JP2978117B2 - つぼ型コアを用いた面実装部品 - Google Patents

つぼ型コアを用いた面実装部品

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    • H01F17/043Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with two, usually identical or nearly identical parts enclosing completely the coil (pot cores)

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパソコンを主にノー
トブックタイプ、ワープロ、ゲーム機などの卓上電子機
器の電源入力回路などの主としてコモンモードノイズ対
策に使用するコイル部品に関する。
【0002】
【従来の技術】このようなコイル部品には、つぼ型コア
に巻線を施したボビンをはめ込み貫通孔又は貫通した溝
部からコイル端末を引き出し更につぼ型コアをはめ込む
構造(実開平5−66922号)や、つぼ型コア外側脚
部開口面に溝を設けその部分から端末を引き出し更に平
板状コアを接合する構造(実開昭59−46021号)
がある。前者の実開平5−66922号の例は図17〜
18に記載されているように、内側脚部1と外側脚部
2と端壁3とよりなるつぼ型コア5の端壁3に、貫通孔
4を形成し、これら2個のコアを合わせて1個の磁心と
する。つぼ型コア5の環状凹所には巻線6を施したボビ
ン7をはめ、貫通孔4を通してボビン巻線のピン端子
8、8をコアの外部に引き出すか又はボビン巻線端末を
折り曲げ貫通溝(図示せず)を通してコアの外部に引出
す。一方後者の実開昭59−46021号によれば、
19に示したようにつぼ型コア5の外側脚部2の開口部
に溝10を設け平板状コア11との間から巻線端末8、
8を引き出す構造である。何れも、端末が貫通孔からコ
アの外部に突出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】電子機器の小型化にと
もない、部品の面実装化は重要な要素でありそれは微小
電流ラインから、大電流の流れる電源回路部又は、バッ
テリー部周辺部品にまで要求されている。しかし大電流
部品の面実装化は、太い導体の加工技術が必要で、それ
が面実装化の障害になっており、現在でもリード付き部
品が主流で部品装着工程の簡素化、機器の小型化に制約
となっている。なぜなら、外部に端末が突出しているた
めに、回路基板面に直接搭載して半田付けすることがで
きないからである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、端壁に貫通孔を有するつぼ型コアと、
前記つぼ型コアに嵌合され自立構造すなわち形状保持
れたコイルと、前記つぼ型コアの開放端に接合された蓋
コアとよりなるコイル部品において、前記貫通孔には前
記コイルの端末が前記端壁外面から外部に突出しないよ
うに配置し、前記端壁外面には、前記端末と接続する膜
状外部電極を形成した。
【0005】
【作用】上記の構造のため、半田等の導体の接合技術に
より、膜状外部電極とコイル端末とを結合することによ
り、大電流に対応できる低抵抗の太い線径が使用可能に
なる。また、コイル端末が製品から突出しない構造のた
め大電流部品の面実装化が可能になる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明を具体化するに当たり、つ
ぼ型コアの貫通孔の内径は、コイル線径より大きい内径
を有するように設定することが好ましい。このようにす
ると、貫通孔内にとどまるコイル端末と端壁外面との間
の貫通孔部分に充分量の半田を充填できるので、大電流
に対応できる低抵抗の導電路が形成できる。さらに、貫
通孔を線径より充分に大きくすることで、コイルの端末
距離規格公差が大きくできるので容易にコイル形成がで
