JP4187705B2 - コイル装置 - Google Patents

Description

本発明はコイル装置に関し、特にコアの保護を図ったコイル装置に関する。

従来より、コイル装置を作業性よく回路基板に実装するための提案が種々なされている。例えば、コアとコアに巻回された導線とにより構成されるコイル部品をベース上に固定し、ベースに電極を設けてコイル部品の導線を継線すると共に、ベースの電極と回路基板上の電極とを半田等により接続するという方法である（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−３３０８２０号公報

近年のコイル装置では、その使用箇所が静的箇所に限らず、振動、衝撃が加えられる動的箇所においてもその需要が多く、広く使用されている。この動的箇所においてコアが剥き出し状態のコイル装置を用いた結果、コア破損等の問題が生じていた。

また、コイル装置が使用される機器において、その縮小化、高密度実装化が進み、狭いスペースに多くのコイル装置を実装した基板を積層する必要がある。しかし、従来のベース上にコアを支持する形態のコイル装置では、その厚さ方向の寸法、即ち上背が高くなるため、コイル装置を実装した基板を多く積層することができなかった。

そこで、本発明は、コアの破損を抑制し、かつ低背としたコイル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のコイル装置は、実装面と実装面の反対面とを有するベースと、巻芯部を備え、ベースにより支持されるドラムコアと、巻芯部に巻回される導線と、導線と継線される継線部を備え、ベースに設けられる一対の電極と、天板と天板の周囲から立設した側壁とを備え、ベースの反対面上に設けられるケースと、を備える。そして、ベースにはドラムコアが挿入可能な貫通孔が形成され、一対の電極はベースの両端にそれぞれ設けられ、ドラムコアは巻芯部の両端に一対の鍔部を備え、ケースの天板と側壁とより形成される空間と貫通孔内とに跨って収納されると共に、天板から吊り下げられ、実装面から非突出かつ該ベースと非干渉に構成されている。

このような構成によると、ベースには立体的な形状のケースが設けられるため、例えばベースとケースとを接着剤等で接合することにより、剛性が増し、コイル装置全体として強度を増すことができる。コアはケース内に画成される空間及びベースに画成された貫通孔内に収納されるため、コイル装置を基板上に実装した後は、外部より接触することができなくなる。よって、コアは外因より保護され、破損等の発生を抑制することができる。また、コイル装置全体の上背は、コアがケース内の空間と貫通孔内とに跨って収納されることにより、コアの厚さと、ケースの厚さとにより規定することができる。ケースはベースに比べてその厚みを薄くすることが可能であるため、コイル装置全体としての上背は、ベースとドラムコアの厚さとにより規定されていた従来品より低背とすることができる。

ドラムコアは、巻芯部の両端に鍔部が設けられた一体成型品とすることができるため、巻芯部と鍔部とをそれぞれ製造した後に一体とする工程を省くことが可能となる。よって製造工程を簡略化することができ、製造が容易となる。また、巻芯部の両端に鍔部が設けられるため、巻芯部に導線を巻回する際に、導線が過度にずれるのを抑制し、巻崩れを発生し難くすることができる。

一対の電極は、ベースの両端にそれぞれ設けられるため、コア本体に設ける必要がないため電極の形成が容易である。また一対の電極はコイル装置の構造体とは別体であるため、コイル装置の強度特性に影響を与えず、コイル装置の強度低下を招くことは無い。さらに一対の電極はベース等とは別に予め成型されてベースに取り付けられるため、寸法精度等を精密にすることが可能となり、特に基板との実装面を平滑に保つことが可能となる。よってコイル装置の実装時の実装性能を増すことができる。尚、ベースの両端にそれぞれ電極が設けられているため、電極及びこれに繋がる配線等が接触することを抑制することができる。

また一対の鍔部は、ドラムコアが空間内に収容された状態で反天板側となる鍔部の巻芯部と接続される面が、反対面と略同一平面上に位置するように構成されていることが好ましい。

