JP4068630B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、コイル部品等の電子部品を回路基板に実装してなる電子機器に関するものである。

従来の電子機器としては、例えば特許文献１に記載されているように、基板のランド上に電子部品の電極を導電性ペーストで接合すると共に、導電性ペーストによる接合強度を補うために、電子部品における電極以外の部分と基板の表面とを熱硬化接着剤で接着したものが知られている。
特開平９−１７６０１号公報

しかしながら、上記従来技術においては、導電性ペーストの他に熱硬化接着剤を使用するため、電子機器の製作時の工程数が増えてしまう。また、電子機器の使用環境によっては、熱硬化接着剤が劣化して、電子部品と基板との実装強度が保てなくなる可能性がある。

本発明の目的は、製作の工程数を増やすことなく、導電性ペーストによりコイル部品を回路基板に高強度で実装することができる電子機器を提供することである。

本発明は、ランドパターン部を有する回路基板と、回路基板に導電性ペーストで実装されるコイル部品とを備えた電子機器であって、コイル部品は、巻線が巻回される巻芯部と、巻芯部の両端に設けられた１対の鍔部とを有し、各鍔部は、巻芯部と結合された鍔本体と、鍔本体の両側に設けられ、巻線と電気的に接続されると共にランドパターン部と電気的に接続される１対の電極部とをそれぞれ有し、鍔本体は、電極部に対して巻芯部側に突出しており、電極部と鍔本体において電極部に隣接する領域とが、導電性ペーストによりランドパターン部に接合されていることを特徴とするものである。

コイル部品と回路基板との実装に導電性ペーストを使用する場合には、半田による実装に比べて、十分に低い温度で実装可能となるため、高温の熱が回路基板上の他の部品に影響を与えることが殆ど無いという利点がある。しかし、導電性ペーストを使用した時の実装強度は、半田を使用した時の実装強度に比べて弱い。そこで、電子機器を作製すべくコイル部品を回路基板に実装する際には、コイル部品の電極部と回路基板のランドパターン部とを導電性ペーストで接合することに加え、コイル部品の各鍔部の鍔本体において電極部に隣接する領域とランドパターン部とを接合する。これにより、導電性ペーストによる電極部とランドパターン部との接合を補うために接着剤を使用しなくても、回路基板に対するコイル部品の実装強度を高くすることができる。しかも、鍔本体において電極部に隣接する領域が例えばセラミック焼結体やフェライトで形成されている場合には、その領域の表面が電極部の表面に比べて粗くなるため、鍔本体の当該領域の表面に導電性ペーストが入り込んでアンカー効果が生じることになり、回路基板に対するコイル部品の実装強度が十分高くなる。さらに、上記のように接着剤を使用する必要が無くなるため、電子機器の製作時の工程数を増やさずに済む。

好ましくは、電極部の回路基板側の面と鍔本体の回路基板側の面において電極部に隣接する領域とが、導電性ペーストによりランドパターン部に接合されている。この場合には、電極部と鍔本体において電極部に隣接する領域とを、導電性ペーストによりランドパターン部に簡単に且つ見た目良く接合することができる。

このとき、電極部の回路基板側の面と鍔本体の回路基板側の面において電極部に隣接する領域とが面一であることが好ましい。この場合には、電極部の回路基板側の面と鍔本体の回路基板側の面において電極部に隣接する領域とを、導電性ペーストによりランドパターン部に確実に且つ安定して接合することができる。これにより、回路基板に対するコイル部品の実装強度をより高くすることが可能となる。

また、好ましくは、電極部は、導電性ペーストを介してランドパターン部に面接触している。この場合には、電極部とランドパターン部との接合面積が大きくなるため、電極部を導電性ペーストによりランドパターン部に十分に安定して接合することができる。これにより、回路基板に対するコイル部品の実装強度を更に高くすることが可能となる。

さらに、好ましくは、鍔本体において電極部に隣接する領域は、セラミック焼結体により形成されている。セラミック焼結体は平面状に加工しやすいため、鍔本体において電極部に隣接する領域をセラミック焼結体で形成することで、鍔本体とランドパターン部との接合強度を高くすることができる。また、セラミック焼結体は経時安定性に優れているため、鍔本体において電極部に隣接する領域をセラミック焼結体で形成することで、鍔本体とランドパターン部との高い接合強度を維持することができる。

本発明によれば、製作の工程数を増やすことなく、導電性ペーストによりコイル部品を回路基板に高強度で実装することができる。これにより、電子機器の高信頼性を維持することが可能となると共に、電子機器の製作面において有利となる。

