JP2017054987A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】振動等の外力と熱応力とに起因する磁心の損傷を防止することができるコイル部品を提供する。【解決手段】本発明のコイル部品は、磁性粉末と結合剤を混合して加圧成形された直方体形状の磁心１と、磁心１に埋設された円筒形状のコイル２と、コイル２の両端部に接続されて磁心１の相対向する側面から個別に突出する一対の実装端子３と、コイル２の周囲に埋設されて磁心１の残り２つの側面から個別に突出する一対のダミー端子３とを備えており、これら実装端子３とダミー端子４はいずれも、磁心１の側面から突出して底面に向かって折り曲げられていると共に、磁心１の内部でスリットＳ１，Ｓ２を介して二股状に分岐されている。【選択図】図７

Description

本発明は、磁性粉末と結合剤からなる圧粉材料を用いたコイル部品（インダクタ）に関するものである。

この種のコイル部品は、飽和磁束密度が高い鉄ベースの磁性粉末とコイルを同時に成形した後に、結合剤である有機系バインダーを熱的に固化させるという圧粉成形を行うことによって製造されるものであり、バインダーで磁性粉末同士の絶縁を確保しているため、小型・低背化に好適で大電流に対応しやすい面実装用チップ部品となっている。

従来の一般的なコイル部品は、磁性粉末と結合剤を混合して加圧成形された直方体形状の磁心と、この磁心に埋設された円筒形状のコイルと、このコイルの両端部に接続されて磁心の相対向する側面から突出する一対の実装端子とを備えており、これら実装端子はそれぞれ磁心の側面から底面に向かって折曲加工されている。

このように構成されたコイル部品では、実装端子を回路基板のランドに半田付けした実装状態において、回路基板に振動や衝撃等の外力が加わると、実装端子が突出する位置近傍の磁心に大きな負荷が作用するため、当該位置の磁心に割れや欠けを生じやすいという問題がある。

そこで、このような振動や衝撃による影響を抑制するために、特許文献１に記載されているように、磁心の側面と実装端子とを接着剤で固定するようにしたコイル部品が提案されている。かかるコイル部品では、磁心の側面と実装端子が接着剤で固定されており、振動や衝撃によって生じる応力を接着面で分散させることが可能となるため、実装端子が突出する位置近傍の磁心にかかる応力が小さくなり、割れや欠けの発生を抑制することができる。

特開２０１２−１７４８１５号公報

ところで、磁性粉末を成形素体とするコイル部品は、通電によって熱を多量に発する発熱部品であり、自動車のエンジンルーム等の高温環境下で使用されることも多い部品であるが、特許文献１に開示されたコイル部品では、磁心から突出する実装端子が接着材を用いて固定（拘束）されているため、環境温度変化によって大きな熱応力が発生し、その熱応力によって実装端子や磁心が損傷してしまう虞がある。すなわち、端子を磁心の側面に接着・固定すると、振動や衝撃等の外力による影響を抑制できるが熱応力の影響を受け易くなってしまい、熱応力による影響を抑制するために実装端子を磁心の側面に接着せずに自由にしておくと、今度は振動や衝撃等の外力による影響を受け易くなってしまうという課題を有している。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、振動等の外力と熱応力とに起因する磁心の損傷を防止することができるコイル部品を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のコイル部品は、磁性粉末と結合剤を混合して加圧成形された直方体形状の磁心と、この磁心に埋設された円筒形状のコイルと、このコイルの両端部に接続されて前記磁心の異なる２つの側面から個別に突出する一対の実装端子と、前記コイルの周囲に埋設されて前記磁心の残り２つの側面から個別に突出する一対のダミー端子とを備え、前記実装端子と前記ダミー端子はいずれも、前記磁心の側面から突出して底面に向かって折り曲げられていると共に、前記磁心の内部でスリットを介して二股状に分岐されているという構成にした。

このように構成されたコイル部品では、直方体形状の磁心に２つの実装端子と２つのダミー端子が埋設され、これら４つの端子が磁心の異なる側面から個別に突出して底面に向かって折り曲げられているため、振動や衝撃等の外力が４つの端子に分散されて局部的に集中するのを防止できると共に、ダミー端子を含む４つの端子によってコイルの発熱を効果的に放熱することができる。しかも、これら４つの端子は全て磁心の内部でスリットを介して二股状に分岐されているため、磁心の内部におけるコイルの外周側に各端子の分岐部をスリットを介して点在させることにより、磁性粉末同士の接合強度が低下することを極力抑えることができる。

