JP2023012251A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル部品において、コアと天板との接着強度を高める。【解決手段】コアの鍔部の天面９，１０の表面粗さと天板１４の下方主面１５の表面粗さとを、互いに異ならせる。たとえば、天板１４の下方主面１５の表面粗さをコアの鍔部の天面９，１０の表面粗さより小さくする。表面粗さがより小さい天板１４の下方主面１５から突出しかつコアの鍔部の天面９，１０に接する突起２１を、天板１４の下方主面１５とコアの鍔部の天面９，１０とが接着剤を介して互いに対向する領域内に設ける。突起２１により、表面粗さがより小さい天板１４の接着面の表面積を大きくすることができるとともに、天板１４に対する接着剤のアンカー効果を得ることができる。また、突起２１自体が引っ掛かりを与えることにより、天板１４とコアとにおける互いに対向する面の延びる方向でのせん断強度を高めることができる。【選択図】図２

Description

この発明は、ワイヤを巻回した巻芯部と、巻芯部の各端部に設けられた第１鍔部および第２鍔部と、を有するコア、ならびに第１鍔部および第２鍔部間に渡された状態でコアに接着固定された天板を備える、コイル部品に関するもので、特に、コアと天板との接着部分の構造に関するものである。

たとえば特開２０２０－５７６５６号公報（特許文献１）には、ワイヤを巻回した巻芯部と、巻芯部の各端部に設けられた第１鍔部および第２鍔部と、を有するコア、ならびに第１鍔部および第２鍔部間に渡された状態でコアに接着固定された天板を備える、コイル部品が記載されている。コアと天板との接着には、有機材料とフィラーとを含有する接着剤が用いられる。

特許文献１に記載の技術は、コアと天板との接着強度を向上させることを課題としており、この課題を解決するため、コアの、接着剤を介して天板に接着する面の表面粗さは、フィラーの平均粒径よりも大きくすることが記載されている。また、特許文献１では、天板の、接着剤を介してコアに接着する面の表面粗さは、コアの、接着剤を介して天板に接着する面の表面粗さよりも小さいことが記載されている。

特許文献１に記載の技術は、フィラーを、コアの鍔部の天面の凹部に入り込ませることにより、コアの鍔部と天板を直接接触させるか、接着剤を挟んでより近接させ、これによって、コアと天板との接着強度を向上させようとするものである。

なお、特許文献１の段落００５４および図７には、表面粗さのより大きい側であるコアにおける鍔部の、接着剤を介して天板に接着する面における幅方向の中央部から離れた２つの位置に突起を設けた例が記載されている。これは、コアの製造過程において、鍔部の天面の幅方向での中央がくぼむ方向に湾曲するうねりが生じることによって、コアと天板との接着状態の不具合がもたらされることを回避するためのものである。すなわち、突起によって近接部が鍔部の幅方向の中央から離れたところに設けられ、これによって、接着時の安定性を高めることができ、その結果、接着強度を高めることとなる。

特開２０２０－５７６５６号公報

特許文献１に記載の技術のように、天板の、接着剤を介してコアに接着する面の表面粗さが、コアの、接着剤を介して天板に接着する面の表面粗さよりも小さい場合、表面粗さのより小さい天板に対して接着剤のアンカー効果を期待できないため、たとえば天板側のせん断方向の強度が相対的に低くなり、接着剤が剥がれやすいという課題に遭遇し得る。

なお、前述したように、特許文献１には、コアにおける鍔部に突起を設けることが記載されているが、この突起は、表面粗さのより大きい側であるコアにおける鍔部に設けられるものであるため、表面粗さのより小さい天板に対する接着剤のアンカー効果を発現させるものではない。

そこで、この発明の目的は、コイル部品において、コアと天板との接着強度を向上させ得る構造を提供しようとすることである。

この発明は、軸線方向に延びる巻芯部ならびに巻芯部の軸線方向での互いに逆の第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、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、天板と、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、コイル部品に向けられる。

第１鍔部および第２鍔部は、実装時において実装基板側に向けられる第１底面および第２底面と、第１底面および第２底面のそれぞれの反対側の第１天面および第２天面と、を有する。天板は、上記下方主面が接着剤を介して上記第１天面および第２天面に対向した状態で、コアに固定される。

