JP2021048316A - インダクタ部品およびインダクタ部品の製造方法 - Google Patents

インダクタ部品およびインダクタ部品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コイルを絡げる必要なく電極端子に接続が可能なインダクタ部品を提供する。【解決手段】インダクタ部品１は、ケース２と、ケース内に収納された環状のコア３と、コア３に巻回されたコイル４１、４２と、ケース２に取り付けられ、コイル４１、４２に接続された電極端子５１〜５４とを備える。電極端子５１〜５４は、コア３の端面に沿って配置され、実装基板に実装される部分となる実装面部と、実装面部に垂直に接続され、コア３の外周面に沿って配置された接続面部とを含む。コイル４１、４２は、複数の第１、第２直線ピン部材４１１、４１２、４２１、４２２及び複数のピン部材４１０、４２０によって構成される。第１直線ピン部材４１１、４２１の外周面に設けられた接続面が、接続面部の第１主面に平行に位置した状態で面接触する。【選択図】図４

Description

本発明は、インダクタ部品およびインダクタ部品の製造方法に関する。
従来、インダクタ部品としては、特開２０１６−１３４５８９号公報（特許文献１）に記載されたものがある。このインダクタ部品は、磁性コアと、磁性コアに巻回されたワイヤと、磁性コアに取り付けられた端子電極とを有する。ワイヤは、端子電極に巻き付けて（絡げて）接続される。
特開２０１６−１３４５８９号公報
ところで、前記従来のインダクタ部品では、ワイヤは、電極端子に絡げて接続されるので、ワイヤを電極端子に絡げる際や絡げられたワイヤに残る残留応力によって、電極端子が変形してしまう虞がある。特に、薄い電極端子に太いワイヤを絡げて接続するときに、電極端子がより変形しやくなる。また、ワイヤを電極端子に絡げると、ワイヤに曲げ膨らみが発生し、これにより、ワイヤと電極端子の間に隙間が発生し、接続安定性と小型化を実現できない虞がある。
そこで、本開示は、コイルを絡げる必要なく電極端子に接続が可能なインダクタ部品およびインダクタ部品の製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するため、本開示の一態様であるインダクタ部品は、
ケースと、
前記ケース内に収納された環状のコアと、
前記コアに巻回されたコイルと、
前記ケースに取り付けられ、前記コイルに接続された電極端子と
を備え、
前記電極端子は、
前記コアの端面に沿って配置され、実装基板に実装される部分となる実装面部と、
前記実装面部に垂直に接続され、前記コアの外周面に沿って配置された接続面部と
を含み、
前記コイルは、第１直線ピン部材を含む複数のピン部材によって構成され、
前記第１直線ピン部材の外周面に設けられた接続面が、前記接続面部の第１主面に平行に位置した状態で面接触する。
前記態様によれば、コイルの第１直線ピン部材の接続面と電極端子の接続面部の第１主面が平行に位置した状態で面接触するように接続されているので、コイルは、電極端子に絡げて接続されない。ここで、「絡げ」とは、コイルを電極端子に巻き付けることを意味する。
したがって、コイルの絡げ作業や絡げられたコイルの残留応力に起因する電極端子の変形を防止することができる。これにより、薄い電極端子に太いコイルを接続することができ、曲げ加工の容易な電極端子と大電流に対応したコイルを用いることができる。また、コイルを電極端子に絡げないため、コイルに曲げ膨らみが発生せず、これにより、コイルと電極端子の間に隙間が発生し難くなり、接続安定性と小型化を実現できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、
前記電極端子は、
前記実装面部に垂直に接続され、前記ケースに埋め込まれたモールド面部を含む。
前記実施形態によれば、電極端子はケースに埋め込まれており、振動や衝撃の荷重に強くなる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、
前記電極端子は、
前記実装面部に接続され、はんだの濡れ上がり部分となるフィレット面部を含む。
前記実施形態によれば、実装基板にはんだを介してインダクタ部品を実装するとき、はんだはフィレット面部を濡れ上がり、はんだ実装後の視認を得ることができる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、前記コイルと前記電極端子の接続部分において、前記コイルの厚みは、前記接続面部の厚みの２倍以上である。
前記実施形態によれば、コイルを太くできて、大電流に対応したコイルを用いることができ、また、電極端子を薄くできて、曲げ加工の容易な電極端子を用いることができる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、前記コイルは、前記電極端子の前記接続面部に溶接される。
前記実施形態によれば、コイルは、電極端子の接続面部に溶接されるので、はんだ付けや接着剤と比べて、クラックが発生し難く、接続強度を向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、前記コイルは、少なくとも、前記接続面部の端縁に溶接される。
