JP4900882B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明はコイル部品に関し、特にガラス層がコーティングされたコイル部品に関する。

従来から、一対の鍔部と一対の鍔部の間を連結する巻芯部とから構成されるコアを備えるコイル部品では、特許文献１に示されるように、閉磁路を形成するために一対の鍔部の間に磁性粉を含有した樹脂を充填する構成が開示されている。

特開２００７−２１４５２１号公報

コイル部品の小型化の一例として、コイル部品の低背化が行われている。この低背化は、例えば一対の鍔部を薄くすることにより達成されるが、鍔部を薄くすると鍔部の剛性が低くなる。このようなコイル部品に外力が加えられると、鍔部と巻芯部との間で破損するおそれがあった。このコイル部品が実装された基板に撓み等が発生すると、コアにも基板の撓みに追従して撓みが発生し、この場合にコアが破損するおそれがあった。

一対の鍔部間に樹脂を充填することで、コアの剛性は高められる。しかし、一般にコアに対する接着剤のぬれ性が優れないため、一対の鍔部間を樹脂で充填・接着したとしても、基板が撓んで一対の鍔部間の距離が離れる方向に外力が加えられると、鍔部との境界面から接着剤が剥離してコアの剛性が低下し、基板の撓みに追従して鍔部を破損するおそれがあった。よって本発明は、基板の撓み等の外力に対してコアの剛性を高くし、鍔部の破損を防ぐことができるコイル部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、巻芯部と、板状をなし巻芯部の一端に接続された第一鍔部と、板状をなし巻芯部の他端に接続された第二鍔部とから構成されたドラムコアと、第一鍔部と第二鍔部との間であって巻芯部の周囲に巻回された巻線と、巻線の一端と他端とがそれぞれ継線された一対の端子電極と、を有したコイル部品を提供する。このコイル部品では、第一鍔部には、巻芯部の一端が接続されると共に、第二鍔部と向かい合う第一内面と、巻芯部の軸方向においてドラムコアの一端側端面になる第一外面とが規定され、第二鍔部には巻芯部の他端が接続されると共に第一鍔部と向かい合う第二内面と、巻芯部の軸方向においてドラムコアの他端側端面になる第二外面とが規定され、巻芯部には、第一内面と第二内面との間に位置する巻芯部周面が規定され、ドラムコアにおいて少なくとも第一内面、第一外面、第二内面、第二外面、巻芯部周面にガラス層が施され、ガラス層は、第一内面と第二内面と巻芯部周面とのガラス層の膜厚が第一外面、第二外面のガラス層の膜厚より薄くなるように構成され、ドラムコアにおいて第一鍔部と第二鍔部との間に巻線を覆う充填樹脂が充填され、少なくとも充填樹脂と第一鍔部及び第二鍔部との間には、ドラムコアと一体のガラス層が介在し、充填樹脂は第一内面、第二内面のガラス層に接着している。

この様な構成によると、充填樹脂はガラス層を介してドラムコアと接着される。一般にドラムコアとして用いられるフェライトやセラミック等の基材はガラスとの接合性が良く、またドラムコアとして用いられるフェライトやセラミックよりもガラスの方が樹脂への接着性が優れている。よって樹脂が第一鍔部と第二鍔部とに強固に接着されることにより、基板の撓み等の外力が加えられても樹脂が鍔部から剥がれることは抑制され、一対の鍔部は樹脂を介して一体性を保ち、ドラムコアの剛性を高く保つことができる。また第一鍔部、第二鍔部それぞれの第一外面、第二外面に膜厚の厚いガラス層が構成されるので、第一鍔部、第二鍔部の巻芯部との接続箇所を支点とする曲げ強度を向上させることができる。また巻線が巻かれる空間を大きく採ることができるので、巻線の巻回量を多くし、若しくはより大径の巻線を使用することができる。

上記構成のコイル部品において、充填樹脂には磁性粉が含まれていることが好ましい。この様な構成によると、ドラムコアと樹脂とにより閉磁路を形成することができる。

またドラムコアの外周には外装コアが配置され、外装コアは第一鍔部と第二鍔部とに接続されていることが好ましい。

この様な構成によると、外装コアとドラムコアとの接続により、ドラムコアの剛性を更に高めることができる。また外装コアとドラムコアとにより閉磁路を形成することができる。

またガラス層はドラムコアの全面を覆っていることが好ましい。この様な構成によると、ドラムコアの絶縁性を図ると共にドラムコアの強度を増すことができる。

またドラムコアはＭｚ−Ｚｎ系フェライトを基材として構成されていることが好ましい。この様な構成によると、コイル部品の特性を向上させることができる。

本発明のコイル部品によれば、コアの剛性を高くすることができる。

本発明の実施の形態に係るコイル部品の斜視図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品のドラムコアの正面図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品の断面図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品のガラス層形成に係る説明図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品の変形例に係る断面図。