このようなコイル部品において、上述した技術的課題を解決するため、コアの第１天面および第２天面の少なくとも一方の表面粗さと天板の下方主面の表面粗さとは、互いに異ならされ、第１天面および第２天面の少なくとも一方と下方主面とのうち、表面粗さがより小さい方を第１面、表面粗さがより大きい方を第２面としたとき、第１面から突出しかつ第２面に接する少なくとも１つの突起が、第１面と第２面とが接着剤を介して互いに対向する領域内に設けられていることを特徴としている。

なお、表面粗さは、たとえば、レーザ顕微鏡“ＶＫ－Ｘ１０００”によって、試料表面に対して、対物レンズ×２０の視野の中の任意の１/３の範囲において、高さ測定を行ない、解析ソフトウェアによって解析してＳｄｒ界面の展開面積比から求めることができる。

この発明によれば、表面粗さがより小さい第１面から突出しかつ表面粗さがより大きい第２面に接する少なくとも１つの突起が設けられているので、表面粗さがより小さい第１面の接着面の表面積を大きくすることができるとともに、第１面に対する接着剤のアンカー効果を得ることができる。また、突起自体が引っ掛かりを与えることにより、互いに対向する第１面と第２面との延びる方向でのせん断強度を高めることができる。したがって、コイル部品において、コアと天板との接着強度を向上させることができ、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１の外観を示す正面図である。 図１に示したコイル部品１に備える天板１４を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は下面図である。 コア２と天板１４とが互いに対向する領域に設けられた突起２１を模式的に示す拡大断面図である。 この発明の第２の実施形態によるコイル部品に備えるコア２ａを示す上面図である。

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１について説明する。

図１に示すように、コイル部品１は、たとえばＮｉ－Ｚｎ系フェライトのようなフェライト、アルミナ、または金属磁性粉を含有する樹脂などからなるコア２を備える。コア２は、軸線方向ＡＸに延びる巻芯部３ならびに巻芯部３の軸線方向ＡＸにおける互いに逆の第１端、第２端にそれぞれ設けられた第１鍔部５、第２鍔部６を有する。巻芯部３は、横断面形状がたとえば四角形状であるが、その他、六角形状などの多角形状、円形状、楕円形状、またはこれらを組み合わせた形状であってもよい。

第１鍔部５および第２鍔部６は、それぞれ、実装時において実装基板（図示せず。）側に向けられる第１底面７および第２底面８と、第１底面７および第２底面８のそれぞれの反対側の第１天面９および第２天面１０と、を有している。

第１鍔部の底面７には、第１端子電極１１が設けられ、第２鍔部６の底面８には、第２端子電極１２が設けられる。端子電極１１および１２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、順に、Ｃｕめっき、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１１および１２は、導電性金属板からなる端子部材を鍔部５および６に取り付けることによって設けられてもよい。

巻芯部３には、少なくとも１本のワイヤ１３が巻回される。ワイヤ１３は、たとえば、銅、銀または金などの良導電性金属からなる中心線材と、中心線材を覆うポリアミドイミド、ポリウレタンまたはポリエステルイミドのような電気絶縁性樹脂からなる絶縁被膜と、を備える。中心線材は、たとえば６０μｍ以上かつ１６０μｍ以下の径を有する。ワイヤ１３の一方端は第１端子電極１１に接続され、同じく他方端は第２端子電極１２に接続される。端子電極１１および１２とワイヤ１３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１３の巻芯部３上でのターン数は、必要とする特性に応じて任意に選ばれる。ワイヤ１３は、必要に応じて多層巻きとされてもよい。

コイル部品１は、上記第１鍔部５および第２鍔部６間に渡された天板１４を備える。天板１４は、互いに逆方向に向く下方主面１５および上方主面１６を有する。天板１４は、たとえばフェライト、アルミナ、または金属磁性粉を含有する樹脂などからなる。なお、コア２および天板１４の双方が磁性材料からなるとき、天板１４は、コア２と協働して、閉磁路を構成する。

天板１４は、その下方主面１５が接着剤１７を介して第１鍔部５の天面９および第２鍔部６の天面１０に対向した状態で、コア２に固定される。接着剤１７は、たとえば、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂を含む。接着剤１７には、熱衝撃耐性向上のため、シリカフィラーのような無機フィラーが添加されてもよい。

コイル部品１は、一例として、長さ方向（軸線方向ＡＸ）の寸法が２．０ｍｍ、幅方向（図２（Ｂ）の上下方向）の寸法が１．２ｍｍ、高さ方向（図１の上下方向）の寸法が１．６ｍｍである。