以下、本発明に係わる電子機器の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる電子機器の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示す電子機器の側面図である。各図において、本実施形態の電子機器１は、複数のランドパターン部２を有する回路基板３と、導電性ペースト（ここではＡｇペースト）Ｐにより回路基板３に実装される電子部品４とを備えている。電子部品４は、例えば電源ライン用のコモンモードフィルタを構成するコイル部品である。

コイル部品４は、図１〜図３に示すように、部品本体部としてのドラムコア５と、板状コア６とを有している。これらのドラムコア５と板状コア６は、好ましくは経時安定性が高く且つ平面加工が行いやすいセラミック焼結体等で形成されている。

ドラムコア５は、図４に示すように、巻芯部７と、この巻芯部７の両端に設けられた１対の鍔部８Ａ，８Ｂとを有している。巻芯部７と鍔部８Ａ，８Ｂは、一体的に形成されている。巻芯部７は略四角柱形状を有し、鍔部８Ａ，８Ｂは略直方体形状を有している。巻芯部７には、２本の巻線（導線）９，１０が巻回されている。これらの巻線９，１０は、互いに電気的に絶縁されている。

鍔部８Ａ，８Ｂは、巻芯部７と結合された鍔本体１１と、この鍔本体１１の両側に設けられた１対の電極形成部１２とをそれぞれ有している。鍔部８Ａの一方の電極形成部１２と鍔部８Ｂの一方の電極形成部１２とには、巻線９の両端側部分と電気的に接続される電極端子金具１３がそれぞれ取り付けられている。鍔部８Ａの他方の電極形成部１２と鍔部８Ｂの他方の電極形成部１２とには、巻線１０の両端側部分と電気的に接続される電極端子金具１４がそれぞれ取り付けられている。電極端子金具１３，１４は、回路基板３上のランドパターン部２と導電性ペーストＰを介して電気的に接続される電極部である。

電極端子金具１３，１４は、断面コの字状を有し、電極形成部１２の上面及び下面を外側から挟んでかしめることにより、電極形成部１２に装着される。電極端子金具１３，１４には、巻芯部７に巻回された巻線９，１０の両端側部分を接続するための継線片１５が設けられている。巻線９の両端側部分をそれぞれ電極端子金具１３上に載せた状態で、各継線片１５を図３に示すように立った状態から下側に折り曲げることにより、各継線片１５によって巻線９の両端側部分が挟み込まれて継線される。そして、例えば巻線９の両端側部分及び各継線片１５にレーザ光を照射することにより、巻線９と電極端子金具１３とを溶融させて接合する。巻線１０についても、上記と同様にして電極端子金具１４に接続される。

電極端子金具１３，１４は、例えば燐青銅やＮｉ合金（４２アロイ）からなる素地にＮｉめっき及びＡｕめっきを順に施してなるものである。なお、最外層のめっき材料としては、特にＡｕに限られず、白金や銀パラジウム等のように、導電性ペーストとして使用されるＡｇペーストにより酸化しないものであれば良い。

このような電極端子金具１３，１４が鍔部８Ａ，８Ｂの電極形成部１２に取り付けられた状態では、図２に示すように、鍔部８Ａ，８Ｂの鍔本体１１の実装面（下面）１１ａと電極端子金具１３，１４の実装面（下面）１３ａ，１４ａとが面一になっているのが好ましい。

板状コア６は、上記のようなドラムコア５の上面に接着剤等で固着される。ドラムコア５上に板状コア６を設けることにより、コイル部品４は閉磁路構造を有することになる。これにより、漏れ磁束が低減されるため、コイル部品４のインピーダンス特性を向上させることができ、ノイズの発生を抑制することが可能となる。

以上のように構成した電子機器１においては、導電性ペーストＰによりコイル部品４が回路基板３に実装されている。このとき、導電性ペーストＰは、図２に示すように、電極端子金具１３，１４の下面１３ａ，１４ａの全体及び鍔部８Ａ，８Ｂの鍔本体１１の下面１１ａにおける電極端子金具１３，１４に隣接した端部領域とランドパターン部２との間に介在されている。また、電極端子金具１３，１４の下面１３ａ，１４ａ及び鍔本体１１の下面１１ａは、導電性ペーストＰを介してランドパターン部２に面接触した状態となっている。これにより、コイル部品４とランドパターン部２との接合面積を増やすことができる。

