JP2019134042A - コイル部品及びコイル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドラム状コアと板状コアとの接着強度向上及び板状コアの機械的強度向上を図り得るコイル部品を提供する。【解決手段】巻芯部４と、巻芯部４の軸方向両側にそれぞれ鍔部５，６を有するドラム状コアと、巻芯部４に巻回されたワイヤ３ａ，３ｂと、各鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上及びワイヤ３ａ，３ｂ上のそれぞれにおいて接着剤１４を介して配置された板状コア１３とを備え、接着剤１４が、フィラーを含まず、鍔部５，６の天面５ａ，６ａと板状コア１３との最短距離ｔ２が３μｍ以上である。【選択図】図４

Description

本開示は、巻線型のコイル部品及びそのコイル部品の製造方法に関するものである。

巻線型のコイル部品は、例えば、巻芯部の軸方向両側にそれぞれ鍔部を有するドラム状コアと、前記巻芯部に巻回されたワイヤと、前記各鍔部の天面上において接着剤を介して配置された板状コアとを備える。上記の接着剤には、特許文献１のように、フィラーを含む樹脂を用いることが一般的である。

特開２００９−３０２３２１号公報

今後、コイル部品の小型化が進むと、鍔部天面の面積が減少するため、接着剤の塗布面積も減少し、板状コアと鍔部との接着力を十分に確保できないことが考えられる。同様に、コイル部品の低背化が進むと、板状コアの厚さも薄くなり、板状コアの機械的強度を確保することが困難となることが考えられる。

また、コイル部品の小型化が進み、鍔部天面の面積が減少すると、接着剤の塗布精度が求められる可能性も考えられる。そこで、接着剤の塗布工法として、塗布精度の低いディップ工法に代えて、塗布精度の高いディスペンサで塗布するディスペンサ工法の採用が期待される。しかし、従来のフィラーを含む接着剤を使用する場合には、ディスペンサにより接着剤を塗布しようとすると、吐出部がフィラーでつまるため、現実的にはディップ工法に限定される。

この開示はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的はドラム状コアと板状コアとの接着強度向上及び板状コアの機械的強度向上を図り得るコイル部品及びコイル部品の製造方法を提供することにある。

本開示の一態様に係るコイル部品は、巻芯部と、前記巻芯部の軸方向両側にそれぞれ鍔部を有するドラム状コアと、前記巻芯部に巻回されたワイヤと、前記各鍔部の天面上及び前記ワイヤ上のそれぞれにおいて接着剤を介して配置された板状コアとを備え、前記接着剤が、フィラーを含まず、前記鍔部の天面と前記板状コアとの最短距離が３μｍ以上である。

この構成により、ドラム状コアと板状コアとの接着強度及び板状コアの機械的強度が向上する。
また、上記のコイル部品において、前記ワイヤと前記板状コアとの最短距離が５０μｍ未満であることが好ましい。

この構成により、ワイヤと板状コアとの間の接着剤の応力を十分確保でき、鍔部の天面と前記板状コアとの間の距離を確保することが容易となる。
また、上記のコイル部品において、前記ワイヤが、前記巻芯部に多層に巻回されることが好ましい。

この構成により、ワイヤと板状コアとの間の接着剤の応力が高まり、鍔部の天面と前記板状コアとの間の距離を確保することが容易となる。
また、上記のコイル部品において、前記板状コアの厚さが、前記板状コアの厚さを含む前記コイル部品の高さの１／３以下であることが好ましい。

この構成では、板状コアの機械的強度向上効果が、より一層効果的となる。
また、上記のコイル部品において、前記板状コアの厚さが、２００μｍ以下であることが好ましい。

この構成では、板状コアの機械的強度向上効果が、より一層効果的となる。
また、上記のコイル部品において、前記板状コアが、磁性粉を含有する樹脂板であることが好ましい。

この構成により、板状コアの機械的強度向上効果がより一層効果的となる。
また、上記のコイル部品において、前記鍔部の天面上の前記接着剤と、前記ワイヤ上の前記接着剤が一体化していることが好ましい。

