JP2018098335A

JP2018098335A - コイル部品を備えた電子回路

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Publication number: JP2018098335A
Application number: JP2016241001A
Authority: JP
Inventors: 佑磨小間屋; Yuma Komaya; 鈴木　寛; Hiroshi Suzuki; 鈴木　　寛; 誠森田; Makoto Morita; 裕輝小林; Hiroteru Kobayashi; 洋介芹澤; Yosuke Serizawa
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2036-12-13
Also published as: JP6801422B2

Abstract

【課題】防湿コート樹脂が塗布された電子回路におけるコイル部品の接続不良を防止する。【解決手段】基板１００と、基板１００に搭載されたコイル部品１０と、コイル部品１０の少なくとも一部を覆うよう基板に塗布された防湿コート樹脂７０とを備える。保護樹脂５０の少なくとも一部は、基板１００とコイル部品１０の巻芯部との間に位置し、保護樹脂５０の熱膨張係数は、防湿コート樹脂７０の熱膨張係数よりも小さい。【効果】基板１００と巻芯部の間の空間に入り込んだ防湿コート樹脂７０の熱膨張によってコイル部品１０が押し上げられ、その結果、ハンダクラックやコイル部品の脱落が生じるという現象を防止することができる。【選択図】図１

Description

本発明はコイル部品を備えた電子回路に関し、特に、防湿コート樹脂が塗布された電子回路に関する。

ドラム型コアを用いた表面実装型のコイル部品は、ノイズ対策用の電子部品として多くの電子機器に使用されている。近年においては、コイル部品を含む電子回路全体の信頼性をより高めるため、コイル部品などが実装された基板に防湿コート樹脂が塗布されることがある（特許文献１参照）。防湿コート樹脂を塗布すると、基板に搭載された電子部品が水分から保護されるため、電子回路全体の信頼性が高められる。

特開２００８−１５９６１０号公報

しかしながら、防湿コート樹脂が塗布された電子回路は、通常の電子回路に比べ、温度変化を繰り返すことによってコイル部品を接続するハンダにクラックが入りやすく、場合によってはコイル部品自体が基板から脱落することもあった。

したがって、本発明は、防湿コート樹脂が塗布された電子回路におけるコイル部品の接続不良を防止することを目的とする。

本発明者らは、防湿コート樹脂が塗布された電子回路においてコイル部品の接続不良が生じやすい理由について鋭意研究を行った。その結果、コンデンサのように回路素子が素体で覆われる電子部品とは異なり、コイル部品はワイヤが素体から露出した状態で使用されるため、基板との間にある程度の隙間を確保する必要があり、この隙間に入り込んだ防湿コート樹脂が熱膨張することが接続不良の原因であることを見いだした。

本発明はこのような技術的知見に基づき成されたものであって、本発明による電子回路は、基板と、前記基板に搭載されたコイル部品であって、巻芯部及び鍔部を有するコアと、前記鍔部に設けられた端子電極と、前記巻芯部に巻回され、端部が前記端子電極に接続されたワイヤと、前記巻芯部の少なくとも一部を覆う保護樹脂とを含むコイル部品と、前記コイル部品の少なくとも一部を覆うよう前記基板に塗布された防湿コート樹脂と、を備え、前記保護樹脂の少なくとも一部は、前記基板と前記コイル部品の前記巻芯部との間に位置し、前記保護樹脂の熱膨張係数は、前記防湿コート樹脂の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする。

本発明によれば、基板と巻芯部の間の空間に防湿コート樹脂よりも熱膨張係数の小さい保護樹脂が設けられていることから、この空間に防湿コート樹脂が入り込む余地が少なくなる。これにより、この空間に入り込んだ防湿コート樹脂の熱膨張によってコイル部品が押し上げられ、その結果、ハンダクラックやコイル部品の脱落が生じるという現象を防止することができる。

本発明において、前記コイル部品は、前記鍔部に接続された天板をさらに含み、前記保護樹脂の別の一部は、前記巻芯部と前記天板との間に位置することが好ましい。これによれば、天板と巻芯部に挟まれた空間に熱膨張係数の大きい防湿コート樹脂が入り込む余地が少なくなる。これにより、この空間に入り込んだ防湿コート樹脂の熱膨張によって天板が押し上げられ、その結果、コアから天板が剥離するという現象を防止することができる。