以下、本発明の実施の形態に係るコイル部品について、図１から図４に基づき説明する。図１に示されるコイル部品１は、主にドラムコア２と、巻線３と、充填樹脂４と、電極７とから構成されている。

ドラムコア２はマンガンを含む磁気材料、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトを基材としており、図２に示されるように、略円柱状の巻芯部２３と、巻芯部２３の中心軸方向両端に同軸に設けられた第一鍔部２１及び第二鍔部２２とから構成され、コア高さ（ドラムコア２の巻芯部２３軸方向における一端から他端までの距離）を約１．１ｍｍ、コア外形（巻芯部２３軸方向と直交する方向の距離）を約３ｍｍとしている。第一鍔部２１及び第二鍔部２２はそれぞれ同形状の板状であり、図１に示されるように巻芯部２３の軸方向と直交する断面が八角形に構成されている。また第一鍔部２１及び第二鍔部２２は、鍔部長さ（巻芯部２３軸方向と直交する方向における巻芯部２３との接続箇所から外周までの距離）は、約０．５〜１．３ｍｍであり、それぞれの鍔部厚さ（巻芯部２３軸方向における一端から他端までの距離）が約０．２〜０．４５ｍｍになるように構成されている。

図２に示されるように第一鍔部２１には、巻芯部２３の一端が接続されると共に第二鍔部２２と向かい合う第一内面２１Ａと、巻芯部２３の軸方向においてドラムコア２の一端側端面になる第一外面２１Ｂと、第一内面２１Ａと第一外面２１Ｂとの間に位置する第一周面２１Ｃとが規定されている。尚、第一鍔部２１において第一外面２１Ｂは、コイル部品１（図１）を吸着して実装する際の吸着面（上面）として作用する。

第二鍔部２２には、巻芯部２３の他端が接続されると共に第一鍔部２１と向かい合う第二内面２２Ａと、巻芯部２３の軸方向においてドラムコア２の他端側端面になる第二外面２２Ｂと、第二内面２２Ａと第二外面２２Ｂとの間に位置する第二周面２２Ｃとが規定されている。尚、第二鍔部２２において第二外面２２Ｂは、コイル部品１を吸着して実装する際の、図示せぬ基板に実装される実装面（下面）として作用する。

巻芯部２３は径が約０．４〜２．０ｍｍ、長さが約０．２〜０．７ｍｍの略円柱状に構成され、略円柱の表面であって第一内面２１Ａと第二内面２２Ａとの間に巻芯部周面２３Ａが規定されている。またドラムコア２においては、巻芯部周面２３Ａと、第一内面２１Ａと、第二内面２２Ａとで囲まれる部分に、巻線３（図１）が収容される空間２ａが形成される。

上記構成のドラムコア２は、図３に示されるように表面が絶縁性のガラス層８によりコーティングされている。ドラムコア２は上述のように導電性素材であるＭｎ−Ｚｎ系フェライトを基材としているが、絶縁性のガラス層８でコーティングされることにより、周囲や電極７との絶縁を図ることができる。

ドラムコア２にガラス層８をコーティングする際には、図４に示されるように、中央部分にスプレーノズル９１を備え、スプレーノズル９１を回転軸として回転するバレル９内に複数のドラムコア２を収容する。スプレーノズル９１は、微粉体のガラスやバインダ等が懸濁されたガラススラリーを噴霧可能に構成されている。

この状態でスプレーノズル９１からガラススラリーを噴霧し、ドラムコア２に吹き付け塗装する。ガラススラリーの層をドラムコア２に形成した後に、バレル９内に約７０度の乾燥空気を入れてドラムコア２に形成されたガラススラリーの層を乾燥させる。これによりドラムコア２にガラス微粉体の層が形成される。その後にドラムコア２を焼成し、不要なバインダ成分を揮発・燃焼させ、ガラス粉末を溶融（軟化）させて表面が平滑なガラス層８を構成する。ガラス層８を焼成し溶融させてドラムコア２の全面にコーティングすることにより、ドラムコア２とガラス層８とが一体となり、ガラス層８がドラムコア２から剥がれることは防がれる。また全面にガラス層８がコーティングされることにより、ドラムコア２の絶縁性が高められると共に、ドラムコア２の剛性を上げることができる。