前記実施形態によれば、コイルは、少なくとも、接続面部の端縁に溶接されるので、接続面部の端縁に加えコイルの一部をも十分に溶かして接合することができ、接続強度を向上できる。
また、インダクタ部品の一実施形態では、前記コイルと前記電極端子の溶接部分と、前記実装面部と前記接続面部の境界部分との間の最短距離は、前記接続面部の厚みの２倍以上である。
前記実施形態によれば、溶接部分と境界部分との間の最短距離は、接続面部の厚みの２倍以上であるので、溶接の際の熱が実装面部に伝わることを低減できる。これにより、はんだの濡れ性を向上するために実装面部に予めＳｎめっきを施し、その後、コイルを接続面部に溶接する場合、Ｓｎめっきが溶接の際の熱に影響を受けにくくすることができ、実装面部のはんだの濡れ性を維持できる。
また、インダクタ部品の製造方法の一実施形態では、
環状のコアと、前記コアに巻回され、第１直線ピン部材を含む複数のピン部材が接続されてなるコイルと、実装面部と前記実装面部に接続される接続面部とを含む電極端子とを備えるコイル部品の製造方法であって、
前記実装面部と前記接続面部を同一平面に展開した状態で、前記第１直線ピン部材の外周面の接続面を前記接続面部の第１主面に平行に位置した状態で面接触させて溶接する工程と、
前記接続面部を前記実装面部に対して相対的に折り曲げて、前記接続面部を前記実装面部に対して垂直に起立させる工程と
を備える。
前記実施形態によれば、コイルの第１直線ピン部材の接続面と電極端子の接続面部の第１主面が平行に位置した状態で面接触するように接続されているので、コイルは、電極端子に絡げて接続されない。
したがって、コイルの絡げ作業や絡げられたコイルの残留応力に起因する電極端子の変形を防止することができる。これにより、薄い電極端子に太いコイルを接続することができ、曲げ加工の容易な電極端子と大電流に対応したコイルを用いることができる。また、コイルを電極端子に絡げないため、コイルに曲げ膨らみが発生せず、これにより、コイルと電極端子の間に隙間が発生し難くなり、接続安定性と小型化を実現できる。
さらに、実装面部と接続面部を展開した状態でピン部材を接続面部に溶接してから、接続面部を実装面部に対して相対的に折り曲げて接続面部を実装面部に対して起立させるので、接続面部を実装面部に対して起立させた状態でピン部材を接続面部に溶接する場合に比べて、溶接作業が容易となる。
特に、複数の電極端子のそれぞれにピン部材を溶接する場合、複数の電極端子を展開した状態で同一面上に並べて、各電極端子にピン部材を溶接することができ、溶接作業を同一面上で行え、溶接作業が容易となる。
本開示の一態様であるインダクタ部品およびインダクタ部品の製造方法によれば、コイルを絡げる必要なく電極端子に接続が可能となる。
本発明の一実施形態のインダクタ部品を示す上方斜視図である。 インダクタ部品の下方斜視図である。 インダクタ部品の内部を示す上方斜視図である。 インダクタ部品の分解斜視図である。 第１電極端子の斜視図である。 第１電極端子の底板部への取付状態を示す斜視図である。 第１電極端子の底板部への取付状態を示す底面図である。 コイルをコアに巻き付けたときの状態を説明する説明図である。 第１直線ピン部材と第１電極端子の接続部分のＸＹ面断面図である。 第１直線ピン部材と第１電極端子の接続状態を示すＺＸ面断面図である。 本発明の一実施形態のインダクタ部品の製造方法を説明する説明図である。 本発明の一実施形態のインダクタ部品の製造方法を説明する説明図である。 本発明の一実施形態のインダクタ部品の製造方法を説明する説明図である。
以下、本開示の一態様であるインダクタ部品を図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、図面は一部模式的なものを含み、実際の寸法や比率を反映していない場合がある。
（実施形態）
（インダクタ部品の構成）
図１は、本発明の一実施形態のインダクタ部品を示す上方斜視図である。図２は、インダクタ部品の下方斜視図である。図３は、インダクタ部品の内部を示す上方斜視図である。図４は、インダクタ部品の分解斜視図である。
図１から図４に示すように、インダクタ部品１は、ケース２と、ケース２内に収納された環状のコア３と、互いに対向するようにコア３に巻回された第１コイル４１および第２コイル４２と、ケース２に取り付けられ、第１コイル４１および第２コイル４２に接続された第１〜第４電極端子５１〜５４とを有する。インダクタ部品１は、例えば、コモンモードチョークコイルなどである。
ケース２は、底板部２１と、底板部２１を覆う箱状の蓋部２２とを有する。ケース２は、強度と耐熱性を有する材料から構成され、好ましくは、難燃性を有する材料から構成される。ケース２は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）などの樹脂、または、セラミックスから構成される。底板部２１には、コア３の中心軸が直交するように、コア３が設置されている。コア３の中心軸とは、コア３の内径孔部の中心軸をいう。ケース２（底板部２１および蓋部２２）の形状は、コア３の中心軸方向からみて、矩形である。この実施形態では、ケース２の形状は、長方形である。ここで、ケース２の短手方向をＸ方向とし、ケース２の長手方向をＹ方向とし、ケース２の高さ方向をＺ方向とする。なお、ケース２の形状が正方形である場合、ケース２のＸ方向の長さとケース２のＹ方向の長さは、同一となる。
