JP4306666B2 - 面実装型インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、ポット型コアとカバーコアとを上下から重ね合わせると共に、平角コイルを収納する面実装型インダクタに係り、特には組立て精度を高めインダクタンス特性を向上させると共に漏洩磁束をなくす面実装型インダクタに関するものである。

この出願に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−２０７３７１号公報

文献１の面実装型インダクタについて、図面を参照して説明する。
図６は文献１の面実装型インダクタの斜視図である。
図６において、文献１は、矩形状の底面部を有しこの底面部の両端部に上方へ突出する一対の周壁部が立設されると共に中央部に上方へ突出する円柱状の磁芯部１０１を設けたフェライトからなるコア１００と、このコア１００の磁芯部１０１に嵌合される空芯コイルの巻線２００と、このコア１００の上方の開口部を閉塞するフェライトからなる平板状の磁性体３００と、このコア１００の底面部の下面に設けられたコア１００の底面部と略同一サイズの樹脂成形体４００と、この樹脂成形体４００に固定された巻線の端末を絡げる端子５００とより構成されている。

このような文献１は、コア１００の周壁部の両側に一対の空間部を有する切欠部１０２が設けられ、この切欠部１０２を閉塞するように樹脂成形体４００の底面から上方へ突出した両側部１０３が設けられている。この両側部１０３には巻線の端末を絡げるＬ字状の折曲された端子５００が設けられており、このＬ字状の端子５００は、巻線の端末を絡げた後に半田付けされランドパターンを有する実装基板に電気的に接合される。

しかしながら、このような文献１のものでは、コア１００と磁性体３００との固定に熱硬化性合成樹脂接着剤を塗布しているが、コア１００と磁性体３００に位置決めがないため組立て作業中にコア１００と磁性体３００との位置が動いてしまうことがあった。そのためコア１００と磁性体３００との中心の位置ずれに起因する電気的特性（インダクタンス値、直流重畳特性）にばらつきが生じることがあった。
また、コア１００の周壁部の両側に一対の空間を有する切欠部１０２が設けられ、両側部１０３にて閉塞しているが両側部１０３は樹脂で形成されているため、漏洩磁束が生じ電気的特性にばらつきがあった。

また、巻線を巻回してコアに組込み後、巻線端末をＬ字状の端子に絡げて半田付けするが、作業性が上がらず且つ作業時間が長くなってしまうと共に、絡げる作業時に、巻線の皮膜が傷つく等によって巻線の断線不良が発生することがあり、信頼性が低下してしまうことがあった。また、組立て完成後は、ランドパターンを有する実装基板に実装される時に、コアの底面部の下面には樹脂成形体が設けられているため、樹脂成形体によって実装基板とコアとを電気的に絶縁することができるが、昨今の電子機器に伴う低背化の要請に応えきれなくなっていた。

また、文献１のものでは磁性体３００は平板状に構成されているが、表面実装型インダクタではＴ型コアも多用される。このＴ型コアは略円形をした鍔部とこの鍔部の中央に形成された円柱状の磁芯部を備えている。Ｔ型コアは、磁芯部に空芯コイルが挿入され、このＴ型コアと重ね合わせるポット型コアの筒状の底部に、磁芯部の先端が接触しながら接着剤等により位置決めされる。そして鍔部外側とポット型コアの外周との間には空隙を持たせてインダクタンス特性を出している。しかし、Ｔ型コアを上方から見ると、空隙から漏洩磁束が生じて周辺機器に影響を及ぼしていた。

そこで本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、組立て作業性が良く、漏洩磁束をなくすと共に、小型化や低背化にも対応できる面実装型インダクタを提供するものである。

上記課題を解決するため、本願発明では請求項１に示すように、外壁を有する有底略四角形状のポット型コアと、前記ポット型コアの開放端を閉塞するカバーコアと、前記ポット型コアあるいは前記カバーコアの少なくとも一方の中央に設けられた磁芯部と、前記磁芯部に嵌合される平角線を巻回した平角コイルと、前記ポット型コアの外壁面に設けられた一対の印刷電極とを備える面実装型インダクタであって、
前記ポット型コアと前記カバーコアは、前記磁芯部において空隙を有しており、
前記印刷電極は、前記ポット型コアの４つの角部の内、対向する２つの前記角部に設けられ、
前記外壁面の前記印刷電極に隣接して開放端側に開放された２つのコ形状の窓部を有し、
前記窓部は、前記印刷電極が形成されていない２つの前記角部の内、一方の角部に隣接する２つの前記外壁面に一箇所ずつ形成され、
一方の前記コ形状の窓部の底面の高さが、他方の前記コ形状の窓部の底面の高さよりも前記平角線の幅相当分だけ高く、
前記平角コイルは、クロスワイズ法により上下２層に巻回され、上層側の端末が前記一方の窓部を通して隣接する前記印刷電極に電気的に接続され、下層側の端末が前記他方の窓部を通して隣接する前記印刷電極に電気的に接続されることを特徴とする面実装型インダクタである。

