JP4419569B2

JP4419569B2 - 巻線コイル部品

Info

Publication number: JP4419569B2
Application number: JP2003433012A
Authority: JP
Inventors: 隆博青木
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005191395A

Description

本発明は、コア部材にコイル巻線が巻回形成されて成る巻線コイル部品に関するものである。

図７（ａ）には巻線コイル部品の一例が模式的な断面図により示されている。この巻線コイル部品１は磁性材料から成るコア部材２と、絶縁被覆導線であるコイル巻線３とを有して構成されている。すなわち、この巻線コイル部品１では、コア部材２は、巻き胴部４と、その両側にそれぞれ設けられている鍔部５（５Ａ，５Ｂ）とを有して構成されており、このコア部材２の巻き胴部４にコイル巻線３が巻回形成されている。この例では、コイル巻線３は、巻き胴部４に単層ではなく多層に巻回形成されて、コイルを構成している。

この巻線コイル部品１は縦型の巻線コイル部品であり、コア部材２の一方側の鍔部５（図７（ａ）の例では鍔部５Ｂ）の外端面５αを例えば回路基板６側に向けて巻き胴部４の中心軸が回路基板６に直交するような姿勢でもって回路基板６の表面上に配設される。

回路基板６側となる鍔部５（５Ｂ）の外表面には、２つの外部接続用電極８（８Ａ，８Ｂ）が互いに分離して設けられている。それら外部接続用電極８Ａ，８Ｂは、それぞれ、鍔部５Ｂの外端面５αから側面５βに伸長形成された形態と成し、例えば、それら外部接続用電極８Ａ，８Ｂのうちの一方側にはコイル巻線３の巻き始め部分が接続され、他方側にはコイル巻線３の巻き終わり部分が接続される。回路基板６上には、外部接続用電極８Ａ，８Ｂにそれぞれ個別に対応するコイル接続部（コイル接続用ランド）が設けられており、それら各コイル接続部にそれぞれ外部接続用電極８Ａ，８Ｂを例えばはんだ等により接合させて、巻線コイル部品１を回路基板６上に実装することにより、コイル巻線３から成るコイルは、外部接続用電極８と、回路基板６上のコイル接続部とを介して、回路基板６に形成されている回路に組み込まれる。

特開昭５９−４３５１３号公報特開２０００−３４０４２８号公報

ところで、巻線コイル部品１の製造工程において、コイル巻線３をコア部材２の巻き胴部４に多層に巻回形成した後に、そのコイル巻線３の巻き始め部分と巻き終わり部分は、それぞれ対応する外部接続用電極８（８Ａ，８Ｂ）に、例えばはんだにより接続されるか、あるいは、熱圧着により接続される。

また、巻線コイル部品１を回路基板６に実装する際には、巻線コイル部品１の外部接続用電極８（８Ａ，８Ｂ）を回路基板６のコイル接続部（コイル接続用ランド）に例えばはんだにより接合させるために、巻線コイル部品１の外部接続用電極８（８Ａ，８Ｂ）と、回路基板６のコイル接続部との間に介設されたはんだを溶融させるための高熱がはんだの配設領域に加えられる。

