JP4673499B2

JP4673499B2 - チップ型コイル

Info

Publication number: JP4673499B2
Application number: JP2001134541A
Authority: JP
Inventors: 稔池上
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2001-05-01
Filing date: 2001-05-01
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2021-05-01
Also published as: JP2002329618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気信号に含まれるノイズ成分を効果的に除去し、電気信号には殆ど影響を与えないコモンモードチョークコイルに係り、特に表面実装が可能なチップ型コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
係るチップ型コイルは、フェライト等のコア巻芯部にバイファイラ巻きした絶縁被覆導線が巻回され、その両端部に引出電極が配置されたものである。ここで、コアはバイファイラ巻きした絶縁被覆導線が巻回されるコア巻芯部と、その両端部に配置された一対の脚部とから構成され、そのコア脚部の底面に電極が配置され、バイファイラ巻きした絶縁被覆導線の末端部と接続されている。従って、脚部はコア巻芯部の両端にバイファイラ巻きした絶縁被覆導線の入力側に接続される一対と、バイファイラ巻きした絶縁被覆導線の出力側に接続される一対との合計４個の電極をその底面に備えている。これにより、チップ部品として回路基板のランド部にいわゆる表面実装が可能となる。
【０００３】
コア巻芯部に巻回されたバイファイラ巻きした絶縁被覆導線に同相の電流が流れると、この電流に対して大きなコモンモードインピーダンスが発生し、ノイズ阻止効果が大きくなる。一方で、バイファイラ巻きした絶縁被覆導線に互いに逆向きの電流、即ち逆相電流が流れると、この合計電流がゼロとなり鎖交磁束が生ぜず、インピーダンスが殆ど生じない。従って、逆相電流に対してはインピーダンスが極めて低い線路となる。従って、バイファイラ巻きした絶縁被覆導線はその入力端と出力端に４端子回路を構成し、これを平衡線路とすることで、信号に対しては逆相電流が流れ、ノイズは同相電流となる。これにより、正常な信号は殆ど減衰されず、同相のノイズ電流に対して大きな減衰が働くチップ型コイルとして動作する。
【０００４】
このようなチップ型コイルに用いられるコアは、コア巻芯部の両端にコア巻芯部と略垂直方向に直立した４個の脚部を備えている。そして、その脚部の底面に電極を設け、巻芯部に巻回された導線の引出電極となっている。従って、コア巻芯部に絶縁被覆された一対の導線をバイファイラ巻きにて巻回し、その端部をコア脚部の底面に設けられた電極と溶接または圧着等により接合してコモンモードチョークコイルを形成している。
【０００５】
しかしながら、従来のコモンモードチョークコイルにおいては、コア巻芯部に絶縁被覆導線を巻回し、コア脚部底面の電極と接続するのであるが、脚部端部の角部に絶縁被覆導線が接触してしまい、絶縁被覆導線の損傷・劣化を起こしやすく、断線・短絡等を引き起こす場合もあった。即ち、角部の存在によりバイファイラ巻きなどで同時に巻線される２本以上の絶縁被覆導線同士の短絡や、接続予定外の電極と接触して短絡を引き起こす等の問題があった。また、コア脚部に形成された電極と、コア巻芯部に巻回された絶縁被覆導線の端部の接合部において、コア脚部にかかる機械的応力によって、コア脚部の角部における欠けや損傷等を起こす場合もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、絶縁被覆導線のコア脚部の角部における損傷を防ぎ、断線や短絡を防止すると共に、コア脚部の強度を高めることができるようにしたチップ型コイルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のチップ型コイルは、バイファイラ巻きした絶縁被覆導線を巻回したコア巻芯部と、該コア巻芯部の両側にそれぞれ一対の脚部を備え、前記脚部の底面に前記絶縁被覆導線に接続する電極を備えたチップ型コイルにおいて、前記脚部のすべての角部に曲面を形成し、前記脚部のコア巻芯部側に傾斜面を備え、前記コア巻芯部の両側に配置された一対の脚部の互いに対面する面の付け根の部分にそれぞれ曲率を持たせたことを特徴とするものである。
ここで、前記曲面の曲率半径は、０．２ｍｍ乃至０．３ｍｍであることが好ましい。
【０００８】
