JP2020004924A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】巻芯部ならびに巻芯部の両端に設けられた鍔部を有するドラム状コアと、巻芯部に巻回された少なくとも２本のワイヤと、鍔部に設けられ、ワイヤの各々の両端がそれぞれ電気的に接続された、端子電極を備える、コイル部品において、実装状態での固着強度を高めるとともに、ワイヤと端子電極との間での不所望な接触を生じにくくする。【解決手段】端子電極５０は、鍔部３６の底面３８に沿って位置する底面電極部５７と、鍔部３６の外側端面４８に沿って位置する端面電極部５８と、底面電極部５７および端面電極部５８を一連に覆うめっき膜５９と、を有し、底面電極部５７はＡｇおよびＳｉを含む焼付け厚膜からなり、端面電極部５８はスパッタリング薄膜のようなＳｉを含まない金属膜からなる。【選択図】図３

Description

この発明は、コイル部品に関するもので、特に、少なくとも２本のワイヤを備える巻線型のコイル部品における端子電極の構造に関するものである。

この発明にとって興味ある巻線型のコイル部品が、たとえば、特開平１１−２０４３４６号公報（特許文献１）に記載されている。図５は、特許文献１の図１を引用したものである。図５には、巻線型のコイル部品の一例としての巻線型のコモンモードチョークコイルに備えるドラム状コア２の外観が示されている。図５は、ドラム状コア２を、実装基板側に向けられる面を上方に向けた姿勢で図示している。

コモンモードチョークコイルは、ドラム状コア２と、それぞれインダクタを構成する第１ワイヤおよび第２ワイヤ（図示しない。）と、を備えている。

ドラム状コア２は、巻芯部５ならびに巻芯部５の互いに逆の第１端および第２端にそれぞれ設けられた第１鍔部６および第２鍔部７を有する。第１ワイヤおよび第２ワイヤは、巻芯部５上において第１鍔部６側の端部から第２鍔部７側の端部に向かって互いに実質的に同じターン数をもって螺旋状に巻回される。

より詳細には、第１鍔部６は、実装時において実装基板側に向けられる底面８と、底面８とは反対方向に向く天面１０と、実装基板に対して直交する方向にそれぞれ延びる、互いに逆の側方に向く第１側面１２および第２側面１４と、巻芯部５側に向く内側端面１６と、内側端面１６の反対側の外側に向く外側端面１８と、を有している。

第２鍔部７についても第１鍔部６の場合と同様であり、実装時において実装基板側に向けられる底面９と、底面９とは反対方向に向く天面１１と、実装基板に対して直交する方向にそれぞれ延びる、互いに逆の側方に向く第１側面１３および第２側面１５と、巻芯部５側に向く内側端面１７と、内側端面１７の反対側の外側に向く外側端面１９と、を有している。

第１鍔部６には、２個の第１端子電極２０および２１が設けられ、第２鍔部７には、２個の第２端子電極２２および２３が設けられる。第１鍔部６の底面８には、２個の第１端子電極２０および２１を互いに離隔する凹部２４が設けられ、第２鍔部７の底面９には、２個の第２端子電極２２および２３を互いに離隔する凹部２５が設けられる。

第１ワイヤの互いに逆の第１端および第２端は、一方の第１端子電極２０および一方の第２端子電極２２に接続され、第２ワイヤの互いに逆の第１端および第２端は、他方の第１端子電極２１および他方の第２端子電極２３に接続される。これらのワイヤと端子電極２０〜２３との接続には、たとえば熱圧着が適用される。

特開平１１−２０４３４６号公報

上述の端子電極２０〜２３は、焼付け厚膜を下地とし、その上にめっきを施すことによって形成される。焼付け厚膜は、たとえば、導電成分としてのＡｇ粉末を含むとともに、ガラス成分としてのＳｉを含む導電性ペーストを用意し、これをディップ法により鍔部６および７の底面８に付与し、次いで焼き付けてペースト成分を揮発させつつガラス成分を焼結させることによって形成される。したがって、焼付け厚膜はＡｇおよびＳｉを含む。めっき膜は、たとえば、ＮｉめっきおよびＳｎめっきを順次施すことによって形成される。

上述のめっき膜は焼付け厚膜が形成された領域においてのみ析出するので、焼付け厚膜の輪郭形状がめっき膜の輪郭形状に反映する。したがって、端子電極２０〜２３の輪郭形状は焼付け厚膜の輪郭形状によって支配される。