上記のようなコイル巻線３の端末接続工程や、巻線コイル部品１の実装工程では、例えばはんだを溶融させる程の高温の熱が外部接続用電極８に加えられる。図７（ａ）に示される例では、巻き胴部４に巻回形成されている各層のコイル巻線３は鍔部５Ｂに密着しているので、外部接続用電極８に加えられた高熱は、鍔部５Ｂを介して直接的にコイル巻線３に伝熱される。巻き胴部４に巻回形成されているコイル巻線３には巻回手法に基づいたテンションが加えられている状態のために、隣り合っている各層のコイル巻線３のうちの外側の層のコイル巻線３は隣の内側の層のコイル巻線３を押圧している状態となっている。このため、鍔部５Ｂからコイル巻線３に伝熱された高熱によってコイル巻線３の被覆が軟化すると、図７（ｂ）の模式的な断面図に示されるように、隣り合っている層のコイル巻線３間の被覆１０が潰れて薄くなって、それらコイル巻線３の導線１１同士がショートするという問題が発生することがあった。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、外部接続用電極から鍔部を通してコイル巻線に伝熱される熱に起因したコイル巻線のショート問題を防止できる巻線コイル部品を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、コイル巻線が巻回形成される巻き胴部と、この巻き胴部の両端部にそれぞれ形成されている鍔部とを備えたコア部材を有し、このコア部材の巻き胴部にコイル巻線が多層に巻回形成され、そのコイル巻線の巻き始め部分と巻き終わり部分は、それぞれ、巻き胴部の一方側の鍔部の外端面を含む外表面に互いに分離して設けられた外部接続用電極に別々に接合され、該外部接続用電極が形成されている側の鍔部の外端面が回路基板に実装接続されて使用される巻線コイル部品において、前記回路基板への実装面となる側の鍔部の外端面には該外端面の中央部の両側からそれぞれ該外端面の外端に向けて伸長し、さらに該外端から鍔部の側面まで連続して伸長させて、前記巻き胴部に巻回形成された多層巻線全体の外径幅とほぼ同幅に広幅とした電極パターン形態の２つの外部接続用電極が互いに分離して形成され、この外部接続用電極が設けられている側のみの鍔部の内がわ面には、各層のコイル巻線が面接触することを避けるための突起部がコイル巻線側に突出形成されて、該突起部が形成されている鍔部の内がわ面と、各層のコイル巻線との間に材料が充填されていない空間の間隙が形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、コア部材の外部接続用電極が設けられている側の鍔部の内がわ面には突起部がコイル巻線側に突出形成され、この突起部によって、鍔部の内がわ面と、各層のコイル巻線との間に間隙が形成されている構成とした。この構成によって、例えば、巻線コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分をそれぞれ外部接続用電極に接続させる工程や、巻線コイル部品が縦型巻線コイル部品である場合には巻線コイル部品を回路基板に実装させる工程などにおいて、外部接続用電極に高熱が加えられても、鍔部の内がわ面と各層のコイル巻線との間の間隙によって、その高熱が鍔部を介して直接的にコイル巻線に伝熱されることを防止できる。これにより、外部接続用電極側からの高熱に因るコイル巻線の被覆の劣化が抑制されて、各層のコイル巻線間のショートを防止することができる。

特に、外部接続用電極が設けられている鍔部の厚みが０．３mm以下であるものにあっては、鍔部が非常に薄いので、コイル巻線が鍔部の内がわ面に密着している場合には外部接続用電極に加えられた高熱はほぼその状態のまま鍔部を通してコイル巻線側に伝熱されてコイル巻線のショート問題発生の危険性が非常に高いが、この発明を備えることによって、鍔部が薄い場合であっても、そのような外部接続用電極側からの高熱に起因したコイル巻線のショート問題を抑制できる。これにより、この発明の構成は、鍔部の厚みが０．３mm以下というような鍔部が非常に薄い場合に特に有効である。

また、鍔部の内がわ面に形成される突起部が線状突起部となっている構成を備えることによって、その突起部と、各コイル巻線との接触面積を小さく抑えることができるので、鍔部から突起部を介してコイル巻線に伝熱される熱量をより小さくできる。例えば、鍔部の厚みが例えば０．３mm以下の場合に、線状の突起部の線幅を０．３mm以下とし、鍔部の内がわ面に対する突起部の突出高さを０．１mm以下とすることによって、上記のような効果を効果的に得ることができる。

さらに、コア部材が成形技術により作製される成形部品となっている場合に、鍔部の内がわ面に形成される突起部が、コア部材を金型から抜き出すときの抜き出し方向に沿って伸びる線状の突起部となっている構成を備えることによって、コア部材を成形技術により作製する際に同時に突起部をも作製することができるので、製造工程を増加させることなく、突起部が設けられたコア部材を得ることができる。これにより、突起部を設けたことによる製造コスト増加を防止することができて、巻線コイル部品のコスト上昇を抑制しながら、上記のような効果を得ることができる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）には、この実施形態例の巻線コイル部品が模式的な断面図により示され、図１（ｂ）には、図１（ａ）に示される巻線コイル部品を左側から見た場合の模式的な側面図が示されている。なお、この実施形態例の説明において、図７（ａ）に示される巻線コイル部品と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

この実施形態例では、コア部材２に特徴があり、図２には、その特徴的な構成部分が抜き出されて模式的な斜視図により表されている。すなわち、この実施形態例では、外部接続用電極８が設けられる側の鍔部５Ｂの内がわ面には、コイル巻線３側に向けて突起部１５が突出形成されている。この実施形態例では、線状の２本の突起部１５（１５Ａ，１５Ｂ）が巻き胴部４を間にして互いに平行となるように設けられている。なお、この実施形態例においても、図７の巻線コイル部品と同様に、コア部材２の一方側の鍔部５（５Ｂ）には、外端面５αから側面５βに伸長形成された２つの外部接続用電極８（８Ａ，８Ｂ）が分離形成されている。

