルC1の中心軸A1と重ならない。
コア16は、フェライト、金属磁性体、アルミナ等の磁性材料、絶縁材料から構成され、図2に示すように、y軸方向に延在する直方体状の部材である。なお、コア16の形状は、直方体状に限らず、円柱状であってもよい。
コイルC1は、巻線20がコア16に巻き回されることにより構成されている。巻線20は、銅や銀といった導電性材料を主成分とする芯線が、ポリウレタン等の絶縁材料により被覆されることにより構成されている導線である。また、巻線20のx軸方向の負方向側の一端は、樹脂部材10の表面(底面S1)に引き出され、底面S1において外部電極12と接続されている。さらに、巻線20のx軸方向の正方向側の他端も、樹脂部材10の表面(底面S1)に引き出され、底面S1において外部電極14と接続されている。
(巻線型電子部品の製造方法)
以下に、第1実施例である巻線型電子部品の製造方法について説明する。
まず、コア16の材料となるアルミナを主成分とした粉末を準備する。準備したアルミナ粉末を、雌型に充填する。充填した粉末を雄型で加圧することによって、該アルミナ粉末は、直方体状に成形される。そして、直方体状に成形されたアルミナ粉末を焼成することにより、コア16が完成する。
次に、コア16に巻線20を巻回する。
巻線20の巻回が終了したコア16は、巻線20とともに樹脂によってモールディングされる。このとき、巻線20の両端部を樹脂の表面に引き出しておく。
樹脂モールディングが終了すると、樹脂の表面に引き出された巻線20の余剰部分を切断する。これにより、巻線20の端面と、樹脂の表面が同一表面上に位置し、図3に示すような、外部電極が未形成の巻線型電子部品1を得る。
最後に、外部電極12,14を形成する。具体的には、外部電極が未形成の巻線型電子部品1における巻線20の端面が露出している面、つまり、樹脂部材10の底面S1にAgペーストを塗布する。次に、付着したAgペーストを乾燥させ、焼成することによって、底面S1に下地電極であるAg膜を形成する。さらに、電気めっきなどにより、Ni系合金の金属膜をAg膜上に形成する。以上により、外部電極12,14が形成され、巻線型電子部品1が完成する。
(効果)
巻線型電子部品1では、底面S1に、巻線20が引き出されている。これにより、巻線型電子部品1では、巻線20と外部電極12,14とは、底面S1で接続される。また、底面S1は、コイルC1の中心軸A1と交差していない。つまり、巻線型電子部品1では、外部電極12,14を、コイルC1の中心軸A1と交差しない底面S1に設けることができる。従って、巻線型電子部品1では、外部電極12,14による、コイルC1から発生する磁束の遮蔽を抑制することができる。また、これにより、外部電極12,14における渦電流の発生を抑制できる。
さらに、巻線型電子部品1では、外部電極12,14は、主として、樹脂部材10のz軸方向の負方向側の底面S1に設けられている。つまり、従来の巻線型電子部品のように、各外部電極が5面に設けられていない。これにより、巻線型電子部品1では、各外部電極が5面に設けられた巻線型電子部品と比較して、各外部電極と巻線との間で発生する浮遊容量の発生が少ない。結果として、巻線型電子部品1では、高いQ値を示す。
本願発明者は、上記の効果を明確なものとするためにシミュレーションを行った。シミュレーションでは、巻線型電子部品1に相当する第1のモデルと、第1のモデルに対して外部電極が設けられている面の数を増やした第2のモデルを用いた。
第2のモデルでは、図4に示すように、外部電極12に相当する外部電極12Aが、y軸方向の負方向側の端面S2に設けられ、さらに、該端面S2から、これに隣接する4面にはみ出すように設けられている。つまり、外部電極12Aは5面に設けられている。また、外部電極14に相当する外部電極14Aが、y軸方向の正方向側の端面S3に設けられ、さらに、該端面S3から、これに隣接する4面にはみ出すように設けられている。つまり、外部電極14Aは合計5面に設けられている。なお、第1のモデル及び第2のモデルとも、外径寸法は、0.79mm×0.39mm×0.38mmであり、コアの比誘電率は8.5、樹脂部材の比誘電率は4.65である。また、巻線の線径は0.04mmであり、巻き数は5である。
そして、シミュレーションでは、第1のモデル及び第2のモデルに交流電流を流し、各々のQ値を測定した。図5では、縦軸は、Q値を示しており、横軸は、周波数を示している。図5において、実線は第1のモデルのシミュレーション結果を示し、破線は第2のモデルのシミュレーション結果を示すものである。
シミュレーションにおいて、交流電流を流したところ、図5に示すように、第1のモデルの方が、第2のモデルよりも高いQ値を得ていることが分かる。すなわち、巻線型電子部品1のQ値は、外部電極が5面に設けられた巻線型電子部品と比較して、高いQ値を得られることが分かる。
ところで、巻線型電子部品1では、コア16がフェライト、アルミナ等の磁性材料により構成され、樹脂部材10はエポキシ系の樹脂により構成されている。つまり、コア16と樹脂部材10とは、異なる材料により構成されている。このように、コア16の材料とコア16を覆う樹脂部材10の材料とを変えることによって、例えば、コア16の材料に比較的硬い材料を用いて精度よく巻線を巻回できる一方で、樹脂部材10に比較的やわらかい材料を用いて、コア16を衝撃から保護し、コア16の破損を防止することができる。また、巻線型電子部品1では、コア16は樹脂部材10と同一の材料である必要がないことから、用途によって、コアの誘電率を抑え、巻線20内での浮遊容量の低減を行うといった対応をとることも可能である。