上記の構成において、スリットの全体が磁心の内部に埋設されていても良いが、スリットの一部が磁心の側面から露出しており、このスリットを横切る位置で実装端子とダミー端子が直角に折り曲げられていると、各端子を容易に折曲加工することができる。

また、上記の構成において、実装端子とダミー端子の二股状に分岐された部分がコイルの外周と対向するように円弧状に形成されていると、磁心の内部におけるコイル外側の限られたスペースに各端子の分岐部を効率良く配置することができる。

また、上記の構成において、一対の実装端子が磁心の相対向する２つの側面から個別に突出していると共に、これら実装端子がダミー端子よりも幅広に形成されていると、一対の実装端子と一対のダミー端子が磁心の対向面に線対称配置されたシンメトリー構造となるため、回路基板上にコイル部品を安定した姿勢で実装することができると共に、コイルの発熱を幅広な実装端子を介して効率良く放熱することができる。

本発明のコイル部品によれば、振動等の外力と熱応力とに起因する磁心の損傷を防止することができる。

本発明の第１実施形態例に係るコイル部品の斜視図である。 該コイル部品の平面図である。 図１の矢視Ａ方向から見た側面図である。 該コイル部品の裏面図である。 図１の矢視Ｂ方向から見た側面図である。 図２のVI−VI線に沿う断面図である。 該コイル部品に備えられる実装端子とダミー端子の斜視図である。 該コイル部品の製造工程を示す説明図である。 本発明の第２実施形態例に係るコイル部品の製造工程を示す説明図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１〜図７に示すように、本実施形態例に係るコイル部品は、直方体形状の磁心１と、この磁心１に埋設された円筒形状のコイル２と、このコイル２の両端部に接続されて磁心１の相対向する２つの側面から個別に突出する一対の実装端子３と、コイル２の周囲に埋設されて磁心１の残り２つの対向側面から個別に突出する一対のダミー端子４とを備えている。

磁心１は、Ｆｅ−Ｓｉ系やＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系等の軟磁性金属からなる磁性粉末と、結合剤である有機系バインダーとを混合して加圧成形したものであり、その大きさは、例えば平面形状が１７ｍｍ×１７ｍｍの角形で、高さが６ｍｍの直方体形状となっている。

コイル２は絶縁被覆された導線を円筒形状に巻回した空芯コイルであり、本実施形態例では内周側と外周側に二重巻きされた空芯コイルが用いられている。このコイル２は磁心１の内部に埋設されており、磁心１の中心を通る鉛直線とコイル２の軸線はほぼ一致している。

一対の実装端子３は、タフピッチ銅等からなる金属板を折り曲げ加工により形成したもので、図７に示すように、磁心１の内部に埋設される埋設部３ａと、磁心１の外部に露出する露出部３ｂとを有している。埋設部３ａはスリットＳ１を介して二股状に分岐されており、分岐された一方の埋設部３ａにコイル２の巻回方向の端部（リード部）２ａが溶接等により接続され、他方の埋設部３ａには貫通孔３ｃが形成されている。埋設部３ａは磁心１の底面と平行な水平面に沿って延在しており、埋設部３ａのコイル２の外周と対向する箇所は円弧状に形成されている。スリットＳ１の一部は磁心１の側面から露出しており、このスリットＳ１を横切る位置を折り曲げ線として埋設部３ａと露出部３ｂは連続している。露出部３ｂは磁心１の側面と平行な垂直面に沿って延在しており、この露出部３ｂは磁心１の側面から底面に向かって折り曲げられている。

