JP3856382B2

JP3856382B2 - 表面実装型コイル及びその製造方法

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Publication number: JP3856382B2
Application number: JP2002210831A
Authority: JP
Inventors: 秀一早坂
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP2004055802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子材料で封止された表面実装型コイル、たとえば、各種電子機器が発生する電磁ノイズ、各種電子機器に侵入する電磁ノイズを防止するために用いられる、表面実装型コイル及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
巻線を施したトロイダル型コアが高分子材料で封止され、実装用端子が設けられた表面実装型コイルは、たとえばチョークコイルとして、電磁ノイズ防止に使用されている。この種のコイルとしては、リードフレームと一体成形した端子台に、トロイダル型コアを組み付けて構成するものが知られている。
【０００３】
従来の表面実装型のコイルとその製造方法を、図４及び図５を参照して説明する。図４は、従来の表面実装型のコイルの製造工程を示し、図４（ａ）は、リードフレームの形成状態、図４（ｂ）は、端子台の形成状態、図４（ｃ）は、巻線を有するトロイダルコアを載置し、リード線を接続した状態、図４（ｄ）は、全体を封止した状態を示す。
【０００４】
また、図５は、従来の表面実装型コイルを得る過程における、リードフレームと端子台を一体成形した状態を示し、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は、側面図である。
【０００５】
図５に示したように、端子台６はリードフレーム１と一体に成形され、中央にはトロイダルコア（図示せず）を載置するための凹部７が形成されている。そして、端子台６のトロイダルコアを載置する側、即ち、図における上側にはトロイダルコアに施される巻線（図示せず）を接続するための、リード線接続部５が突出している。さらに凹部７には、封止成形の際にトロイダルコアの下部に気泡が残留しないように、貫通孔８が設けられている。
【０００６】
図４に示したリードフレーム１は、弾性に富む帯状金属板を長さ方向に沿って一定間隔で、一つの単位がＨ形になるように打ち抜いたものであり、図４は４個のＨ形打ち抜き部分を示している。リードフレーム１は、互いに対向する一対の端子部２と、両側のフレーム部３とをつなぐ連結部４からなる。
【０００７】
図４のＡの部分は、トロイダルコアに施された巻線のリード線を接続するための、端子部２の成形状態を示す。ここに示すように、端子部２は、先端近傍がほぼ垂直に折り曲げられて立ち上がり片を形成し、立ち上がり片の先端には、巻線のリード線を巻き付けて接続するための切り欠きを設けることで、リード線接続部５が形成されている。
【０００８】
図４のＢの部分は、高分子材料と図４のＡの部分の状態のリードフレーム１を一体成形して、端子台６を形成した状態を示す。ここに示したように、端子台６にはトロイダルコアを載置するための凹部７と、貫通孔８が設けられ、トロイダルコアの載置側に前記のリード線接続部５が突出した状態となっている。
【０００９】
図４のＣの部分は、図４のＢの部分に示した状態の端子台６の凹部７に、巻線１０を施したトロイダルコア９を載置してリード線１１をリード線接続部５に巻き付けて、さらに半田付けを施し接続した状態を示す。図４のＤの部分は、図４のＣの部分に示した状態の端子台６を、封止用の金型に装填して封止用高分子材料１３を充填した後、金型から取り出した状態を示す。
【００１０】
このようにして端子台の上面及び側面の封止を完了させた後、フレーム部３と端子部２を切り離し、端子部２の封止用高分子材料１３で覆われていない部分に、折り曲げ加工を施し、実装用端子を形成して、表面実装型コイルが得られる。
【００１１】
