JP4777100B2 - 巻線型コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、薄型の各種電子機器に用いられる巻線型コイル部品に関する。
各種電子機器に用いられるインダクタ、トランス、コモンモードチョークコイル等の巻線型コイル部品は、ドラム型コアの巻き軸にコイル導線を巻回するとともに、実装面と接する鍔の底面に設けた端子電極にコイル導線の端部を半田付けしたものが一般的である。具体的には、特許文献1(図7)に示すように、回路基板の実装面と接するドラム型コアの鍔4の底面に溝5を設け、前記底面の溝を挟んで両側に端子電極6を設け、ドラム型コアの巻き軸に巻回したコイル導線2の端部2aを前記溝5に挿入して前記底面の端子電極6に半田付けした面実装型のコイル部品1が知られている。このようなコイル部品1は、図8に示すように、回路基板7の実装面の予めクリーム半田を印刷したランド電極7a上に搭載され、リフロー半田付け等により半田実装される。このとき、前記回路基板7のランド電極7aと前記コイル部品1の端子電極6との間に形成されるフィレット5の大小を自動外観検査装置等を用いて観察することにより、コイル部品1の端子電極6と回路基板7のランド電極7aとの半田付け状態の良否の確認が行われる。また、図示省略するが、特許文献2には、上記のフィレットによる半田付け性の検査を容易にするため、回路基板の実装面と接するドラム型コアの鍔の底面に溝を設け、溝の内壁とこれに隣接する底面、及びこの底面と接する鍔の側面に連続する電極を設け、側面にフィレットを形成するようにしたコイル部品が提案されている。
実開平3−083909号全文明細書(図7、図8) 特開平7−115023号公報
近年、省スペースや携帯性を意識した薄型の電子機器が利用される傾向が強まっており、これらの電子機器に用いる薄型のコイル部品が要望されている。しかしながら、上記特許文献1に記載された背景技術の面実装型コイル部品においては、前記鍔の溝の断面積に相当するフィレットが形成されるだけなので、大きなフィレットを得るためには前記ドラム型コアの鍔の厚みを厚くして深く大きな溝を設けなければならず、その分だけコイル部品の高さ寸法が高くなるので、低背型のコイルを得るのが困難であった。また、低背型のコイル部品を得るために鍔の厚み寸法を小さくすると、上記背景技術の特許文献2に記載された構造のコイル部品のように鍔の側面に十分な面積のフィレット確認用の電極を設けることが困難であった。
本発明の目的は、半田付け良否の確認が容易なフィレットを形成させることができる低背型の巻線型コイル部品を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明は、実装面に垂直に配置される巻き軸と該巻き軸の端部に前記実装面と接するように設けられた板状の鍔とを有するコアの前記巻き軸にコイル導線を巻回するとともに、前記鍔の底面に設けた端子電極に前記コイル導線の端部を半田付け固定した巻線型コイル部品において、前記鍔の側面の長さ方向の一部に張り出し部を設け、前記鍔の側面の張り出し部と該張り出し部に隣接する非張り出し部とに接するように前記鍔の底面に凹部を形成し、前記凹部の少なくとも前記側面と隣接する内壁面、前記張り出し部の底面、及び前記非張り出し部の底面に亘って連続する端子電極を設け、前記コイル導線の端部を固定する半田を前記端子電極の前記内壁面、前記張り出し部の底面、及び前記非張り出し部の底面まで覆うように設けたことを特徴とする。
主要な形態の一つは、前記鍔の側面の長さ方向の中央に張り出し部を設け、前記鍔の張り出し部の底面から両側の非張り出し部の底面に亘ってそれぞれ端子電極を設けたことを特徴とする。
また、他の形態の一つは、前記鍔の側面の張り出し部の前記非張り出し部からの張り出し寸法を、前記鍔の凹部の深さ寸法よりも大きくしたことを特徴とする。
また、他の形態の一つは、前記鍔の側面の張り出し部の前記非張り出し部からの張り出し寸法を、前記コイル導線の線材の直径よりも大きくしたことを特徴とする。