第１〜第４電極端子５１〜５４は、底板部２１に取り付けられている。第１電極端子５１と第２電極端子５２は、底板部２１のＹ方向に対向する２つの隅に位置し、第３電極端子５３と第４電極端子５４は、底板部２１のＹ方向に対向する２つの隅に位置している。第１電極端子５１と第３電極端子５３は、Ｘ方向に対向し、第２電極端子５２と第４電極端子５４は、Ｘ方向に対向している。
コア３の形状は、中心軸方向からみて、長円形（トラック形状）である。コア３は、中心軸方向からみて、長軸に沿って延在し短軸方向に対向する一対の長手部分３１と、短軸に沿って延在し長軸方向に対向する一対の短手部分３２とを含む。なお、コア３の形状は、中心軸方向からみて、長方形または楕円形であってもよい。
コア３は、例えば、フェライトなどのセラミックコア、または、鉄系の粉体成型やナノ結晶箔で作られる磁性コアから構成される。コア３は、中心軸方向に対向する下側端面３０１および上側端面３０２と、内周面３０３および外周面３０４とを有する。下側端面３０１は、底板部２１の内面に対向する。上側端面３０２は、蓋部２２の内面に対向する。コア３は、コア３の長軸方向がＹ方向に一致するように、ケース２に収納される。
コア３の周方向に直交する断面の形状は、矩形である。下側端面３０１および上側端面３０２は、コア３の中心軸方向に垂直に配置されている。内周面３０３および外周面３０４は、コア３の中心軸方向に平行に配置されている。この明細書で、「垂直」とは、完全に垂直となる状態に限らず、実質的に垂直である状態も含む。また、「平行」とは、完全に平行となる状態に限らず、実質的に平行である状態も含む。
第１コイル４１は、第１電極端子５１と第２電極端子５２との間で、コア３に巻回されている。第１コイル４１の一端は、第１電極端子５１に接続される。第１コイル４１の他端は、第２電極端子５２に接続される。
第２コイル４２は、第３電極端子５３と第４電極端子５４との間で、コア３に巻回されている。第２コイル４２の一端は、第３電極端子５３に接続される。第２コイル４２の他端は、第４電極端子５４に接続される。
第１コイル４１および第２コイル４２は、コア３の短軸方向に対向するように、長軸方向に沿って巻回される。つまり、第１コイル４１は、コア３の一方の長手部分３１に巻回され、第２コイル４２は、コア３の他方の長手部分３１に巻回される。第１コイル４１の巻回軸と第２コイル４２の巻回軸は、並走する。第１コイル４１および第２コイル４２は、コア３の長軸に対して、対称となる。
第１コイル４１の巻数と第２コイル４２の巻数とは、同じである。第１コイル４１のコア３に対する巻回方向と第２コイル４２のコア３に対する巻回方向とは、逆方向となる。つまり、第１コイル４１の第１電極端子５１から第２電極端子５２に向かう巻回方向と、第２コイル４２の第３電極端子５３から第４電極端子５４に向かう巻回方向とは、逆方向となる。
そして、コモンモードの電流が、第１コイル４１において第１電極端子５１から第２電極端子５２に向かって流れ、第２コイル４２において第３電極端子５３から第４電極端子５４に向かって流れ、つまり、コモンモードの電流の流れる向きが同じになるように、第１から第４電極端子５１〜５４が接続される。コモンモードの電流が第１コイル４１に流れると、コア３内には、第１コイル４１による第１磁束が発生する。コモンモードの電流が第２コイル４２に流れると、コア３内には、第１磁束とコア３内で強め合う方向に第２磁束が発生する。このため、第１コイル４１とコア３、および、第２コイル４２とコア３は、インダクタンス成分として働き、コモンモードの電流に対してノイズが除去される。
第１コイル４１は、複数のピン部材が、例えばレーザ溶接やスポット溶接、はんだ接合等により接続されてなる。複数のピン部材は、プリント配線や導線でなく、棒状部材である。ピン部材は、剛性を有し、電子部品モジュール間の接続に使用される導線よりも折り曲げにくい。具体的に述べると、ピン部材は、コア３の下側端面３０１、上側端面３０２、内周面３０３および外周面３０４を通過する周方向の一周分の長さよりも短く、また、剛性自体も高いため、折り曲げにくくなっている。
複数のピン部材は、略Ｕ字状に折り曲げられた折曲ピン部材４１０と、略直線状に延在された直線ピン部材４１１，４１２とを含む。第１コイル４１は、一端から他端に順に、第１直線ピン部材４１１と、複数組の折曲ピン部材４１０および第２直線ピン部材４１２と、第１直線ピン部材４１１とを含む。第１直線ピン部材４１１と第２直線ピン部材４１２の長さは、異なる。折曲ピン部材４１０のばね指数に関して説明すると、図８に示すように、折曲ピン部材４１０をコア３の下側端面３０１、内周面３０３および外周面３０４に巻回したときに、コア３の外周面３０４の角部に位置する折曲ピン部材４１０の曲率半径Ｒ１、および、コア３の内周面３０３の角部に位置する折曲ピン部材４１０の曲率半径Ｒ２において、折曲ピン部材４１０のばね指数Ｋｓは、３．６よりも小さい。このように、折曲ピン部材４１０は、剛性が高く、折り曲げにくいものである。