ところで、コア部材２は次に示すようにして作製される成形部品である。例えば、コア部材２の製造工程では、図３に示されるようなコア部材成型用の金型１６と、この金型１６の開口部に嵌まる形状を持つ下杵１７および上杵１８とを用意する。なお、下杵１７と上杵１８は同じ形状のものである。

そして、下杵１７を金型１６内に下側の開口部から設定位置まで挿入する。次に、コア部材２の原料の粉末を金型１６内に上側の開口部から充填し、その後、上杵１８を上側の開口部から金型１６内に挿入し、下杵１７および上杵１８によって原料を加圧して成型する。このようにして、加圧成型されて成るコア部材２は、金型１６から抜き出される。

この第１実施形態例では、前記線状の突起部１５は、そのコア部材２を抜き出す際の抜き出し方向に沿って伸びる形状となっている。

このような突起部１５を外部接続用電極形成側の鍔部５Ｂの内がわ面に設けることによって、巻き胴部４に多層に巻回形成される各層のコイル巻線３と、鍔部５Ｂの内がわ面との面接触が避けられて、各層のコイル巻線３と、鍔部５Ｂの内がわ面との間に間隙が形成される。これにより、例えば、コイル巻線３の端部と外部接続用電極８との接続工程や、巻線コイル部品１の回路基板６への実装工程などで、外部接続用電極８に高温の熱が加えられても、その高熱が鍔部５Ｂを通してコイル巻線３に伝導される伝熱量を抑制できて、鍔部５Ｂ側からの熱に起因したコイル巻線３のショート問題の発生を防止することが可能となる。

このような効果を得るためには、突起部１５の大きさを適宜に設定する必要がある。その突起部１５の大きさを設計する際には、外部接続用電極８から鍔部５Ｂを通してコイル巻線３側への伝熱量に関与する例えば鍔部５Ｂの厚みＤや、規格により定まる巻線コイル部品１の高さ制限や、コイル巻線３の太さや、要求のインダクタンス値を得るためのコイル巻線３の巻回数などの様々なことを考慮しながら、前記のような効果を得ることができるように、突起部１５の寸法設計が行われることとなる。

突起部１５の寸法の具体例を挙げると、例えば、鍔部５Ｂの厚みＤが０．３mm以下である場合には、線状の突起部１５の線幅Ｗを例えば０．３mm以下とし、鍔部５Ｂの内がわ面に対する突起部１５の突出高さＨを例えば０．１mm以下とする。なお、もちろん、突起部１５の線幅Ｗを細くし過ぎたり、突起部１５の突出高さＨを低くし過ぎると、巻き胴部４に巻回形成されるコイル巻線３と、鍔部５Ｂの内がわ面との間に、鍔部５Ｂ側からコイル巻線３への伝熱量を抑制できる間隙を形成することが難しくなるので、この点を考慮しながら、突起部１５の線幅Ｗや突出高さＨは設計されるものである。

ところで、特許文献２には、図６に示されるような巻線コイル部品が示されている。この巻線コイル部品２０においては、コイル巻線２１が巻回形成されるコア部材２２のフランジ部２３には、コイル巻線２１の端部をからげるための溝部２４（２４ａ，２４ｂ）と、樹脂注入部位である凹部２５とが形成されており、当該フランジ部２３の内がわ面には、溝部２４の内底面や凹部２５の内底面よりも高くなっている段部２６が形成されている。

この巻線コイル部品２０の構成（特許文献２に記載されている構成）では、コイル巻線２１は、フランジ部２３の溝部２４（２４ａ，２４ｂ）の位置よりも内側領域内に巻回形成され、当該コイル巻線２１は、段部２６の上面に面接触している状態である。このため、フランジ部２３に高熱が加えられた場合に、その高熱は直接的にコイル巻線２１に伝熱されることとなり、コイル巻線２１のショート問題が発生する。すなわち、この巻線コイル部品２０の構成を備えても、この実施形態例の巻線コイル部品１の特有な構成から得られる効果を得ることはできないものであり、巻線コイル部品２０の段部２６は、この実施形態例の巻線コイル部品１の突出部１５の、鍔部５の内がわ面とコイル巻線３との面接触を防止するための機能を備えておらず、段部２６と突出部１５は全く異なるものである。