上述した本発明によれば、脚部のすべての角部に曲面を形成したことで、また、脚部のコア巻芯部側に傾斜面をもたせることで、絶縁被覆導線の脚部の角部との摩擦という問題がなくなり、絶縁被覆導線の損傷・劣化が防止される。従って、バイファイラ巻きした導線同士の短絡や、異なる電極への接触による短絡、或いは巻線の断線等が防止される。また、脚部のすべての角部に曲面を形成することで、コア自体の欠け等が防止され、その強度を高めることができる。従って、電気的にも機械的にも信頼性が高められたチップ型コイルが提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図４を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態のチップ型コイルを示す。このチップ型コイルは、４個の脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを備えたフェライト等のコア１１に導線１５が巻回されて構成されている。ここで、導線１５は、一対の絶縁被覆された導線がバイファイラ巻きによりコア１１のコア巻芯部１１ｓに巻回されて構成されている。脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄはそれぞれコア巻芯部１１ｓの軸方向に対して略垂直な方向に直立してコア巻芯部１１ｓと一体的に設けられている。
【００１１】
コア脚部の底面には電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを備え、巻線１５の端部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄがそれぞれ圧着または溶接により接続固定されている。電極は通常３〜４層構造で、一層目はディッピング方式や印刷方式やスパッタリング方式等にて電極金属が被着され、その上に一層目の電極を保護するためにめっきを施し、更にその上にはんだ付け性を良好にするためのめっきが施されている。ここで電極は、導線末端部と金属板とを予め接続し、その金属板をフェライトコア脚部の底面に貼り付けて固定するようにしてもよい。
【００１２】
コア巻芯部１１ｓには、ペアとなる２本の被覆導線１５がバイファイラ巻きにて巻回され、巻回された導線の一方の端部は、その端子１５ａが電極１３ａに端子１５ｂが電極１３ｂにそれぞれ接続されている。また、巻回された導線の他方の端部は、端子１５ｃが電極１３ｃに、端子１５ｄが電極１３ｄにそれぞれ接続されている。
【００１３】
コア脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの電極側と反対側の端部にはフェライト板１７が固定されている。従って、コア巻芯部１１ｓと、コア脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、フェライト板１３とは閉じた磁気回路を構成し、バイファイラ巻きをした一対の導線１５に同相電流が流れることによりチョークコイルとして機能する。
【００１４】
図示するように脚部の角部はすべて丸味を帯びた曲面にて形成されている。即ち、各脚部の角部は０．２ｍｍ乃至０．３ｍｍ程度の曲率半径を有するように形成されている。ここで、特に脚部電極面の巻芯部１１ｓ側の角部および巻芯部と接続する角部は例えば０．３ｍｍ程度の大きな曲率半径で曲面を形成することが好ましい。
【００１５】
チップ型コイルは、例えば縦（Ｌ）が３．２ｍｍ、横（Ｗ）が１．６ｍｍ、高さ（Ｈ）が１．９ｍｍ程度の微細なものである。このため、すべての角部に曲面を形成することで、以下のような利点が生じる。
即ち、巻芯部１１ｓに巻回された一対の導線を滑らかに脚部底面に形成された電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに接続することができる。このような滑らかな曲面に沿って配置された導線には、従来技術の問題点として述べた角部による導線の断線や短絡という問題が生ぜず、これによりチップ型コイルとして高い電気的信頼性が得られる。
【００１６】
上述したように、脚部の各角部をすべて曲面で形成することにより、コアの成型が容易となり、且つコアの機械的な強度を増すことができる。即ち、コアの寸法は長手方向長さが２〜３ｍｍ程度の微細なものであり、金型にて粉末成型するセラミクスであるため、各角部を曲面にて形成することで、コアの成型時の金型からの抜けを良好にしてバリの発生を低減することができる。
【００１７】
また、コア脚部底面に電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを形成する時に、これらのエッジ領域で電極厚みを均一に且つ滑らかに仕上げることができる。従って、コア脚部の電極に均一な厚みが得られるので、電極の剥離等が起こり難く、また電極に薄い部分が生じることによる抵抗値の増大等の問題を回避することができる。また、脚部底面の電極に導線の端部を接合する際に、これらは通常熱圧着または溶接により接続するのであるが、その接続部を滑らかなものとすることができる。従って、チップ型コイルとして高い機械的信頼性が得られる。
【００１８】
図２は、本発明の第２の実施形態のチップ型コイルのコアの構造例を示す。このコア１１ｋは、中央部にコア巻芯部１１ｓを備え、両側に４個の脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを備えたものである点において図１に示すコア１１と共通する。もちろん、このコア１１ｋにも中央のコア巻芯部１１ｓに巻線１５がバイファイラ巻きにて巻回され、巻回された導線がコア脚部の底面の電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに接続されることも上記第１の実施形態と同様である。このコア１１ｋには、４個の前記脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのコア巻芯部１１ｓ側に直立方向に対して３０゜乃至７０゜の傾斜面Ｓを備えている。即ち、図３はコアの脚部と巻芯部の軸方向に沿った断面を示す。ここで、コア脚部１１ｃ（１１ｄ）の巻芯部１１ｓ側には、上記傾斜角θの傾斜面Ｓを備えている。なお、図示はしないが脚部１１ａ，１１ｂについても同様である。