この構成により、ドラム状コアと板状コアとの接着強度及び板状コアの機械的強度がより向上する。
また、上記のコイル部品において、前記鍔部の天面上の前記接着剤は、幅方向について、前記ワイヤ上の前記接着剤よりも広がっていることが好ましい。

この構成により、接着剤の塗布量が過大となっても、過大な接着剤がワイヤ上の接着剤側に吸収され、板状コア又は鍔部の側面への接着剤の漏れが抑制される。
上記課題を解決するコイル部品の製造方法は、巻芯部と、前記巻芯部の軸方向両側にそれぞれ鍔部を有するドラム状コアの巻芯部にワイヤを巻回するコイル部品の製造方法であって、板状コアにフィラーを含まない接着剤を塗布し、前記塗布後の板状コアを、前記鍔部の天面上及び前記ワイヤ上のそれぞれにおいて前記接着剤が介するように配置し、前記配置後に前記接着剤を硬化させ、前記鍔部の天面と前記板状コアとの間の最短距離を３μｍ以上とする。

この方法により、ドラム状コアと板状コアとの接着強度向上、板状コアの機械的強度向上を図り得る。
また、上記のコイル部品の製造方法において、前記塗布において、前記接着剤を、前記板状コアの前記各鍔部の天面に対向する位置となる四隅部分と、前記ワイヤに対向する位置となる中央部の５箇所に塗布することが好ましい。

この方法により、各鍔部の天面上及びワイヤ上に板状コアを配置すると、５個所に塗布された接着剤が押し広げられて一体化する。従って、ドラム状コアと板状コアとの接着強度及び板状コアの機械的強度が向上する。

また、上記のコイル部品の製造方法において、前記塗布において、前記板状コアの前記中央部に塗布される接着剤の塗布幅を、前記板状コアの前記四隅部分に塗布される接着剤の塗布幅の和より小さくすることが好ましい。

この方法により、この方法により、接着剤の塗布量が過大となっても、過大な接着剤がワイヤ上の接着剤側で吸収され、板状コア又は鍔部の側面への接着剤の漏れが抑制される。

また、上記のコイル部品の製造方法では、前記塗布において、前記接着剤をディスペンサで塗布することが好ましい。
この方法により、接着剤の塗布精度が向上する。

本発明のコイル部品及びコイル部品の製造方法によれば、ドラム状コアと板状コアとの接着強度向上及び板状コアの機械的強度向上を図ることができる。

コイル部品を示す斜視図。 ドラム状コア及びワイヤと板状コアの接着前の状態を示す側面図。 接着剤が塗布された板状コアを示す下面図。 ドラム状コア及びワイヤと板状コアの接着後の状態を示す側面図。 板状コアが鍔部に接着されたときの接着剤の状態を示す下面図。

以下、本開示の一態様である実施形態を図面に従って説明する。図１に示すコイル部品１は、ドラム状コア２と、２本のワイヤ３ａ，３ｂと、板状コア１３とを備える。コイル部品１は、例えば、コモンモードチョークコイルである。

ドラム状コア２の材料は、電気絶縁性材料、具体的にはアルミナやガラス、樹脂のような非磁性体、フェライトや磁性粉を含有する樹脂のような磁性体等であるが、好ましくはアルミナ、ガラス又はフェライトのような焼結体である。

ドラム状コア２は、四角柱状の巻芯部４と、巻芯部４の軸方向（巻芯部４が延伸する方向。図１において矢印Ａ方向）の両側に第１の鍔部５及び第２の鍔部６と、を有し、巻芯部４と鍔部５，６は一体に形成されている。

鍔部５，６は、巻芯部４の幅及び高さより大きい幅Ｗ及び高さＨと、巻芯部４の軸方向の長さより小さい厚さＴとを有し、巻芯部４に対し鍔状に形成されている。
このような構成により、鍔部５，６は、巻芯部４の軸方向外側に位置する外側側面７ａ，７ｂと、軸方向内側に位置する内側側面９ａ，９ｂとをそれぞれ有する。また、鍔部５，６はともに、外側側面７ａ，７ｂの幅方向両側で、外側側面７ａ，７ｂに直交する第１の側面８ａ及び第２の側面８ｂを備えている。なお、本開示においては、幅方向は、軸方向Ａに直交する方向であって、コイル部品１を回路基板に実装した際に、回路基板の主面と平行となる方向を指す。

