JP2023094370A - コイル装置 - Google Patents

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裕介 木本
Yusuke Kimoto
崇 荒澤
Takashi Arasawa
智也 都梅
Tomoya Tsubai
翔 渡部
Sho Watabe
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Abstract

【課題】基板などに応力が作用してもコアの損傷を有効に防止することが可能なコイル装置を提供すること。【解決手段】コア10と端子電極60とを有するコイル装置1である。コア10は、略平行に配置してある2つの巻芯部12と、2つの巻芯部12の第1軸に沿っての両端をそれぞれ連結する2つの鍔部16a,16bとを有する。いずれかの鍔部16a,16bに接合してある端子電極60の鍔部16a,16bからの剥がし強度が2.2~6.0Nの範囲内である。【選択図】図3

Description

本発明は、たとえばコモンモードフィルタ(コモンモードチョークコイル)などに好適に用いられるコイル装置に関する。
このようなコイル装置としては、たとえば特許文献1に示す環状コアに2つのワイヤを巻回したコイル装置が知られている。特許文献1に示すコイル装置では、コアの2つの巻芯部に、それぞれコイルが巻回してあり、これらの巻芯部を繋ぐ鍔部に設けられた複数の端子電極が基板に実装可能になっている。
ところで、基板には種々の要因で外力が与えられる場合がある。また、外力により基板に捻りが発生する場合がある。この場合、基板に実装されたコイル装置に、基板の捻りに起因する応力が作用し、特に巻芯部と鍔部との境界付近において、コアの損傷を引き起こすおそれがある。
特開2016-4874号公報
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、その目的は、基板などに応力が作用してもコアの損傷を有効に防止することが可能なコイル装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係るコイル装置は、
コアと端子電極とを有するコイル装置であって、
前記コアは、略平行に配置してある2つの巻芯部と、2つの前記巻芯部の第1軸に沿っての両端をそれぞれ連結する2つの鍔部とを有し、
いずれかの前記鍔部に接合してある前記端子電極の前記鍔部からの剥がし強度が2.2~6.0N、好ましくは2.5~5.0Nの範囲内であることを特徴とする。
本発明の第1の観点に係るコイル装置では、実装用基板の捻りなどに起因してコアに応力が作用したとしても、その応力を緩和させることが可能となる。その結果、特に各巻芯部と各鍔部との境界付近において、コアに加わる応力が低減され、コアに損傷が発生することを有効に防止することができる。加えて、コイル装置に求められる接続信頼性を保つことができる。
本発明の第2の観点に係るコイル装置は、
コアと端子電極とを有するコイル装置であって、
前記コアは、略平行に配置してある2つの巻芯部と、2つの前記巻芯部の第1軸に沿っての両端をそれぞれ連結する2つの鍔部とを有し、
いずれかの前記鍔部に前記端子電極を接合する接合部材の弾性係数が、1N/mm2 以上15N/mm2 以下(好ましくは1~10N/mm2 )を満たし、ポアソン比が0.38以上を満たすことを特徴とする。
本発明の第2の観点に係るコイル装置でも、実装用基板の捻りなどに起因してコアに応力が作用したとしても、その応力を緩和させることが可能となる。その結果、特に各巻芯部と各鍔部との境界付近において、コアに加わる応力が低減され、コアに損傷が発生することを有効に防止することができる。加えて、コイル装置に求められる接続信頼性を保つことができる。
前記端子電極は、
前記鍔部の外端面に接合してある主片と、
前記主片の一端に具備してあり、前記鍔部の実装側表面または反実装側表面に向き合う補助片とを有してもよく、
好ましくは、前記補助片は前記鍔部に接合していない。
補助片は、たとえば実装用基板との接続片として用いられる。この補助片が鍔部に接合しないことにより、実装用基板からの応力が直接にコアに伝達し難くなり、コアに損傷が発生することを、さらに有効に防止することができる。
好ましくは、前記主片が前記鍔部の外端面に接合してある接合領域が、
前記鍔部の実装側表面と前記反実装側表面との間の中心線よりも反実装側表面に近い反実装側範囲に多く位置し、
前記中心線よりも実装側表面に近い実装側範囲では、前記主片が前記鍔部の外端面に接合されていない非接合領域が多く位置している。
このような構成とすることで、実装用基板に近い側で、端子電極は自由に撓み弾性変形が可能となり、基板からの応力が、より緩和され易くなる。そのため、コアに損傷が発生することを、さらに有効に防止することができる。