きる。本発明では、好ましくは、つぼ型コアは前記コイ
ルを取り囲む外側脚部を有し、外側脚部とコアの接合
面には一つ以上の隙間を設けることにより、空気の出入
り口とし、コイル収納部の密閉状態を阻止して空気が膨
張により接合面を引き離そうとする力により接着強度が
劣化するのを防ぎ、あるいは外気の湿気が侵入した場合
に結露による絶縁破壊の現象を防止し、あるいは基板に
部品を実装する加熱の際コイル収納部の密閉状態の空気
が膨張し収縮する時に接合部の溶融半田を貫通孔を通し
てコイル収納部に引き込んで短絡する恐れを防止する。
また、つぼ型コアの外側脚部は、貫通孔の周りで薄くそ
の他の部分で厚くすることにより、コア接合の際の充
分な面積を確保し、又、コアの断面積が増え磁気結合が
向上する。さらに、電気接続を助け抵抗を低下するため
に、つぼ型コアの貫通孔の内壁には外部電極に一体に接
続した膜状内部電極を形成することが望ましい。さら
に、コイル部は、複数のワイヤーを内側脚部に対し重ね
巻き(レイヤー巻線)にすることにより、コアの高さを
減じて薄型化し、面実装に適したのもとすることができ
る。
【0007】
【実施例】図1は本発明に係わるつぼ型コアを用いたコ
イル部品の分解斜視図であり、図2、図3はそれぞれつ
ぼ型コア5の平面図と正面図である。なお従来のコイル
部品の部分に対応する部分には同一の参照符号を付し
た。図1に示したように、本発明のコイル部品は、軟磁
性つぼ型コア5と、その内部に収容される成形されたコ
イル6と、つぼ型コア5を閉じる軟磁性平板状コア1
1とからなる。
【0008】図1〜図3に示したように、つぼ型コア5
はほぼ閉鎖した端壁3と、その中央に設けた円柱状の内
側脚部1と、コイルを収容する環状空所を形成する外側
脚部2とよりなる。コア5には成形時、あるいは焼結後
に適当な目印(図示せず)を付す等により方向性を有
し、また端壁3の4隅に設けた4個の円形の貫通孔4を
コイル6の端子8の位置に相当する位置に有する。貫通
孔4の孔径はコイル6の端子の直径よりも充分大きく定
める。これは、寸法合わせの許容度を上げるためと、半
田注入によりコイルと外部電極膜との接続抵抗を低下さ
せるためである。4個の貫通孔4の周りの外側脚部2は
コイルの端子8をガイドするための案内手段となるよう
に切り込まれて薄壁になっており、その他の部分は平板
コア11を接合した時に磁気抵抗を低下するように
厚肉構造部13を構成している。更に、つぼ型コア5の
上端面には平板状コア11と合わせた時に隙間を形成
できる凹所12が少なくとも1か所(図では2か所)に
形成されている。この隙間はコアの内部が気密化される
ことを回避するためでありその作用は後に述べる。
【0009】コイル6の構造は図4〜図6に示される。
図4はコイル6の平面図、図5は側面図、及び図6は正
面図である。コイル6は巻軸に対し内側にコイル6aが
外側にコイル6bが位置するいわゆるレイヤー巻線構造
を有する。レイヤー巻線構造はコイルの高さを制限し、
バイファイラ巻線(図15参照)に比してつぼ型コア5
を平面型に近付け、小型化することができる(図16参
照)。コイル6は太い線材の形状保持性を利用した自立
構造を持つ被覆金属線例えば銅線であり、つぼ型コア5
の貫通孔4の間隔とぼぼ同様の端子間距離を有しそれぞ
れの貫通孔4内に収まる一方の巻線の端子8a、8aと
他方の巻線の端子8b、8bを有し、さらに、内側コイ
ル6aの巻径は内側脚部1の外径より若干大きい。図か
ら分かるように、コイル6は明らかに非対称構造のため
方向性を有する。コイルが形状保持性を有するために必
要な直径は、銅線の場合には約0.1mm以上である。
このような太さにすると電気抵抗が低下して電流による
発熱が減じる。銀線のようなより軟質の金属では直径は
銅線のそれよりも太くする必要がある。端子8の長さ
は、コイル6の方向をつぼ型コア5の方向に合わせて、
コイル6を内側脚部1の上部にはめ込んでつぼ型コア5
の内部に収容した時に、端子8が貫通孔4に挿入される
