JP4853372B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、コイル部品、特に巻線型のコイル部品に関する。

この種のコイル部品として、巻線と、巻線が巻回された巻芯部分を有するコアと、巻線の両端部がそれぞれ接続される少なくとも一対の端子電極とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたコイル部品では、端子電極は、巻芯部分の両端部に位置する鍔部分にそれぞれ配置されている。
特開２００２−１７０７１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品では、巻芯部分に巻線が巻回されて形成されたコイルにより生じた磁束が端子電極により阻害され、コイル部品の重要な特性であるインダクタンス値及びＱ値（quality factor）を低下させてしまう懼れがある。端子電極は、巻芯部分の両端部に位置する鍔部分にそれぞれ配置されているため、巻芯部分を当該巻芯部分における磁界の方向で挟むこととなり、上記コイルに生じた磁束により構成される磁路を遮るように位置する。端子電極が磁路を遮るように位置していると、端子電極に渦電流が発生し、この渦電流に起因する損失（渦電流損）により、インダクタンス値及びＱ値が低下してしまう。

本発明は、インダクタンス値及びＱ値を向上することが可能なコイル部品を提供することを課題とする。

本発明に係るコイル部品は、巻線と、巻線が巻回される巻芯部分を有する第１のコアと、第１のコアと対向するように配置されると共に、第１のコアとの対向方向から見て第１のコアと重なる重複部分と第１のコアと重ならない非重複部分とを有する第２のコアと、巻線の両端部がそれぞれ接続される少なくとも一対の端子電極と、を備え、非重複部分は、重複部分に対して、巻芯部分における磁界の方向と第１及び第２のコアの対向方向とに直交する方向に位置しており、端子電極は、第２のコアの非重複部分に配置されていることを特徴とする。

本発明に係るコイル部品では、端子電極が配置される第２のコアの非重複部分は、第１のコアと重なる重複部分に対して、巻芯部分における磁界の方向と第１及び第２のコアの対向方向とに直交する方向に位置している。このため、端子電極が、磁路を遮るように位置することはなく、第１のコアの巻芯部分に巻線が巻回されて形成されたコイルにより生じた磁束を阻害するのを防ぐことができる。この結果、インダクタンス値及びＱ値が向上することとなる。

好ましくは、第２のコアは、非重複部分を一対有しており、一対の非重複部分は、巻芯部分における磁界の方向と第１及び第２のコアの対向方向とに直交する方向で重複部分を挟むように位置している。この場合、一対の非重複部分は、重複部分を挟んで、離れて位置することとなる。このため、端子電極間での短絡の発生を防止することができると共に、コイル部品の表面実装が容易となる。

好ましくは、第１のコアは、巻芯部分の両端部に位置すると共に、当該両端部から第２のコアに向って伸びる脚部分を更に有している。この場合、第１のコアの脚部分が磁気シールドとして機能することとなり、磁路から漏れる磁束（漏れ磁束）を小さく抑制して良好なインダクタンス特性を得ることができる。

好ましくは、第１のコアの巻芯部分は、平板状である。この場合、コイル部品の低背化を図ることができる。

好ましくは、第２のコアの重複部分は、平板状である。この場合、コイル部品の低背化を図ることができる。

好ましくは、第１のコアと第２のコアとの間にギャップが形成されている。この場合、電流負荷時のインダクタンス値の低下が抑制され、直流重畳特性を向上させることができる。また、ギャップの大きさを変更することにより、インダクタンス値を調整することも可能となる。

より好ましくは、第１のコアと第２のコアとが接着材料を介して接続されており、上記ギャップが接着材料により形成されている。この場合、第１のコアと第２のコアとの間のギャップを容易に且つ確実に形成することができる。

本発明によれば、インダクタンス値及びＱ値を向上することが可能なコイル部品を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１〜図４を参照して、本実施形態に係るコイル部品の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るコイル部品の概略斜視図である。図２は、本実施形態に係るコイル部品の概略平面図である。図３は、図２のIII−III線に沿った断面構成を示す図である。図４は、図２のIV−IV線に沿った断面構成を示す図である。