鍔部５，６の底面（図１においては上面）には、幅方向両側に端子電極１０ａ〜１０ｄがそれぞれ設けられている。端子電極１０ａ〜１０ｄは、鍔部５，６の底面に形成された凸状の段部上に形成され、例えば銀を導電成分とする導電性ペーストの焼き付けによって形成され、その上に、必要に応じて、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ等のメッキが施されてもよい。これに代えて、端子電極１０ａ〜１０ｄは導電性金属からなる端子金具を鍔部５，６に接着したものであってもよい。

ワイヤ３ａ，３ｂは、例えばポリウレタンやポリイミド等の樹脂で絶縁被覆された銅線からなる。巻芯部４には、ワイヤ３ａ，３ｂが螺旋状に２層に巻回されてコイルＣが形成され、ワイヤ３ａの第１端１１ａは端子電極１０ａに接続され、第２端１１ｂは端子電極１０ｃに接続されている。また、ワイヤ３ｂの第１端１２ａは端子電極１０ｂに接続され、第２端１２ｂは端子電極１０ｄに接続されている。端子電極１０ａ〜１０ｄとワイヤ３ａ，３ｂの接続には、例えば熱圧着が適用されるが、溶接などの方法であってもよい。

ドラム状コア２の端子電極１０ａ〜１０ｄが設けられた底面とは反対側の天面側（図１において下面）には板状コア１３が接着剤１４で接着されている。板状コア１３は、ドラム状コア２と同様な材料で形成され、その厚さｔ３は鍔部５，６に板状コア１３を接着した状態のコイル部品１の高さの１／３以下であることが好ましい。また、図１に示すように、板状コア１３は、鍔部５，６の天面５ａ，６ａ及び鍔部５，６間の巻芯部４の上方を覆う直方体の板状であり、その厚さは２００μｍ以下であることが好ましい。また、板状コア１３は、焼結体ではなく、樹脂で成形された樹脂板であってもよいし、さらに磁性粉を含有する樹脂板であってもよい。これらの構成では、コイル部品１の低背化がより容易に実現される一方で、板状コア１３の機械的強度が相対的に低下しやすいため、後述する板状コア１３の機械的強度向上効果がより一層効果的となる。

以下、板状コア１３の接着構成について詳述する。
図２及び図３に示すように、板状コア１３の下面、すなわちドラム状コア２に対向する面には、接着剤１４が塗布される。接着剤１４は、例えばシリカなどのフィラーを含まないものが使用される。なお、塗布精度向上の観点からは、接着剤１４をディスペンサで塗布することが好ましいが、接着剤１４の塗布方法は特に限定されない。

図３に示すように、接着剤１４は、板状コア１３の各角部近傍及び中央部の５個所に塗布される。そして、接着剤１４が塗布された板状コア１３が、鍔部５，６の天面５ａ，６ａ及びコイルＣに押し付けられると、図４に示すように、板状コア１３と鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上及びワイヤ３ａ，３ｂ上のそれぞれに接着剤１４が充填された状態となる。すると、板状コア１３を、鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上及び前記ワイヤ３ａ，３ｂ上のそれぞれにおいて接着剤１４が介するように配置することができる。この配置の後、接着剤１４を乾燥や加熱などによって、硬化させることにより、板状コア１３がドラム状コア２に接着され、天面５ａ，６ａ上及びワイヤ３ａ，３ｂ上のそれぞれにおいて接着剤１４を介して配置される。この構成により、従来のように、板状コア１３が鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上のみで接着剤１４を介して配置される構成と比較して、ワイヤ３ａ，３ｂ上の領域分、接着剤１４の塗布面積が増加し、ドラム状コア２と板状コア１３との接着強度が向上する。また、この構成により、板状コア１３が、従来のように鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上のみで保持される構成と比較して、ワイヤ３ａ，３ｂ上を含むより広い範囲で保持されるため、板状コア１３の機械的強度も向上する。