この場合、前記鍔部は、前記巻芯部が設けられた内側面と、前記内側面の反対側に位置する外側面と、前記天板と対向する上面と、前記上面の反対側に位置する下面とを有し、前記鍔部の前記上面は、前記天板が接続される上段面と、前記上段面からセットバックされ前記天板との間にスペースを形成する下段面とを有し、前記端子電極は、前記鍔部の前記下段面、前記外側面及び前記下面に亘って連続的に形成され、前記下段面に形成された部分に前記端子電極の前記継線部が接続され、前記保護樹脂のさらに別の一部は、前記天板の上面及び前記鍔部の前記外側面に位置する構成であっても構わない。このように、鍔部の上面側にワイヤが継線される構造であれば、コイル部品の大部分を保護樹脂で覆うことが可能となる。

本発明において、前記保護樹脂の熱膨張係数が２５０（１／℃）以下であることが好ましい。これによれば、熱膨張によるハンダクラックの発生やコイル部品の脱落を確実に防止することが可能となる。

本発明において、前記ワイヤは、前記巻芯部に巻回されたコイル部と、前記端子電極と接する継線部と、前記コイル部と前記継線部との間に位置し、前記コアと接しない架空線部とを含み、前記保護樹脂は、前記架空線部及び前記継線部の少なくとも一部を覆うことが好ましい。これによれば、応力によって断線の生じやすい架空線部や、物理的な衝撃によって剥離の生じやすい継線部が保護されることから、基板への実装時または実装後に生じうるコイル部品へのストレスを緩和することができる。

本発明によれば、防湿コート樹脂が塗布された電子回路におけるコイル部品の接続不良を防止することができる。これにより、コイル部品が搭載された電子回路の信頼性を高めることが可能となる。

図１は、本発明の好ましい実施形態による電子回路２００の一部を示す断面図である。図２は、コイル部品１０が搭載される基板１００の一部を示す上面図である。図３は、コイル部品１０の外観を示す略斜視図である。図４は、コイル部品１０の分解斜視図である。図５はワイヤＷ１，Ｗ２の端部近傍における状態を説明するための図であり、（ａ）はｙ方向から見た図、（ｂ）はｚ方向から見た図である。図６は、コイル部品１０の変形例を示す略断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態による電子回路２００の一部を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態による電子回路２００は、基板１００と、基板１００に搭載されたコイル部品１０と、基板１００に塗布された防湿コート樹脂７０を備えている。

コイル部品１０は表面実装型のコモンモードフィルタであり、その具体的な構成については、図３〜図５を参照しながら追って詳述する。基板１００の表面には、図２に示すように、コイル部品１０の実装領域１０Ａが定義されている。実装領域１０Ａには、それぞれコイル部品１０の端子電極３１〜３４と接続すべきランドパターンＰ１〜Ｐ４が設けられており、ランドパターンＰ１〜Ｐ４にはそれぞれ対応する配線パターンＬ１〜Ｌ４が接続されている。配線パターンＬ１，Ｌ２は一対の差動信号線路ＩＮを構成し、配線パターンＬ３，Ｌ４は一対の差動信号線路ＯＵＴを構成する。そして、実装領域１０Ａにコイル部品１０を搭載すれば、差動信号線路ＩＮと差動信号線路ＯＵＴの間にコモンモードフィルタが挿入されることになるため、差動信号に重畳するコモンモードノイズを除去することができる。

図１に示すように、基板１００の表面にはコイル部品１０を覆う防湿コート樹脂７０が塗布されている。これにより、コイル部品１０を構成するワイヤＷ１，Ｗ２や端子電極３１〜３４が防湿コート樹脂７０によって覆われるため、水分に起因する腐食などが生じにくくなり、電子回路２００の信頼性が高められる。

しかしながら、防湿コート樹脂７０が基板１００とコイル部品１０との間の空間に入り込んだ場合、高温になると防湿コート樹脂７０の熱膨張によってコイル部品１０が押し上げられ、ハンダ６０にクラックが入ったり、場合によってはコイル部品１０自体が基板１００から脱落してしまうおそれがある。これは、防湿コート樹脂７０として一般に使用される材料の熱膨張係数が比較的大きいためである。また、コンデンサのように回路素子が素体で覆われる電子部品とは異なり、コイル部品１０はワイヤＷ１，Ｗ２が素体から露出した状態で使用されるため、基板１００との間に形成される隙間が大きい。このため、防湿コート樹脂７０の熱膨張に起因するハンダクラックや部品の脱落は、コイル部品１０において顕著に生じ、その他の電子部品においてはほとんど生じない。