コイル部品１は、たとえば、以下のようにして製造されることが好ましい。

まず、コア２および天板１４をそれぞれ用意する。これらコア２および天板１４をそれぞれ製造するため、たとえばフェライトの粉末を金型でプレス成形し、得られた成形体を焼成し、コア２および天板１４となるべき焼結体を得る。その後、コア２および天板１４となるべき焼結体にバレル研磨を実施することによって、バリを取り、コア２および天板１４をそれぞれ得る。図１および図２では図示を省略するが、コア２および天板１４の各々の稜線は、角が取れて小さいアール面取りが施されている。

次いで、コア２に端子電極１１および１２を設けるため、第１鍔部５および第２鍔部６の底面７および８に、たとえば、Ａｇを含む導電性ペーストを付与し、焼き付けた後、電解バレルめっき法を適用して、Ｃｕめっき、ＮｉめっきおよびＳｎめっきを順次施す。

次に、たとえばノズルによって、ワイヤ１３をコア２の巻芯部３に巻回し、ワイヤ１３の一方端および他方端をそれぞれ第１端子電極１１および第２端子電極１２に接続する。ここで、ワイヤ１３と端子電極１１および１２との接続には、たとえばヒーターチップによる熱圧着が適用される。端子電極１１および１２に接続されたワイヤ１３の余分は、カット刃により切断され除去される。

以上のようにして、コイル部品１が完成される。

コイル部品１は、以下のような特徴を有している。

第１に、コア２の第１天面９および第２天面１０の少なくとも一方の表面粗さと天板１４の下方主面１５の表面粗さとは、互いに異ならされる、という特徴を有している。第２に、第１天面９および第２天面１０の少なくとも一方と下方主面１５とのうち、表面粗さがより小さい方を第１面、表面粗さがより大きい方を第２面としたとき、第１面から突出しかつ第２面に接する少なくとも１つの突起２１が、第１面と第２面とが接着剤１７を介して互いに対向する領域内に設けられている、という特徴を有している。

この実施形態では、図３に模式的に示すように、表面粗さがより小さい第１面は天板１４の下方主面１５であり、表面粗さがより大きい第２面はコア２の第１天面９および第２天面１０である。したがって、突起２１は、図２に示すように、天板１４の下方主面１５に設けられている。より具体的には、突起２１は、天板１４とコア２とが接着剤１７を介して互いに対向する領域内である、天板１４の下方主面１５における第１天面９および第２天面１０の各々と対向する２つの部分に設けられている。天板１４の下方主面１５と第１天面９および第２天面１０との位置関係がわかるように、図２（Ｂ）の天板１４の下面図において、１点鎖線で第１天面９および第２天面１０の各々の輪郭が図示されている。

また、天板１４の下方主面１５と第１天面９とが互いに対向する領域内に、複数の、たとえば２つの突起２１が設けられ、同じく、天板１４の下方主面１５と第２天面１０とが互いに対向する領域内に、複数の、たとえば２つの突起２１が設けられている。これらの突起２１は、巻芯部３の中心軸線を含みかつ下方主面１５に直交する面に関して、対称位置に配置されているとともに、巻芯部２の中心軸線に直交しかつ巻芯部２の軸線方向ＡＸでの中点を通る面に関して、対称位置に配置されている。

複数の突起２１を上述したような対称位置に配置すれば、天板１４がコア２に対して傾くことを防止でき、コア２に対する天板１４の姿勢を安定させることができる。このことは、コア２と天板１４との間の距離を一定にすることを容易にする。

突起２１は、たとえば円錐台状とされる。したがって、その頂部は、点ではなく、平面状となっている。このように、突起２１を円錐台状とすることにより、円柱状とする場合に比べて、製造過程における突起２１の欠けを生じにくくすることができ、また、頂部が点である場合に比べて、コア２と天板１４との組み立て時にぐらつきにくく、安定した組み立てが可能となる。図３を参照して、円錐台状の突起２１は、たとえば、底面の直径Ｄ１が１５０μｍ以上かつ２５０μｍ以下であり、頂面の直径Ｄ２が１００μｍ以上かつ２００μｍ以下であり、高さＨが２０μｍ以上かつ６０μｍ以下である。