請求項２に示すように、前記カバーコアには、前記他方の窓部に対応する部分に前記平角線の幅相当分の高さを有する突起部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面実装型インダクタである。

請求項３に示すように、前記ポット型コアは、前記外壁の開放端に前記カバーコアと位置決めする位置決め機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の面実装型インダクタである。

請求項４に示すように、前記位置決め機構は、前記カバーコアに設けられた凸部もしくは凹部に対応して前記ポット型コアに設けられた凹部もしくは凸部であることを特徴とする請求項３に記載の面実装型インダクタである。

外壁を有するポット型コアと、ポット型コアの開放端の上面を閉塞するカバーコアを設けたため、ポット型コアの外壁とカバーコアとの間には空隙がなくなり、カバーコアを上面から見たとき漏洩磁束がなくなる。

また、ポット型コアの外壁の上面に、例えばカバーコアに設けられた凸部もしくは凹部に対応する凹部もしくは凸部を設けるなどして、カバーコアと位置決めする位置決め機構を設けたことにより、組立て作業中にポット型コアとカバーコアの位置が動いてしまうことがなくなり、位置精度が向上し電気的特性のばらつきがなくなる。

また、継線作業の作業効率を高めるためには、コイルの両端末を捻ることなく窓部から引き出すのが好ましいものの、クロスワイズ法により２層に巻回された平角コイルの両端末を捻ることなく窓部から引き出すためには、窓部の高さが平角コイル２層分の幅の高さになり、各端末を窓部に通すと、残りの１層分の空間に漏洩磁束が生じインダクタンス値が悪化してしまう。
これに対し、上側層の端末を挿入する一方のコ形状の窓部の底面の高さを、他方のコ形状の窓部の底面の高さよりも平角線の幅相当分だけ高くし、カバーコアの下層側の端末を挿入する窓部に対応する部分に平角線の幅相当分の高さを有する突起部を設けることにより、継線作業の作業効率を高めつつも、漏洩磁束を少なくでき、インダクタンス値が向上する。

また、巻線の端末を電極に固定する際に、平角コイルを用いているので、端末を端子に絡げて半田固定を行わず、簡単に電極に固定でき作業性がよくなり信頼性が低下してしまうことがない。またＬ字状の端末を使わずに平角コイルを用いているので、低背化に対応でき小型化できる。

本発明の面実装型インダクタは、外壁を有する有底略四角形状のポット型コアと、前記ポット型コアの開放端を閉塞するカバーコアと、前記ポット型コアあるいは前記カバーコアの少なくとも一方の中央に設けられた磁芯部と、前記磁芯部に嵌合される平角線を巻回した平角コイルと、前記ポット型コアの外周面に設けられた一対の電極とを備える面実装型インダクタであって、前記ポット型コアと前記カバーコアは、前記磁芯部において空隙を有しており、前記ポット型コアは、前記外壁の開放端に前記カバーコアと位置決めする位置決め機構を有すると共に、前記外壁の一部に前記電極に隣接して開放端側に開放された２つのコ形状の窓部を有し、前記平角コイルの端末は、前記窓部を通して前記電極に電気的に接続される。

以下、本発明の面実装型インダクタの実施形態例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る面実装型インダクタの分解斜視図である。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る面実装型インダクタの完成平面図である。
図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る面実装型インダクタの完成底面図である。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る面実装型インダクタの完成断面図である。

（第１の実施形態）
本実施形態における面実装型インダクタは、図１〜図４に示すように、底面が略四角形状で中央に円柱状の磁芯部１１と外壁１２を有するポット型コア１と、このポット型コア１の磁芯部１１に嵌合される平角コイル２と、このポット型コア１の外周面に設けられると共に平角コイル２を電気的に接続する電極３ａ、３ｂと、このポット型コア１を閉塞する平板状のカバーコア４により構成されている。

ポット型コア１は、フェライト材料からなり、略四角形状の底面とこの底面と一体的に立設される、その中心部に円柱状の磁芯部１１と外壁１２とを有する。磁芯部１１と外壁１２との間には平角コイル２を収納するコイル収納部１３が設けられている。またコイル収納部１３には、巻回された平角コイル２の底面が配置される底面部１３ａを有する。