ここで、導電性ペーストＰは、半田に比べて十分に低温（例えば１５０℃程度）で、しかも比較的短い時間（例えば３０分程度）で硬化して接着可能となる。これにより、回路基板３上の他の部品が高温の熱による影響を受けて破壊・損傷することを回避できる。

ところで、電極端子金具１３，１４の表面にはＡｕめっきが施されているので、電極端子金具１３，１４と導電性ペーストＰとの食い付き性（接触力）があまり強くない。一方、ドラムコア５はセラミック焼結体等で形成されているため、ドラムコア５の素地表面は粗面となっている。このため、ドラムコア５の素地表面に導電性ペーストＰが付着されると、ドラムコア５の素地表面に存在する凹凸に導電性ペーストＰが入り込み、アンカー効果によってドラムコア５と導電性ペーストＰとの食い付き性が強くなる。

本実施形態の電子機器１においては、電極端子金具１３，１４とランドパターン部２との間に導電性ペーストＰを介在させるだけでなく、鍔部８Ａ，８Ｂの鍔本体１１において電極端子金具１３，１４に隣接する端部領域とランドパターン部２との間にも導電性ペーストＰを介在させているので、コイル部品４をランドパターン部２に強固に接着することができる。しかも、電極端子金具１３，１４の下面１３ａ，１４ａと鍔本体１１の下面１１ａとが面一になっていると共に、電極端子金具１３，１４が導電性ペーストＰを介してランドパターン部２に面接触されているので、コイル部品４とランドパターン部２とを十分に安定して接着することができる。

このように本実施形態によれば、導電性ペーストＰによりコイル部品４を回路基板３に実装するにあたり、電極端子金具１３，１４とランドパターン部２との接合強度を、導電性ペーストＰとは別の接着剤で補わなくても、回路基板３に対するコイル部品４の実装強度を高くすることができる。これにより、例えば振動の激しい自動車等に電子機器１を搭載する場合であっても、高い信頼性を維持することが可能となる。

また、導電性ペーストＰとは別の接着剤を用意したり、当該接着剤を回路基板３に塗布する必要が無いので、電子機器１の製造にかかる工程数を増やさずに済む。これにより、電子機器１の製造工程を簡略化し、製造コストを抑えることが可能となる。

図５は、本発明に係わる電子機器の他の実施形態を示す斜視図であり、図６は、図５に示す電子機器の側面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

各図において、本実施形態の電子機器２０は、上述した実施形態におけるコイル部品４に代えて、コイル部品２１を備えている。コイル部品２１は、部品本体部としてのドラムコア２２と、板状コア６とを有している。ドラムコア２２は、図７に示すように、上述した実施形態におけるドラムコア５とほぼ同じ構造の巻芯部７及び鍔部８Ａ，８Ｂを有している。巻芯部７には、巻線９，１０が巻回されている。

鍔部８Ａの一方の電極形成部１２と鍔部８Ｂの一方の電極形成部１２とには、巻線９の両端側部分と電気的に接続されるめっき電極２３がそれぞれ設けられている。鍔部８Ａの他方の電極形成部１２と鍔部８Ｂの他方の電極形成部１２とには、巻線１０の両端側部分と電気的に接続されるめっき電極２４がそれぞれ設けられている。これらのめっき電極２３，２４は、回路基板３上のランドパターン部２と導電性ペーストＰを介して電気的に接続される電極部である。

めっき電極２３，２４は、電極形成部１２の上面、下面及び外側の側面を覆うように断面コの字状に形成されている。具体的には、めっき電極２３，２４は、図８に示すように、電極形成部１２の表面に形成されたＡｕの焼付層２５と、この焼付層２５上に形成されたＮｉめっき層２６と、このＮｉめっき層２６上に形成されたＡｕめっき層２７とからなる３層構造をなしている。なお、めっき電極２３，２４の最外層２７は、特にＡｕに限られず、白金や銀パラジウム等で形成しても良い。

めっき電極２３，２４の下面（実装面）２３ａ，２４ａと鍔部８Ａ，８Ｂの鍔本体１１の下面（実装面）１１ａとは、図６に示すように面一になっているのが好ましい。また、巻線９の両端側部分は、めっき電極２３上に載せた状態で、例えば熱圧着等によりめっき電極２３に接続される。巻線１０の両端側部分は、同様の手法によりめっき電極２４に接続される。