ピン部材４１０〜４１２は、例えば、ポリアミドイミド銅線であり、銅線及び銅線を覆う絶縁被膜を有する。絶縁被膜の厚みは、例えば、０．０２〜０．０４ｍｍである。また、絶縁被膜の材料は、ポリアミドイミド樹脂である。
折曲ピン部材４１０および第２直線ピン部材４１２は、例えばレーザ溶接やスポット溶接、はんだ接合等により交互に接続される。折曲ピン部材４１０の一端に第２直線ピン部材４１２の一端を接続し、第２直線ピン部材４１２の他端を他の折曲ピン部材４１０の一端に接続する。これを繰り返すことにより、複数の折曲ピン部材４１０および第２直線ピン部材４１２は、接続され、接続された複数の折曲ピン部材４１０および第２直線ピン部材４１２は、コア３に螺旋状に巻回される。つまり、１組の折曲ピン部材４１０および第２直線ピン部材４１２によって、１ターンの単位要素が構成される。
折曲ピン部材４１０は、コア３の下側端面３０１、内周面３０３および外周面３０４のそれぞれの面に沿って平行に配置されている。第２直線ピン部材４１２は、コア３の上側端面３０２に沿って平行に配置されている。第１直線ピン部材４１１は、コア３の外周面３０４に沿って平行に配置されている。
第１電極端子５１は、一方の第１直線ピン部材４１１に接続され、この第１直線ピン部材４１１は、この第１直線ピン部材４１１に隣接する折曲ピン部材４１０の一端に接続される。第２電極端子５２は、他方の第１直線ピン部材４１１に接続され、この第１直線ピン部材４１１は、この第１直線ピン部材４１１に隣接する第２直線ピン部材４１２の一端に接続される。
第２コイル４２は、第１コイル４１と同様に、複数のピン部材から構成される。つまり、第２コイル４２は、一端から他端に順に、第１直線ピン部材４２１と、複数組の折曲ピン部材４２０および第２直線ピン部材４２２と、第１直線ピン部材４２１とを含む。コア３には、折曲ピン部材４２０および第２直線ピン部材４２２が交互に接続されて巻回されている。つまり、複数の折曲ピン部材４２０および第２直線ピン部材４２２は、接続され、接続された複数の折曲ピン部材４２０および第２直線ピン部材４２２は、コア３に螺旋状に巻回される。
第３電極端子５３は、一方の第１直線ピン部材４２１に接続され、この第１直線ピン部材４２１は、この第１直線ピン部材４２１に隣接する折曲ピン部材４２０の一端に接続される。第４電極端子５４は、他方の第１直線ピン部材４２１に接続され、この第１直線ピン部材４２１は、この第１直線ピン部材４２１に隣接する第２直線ピン部材４１２の一端に接続される。
図５は、第１電極端子５１を示す斜視図である。以下、第１電極端子５１について説明するが、第２〜第４電極端子５２〜５４についても同様でありその説明を省略する。
第１電極端子５１は、実装面部１５０と第１、第２モールド面部１５１，１５２と接続面部１５３とフィレット面部１５４とを含む。第１電極端子５１は、例えば、金属板に打抜加工と曲げ加工を施して、形成される。
実装面部１５０は、ＸＹ平面に沿って、矩形の平板に形成されている。実装面部１５０は、長辺がＹ方向に平行となり、短辺がＸ方向に平行となるように、形成されている。
第１、第２モールド面部１５１，１５２は、境界部分１５５，１５６を介して、実装面部１５０の隣り合う辺に接続されている。第１モールド面部１５１は、境界部分１５５を介して、実装面部１５０の長辺に接続され、第２モールド面部１５２は、境界部分１５６を介して、実装面部１５０の短辺に接続されている。第１、第２モールド面部１５１，１５２は、実装面部１５０よりもＺ方向に高くなる位置に、実装面部１５０に平行に配置されている。第１、第２モールド面部１５１，１５２は、それぞれ、複数の孔部１５１ａ，１５２ａを有する。第１、第２モールド面部１５１，１５２は、ＸＹ平面に沿って、矩形の平板に形成され、境界部分１５５，１５６は、湾曲状に形成されている。
接続面部１５３は、境界部分１５７を介して、実装面部１５０の長辺に接続されている。接続面部１５３は、実装面部１５０に対してＺ方向に垂直に起立している。接続面部１５３は、ＹＺ平面に沿って、矩形の平板に形成され、境界部分１５７は、湾曲状に形成されている。
フィレット面部１５４は、境界部分１５８を介して、実装面部１５０の短辺に接続されている。フィレット面部１５４は、実装面部１５０に対してＺ方向に垂直に起立している。フィレット面部１５４は、ＺＸ平面に沿って、矩形の平板に形成され、境界部分１５８は、湾曲状に形成されている。
図６は、第１電極端子５１の底板部２１への取付状態を示す斜視図である。図６に示すように、ケース２の底板部２１に第１電極端子５１を取り付け、第１電極端子５１に第１コイル４１の第１直線ピン部材４１１を取り付けている。
第１電極端子５１の接続面部１５３は、底板部２１の端縁から露出している。接続面部１５３には、第１直線ピン部材４１１が接続されている。第１直線ピン部材４１１は、Ｚ方向に沿って延在するように接続されている。第１直線ピン部材４１１は、接続面部１５３の内面側（ケースの内部側）に配置されている。