本発明は、実装面に垂直に配置される巻き軸と該巻き軸の端部に前記実装面と接するように設けられた板状の鍔とを有するコアの前記巻き軸にコイル導線を巻回するとともに、前記鍔の底面に設けた端子電極に前記コイル導線の端部を半田付け固定した巻線型コイル部品において、前記鍔の側面の長さ方向の一部に張り出し部を設け、前記鍔の側面の張り出し部と該張り出し部に隣接する非張り出し部とに接するように前記鍔の底面に凹部を形成し、前記凹部の少なくとも前記側面と隣接する内壁面、前記張り出し部の底面、及び前記非張り出し部の底面に亘って連続する端子電極を設け、前記コイル導線の端部を固定する半田を前記端子電極の前記内壁面、前記張り出し部の底面、及び前記非張り出し部の底面まで覆うように設けることとした。
このため、本発明によれば、前記鍔の側面の張り出し部から前記側面の非張り出し部に亘って凹部の内壁面に沿ってフィレットの上縁部が形成されるとともに、前記鍔の張り出し部の底面の端子電極の角部と前記非張り出し部の底面の端子電極の角部とを回路基板の実装面のランド電極の外周に添って繋ぐようにフィレットの下縁部が形成され、前記上縁部と前記下縁部とで囲まれた斜面を視認面とするフィレットが形成される。
従って、鍔の張り出し寸法を利用して、コアの鍔の厚み寸法及びコアの高さ寸法を増加させることなく、半田付け良否の確認が容易なフィレットを形成させることができる。
本発明の前記目的とそれ以外の目的、構成特徴、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなろう。
以下、本発明の巻線型コイル部品の第1の実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。図1は、第1の実施形態の巻線型コイル部品の回路基板の実装面と接する側から見た外観斜視図であり、図2は第1の実施形態の前記図1におけるA−A線断面図、図3は第1の実施形態の巻線型コイル部品に用いるコアを示す斜視図であり、図3(A)は、コアの外観斜視図、図3(B)はコアに端子電極を設けた状態の外観斜視図である。また、図4は本実施形態の巻線型コイル部品を回路基板の実装面のランド電極上に半田実装するステップを説明するための部分拡大斜視図であり、図4(A)は回路基板のランド電極を示す図、図4(B)は同ランド電極にクリーム半田を塗布した状態を示す図、図4(C)は同ランド電極上に本実施形態の巻線型コイル部品を搭載した状態を示す図、図4(D)は同ランド電極と巻線型コイル部品とをリフロー半田付けした状態を示す図、図4(E)は前記図4(D)における破線で囲んだ範囲をさらに拡大した状態を示す図である。
図1〜図3に示すように、本実施形態の巻線型コイル部品20は、実装面に垂直に配置される巻き軸18と該巻き軸18の端部に前記実装面と接するように設けられた板状の鍔12とを有するドラム型のコア10の前記巻き軸18にコイル導線21を巻回するとともに、前記鍔12の底面16に設けた端子電極17に前記コイル導線21の端部22を半田付け固定した巻線型コイル部品20であって、
前記鍔12の側面19の長さ方向の一部に張り出し部13が設けられ、前記鍔12の側面19の張り出し部13と該張り出し部13に隣接する非張り出し部14とに接するように前記鍔12の底面16に凹部15が形成され、前記凹部15の少なくとも前記側面19と隣接する内壁面15A、前記張り出し部13の底面13A、及び前記非張り出し部14の底面14Aに亘って連続する端子電極17が設けられている。
さらに、上記実施形態の巻線型コイル部品20は、前記ドラム型のコア10の前記巻き軸18に巻回されたコイル導線21の外周が、磁性粉を含有した外装樹脂25により被覆されている。
また、上記第1の実施形態の巻線型コイル部品20においては、前記鍔12の側面19の長さ方向の中央に張り出し部13を設け、前記鍔12の張り出し部13の底面13Aから両側の非張り出し部14の底面14Aに亘ってそれぞれ端子電極17が設けられており、前記コイル導線21の端部22を固定する半田28が、前記端子電極17の全面を覆うように設けられている。
また、上記第1の実施形態の巻線型コイル部品20においては、前記鍔12の側面19の張り出し部13の前記非張り出し部14からの張り出し寸法W1が前記鍔12の凹部15の深さ寸法よりも大きくされている。
また、上記第1の実施形態の巻線型コイル部品20においては、前記鍔12の側面19の張り出し部13の前記非張り出し部14からの張り出し寸法W1が前記コイル導線21線材の直径よりも大きくされている。
次に、図4を参照しながら、本発明の巻線型コイル部品を回路基板に半田実装するステップを説明する。