また継線部は反対面上に配置されていることが好ましい。

また、ケースは磁性体であってもよいし、樹脂であってもよい。更に、セラミックであってもよい。

ケースを磁性体で製造した場合には、内部に収納したコアを保護しつつ、同じく磁性体であるコアとともにコイル装置を閉磁路構造とすることができる。これによりインピーダンスの増加を図ることができ、コイル装置としての性能を増加させることができる。ケースを樹脂で製造した場合には、磁性体で製造したケースに比べて衝撃に強いため、コアの保護性能をより高めることが可能となる。また、磁性体で製造したケースに比べて製造が容易であるため、生産性をより高めることができる。ケースをセラミックで製造した場合には、セラミック基材の高剛性により、外因に対しての保護性能が高いケースを製造することができ、コアの保護性能を高めることができる。また、セラミック基材は、コアの基材であるフェライト等の磁性体と線膨張係数が略等しいため、コイル装置のリフロー時にコアとの間に歪みが発生し難く、コア割れを抑制することができる。

本発明のコイル装置によれば、コアの破損を抑制し、かつ低背とすることができる。

本発明の実施の形態によるコイル装置について図１から図５を参照しながら説明する。図１に示すコイル装置１は、プリント配線基板等にリフロー半田付け等で面実装され、各種電子機器、例えばＨＤＤ等にチョークコイルとして適用される部品であり、その大きさは、約６ｍｍ四方の略正方形で上背が２ｍｍ程度である。コイル装置１は、図１及び図２に示されるように、ベース２と、ケース３と、コア４と、電極である金属端子５、５と導線６（図１）とを備えている。

ベース２は、コイル装置１を基板に実装する際に実装面となる部材であり、樹脂製で略正方形の板材より製造されている。図２に示すように、ベース２の略中央には、貫通孔画成部２Ａにより実装面を貫く貫通孔２ａが画成されている。この貫通孔２ａは、少なくとも後述のコア４の鍔部４Ｂが挿入可能な大きさである。ベース２の実装面の反対面で対向する二つの角部周辺は、その厚さが他の部分より薄い低段部となっており、この低段部が金属端子５を取り付ける被取付部２ｂとなる。被取付部２ｂのベース２の一辺付近かつ角部付近には、一辺と略平行な凸部２Ｂが設けられている。また、この一辺の略中央付近は、ベース２の他辺側に向かって凹んでいる凹部２ｃが形成されている。この凹部２ｃが金属端子５を外挿する箇所になる。尚、上述の被取付部２ｂ等は、ベース２の一方の角部に設けられていると共に、対向する角部にも同一形状で設けられている。

金属端子５は、図２の被取付部２ｂの形状に適合した形状となるように、略平面状の金属板を用いて成型されている。図２に示すように、被取付部２Ｂに取り付けられる取付部５Ａは、金属端子５を構成する板の一部を金型により折り曲げ加工して、断面形状が略コの字形状になるように構成されている。この取付部５Ａの略コの字形状の内部に被取付部２ｂが挿入される様に、取付部５Ａが被取付部２ｂに外挿される。また、この取付部５Ａの実装面側に位置する部分は、プリント配線基板等にコイル装置１を実装する際の端子電極５Ｄとなる。この端子電極５Ｄは、金型による折り曲げ加工により形成されるため、容易に成型可能であり、かつ不要な変形が発生し難く、プリント配線基盤等の電極と接する箇所は金属端子５の基材である金属板と同様に平面より構成される。よって、端子電極５Ｄは極めて平滑な状態にあり、実装時にリフロー半田付け等により融着を行う際にも端子電極５Ｄの不要な変形等による融着ミスを低減することが可能となる。

図１に示すように金属端子５をベース２に取り付けた状態で、金属端子５の、取付部５Ａからベース２の一方の角部までの端部５ａは、ベース２の一辺よりも若干他辺側に位置するように形成されている。またベース２の当該端部５ａに対応する位置には凸部２Ｂが設けられているため、この端部５ａは凸部２Ｂと係止し、金属端子５がベース２より脱落するのを抑制する。