図５に示すように、第１端子電極２０および２１は、第１鍔部６の底面８に形成されるとともに、底面８に隣接する複数の面１２、１４、１６および１８ならびに凹部２４を規定する２つの側面の各一部にまで延びる状態で形成されている。第２端子電極２２および２３についても同様であり、第２鍔部７の底面９に形成されるとともに、底面９に隣接する複数の面１３、１５、１７および１９ならびに凹部２５を規定する２つの側面の各一部にまで延びる状態で形成されている。端子電極２０〜２３における、上述した隣接面延長部の高さは、図５において“Ｈ１”で示されている。

端子電極２０〜２３における、上述した隣接面延長部の高さＨ１は、実装基板上にはんだ実装したときのコモンモードチョークコイル１の固着強度に影響を及ぼす。すなわち、隣接面延長部の高さＨ１が低いと、端子電極２０〜２３と鍔部６および７との接合面積が狭くなるため、端子電極２０〜２３と鍔部６および７との接合強度が低くなったり、十分なはんだフィレットが形成されなかったりして、実装状態のコモンモードチョークコイル１について十分な固着強度が得られにくい。したがって、固着性能の観点からは、隣接面延長部の高さＨ１はより高い方が好ましいといえる。

他方、隣接面延長部の高さＨ１が高くなるほど、端子電極２０〜２３の各々の端縁が巻芯部５に近づき、そのため、巻芯部５に巻回されるワイヤと端子電極２０〜２３の各々との間での不所望な接触、すなわち電気的短絡が懸念される。したがって、巻芯部５にワイヤを多層巻きにするといった要望には応えられないことがある。

なお、前述した固着強度を高めることと、ワイヤと端子電極２０〜２３との間での不所望な接触を生じにくくすること、とを両立させる手段として、隣接面延長部の高さＨ１を高くしながら、内側端面１６および１７への延長部のみ、高さＨ１を低くすることが考えられる。しかし、前述したように、端子電極２０〜２３の下地となる焼付け厚膜は、ディップ法により導電性ペーストを底面８および９に付与することによって形成されるので、焼付け厚膜の端縁は、底面８および９がディップされるべき導電性ペースト浴の表面に由来して必然的に直線状となるため、端子電極２０〜２３を互いにショートさせないように、高さＨ１は凹部２５の深さ以下とならざるを得ない。このように、端子電極２０〜２３の形状に関して、設計の自由度はほとんどないといえる。

同種の問題は、巻線型のコモンモードチョークコイルに限らず、複数本のワイヤを備え、各鍔部に複数個の端子電極が設けられる、たとえば巻線型のトランスまたはバランのような他の巻線型のコイル部品においても遭遇し得る。

そこで、この発明の目的は、実装状態での固着強度を高めることと、ワイヤと端子電極との間での不所望な接触を生じにくくすること、とを両立させることができる、巻線型のコイル部品を提供し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互いに逆の第１端、第２端にそれぞれ設けられた第１鍔部、第２鍔部を有するドラム状コアと、巻芯部に巻回された第１ワイヤおよび第２ワイヤと、第１鍔部および第２鍔部にそれぞれ設けられ、第１ワイヤおよび第２ワイヤの各々の互いに逆の第１端および第２端の対応するいずれかが電気的に接続された、複数の端子電極と、を備える、コイル部品に向けられる。

上記コイル部品において、第１鍔部および第２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、底面とは反対方向に向く天面と、実装基板に対して直交する方向にそれぞれ延びる、巻芯部側に向く内側端面と、内側端面の反対側の外側に向く外側端面と、を有する。

以上のような構成を備えるコイル部品において、この発明では、前述した技術的課題を解決するため、端子電極は、上記底面に沿って位置する底面電極部と、上記外側端面に沿って位置する端面電極部と、底面電極部および端面電極部を一連に覆うめっき膜と、を有し、底面電極部はＡｇおよびＳｉを含み、端面電極部は金属膜からなることを特徴としている。

この発明によれば、端子電極は、底面電極部に加え、端面電極部をさらに備えるとともに、これら底面電極部および端面電極部が少なくともめっき膜によって一連に覆われている。したがって、端子電極とドラム状コアの鍔部との接合面積を広くすることができ、よって、端子電極と鍔部との接合強度を高めることができる。また、コイル部品をはんだ実装したとき、端面電極部およびその上のめっき膜に沿って十分なはんだフィレットが形成される。これらのことから、コイル部品の実装状態において、コイル部品の実装基板との固着強度を高めることができる。

また、端子電極は、底面電極部とは独立して端面電極部を有するため、底面電極部の隣接面延長部の高さを高くしなくても、上述のように端面電極部の高さによって、コイル部品の実装基板との固着強度を高めることができる。したがって、実装状態での固着強度を高めることと、巻芯部上のワイヤと鍔部上の端子電極との間での不所望な接触を生じにくくすること、とを両立させることができる。