まず、図4(A)に示すように、回路基板30の主面の配線パターン32に接続されたランド電極31の上に、図4(B)に示すように、メタルマスクを用いて孔版印刷によりクリーム半田33を塗布し、次に図4(C)に示すように、クリーム半田33が 塗布されたランド電極上に前記巻線型コイル部品20の端子電極17が重なるように前記巻線型コイル部品20を電子部品マウント装置等を用いて搭載する。次に、前記巻線型コイル部品20が搭載された回路基板30を図示省略したリフロー半田付け炉を通して加熱し、前記クリーム半田33を溶融・固化させて、図4(D)に示すように、前記巻線型コイル部品20の端子電極17と前記回路基板30のランド電極31とを導電接続する。この際、図4(E)に示すように、前記巻線型コイル部品20の端子電極17と前記回路基板30のランド電極31とを導電接続する半田により、前記巻線型コイル部品20の前記鍔12の側面19の張り出し部13から前記側面19の非張り出し部14に亘って凹部15の内壁面に沿ってフィレット35の上側の縁部が形成されるとともに、前記鍔12の張り出し部13の底面の端子電極17の角部と前記非張り出し部14の底面の端子電極17の角部とを回路基板30の実装面のランド電極31の外周に添って繋ぐようにフィレット35の下縁部が形成され、前記上縁部と前記下縁部とで囲まれた領域に、広い面積で視認性の良好なフィレット35が形成される。
従って、鍔12の張り出し寸法W1を利用することにより、ドラム型のコア10の鍔12の厚み寸法及びコア10の高さ寸法を増加させることなく、半田付け良否の確認が容易なフィレット35を形成させることができる。
上記巻線型コイル部品20のコア10としては、Ni−Zn系フェライト、Ni−Zn−Cu系フェライト等を主成分とする高透磁率絶縁材料、もしくはアルミナ等の非磁性絶縁材料等の各種セラミック材料から巻線型コイル部品の用途に応じて適宜選択して用いることができ、前記の絶縁材料の粉末とバインダーとを混合し、造粒した後、粉末成型プレスを用いて所定の形状に成型し、800℃前後で脱バインダー処理した後、各絶縁材料の焼結温度に応じて所定の温度で焼成することにより得られる。また、前記コア10は、前記のようにセラミック絶縁体に限定するものではなく、前記高透磁率絶縁材料の粉末、Mn−Zn系フェライトや金属磁性材料等の低抵抗磁性材料の粉末、もしくは前記非磁性絶縁材料の粉末と、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂とを混合して所定形状の金型内で成型して得られる、樹脂複合材のドラム型コア10を用いることもできる。上記コアの形状はコイル導線が巻回される巻き軸の両端にそれぞれ平板状の鍔部が前記巻き軸と一体もしくは別体に形成されたドラム型のものが一般的であるが、本発明はこれに限定するものではなく、上側の鍔部を省略、もしくは他の形状、具体的にはキャップ型等に変更してもよい。また、前記のセラミック絶縁体と前記の樹脂複合材とを組み合わせてドラム型のコアを形成してもよい。
上記コア10の鍔の底面に設けられる端子電極17としては、セラミック絶縁体を用いたコアの場合には、Ag粉末とガラス粉末とを含む焼付型の電極材料ペーストを用いることができるが、これに限定するものではなく、Ag粉末やAg−Pd粉末等の導電性粒子とエポキシ樹脂等とを混合した熱硬化型の導電性ペーストを用いることができる。また、後者の熱硬化型の導電性ペーストの場合には、前記の樹脂複合材を用いたコアの端子電極としても適用できる。
また、上記端子電極17の表面に、半田付け性を向上させるために、必要によりNiメッキ、Snメッキ等を形成してもよい。
上記ドラム型のコア10の鍔12の側面19の長さ方向の一部に設ける張り出し部13としては、前記鍔12の側面19の長さ方向の中央に設け、前記鍔12の前記張り出し部13の底面13Aから両側の非張り出し部14の底面14Aに亘ってそれぞれ端子電極17を設けることが好ましく、これによれば、鍔12の四隅方向に向けてフィレット35が形成されるので、外周からの半田接続の良否の確認が容易となるというメリットを有する。
また、前記鍔12の側面19の張り出し部13の前記非張り出し部14からの張り出し寸法Wを、前記鍔12の凹部の深さ寸法よりも大きくすることが好ましく、これによれば、回路基板30のランド電極31上に半田実装した際に、鍔12の厚み寸法及び鍔12の底面16の凹部15の深さ寸法を増すことなく、張り出し寸法W1を底辺、少なくとも凹部15の深さ寸法を高さ、視認面を斜辺とする断面略三角形状の大面積のフィレット35が形成されるので、視認性が向上するというメリットを有する。