またポット型コア１は、４つの角部の内、対向する２つの角部をテーパ状に面取りしている。この面取りされた角部は、平角コイル２の端末２ａ、２ｂを電気的に接続する電極３ａ、３ｂが設けられている。

この電極３ａ、３ｂは、印刷電極３１ａ、３１ｂで構成され、平角コイル２の端末２ａ、２ｂが接続される接続部３１と、この接続部３１に連結されプリント基板のランドパターン等に半田付けされる実装用の実装部３２（図４参照）とを有している。実装部３２は、ポット型コア１の外周から下面に向かって形成される。

平角コイル２と印刷電極３１ａ、３１ｂとの接続には、熱圧着方式を用いる。あるいは異方性導電接着剤を塗付してもよい。異方性導電接着剤は、エポキシ樹脂中に導電粒子を均一に分散させ基板間に挟み、熱と圧力を加えて硬化させると、電極間の導電粒子が補捉され接着面に対して垂直方向にだけ電気を流すようにできる。

またこのポット型コア１には、平角コイル２の端末２ａ、２ｂを引き出すため、開放端側に２つの空間のあるコ形状の窓部１４ａ、１４ｂを有している。この窓部１４ａ、１４ｂは、平角コイル２をポット型コア１の磁芯部１１に嵌合したときに端末２ａ、２ｂが接続部３１と電気的に接続しやすいように電極３ａ、３ｂの近くに配置してある。このような窓部１４ａ、１４ｂは、ポット型コア１の開放端側に空間のあるコ形状を有しているため、平角コイル２を磁芯部１１に嵌合する時に、端末２ａ、２ｂは窓部１４ａ、１４ｂに容易に通すことができる。

窓部１４ａ、１４ｂは、後述するクロスワイズ法で巻かれた２層の平角コイル２の端末２ａ、２ｂが通される。クロスワイズ法により２層に巻回された平角コイルは、端末の高さの違いにより、端末２ａが下層側で、端末２ｂが上層側になっている。

この平角コイル２の端末２ａ、２ｂを通す２つの窓部１４ａ、１４ｂは、一方のコ形状の窓部１４ｂの底面の高さが、他方のコ形状の窓部１４ａの底面の高さよりも平角線の幅（縦幅）相当分だけ高くなっている。この一方の窓部１４ｂには、平角線の幅相当分だけ高くなった段部１ｂを設けている。そして上層側の端末２ｂは一方の窓部１４ｂに挿入され、下層側の端末２ａは他方の窓部１４ａに挿入される。そしてこの他方の窓部１４ａに対応する部分に平角コイルの線幅に相当する分の高さを有する突起部４３をカバーコア４に設けている。そのため、ポット型コア１にカバーコア４を重ね合わせると、漏洩磁束は少なくなりインダクタンス値が向上する。

このポット型コア１は、４つの角部の内、対向する２つの角部をテーパ状に面取りしているが、残りの対向する角部の上面にカバーコア４を位置決めするために用いる凹部１５と凸部１６を設けている。なお、凹部１５と凸部１６は、両方を凹部にしても凸部にしてもよい。また凹部と凸部は３つ以上の同じ組み合わせや異なる組み合わせでもよく、ポット型コア１とカバーコア４を位置決めできる凹凸の組み合わせであればよい。

このポット型コア１とカバーコア４を重ね合わせたときに、磁芯部１１とカバーコア４との間には所定のエアーギャップｇを有している。つまり、ポット型コア１の磁芯部の高さは、ポット型コア１の外壁１２よりエアーギャップｇの分だけ低くなっている。

平角コイル２は、平角巻線をクロスワイズ法により巻回され成形される。平角巻線は銅等からなる平角の導体線を絶縁被覆によって被覆すると共に、絶縁被覆上に熱融着層をコーティングしている。

平角コイル２は、平角巻線の巻回によって形成されるコイル部２１と、コイル部２１から引き出された巻始めの端末２ａと巻終わりの端末２ｂとを備えている。クロスワイズ法により２層に巻回された平角コイルは、端末の高さの違いにより、端末２ａが下層側で、端末２ｂが上層側になっている。この平角コイル２は、所用のインダクタンスになるようにコイル巻数に巻回後、端末の絶縁皮膜を除き、温風または通電等により加熱融着を行い、その後冷却してから、巻線機から取り出している。

