JP2019161023A - コイル部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル部品において、ドラム状コアと板状コアとの接着部分における接着強度を高めることができる接着剤を提供する。【解決手段】コイル部品２０において、板状コア２５は、下方主面２６がドラム状コア２１の第１および第２の鍔部２３，２４の天面３０，３１に対向した状態、かつ第１および第２の鍔部２３，２４間に渡された状態で、第１および第２の鍔部２３，２４に接着剤３５を介して固定される。ここで、上記接着剤３５が、ジシアンジアミドを含むエポキシ系樹脂硬化物からなる。【選択図】図１

Description

この発明は、ワイヤを巻回した巻芯部と巻芯部の各端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部とを有するドラム状コア、ならびに第１および第２の鍔部間に渡された板状コアを備える、コイル部品およびその製造方法に関するもので、特に、鍔部と板状コアとを接着する接着剤についての改良に関するものである。

たとえば特許第５７９６６０３号公報（特許文献１）には、巻芯部を備える磁性材料からなるドラム状コアと、磁性材料からなる板状コアと、上記巻芯部に巻回された少なくとも１本のワイヤと、を備える、コイル部品が記載されている。図５は、特許文献１の図２（ａ）に基づいて作成されたもので、コイル部品におけるドラム状コア１の一方の鍔部２と板状コア３とが図示されている。

ドラム状コア１は、ワイヤを巻回した巻芯部と巻芯部の各端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部とを有している。図１４では、第１および第２の鍔部のうち、第１の鍔部２が図示されている。第１の鍔部２は、巻芯部側に向きかつ巻芯部の各端部を位置させる内側端面（図示しない。）と、内側端面の反対側の外側に向く外側端面４と、内側端面と外側端面４とを連結するものであって、実装時において実装基板側に向けられる底面５と、底面５の反対側の天面６と、を有している。第２の鍔部は、図示されないが、第１の鍔部２と対称的な形状を有している。

他方、板状コア３は、互いに逆方向に向く下方主面７および上方主面８を有している。板状コア３は、下方主面７が天面６に対向した状態、かつ第１の鍔部２と第２の鍔部との間に渡された状態で、第１の鍔部２および第２の鍔部に接着剤９を介して固定される。

特許文献１では、接着剤９が少ない量であるにも関わらず、ドラム状コア１と板状コア３との間で高い接着強度を得ることができる構造が提案されている。図示された鍔部２について、より具体的に説明すると、鍔部２の天面６において、最も高く位置する平坦面１０を中央部１１に形成しており、そして、平坦面１０から各端部に向かってより低くなるような勾配面１２および１３を形成している。

その結果、鍔部２の天面６と板状コア３の下方主面７とが、天面６の中央部１１の平坦面１０において接着剤９を介さずに直接接触するとともに、天面６の端部から天面６の中央部に向かって次第に狭くなる隙間を介して対向するようにされ、上記隙間に接着剤９が配置される。

特許文献１に記載の技術によれば、上記隙間における天面６の平坦面１０の近傍の中央部側で毛細管現象を起こすことができるので、鍔部２と板状コア３との間を少量の接着剤９によって充填することができる。したがって、ドラム状コア１と板状コア３との間で、比較的少ない接着剤９で比較的高い接着強度を得ることができるとされている。

特許第５７９６６０３号公報

特許文献１では、上記接着剤９として、エポキシ系接着剤を用いることが記載されている。エポキシ系接着剤としては、取扱いが容易であること、保管期間を長くできること、といった利点を有することから、熱硬化型の１液性エポキシ系樹脂が広く用いられている。熱硬化型の１液性エポキシ系樹脂には、粒径が数μｍの粉末が硬化剤として分散しているのが通常である。

上述のような熱硬化型の１液性エポキシ系樹脂を図５に示した接着剤９として用いると、液体であるエポキシ系樹脂は毛細管現象で広がるが、粉末状の硬化剤は毛細管現象に追従し得ないため、接着剤９中に未硬化部分が偏在することがある。このような未硬化部分の偏在は、接着強度の低下を招く。

そこで、この発明の目的は、コイル部品において、特許文献１に記載のようなドラム状コアと板状コアとの接着部分の形状の改良によって接着強度を高めるのではなく、接着剤自体の改良によってドラム状コアと板状コアとの接着強度を高めようとすることである。