が、端壁を貫通するに至らない程度の長さに定める。ま
た、端子の位置は貫通孔4に遊嵌するように貫通孔の軸
間隔を、端子の間隔とほぼ同一とする。また、形状保持
性のコイルを使用するとコイル部品の小型化が可能であ
るが、さしつかえない場合にはボビンを用いて保形性を
高めても良い。この代わりに、コイルの形状保持性は、
その線材の被覆の外面に接着材を施すことにより線間接
着して、高めることもできる。
【0010】図1、図7〜図8に示したように、貫通孔
4の外側には膜状の外部電極14が形成される。更に好
ましくは貫通孔4の内面にも外部電極14と一連に接続
する膜状の電極15を施こす。こうして、後述する端子
8と外部電極14との半田接続により大きい電流に耐え
る低抵抗の電気接続が実現できる。
【0011】図7〜図8はつぼ型コア5とコイル6の組
立の状態を示す。すなわち、図7のように、コイル6と
つぼ型コア5の方向を定めて内側コイル6aをつぼ型コ
ア5の内側脚部1にはめ込むと、図8のようにコイル6
の端子8の末端は端壁3の内部にとどまる。つぼ型コア
のコイル挿入部の深さは、貫通孔に収まる端末部分を除
いたコイル高さより深い。次いで、次に記載する工程を
行う前に、又は後に平板状コア11で頂部を閉鎖し接
着するとコイル部品の組立てが完了する。
【0012】図9〜図11にコイル6の端子8と外部電
極14の接続工法と状態を示す。コイル6を収納したつ
ぼ型コア5の端壁3を、溶融ハンダにある一定時間浸漬
することで図9、図10及び図11の順に浸漬面よりハ
ンダが貫通孔4内に上昇してくる。このために貫通孔内
壁に電極15が形成されていることが好ましい。ハンダ
は熱により端子8の絶縁被膜を破壊しながら、貫通孔4
と端子8の間の隙間を埋め外部電極14と電気的に接続
するに至る。図13は面実装に適した、底面状態にする
ハンダ仕上げ方法を示す。噴流ハンダ16の流れ落ちる
方向に対し、つぼ型コア5の浸漬軌道をほぼ逆方向にす
ることで余分なハンダを切ることが可能になる。又、同
じ効果は図14のようにつぼ型コアの移動方向を制御す
ることにより得ることができる。
【0013】図12はコイル6を収めたつぼ型コア5と
平板状コア11との接合状態を示す。同図で(a)は
つぼ型コア5の側に、(b)は平板状コア11の側
に、(c)は両者に凹部12を形成した場合であり、ど
れも同等である。このように接合面に磁気シールド効果
を大きく損なわない程度の、適当な複数の隙間を設ける
ことにより、以下で述べる効果b、c、dが得られる。
【0014】
【発明の効果】上に述べた本発明の構造から得られる効
果は次の通りである。 a.貫通孔を線径より充分に大きくすることで、コイル
の端末距離規格公差が大きくできるので容易にコイル形
成できる。 b.つぼ型コアとコアの接合面の隙間は空気の出入り
口で、接合の際コイル収納部の空気が密閉状態になり、
空気が膨張し接合面を離そうとする力が働き、接着強度
が劣化するのを防ぐ。 c.つぼ型コアとコアの接合面の隙間は空気の出入り
口で、接合の際コイル収納部の空気が密閉状態になり、
空気が膨張し接合面から外部に出る、この時微細な外気
との出入り口ができここから外気の湿気が侵入するが、
微細な外気との出入り口のため、湿度が完全に外部にで
ない状態で結露などする恐れがあり、絶縁破壊につなが
るこの現象を防止する。 d.つぼ型コアとコアの接合面の隙間は空気の出入り
口で、基板に部品を実装する加熱の際コイル収納部の密
閉状態の空気が膨張し収縮するこの時、接合部のハンダ
を貫通孔を通してコイル収納部に引き込み、短絡が発生
する恐れがあり、絶縁破壊につながるこの現象を防止す
る。 e.つぼ型コア外側脚部は貫通孔周辺部以外は厚くする
ことで、コア接合の際の充分な面積の確保又、コアの
擬似断面積が増え磁気結合が向上する。 f.つぼ型コアとコアの接合面の隙間は、発熱したコ
イルの熱気を外部に逃がし製品の温度上昇を抑える効果
がある。 g.巻軸に対し内側と外側に2個のコイルが位置するレ