ここで、鍔部５，６の天面５ａ，６ａと板状コア１３との間の最短距離ｔ２（図４の場合は、天面５ａ，６ａの平坦面と板状コア１３の下面の平坦面との間隔）は、３μｍ以上である。最短距離ｔ２は、通常、板状コアの接着時の押し付けによらず、接着剤１４のフィラー含有の有無が支配的であり、従来のように、接着剤１４がフィラーを含む場合は、フィラーがスペーサとなるため、最短距離ｔ２はフィラーの粒径や含有量によって定まる。ここで、コイル部品１のように、板状コア１３とコイルＣとの間で挟まれる接着剤１４の応力により、板状コア１３と鍔部５，６の天面５ａ，６ａとの間の距離ｔ２が３μｍ以上となる。

さらに、コイル部品１では、接着剤１４が、フィラーを含まず、鍔部５，６の天面５ａ，６ａと板状コア１３との最短距離ｔ２が、３μｍ以上である。最短距離ｔ２は微小な間隔であり、板状コア１３の押し付け量や押し付け時間によらず、接着剤１４の物性によって支配的に定まり、従来のように接着剤１４がフィラーを含む場合、フィラーの粒径や含有量（密度）によって影響を受ける。

ここで、コイル部品１では、上記のように、天面５ａ，６ａ上だけでなく、ワイヤ３ａ，３ｂ上にも接着剤１４が塗布されることにより、板状コア１３の押し付け時に、鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上に、ワイヤ３ａ，３ｂ上の接着剤１４が流動するため、天面５ａ，６ａ上の接着剤１４の量が多くなる。従って、接着剤１４がフィラーを含む場合、天面５ａ，６ａ上のフィラーの含有量が相対的に大きくなり、最短距離ｔ２が大きくなり過ぎてしまう。最短距離ｔ２は、コイルＣによって発生する磁束のドラム状コア２及び板状コア１３を通過する磁路における磁気抵抗に影響するため、最短距離ｔ２が大きくなり過ぎると、コイル部品１のインダクタンス値が低下し、必要な特性を得ることができなくなる。そこで、コイル部品１では、接着剤１４がフィラーを含まないことにより、最短距離ｔ２が過大となることを抑制している。

一方で、接着剤１４がフィラーを含まない場合は、最短距離ｔ２は極端に小さくすることが可能となる。しかし、本願発明者は、最短距離ｔ２が極小、特に３μｍ未満となると、最短距離ｔ２のばらつきによるインダクタンス値のばらつきが極端に大きくなり、インダクタンス値の許容公差を満たすために、量産品の歩留まりが大きく低下することを発見した。そこで、コイル部品１では、最短距離ｔ２が、３μｍ以上であることにより、インダクタンス値を安定させ、現実的に量産可能な品質を達成している。なお、接着剤１４がフィラーを含まない場合、最短距離ｔ２は、接着剤１４の材料と、板状コア１３への接着剤１４の塗布量により調整可能である。

以上より、コイル部品１では、板状コア１３が鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上及びワイヤ３ａ，３ｂ上のそれぞれにおいて接着剤１４を介して配置された上で、接着剤１４が、フィラーを含まず、鍔部５，６の天面５ａ，６ａと板状コア１３との最短距離ｔ２が３μｍ以上である。このため、現実的に量産可能な品質を達成した上で、ドラム状コア２と板状コア１３との接着強度向上及び板状コア１３の強度向上を図り得る。

なお、この時、ワイヤ３ａ，３ｂと板状コア１３との最短距離ｔ１（図４の場合は、ワイヤ３ａ，３ｂの外周縁と板状コア１３の下面との間隔）は５０μｍ未満であることが好ましい。なお、この最短距離ｔ１の調整は、板状コア１３への接着剤１４の塗布量の調整によって設定される。

通常、最短距離ｔ２は、接着剤１４の材料と、板状コア１３への接着剤１４の塗布量によって調整される。しかし、上記の構成によれば、接着剤１４の材料によらず、ワイヤ３ａ，３ｂと板状コア１３との間の接着剤１４の応力を十分確保でき、最短距離ｔ２を３μｍ以上にできることが分かっており、鍔部５，６の天面５ａ，６ａと板状コア１３との間の最短距離ｔ２を確保することが容易となる。