カバーコア４は、フェライト材料からなり、ポット型コア１の略四角形状の底面と略同一サイズの平板状に形成されている。このカバーコア４は、ポット型コア１の角部の上面に設けられた凹部１５と凸部１６に対応する凸部４１と凹部４２が設けられている。この凸部４１と凹部４２は、ポット型コア１とカバーコア４を上下に重ね合わせたときに、ポット型コア１とカバーコア４との位置決めに用いる。ポット型コア１とカバーコア４との固定には接着剤を用いる。本実施例では凹部１５と凸部４１、凹部４２と凸部１６の組み合わせに略半円球体の形状を用いている。この凹部１５と凸部４１、凹部４２と凸部１６の外径の大きさは、凹部１５が凸部４１より大きく、また凹部４２が凸部１６より大きくなるようにしている。なお、凹部１５と凸部４１、凹部４２と凸部１６との組み合わせは、円錐あるいは三角錐あるいは四角錐であってもよい。

またカバーコア４は、平角コイル２の端末２ａを引き出す窓部１４ａを閉塞する突起部４３を設けている。この突起部４３は、ポット型コア１の窓部１４ａに対応する部分に平角巻線の幅相当分の高さを有している。このような突起部４３を設けたカバーコア４をポット型コア１に重ね合わせると、ポット型コア１の窓部１４ａは漏洩磁束が少なくなり、インダクタンス値が向上する。

このような構成の面実装型インダクタについて、以下にその組立て方を説明する。

平角巻線を用意しクロスワイズ法によって巻線を始める。クロスワイズ法は、１本の巻線を巻治具の下側及び上側にそれぞれ反対周りに巻き付けるものである。クロスワイズ法で巻くと、コイル部２１が２段積層された形になり、コイル部２１の幅方向はポット型コア１の磁芯部１１の高さ方向になる。巻回を終えた後、端末２ａ、２ｂの先端部の絶縁皮膜が除去される。そして、温風または通電等により加熱融着を行い、その後冷却してから巻線機から取り出す。

巻線機から取り出した平角コイル２は、ポット型コア１の磁芯部１１に嵌合しながら、平角コイル２の端末２ａ、２ｂをポット型コア１の窓部１４ａ、１４ｂに通す。なお、端末２ａは窓部１４ａに、端末２ｂは窓部１４ｂに通す。ポット型コア１の底面部１３ａには平角コイル２を嵌合する前に接着剤を塗布しておく。このような窓部１４ａ、１４ｂは上側にコ形状の開放端になっているため、平角コイル２の端末２ａ、２ｂは、容易に窓部１４ａ、１４ｂに通すことができる。

窓部１４ａ、１４ｂに通された平角コイル２の端末２ａ、２ｂは、印刷電極３１ａ、３１ｂに接続した際に不要な長さの分だけ先端部分をカッター等で切断する。その後、印刷電極３１ａ、３１ｂの接続部３１には熱圧着方式を用いて固定する。つまり平角コイル２の端末２ａ、２ｂを接続部３１に当接させ、ヒートプレスによって片側ずつ固着作業を行い固定させる。これにより平角コイル２の端末２ａ、２ｂは、印刷電極３１ａ、３１ｂと電気的に通電され固定される。なお印刷電極３１ａ、３１ｂの接続部３１には、異方性導電接着剤を使用してもよい。その後、平角コイル２の端末２ａ、２ｂが固定された印刷電極３１ａ、３１ｂの上面に、エポキシ耐熱接着剤ｃを塗布する。このようにするとリフロー熱や振動や衝撃等で接合部が外れることがなく機械的強度が強くなる。

次に、ポット型コア１の開放端の上面にカバーコア４を上下に重ねる。ポット型コア１の４つの角部の内、開放端の上面に設けた凹部１５と凸部１６に、カバーコア４の凸部４１と凹部４２が対応するように重ね合わせ位置を固定する。なお、凹部１５と凸部４１が、凸部１６と凹部４２が重ね合わされる。ポット型コアとカバーコアとの固定には、接着剤を用いる。よって、組立て作業中にポット型コア１とカバーコア４との位置が動いてしまうことがなく固定できるため、位置精度が向上し電気的特性のばらつきがなくなる。

（第２の実施形態）
本実施形態における面実装型インダクタは、図５に示すように、カバーコア４にも磁芯部を設け、その磁心部と所定のエアーギャップｇを持たせるようにして、ポット型コア１の磁芯部１１の高さを低くしたものであり、これ以外の構成は第１の実施形態のものと同様である。
なお、カバーコアにのみ磁芯部を設け、この磁芯部においてポット型コアの底面部との間に所定のエアーギャップｇを持たせるようにすることもできる。

以上のような構成であるので本発明の効果として、外壁を有するポット型コア１と、このポット型コア１の開放端を閉塞するカバーコア４を設けたため、このポット型コア１の外壁とカバーコア４との間には空隙がなくなり、このカバーコア１を上面から見ると漏洩磁束がなくなり、インダクタンス特性が向上する。