前記のような方法で得られる表面実装型コイルにおける問題点に、実装面の強度不足がある。これは、端子台に貫通孔を設けているために、この部分に封止用高分子材料が充填されるが、この部分の厚みが不足することと、この部分における端子台と封止用高分子材料との接合面積が広くできないことによる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記の強度不足は、リフロー半田付けや、耐熱性試験を施すために加熱した場合に、実装面に膨れや亀裂が発生することに繋がり、信頼性確保の上で改善すべき問題である。従って、本発明の技術的な課題は、前記表面実装型コイルの実装面の強度を向上し、加熱を受けた際の、膨れや亀裂の発生を防止して、信頼性を確保することと、その製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題解決のため、従来の製造方法による表面実装型コイルの構造、並びにそれを実現するための製造方法を、再検討した結果なされたものである。
【００１４】
即ち、本発明は、高分子材料とリードフレームとの一体成形により形成されてなり、凹部と該凹部のほぼ中央に配置された貫通孔を有し、かつ接続用端子が突出した構造を有する端子台と、前記端子台の凹部に載置され、前記端子台のトロイダルコア載置側に突出して設けられたリード線接続部に、リード線が接続された巻線が施されてなるトロイダルコアと、前記トロイダルコアが載置された端子台の全面を封止してなる封止用高分子材料から構成される表面実装型コイルにおいて、前記端子台の底面部に、前記貫通孔よりも面積が大きく、かつ前記貫通孔と中心の位置がほぼ一致し、さらに段差の高さが前記リードフレームの厚さと等しい段差部が形成されてなり、前記封止用高分子材料が前記段差部にも、充填されてなることを特徴とする表面実装型コイルである。
【００１５】
また、本発明は、高分子材料をリードフレームと一体成形することにより、凹部と該凹部のほぼ中央に配置された貫通孔を有し、かつ接続用端子が突出した構造を有する端子台を形成する工程と、前記端子台の凹部に巻線を施したトロイダルコアを載置して、前記端子台のトロイダルコア載置側に突出したリード線接続部に巻線のリード線を接続した後、前記端子台の全面を、封止用の高分子材料を用いて一体に封止成形する工程を含む表面実装型コイルの製造方法において、前記端子台を形成する工程においては、前記端子台の底面部に、前記貫通孔よりも面積が大きく、かつ前記貫通孔と中心の位置がほぼ一致し、さらに段差の高さが前記リードフレームの厚さと等しい段差部を形成し、前記封止用高分子材料を封止成形する工程においては、前記段差部にも、前記封止用高分子材料を充填することを特徴とする、前記の表面実装型コイルの製造方法である。
【００１６】
本発明の表面実装型コイルは、封止を施す端子台底面部に段差部が形成され、封止成形の際に、その段差部にも封止用高分子材料が充填されるので、底面部の厚みが増すとともに、段差を設けた分だけ、端子台と封止用高分子材料の接合面積が増加する。
【００１７】
このため、本発明の表面実装型コイルは、従来の段差を設けていない表面実装型コイルに比較して底面部の強度が格段に向上し、リフロー半田付けなどで温度が上昇しても、膨れや亀裂が極めて発生し難くなり、表面実装に好適に用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の表面実装型コイルは、底部に段差が設けられている他は、基本的に従来のリードフレームを用いた表面実装型コイルと同様の構造を有し、製造方法も従来の方法と顕著な差異がないが、製造設備における端子台を成形する金型は、従来と異なるものを用いる。即ち、端子台の段差を設けられる部分に対応する部分に、凸形状が設けられた金型を用いる。
【００１９】
従って、本発明に用いるリードフレームには、従来多用されているＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金やＮｉ−Ｆｅ合金などが用いられ、リフロー半田付けを行うことを考慮して、表面に半田めっきを施してもよい。また、端子台を構成する高分子材料としては、ポリアセタールなどが用いられ、封止用高分子材料としては、エポキシ樹脂などが用いられる。
【００２０】
【実施例】