また、鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上の接着剤１４と、ワイヤ３ａ，３ｂ上の接着剤１４とは一体化していることが好ましい。例えば、コイル部品１では、板状コア１３の下面において、５個所に塗布された接着剤１４は、板状コア１３を鍔部５，６及びワイヤ３ａ、３ｂに押し付けることにより、図５に示すように、それぞれ押し広げられて一体化している。この構成により、板状コア１３の機械的強度向上効果がより一層効果的となる。この時、接着剤１４の塗布時における板状コア１３の中央部での接着剤１４の塗布位置は、板状コア１３の四隅部分において幅方向に位置する一対の接着剤の塗布位置より内側に位置するので、押し付けられた接着剤１４は、板状コア１３の下面中央部分に向かって延伸し易い。

なお、接着剤１４は、ディスペンサによりあらかじめ図５に示すような範囲で一体状に塗布してもよい。
また、ワイヤ３ａ，３ｂの巻芯部４への巻回形状に特に限定はないが、コイル部品１のように、ワイヤ３ａ，３ｂが、巻芯部４に多層に巻回されることが好ましい。この構成により、ワイヤ３ａ，３ｂと板状コア１３との間の間隔がより狭くなることで、接着剤１４の応力が高まり、鍔部５，６の天面５ａ，６ａと板状コア１３との最短距離ｔ２を確保することがより容易となる。

また、板状コア１３の下面における接着剤１４の塗布形状に特に限定はないが、コイル部品１のように、板状コア１３の下面において、中央部及び四隅部分に接着剤１４を塗布するなどにより、板状コア１３の中央部に塗布される接着剤１４の塗布幅を、板状コア１３の四隅部分に塗布される接着剤１４の塗布幅の和より小さくしてもよい。なお、これによって、コイル部品１では、鍔部５，６の天面５ａ，６ａ上の接着剤１４は、幅方向について、ワイヤ３ａ，３ｂ上の接着剤１４よりも広がっていることが好ましい。この構成により、接着剤１４の塗布量が過大となっても、過大な接着剤１４がワイヤ３ａ，３ｂ上の接着剤１４側に吸収され、板状コア１３又は鍔部５，６の側面への接着剤１４の漏れが抑制される。

上記のようなコイル部品１では、次に示す効果を得ることができる。
（１）板状コア１３が、接着剤１４でドラム状コア２の鍔部５，６の天面５ａ，６ａ及び巻芯部４に巻装されたワイヤ３ａ，３ｂに接着されるので、ドラム状コア２と板状コア１３との接着強度及び板状コア１３の機械的強度が向上する。また、鍔部５，６の天面５ａ．６ａと板状コア１３との最短距離ｔ２が３μｍ以上であるので、インダクタンス値が安定する。

（２）接着剤１４がフィラーを含まないことにより、鍔部５，６の天面５ａ．６ａと板状コア１３との最短距離ｔ２が過大となることが抑制される。また、板状コア１３への接着剤１４の塗布量を調整することにより、最短距離ｔ２を調整することができる。従って、コイル部品１のインダクタンス値を調整が容易である。

（３）板状コア１３への接着剤１４の塗布量を調整して、ワイヤ３ａ，３ｂと板状コア１３との最短距離を５０μｍ未満とすると、ワイヤ３ａ，３ｂと板状コア１３との間の接着剤１４の応力により、最短距離ｔ２を３μｍ以上することが容易である。

（４）ワイヤ３ａ，３ｂが、巻芯部４に多層に巻回されることにより、ワイヤ３ａ，３ｂと板状コア１３との間の間隔がより狭くなる。従って、接着剤１４の応力が高まり、鍔部５，６の天面５ａ，６ａと板状コア１３との最短距離ｔ２を確保することがより容易となる。

（５）板状コア１３の機械的強度が向上するので、板状コア１３の厚さｔ３を、鍔部５，６に板状コア１３を接着した状態のコイル部品１の高さの１／３以下として、コイル部品１の小型化及び低背化を図ることが容易であるとともに、コイル部品１のインダクタンス値が向上する。