一対のダミー端子４もタフピッチ銅等からなる金属板を折り曲げ加工により形成したものであり、これらダミー端子４は、磁心１の内部に埋設される埋設部４ａと、磁心１の外部に露出する露出部４ｂとを有している。埋設部４ａはスリットＳ２を介して二股状に分岐されており、この埋設部４ａと実装端子３の埋設部３ａは同一の水平面に沿って延在している。埋設部４ａのコイル２の外周と対向する箇所は円弧状に形成されており、埋設部４ａは周方向外側へ突出するように鉤形状に形成されている。スリットＳ２の一部は磁心１の側面から露出しており、このスリットＳ２を横切る位置を折り曲げ線として埋設部４ａと露出部４ｂは連続している。露出部４ｂは磁心１の側面と平行な垂直面に沿って延在しており、この露出部４ｂは磁心１の側面から底面に向かって折り曲げられている。

なお、実装端子３の露出部３ｂの幅寸法をＷ１、ダミー端子４の露出部４ｂの幅寸法をＷ２とすると、実装端子３の露出部３ｂの幅寸法Ｗ１の方がダミー端子４の露出部４ｂの幅寸法Ｗ２よりも大きく設定されており（Ｗ１＞Ｗ２）、本実施形態例の場合、実装端子３の幅寸法Ｗ１がダミー端子４の約２倍（Ｗ１≒２×Ｗ２）となっている。また、図４に示すように、磁心１の底面に各側面に繋がる４つの凹部１ａが形成されており、これら凹部１内に実装端子３とダミー端子４の露出部３ｂ，４ｂの折り曲げ部分を収納することにより、磁心１の底面の平坦性が損なわれないようになっている。

次に、このように構成されたコイル部品の製造方法について、図８を参照しながら説明する。

まず、金属板を実装端子３とダミー端子４の外形形状にプレス抜きしたフープ板１０を準備したなら、図８に示すように、一対の実装端子３の埋設部３ａにコイル２のリード部２ａを溶接した後、図示せぬ成形金型のキャビティに磁性粉末とフープ板１０およびコイル２を供給する。しかる後、成形金型のコアを型締めして磁性粉末とコイル２を同時に成形すると共に、磁性粉末の結合剤である有機系バインダーを熱的に固化させて磁心１を加圧成形する。その際、実装端子３とダミー端子４は全て磁心１の内部でスリットＳ１，Ｓ２を介して二股状の埋設部３ａ，４ａに分岐されているため、磁心１の内部におけるコイル２の外周側に各端子３，４の分岐部（埋設部３ａ，４ａ）がスリットＳ１，Ｓ２を介して点在した配置となり、スリットＳ１，Ｓ２が存在する分だけ磁性粉末同士の接合強度の低下を抑えることができる。

しかる後、実装端子３とダミー端子４の露出部３ｂ，４ｂをフープ板１０から切り離し、これら露出部３ｂ，４ｂを折曲加工することにより、図１に示すようなコイル部品が完成する。その際、実装端子３のスリットＳ１とダミー端子４のスリットＳ２はいずれも磁心１の側面から露出しており、これらスリットＳ１，Ｓ２を横切る位置を折り曲げ線として露出部３ｂ，４ｂが直角に折り曲げられるため、露出部３ｂ，４ｂを容易に折曲加工することができる。

以上説明したように、本実施形態例に係るコイル部品では、直方体形状の磁心１に２つの実装端子３と２つのダミー端子４が埋設され、これら４つの端子３，４が磁心１の異なる側面から個別に突出して底面に向かって折り曲げられているため、コイル部品が実装された回路基板に振動や衝撃等の外力が加わったとしても、その外力が４つの端子３，４に分散されることで局部的な応力集中を抑制でき、振動や衝撃等の外力に起因する磁心１の割れや欠けを防止することができる。また、ダミー端子４を追加することで放熱効果が高められるため、コイル２の発熱によって磁心１が異常に熱くなってしまうことを防止できると共に、２つの実装端子３と２つのダミー端子４の露出部３ｂ，４ｂが磁心１に拘束されずに自由になっているため、熱応力に起因して各端子３，４や磁心１が損傷してしまうことを防止できる。しかも、これら４つの端子３，４は全て磁心１の内部でスリットＳ１，Ｓ２を介して二股状に分岐されているため、磁心１の内部におけるコイル２の外周側に各端子３，４の分岐部（埋設部３ａ，４ａ）をスリットＳ１，Ｓ２を介して点在させることにより、磁性粉末同士の接合強度が低下することを極力抑えることができる。