一対の前記鍔部の反実装側表面に、前記端子電極の前記補助片が配置してあり、前記補助片の継線部を含めて一対の前記鍔部の反実装側表面を覆うカバーが前記鍔部に取り付けてあってもよい。
反実装側表面に位置する補助片は、たとえばコイルのワイヤの継線部となることができる。そのワイヤの継線部をカバーにより覆うことで、ワイヤの継線部を有効に保護することができる。また、カバーの上面は、コイル装置をビックアップする際の吸着面とすることもでき、コイル装置の自動搬送に寄与する。
一対の前記鍔部の反実装側表面には、前記端子電極の前記補助片が配置されておらず、一対の前記鍔部の反実装側表面を連絡するように、板コアが一対の前記鍔部の反実装側表面に接合してあってもよい。補助片が配置されていない鍔部の表面は平坦にすることが容易であり、板コアを接合しやすくなる。
前記コアとしては、特に限定されず、金属磁性体含有コアであってもよいが、好ましくはフェライトコアである。
図1は本発明の一実施形態に係るコイル装置の斜視図である。 図2Aは図1に示すコアの斜視図である。 図2Bは図1に示すコアの鍔部の正面図である。 図2Cは図1に示す端子電極の斜視図である。 図2Dは図1に示すカバーの斜視図である。 図3は図1に示すコアに端子電極を取り付けた状態の斜視図である。 図4は図1に示すコイル装置のIV-IV線に沿う断面図である。 図5は図2Aに示すコアの変形例を示す斜視図である。 図6は図2Cに示す端子電極の変形例を示す斜視図である。 図7Aは図2Cに示す端子電極の剥がし強度を測定する様子を示す部分斜視図である。 図7Bは図6に示す端子電極の剥がし強度を測定する様子を示す斜視図である。 図8は図3に示す端子電極付きコアに作用する応力の分布のシミュレーションの条件を示す図である。 図9Aは図8に示す端子電極付きコアに加わる応力の分布のシミュレーション結果を示す図である。 図9Bは本発明の比較例に係る端子電極付きコアに加わる応力の分布のシミュレーション結果を示す図である。
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
第1実施形態
図1に示す本発明の一実施形態に係るコイル装置1は、たとえばコモンモードフィルタ(コモンモードチョークコイル)などとして好適に用いられ、コア10と、一対のワイヤ100と、4つの端子電極60とを有する。本実施形態では、コイル装置1は、さらにカバー50を有するが、カバー50は必ずしも具備されていなくともよい。なお、図面において、X軸、Y軸およびZ軸は、相互に垂直である。
図2Aに示すように、コア10は、2つの巻芯部12,12を有し、これらの巻芯部12,12は、Y軸に沿って所定間隔離れて、X軸方向に沿って平行に配置(並列)してある。二つの巻芯部12のX軸に沿っての一端には、一方の第1鍔部16aが連結してあり、二つの巻芯部12のX軸に沿っての他端には、他方の第2鍔部16bが連結してある。各鍔部16a,16bには、それぞれ二つの端子電極60が装着してある。本実施形態では、コア10は、環状のコアであり、一体に成形してあってもよく、成形体が組み合わされて環状のコアに組み立てられていてもよい。
それぞれの巻芯部12には、それぞれワイヤ100がそれぞれ巻回されて各コイル部が形成してある。ワイヤ100としては、特に限定されず、たとえば銅などで構成される平角線、丸線、撚り線、リッツ線、編組線などの導電性芯線、あるいはこれらの導電性芯線を絶縁被覆してあるワイヤなどを用いることができる。ワイヤ100の線径は、特に限定されないが、本実施形態では、端子電極60の板厚よりも大きな外径を有し、たとえば端子電極60の板厚の1.2~5倍程度の外径を有する。
図1においてY軸に沿って手前側に配置される一方の巻芯部12に巻回してあるワイヤ100の一方の端部(図1で左側)であるリード部101aは、一方の第1鍔部16aに配置される手前側の端子電極60に接続してある。また、そのワイヤ100の他方の端部(図1で右側)であるリード部101bは、他方の第2鍔部16bに配置される手前側の端子電極60に接続してある。同様に、図1においてY軸に沿って奥側に配置される他方の巻芯部12に巻回してあるワイヤ100の一方の端部であるリード部101aは、一方の第1鍔部16aに配置される奥側の端子電極60に接続してあり、そのワイヤ100の他方の端部であるリード部101bは、他方の第2鍔部16bに配置される奥側の端子電極60に接続してある。
巻芯部12の軸方向の一端部において、その上面には、上方テーパ部120が形成してある。同様に、巻芯部12の軸方向の他端部において、その上面には、上方テーパ部120が形成してある。