次に、表面実装型チョークコイルを具体例として挙げ、図面に基づいて、本発明の実施例について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施例の表面実装型チョークコイルの製造過程を４段階に分け、側面方向断面の概略を示したもので、図１（ａ）は、端子台を成形する前のリードフレーム、図１（ｂ）は、端子台を成形した状態、図１（ｃ）は、巻線を施したトロイダルコアを載置してリード線を接続した状態、図１（ｄ）は、封止成形を終えた状態を示す。
【００２２】
また、図２は、本発明の実施例の表面実装型チョークコイルを得る過程における、リードフレームと端子台を一体成形した状態を示し、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は、側面図である。図３は、本発明の実施例の表面実装型チョークコイルに用いる、巻線を施したトロイダルコアの斜視図である。
【００２３】
図２に示したように、端子台６はリードフレーム１と一体に成形され、中央にはトロイダルコア（図示せず）を載置するための凹部７が貫通孔８を有する状態で形成されているのは、図５に示した従来の端子台と同様である。また、端子台６のトロイダルコアを載置する側、即ち、図における上側にはトロイダルコアに施される巻線（図示せず）を接続するための、リード線接続部５が突出しているのも、図５に示した従来の端子台と同様である。しかし、この場合は、端子台６の底面部１５に段差部１４が設けられている。
【００２４】
また、図３に示したように、本発明に用いるトロイダルコアは、従来の表面実装型コイルに用いるものと、特別な相違はなく、トロイダルコア９に巻線１０（図３では途中が省略されている）が施され、端子に接続するためのリード線１１が設けられている。
【００２５】
図１（ａ）は、リードフレーム１の状態を示している。リードフレーム１は、弾性に富み、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金からなる帯状金属板を、長さ方向に沿う一定間隔で、所要の形状に打ち抜いてあり、互いに対向する一対の端子部２と、両側のフレーム部３と、フレーム部３をつなぐ連結部４からなる。
【００２６】
端子部２は、短冊形状で途中に、折り曲げ加工により立ち上がり片が施され、トロイダルコアに施された巻線のリード線を巻き付けて接続するための切り欠きが設けられ、リード線接続部５を構成している。立ち上がり片の形成は、自動機によりリールに巻かれた長尺リードフレームに、連続的に折り曲げ加工を施し、折り曲げ加工後の長尺リードフレームは、端子部２が１０〜１５個取りで１単位となり、１５〜２０ｃｍの長さに切断される。切断されたリードフレーム１は、端子台を形成するための金型に装填され、ここでは、高分子材料として、ポリアセタールを用いて一体成形した。
【００２７】
図１（ｂ）は、端子台６を成形した状態を示していて、端子台６は、リードフレーム１と一体に成形されている。図１（ｂ）に示したように、リード線接続部５は、トロイダルコアを載置するための凹部７が形成された側に突出した状態となっている。また、端子台６の底面部１５には、本発明の特徴である段差部１４が形成されている。ここでは、この段差の高さを０.５ｍｍとした。
【００２８】
図１（ｃ）は、Ｍｎ−Ｚｎフェライトからなり、巻線を施したトロイダルコアを載置して、リード線を接続した状態を示す。図１（ｃ）に示したように、トロイダルコア９には巻線１０が施され、巻線１０の端末部であるリード線１１は、リード線接続部に巻き付けられ、半田付けが施されている。図１（ｃ）において、１２は半田を示す。
【００２９】
図１（ｃ）に示したトロイダルコアの断面形状は、略長方形であるが、断面形状は、円形、楕円形であってもよい。また、絶縁性を向上するために表面に高分子材料などからなる被覆を施してもよい。
【００３０】
図１（ｄ）は、封止成形を終えた状態を示す。ここでは、エポキシ樹脂を用いて、端子台と、端子台に載置されたトロイダルコアと、巻線のリード線の接続部を覆った状態にした。図１（ｄ）に示したように、ここでは、端子台の貫通孔８のみならず、段差部１４も封止用高分子材料で充填されている。
【００３１】
このため、段差部が設けられていない場合に比較すると、底面部１５の近傍における封止用高分子材料の量が多く、しかも、端子台の底面部と封止用高分子材料の接合面積が広くなっているので、機械的な強度が格段に向上している。
【００３２】