また、実装端子３とダミー端子４に形成されたスリットＳ１，Ｓ２の一部を磁心１の側面から露出させ、これらスリットＳ１，Ｓ２を横切る位置で実装端子３とダミー端子４を直角に折り曲げて露出部３ｂ，４ｂをフォーミングするようにしたので、各端子３，４を容易に折曲加工することができる。

また、実装端子３とダミー端子４の二股状に分岐された埋設部３ａ，４ａがコイル２の外周と対向するように円弧状に形成されているため、磁心１の内部で各埋設部３ａ，４ａとコイル２との間隔を均一に狭めることができ、コイル２の外周側の限られたスペースに各端子３，４の分岐部（埋設部３ａ，４ａ）を効率良く配置することができる。

また、本実施形態例に係るコイル部品では、２つの実装端子３の露出部３ｂが磁心１の相対向する２つの側面から個別に突出し、２つのダミー端子４の露出部４ｂが磁心１の相対向する残り２つの側面から個別に突出していると共に、実装端子３の露出部３ｂの幅寸法Ｗ１がダミー端子４の露出部４ｂの幅寸法Ｗ２よりも幅広に形成されているため、一対の実装端子３と一対のダミー端子４が磁心１の対向面に線対称配置されたシンメトリー構造となっている。これにより、回路基板に上にコイル部品を安定した姿勢で実装することができると共に、コイル２の発熱を幅広な実装端子３を介して効率良く放熱することができる。しかも、ダミー端子４の埋設部４ａが周方向外側に突出して鉤形状に形成されているため、磁心１に対するダミー端子４の抜去強度を高めることができ、実装端子３に比べて幅狭なダミー端子４であるにも拘わらず、このようなダミー端子４が磁心１から抜け落ちることを防止できる。

図９は第２実施形態例に係るコイル部品の製造工程の途中状態を示しており、このコイル部品が前述した第１実施形態例と相違する点は、ダミー端子４の埋設部４ａと露出部４ｂが同じ幅寸法に設定されていると共に、二股状に分岐された埋設部４ａにそれぞれ貫通孔４ｃが形成されていることにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。このようにダミー端子４の埋設部４ａに貫通孔４ｃを形成しておけば、磁心１の加圧成形時に磁性粉末が貫通孔４ｃ内に充填されるため、埋設部４ａを鉤形状に形成しなくてもダミー端子４の抜去強度を高めることができ、前述した第１実施形態例と同様に、実装端子３に比べて幅狭なダミー端子４であるにも拘わらず磁心１からの抜け落ちを防止できる。

１ 磁心
１ａ 凹部
２ コイル
２ａ リード部
３ 実装端子
３ａ 埋設部
３ｂ 露出部
３ｃ 貫通孔
４ ダミー端子
４ａ 埋設部
４ｂ 露出部
４ｃ 貫通孔
１０ フープ板
Ｓ１，Ｓ２ スリット

Claims (4)

1. 磁性粉末と結合剤を混合して加圧成形された直方体形状の磁心と、この磁心に埋設された円筒形状のコイルと、このコイルの両端部に接続されて前記磁心の異なる２つの側面から個別に突出する一対の実装端子と、前記コイルの周囲に埋設されて前記磁心の残り２つの側面から個別に突出する一対のダミー端子とを備え、
   前記実装端子と前記ダミー端子はいずれも、前記磁心の側面から突出して底面に向かって折り曲げられていると共に、前記磁心の内部でスリットを介して二股状に分岐されていることを特徴とするコイル部品。
2. 請求項１の記載において、前記スリットの一部が記磁心の側面から露出しており、このスリットを横切る位置で前記実装端子と前記ダミー端子が直角に折り曲げられていることを特徴とするコイル部品。
3. 請求項１または２の記載において、前記実装端子と前記ダミー端子の二股状に分岐された部分が前記コイルの外周と対向するように円弧状に形成されていることを特徴とするコイル部品。
4. 請求項１〜３のいずれか１項の記載において、一対の前記実装端子が前記磁心の相対向する２つの側面から個別に突出していると共に、これら実装端子が前記ダミー端子よりも幅広に形成されていることを特徴とするコイル部品。