巻芯部12の軸方向の一端部に上方テーパ部120を形成することにより、巻芯部12の上面と第1鍔部16aの上面20とが滑らかに接続される。また、巻芯部12の軸方向の他端部に上方テーパ部120を形成することにより、巻芯部12の上面と第2鍔部16bの上面20とが滑らかに接続される。そのため、ワイヤ100のリード部101aを巻芯部12から第1鍔部16aに向けてコア10の表面に沿って引き出すことが可能になるとともに、ワイヤ100のリード部101bを巻芯部12から第2鍔部16bに向けてコア10の表面に沿って引き出すことが可能になる。
図2Bに示すように、巻芯部12の最上部が鍔部16a(16b)の上面20よりもZ軸に沿って多少飛び出す位置に配置することにより、図4に示すように、ワイヤ100を第1鍔部16aの下面22から十分に上方に離間した位置に配置することが可能となる。そのため、ワイヤ100の巻回数を増やしたとしても、ワイヤ100が実装用基板に接触する等の不具合の発生を防止することができる。また、図1に示すように、ワイヤ100のリード部101a(101b)を端子電極60の継線部となる補助片64に導きやすくなる。
図2Aに示すように、コア10のX軸に沿って相互に反対側に配置される鍔部16a,16bは、相互に点対称(または線対称)な構成を有している。各鍔部16a,16bは、コア10のX軸に沿った端に位置する外端面24と、その反対側に位置する内端面25と、下面22と、その反対側に位置する上面20と、コア10のY軸に沿った両端に位置する側面26,26とを有する。
各鍔部16a,16bの外端面24は、Y軸方向の中央部に位置する中央外端面24aと、そのY軸方向の両側に位置する接合用外端面24b,24bとを有する。本実施形態では、接合用外端面24b,24bは、中央外端面24aよりもX軸に沿って段差状に少し凹んでいるが、これらの外端面24a,30,24bは、Z軸およびY軸を含む平面に略平行である。中央外端面24aと接合用外端面24b,24bとの間のX軸に沿う段差高さは、0でもよいが、好ましくは端子電極60の板厚程度以下である。
各鍔部16a,16bの内端面25,25のそれぞれには、各巻芯部12のそれぞれ一方のX軸端または他方のX軸端が一体的に連結してある。各鍔部16a,16bの内端面25,25のY軸方向の中央部には、鍔部16a,16bの上面20から、下面22に向けてZ軸に沿って延びる溝部28が形成してある。溝部28は、巻芯部12が鍔部16a,16bに繋がっている部分の中間に位置している。
図2Bに示すように、各鍔部16a,16bのY軸方向の両端では、側面26,26と下面22との交差角部が切り欠かれており、それぞれ係止受部22aが形成してある。各係止受部22aには、図2Dに示すカバー50の4角にそれぞれ具備してある各脚部52,53の下端に形成してある係止爪54,55が着脱自在に係合するようになっている。
図2Bに示すように、各鍔部16a,16bのY軸方向の両端下方に切り欠き状の係止受部22aを形成するため、コア10の下面22の中央部22bのY軸方向の幅は、上面20のY軸方向の幅よりも狭く形成してある。ただし、下面22の中央部22bのY軸方向の幅は、中央外端面24aのY軸方向の幅よりも大きく、接合用外端面24b,24bの下面22側の幅の1/2以上を超えるように決定される。下面22の中央部と係止受部22aとは、テーパ面22cで連絡してあることが好ましい。
図2Dに示すように、カバー50は、平板状の蓋部51と、蓋部51のY軸に沿う両端から、それぞれX軸に沿って分岐した後にZ軸の下方にそれぞれ突出する脚部52,53とを有する。各脚部52,53のZ軸に沿う下端には、前述した係止爪54,55がそれぞれ一体的に成形してある。
また、カバー50は、蓋部51のY軸に沿った中央付近の下部にX軸に沿う両側に突出する一対の凸状ブロック部58も有している。各凸状ブロック部58は、各鍔部16a,16bの上面20のY軸に沿う中央部に当接可能になっている。Y軸に沿う中央に位置する蓋部51の下面には、一対の凸状ブロック部58を連結するようにX軸に沿って延びる板状の仕切部56が一体化して形成してある。
板状の仕切部56のZ軸に沿う下端は、凸状ブロック部58のZ軸に沿う下端よりもさらにZ軸に沿って下側に突出しており、板状の仕切部56のX軸に沿う両側端は、鍔部16a,16bの内端面25に形成してある溝部28に上下スライド可能に取り付けられる。仕切部56は、各巻芯部12にコイル状にそれぞれ巻回してあるワイヤ100同士が接触することを有効に防止し、これらの絶縁を確保することができる。なお、カバー50の蓋部51の上面は平坦であり、吸着ノズルなどに吸着され、コイル装置1の搬送が容易となる。