この発明の一実施形態によるコイル部品３１の外観を、実装基板に向けられる面を上方にして示す斜視図である。 図１に示したコイル部品３１に備えるドラム状コア３２を単独で示す斜視図である。 図２に示したドラム状コア３２の第１鍔部３６を拡大して示す、図２の線III−IIIに沿う断面図である。 図３の円IVで囲んだ部分をさらに拡大して示す断面図である。 特許文献１に記載のコイル部品に備えるドラム状コア２を示す斜視図である。

図１および図２を参照して、この発明の一実施形態によるコイル部品３１について説明する。図１および図２では、コイル部品３１およびドラム状コア３２が、実装基板に向けられる面を上方にして示されている。図示したコイル部品３１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３１に備えるドラム状コア３２は、第１ワイヤ３３および第２ワイヤ３４を配置し、軸方向に延びる巻芯部３５と、巻芯部３５の互いに逆の第１端、第２端にそれぞれ設けられた第１鍔部３６、第２鍔部３７と、を備える。ドラム状コア３２は、非導電性材料、より具体的には、アルミナのような非磁性体、フェライトのような磁性体、または樹脂などから構成され得るが、好ましくは、アルミナまたはフェライトのようなセラミックから構成される。

ドラム状コア３２に備える巻芯部３５ならびに第１鍔部３６および第２鍔部３７は、たとえば四角形の断面形状を有する四角柱形状をなしている。また、四角柱形状の巻芯部３５ならびに鍔部３６および３７の各々の稜線部分には、好ましくは、アール面取りが施される。

第１鍔部３６は、実装時において実装基板側に向けられる底面３８と、底面３８とは反対方向に向く天面４０と、実装基板に対して直交する方向にそれぞれ延びる、巻芯部３５側に向く内側端面４６と、内側端面４６の反対側の外側に向く外側端面４８と、内側端面４６および外側端面４８と直交しつつ互いに逆の側方に向く第１側面４２および第２側面４４と、を有している。

第２鍔部３７についても第１鍔部３６の場合と同様であり、実装時において実装基板側に向けられる底面３９と、底面３９とは反対方向に向く天面４１と、実装基板に対して直交する方向にそれぞれ延びる、巻芯部３５側に向く内側端面４７と、内側端面４７の反対側の外側に向く外側端面４９と、内側端面４７および外側端面４９と直交しつつ互いに逆の側方に向く第１側面４３および第２側面４５と、を有している。

第１鍔部３６における底面３８には、２個の第１端子電極５０および５１が設けられる。第２鍔部３７における底面３９には、２個の第２端子電極５２および５３が設けられる。第１鍔部３６の底面３８には、２個の第１端子電極５０および５１を互いに離隔する凹部５４が設けられ、第２鍔部３７の底面３９には、２個の第２端子電極５２および５３を互いに離隔する凹部５５が設けられる。

端子電極５０〜５３の詳細な構造については、図３および図４を参照して後述する。

ワイヤ３３および３４は、たとえば、イミド変成ポリウレタンやポリアミドイミドなどの樹脂で絶縁被覆された銅線からなる。ワイヤ３３および３４は、巻芯部３５上に螺旋状に巻回された状態とされる。第１ワイヤ３３の第１端３３ａは一方の第１端子電極５０に接続され、第１ワイヤ３３の第１端３３ａとは逆の第２端３３ｂは一方の第２端子電極５２に接続される。第２ワイヤ３４の第１端３４ａは他方の第１端子電極５１に接続され、第２ワイヤ３４の第１端３４ａとは逆の第２端３４ｂは他方の第２端子電極５３に接続される。これら端子電極５０〜５３とワイヤ３３および３４との接続には、たとえば熱圧着が適用される。

コイル部品３１は、第１鍔部３６の天面４０および第２鍔部３７の天面４１間に渡された板状コア５６をさらに備えていてもよい。板状コア５６についても、ドラム状コア３２の場合と同様、非導電性材料、より具体的には、アルミナのような非磁性体、フェライトのような磁性体、または樹脂などから構成される。板状コア５６は、ドラム状コア３２に対して接着剤によって固定される。

次に、図１および図２に加えて、図３および図４をも参照して、端子電極５０〜５３の詳細な構造について説明する。なお、端子電極５０〜５３の各々の形態および断面構造は実質的に共通しているので、以下には、図３および図４において図示された第１端子電極５０について詳細に説明し、他の端子電極５１〜５３については詳細な説明を省略する。