この発明は、巻芯部ならびに巻芯部の軸線方向における互いに逆の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部を有する、磁性材料からなるドラム状コアと、互いに逆方向に向く下方主面および上方主面を有する、磁性材料からなる板状コアと、巻芯部に巻回された、少なくとも１本のワイヤと、を備える、コイル部品にまず向けられる。

上記第１および第２の鍔部の各々は、実装時において実装基板側に向けられる底面と、底面の反対側の天面と、を有する。また、上記板状コアは、その下方主面が第１および第２の鍔部の天面に対向した状態、かつ第１および第２の鍔部間に渡された状態で、第１および第２の鍔部に接着剤を介して固定される。

このようなコイル部品において、この発明は、上記接着剤が、ジシアンジアミドを含むエポキシ系樹脂硬化物からなることを特徴としている。

ジシアンジアミドを含むエポキシ系樹脂硬化物は、ジシアンジアミドを硬化剤としてエポキシ系樹脂を硬化させて得られたものである。

この発明に係るコイル部品において、ワイヤは絶縁皮膜を有し、絶縁皮膜は上記接着剤とは異なる樹脂からなることが好ましい。上記接着剤とは異なる樹脂からなる絶縁皮膜は、少なくとも、ジシアンジアミドを含まないという条件を満たしている。

この発明は、また、上述したコイル部品を製造する方法にも向けられる。

この発明に係るコイル部品の製造方法は、上記ドラム状コアおよび上記板状コアをそれぞれ用意する工程と、板状コアを、その下方主面がドラム状コアの鍔部の天面に対向した状態、かつ第１および第２の鍔部間に渡された状態で、第１および第２の鍔部に接着剤を介して固定する工程と、を備えている。

そして、この発明の特徴とするところは、上述した板状コアを第１および第２の鍔部に固定する工程は、板状コアと第１および第２の鍔部との間に、エポキシ系樹脂を付与し、ジシアンジアミドを硬化剤として当該エポキシ系樹脂を硬化させて上記接着剤とする工程を含むことである。

この発明によれば、ドラム状コアの鍔部と板状コアとの間での接着強度を高めることができる。したがって、耐衝撃性および耐振動性に優れたコイル部品を得ることができる。

この発明の第１の実施形態によるコイル部品２０の外観を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図である。 この発明の第２の実施形態によるコイル部品４０の外観を示す斜視図である。 図２に示したコイル部品４０に備えるドラム状コア４１および板状コア４５を組み合わせ状態で示す斜視図である。 図３に示したドラム状コア４１および板状コア４５を組み合わせ状態で示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図である。 特許文献１に記載されたコイル部品におけるドラム状コア１の一方の鍔部２と板状コア３とを示す側面図である。

図１を参照して、この発明の第１の実施形態によるコイル部品２０について説明する。

図１に示すように、コイル部品２０は、たとえばフェライト等の磁性体またはフェライト粉もしくは金属磁性粉を含有する樹脂といった磁性材料からなるドラム状コア２１を備える。ドラム状コア２１は、巻芯部２２ならびに巻芯部２２の軸線方向における互いに逆の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部２３および２４を有する。

コイル部品２０は、また、上記第１および第２の鍔部２３および２４間に渡された板状コア２５を備える。板状コア２５は、互いに逆方向に向く下方主面２６および上方主面２７を有する。ドラム状コア２１の場合と同様、板状コア２５も、たとえばフェライト等の磁性体またはフェライト粉もしくは金属磁性粉を含有する樹脂といった磁性材料からなり、それによって、板状コア２５は、ドラム状コア２１と協働して、閉磁路を構成する。

第１および第２の鍔部２３および２４は、それぞれ、実装時において実装基板（図示せず。）側に向けられる底面２８および２９と、底面２８および２９の反対側の天面３０および３１と、を有している。第１および第２の鍔部２３および２４の天面３０および３１と、板状コア２５の下方主面２６とは、互いに対向している。