カバー50は、たとえば樹脂等の非磁性体材料で構成してあるが、樹脂には、金属磁性体またはフェライトなどの磁性体が含有してあってもよい。また、カバー50は、コア10と同様に、金属磁性体またはフェライトなどの磁性体を含む部材で構成されていてもよい。カバー50が磁性体で構成される場合、あるいはカバー50が磁性体を含む場合には、カバー50は、コア10と共に閉磁路を構成してもよい。
図2Cに示すように、各端子電極60は、それぞれ主片62と、主片62のZ軸方向の両端に形成してある補助片64,66とを有し、これらは、それぞれ板厚が略一定な一枚の金属片を折り曲げて成形されている。本実施形態では、Z軸方向に上側の補助片64は、継線部70となる部分であり、下側の補助片66は、実装部72となる部分である。実装部72は、主片62を挟んで継線部70とはZ軸に沿って反対側に配置されている。
端子電極60は、たとえばタフピッチ鋼、リン青銅、黄銅、鉄、ニッケル、ニッケルアロイ、ステンレスなどの金属で構成される。端子電極60は、導電性を持つ金属板を、打ち抜きプレス加工して折曲成形することなどにより一体成形することができる。また、継線部70および実装部72には、ハンダ付着強化層としてスズまたはスズを含む合金などのめっき膜が形成してあってもよい。
本実施形態では、各継線部70は、補助片64と、補助片64のY軸方向の両側から立ち上げてある一対の突出片68とを有する。本実施形態の端子電極60の継線部70は、Z軸方向の上部に位置し、図1に示すワイヤ100のリード部101aまたは101bが接続される部分である。
図3に示すように、端子電極60のZ軸方向の上側に位置する補助片64は、それぞれの鍔部16a,16bの上面20に沿って設置されるように、主片62のZ軸に沿う上端から鍔部16a,16bの上面20に向けて略垂直に折り曲げ成形してある。なお、補助片64は、それぞれの鍔部16a,16bの上面20に対して、好ましくは接合することなく接触して配置してあってもよく、あるいは多少の間隔で、各鍔部16a,16bの上面20に向き合うように配置していてもよい。
また、端子電極60のZ軸方向の下方に位置する実装部72を構成する補助片66は、それぞれの鍔部16a,16bの下面22,22に沿って設置されるように、主片62のZ軸に沿う下端から鍔部16a,16bの下面22,22に向けて略垂直に折り曲げ成形してある。なお、実装部72は、それぞれの鍔部16a,16bの下面22,22に対して接合することなく接触してもよく、あるいは多少の間隔で、各鍔部16a,16bの下面22に向き合うように配置していてもよい。
図2Cに示すように、端子電極60の各補助片64のY軸に沿っての両側には、突出片68が、Z軸の上側に向けて傾斜して突出するように、一体的に折り曲げて成形してある。各突出片68は、その先端が補助片64の上で近づくように、補助片64に対して鋭角に傾斜している。図1に示すように、継線部70の補助片64の上(Z軸方向の上面)で一対の突出片68の間に、リード部101a(101b)を通してカシメることが可能になっている。ワイヤ100のリード部101a(101b)は、一対の突出片68の間に挟まれた状態で、各補助片64に対してハンダなどで接続してある。
図3に示すように、各主片62は、各鍔部16a,16bの外端面24に向き合うように配置してあり、図2Bに示す各鍔部16a,16bの外端面24のY軸方向の両側に位置する接合用外端面24b,24bにそれぞれ接合部材80を用いて接合してある。なお、接合の方法は特に限定されないが、接着用樹脂からなる接合部材80による接着などが挙げられる。
本実施形態では、接合部材80として、従来慣用的に用いられてきたエポキシ樹脂よりも柔らかく弾性のある接着用樹脂材料が用いられ、端子電極60の主片62のみがコア10の接合用外端面24bに接着される。端子電極60における主片62以外の補助片64,66は、コア10の表面には接着されない。また、後述するように、主片62の全面がコア10の接合用外端面24bに接着される訳では無い。
接合部材80を構成する接着用樹脂材料としては、その弾性係数が1N/mm2 以上15N/mm2 以下である樹脂が好ましく、弾性係数が1N/mm2 以上10N/mm2 以下である樹脂がさらに好ましい。また、その樹脂のポアソン比は0.38以上であることが好ましく、0.40以上であることがさらに好ましい。このような条件を満足する接着用樹脂としては、たとえば特定のシリコーン接着剤、シリコーン樹脂系接着剤、変性シリコーン樹脂系接着剤、エポキシ・変性シリコーン樹脂系接着剤などが例示される。
また、本実施形態では、鍔部16a(16b)からの端子電極60の剥がし強度が2.2~6.0N、好ましくは2.5~5.0Nとなるように、接合部材80の種類、形成範囲(塗布範囲)、形成位置(塗布位置)などを調整している。本実施形態では、図2Bに示すように、接合部材80が存在する接合領域は、コア10の接合用端面24bの中心線Ozから上半分(反実装側表面である上面20に近い)の反実装側範囲Zuに多く位置する。