このようなコイル部品２１は、導電性ペーストＰにより回路基板３に実装される。このとき、導電性ペーストＰは、図６に示すように、めっき電極２３，２４の下面２３ａ，２４ａの全体及び鍔本体１１の下面１１ａにおけるめっき電極２３，２４に隣接した端部領域とランドパターン部２との間に介在されている。また、めっき電極２３，２４の下面２３ａ，２４ａ及び鍔本体１１の下面１１ａは、導電性ペーストＰを介してランドパターン部２に面接触した状態となっている。

このようにしてコイル部品２１を回路基板３に実装するので、特に導電性ペーストＰとは別の接着剤を使用しなくても、導電性ペーストＰによりコイル部品２１を回路基板３に高強度で実装することができる。また、電子機器２０の製造にかかる工程数を増やさずに済むため、製造工程の簡略化及び低コスト化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、鍔部８Ａ，８Ｂの下面において電極端子金具１３，１４またはめっき電極２３，２４に隣接する領域を導電性ペーストＰで回路基板３のランドパターン部２に接合するようにしたが、特にこの構造には限られない。例えば導電性ペーストＰを電極端子金具１３，１４またはめっき電極２３，２４に対して外側に回り込ませることで、鍔部８Ａ，８Ｂの側面において電極端子金具１３，１４またはめっき電極２３，２４に隣接する領域を導電性ペーストＰでランドパターン部２に接合させても良い。

また、上記実施形態では、巻芯部と１対の鍔部とからなるドラムコアを横にした状態で、回路基板に実装するタイプのコイル部品を使用しているが、コイル部品のコア構造としては、特にこれに限られない。例えば、ドラムコアを立てた状態で回路基板に実装するタイプのコア構造も適用できるし、或いは巻芯部と１対の鍔部とからなるドラムコアと、このドラムコアを包囲するリングコアとを有するタイプのコア構造も適用可能である。また、ドラムコアの巻芯部に巻かれる巻線の本数についても、特に２本には限られない。

さらに、上記実施形態の電子機器は、コイル部品を回路基板に実装したものであるが、回路基板に実装される電子部品としては、特にコイル部品には限られず、例えばコンデンサ等のように回路基板のランドパターン部と電気的に接続される電極部を有するものであれば、適用可能である。

本発明に係わる電子機器の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す電子機器の側面図である。 図１に示すコイル部品の分解斜視図である。 図１に示すドラムコアの斜視図である。 本発明に係わる電子機器の他の実施形態を示す斜視図である。 図５に示す電子機器の側面図である。 図５に示すドラムコアの斜視図である。 図７に示すめっき電極を含むドラムコアの拡大断面図である。

符号の説明

１…電子機器、２…ランドパターン部、３…回路基板、４…コイル部品（電子部品）、５…ドラムコア（部品本体部）、８Ａ，８Ｂ…鍔部、１１…鍔本体、１１ａ…下面（回路基板側の面）、１３…電極端子金具（電極部）、１３ａ…下面（回路基板側の面）、１４…電極端子金具（電極部）、１４ａ…下面（回路基板側の面）、２０…電子機器、２１…コイル部品（電子部品）、２２…ドラムコア（部品本体部）、２３…めっき電極（電極部）、２３ａ…下面（回路基板側の面）、２４…めっき電極（電極部）、２４ａ…下面（回路基板側の面）。

Claims (5)

1. ランドパターン部を有する回路基板と、前記回路基板に導電性ペーストで実装されるコイル部品とを備えた電子機器であって、
   前記コイル部品は、巻線が巻回される巻芯部と、前記巻芯部の両端に設けられた１対の鍔部とを有し、
   前記各鍔部は、前記巻芯部と結合された鍔本体と、前記鍔本体の両側に設けられ、前記巻線と電気的に接続されると共に前記ランドパターン部と電気的に接続される１対の電極部とをそれぞれ有し、
   前記鍔本体は、前記電極部に対して前記巻芯部側に突出しており、
   前記電極部と前記鍔本体において前記電極部に隣接する領域とが、前記導電性ペーストにより前記ランドパターン部に接合されていることを特徴とする電子機器。
2. 前記電極部の前記回路基板側の面と前記鍔本体の前記回路基板側の面において前記電極部に隣接する領域とが、前記導電性ペーストにより前記ランドパターン部に接合されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記電極部の前記回路基板側の面と前記鍔本体の前記回路基板側の面において前記電極部に隣接する領域とが面一であることを特徴とする請求項２記載の電子機器。
4. 前記電極部は、前記導電性ペーストを介して前記ランドパターン部に面接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電子機器。
5. 前記鍔本体において前記電極部に隣接する領域は、セラミック焼結体により形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の電子機器。
   

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