第１の鍔部２３の底面２８側には、第１の端子電極３２が設けられ、第２の鍔部２４の底面２９側には、第２の端子電極３３が設けられる。端子電極３２および３３は、たとえば、Ａｇ粉末等の導電性金属粉末を含む導電性ペーストを浸漬または印刷し、次いで、これを焼き付け、さらに、ＮｉめっきおよびＳｎめっきを施すことによって形成される。あるいは、端子電極３２および３３は、たとえば、タフピッチ銅またはリン青銅等の銅系金属からなる導電性金属片を鍔部２３および２４に貼り付けることによって形成されてもよい。

巻芯部２２には、ワイヤ３４が巻回される。ワイヤ３４は、たとえば、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ポリエステルイミドのような樹脂によって絶縁被覆された銅線からなる。ワイヤ３４の一方端は第１の端子電極３２に接続され、同じく他方端は第２の端子電極３３に接続される。端子電極３２および３３とワイヤ３４との接続には、たとえば熱圧着や超音波溶着、レーザ溶着などが適用される。ワイヤ３４は、必要に応じて多層巻きとされてもよい。

板状コア２５の下方主面２６と第１および第２の鍔部２３および２４の天面３０および３１との間には、接着剤３５が存在している。接着剤３５によって、板状コア２５はドラム状コア２１に固定される。なお、図１において、接着剤３５は、これを図示可能とするため、その厚みが誇張されて図示されている。

接着剤３５は、ジシアンジアミドを含むエポキシ系樹脂硬化物からなることを特徴としている。このジシアンジアミドを含むエポキシ系樹脂硬化物は、ジシアンジアミドを硬化剤としてエポキシ系樹脂を硬化させて得られたものである。この場合、エポキシ系樹脂硬化物の中には、硬化剤としてのジシアンジアミドがいくらか残存している。したがって、接着剤３５となるエポキシ系樹脂硬化物は、上述のように、ジシアンジアミドを含むことになる。このことは、ＦＴ−ＩＲ法（赤外線フーリエ分光吸光法）でシアン基が検出されることにより確認することができる。なお、硬化剤としてジシアンジアミドを含まないエポキシ系樹脂硬化物では、シアン基が検出されることはない。

コイル部品２０を製造するにあたっては、上記ドラム状コア２１および上記板状コア２５がそれぞれ用意され、板状コア２５を、その下方主面２６がドラム状コア２１の鍔部２３および２４の天面３０および３１に対向した状態、かつ第１および第２の鍔部２３および２４間に渡された状態で、第１および第２の鍔部２３および２４に接着剤３５を介して固定することが行なわれる。そして、上述した板状コア２５を第１および第２の鍔部２３および２４に固定する工程では、板状コア２５と第１および第２の鍔部２３および２４との間に、エポキシ系樹脂を付与し、ジシアンジアミドを硬化剤として当該エポキシ系樹脂を硬化させて上記接着剤３５とする工程が実施される。この硬化工程では、通常、加熱される。

ジシアンジアミドを硬化剤としてエポキシ系樹脂を硬化させて得られた接着剤３５は、フェライト等の金属を含む材料に対して、高い接着強度を示すことがわかった。ＪＩＳ Ｋ ６８５０に基づいて、エポキシ系樹脂の接着強度を評価したところ、硬化剤としてアミン系硬化剤を用いた場合には、破壊強度が１７ＭＰａであったのに対し、硬化剤としてジシアンジアミドを用いた場合には、破壊強度が２５ＭＰａというように、より高い値を示した。これは、ジシアンジアミドによりエポキシ基が付加反応する際に生成されるＯＨ基が、ドラム状コア２１や板状コア２５に含まれる金属元素と水素結合することによるものと推測される。

前述したように、ワイヤ３４の絶縁皮膜の材料として、たとえば、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ポリエステルイミドのような樹脂が用いられる。すなわち、ワイヤ３４の絶縁皮膜は、接着剤３５とは異なる樹脂からなる。したがって、ワイヤ３４の絶縁皮膜は、少なくともジシアンジアミドを含んでいない。これにより、ワイヤ３４が過度に硬化されず、巻線時の作業性や巻線後の耐久性を向上できる。

次に、図２ないし図４を参照して、この発明の第２の実施形態によるコイル部品４０について説明する。コイル部品４０は、たとえばコモンモードチョークコイルを構成するものである。