【００１９】
図４は、一対の脚部の軸方向に垂直な断面を示す。巻芯部の両側に配置された一対の脚部（例えば１１ｃ，１１ｄ）の互いに対面する面Ｆ，Ｆには、（ａ）に示すようにその付け根付近にそれぞれ曲率Ｒを持たせている。また、これらの面Ｆ，Ｆは、（ｂ）に示すようにそれぞれ傾斜を持たせた面としてもよい。上述した脚部のコア巻芯部側に傾斜面を備えること、また、一対の脚部間の互いに対面する面の付け根付近に曲率を持たせること、またはこれらの面を傾斜面とすることで、巻芯部１１ｓに巻回されたバイファイラ巻きの巻線１５の電極部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄへの接続をより緩やかな角度で行うことが可能となり、これにより、より信頼性の高いチップ型コイルとすることができる。
【００２０】
係るチップ型コイルの動作は、次の通りである。一対の電極１３ａ，１３ｂおよび一対の電極１３ｃ，１３ｄは、バイファイラ巻きした一対の絶縁被覆導線の入出力端子を構成する。コモンモードチョークコイルは、信号に含まれるノイズ成分は除去し、必要な信号には殆ど影響を与えないコイルである。上述したようにフェライトコア１１にバイファイラ巻きにより巻回された一対の被覆導線１５があり、その一対の導線１５に流れる電流の向きが同一の時にはコモンモードとなり、大きなインダクタンスが発生しチョークコイルとして機能する。また、一対の導線１５に平衡して逆方向に電流が流れるときには、フェライトコアに鎖交する磁束が生ぜず、インピーダンスがコイルの直流抵抗成分のみとなる。このため、信号に対しては殆どインピーダンスがゼロとなり、効率よく同相のノイズ成分のみを除去することができる。
【００２１】
このチップ型コイルにおいては、脚部のすべての角部に曲面を形成しているので、上述したように導線と角部とが摩擦するという問題がなくなる。従って、組立時または動作中の温度サイクル等の熱応力により、一対の導線の断線・短絡等が防止される。また、同様にコア角部のカケ等が防止され、コアの機械的強度が高められる。
【００２２】
特にこの実施の形態におけるチップ型コイルは、導線として絶縁被覆された２本の導線をバイファイラ巻きにより形成しているので、定格電流および定格電圧を大きくとることができ、これにより同相電流に対するインピーダンス値が大きく、また逆相電流に対してインピーダンスを小さくした高性能のコモンモードチョークコイルが提供される。
【００２３】
なお、上記の実施形態においては、コア巻芯部の両端にそれぞれ一対の脚部を設ける例について説明したが、それ以上の脚部を設けるようにしてもよい。また、巻線についても一対の導線を設ける例について説明したが、それ以上の数の導線をバイファイラ巻きにより巻回してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、チップ型コイルのコア脚部のすべての角部に曲面または傾斜面を形成することで、電気的および機械的にその信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のチップ型コイルの、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のチップ型コイルのコアの斜視図である。
【図３】図２に示すコアの脚部及び巻芯部の軸方向に沿った部分的な断面図である。
【図４】図２に示すコアの脚部周辺の軸方向に垂直な面の部分断面図である。
【符号の説明】
１１，１１ｋコア
１１ｓコア巻芯部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄコア脚部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ電極
１５バイファイラ巻きした一対の絶縁被覆導線
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ導線の端子
１７フェライト板

Claims

バイファイラ巻きした絶縁被覆導線を巻回したコア巻芯部と、該コア巻芯部の両側にそれぞれ一対の脚部を備え、前記脚部の底面に前記絶縁被覆導線に接続する電極を備えたチップ型コイルにおいて、
前記脚部のすべての角部に曲面を形成し、
前記脚部のコア巻芯部側に傾斜面を備え、
前記コア巻芯部の両側に配置された一対の脚部の互いに対面する面の付け根の部分にそれぞれ曲率を持たせたことを特徴とするチップ型コイル。
前記コア巻芯部の両側に配置された一対の脚部の互いに対面する面がそれぞれ傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のチップ型コイル。
前記曲面の曲率半径は、０．２ｍｍ乃至０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のチップ型コイル。
前記脚部の底面のエッジ領域の電極厚みを均一にしたことを特徴とする請求項１に記載のチップ型コイル。