第１端子電極５０は、図３によく示されているように、第１鍔部３６の底面３８に沿って位置する底面電極部５７と、第１鍔部３６の外側端面４８に沿って位置する端面電極部５８と、底面電極部５７および端面電極部５８を一連に覆うめっき膜５９と、を有する。底面電極部５７はＡｇおよびＳｉを含み、端面電極部５８はガラス成分としてのＳｉを含まない金属膜からなる。このように、端面電極部５８がＳｉを含まない金属膜から構成されると、端面電極部５８において非導体成分が減るので、端面電極部５８を薄く形成することが可能となり、コイル部品３１の外形寸法を低減することができる。

ＡｇおよびＳｉを含む底面電極部５７は、導電成分としてのＡｇ粉末を含むとともに、ガラス成分としてのＳｉを含む導電性ペーストを用意し、これをディップ法により鍔部３６の底面３８に付与し、次いで焼き付けることによって形成された、焼付け厚膜である。底面電極部５７の厚みは２０μｍ程度である。底面電極部５７は、底面３８上のみならず、底面３８から底面３８にそれぞれ隣接する外側端面４８、内側端面４６および第１側面４２ならびに第１側面４２と平行な凹部５４を規定する側面５４ａの各々の一部にまで延びるように形成される。これら隣接面延長部の高さは、図３において“Ｈ２”で示されている。

一方、端面電極部５８を構成する金属膜は、たとえば、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｕを含むスパッタリング薄膜からなる。端面電極部５８を外側端面４８の特定の領域に特定のパターンをもって形成するため、スパッタリング工程においてマスクが用いられる。スパッタリングによる端面電極部５８の形成には、比較的時間がかかるため、端面電極部５８の厚みを２．０μｍ以下、たとえば１．６μｍと薄くすることにより、スパッタリング工程のための作業時間を短時間で済ませることができる。また、比較的厚みがある底面電極部５７に対して、端面電極部５８の厚みを薄く抑えることで、コイル部品の外形寸法への影響を低減することができる。

図３に示すように、端面電極部５８は、底面電極部５７における外側端面１８の一部にまで延びる外側端面延長部５７ａと一部において重なっている。このように、底面電極部５７の外側端面延長部５７ａと端面電極部５８との間で重なりを設けることにより、底面電極部５７と端面電極部５８との間で確実な電気的導通状態を実現することができる。

上述した底面電極部５７の外側端面延長部５７ａと端面電極部５８との間での重なりに関して、この実施形態では、端面電極部５８が外側端面延長部５７ａの一部を覆うように重なっている。この重なり順序は製造方法に由来する。すなわち、底面電極部５７が先に形成され、その後、端面電極部５８が形成されるためである。底面電極部５７は、前述のように、焼付け厚膜から構成されるので、その形成過程において焼付け工程を伴う。したがって、端面電極部５８を底面電極部５７の後に形成し、端面電極部５８が底面電極部５７の外側端面延長部の一部を覆うように重なることで、端面電極部５８を構成するスパッタリング薄膜が、底面電極部５７を形成するための焼付け工程での高温にさらされることによる端面電極部５８の酸化、劣化などを防止できる。

端面電極部５８を構成する金属膜は、図４に示すように、ＮｉおよびＣｒを含む第１金属層６０と、その上に形成されたＮｉおよびＣｕを含む第２金属層６１とを備えることが好ましい。

端面電極部５８を構成する金属膜に含まれるＣｒ、特に第１金属層６０に含まれるＣｒは、端面電極部５８のドラム状コア３２に対する密着力の向上に寄与する。密着力の向上の観点でいえば、第１金属層６０におけるＣｒの含有率は５体積％以上かつ２０体積％以下であることが好ましい。第１金属層６０におけるＣｒの含有率が５体積％以上であることにより、第１金属層６０のドラム状コア３２に対する密着性を確実に確保できる。また、第１金属層６０におけるＣｒの含有率が２０体積％以下であることにより、第１金属層６０の第２金属層６１に対する密着性を確実に確保できる。

第１端子電極５０の最外面はめっき膜５９によって構成される。めっき膜５９は、前述したように、底面電極部５７および端面電極部５８を一連に覆っている。めっき膜５９は、図４に示すように、たとえば、Ｎｉめっき層６２とその上のＳｎめっき層６３を備える。

この実施形態では、前述したように、底面電極部５７の外側端面延長部５７ａと端面電極部５８との間で重なりがあるが、めっき膜５９が底面電極部５７および端面電極部５８を一連に覆っているため、このような重なりは必須ではない。たとえば、底面電極部５７の端縁と端面電極部５８の端縁とが突合せ状態となっていても、底面電極部５７の端縁と端面電極部５８の端縁とがわずかに離れていてもよい。