コイル部品４０は、上述したコイル部品２０の場合と同様、磁性材料からなるドラム状コア４１を備える。ドラム状コア４１は、巻芯部４２ならびに巻芯部４２の軸線方向における互いに逆の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部４３および４４を有する。

コイル部品４０は、また、上述したコイル部品２０の場合と同様、磁性材料からなり、ドラム状コア４１と協働して、閉磁路を構成する板状コア４５を備える。板状コア４５は、互いに逆方向に向く下方主面４６および上方主面４７を有する。

第１および第２の鍔部４３および４４は、それぞれ、実装時において実装基板（図示せず。）側に向けられる底面４８および４９と、底面４８および４９の反対側の天面５０および５１と、を有している。第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１と、板状コア４５の下方主面４６とは、互いに対向している。

第１の鍔部４３の底面４８側には、第１および第２の端子電極５２および５３（図４（Ｂ）参照）が設けられ、第２の鍔部４４の底面４９側には、第３および第４の端子電極５４および５５（図２および図３参照）が設けられる。端子電極５２〜５５は、前述した端子電極３２および３３の場合と同様の方法で形成されることができる。

巻芯部４２には、図２に省略的に図示するように、たとえば２本のワイヤ、すなわち、第１および第２のワイヤ５６および５７が同方向に螺旋状に巻回される。ワイヤ５６および５７は、前述したワイヤ３４の場合と同様、たとえば、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ポリエステルイミドのような樹脂によって絶縁被覆された銅線からなる。

具体的な図示を省略するが、第１のワイヤ５６の第１端は第１の端子電極５２に接続され、第１のワイヤ５６の第１端とは逆の第２端は第３の端子電極５４に接続される。第２のワイヤ５７の第１端は第２の端子電極５３に接続され、第２のワイヤ５７の第１端とは逆の第２端は第４の端子電極５５に接続される。これら端子電極５２〜５５とワイヤ５６および５７との接続には、たとえば熱圧着や超音波溶着、レーザ溶着などが適用される。ワイヤ５６および５７は、必要に応じて多層巻きとされてもよい。

板状コア４５の下方主面４６と第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１との間には、図２に示すように、接着剤５８が存在している。接着剤５８は、前述した接着剤３５と同様の機能を果たすものであり、同様の材料、すなわち、ジシアンジアミドを含むエポキシ系樹脂硬化物からなる。

第２の実施形態に係るコイル部品４０は、第１の実施形態に係るコイル部品２０と以下の点で異なっている。

第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１に注目すると、図４（Ａ）および図４（Ｂ）によく示されているように、第１および第２の隆起部５９および６０がそれぞれ設けられている。第１の隆起部５９の頂部５９ａは、第１の鍔部４３の外側端面６１よりも内側端面６３により近い側に位置している。第２の隆起部６０の頂部６０ａは、第２の鍔部４４の外側端面６２よりも内側端面６４により近い側に位置している。その結果、第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１は、上記頂部５９ａおよび６０ａにおいて、その周辺部に比べて、板状コア４５の下方主面４６により接近している。

この実施形態では、第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１が板状コア４５の下方主面４６に最も接近する箇所が、上記頂部５９ａおよび６０ａによって与えられる。この構成によれば、ドラム状コア４１と板状コア４５とで形成される磁路のうち、経路のより短い部分において、安定した磁路を実現することができる。

上述のように、隆起部５９および６０の頂部５９ａおよび６０ａを鍔部４３および４４の内側端面６３および６４により近い側に位置させていると、ドラム状コア４１と板状コア４５とで形成される磁路のうち、経路のより短い部分において、磁気抵抗を低減することができる。そのため、インダクタンスを効率良く獲得することができる。

また、ドラム状コア４１と板状コア４５とを接着するにあたり、特許文献１に記載の構造とは異なり、鍔部４３および４４の天面５０および５１を板状コア４５の下方主面４６に直接接触させるといった特定的な部分を積極的に設ける必要がないので、接着剤５８による接着面積を広く確保することができる。