また、中心線Ozよりも下半分(実装側表面である下面22の中央部22bに近い)の実装側範囲Zdでは、接合部材80が存在しない非接合領域が多く位置している。なお、非接合領域とは、図2Cに示す主片62が図2Bに示す鍔部16a(16b)の外端面24bに接合されていない領域とも定義できる。また、中心線Ozとは、鍔部16a(16b)の上面20の最上部と下面22の最下部との間の距離Zoの中点を通り、Y軸に平行な線として定義できる。
図2Cに示す端子電極60の主片62と向き合う接合用外端面24bの反実装側範囲Zu内に位置する面積Suに対する接合部材80の面積Scの面積の比率(Sc/Su)は、好ましくは0.5~1.0、さらに好ましくは0.6~0.9である。また、図2Cに示す端子電極60の主片62と向き合う接合用外端面24bの実装側範囲Zd内に位置する面積Sdに対する接合部材80の面積Scの面積の比率(Sc/Sd)は、好ましくは0.5以下、さらに好ましくは0.3以下、特に好ましくは0.2以下であり、0であってもよい。この比率(Sc/Sd)が小さいほど、接合部材80が存在しない非接合領域が多いことを意味している。
本実施形態に係るコイル装置1では、図2Aに示す鍔部16a、16bからの図2Cに示す各端子電極60の剥がし強度が2.2~6.0N、好ましくは2.5~5.0Nとなるように各端子電極60が鍔部16a,16bの接合用外端面24bに接合してある。このように構成することで、端子電極60と鍔部16a,16bとの接合信頼性を保ちながら、実装後の基板からの応力がコア10に集中することを防止することができる。特に従来では、コア10における巻芯部と鍔部との接続部に応力が集中する傾向にあり、その部分でコアの破壊が生じる可能性が高くなるが、本実施形態では、このような従来技術の課題を解決することができる。
また本実施形態では、接合部材80を構成する接着用樹脂材料として、その弾性係数が1N/mm2 以上15N/mm2 以下である樹脂であって、その樹脂のポアソン比は0.38以上である樹脂を用いている。このような数値範囲を満たす接合部材80を用いることにより、応力緩和効果が高まり、基板の変形などに起因するコア10の損傷を有効に防止することが可能となる。
また、本実施形態では、図2Bに示すように、端子電極60の主片62が接合される接合部材80が存在する接合領域は、コア10の接合用端面24bの中心線Ozから上半分の反実装側範囲Zuに多く位置している。また、中心線Ozよりも下半分の実装側範囲Zdでは、接合部材80が存在しない非接合領域が多く位置している。
このように構成することで、非接合領域では、端子電極60は自由に撓み弾性変形が可能となり、たとえば実装用基板が接続してある補助片66からコア10に伝達しようとする応力が緩和される。そのため、コア10の損傷をより効果的に防止することが可能となる。
第2実施形態
図5に示す本発明の第2実施形態に係るコイル装置は、以下に示す点を除いて、第1実施形態のコイル装置1と同様の構成を有する。図5において、第1実施形態のコイル装置1と同様な部材には、共通する符号を付し、その詳細な説明については省略する。また、図5では、ワイヤや端子の図示を省略してあるが、各巻芯部12に巻回されるワイヤは、第1実施形態のコイル装置1に用いられるワイヤ100と同様なワイヤが用いられる。図5に示すコア10aの各接続用外端面24bに接合される端子電極としては、図2Cに示す端子電極60であってもよいが、図6に示す端子電極61であってもよい。
図5に示すコア10aの各接続用外端面24bに接合される端子電極が図2Cに示す端子電極60である場合には、図5に示す板コア50aをコア10aに取り付けることなく、図1に示すカバー50がコア50aに取り付けられることが好ましい。
本実施形態では、図5に示すコア10aの各接続用外端面24bに接合される端子電極が図6に示す端子電極61である場合について説明する。図5に示すように、本実施形態では、コア10aにおける巻芯部12の両端は、各鍔部16a,16bの上面から上に飛び出さないように各鍔部16a,16bに接続してある。そのため、一対の鍔部16a,16bの反実装側表面である上面20を連絡するように、板コア50aを一対の鍔部16a,16bの上面に、たとえば接着剤などで接合することもできる。
板コア50aは、コア10aと同様な磁性体(必ずしも同一である必要はない)であってもよく、あるいは、磁性体以外の材質で構成することもできる。いずれにしても板コア50aの上面は、平坦であることが好ましく、ピックアップ装置の吸着面となることが可能であり、コイル装置の自動搬送化に寄与する。
コア10aの各接続用外端面24bに接合されることが可能な図6に示す端子電極61について説明する。