コイル部品Ｃ１は、表面実装タイプのコイル部品であって、巻線１と、第１のコア１０と、第２のコア２０と、一対の端子電極３０，３２とを備えている。

巻線１は、絶縁被覆された金属導体線（例えば、ウレタンワイヤー等）からなる。金属導体としては、銅等が用いられる。巻線１の外径は、例えば０．０８ｍｍ程度である。

第１のコア１０は、平面視で矩形形状（例えば、１．２ｍｍ×１．２ｍｍ程度）を呈しており、巻芯部分１２と、一対の脚部分１４とを有している。巻芯部分１２は、平板状であり、巻線１が巻回されている。各脚部分１４は、巻芯部分１２の両端部に位置している。巻芯部分１２の厚みは、例えば０．２ｍｍ程度であり、脚部分１４の厚みは、例えば０．３５ｍｍ程度である。第１のコア１０は、例えばフェライト等の磁性材料にて構成することができる。

第２のコア２０は、平面視で矩形形状（例えば、２．０ｍｍ×１．２ｍｍ程度）を呈している。第２のコア２０は、第１のコア１０と対向するように配置されている。第２のコア２０は、平板状である。第２のコア２０の厚みは、例えば０．１ｍｍ程度である。第２のコア２０は、第１のコア１０と同じく、例えばフェライト等の磁性材料にて構成することができる。

第２のコア２０は、第１のコア１０との対向方向（図中、ｚ軸方向）から見て、第１のコア１０と重なる重複部分２２と、第１のコア１０と重ならない一対の非重複部分２４とを有している。

第１のコア１０の各脚部分１４は、巻芯部分１２の端部から第２のコア２０に向って伸びている。第１のコア１０の脚部分１４と第２のコア２０とは、接着材料（例えば、エポキシ樹脂等）４０を介して接続されている。これにより、第１のコア１０の脚部分１４と第２のコア２０との間に接着材料４０の厚みに対応した間隔を有するギャップが形成されることとなる。ギャップの間隔は、例えば０．０２ｍｍ程度である。

ところで、巻芯部分１２に巻線１が巻回されて形成されたコイルにより生じた磁束は、例えば、巻芯部分１２から、一方の脚部分１４と、第２のコア２０と、他方の脚部分１４とを通って巻芯部分１２に戻る磁路を構成する。すなわち、巻芯部分１２には、当該巻芯部分１２に巻回された巻線１により形成されたコイルの軸心方向（図中、ｙ軸方向）に沿って磁界が発生する。各非重複部分２４は、重複部分２２に対して、巻芯部分１２における磁界の方向（上記コイルの軸心方向）と第１及び第２のコア１０，２０の対向方向とに直交する方向（図中、ｘ軸方向）に位置している。本実施形態では、各非重複部分２４は、巻芯部分１２における磁界の方向と第１及び第２のコア１０，２０の対向方向とに直交する方向で重複部分２２を挟むように位置している。

端子電極３０は、第２のコア２０の一対の非重複部分２４のうち一方の非重複部分２４に配置されている。端子電極３２は、第２のコア２０の一対の非重複部分２４のうち他方の非重複部分２４に配置されている。端子電極３０，３２は、各非重複部分２４の端部における５面（端面及び当該端面に連続する４つの面）に亘って形成されている。コイル部品Ｃ１では、第２のコア２０における第１のコア１０に対向する面と反対側の面が外部基板等の実装面に対向する。

端子電極３０，３２は、金属（例えば、Ａｇ／Ｎｉ／Ｓｎ、又は、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ｓｎ等）からなり、既知のめっき法により形成することができる。端子電極３０，３２は、必ずしも各非重複部分２４の端部における５面に亘って形成される必要はなく、端面及び第１及び第２のコア１０，２０の対向方向に対向する２面の合計３面に亘って形成されていてもよい。