具体的に述べると、第１直線ピン部材４１１（コイル４１の一部）の外周面には、接続面４１１ａが設けられている。接続面４１１ａは、第１直線ピン部材４１１の軸に沿って延在するように、平面に形成されている。第１直線ピン部材４１１の接続面４１１ａは、接続面部１５３の内面側の第１主面１５３ａに平行に位置した状態で面接触する。つまり、接続面４１１ａと第１主面１５３ａは、面同士が面接触している状態で、接続される。第１主面１５３ａとコア３の外周面３０４は、平行である。これにより、第１コイル４１は、第１電極端子５１に接続される。接続面４１１ａと第１主面１５３ａは平行であり、これにより、接続面４１１ａと第１主面１５３ａの面接触が実現され、絡げる必要がなくなる。また、第１主面１５３ａとコア３の外周面３０４は、平行である。なお、接続面４１１ａは、平面に形成されているが、第１主面１５３ａに沿って面接触する形状であれば、湾曲形状などの如何なる形状であってもよく、接続面４１１ａと第１主面１５３ａが平行であればよい。
第１電極端子５１のフィレット面部１５４は、底板部２１の端縁から露出している。フィレット面部１５４は、はんだの濡れ上がり部分となる。したがって、実装基板にはんだを介してインダクタ部品１を実装するとき、はんだはフィレット面部１５４を濡れ上がり、はんだ実装後の視認を得ることができ、また、はんだの接続強度を向上できる。好ましくは、フィレット面部１５４には、はんだの濡れ性を確保するためにＳｎめっきが施される。
図７は、第１電極端子５１の底板部２１への取付状態を示す底面図である。図７に示すように、第１電極端子５１は、ケース２の底板部２１に取り付けられている。第１電極端子５１の実装面部１５０は、底板部２１の底面から露出し、実装基板に実装される部分となる。実装面部１５０は、例えば、リフローはんだ付けによって、実装基板と接続される。好ましくは、実装面部１５０には、はんだの濡れ性を確保するためにＳｎめっきが施される。
第１電極端子５１の第１、第２モールド面部１５１，１５２は、ケース２の底板部２１と一体化される部分となる。例えば、第１、第２モールド面部１５１，１５２は、モールド一体成形により、底板部２１内に埋め込まれている。このとき、孔部１５１ａ，１５２ａにも、底板部２１の材料が入り込み、第１電極端子５１は、底板部２１に強固に固定される。したがって、第１電極端子５１はケース２の底板部２１と一体化しており、振動や衝撃の荷重に強くなる。
なお、第２、第３、第４電極端子５２，５３，５４と底板部２１との取り付け状態や、第２、第３、第４電極端子５２，５３，５４と第１直線ピン部材４１１，４２１との取り付け状態も同様であるので、その説明を省略する。
前記インダクタ部品１によれば、コイル４１，４２の接続面４１１ａが電極端子５１〜５４の接続面部１５３の第１主面１５３ａに平行に位置した状態で面接触するように接続されるので、コイル４１，４２は、電極端子５１〜５４に絡げて接続されない。
したがって、コイル４１，４２の絡げ作業や絡げられたコイル４１，４２の残留応力に起因する電極端子５１〜５４の変形を防止することができる。これにより、薄い電極端子５１〜５４に太いコイル４１，４２を接続することができ、曲げ加工の容易な電極端子５１〜５４と大電流に対応したコイル４１，４２を用いることができる。また、コイル４１，４２を電極端子５１〜５４に絡げないため、コイル４１，４２に曲げ膨らみが発生せず、これにより、コイル４１，４２と電極端子５１〜５４の間に隙間が発生し難くなり、接続安定性と小型化を実現できる。
具体的に述べると、大電流を必要とするコイルでは、使用するコイルの線径が太くなり強度が増大する。そして、曲げるために必要な荷重も大きくなる。その強度や荷重は、断面二次モーメントや断面係数から計算でき、線径２倍に対して断面二次モーメントは８倍に、断面係数は１６倍にもなる。このことから、例えば、０．３ｍｍの厚みの電極端子に対して、０．６ｍｍの線径のコイルを絡げる場合でも、電極端子とコイルの強度差は単純に８倍近くあることとなり、電極端子が変形する虞がある。一方、本願構造であれば、コイルを電極端子に絡げる行為がないため、電極端子が変形することはない。具体的に、０．３ｍｍの厚みの電極端子に１．０ｍｍや２．０ｍｍの線径の第１直線ピン部材を接続し、大電流に対応した構造となる。
また、電極端子に太線のコイルを絡げると、コイルの曲げ膨らみが発生し、電極端子とコイルに隙間が発生し、接続や接合が困難になる。これは、上述したようにコイルの強度上昇によるものである。これらの関係を指標化すると、ばね指数というものが存在する。ここで、コイルの折曲ピン部材のばね指数について説明する。図８は、折曲ピン部材４１０をコア３に巻き付けたときの状態を示す。図８に示すように、ばね指数Ｋｓ＝折曲ピン部材の曲率半径Ｒ１、Ｒ２／折曲ピン部材の線径ｒである。曲率半径Ｒ１は、コア３の外周面の角部に位置する曲率半径をいい、曲率半径Ｒ２は、コア３の内周面の角部に位置する曲率半径をいう。折曲ピン部材４１０のばね指数Ｋｓは、何れの曲率半径Ｒ１、Ｒ２においても、３．６よりも小さい。一方、コアに対して導線を手で巻回する通常の巻回方法では、ばね指数は、３．６以上であることが実験的に分かっている。これを踏まえた場合、１．０ｍｍの線径のコイルの曲げ膨らみは、（（Ｋｓ×１．０）−１．０）／２であり、Ｋｓ＝３．６と小さめに考えた場合でも、曲げ膨らみは、１．３ｍｍとなることが分かる。このような構造では、コイルの曲げを行わないため、接続安定性と小型化を実現できる。