図6に示すように、各端子電極61は、略L字形状を有する。すなわち、端子電極61は、主片62と、主片62のZ軸に沿って一端のみに形成してある補助片64とを有し、図2Cに示す補助片66を有さない。本実施形態の補助片64は、継線部70と実装部72とを兼ねており、主片62のZ軸に沿っての下端から折り曲げて成形してある。補助片64のY軸に沿っての両側には、第1実施形態と同様に、一対の突出片68が形成してあるが、第1実施形態と異なり、Z軸に沿っての下側に突出している。
端子電極61の継線部70は、Z軸方向の(下部)に位置し、ワイヤの各リード部101a、101bが接続される部分である。
また、端子電極60の各補助片64のY軸に沿っての両側には、突出片68が、Z軸の下側に向けて傾斜して突出するように、一体的に折り曲げて成形してある。各突出片68は、その先端が補助片64の下で近づくように、補助片64に対して鋭角に傾斜している。
図1に示すワイヤ100のリード部101aおよび101bは、図1に示す端子電極60の継線部70と同様にして、図6に示すいずれかの端子電極61に接続される。図6に示す各端子電極61の補助片64は、図5に示す鍔部16a、16bの下面22に沿って配置される。なお、補助片64は、それぞれの鍔部16a,16bの下面22に対して接合することなく接触してもよく、あるいは多少の間隔で、各鍔部16a,16bの下面22に向き合うように配置してもよい。図5に示す接合部材80の位置や材質などは、第1実施形態と同様である。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば図2Bに示す実施形態では、各鍔部16a,16bの上面20は、巻芯部12のZ軸に沿った最大高さよりも所定の段差高さ(好ましくは端子電極60の板厚の0.5~5倍)で低くなっているが、段差高さはなくても良い。また、図5に示すように、各鍔部16a,16bの上面20は、巻芯部12のZ軸に沿った最大高さよりも高く構成してあってもよい。
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
実施例1
図3に示すように、4つの端子電極60が取り付けられたコア10を準備した。図2Bに示されるように、接合部材80が存在する接合領域がコア10の接合用端面24bの中心線Ozから上半分の反実装側範囲Zuに多く位置するように、接合部材80を塗布して、各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接合した。Sc/Suは、0.6~0.9であった。また、Sc/Sdは、0.3以下であった。
接合部材80は、特定のシリコーン接着剤であり、接合部材80の弾性係数は2N/mm2 で、ポアソン比は0.40であった。各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接続させる際の接合部材80の量および形成範囲を適宜調節し、後述する端子電極の剥がし強度が表1の実施例に示す値となるようにして、端子付きコア10の試料を作製した。試験のために、ワイヤ100およびカバー50は、端子付きコア10の試料には取り付けなかった。
このようにして得られた端子付きコア10の試料について、以下の測定を行った。
<評価:端子電極の剥がし強度>
作製した試料について、ボンディングテスターPTR1000(レスカ製)を用いて、以下の通りに端子電極の剥がし強度の測定を行った。図7Aに示すように、端子電極60の実装部72となる補助片64の先端でY軸に沿った中央部にツール先端200を配置し、端子電極60が鍔部16a(16b)から外れたときの力を測定して剥がし強度とし、4つの端子電極60についての剥がし強度の範囲を表1に示す。表1に示すように、実施例1では、剥がし強度は、2.5~5.0Nの範囲内であった。
<評価:ひねり試験>
作製した試料10を図8に示す実装用基板82(幅40mm、長さ100mm)に固定し、図8中の矢印で示すように、実装用基板82の角部82aおよび82cをZ軸下方向に、実装用基板の角部82bおよび82dをZ軸上方向に、それぞれ等しい変位量で変位するように、実装用基板82に外力を与え、実装用基板82に捻りを発生させた。実装用基板82に捻りを発生させる際には、実装用基板のX軸方向の一端部を治具で固定し、実装用基板のX軸方向の他端部に治具を介して外力を与えた。このとき、実装用基板の各角部の変位量(すなわち、捻りの度合)はデジタルマルチメータで測定し、変位量が3mmとなるまでこれを続けた。このとき、コアにクラックが生じなければOK、クラックが生じたらNGとした。結果を表1に示す。
<評価:信頼性試験>
JIS C 60068-2-21に準拠し、試料であるコアを基板に対してY軸方向に横押しして、端子電極60からコア10が外れるか否かに関して評価した。10N以上の横押し力でも端子電極60からコア10が外れない場合をOKとし、外れた場合をNGとした。