図３および図４に図示されない端子電極５１〜５３についても、上述した第１端子電極５０の場合と同様の形態および断面構造を有している。

以上説明した実施形態によれば、図１および図２から類推できるように、２個の第１端子電極５０および５１の各々の端面電極部は、第１鍔部３６の外側端面４８において、底面３８に平行な方向に並んで配置される。また、２個の第２端子電極５２および５３の各々の端面電極部は、第２鍔部３７の外側端面４９において、底面３９に平行な方向に並んで配置される。

このように、外側端面４８および４９において、端子電極５０〜５３の各々の端面電極部が特定の領域に特定のパターンをもって形成することは、端面電極部をディップ法ではなく、スパッタリング法で形成することによって容易に実現できる。

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、その他種々の実施形態が可能である。

たとえば、上述した実施形態は、コモンモードチョークコイルを構成するコイル部品に関するものであったが、少なくとも２本のワイヤを備えるものであればよく、その他トランス、バラン等を構成するものであってもよい。また、ワイヤの数は、コイル部品の機能に応じて変更されるものであり、それに応じて、各鍔部に設けられる端子電極の数も、３個以上である場合もあり得る。

また、図示した実施形態に関連して説明したいくつかの変形例は、適宜組み合わせて本発明の範囲内の実施形態とすることができる。

３１ コイル部品
３２ ドラム状コア
３３ 第１ワイヤ
３４ 第２ワイヤ
３５ 巻芯部
３６ 第１鍔部
３７ 第２鍔部
３８，３９ 底面
４０，４１ 天面
４２，４３ 第１側面
４４，４５ 第２側面
４６，４７ 内側端面
４８，４９ 外側端面
５０，５１ 第１端子電極
５２，５３ 第２端子電極
５７ 底面電極部
５７ａ 外側端面延長部
５８ 端面電極部
５９ めっき膜
６０ 第１金属層
６１ 第２金属層

Claims (9)

1. 巻芯部ならびに前記巻芯部の互いに逆の第１端、第２端にそれぞれ設けられた第１鍔部、第２鍔部を有するドラム状コアと、
   前記巻芯部に巻回された第１ワイヤおよび第２ワイヤと、
   前記第１鍔部および前記第２鍔部にそれぞれ設けられ、前記第１ワイヤおよび第２ワイヤの各々の互いに逆の第１端および第２端の対応するいずれかが電気的に接続された、複数の端子電極と、
   を備え、
   前記第１鍔部および前記第２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、前記底面とは反対方向に向く天面と、実装基板に対して直交する方向にそれぞれ延びる、前記巻芯部側に向く内側端面と、前記内側端面の反対側の外側に向く外側端面と、を有し、
   前記端子電極は、前記底面に沿って位置する底面電極部と、前記外側端面に沿って位置する端面電極部と、前記底面電極部および前記端面電極部を一連に覆うめっき膜と、を有し、
   前記底面電極部はＡｇおよびＳｉを含み、前記端面電極部は金属膜からなる、
   コイル部品。
2. 前記底面電極部は、前記底面から前記外側端面の一部にまで延びる外側端面延長部を備え、前記端面電極部は、前記外側端面延長部と一部において重なっている、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記端面電極部は、前記外側端面延長部の一部を覆うように重なっている、請求項２に記載のコイル部品。
4. 前記端面電極部を構成する前記金属膜はＳｉを含まない、請求項１ないし３のいずれかに記載のコイル部品。
5. 前記端面電極部を構成する前記金属膜は、Ｎｉ、ＣｒおよびＣｕを含む、請求項１ないし４のいずれかに記載のコイル部品。
6. 前記端面電極部を構成する前記金属膜は、ＮｉおよびＣｒを含む第１金属層と、その上に形成されたＮｉおよびＣｕを含む第２金属層とを備える、請求項５に記載のコイル部品。
7. 前記第１金属層において、Ｃｒの含有率は５体積％以上かつ２０体積％以下である、請求項６に記載のコイル部品。
8. 前記端面電極部の厚みは２．０μｍ以下である、請求項１ないし７のいずれかに記載のコイル部品。
9. 前記第１鍔部および前記第２鍔部の各々には、複数の前記端子電極が設けられ、
   前記第１鍔部に設けられた複数の前記端面電極部は、前記第１鍔部の前記外側端面において、前記底面に平行な方向に並んで配置され、前記第２鍔部に設けられた複数の前記端面電極部は、前記第２鍔部の前記外側端面において、前記底面に平行な方向に並んで配置されている、請求項１ないし８のいずれかに記載のコイル部品。

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