また、巻線型電子部品1におけるコア16は、略全体が樹脂部材10に覆われているため、コア16を衝撃から保護し、コア16の破損を防止することができる。
(変形例 図6参照)
変形例である巻線型電子部品1Aと巻線型電子部品1との相違点は、樹脂部材10及びコア16の延在する方向、巻線20の巻き数、並びに外部電極12,14の位置である。具体的には、巻線型電子部品1Aでは、樹脂部材10とコア16とはともに、x軸方向に延在している。
また、巻線型電子部品1Aでは、外部電極12は、主として、樹脂部材10のz軸方向の負方向側の底面S1における、x軸方向の負方向側の端部近傍に設けられている。そして、外部電極12の一部が、樹脂部材10のx軸方向の負方向側の端面S4にはみ出すように設けられている。以上のように構成された外部電極12は、z軸方向から平面視した時に、巻線20により構成されるコイルC2の中心軸A2と重なる。
さらに、巻線型電子部品1Aでは、外部電極14は、主として、樹脂部材10の底面S1における、x軸方向の正方向側の端部近傍に設けられている。そして、外部電極14の一部が、樹脂部材10のx軸方向の正方向側の端面S5にはみ出すように設けられている。以上のように構成された外部電極14は、z軸方向から平面視した時に、コイルC2の中心軸A2と重なる。
また、巻線型電子部品1における巻線20の巻き数が5であるのに対して、巻線型電子部品1Aにおける巻線20の巻き数は11である。
巻線型電子部品1Aにおける他の構成は、巻線型電子部品1と同様である。従って、巻線型電子部品1Aにおいて樹脂部材10及びコア16の延在する方向、巻線20の巻き数、並びに外部電極12,14の位置以外の説明は、巻線型電子部品1での説明のとおりである。
以上のように構成された巻線型電子部品1Aでは、樹脂部材10及びコア16の延在する方向、巻線20の巻き数、並びに外部電極12,14の位置を、巻線型電子部品1から変更することによって、自己共振周波数を変更することができる。
ここで、本願発明者は、自己共振周波数の変化を確認するためにシミュレーションを行った。シミュレーションでは、巻線型電子部品1に相当する第1のモデルと、巻線型電子部品1Aに相当する第3のモデルを用いた。なお、第1のモデル及び第3のモデルとも、外径寸法は、0.79mm×0.39mm×0.38mmであり、コアの比誘電率は8.5、樹脂部材の比誘電率は4.65である。また、巻線の線径は0.04mmである。
シミュレーションでは、第1のモデル及び第3のモデルに交流電流を流し、各々のL値及びQ値を測定した。図7では、縦軸は、インダクタンスLを示しており、横軸は、周波数を示している。図8では、縦軸は、Q値を示しており、横軸は、周波数を示している。図7及び図8において、実線は第1のモデルのシミュレーション結果を示し、破線は第3のモデルのシミュレーション結果を示している。
図7及び図8に示されたシミュレーション結果から、巻線型電子部品1Aの方が、巻線型電子部品1に対して自己共振周波数が高いことが分かる。つまり、巻線型電子部品1Aのように、樹脂部材10及びコア16の延在する方向、巻線20の巻き数、並びに外部電極12,14の位置を、巻線型電子部品1から変更することによって、自己共振周波数を変更できたことがわかる。
(他の実施例)
本発明に係る巻線型電子部品は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、コアの材料、樹脂部材の材料、及び巻線の巻き数等は、任意選択することが可能である。
以上のように、本発明は、巻表面を樹脂に覆われた巻線型電子部品に有用であり、外部電極による磁束の遮蔽を抑制することができる点で優れている。
A1,A2 中心軸
C1,C2 コイル
S1 底面(接続面)
1 巻線型電子部品
10 樹脂部材
12,14 外部電極
16 コア
20 巻線

Claims (4)

  1. 巻線により構成されるコイルと、
    前記巻線が巻回されるコアと、
    前記コイル及び前記コアの略全体を覆う樹脂部材と、
    前記巻線に接続され、前記樹脂部材の表面に設けられる外部電極と、
    を備え、
    前記巻線は、前記樹脂部材の表面のうち、前記コイルの中心軸と交差しない接続面に引き出されていること、
    を特徴とする巻線型電子部品。
  2. 前記外部電極は、前記接続面と直交する方向から平面視したとき、前記中心軸と重ならないこと、
    を特徴とする請求項1に記載の巻線型電子部品。
  3. 前記外部電極は、前記接続面と直交する方向から平面視したとき、前記中心軸と重なること、
    を特徴とする請求項1に記載の巻線型電子部品。
  4. 前記コアと前記樹脂部材とは、異なる材料により構成されていること、
    を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の巻線型電子部品。
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