特に、この実施形態では、接着剤５８は、明確には図示されないが、隆起部５９および６０が板状コア４５の下方主面４６と対向する箇所も含めて、第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１と板状コア４５の下方主面４６とが対向する領域の全域またはほぼ全域にわたって存在するようにしている。この構成によれば、毛細管現象に頼ることなく、鍔部４３および４４と板状コア４５との間に接着剤５８を導入することができるとともに、鍔部４３および４４と板状コア４５との間での接着面積をより確実に広げることができる。その結果、鍔部４３および４４と板状コア４５との間での接着強度をより確実に向上させることができる。

また、この実施形態では、図４（Ａ）によく示されているように、頂部５９ａおよび６０ａより外側端面６１および６２側について、第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１と、板状コア４５の下方主面４６と、の間隔は、鍔部４３および４４の内側端面６３および６４側から外側端面６１および６２側に向かって広がっているという特徴を有している。この構成によれば、接着剤５８を鍔部４３および４４の天面５０および５１と板状コア４５の下方主面４６との間に円滑に導入することができる。

また、巻芯部４２の延びる方向に直交する方向であって、鍔部４３および４４の底面４８および４９と天面５０および５１とが対向する方向に直交する方向を幅方向としたとき、第１および第２の隆起部５９および６０の頂部５９ａおよび６０ａは、図４（Ｂ）によく示されているように、第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１の幅方向の中央部に位置している。そして、第１および第２の鍔部４３および４４の天面５０および５１と、板状コア４５の下方主面４６と、の間隔は、鍔部４３および４４の各々の幅方向の中央部から側面６５および６６または側面６７および６８に向かって広がっている。この構成によっても、接着剤５８を鍔部４３および４４の天面５０および５１と板状コア４５の下方主面４６との間に円滑に導入することができる。

以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他種々の変形例が可能である。

たとえば、この発明が向けられるコイル部品は、図示された実施形態のように、単一のコイルを構成するもの、あるいはコモンモードチョークコイルを構成するもの以外に、トランスやバランなどを構成するものであってもよい。したがって、ワイヤの数についても、コイル部品の機能に応じて変更され、それに応じて、各鍔部に設けられる端子電極の数も変更され得る。

また、コイル部品に備えるドラム状コアおよび板状コアについての形状は、図示されたものに限らず、望まれる設計に応じて、任意に変更することができる。

また、この発明に係るコイル部品を構成するにあたり、この明細書に記載された異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。

２０，４０ コイル部品
２１，４１ ドラム状コア
２２，４１ 巻芯部
２３，２４，４３，４４ 鍔部
２５，４５ 板状コア
２６，４６ 下方主面
２７，４７ 上方主面
２８，２９，４８，４９ 底面
３０，３１，５０，５１ 天面
３４，５６，５７ ワイヤ
３５，５８ 接着剤

Claims (3)

1. 巻芯部ならびに前記巻芯部の軸線方向における互いに逆の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部を有する、磁性材料からなるドラム状コアと、
   互いに逆方向に向く下方主面および上方主面を有する、磁性材料からなる板状コアと、
   前記巻芯部に巻回された、少なくとも１本のワイヤと、
   を備え、
   前記第１および第２の鍔部の各々は、実装時において実装基板側に向けられる底面と、前記底面の反対側の天面と、を有し、
   前記板状コアは、前記下方主面が前記第１および第２の鍔部の前記天面に対向した状態、かつ前記第１および第２の鍔部間に渡された状態で、前記第１および第２の鍔部に接着剤を介して固定され、
   前記接着剤は、ジシアンジアミドを含むエポキシ系樹脂硬化物からなる、
   コイル部品。
2. 前記ワイヤは絶縁皮膜を有し、前記絶縁皮膜は前記接着剤とは異なる樹脂からなる、請求項１に記載のコイル部品。
3. 請求項１または２に記載のコイル部品を製造する方法であって、
   前記ドラム状コアおよび前記板状コアをそれぞれ用意する工程と、
   前記板状コアを、前記下方主面が前記天面に対向した状態、かつ前記第１および第２の鍔部間に渡された状態で、前記第１および第２の鍔部に接着剤を介して固定する工程と、
   を備え、
   前記板状コアを前記第１および第２の鍔部に固定する工程は、前記板状コアと前記第１および第２の鍔部との間に、エポキシ系樹脂を付与し、ジシアンジアミドを硬化剤として当該エポキシ系樹脂を硬化させて前記接着剤とする工程を含む、
   コイル部品の製造方法。

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