図９は、第１直線ピン部材４１１と第１電極端子５１の接続部分のＸＹ面断面図である。第１直線ピン部材４１１と接続面部１５３の接続部分において、第１直線ピン部材４１１の厚みＴは、好ましくは、接続面部１５３の厚みｔの２倍以上２０倍以下である。第１直線ピン部材４１１の厚みＴは、当該接続部分において、Ｘ方向の最大の厚みであり、つまり、接続面部１５３から垂直方向の最大距離をいう。
これによれば、第１直線ピン部材４１１の厚みＴは、接続面部１５３の厚みｔの２倍以上であるので、コイル４１（第１直線ピン部材４１１）を太くできて、大電流に対応したコイルを用いることができ、また、電極端子５１を薄くできて、曲げ加工の容易な電極端子５１を用いることができる。
一方、第１直線ピン部材４１１の厚みＴは、接続面部１５３の厚みｔの２０倍以下であるので、接続面部１５３の第１直線ピン部材４１１に対する相対的強度を確保し、接続面部１５３は第１直線ピン部材４１１を保持できる。
次に、第１直線ピン部材４１１と電極端子５１（接続面部１５３）の断面二次モーメントの一例について説明する。ここで、第１直線ピン部材４１１の厚みとして、第１直線ピン部材４１１の直径とする。第１直線ピン部材４１１の断面積は、第１直線ピン部材４１１の直径から求めた円の面積である。電極端子５１（接続面部１５３）の幅として、Ｙ方向の大きさとする。電極端子５１（接続面部１５３）の断面積は、接続面部１５３の幅と厚みの積から求められる。比率は、第１直線ピン部材４１１の電極端子５１に対する割合（第１直線ピン部材／電極端子）をいう。
通常、第１直線ピン部材４１１の厚み（直径）は２ｍｍであり、接続面部１５３の幅は０．３ｍｍである。このときの断面二次モーメントの比率を［表１］に示す。電極端子５１の断面二次モーメントは、０．００５６３ｍｍ４であり、第１直線ピン部材４１１の断面二次モーメントは、０．７８５ｍｍ４であり、比率は、１３９．６となる。
［表１］
Figure 2021048316
第１直線ピン部材４１１が太く、接続面部１５３の幅が薄い場合、第１直線ピン部材４１１の厚み（直径）は、最大で２ｍｍであり、接続面部１５３の幅は、最小で０．１ｍｍである。このときの断面二次モーメントの比率を［表２］に示す。電極端子５１の断面二次モーメントは、０．０００２１ｍｍ４であり、第１直線ピン部材４１１の断面二次モーメントは、０．７８５ｍｍ４であり、比率は、３７６９．９となる。
［表２］
Figure 2021048316
第１直線ピン部材４１１がやや太く、接続面部１５３の幅が厚い場合、第１直線ピン部材４１１の厚み（直径）は、最小で１ｍｍであり、接続面部１５３の幅は、最大で０．３ｍｍである。このときの断面二次モーメントの比率を［表３］に示す。電極端子５１の断面二次モーメントは、０．００５６３ｍｍ４であり、第１直線ピン部材４１１の断面二次モーメントは、０．０４９ｍｍ４であり、比率は、８．７となる。
［表３］
Figure 2021048316
以上、表１、表２、表３から、本実施形態の構造であれば、絡げ作業がないため、第１直線ピン部材４１１と電極端子５１（接続面部１５３）の断面二次モーメントの比率が、８．７から３７６９．９の範囲であったとしても、第１直線ピン部材４１１と電極端子５１を十分に接続することができる。これにより、コイル４１（第１直線ピン部材４１１）を太くできて、大電流に対応したコイルを用いることができ、また、電極端子５１を薄くできて、曲げ加工の容易な電極端子５１を用いることができる。
図１０は、第１直線ピン部材４１１と第１電極端子５１の接続状態を示す断面図である。図１０に示すように、第１直線ピン部材４１１は、第１電極端子５１の接続面部１５３にレーザ溶接によって溶接される。これによれば、はんだ付けや接着剤と比べて、クラックが発生し難く、接続強度を向上できる。また、実装面部１５０と異なる接続面部１５３で第１直線ピン部材４１１を溶接しているので、溶接の際の熱が実装面部１５０に伝わることを低減できる。
第１直線ピン部材４１１は、少なくとも、接続面部１５３の端縁に溶接される。接続面部１５３の端縁は、接続面部１５３のＺ方向に位置する。これによれば、接続面部１５３の端縁に加え第１直線ピン部材４１１をも十分に溶かして接合することができ、接続強度を向上できる。
具体的に述べると、第１直線ピン部材４１１と接続面部１５３の溶接部分は、第１溶接部分６１と第２溶接部分６２を含む。第１溶接部分６１は、接続面部１５３の端縁に位置する。第２溶接部分６２は、接続面部１５３のＺ方向の中途部分に位置する。