ドラムコア２において、巻芯部周面２３Ａと第一内面２１Ａと第二内面２２Ａとは、凹部である空間２ａを画成する面である。また塗装方法は単なる吹き付け塗装であるため、例えば静電塗装のように、噴霧されたガラススラリーをドラムコア２自らが吸引して付着させることはない。よって第一鍔部２１の第一外面２１Ｂ及び第一周面２１Ｃと第二鍔部２２の第二外面２２Ｂ及び第二周面２２Ｃとに比べて、空間２ａ内には噴霧されたガラススラリーが付着し難い。故に図３に示されるように、空間２ａ内（巻芯部周面２３Ａ、第一内面２１Ａ、第二内面２２Ａ）での、ガラス層８の厚さは、ドラムコア２において第一内面２１Ａ、第二内面２２Ａ、巻芯部周面２３Ａを除いた全面（第一外面２１Ｂ、第一周面２１Ｃ、第二外面２２Ｂ、第二周面２２Ｃ）のガラス層８の膜厚に比べて薄くなる。具体的には、第一外面２１Ｂ等でのガラス層８の膜厚が平均約１０μｍであるのに対して、第一内面２１Ａ、第二内面２２Ａでのガラス層８の膜厚が平均約５μｍ、巻芯部周面２３Ａでのガラス層８の膜厚が平均約３μｍであり、第一外面２１Ｂ等のドラムコア２の外周部分から、ドラムコア２の内方である巻芯部周面２３Ａに向かってガラス層８が薄くなっている。またドラムコア２のガラス層８の表面（ガラス面）は溶融して形成されるため、平滑であり、多孔質にはなり難い。またこのガラス層８を構成するガラスは、充填樹脂４に対するぬれ性が優れる素材を基材としている。

空間２ａには巻線３が収容されるが、第一内面２１Ａ、第二内面２２Ａ、巻芯部周面２３Ａにおけるガラス層８が薄くなることにより空間２ａを大きく採ることができる。空間２ａを大きく採ることによって巻線３の巻回数を増やしたり、大径の巻線３を使用することができるので、コイル部品１の特性を向上させることができる。

また図３に示されるように、第一外面２１Ｂ及び第二外面２２Ｂにおけるガラス層８は、第一内面２１Ａ及び第二内面２２Ａにおけるガラス層８より厚くなるように構成されているので、第一鍔部２１及び第二鍔部２２の曲げ強度は向上している。一般にドラムコア２が破損する際には、第一鍔部２１、第二鍔部２２が巻芯部２３との接続箇所を支点として曲げ破壊する場合が多い。しかし上述のように第一外面２１Ｂ及び第二外面２２Ｂにおけるガラス層８を厚くすることにより第一鍔部２１、第二鍔部２２の曲げ強度が向上するので、ドラムコア２の破損を抑制することができる。

巻線３は、導線にポリアミドイミド等の絶縁被覆が施された被覆導線から構成されており、図１に示されるように巻芯部２３（図２）において巻芯部周面２３Ａ（図２）に巻回され、空間２ａ内（図２）に収容されている。空間２ａ内のガラス層８は上述のように薄く構成されているが、巻線３が絶縁被覆であるため、巻線３とドラムコア２とが短絡することは抑制される。

充填樹脂４は、エポキシ樹脂にフェライト等の磁性粉体が練り込まれて構成される樹脂であり、図３に示されるように、空間２ａ内において第一鍔部２１と第二鍔部２２との間において巻線３を覆うように、若しくは巻線３を覆うと共に複数の巻線３の隙間を埋めるように充填されて硬化している。

第一鍔部２１及び第二鍔部２２にはガラス層８がコーティングされて一体と成っているため、充填樹脂４は空間２ａ内に充填された状態でガラス層８を介してドラムコア２と接着される。充填樹脂４は、磁性粉体が練り込まれており、かつ空間２ａを埋めて巻線３を覆う必要があるため、流動性は高くない。この様な充填樹脂４を直接ドラムコア２に接着した場合は、アンカー効果等を十分に得ることができず、接着不良を起こすおそれがある。これに対してガラス層８は充填樹脂４に対するぬれ性が優れているため、充填樹脂４であっても好適な接着状態を得ることができる。またガラス層８は、ドラムコア２と一体であるので、ドラムコア２と充填樹脂４との間にガラス層８を介在させることにより、ドラムコア２に充填樹脂４を好適に接着させることができる。充填樹脂４が第一鍔部２１と第二鍔部２２との両方にガラス層８を介して強固に接着されるため、第一鍔部２１と第二鍔部２２とは充填樹脂４を介して一体化される。これによりドラムコア２の剛性を上げることができ、またその接着状態も良好であるため、長期に亘ってドラムコア２の剛性を保つことができる。

また磁性粉体が練り込まれている充填樹脂４は磁路を形成することができるので、充填樹脂４を第一鍔部２１と第二鍔部２２とに接着することにより、第一鍔部２１と充填樹脂４と第二鍔部２２と巻芯部２３とから閉磁路を形成することができる。