この実施形態例では、外部接続用電極８に加えられる高熱に起因したコイル巻線３のショート問題を抑制するために、コア部材２の鍔部５Ｂの内がわ面に簡単な形状の突起部１５を設けるだけでよいので、コイル巻線３を特有な巻き方で巻き胴部４に巻回形成することなく、また、巻線コイル部品１の大型化やコスト増加を防止しながら、外部接続用電極８側からの熱に起因したコイル巻線３のショート問題を抑制できるという有効なものである。

なお、この発明は、この実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。この実施形態例では、突起部１５は下側の鍔部５Ｂのみに設けられていたが、例えば、図４のモデル図に示されるように、下側の鍔部５Ｂだけでなく、上側の鍔部５Ａにも突起部１５を設けたものを参考例として示す。図４の例では、コア部材２は上下対称な形状となっているので、例えば、コア部材２の上下を気にすることなく、コア部材２に外部接続用電極８を形成できる。これにより、コア部材２の上下を逆にして外部接続用電極８を形成してしまってコア部材２が不良となってしまうという事態を防止できて歩留まり低下を抑制できる。

また、この実施形態例では、２本の線状突起部１５が、巻き胴部４を間にして互いに平行となるように設けられていたが、突起部１５の形成位置は特に限定されるものではなく、例えば、図５のモデル図に示されるように、巻き胴部４の位置から鍔部５の端縁に向かうように突起部１５を配設してもよい。さらに、突起部１５の形成数は限定されるものではなく、鍔部５Ｂの内がわ面とコイル巻線３との間に間隙を形成できて鍔部５Ｂ側からコイル巻線３側への伝熱量を抑制することができる適宜の数の突起部１５を設けてよいものである。

さらに、この実施形態例では、コア部材２は磁性材料により構成されていたが、本発明は、アルミナ等の非磁性材料により構成されるコア部材を備えた巻線コイル部品にも適用することができるものである。

本発明に係る巻線コイル部品の一実施形態例を説明するための図である。図１に示される巻線コイル部品において特徴的な構成部分を抜き出して示したモデル図である。巻線コイル部品を構成するコア部材の製造手法の一例を説明するための図である。参考例を説明するための図である。他の実施形態例を説明するための図である。特許文献２に記載されている巻線コイル部品の一つを説明するためのモデル図である。巻線コイル部品の従来例を説明するための図である。

符号の説明

１巻線コイル部品
２コア部材
３コイル巻線
４巻き胴部
５鍔部
８外部接続用電極
１５突起部

Claims

コイル巻線が巻回形成される巻き胴部と、この巻き胴部の両端部にそれぞれ形成されている鍔部とを備えたコア部材を有し、このコア部材の巻き胴部にコイル巻線が多層に巻回形成され、そのコイル巻線の巻き始め部分と巻き終わり部分は、それぞれ、巻き胴部の一方側の鍔部の外端面を含む外表面に互いに分離して設けられた外部接続用電極に別々に接合され、該外部接続用電極が形成されている側の鍔部の外端面が回路基板に実装接続されて使用される巻線コイル部品において、前記回路基板への実装面となる側の鍔部の外端面には該外端面の中央部の両側からそれぞれ該外端面の外端に向けて伸長し、さらに該外端から鍔部の側面まで連続して伸長させて、前記巻き胴部に巻回形成された多層巻線全体の外径幅とほぼ同幅に広幅とした電極パターン形態の２つの外部接続用電極が互いに分離して形成され、この外部接続用電極が設けられている側のみの鍔部の内がわ面には、各層のコイル巻線が面接触することを避けるための突起部がコイル巻線側に突出形成されて、該突起部が形成されている鍔部の内がわ面と、各層のコイル巻線との間に材料が充填されていない空間の間隙が形成されていることを特徴とする巻線コイル部品。
突起部は、鍔部の内がわ面に沿って線状に伸びた線状突起部と成していることを特徴とする請求項１記載の巻線コイル部品。
コア部材は成形技術により作製される成形部品と成し、当該コア部材の鍔部の内がわ面に形成される突起部は、コア部材を金型から抜き出すときの抜き出し方向に沿って伸びる線状の突起部と成していることを特徴とする請求項２記載の巻線コイル部品。
突起部は、複数形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の巻線コイル部品。