<評価:巻芯部応力集中>
実施例1の条件でシミュレーションを行い、Z軸上部から試料を見たときに、端子付きコアの巻芯部に120N/mm2 を超える力がかかっているか否かに関して調べた。シミュレーションの結果を図9Aに示す。図9Aにおいて、ドットの濃度が濃い部分が、120N/mm2 を超える力がかかっている部分である。
また、コアの巻芯部に120N/mm2 を超える力がかかっている部分の面積の巻芯部全体の面積に対する割合を求めた。このとき、5%以上はNG、2%より大きく5%未満のときはG、2%以下はVGとした。結果を表1に示す。実施例1では、1%以下であり、VGであった。
なお、シミュレーションにおいて、図8に示すように、コア10の端子電極60の実装面は、扁平直方体形状の実装用基板82に固定してある。実装用基板82には、その各角部(四隅)が図8中の矢印で示す向きに変位するように、外力(捻り)が与えられている。
実施例2
以下に示す以外は、実施例1と同様にして、端子付きコア10の試料を作製し、実施例1と同様な測定を行った。結果を表1に示す。
各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接続させる際の接合部材80の量および形成範囲を適宜調節し、端子電極の剥がし強度が表1示す値となるようにして、端子付きコア10の試料を作製した。本実施例では、Sc/Suは、0.5~1.0であり、Sc/Sdは、0.5以下であった。
比較例1
以下に示す以外は、実施例1と同様にして、端子付きコア10の試料を作製し、実施例1と同様な測定を行った。結果を表1に示す。
各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接続させる際の接合部材80の量および形成範囲を適宜調節し、端子電極の剥がし強度が表1示す値となるようにして、端子付きコア10の試料を作製した。本実施例では、Sc/Suは、0.4未満であり、Sc/Sdは、0であった。
比較例2
以下に示す以外は、実施例1と同様にして、端子付きコア10の試料を作製し、実施例1と同様な測定を行った。結果を表1に示す。
各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接続させる際の接合部材80の量および形成範囲を適宜調節し、端子電極の剥がし強度が表1示す値となるようにして、端子付きコア10の試料を作製した。本実施例では、Sc/Suは、0.4~0.48であり、Sc/Sdは、0.9以上であった。
また、図9Bは、実施例1と同様にして比較例2に係る試料のシミュレーションを行った結果を示す。この比較例2に係るシミュレーションに基づき、コアの巻芯部に120N/mm2 を超える力がかかっている部分の面積の巻芯部全体の面積に対する割合を求めた結果、7%以上であり、巻芯部の端部に応力が集中し、NGであった。
評価1
表1に示すように、実施例1および2を、比較例1および2に比較することで、端子電極の剥がし強度は、2.2~6.0Nの範囲内、好ましくは2.5~5.0Nの範囲内である場合に、ひねり試験、信頼性試験および巻芯部応力集中シミュレーションの結果が総合的に優れていることが確認できた。
実施例10~13
以下に示す以外は、実施例1と同様にして、端子付きコア10の試料を作製し、実施例1と同様な測定を行った。結果を表2に示す。
各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接続させる際の接合部材80の種類を替えて、弾性係数が1.0、5.0、10および15N/mm2 のシリコーン系接着剤(接合部材)を用いて端子付きコア10の試料を作製して測定を行った。
比較例10
以下に示す以外は、実施例1と同様にして、端子付きコア10の試料を作製し、実施例1と同様な測定を行った。結果を表2に示す。
各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接続させる際の接合部材80の種類を替えて、弾性係数が0.5N/mm2 のシリコーン系接着剤(接合部材)を用いて端子付きコア10の試料を作製して測定を行った。
比較例11
以下に示す以外は、実施例1と同様にして、端子付きコア10の試料を作製し、実施例1と同様な測定を行った。結果を表2に示す。
各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接続させる際の接合部材80の種類を替えて、弾性係数が4800N/mm2 のエポキシ系接着剤(接合部材)を用いて端子付きコア10の試料を作製して測定を行った。
評価2