また、ポット型コア１の開放端に設けた凹部１５と凸部１６に対応して、カバーコア４に凸部４１と凹部４２を設けたため、組立て作業中にポット型コア１とカバーコア４の位置が動いてしまうことがなく固定できるため、位置精度が向上し電気的特性のばらつきがなくなる。

また、ポット型コア１にはクロスワイズ法により２層に巻回された平角コイルの上側層の端末２ｂを挿入する一方のコ形状の窓部１４ｂの底面の高さを、他方のコ形状の窓部１４ａの底面の高さよりも平角線の幅相当分だけ高くしており、カバーコア４には下側の端末２ａを挿入する窓部１４ａに残りの空間を閉塞する突起部４３を設けたため、漏洩磁束は少なくなり、インダクタンス値が向上する。

また、ポット型コア１には、平角コイル２の端末２ａ、２ｂを引き出す窓部１４ａ、１４ｂを外壁の上側に空間を有する２つのコ形状に設けると共に、印刷電極３１ａ、３１ｂの近くに設けたため、平角コイル２を磁芯部に嵌合する時に、容易に平角コイル２の端末２ａ、２ｂを窓部１４ａ、１４ｂに簡単に挿入することができ、平角コイル２の絶縁皮膜を傷つけることがなく断線不良はなくなり、信頼性が低下してしまうことがない。

また、平角コイル２を用いると、巻線端末を端子に絡げて半田付けする工程がなく、巻線の皮膜が傷つく等によって巻線の断線不良が発生することがなくなり、簡単に確実に巻線端末を端子に電気的に接続できる。

なお、本発明は前述した実施形態例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更して実施可能である。

本発明の第１の実施形態に係る面実装型インダクタの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る面実装型インダクタの完成断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る面実装型インダクタの完成底面図である。 本発明の第２の実施形態に係る面実装型インダクタの完成断面図である。 従来のインダクタの分解斜視図である。

符号の説明

１ ポット型コア
１１ 磁芯部
１２ 外壁
１２ａ 外壁面
１３ コイル収納部
１３ａ 底面部
１４ａ 窓部
１４ｂ 窓部
１５ 凹部
１６ 凸部
１ｂ 段部
２ 平角コイル
２１ コイル部
２ａ 端末（下層側）
２ｂ 端末（上層側）
３ａ 電極
３ｂ 電極
３１ 接続部
３１ａ 印刷電極
３１ｂ 印刷電極
３２ 実装部
４ カバーコア
４１ 凸部
４２ 凹部
４３ 突起部
ｃ エポキシ耐熱接着剤
ｇ エアーギャップ

Claims (4)

1. 外壁を有する有底略四角形状のポット型コアと、前記ポット型コアの開放端を閉塞するカバーコアと、前記ポット型コアあるいは前記カバーコアの少なくとも一方の中央に設けられた磁芯部と、前記磁芯部に嵌合される平角線を巻回した平角コイルと、前記ポット型コアの外壁面に設けられた一対の印刷電極とを備える面実装型インダクタであって、
   前記ポット型コアと前記カバーコアは、前記磁芯部において空隙を有しており、
   前記印刷電極は、前記ポット型コアの４つの角部の内、対向する２つの前記角部に設けられ、
   前記外壁面の前記印刷電極に隣接して開放端側に開放された２つのコ形状の窓部を有し、
   前記窓部は、前記印刷電極が形成されていない２つの前記角部の内、一方の角部に隣接する２つの前記外壁面に一箇所ずつ形成され、
   一方の前記コ形状の窓部の底面の高さが、他方の前記コ形状の窓部の底面の高さよりも前記平角線の幅相当分だけ高く、
   前記平角コイルは、クロスワイズ法により上下２層に巻回され、上層側の端末が前記一方の窓部を通して隣接する前記印刷電極に電気的に接続され、下層側の端末が前記他方の窓部を通して隣接する前記印刷電極に電気的に接続されることを特徴とする面実装型インダクタ。
2. 前記カバーコアには、前記他方の窓部に対応する部分に前記平角線の幅相当分の高さを有する突起部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面実装型インダクタ。
3. 前記ポット型コアは、前記外壁の開放端に前記カバーコアと位置決めする位置決め機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の面実装型インダクタ。
4. 前記位置決め機構は、前記カバーコアに設けられた凸部もしくは凹部に対応して前記ポット型コアに設けられた凹部もしくは凸部であることを特徴とする請求項３に記載の面実装型インダクタ。

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