このような問題を解決すべく、本実施形態による電子回路２００においては、基板１００とコイル部品１０との間に保護樹脂５０が設けられている。保護樹脂５０の材料としては、防湿コート樹脂７０よりも熱膨張係数の小さい材料であれば特に限定されず、エポキシ系樹脂などを用いることができる。このような保護樹脂５０を設けることにより、基板１００とコイル部品１０との間の空間に防湿コート樹脂７０が入り込む余地が少なくなることから、防湿コート樹脂７０の熱膨張によって生じる接続不良を防止することができる。

また、本実施形態においてはコイル部品１０が天板４０を備えており、コア２０と天板４０の間にも保護樹脂５０が設けられている。これにより、コア２０と天板４０の間の空間に防湿コート樹脂７０が入り込む余地が少なくなることから、防湿コート樹脂７０の熱膨張によって生じる天板４０の剥離を防止することができる。

図３は、コイル部品１０の外観を示す略斜視図である。また、図４は、コイル部品１０の分解斜視図である。

図３及び図４に示すように、コイル部品１０は、巻芯部２１及び鍔部２２，２３を有するコア２０と、鍔部に設けられた４つの端子電極３１〜３４と、コア２０の巻芯部２１に巻回され、端部がそれぞれ対応する端子電極３１〜３４に接続された２本のワイヤＷ１，Ｗ２と、コア２０を覆う天板４０とを備えている。

コア２０は、フェライトなどの磁性体からなる一体構造のドラム状コアであり、巻芯部２１の軸方向はｘ方向である。巻芯部２１のｘ方向における両側には、それぞれ鍔部２２，２３が設けられている。鍔部２２，２３は、それぞれ巻芯部２１が設けられた内側面２２ｉ，２３ｉと、内側面２２ｉ，２３ｉの反対側に位置する外側面２２ｏ，２３ｏと、段差形状を有する上面２２ｔ，２３ｔと、上面２２ｔ，２３ｔの反対側に位置する下面２２ｂ，２３ｂを有する。内側面２２ｉ，２３ｉ及び外側面２２ｏ，２３ｏはいずれもｙｚ平面を構成し、上面２２ｔ，２３ｔ及び下面２２ｂ，２３ｂはいずれもｘｙ平面を有する。

鍔部２２の上面２２ｔは、ｙ方向の中央部に位置する上段面２２ｔ_１と、上段面２２ｔ_１からセットバックされた２つの下段面２２ｔ_２を有しており、上段面２２ｔ_１は下段面２２ｔ_２からｚ方向に突出している。同様に、鍔部２３の上面２３ｔは、ｙ方向の中央部に位置する上段面２３ｔ_１と、上段面２３ｔ_１からセットバックされた２つの下段面２３ｔ_２を有しており、上段面２３ｔ_１は下段面２３ｔ_２からｚ方向に突出している。上段面２２ｔ_１，２３ｔ_１は、天板４０が接続される面である。

天板４０は、コア２０側を向く下面４１と、下面４１の反対側に位置する上面４２を有している。天板４０の下面４１及び上面４２はいずれもｘｙ平面を構成し、基板１００への実装時においては、天板４０の上面４２を吸着面として用いることにより、コイル部品１０をハンドリングすることができる。また、天板４０の材料として磁性材料を用いれば、コア２０と天板４０によって閉磁路を構成することができる。但し、天板４０を磁性材料によって構成することは必須でない。天板４０の接続方法については特に限定されず、例えば接着剤を用いればよい。

コア２０に天板４０が接続されると、天板４０の下面４１と鍔部２２，２３の下段面２２ｔ_２，２３ｔ_２との間にスペースＳが形成される。スペースＳのｚ方向における高さは、下段面２２ｔ_２，２３ｔ_２と上段面２２ｔ_１，２３ｔ_１のｚ方向における高さの差によって定義される。後述するように、このスペースＳには、端子電極３１〜３４の一部及びワイヤＷ１，Ｗ２の端部が収容される。