また、前記鍔12の側面19の張り出し部13の前記非張り出し部14からの張り出し寸法Wを、前記コイル導線21の線材の直径よりも大きくすることが好ましく、これによれば、回路基板30のランド電極31上に半田実装した際に、ドラム型のコア10の高さ寸法及びコイル導線21の線材の直径を増すことなく、張り出し寸法Wを底辺、少なくともコイル導線21の線材の直径を高さ、視認面を斜辺とする断面略三角形状の大面積のフィレット35が形成されるので、視認性が向上するというメリットを有する。
次に、上記本発明の巻線型コイル部品20の製造プロセスの一例について説明する。
まず、Ni−Zn系フェライトを主成分とする磁性材料粉末と有機バインダーと溶剤とを混合してスラリーを作成し、得られたスラリーをスプレードライヤーを用いて造粒し、乾式成型プレスを用いて所定の形状に成型し、得られた成型体を大気中800℃で30分間加熱して脱バインダー処理した後、1300℃で3時間焼成して、実装面に垂直に配置される巻き軸18と該巻き軸18の端部に実装面と接するように設けられた板状の鍔12とを有するとともに、前記鍔12の側面19の長さ方向の一部に張り出し部13が設けられ、前記鍔12の側面19の張り出し部13と該張り出し部13に隣接する非張り出し部14とに接するように前記鍔12の底面16に凹部15が形成されたドラム型のコア10を得る。
次に、Ag粉末を主成分とする焼付け型の電極材料ペーストを準備し、得られたコア10の実装面と接する側の鍔12に、前記凹部15の少なくとも前記側面19と隣接する内壁面15A、前記張り出し部13の底面13A、及び前記非張り出し部14の底面14Aに亘って連続するように転写法により前記電極材料ペーストを塗布し、650℃で10分間焼付けして端子電極17を形成し、さらに、前記端子電極17の表面に電解メッキ法によりNiメッキ、Snメッキを順次形成する。
こうして得られたコア10の実装面に垂直に配置される巻き軸18の周りにポリウレタン被覆銅線からなるコイル導線21を巻回し、コイル導線21の端部22を予め溶融半田層に浸漬して絶縁被覆を剥離したのち、前記コア10の底面16の前記端子電極17が形成された凹部15に導入して、240℃に加熱して前記端子電極17に半田付けにより固定する。
次に、前記コア10の巻き軸18に巻回されたコイル導線21の外周に、フェライト粉末を含有する熱硬化型の絶縁性樹脂ペーストを塗布し、150℃で10分間加熱して外装樹脂25を形成することにより、本発明の実施形態の巻線型コイル部品20を得る。
次に、図5を用いて本発明の実施形態の第1の変形例について説明する。図5は本発明の巻線型コイル部品の第1の変形例に用いられるドラム型のコア40を示す外観斜視図である。本第1の変形例の巻線型コイル部品の外観は前記第1の実施形態の巻線型コイル部品とほぼ同様であるため省略する。本第1の変形例の巻線型コイル部品と前記第1の実施形態の巻線型コイル部品とで異なる点は、第1の変形例の巻線型コイル部品に用いるコアは、実装面に垂直に配置される巻き軸と該巻き軸の端部に前記実装面と接するように設けられた板状の鍔42とを有するコア40の前記鍔42の側面49の長さ方向の一部に張り出し部43を設け、前記鍔42の側面49の張り出し部43と該張り出し部43に隣接する非張り出し部44とに接するように前記鍔42の底面46に凹部45が4つ形成され、前記4つの凹部45の少なくとも前記側面49と隣接する内壁面45A、前記張り出し部43の底面43A、及び前記非張り出し部44の底面44Aに亘って連続する端子電極47がそれぞれ設けられている。
このため、本変形例のドラム型のコア40を用いた巻線型コイル部品は、2回路の巻線を設けることが可能であり、トランスやコモンモードチョークコイル等の用途に用いることができる。
その他の構成及び作用効果は先の第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
次に、図6を用いて本発明の実施形態の第2の変形例について説明する。図6は本発明の巻線型コイル部品の第2の変形例に用いられるドラム型のコア50を示す外観斜視図である。本第2の変形例の巻線型コイル部品の全体構造および外観についての記載は省略する。本第2の変形例の巻線型コイル部品に用いられるドラム型のコア50は、回路基板の実装面と接する鍔52の側面の長さ方向の両端にそれぞれ張り出し部53が設けられ、前記鍔52の側面59の張り出し部53と該張り出し部53に隣接する非張り出し部54とに接するように前記鍔52の底面56に2つの凹部55が形成され、前記凹部55の少なくとも前記側面59と隣接する内壁面55A、前記張り出し部53の底面53A、及び前記非張り出し部54の底面54Aに亘って連続する端子電極57がそれぞれ設けられている。