上述した第１の実施形態によれば、表面粗さがより小さい天板１４の下方主面１５から突出しかつ表面粗さがより大きいコア２の天面９および１０に接する複数の突起２１が設けられているので、表面粗さがより小さい天板１４の下方主面１５の接着面の表面積を大きくすることができるとともに、天板１４の下方主面１５に対する接着剤１７のアンカー効果を得ることができる。また、突起２１自体が引っ掛かりを与えることにより、天板１４とコア２とにおける互いに対向する面の延びる方向でのせん断強度を高めることができる。したがって、コイル部品１において、コア２と天板１４との接着強度を向上させることができ、コイル部品１を耐衝撃性および耐振動性に優れたものとすることができる。

また、突起２１は、コア２と天板１４との間に一定の間隔を形成する。この間隔は、コイル部品１がインダクタとして機能するとき、インダクタの直流重畳特性の向上に寄与する。

以上説明した第１の実施形態のように、突起２１が天板１４に設けられていると、コア２に設けられている場合に比べて、金型の複雑化および製造における煩雑化を避けることができる。しかしながら、このような利点を特に望まないならば、以下に説明する第２の実施形態のように、突起がコア２に設けられてもよい。なお、第２の実施形態においては、天板には、突起は設けられない。

図４は、この発明の第２の実施形態によるコイル部品に備えるコア２ａを示す上面図である。図４において、図１または図２に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明を省略する。

第２の実施形態では、表面粗さがより小さい第１面はコア２ａの第１天面９および第２天面１０の少なくとも一方であり、表面粗さがより大きい第２面は天板の下方主面であるというように、表面粗さの関係が第１の実施形態の場合と逆である。したがって、突起２２は、図４に示すように、コア２ａの第１天面９および第２天面１０の少なくとも一方に設けられ、この実施形態では、コア２ａにおける第１天面９および第２天面１０の双方に設けられている。突起２２は、前述した突起２１の場合と同様、たとえば円錐台状とされる。

また、第１天面９および第２天面１０のそれぞれに、複数の、たとえば２つの突起２２が設けられている。これらの突起２２は、巻芯部２の中心軸線を含みかつ天板の下方主面に直交する面に関して、対称位置に配置されているとともに、巻芯部２の中心軸線に直交しかつ巻芯部２の軸線方向ＡＸでの中点を通る面に関して、対称位置に配置されている。

第２の実施形態の場合も、第１の実施形態の場合と同様、複数の突起２２を上述したような対称位置に配置すれば、天板がコア２ａに対して傾くことを防止でき、コア２ａに対する天板の姿勢を安定させることができる。

上述した第２の実施形態によれば、表面粗さがより小さいコア２ａの第１天面９および第２天面１０から突出しかつ表面粗さがより大きい天板の下方主面に接する複数の突起２２が設けられているので、表面粗さがより小さいコア２ａの第１天面９および第２天面１０の接着面の表面積を大きくすることができるとともに、コア２ａの第１天面９および第２天面１０に対する接着剤のアンカー効果を得ることができる。また、突起２２自体が引っ掛かりを与えることにより、コア２ａと天板とにおける互いに対向する面の延びる方向でのせん断強度を高めることができる。したがって、コイル部品において、コア２ａと天板との接着強度を向上させることができ、コイル部品を耐衝撃性および耐振動性に優れたものとすることができる。

なお、第１および第２の実施形態において、複数の突起２１または２２は、必ずしも対称位置に配置されなくてもよい。たとえば、第１の実施形態に関連して、突起２１は、天板１４の下方主面１６における第１天面９および第２天面１０の一方と対向する部分にのみ設けられてもよい。第２の実施形態に関連して、突起２２は、第１天面９および第２天面１０の一方にのみ設けられてもよい。

前述したように、第１および第２の実施形態に係るコイル部品１は、コア２または２ａの第１天面９および第２天面１０の少なくとも一方の表面粗さと天板１４の下方主面１５の表面粗さとは、互いに異ならされる、という特徴を有している。このように表面粗さを制御するため、種々の方法が用いられるが、たとえば、コアの材料と天板の材料とを互いに異ならせる方法、コアを成形するための金型と天板を成形するための金型の各々の平滑度を互いに異ならせる方法、焼成温度や焼成時間をコアの焼成と天板の焼成とで互いに異ならせる方法、焼成後において実施されるバレル研磨の時間をコアと天板とで互いに異ならせる方法、などがある。