端子電極３１〜３４は、それぞれ上部３１ｔ〜３４ｔ、下部３１ｂ〜３４ｂ及び側部３１ｓ〜３４ｓを有している。端子電極３１，３２の上部３１ｔ，３２ｔは、鍔部２２の下段面２２ｔ_２を覆う部分であり、端子電極３３，３４の上部３３ｔ，３４ｔは、鍔部２３の下段面２３ｔ_２を覆う部分である。端子電極３１，３２の下部３１ｂ，３２ｂは、鍔部２２の下面２２ｂを覆う部分であり、端子電極３３，３４の下部３３ｂ，３４ｂは、鍔部２３の下面２３ｂを覆う部分である。端子電極３１，３２の側部３１ｓ，３２ｓは、鍔部２２の外側面２２ｏを覆う部分であり、端子電極３３，３４の側部３３ｓ，３４ｓは、鍔部２３の外側面２３ｏを覆う部分である。これにより、端子電極３１〜３４は、鍔部２２又は２３の下段面２２ｔ_２，２３ｔ_２、外側面２２ｏ，２３ｏ及び下面２２ｂ，２３ｂに亘って連続的に形成されることになる。

ワイヤＷ１，Ｗ２は、銅などの芯材に絶縁被覆が施された被覆導線であり、コア２０の巻芯部２１に同一ターン数で巻回されている。ワイヤＷ１の一方の端部は端子電極３１の上部３１ｔに接続され、ワイヤＷ１の他方の端部は端子電極３３の上部３３ｔに接続される。また、ワイヤＷ２の一方の端部は端子電極３２の上部３２ｔに接続され、ワイヤＷ２の他方の端部は端子電極３４の上部３４ｔに接続される。これにより、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部はいずれも鍔部２２，２３と天板４０との間に形成されたスペースＳに収容されるため、外部から物理的な衝撃が加わりにくい構造となっている。ワイヤＷ１，Ｗ２と端子電極３１〜３４の接続は、溶接や熱圧着などにより行うことができるが、本実施形態において使用するコイル部品１０は、実装面である下面２２ｂ，２３ｂとは反対側の上面２２ｔ，２３ｔ側でワイヤＷ１，Ｗ２が継線されるため、基板と継線部の干渉を考慮する必要が無く、したがって、より接続強度の大きい溶接を用いることが好ましい。

このような構成により、コイル部品１０は表面実装型のコモンモードフィルタとして用いることができる。

図５はワイヤＷ１，Ｗ２の端部近傍における状態を説明するための図であり、（ａ）はｙ方向から見た図、（ｂ）はｚ方向から見た図である。図面の見やすさを考慮して、図５（ａ），（ｂ）においてはいずれも天板４０を省略している。

図５に示すように、ワイヤＷ１，Ｗ２は、継線部Ａ、架空線部Ｂ及びコイル部Ｃからなる３つの部分を有する。継線部Ａは、端子電極３１〜３４と接する部分であり、溶接や熱圧着などによって端子電極３１〜３４に固定された部分である。コイル部Ｃは、巻芯部２１に巻回された部分である。そして、架空線部Ｂは、継線部Ａとコイル部Ｃとの間に位置し、コア２０と接することなく空中に架線された部分である。そして、本実施形態において使用するコイル部品１０では、架空線部Ｂが露出しないよう、架空線部Ｂの全体が保護樹脂５０によって覆われている。これにより、最も断線が生じやすい架空線部Ｂを保護樹脂５０によって保護することができる。

また、本実施形態においては、保護樹脂５０がスペースＳにも入り込んでおり、スペースＳに入り込んだ保護樹脂５０によって継線部Ａの一部も保護樹脂５０によって覆われている。これにより、端子電極３１〜３４からの剥離が生じやすい継線部Ａが保護樹脂５０によって保護される。

保護樹脂５０は、防湿コート樹脂７０よりもヤング率が低いことが好ましい。これによれば、コイル部品１０を基板１００に実装した後、温度変化によって防湿コート樹脂７０からワイヤＷ１，Ｗ２の架空線部Ｂにかかる応力が十分に緩和されることから、架空線部ＢにおけるワイヤＷ１，Ｗ２の断線を防止することができる。

保護樹脂５０の材料としては、上述の通りエポキシ系樹脂などを用いることができ、ディスペンサなどを用いて未硬化の保護樹脂５０を供給した後、熱硬化させればよい。未硬化の保護樹脂５０の供給は、ワイヤＷ１，Ｗ２の継線が完了した後に行う必要があり、天板４０の接続が完了した後に行うことが特に好ましい。天板４０の接続が完了した後に保護樹脂５０の供給を行えば、保護樹脂５０によってコア２０と天板４０との間のギャップが広がることがなく、また、天板４０の下面４１の表面張力によって保護樹脂５０の広がりを抑えることが可能となる。