本第2の変形例の巻線型コイル部品においては、上記のようなドラム型のコア50を用いるため、前記第1の実施形態のように鍔の四隅方向に向けてフィレットが形成されるのではないため外周からの確認が容易というメリットが得られない代わりに、前記張り出し部53から鍔52の長さ方向の中心側に向けて一対のフィレットが形成されるために、側面59方向から同時に2つのフィレットを確認することが容易になる。
その他の構成及び作用効果は先の第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
本発明によれば、半田付け良否の確認が容易なフィレットを形成させることができる低背型の巻線型コイル部品に好適である。
本発明の巻線型コイル部品の第1の実施形態の全体を示す外観斜視図である。 前記第1の実施形態の巻線型コイル部品の内部構造を示す図1のA−A線における断面図である。 前記第1の実施形態の巻線型コイル部品に用いられるドラム型のコアを説明するための外観斜視図である。 前記第1の実施形態の巻線型コイル部品を回路基板に半田実装するステップを説明するための外観斜視図である。 本発明の巻線型コイル部品の第1の変形例に用いられるドラム型のコアを説明するための外観斜視図である。 本発明の巻線型コイル部品の第2の変形例に用いられるドラム型のコアを説明するための外観斜視図である。 背景技術の一例を示す外観斜視図である。 上記背景技術の実装状態を説明するための側面図である。
符号の説明
10:コア
11、12:鍔
13:張り出し部
13A:張り出し部の底面
14:非張り出し部
14A:非張り出し部の底面
15:凹部
15A:凹部の内壁面
16:鍔の底面
17:端子電極
18:巻き軸
19:鍔の側面
20:巻線型コイル部品
21:コイル導線
22:端部
23:引き出し部
25:外装樹脂
28:半田
30:回路基板
31:ランド電極
32:配線パターン
33:クリーム半田
35:フィレット(視認面)
40:コア
41、42:鍔
43:張り出し部
43A:張り出し部の底面
44:非張り出し部
44A:非張り出し部の底面
45:凹部
45A:凹部の内壁面
46:鍔の底面
47:端子電極
49:鍔の側面
50:コア
51、52:鍔
53:張り出し部
53A:張り出し部の底面
54:非張り出し部
54A:非張り出し部の底面
55:凹部
55A:凹部の内壁面
56:鍔の底面
57:端子電極
59:鍔の側面

Claims (4)

  1. 実装面に垂直に配置される巻き軸と該巻き軸の端部に前記実装面と接するように設けられた板状の鍔とを有するコアの前記巻き軸にコイル導線を巻回するとともに、前記鍔の底面に設けた端子電極に前記コイル導線の端部を半田付け固定した巻線型コイル部品において、
    前記鍔の側面の長さ方向の一部に張り出し部を設け、前記鍔の側面の張り出し部と該張り出し部に隣接する非張り出し部とに接するように前記鍔の底面に凹部を形成し、前記凹部の少なくとも前記側面と隣接する内壁面、前記張り出し部の底面、及び前記非張り出し部の底面に亘って連続する端子電極を設け、前記コイル導線の端部を固定する半田を前記端子電極の前記内壁面、前記張り出し部の底面、及び前記非張り出し部の底面まで覆うように設けたことを特徴とする巻線型コイル部品。
  2. 前記鍔の側面の長さ方向の中央に張り出し部を設け、前記鍔の張り出し部の底面から両側の非張り出し部に亘ってそれぞれ端子電極を設けたことを特徴とする請求項1記載の巻線型コイル部品。
  3. 前記鍔の側面の張り出し部の前記非張り出し部からの張り出し寸法を、前記鍔の凹部の深さ寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項1記載の巻線型コイル部品。
  4. 前記鍔の側面の張り出し部の前記非張り出し部からの張り出し寸法を、前記コイル導線の線材の直径よりも大きくしたことを特徴とする請求項1記載の巻線型コイル部品。
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