第１直線ピン部材４１１と接続面部１５３の溶接部分６１，６２と、実装面部１５０と接続面部１５３の境界部分１５７との間の最短距離Ｌは、好ましくは、接続面部１５３の厚みｔの２倍以上３０倍以下である。つまり、最短距離Ｌは、第２溶接部分６２と境界部分１５７の間の距離となる。
これによれば、最短距離Ｌは、接続面部１５３の厚みｔの２倍以上であるので、溶接の際の熱が実装面部１５０に伝わることを低減できる。これにより、はんだの濡れ性を向上するために実装面部１５０に予めＳｎめっきを施し、その後、コイルを接続面部１５０に溶接する場合、Ｓｎめっきが溶接の際の熱に影響を受けにくくすることができ、実装面部１５０のはんだの濡れ性を維持できる。
一方、最短距離Ｌは、接続面部１５３の厚みｔの３０倍以下であるので、第１直線ピン部材４１１と接続面部１５３の接触面積を確保できる。これにより、第１直線ピン部材４１１を接続面部１５３に確実に溶接できて溶接の強度を保持でき、また、直流抵抗の増加を抑制できる。
また、第１直線ピン部材４１１の底板部２１からの高さｈは、好ましくは、０ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．２ｍｍである。これは、溶接部分が関係しており、高さｈが０．７ｍｍを越えると、溶接ができず、接合強度が下がり、直流抵抗も上昇してしまう。
図７に示すように、第１、第２モールド面部１５１，１５２の面積に対する孔部１５１ａ，１５２ａの面積比率は、好ましくは、２０％以上５０％以下である。これにより、第１、第２モールド面部１５１，１５２自体の強度を確保しつつ、第１、第２モールド面部１５１，１５２と底板部２１との接続強度を確保できる。以下、［表４］に面積比率の一例を示す。
［表４］
Figure 2021048316
「幅」とは、Ｘ方向の大きさをいい、「長さ」とは、Ｙ方向の大きさをいい、「面積」は、幅と長さの積から求められる。「幅最薄部」とは、幅方向の最も薄い部分の厚みをいい、「長さ最薄部」とは、長さ方向の最も薄い部分の厚みをいう。「孔サイズ」とは、孔部１５１ａ，１５２ａの直径をいい、「数」とは、孔部１５１ａ，１５２ａの数量をいい、「孔面積合計」とは、孔サイズから求めた円の面積に数を乗じて求められる。「面積比率」とは、「面積」に対する「孔面積合計」の比率をいう。［表４］に示すように、第１モールド面部１５１の面積比率は、２７％であり、第２モールド面部１５２の面積比率は、２１％であり、２０％以上５０％以下である。これにより、第１、第２モールド面部１５１，１５２の強度が十分に保たれる。
さらに、第１、第２モールド面部１５１，１５２において、好ましくは、厚みが薄い部分がないようにし、かつ、面全体で支えられるように面積を広くする。具体的に述べると、第１、第２モールド面部１５１，１５２の面積の合計が、実装面部１５０の面積よりも大きいことで、面全体として支えられることができる。また、第１、第２モールド面部１５１，１５２の面積の合計が、実装面部１５０の面積の２倍よりも小さいことで、電極端子同士のショートを防止できる。また、孔部１５１ａ，１５２ａにおいて、好ましくは、強度を得るためにサイズを大きくし、かつ、面全体で支えられるように広い範囲に配置する。具体的に述べると、孔部１５１ａ，１５２ａは、第１、第２モールド面部１５１，１５２の広い範囲に分散された状態で配置されていることが好ましい。これにより、広い範囲に孔部１５１ａ，１５２ａを配置することで、第１、第２モールド面部１５１，１５２の曲げ応力を高めることができる。
（インダクタ部品の製造方法）
次に、インダクタ部品１の製造方法について説明する。
図１１に示すように、第１〜第４電極端子５１〜５４を底板部２１にモールド一体成形により一体に取り付ける。具体的に述べると、第１〜第４電極端子５１〜５４の第１、第２モールド面部１５１，１５２を底板部２１に埋め込んで、第１〜第４電極端子５１〜５４を底板部２１に取り付ける。このとき、第１〜第４電極端子５１〜５４において、実装面部１５０と接続面部１５３とフィレット面部１５４は、同一平面に展開した状態にある。
その後、図１２に示すように、第１電極端子５１において、実装面部１５０と接続面部１５３とフィレット面部１５４を同一平面に展開した状態で、第１直線ピン部材４１１の接続面４１１ａを接続面部１５３の第１主面１５３ａに平行に位置した状態で面接触させて溶接する。このとき、レーザを第１主面１５３ａの反対側の第２主面（Ｚ方向）から照射して溶接する。第２電極端子５２と第１直線ピン部材４１１の溶接や、第３電極端子５３と第１直線ピン部材４２１の溶接や、第４電極端子５４と第１直線ピン部材４２１の溶接についても同様である。
その後、図１３に示すように、第１電極端子５１において、接続面部１５３を実装面部１５０に対して相対的に折り曲げて、接続面部１５３を実装面部１５０に対して垂直に起立させる。さらに、フィレット面部１５４を実装面部１５０に対して相対的に折り曲げて、フィレット面部１５４を実装面部１５０に対して垂直に起立させる。第２〜第４電極端子５２〜５４についても同様である。
その後、図４に示すように、コア３とコイル４１，４２を組み付ける工程と、コア３およびコイル４１，４２をケース２内に収納する工程とを行い、インダクタ部品１を製造する。