たとえば、バレル研磨の時間をコアと天板とで互いに異ならせる方法を採用したとき、表面粗さをＳｄｒ界面の展開面積比（平坦な面と比較したときの表面積の増加度合い）で表わすと、バレル研磨の時間５０分間で０．０４～０．１２、バレル研磨の時間６０分間で０．１５～０．２２とすることができた。すなわち、バレル研磨の時間が長いほど、研磨メディアの衝突度数が多くなるため、表面粗さが大きくなった。

なお、上述した表面粗さは、たとえば、レーザ顕微鏡“ＶＫ－Ｘ１０００”による試料表面の高さ測定を行ない、解析ソフトウェアによって解析して求めたものである。

具体的には、鍔部５および６においては、第１天面９および第２天面１０の突起や周囲の縁を除く平坦な部分において、対物レンズ×２０の視野の中における、任意の１／３の範囲からＳｄｒ界面の展開面積比から求めた。他方、天板１４においては、下方主面１５の突起や周囲の縁を除く平坦な部分において、対物レンズ×２０の視野の中における、任意の１／３の範囲からＳｄｒ界面の展開面積比を平均することで求めた。

また、コアと天板との表面粗さを制御するため、コアの材料と天板の材料とを互いに異ならせる方法を採用するとき、たとえば、天板が透磁率２２程度のフェライト、コアが透磁率１０００程度のフェライトという組み合わせが可能である。この組み合わせは、突起が高くなりすぎない範囲で、直流重畳特性の向上に寄与し得る。

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、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。

１ コイル部品
２，２ａ コア
３ 巻芯部
５，６ 鍔部
７，８ 底面
９，１０ 天面
１１，１２ 端子電極
１３ ワイヤ
１４ 天板
１５ 下方主面
１６ 上方主面
１７ 接着剤
２１，２２ 突起

Claims (11)

1. 軸線方向に延びる巻芯部ならびに前記巻芯部の前記軸線方向での互いに逆の第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、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、天板と、
   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鍔部および前記第２鍔部は、実装時において実装基板側に向けられる第１底面および第２底面と、前記第１底面および前記第２底面のそれぞれの反対側の第１天面および第２天面と、を有し、
   前記天板は、前記下方主面が接着剤を介して前記第１天面および前記第２天面に対向した状態で、前記コアに固定され、
   前記コアの前記第１天面および前記第２天面の少なくとも一方の表面粗さと前記天板の前記下方主面の表面粗さとは、互いに異ならされ、前記第１天面および前記第２天面の少なくとも一方と前記下方主面とのうち、表面粗さがより小さい方を第１面、表面粗さがより大きい方を第２面としたとき、前記第１面から突出しかつ前記第２面に接する少なくとも１つの突起が、前記第１面と前記第２面とが前記接着剤を介して互いに対向する領域内に設けられている、
   コイル部品。
2. 前記第１面は前記天板の前記下方主面であり、前記第２面は前記コアの前記第１天面および前記第２天面の少なくとも一方である、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記突起は、前記下方主面における前記第１天面および前記第２天面の一方と対向する部分に設けられている、請求項２に記載のコイル部品。
4. 前記突起は、前記下方主面における前記第１天面および前記第２天面の各々と対向する２つの部分に設けられている、請求項２に記載のコイル部品。
5. 前記第１面は前記コアの前記第１天面および前記第２天面の少なくとも一方であり、前記第２面は前記天板の前記下方主面である、請求項１に記載のコイル部品。
6. 前記突起は、前記第１天面および前記第２天面の一方に設けられている、請求項５に記載のコイル部品。
7. 前記突起は、前記第１天面および前記第２天面の双方に設けられている、請求項５に記載のコイル部品。
8. 前記第１面と前記第２面とが前記接着剤を介して互いに対向する１つの領域内に、複数の前記突起が設けられている、請求項１ないし７のいずれかに記載のコイル部品。
9. 前記巻芯部の中心軸線を含みかつ前記下方主面に直交する面に関して、複数の前記突起が対称位置に配置されている、請求項８に記載のコイル部品。
10. 前記巻芯部の中心軸線に直交しかつ前記巻芯部の前記軸線方向での中点を通る面に関して、複数の前記突起が対称位置に配置されている、請求項８または９に記載のコイル部品。
11. 前記コアと前記天板とは、互いに異なる材料からなる、請求項１ないし１０のいずれかに記載のコイル部品。

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