巻線１の一方の端部は、端子電極３０に向けて、巻芯部分１２における磁界の方向と第１及び第２のコア１０，２０の対向方向とに直交する方向に引き出されている。端子電極３０は、巻線１の一方の端部と接続されている。巻線１の一方の端部は、端子電極３２に向けて、巻芯部分１２における磁界の方向と第１及び第２のコア１０，２０の対向方向とに直交する方向に引き出されている。端子電極３２は、巻線１の他方の端部と接続されている。端子電極３０，３２と巻線１との接続は、例えば熱圧着により行なうことができる。

続いて、上述した構成のコイル部品Ｃ１の製造方法について簡単に説明する。

まず、第１のコア１０及び第２のコア２０を成型又は機械加工等により形成する。そして、第２のコア２０の非重複部分２４にめっき法により端子電極３０，３２を形成する。一方、第１のコア１０の巻芯部分１２に巻線１を巻回する。

次に、第２のコア２０に接着材料４０を付与し、第１のコア１０の脚部分１４と第２のコア２０とを接続する。このとき、接着材料４０により、巻線１を第２のコア２０に固定するようにしてもよい。そして、端子電極３０，３２に巻線１の端部を熱圧着により接続する。これらの過程により、コイル部品Ｃ１が得られる。

以上のように、本実施形態においては、端子電極３０，３２が配置される第２のコア２０の非重複部分２４は、第１のコア１０と重なる重複部分２２に対して、巻芯部分１２における磁界の方向と第１及び第２のコア１０，２０の対向方向とに直交する方向に位置している。このため、端子電極３０，３２が、巻線１が巻回されて形成されたコイルにより生じた磁束で構成される磁路を遮るように位置することはなく、当該磁束が端子電極３０，３２により阻害されるのを防ぐことができる。この結果、本実施形態のコイル部品Ｃ１によれば、インダクタンス値及びＱ値が向上することとなる。

本実施形態において、第２のコア２０の一対の非重複部分２４は、巻芯部分１２における磁界の方向と第１及び第２のコア１０，２０の対向方向とに直交する方向で重複部分２２を挟むように位置している。これにより、一対の非重複部分２４は、重複部分２２を挟んで、離れて位置することとなる。このため、端子電極３０，３２間での短絡の発生を防止することができると共に、コイル部品Ｃ１の表面実装が容易となる。また、巻線１と端子電極３０，３２との接続も容易に行なうことができる。

本実施形態において、第１のコア１０は、巻芯部分１２の両端部に位置すると共に、当該両端部から第２のコア２０に向って伸びる脚部分１４を更に有している。この場合、第１のコア１０の脚部分１４が磁気シールドとして機能することとなり、漏れ磁束を小さく抑制して良好なインダクタンス特性を得ることができる。

本実施形態において、第１のコア１０の巻芯部分１２及び第２のコア２０は平板状である。これにより、コイル部品Ｃ１の低背化を図ることができる。

本実施形態において、第１のコア１０（脚部分１４）と第２のコア２０との間にギャップが形成されており、巻線１が巻回されて形成されたコイルにより生じた磁束の磁路は、上記ギャップを通る開磁路となっている。これにより、電流負荷時のインダクタンス値の低下が抑制され、直流重畳特性を向上させることができる。また、ギャップの大きさを変更することにより、インダクタンス値を調整することも可能となる。

本実施形態において、第１のコア１０と第２のコア２０とが接着材料を介して接続されており、上記ギャップが接着材料により形成されている。これにより、第１のコア１０と第２のコア２０との間のギャップを容易に且つ確実に形成することができる。

次に、図５〜図２０を参照して、本実施形態に係るコイル部品Ｃ１の第１〜第５変形例Ｃ２〜Ｃ６について説明する。図５は、第１変形例に係るコイル部品の概略斜視図である。図６は、図５のVI−VI線に沿った断面構成を示す図であり、図７は、同じく図５のVII−VII線に沿った断面構成を示す図である。図８は、第２変形例に係るコイル部品の概略斜視図である。図９は、図８のIX−IX線に沿った断面構成を示す図であり、図１０は、同じく図８のX−X線に沿った断面構成を示す図である。図１１は、第３変形例に係るコイル部品の概略斜視図である。図１２は、第３変形例に係るコイル部品の概略平面図である。図１３は、図１２のXIII−XIII線に沿った断面構成を示す図である。図１４は、第４変形例に係るコイル部品の斜視図である。図１５は、図１４のXV−XV線に沿った断面構成を示す図である。図１６は、第５変形例に係るコイル部品の斜視図である。図１７は、図１６のXVII−XVII線に沿った断面構成を示す図である。