また、金属端子５の、ベース２の一方の角部に対応する箇所には、図２に示すように、導線６を継線する継線部５Ｃが設けられており、この継線部５Ｃの根本部分には、導線６をかしめて固定する固定部５Ｂが設けられている。この金属端子５は、一方の被取付部２ｂのみならず、他方の被取付部２ｂにも同様に設けられる。この時にそれぞれの端子電極５Ｄ、５Ｄは、ベース２の対向する２辺に位置することになる。よって、高密度にコイル装置１が実装された場合に、端子電極５Ｄ、５Ｄの距離が離れているため、端子電極５Ｄ、５Ｄ間でリフロー半田等が流れ出してショートすることを抑制することができる。

ケース３はアルミナ等を焼成して作成したセラミック製であり、図３に示すように、略円形の天板３Ａと、天板３Ａの周辺から立設した側壁３Ｂとにより構成される。また、側壁３Ｂには、一対の切込３ａ、３ａが形成されており、この切込３ａ、３ａは、天板３Ａの円周上の対向する位置に設けられている。また、側壁３Ｂの内周における直径は、貫通孔２ａの直径と略同じに成るように形成されている。また、図５に示すように、側壁３Ｂの延出量ｔ２は、ベース２の厚さｔ１が加えられたときにコア４の厚さＴより若干短くなるように定められる。

コア４はフェライト等の磁性体であり、図４に示すように、略円柱状の巻芯部４Ａの両端に略円盤状の鍔部４Ｂ、４Ｂが一体に設けられている。このコア４は、鍔部４Ｂ、４Ｂと巻芯部４Ａとが一体に形成されている。よってコイル装置１を製造する際に、改めて鍔部４Ｂと巻芯部４Ａとを接合する必要がないため、その分作業工程を減少することができる。また、図５に示すように、鍔部４Ｂ、４Ｂに挟まれた巻芯部４Ａに導線６を巻回するため、巻回時に導線６の巻崩れが抑制され、好適に導線６を巻回することができる。

上述のベース２、ケース３、コア４、金属端子５、５、及び導線６によりコイル装置１を構成するには、先ずベース２に金属端子５、５を取り付けると共に、コア４に導線６を巻回する。この時に、導線６の両端が、それぞれ巻回された導線６の最外層より延出されるように巻回することが望ましい。

この導線６が巻回されたコア４を、ケース３の天板３Ａと側壁３Ｂとより構成される空間内に鍔部４Ｂより挿入する。この時に天板３Ａの鍔部４Ｂと当接する箇所には予め接着剤が塗布されているため、コア４とケース３とは接着されて一体となる。また導線６は、その一端と他端とがそれぞれ側壁３Ｂの切込３ａ、３ａ、よりケース３外に引き出される。また、コア４のケース３に挿入した方向の反対側の鍔部４Ｂは、側壁３Ｂの延出方向先端より突出した状態にあり、その突出量は、ベース２の厚みに対して若干短くなっている。

この状態で、コア４及びケース３とベース２とを、ケース３より突出している鍔部４Ｂを貫通孔２ａに挿入するように接合する。この時に、切り込み３ａ、３ａは、ベース２に取り付けられる金属端子５、５と対向する位置に配置される。また、この接合は接着剤により行われる。

ケース３とベース２とを接合することにより、コア４はベース２の実装面側を除いて覆われた状態となるため、外部から接触することができなくなる。また、コア４は、ケース３内に吊り下げられた状態で、直接ベース２とは当接せずにベース２に支持されている。よって、ベース２が実装されているプリント配線基板等が変形したとしても、その変形はケース３を介してのみ伝わり、ベース２より直接伝達されることは無い。特に本実施の形態のように高強度であるセラミック製のケース３では、その変形がコア４に伝達されることは殆ど無い。更に、高強度のケース３をベース２に接着することにより、ベース２自体の強度も高めることができる。よって、他の装置との接触や基板の変形等の外因によるコア４の破損を抑制することが可能となる。