封止が終了した後、端子部２とフレーム部３を切り離し、端子部２を表面実装可能な所定の形状に整形することで、表面実装可能なチョークコイルが得られる。ここでは、実施例として、２端子型のチョークコイルについて説明したが、４端子型のチョークコイル、あるいはトロイダルコア９を複数配置したアレイ型のチョークコイルに対しても適応できるものである。
【００３３】
また、ここでは、チョークコイルを例に挙げて説明したが、他の用途の表面実装型コイルにも、前記の構造や製造方法を適用できることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、端子台の底面部中央部に段差を設けているので、封止成形の際の高分子材料充填過程において、端子台上面から底面部へ向かい貫通部を経由して充填された高分子材料が、端子台底面部の段差によって形成される空間を満たすことで、底面部の強度が向上した、表面実装型コイル及びその製造方法が得られる。
【００３５】
このため、本発明の表面実装型コイルは、リフロー半田付け、あるいは耐熱性試験等を実施するため加熱した場合に、底面部からの膨れや亀裂、など極めて生じ難いので、表面実装に際しての不良発生が少なく、かつ、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の表面実装型チョークコイルの製造過程を４段階に分け、側面方向断面の概略を示す図。図１（ａ）は、端子台を成形する前のリードフレームを示す図。図１（ｂ）は、端子台を成形した状態を示す図。図１（ｃ）は、巻線を施したトロイダルコアを載置してリード線を接続した状態を示す図。図１（ｄ）は、封止成形を終えた状態を示す図。
【図２】本発明の実施例の表面実装型チョークコイルを得る過程における、リードフレームと端子台を一体成形した状態を示す図。図２（ａ）は正面図。図２（ｂ）は、側面図。
【図３】本発明の実施例の表面実装型チョークコイルに用いる、巻線を施したトロイダルコアの斜視図。
【図４】従来の表面実装型のコイルの製造工程を示す図。図４のＡの部分は、リードフレームの形成状態を示す図。図４のＢの部分は、端子台の形成状態を示す図。、図４のＣの部分は、巻線を有するトロイダルコアを載置し、リード線を接続した状態を示す図。図４のＤの部分は、全体を封止した状態を示す図。
【図５】従来の表面実装型コイルを得る過程における、リードフレームと端子台を一体成形した状態を示す図。図５（ａ）は正面図。図５（ｂ）は側面図。
【符号の説明】
１リードフレーム
２端子部
３フレーム部
４連結部
５リード線接続部
６端子台
７凹部
８貫通孔
９トロイダルコア
１０巻線
１１リード線
１２半田
１３封止用高分子材料
１４段差部
１５底面部

Claims

高分子材料とリードフレームとの一体成形により形成されてなり、凹部と該凹部のほぼ中央に配置された貫通孔を有し、かつ接続用端子が突出した構造を有する端子台と、前記端子台の凹部に載置され、前記端子台のトロイダルコア載置側に突出して設けられたリード線接続部に、リード線が接続された巻線が施されてなるトロイダルコアと、前記トロイダルコアが載置された端子台の全面を封止してなる封止用高分子材料から構成される表面実装型コイルにおいて、前記端子台の底面部に、前記貫通孔よりも面積が大きく、かつ前記貫通孔と中心の位置がほぼ一致し、さらに段差の高さが前記リードフレームの厚さと等しい段差部が形成されてなり、前記封止用高分子材料が前記段差部にも、充填されてなることを特徴とする表面実装型コイル。
高分子材料をリードフレームと一体成形することにより、凹部と該凹部のほぼ中央に配置された貫通孔を有し、かつ接続用端子が突出した構造を有する端子台を形成する工程と、前記端子台の凹部に巻線を施したトロイダルコアを載置して、前記端子台のトロイダルコア載置側に突出したリード線接続部に巻線のリード線を接続した後、前記端子台の全面を、封止用高分子材料を用いて一体に封止成形する工程を含む表面実装型コイルの製造方法において、前記端子台を形成する工程においては、前記端子台の底面部に、前記貫通孔よりも面積が大きく、かつ前記貫通孔と中心の位置がほぼ一致し、さらに段差の高さが前記リードフレームの厚さと等しい段差部を形成し、前記封止用高分子材料を封止成形する工程においては、前記段差部にも、前記封止用高分子材料を充填することを特徴とする、請求項１に記載の表面実装型コイルの製造方法。