尚、本発明において保護樹脂５０が架空線部Ｂの全体を覆うことは必須でなく、架空線部Ｂの一部のみを覆っていても構わない。しかしながら、架空線部Ｂは最も断線の生じやすい部分であることから、架空線部Ｂの全体を保護樹脂５０で覆うことが好ましい。

また、本発明によるコイル部品１０が天板４０を備えることは必須ではないが、天板４０を用い、且つ、天板４０をコア２０に接続した後に保護樹脂５０を塗布すれば、過剰な保護樹脂５０が表面張力によって天板４０の下面４１に留まることから、保護樹脂５０の塗布位置の制御が容易となる。

保護樹脂５０の塗布範囲は、巻芯部２１の下部を覆う限り、特に限定されない。つまり、基板１００に実装した状態において、基板１００と巻芯部２１との間に保護樹脂５０の少なくとも一部が位置すれば足りる。したがって、図６に示すように、端子電極３１〜３４の下部３１ｂ〜３４ｂを除くコイル部品１０の大部分、つまり、天板４０の上面４２、天板４０の下面４１と巻芯部２１の間、鍔部２２，２３の外側面２２ｏ，２３ｏなどを覆うよう設けても構わない。端子電極３１〜３４の下部３１ｂ〜３４ｂを保護樹脂５０から露出させているのは、端子電極３１〜３４の下部３１ｂ〜３４ｂは基板との接続部だからである。

以上説明したように、本実施形態による電子回路２００は、防湿コート樹脂７０の熱膨張に起因するハンダクラックの発生やコイル部品１０の脱落を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、コイル部品がコモンモードフィルタである場合を例に説明したが、本発明の対象がこれに限定されるものではなく、他の種類のコイル部品に適用することも可能である。

１０コイル部品
１０Ａ実装領域
２０コア
２１巻芯部
２２，２３鍔部
２２ｂ，２３ｂ下面
２２ｉ，２３ｉ内側面
２２ｏ，２３ｏ外側面
２２ｔ，２３ｔ上面
２２ｔ_１，２３ｔ_１上段面
２２ｔ_２，２３ｔ_２下段面
３１〜３４端子電極
３１ｂ〜３４ｂ下部
３１ｓ〜３４ｓ側部
３１ｔ〜３４ｔ上部
４０天板
４１下面
４２上面
５０保護樹脂
６０ハンダ
７０防湿コート樹脂
１００基板
Ａ継線部
Ｂ架空線部
Ｃコイル部
Ｌ１〜Ｌ４配線パターン
Ｐ１〜Ｐ４ランドパターン
Ｓスペース
Ｗ１，Ｗ２ワイヤ

Claims

基板と、
前記基板に搭載されたコイル部品であって、巻芯部及び鍔部を有するコアと、前記鍔部に設けられた端子電極と、前記巻芯部に巻回され、端部が前記端子電極に接続されたワイヤと、前記巻芯部の少なくとも一部を覆う保護樹脂とを含むコイル部品と、
前記コイル部品の少なくとも一部を覆うよう前記基板に塗布された防湿コート樹脂と、を備え、
前記保護樹脂の少なくとも一部は、前記基板と前記コイル部品の前記巻芯部との間に位置し、
前記保護樹脂の熱膨張係数は、前記防湿コート樹脂の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする電子回路。
前記コイル部品は、前記鍔部に接続された天板をさらに含み、
前記保護樹脂の別の一部は、前記巻芯部と前記天板との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の電子回路。
前記鍔部は、前記巻芯部が設けられた内側面と、前記内側面の反対側に位置する外側面と、前記天板と対向する上面と、前記上面の反対側に位置する下面とを有し、
前記鍔部の前記上面は、前記天板が接続される上段面と、前記上段面からセットバックされ前記天板との間にスペースを形成する下段面とを有し、
前記端子電極は、前記鍔部の前記下段面、前記外側面及び前記下面に亘って連続的に形成され、前記下段面に形成された部分に前記端子電極の前記継線部が接続され、
前記保護樹脂のさらに別の一部は、前記天板の上面及び前記鍔部の前記外側面に位置することを特徴とする請求項２に記載の電子回路。
前記保護樹脂の熱膨張係数が２５０（１／℃）以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子回路。
前記ワイヤは、前記巻芯部に巻回されたコイル部と、前記端子電極と接する継線部と、前記コイル部と前記継線部との間に位置し、前記コアと接しない架空線部とを含み、
前記保護樹脂は、前記架空線部及び前記継線部の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子部品。