前記インダクタ部品１の製造方法によれば、ピン部材４１１，４２１の接続面４１１ａを電極端子５１〜５４の接続面部１５３の第１主面１５３ａに平行に位置した状態で面接触させて溶接するので、コイル４１，４２は、電極端子５１〜５４に絡げて接続されない。
したがって、コイル４１，４２の絡げ作業や絡げられたコイル４１，４２の残留応力に起因する電極端子５１〜５４の変形を防止することができる。これにより、薄い電極端子５１〜５４に太いコイル４１，４２を接続することができ、曲げ加工の容易な電極端子５１〜５４と大電流に対応したコイル４１，４２を用いることができる。また、コイル４１，４２を電極端子５１〜５４に絡げないため、コイル４１，４２に曲げ膨らみが発生せず、これにより、コイル４１，４２と電極端子５１〜５４の間に隙間が発生し難くなり、接続安定性と小型化を実現できる。
さらに、実装面部１５０と接続面部１５３を展開した状態でピン部材４１１，４２１を接続面部１５３に溶接してから、接続面部１５３を実装面部１５０に対して相対的に折り曲げて接続面部１５３を実装面部１５０に対して起立させるので、接続面部１５３を実装面部１５０に対して起立させた状態でピン部材４１１，４２１を接続面部１５３に溶接する場合に比べて、溶接作業が容易となる。
特に、図１２に示すように、複数の電極端子５１〜５４のそれぞれにピン部材４１１，４２１を溶接する場合、複数の電極端子５１〜５４を展開した状態で同一面上（ＸＹ面上）に並べて、各電極端子５１〜５４にピン部材４１１，４２１を溶接することができ、溶接作業を同一面上で行え、溶接作業が容易となる。
なお、本開示は上述の実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、ケースの形状や電極端子の形状は、本実施形態に限定されず、設計変更可能である。また、コイルの数量や電極端子の数量は、本実施形態に限定されず、設計変更可能である。
１ インダクタ部品
２ ケース
２１ 底板部
２２ 蓋部
３ コア
３０１ 下側端面
３０２ 上側端面
３０３ 内周面
３０４ 外周面
３１ 長手部分
３２ 短手部分
４１ 第１コイル
４１０ 折曲ピン部材
４１１、４１２ 第１、第２直線ピン部材
４１１ａ 接続面
４２ 第２コイル
４２０ 折曲ピン部材
４２１、４２２ 第１、第２直線ピン部材
５１〜５４ 第１〜第４電極端子
６１、６２ 第１、第２溶接部分
１５０ 実装面部
１５１ 第１モールド面部
１５１ａ 孔部
１５２ 第２モールド面部
１５２ａ 孔部
１５３ 接続面部
１５３ａ 第１主面
１５４ フィレット面部
１５５〜１５８ 境界部分
Ｔ 第１直線ピン部材の厚み
ｔ 接続面部の厚み
Ｌ 溶接部分と境界部分の間の最短距離
ｈ 第１直線ピン部材の底板部からの高さ

Claims (8)

  1. ケースと、
    前記ケース内に収納された環状のコアと、
    前記コアに巻回されたコイルと、
    前記ケースに取り付けられ、前記コイルに接続された電極端子と
    を備え、
    前記電極端子は、
    前記コアの端面に沿って配置され、実装基板に実装される部分となる実装面部と、
    前記実装面部に垂直に接続され、前記コアの外周面に沿って配置された接続面部と
    を含み、
    前記コイルは、第１直線ピン部材を含む複数のピン部材によって構成され、
    前記第１直線ピン部材の外周面に設けられた接続面が、前記接続面部の第１主面に平行に位置した状態で面接触する、インダクタ部品。
  2. 前記電極端子は、
    前記実装面部に接続され、前記ケースに埋め込まれたモールド面部を含む、請求項１に記載のインダクタ部品。
  3. 前記電極端子は、
    前記実装面部に垂直に接続され、はんだの濡れ上がり部分となるフィレット面部を含む、請求項１または２に記載のインダクタ部品。
  4. 前記コイルと前記電極端子の接続部分において、前記コイルの厚みは、前記接続面部の厚みの２倍以上である、請求項１から３の何れか一つに記載のインダクタ部品。
  5. 前記コイルは、前記電極端子の前記接続面部に溶接される、請求項１から４の何れか一つに記載のインダクタ部品。
  6. 前記コイルは、少なくとも、前記接続面部の端縁に溶接される、請求項５に記載のインダクタ部品。
  7. 前記コイルと前記電極端子の溶接部分と、前記実装面部と前記接続面部の境界部分との間の最短距離は、前記接続面部の厚みの２倍以上である、請求項５または６に記載のインダクタ部品。
  8. 環状のコアと、前記コアに巻回され、複数のピン部材が接続されてなるコイルと、実装面部と前記実装面部に接続される接続面部とを含む電極端子とを備えるコイル部品の製造方法であって、
    前記実装面部と前記接続面部を同一平面に展開した状態で、前記ピン部材の外周面の接続面を前記接続面部の第１主面に面接触させて溶接する工程と、
    前記接続面部を前記実装面部に対して相対的に折り曲げて、前記接続面部を前記実装面部に対して垂直に起立させる工程と
    を備える、インダクタ部品の製造方法。
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