また、コイル装置１の上背は、ベース２とケース３との厚みの和により規定されるが、ケース３に設けられる空間と貫通孔２ａとの中にコア４が挿入されているため、このコイル装置１の上背は、実質コア４と天板３Ａとの厚みにより規定される。天板３Ａは、ケース３を構成する部分の一部分であるが、ケース３は、側壁３Ｂを厚くすることにより、その剛性を保つことが可能であり、天板３Ａ自体を不要に厚くする必要はない。よって、天板３Ａは薄くすることができ、天板３Ａとコア４とにより規定されるコイル装置１の上背を低背とすることが可能となる。

ケース３をベース２に接着した後に、切込３ａ、３ａより引き出された導線６の両端が金属端子５、５の継線部５Ｃ、５Ｃ上に配線される。この時に、図５に示すように、貫通孔２ａ側の鍔部４Ｂの巻芯部４Ａ側の面と、ベース２の実装面の反対面とは、略同じ高さにある。よって、巻芯部４Ａに巻回された導線６は、コア４やベース２の何処かに形成される角部分に当接することなく、かつ過度に屈曲することなく巻芯部４Ａから継線部５Ｃ、５Ｃに配線することができ、導線６の断線等を抑制することが可能となる。そして固定部５Ｂ、５Ｂにより、導線６の両端がかしめられて金属端子５、５に固定され、図１に示すコイル装置１が完成する。尚、この係止部５Ｃ、５Ｃはこの後半田付け等により電気的に一体とすることが望ましい。

本発明によるコイル装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えばケース３を、コア４と同じフェライトより形成しても良いし、樹脂素材により形成しても良い。

本発明実施の形態にかかるコイル装置の斜視図。 本発明実施の形態にかかるコイル装置の分解斜視図。 本発明実施の形態にかかるコイル装置のケースの斜視図。 本発明実施の形態にかかるコイル装置のコアの側面図。 本発明実施の形態にかかるコイル装置の断面図。

符号の説明

１ コイル装置 ２ ベース ２Ａ 貫通孔画成部 ２Ｂ 凸部 ２ａ 貫通孔
２ｂ 被取付部 ２ｃ 凹部 ３ ケース ３Ａ 天板 ３Ｂ 側壁
３ａ 切込 ４ コア ４Ａ 巻芯部 ４Ｂ 鍔部 ５ 金属端子
５Ａ 取付部 ５Ｂ 固定部 ５Ｃ 継線部 ５Ｄ 端子電極 ５ａ 端部
６ 導線

Claims (6)

1. 実装面と該実装面の反対面とを有するベースと、
   巻芯部を備え、該ベースにより支持されるドラムコアと、
   該巻芯部に巻回される導線と、
   該導線と継線される継線部を備え、該ベースに設けられる一対の電極と、
   天板と該天板の周囲から立設した側壁とを備え、該ベースの該反対面上に設けられるケースと、を備えたコイル装置であって、
   該ベースには、該ドラムコアが挿入可能な貫通孔が形成され、
   一対の該電極は該ベースの両端にそれぞれ設けられ、
   該ドラムコアは、該巻芯部の両端に一対の鍔部を備え、該ケースの天板と側壁とより形成される空間と該貫通孔内とに跨って収納されると共に、該天板から吊り下げられ、該実装面から非突出かつ該ベースと非干渉に構成されていることを特徴とするコイル装置。
2. 該一対の鍔部は、ドラムコアが該空間内に収容された状態で反天板側となる鍔部の該巻芯部と接続される面が、該反対面と略同一平面上に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 該継線部は該反対面上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
4. 該ケースは磁性体であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載のコイル装置。
5. 該ケースは樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載のコイル装置。
6. 該ケースはセラミックであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載のコイル装置。

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