表2に示すように、実施例1および10~12を、比較例10~12に比較することで、接合部材の弾性係数は、1.0~15N/mm2 、好ましくは1.0~10N/mm2 を満たすことで、ひねり試験、信頼性試験および巻芯部応力集中シミュレーションの結果が総合的に優れていることが確認できた。
実施例20および21
以下に示す以外は、実施例1と同様にして、端子付きコア10の試料を作製し、実施例1と同様な測定を行った。結果を表3に示す。
各端子電極60をコア10の接続用外端面24bに接続させる際の接合部材80の種類を替えて、ポアソン比が0.38および0.45のシリコーン系接着剤(接合部材)を用いて端子付きコア10の試料を作製して測定を行った。なお、ポアソン比の測定は、JIS K 7161-1:2014(プラスチック)に準じて行った。
評価3
表3に示すように、接合部材のポアソン比は、0.38以上が好ましいことが確認できた。
実施例30
図2Cに示す端子電極60を図6に示す端子電極61に変更すると共に以下に示す以外は、実施例1と同様にして、端子付きコア10の試料を作製し、実施例1と同様な測定を行った。結果を表4に示す。
なお、図6に示す端子電極61を用いる場合には、端子電極の剥がし強度は、図7Bに示すように、端子電極61の継線部70および実装部72を兼ねる補助片64の先端でY軸に沿った中央部にツール先端200を配置し、端子電極60が鍔部16a(16b)から外れたときの力を測定して剥がし強度とした。
評価4
表4に示すように、端子電極の構成を変更しても同様な結果が得られることが確認できた。
Figure 2023094370000002
Figure 2023094370000003
Figure 2023094370000004
Figure 2023094370000005
1…コイル装置
2…試料
5…ハンダ
10,10a…コア
12…巻芯部
16a,16b…鍔部
20…上面(反実装側表面)
22…下面(実装側表面)
22a…係止受け部
22b…中央部
24…外端面
24a…中央外端面
24b…接合用外端面
25…内端面
26…側面
28…溝部
50…カバー
50a…板コア
51…蓋部
52,53…脚部
54,55…係止爪
56…仕切り部
58…凸状ブロック部
60,61…端子電極
62…主片
64,66…補助片
68…突出片
70…継線部
72…実装部
80…接合部材
82…実装用基板
82a,82b,82c,82d…角部
100…ワイヤ
101a…第1リード部
101b…第2リード部
120…テーパ部
200…ツール先端
Oz…中心線

Claims (7)

  1. コアと端子電極とを有するコイル装置であって、
    前記コアは、略平行に配置してある2つの巻芯部と、2つの前記巻芯部の第1軸に沿っての両端をそれぞれ連結する2つの鍔部とを有し、
    いずれかの前記鍔部に接合してある前記端子電極の前記鍔部からの剥がし強度が2.2~6.0Nの範囲内であることを特徴とするコイル装置。
  2. コアと端子電極とを有するコイル装置であって、
    前記コアは、略平行に配置してある2つの巻芯部と、2つの前記巻芯部の第1軸に沿っての両端をそれぞれ連結する2つの鍔部とを有し、
    いずれかの前記鍔部に前記端子電極を接合する接合部材の弾性係数が、1N/mm2 以上15N/mm2 以下を満たし、ポアソン比が0.38以上を満たすことを特徴とするコイル装置。
  3. 前記端子電極は、
    前記鍔部の外端面に接合してある主片と、
    前記主片の一端に具備してあり、前記鍔部の実装側表面または反実装側表面に向き合う補助片とを有し、
    前記補助片は前記鍔部に接合していない請求項1または2に記載のコイル装置。
  4. 前記主片が前記鍔部の外端面に接合してある接合領域が、
    前記鍔部の実装側表面と前記反実装側表面との間の中心線よりも反実装側表面に近い反実装側範囲に多く位置し、
    前記中心線よりも実装側表面に近い実装側範囲では、前記主片が前記鍔部の外端面に接合されていない非接合領域が多く位置している請求項3に記載のコイル装置。
  5. 一対の前記鍔部の反実装側表面に、前記端子電極の前記補助片が配置してあり、前記補助片の継線部を含めて一対の前記鍔部の反実装側表面を覆うカバーが前記鍔部に取り付けてある請求項3または4に記載のコイル装置。
  6. 一対の前記鍔部の反実装側表面には、前記端子電極の前記補助片が配置されておらず、一対の前記鍔部の反実装側表面を連絡するように、板コアが一対の前記鍔部の反実装側表面に接合してある請求項3または4に記載のコイル装置。
  7. 前記コアがフェライトコアである請求項1~6のいずれかに記載のコイル装置。
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