（６）板状コア１３の機械的強度が向上するので、板状コア１３の厚さを２００μｍ以下に薄くして、コイル部品１の小型化及び低背化を図ることが容易となる。
（７）板状コア１３を磁性粉を含有する樹脂板で形成すると、セラミックで形成する場合に比して、機械的強度を確保しながら厚さを薄くすることが容易である。

（８）板状コア１３の下面において、中央部及び四隅部分の計５個所に接着剤１４を塗布した状態で、板状コア１３を鍔部５，６の天面５ａ，６ａ及び鍔部５，６間のワイヤ３ａ，３ｂに接着するので、５個所に塗布された接着剤１４が押し広げられて一体となる。従って、板状コア１３の機械的強度が向上する。

（９）接着剤１４の塗布量が過大となっても、過大な接着剤１４がワイヤ３ａ，３ｂと板状コア１３との間で吸収され、板状コア１３の側面への漏れが抑制される。
（１０）フィラーを含まない接着剤１４を使用して、板状コア１３をドラム状コア２及び巻芯部４に巻装されたワイヤ３ａ，３ｂに接着するので、ディスペンサを使用して、接着剤１４を板状コア１３に塗布することができる。従って、接着剤１４の塗布精度が向上する。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・板状コアは、金属箔であってもよい。

１…コイル部品、２…ドラム状コア、３ａ，３ｂ…ワイヤ、４…巻芯部、５，６…鍔部、５ａ，６ａ…天面、１３…板状コア、１４…接着剤、Ｃ…コイル。

Claims (12)

1. 巻芯部と、前記巻芯部の軸方向両側にそれぞれ鍔部を有するドラム状コアと、
   前記巻芯部に巻回されたワイヤと、
   前記各鍔部の天面上及び前記ワイヤ上のそれぞれにおいて接着剤を介して配置された板状コアと
   を備え、
   前記接着剤が、フィラーを含まず、
   前記鍔部の天面と前記板状コアとの最短距離が３μｍ以上である、コイル部品。
2. 請求項１に記載のコイル部品において、
   前記ワイヤと前記板状コアとの最短距離が５０μｍ未満である、コイル部品。
3. 請求項１又は２に記載のコイル部品において、
   前記ワイヤが、前記巻芯部に多層に巻回された、コイル部品。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコイル部品において、
   前記板状コアの厚さが、前記板状コアの厚さを含む前記コイル部品の高さの１／３以下である、コイル部品。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコイル部品において、
   前記板状コアの厚さが、２００μｍ以下である、コイル部品。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコイル部品において、
   前記板状コアが、磁性粉を含有する樹脂板である、コイル部品。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコイル部品において、
   前記鍔部の天面上の前記接着剤と、前記ワイヤ上の前記接着剤が一体化している、コイル部品。
8. 請求項７に記載のコイル部品において、
   前記鍔部の天面上の前記接着剤は、幅方向について、前記ワイヤ上の前記接着剤よりも広がっている、コイル部品。
9. 巻芯部と、前記巻芯部の軸方向両側にそれぞれ鍔部を有するドラム状コアの巻芯部にワイヤを巻回するコイル部品の製造方法であって、
   板状コアにフィラーを含まない接着剤を塗布し、
   前記塗布後の板状コアを、前記鍔部の天面上及び前記ワイヤ上のそれぞれにおいて前記接着剤が介するように配置し、
   前記配置後に前記接着剤を硬化させ、前記鍔部の天面と前記板状コアとの間の最短距離を３μｍ以上とする、コイル部品の製造方法。
10. 請求項９に記載のコイル部品の製造方法において、
    前記塗布において、前記接着剤を、前記板状コアの前記各鍔部の天面に対向する位置となる四隅部分と、前記ワイヤに対向する位置となる中央部の５箇所に塗布する、コイル部品の製造方法。
11. 請求項１０に記載のコイル部品の製造方法において、
    前記塗布において、前記板状コアの前記中央部に塗布される接着剤の塗布幅を、前記板状コアの前記四隅部分に塗布される接着剤の塗布幅の和より小さくした、コイル部品の製造方法。
12. 請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のコイル部品の製造方法において、
    前記塗布において、前記接着剤をディスペンサで塗布する、コイル部品の製造方法。