イヤー巻線構造は、コモンモードで多く用いられるバイ
ファラ巻線と比較し同一条件(巻数、巻径、ワイヤー)
において、コイルの仕上がり外径は大きくなるがコイル
部の全長を最短で形成することができる。この部分を垂
直方向に位置させることで面実装部品としての高さ制
限、小型化、高信頼性、などの部品設計を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるつぼ型コアを用いたコイル部品
の分解斜視図である。
【図2】本発明に係わるつぼ型コアの平面図である。
【図3】本発明に係わるつぼ型コアの正面図である。
【図4】本発明のコイルの平面図である。
【図5】本発明のコイルの側面図である。
【図6】本発明のコイルの正面図である。
【図7】本発明のつぼ型コアとコイルの組立の初期状態
を示す断面図である。
【図8】図7に続きつぼ型コアとコイルを組立てた状態
を示す断面図である。
【図9】本発明によりコイルの端子を外部電極に半田接
続する初期段階を示す。
【図10】コイルの端子を外部電極に半田接続する中間
段階を示す。
【図11】コイルの端子を外部電極に半田接続する終期
段階を示す。
【図12】本発明によるつぼ型コアと板状コアの間の隙
間を示し、(a),(b),(c)はそれぞれ別の例を
示す。
【図13】本発明によりコイルの端子を外部電極に半田
接続するフロー半田法を示す。
【図14】本発明によりコイルの端子を外部電極に半田
接続する他の方法を示す。
【図15】コイルの巻き型がバイファイラ巻きである場
合を示す概念図である。
【図16】コイルの巻き型が重ね巻き(レイヤー巻き)
である場合を示す概念図である。
【図17】従来のコイル部品のつぼ型コアの一部破断斜
視図である。
【図18】図17のつぼ型コアを利用した従来のコイル
部品の断面図である。
【図19】他の従来例のコイル部品の断面図である。
【符号の説明】
1:つぼ型コアの内側脚部 2:つぼ型コアの外側脚部 3:つぼ型コアの端壁 4:貫通孔 5:つぼ型コア 6a:内側コイル 6b:外側コイル 8a,8b:端子 11:板状コア 12:凹部 14:外部電極 15:孔内電極 16:半田

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端壁に貫通孔を有するつぼ型コアと、前
    記つぼ型コアに嵌合された自立構造のコイルと、前記つ
    ぼ型コアの開放端に接合された蓋コアとよりなるコイル
    部品において、前記貫通孔には前記コイルの端子が前記
    壁外面から外部に突出しないように配置し、前記端壁
    外面には、前記端子と接続する膜状外部電極を形成した
    ことを特徴とするコイル部品。
  2. 【請求項2】 つぼ型コアの貫通孔の内径は、コイル線
    径より大きい内径を有する請求項1のコイル部品。
  3. 【請求項3】 つぼ型コアは前記コイルを取り囲む外側
    脚部を有し、該外側脚部と前記蓋コアの接合面には一つ
    以上の隙間を設けたことを特徴とする請求項1又は2の
    コイル部品。
  4. 【請求項4】 つぼ型コアの外側脚部は、前記貫通孔の
    周りで薄くその他の部分で厚いことを特徴とする請求項
    1ないし3の何れかのコイル部品。
  5. 【請求項5】 つぼ型コアの貫通孔の内壁は前記外部
    電極に一体に接続した膜状電極が形成されている請求項
    1ないし4の何れかのコイル部品。
  6. 【請求項6】 つぼ型コアの貫通孔には半田が充填され
    ている請求項1ないし5の何れかのコイル部品。
  7. 【請求項7】 コイル部は、複数のワイヤーを内側脚部
    に対し重ね巻き(レイヤー巻き)にされている請求項1
    ないし6の何れかのコイル部品。
  8. 【請求項8】 蓋コアは平板状である請求項1ないし7
    の何れかのコイル部品。
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