図５〜図７に示された第１変形例に係るコイル部品Ｃ２は、保護樹脂層４２を更に備えている。コイル部品Ｃ２では、保護樹脂層４２は、第１のコア１０上に配置されている。保護樹脂層４２は、巻線１を覆うように第１のコア１０の表面（第２のコア２０に対向する面と反対側の面）に形成されている。これにより、保護樹脂層４２は巻線１の一部（第１のコア１０の上記表面側に位置する部分）を保護する樹脂層として機能する。保護樹脂層４２は、例えばエポキシ樹脂等からなる。

図８〜図１０に示された第２変形例に係るコイル部品Ｃ３は、保護樹脂層４４を更に備えている。コイル部品Ｃ３では、保護樹脂層４４は、第１及び第２のコア１０，２０上に配置されている。保護樹脂層４４は、巻線１及び第１のコア１０を覆うように第１のコア１０の表面及び第２のコア２０の表面（第１のコア１０側の面）に形成されている。これにより、保護樹脂層４４は巻線１及び第１のコア１０を保護する樹脂層として機能する。

コイル部品Ｃ３では、端子電極３０，３２は、第２のコア２０（非重複部分２４）及び保護樹脂層４４に配置されている。すなわち、端子電極３０，３２は、第２のコア２０の非重複部分２４の４面（端面及び当該端面に連続する３つの面）及び保護樹脂層４４の４面（端面及び当該端面に連続する３つの面）に亘って形成されている。

巻線１の端面（金属導体線の端面）は、保護樹脂層４４の端面に露出している。したがって、保護樹脂層４４の端面に端子電極３０，３２を形成することにより、巻線１と端子電極３０，３２とが接続されることとなる。

ここで、コイル部品Ｃ３の製造方法について簡単に説明する。

まず、第１のコア１０及び第２のコア２０を成型又は機械加工等により形成する。そして、第１のコア１０の巻芯部分１２に巻線１を巻回する。次に、第２のコア２０に接着材料４０を付与し、第１のコア１０の脚部分１４と第２のコア２０とを接続する。このとき、接着材料４０により、巻線１を第２のコア２０に固定するようにしてもよい。また、巻線１としてセメントワイヤーを用い、巻線１を第２のコア２０に固定してもよい。

そして、モールド成型等により、巻線１の端面が露出するように保護樹脂層４４を形成する。次に、第２のコア２０の非重複部分２４及び保護樹脂層４４にめっき法により端子電極３０，３２を形成する。これらの過程により、コイル部品Ｃ３が得られる。

図１１〜図１３に示された第３変形例に係るコイル部品Ｃ４では、第２のコア２０の非重複部分２４が一対の脚部２６を含んでいる。脚部２６は、第２のコア２０（非重複部分２４）の端部から第１及び第２のコア１０，２０の対向方向で且つ第１のコア１０側に伸びている。第１及び第２のコア１０，２０をｚ軸方向に直交する面で切断した場合の断面構成は、図４に示された本実施形態に係るコイル部品Ｃ１と同じとなるため、その図示を省略する。

脚部２６には、巻線１の端部を位置決め及び収容する溝２８が形成されている。巻線１の端部は、脚部２６の溝２８に収容された状態で脚部２６に固定されている。巻線１と脚部２６との固定は、巻線１としてセメントワイヤーを用いることで容易に行なうことができる。

端子電極３０，３２は、第２のコア２０の脚部２６に配置されている。これにより、端子電極３０，３２は非重複部分２４に配置されることとなる。端子電極３０，３２は、第２のコア２０の脚部２６の５面（側面及び当該側面に連続する４つの面）に亘って形成されている。巻線１の端面（金属導体線の端面）は、脚部２６の側面に露出している。したがって、脚部２６の側面に端子電極３０，３２を形成することにより、巻線１と端子電極３０，３２とが接続されることとなる。端子電極３０，３２は、必ずしも脚部２６の５面に亘って形成される必要はなく、脚部２６の側面及び第１及び第２のコア１０，２０の対向方向に対向する２つの端面の合計３面に亘って形成されていてもよい。

ここで、コイル部品Ｃ４の製造方法について簡単に説明する。

まず、第１のコア１０及び第２のコア２０を成型又は機械加工等により形成する。そして、第１のコア１０の巻芯部分１２に巻線１を巻回する。次に、第２のコア２０に接着材料４０を付与し、第１のコア１０の脚部分１４と第２のコア２０とを接続する。このとき、接着材料４０により、巻線１を第２のコア２０に固定するようにしてもよい。

そして、巻線１の端部を脚部２６の溝２８に収容し、脚部２６に固定する。次に、第２のコア２０の脚部２６にめっき法により端子電極３０，３２を形成する。これらの過程により、コイル部品Ｃ４が得られる。

図１４及び図１５に示された第４変形例に係るコイル部品Ｃ５では、第１変形例と同様に、保護樹脂層４２を更に備えている。保護樹脂層４２は、第１のコア１０上に配置されており、巻線１を覆うように第１のコア１０の表面に形成されている。第１及び第２のコア１０，２０をｚ軸方向に直交する面で切断した場合の断面構成は、図７に示された第１変形例に係るコイル部品Ｃ２と同じとなるため、その図示を省略する。

図１６及び図１７に示された第５変形例に係るコイル部品Ｃ６では、第２変形例と同様に、保護樹脂層４４を更に備えている。コイル部品Ｃ６では、保護樹脂層４４は、一対の脚部２６に挟まれるように配置されている。保護樹脂層４４は、巻線１及び第１のコア１０を覆うように、一対の脚部２６に挟まれる空間に形成されている。第１及び第２のコア１０，２０をｚ軸方向に直交する面で切断した場合の断面構成は、図１０に示された第２変形例に係るコイル部品Ｃ３と同じとなるため、その図示を省略する。

第１〜第５変形例に係るコイル部品Ｃ２〜Ｃ６においても、端子電極３０，３２が第２のコア２０の非重複部分２４に配置されているので、上述したように、巻線１が巻回されて形成されたコイルにより生じた磁束で構成される磁路を遮るように位置することはなく、当該磁束が端子電極３０，３２により阻害されるのを防ぐことができる。この結果、各変形例に係るコイル部品Ｃ２〜Ｃ６によっても、インダクタンス値及びＱ値が向上することとなる。

コイル部品Ｃ３では、端子電極３０，３２のうち保護樹脂層４４に形成された電極部分は、第１及び第２のコア１０，２０の対向方向から見て、第２のコア２０の非重複部分２４と重なる位置に位置している。したがって、端子電極３０，３２のうち保護樹脂層４４に形成された電極部分も、巻線１が巻回されて形成されたコイルにより生じた磁束で構成される磁路を遮るように位置することはない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

本実施形態及び各変形例では、第２のコア２０が一対の非重複部分２４を有しているが、非重複部分２４は一対に限られない。例えば、図１８に示されたコイル部品Ｃ７のように、第２のコア２０が一つの非重複部分２４のみを有していてもよい。この場合、一つの非重複部分２４に端子電極３０，３２が配置されることとなる。また、非重複部分２４が複数に分割されていてもよい。

本実施形態及び各変形例では、第１のコア１０が脚部分１４を有しているが、これに限られることなく、第１のコア１０は脚部分１４を有していなくてもよい。例えば、第１のコア１０は、第２のコア２０と同様に、平板状であってもよい。また、第１のコア１０を平板状とすると共に、第２のコア２０が第１のコア１０に向けて伸びる脚部分を有していてもよい。

本実施形態及び各変形例では、コイル部品Ｃ１〜Ｃ７が一つの巻線１を備えているが、巻線１の数は一つに限られない。例えば、本発明をコモンモードチョークコイルに適用したときのように、巻線１を複数備えていてもよい。この場合、コイル部品は、巻線１の数に対応して端子電極３０，３２を複数対備えることになる。

本実施形態及び各変形例では、第１のコア１０と第２のコア２０との間のギャップを接着材料に形成しているが、これに限られることなく、非磁性材料によりギャップを構成してもよく、空間としてもよい。

第１、第２、第４及び第５変形例において、保護樹脂層４２，４４は、フェライトを含有した樹脂（いわゆるフェライト樹脂）からなっていてもよい。このように、フェライト樹脂により保護樹脂層４２，４４を形成することにより、コイル部品Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６のインダクタンス値及びＱ値をより一層向上することができる。

本実施形態に係るコイル部品の概略斜視図である。 本実施形態に係るコイル部品の概略平面図である。 図２のIII−III線に沿った断面構成を示す図である。 図２のIV−IV線に沿った断面構成を示す図である。 本実施形態の第１変形例に係るコイル部品の概略斜視図である。 図５のVI−VI線に沿った断面構成を示す図である。 図５のVII−VII線に沿った断面構成を示す図である。 本実施形態の第２変形例に係るコイル部品の概略斜視図である。 図８のIX−IX線に沿った断面構成を示す図である。 図８のX−X線に沿った断面構成を示す図である。 本実施形態の第３変形例に係るコイル部品の概略斜視図である。 本実施形態の第３変形例に係るコイル部品の概略平面図である。 図１２のXIII−XIII線に沿った断面構成を示す図である。 本実施形態の第４変形例に係るコイル部品の概略斜視図である。 図１４のXV−XV線に沿った断面構成を示す図である。 本実施形態の第５変形例に係るコイル部品の概略斜視図である。 図１６のXVII−XVII線に沿った断面構成を示す図である。 本実施形態の係るコイル部品の更なる変形例を示す概略斜視図である。

符号の説明

１…巻線、１０…第１のコア、１２…巻芯部分、１４…脚部分、２０…第２のコア、２２…重複部分、２４…非重複部分、３０，３２…端子電極、４０…接着材料、Ｃ１〜Ｃ７…コイル部品。

Claims (6)

1. 巻線と、
   前記巻線が巻回される巻芯部分を有する第１のコアと、
   前記第１のコアと対向するように配置されると共に、前記第１のコアとの対向方向から見て前記第１のコアと重なる重複部分と前記第１のコアと重ならない非重複部分とを有する第２のコアと、
   前記巻線の両端部がそれぞれ接続される少なくとも一対の端子電極と、を備え、
   前記第１のコアは、前記巻芯部分の前記巻線により形成されたコイルの軸芯方向での両端部に位置すると共に当該両端部から前記第２のコアに向って伸びる脚部分を更に有し、
   前記巻芯部分における磁界の方向と前記第１及び第２のコアの対向方向とは、直交し、
   前記非重複部分は、前記重複部分に対して、前記巻芯部分における磁界の方向と前記第１及び第２のコアの対向方向とに直交する方向に位置しており、
   前記端子電極は、前記第２のコアの前記非重複部分に配置されていることを特徴とするコイル部品。
2. 前記第２のコアは、前記非重複部分を一対有しており、
   一対の前記非重複部分は、前記巻芯部分における磁界の方向と前記第１及び第２のコアの対向方向とに直交する方向で前記重複部分を挟むように位置し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. 前記第１のコアの前記巻芯部分は、平板状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。
4. 前記第２のコアの重複部分は、平板状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコイル部品。
5. 前記第１のコアと前記第２のコアとの間にギャップが形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコイル部品。
6. 前記第１のコアと前記第２のコアとが接着材料を介して接続されており、
   前記ギャップが前記接着材料により形成されていることを特徴とする請求項５に記載のコイル部品。

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