電極７は、ガラス層８がドラムコア２に形成された状態で第二鍔部２２のガラス層８表面に、銀ペーストを塗布して焼き付けた後にニッケル及びスズのメッキを施すことにより形成されており、図１に示されるように、巻線３の一端側が継線される第一電極７１と巻線３の他端側が継線される第二電極７２とから構成されている。第一電極７１、第二電極７２は、図２に示されるように、それぞれ第二外面２２Ｂと第二周面２２Ｃとに跨って配置され、第二周面２２Ｃにおいて巻線３の一端及び他端が継線されている。電極７がガラス層８表面に設けられることにより、ドラムコア２との間の絶縁性が保たれている。尚、電極７は、ガラス層８形成後に、銅製の金具を第二鍔部２２に接着することにより形成されてもよい。

上記構成のコイル部品１を図示せぬ基板上に実装した場合、図示せぬ基板が撓んだとしても、コイル部品１のドラムコア２は、ガラス層８及び充填樹脂４により剛性が高められているため、安易に破損することは無い。また充填樹脂４は、ぬれ性のよいガラス層８に接着されているため、充填樹脂４とガラス層８の界面で充填樹脂４が剥がれることは抑制され、長期に亘って接着状態を保ち、以てコイル部品１の剛性を保つことができる。

本発明のコイル部品は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。例えば、ガラス層８をドラムコア２の全面に亘って設けたが、これに限らず、少なくとも短絡が懸念される箇所、及び充填樹脂４が接着する箇所のみにガラス層８を設けてもよい。

また本実施の形態では、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを基材としてドラムコア２を成型したが、他の材料、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライトコアやアルミナ等を用いたセラミックコアであってもよい。ドラムコア２の基材が変わったとしても、ガラス層８と充填樹脂４との接着性は変わらないため、本実施の形態と同様に、安定した接着状態を保つことができ、長期に亘ってコイル部品の剛性を保つことができる。

また図５に示されるように、ドラムコア２の周囲に外装コア５を設けてもよい。この外装コア５はドラムコア２と同様の基材から構成されており、その全面にガラス層８が形成されている。外装コア５は、電極７が装着されたドラムコア２に巻線３が巻回されて電極７に継線された後、充填樹脂４が充填されて硬化する前に、充填樹脂４を接着剤として第一鍔部２１の第一周面２１Ｃ及び第二鍔部２２の第二周面２２Ｃに接着される。前述のように充填樹脂４とガラス層８との接着性が優れるため、外装コア５とドラムコア２とは充填樹脂により好適に接合され、閉磁路を形成することができる。またガラス層８が介在しているため、外装コア５とドラムコア２とが短絡することは抑制される。また外装コア５が第一鍔部２１と第二鍔部２２とに接続されるため、第一鍔部２１と第二鍔部２２とを含むドラムコア２の剛性が高められる。外装コア５とドラムコア２とは好適に接合されているため、安定した接着状態を保つことができ、長期に亘ってコイル部品１の剛性を保つことができる。

１・・コイル部品 ２・・ドラムコア ２ａ・・空間 ３・・巻線 ４・・充填樹脂
５・・外装コア ７・・電極 ８・・ガラス層 ９・・バレル ２１・・第一鍔部
２１Ａ・・第一内面 ２１Ｂ・・第一外面 ２１Ｃ・・第一周面 ２２・・第二鍔部
２２Ａ・・第二内面 ２２Ｂ・・第二外面 ２２Ｃ・・第二周面 ２３・・巻芯部
２３Ａ・・巻芯部周面 ７１・・第一電極 ７２・・第二電極 ９１・・スプレーノズル

Claims (5)

1. 巻芯部と、板状をなし該巻芯部の一端に接続された第一鍔部と、板状をなし該巻芯部の他端に接続された第二鍔部とから構成されたドラムコアと、
   該第一鍔部と該第二鍔部との間であって該巻芯部の周囲に巻回された巻線と、
   該巻線の一端と他端とがそれぞれ継線された一対の端子電極と、を有し、
   該第一鍔部には、該巻芯部の一端が接続されると共に、該第二鍔部と向かい合う第一内面と該巻芯部の軸方向において該ドラムコアの一端側端面になる第一外面とが規定され、
   該第二鍔部には、該巻芯部の他端が接続されると共に、該第一鍔部と向かい合う第二内面と該軸方向において該ドラムコアの他端側端面になる第二外面とが規定され、
   該巻芯部には、該第一内面と該第二内面との間に位置する巻芯部周面が規定され、
   該ドラムコアは、該ドラムコアの該軸方向一端から該軸方向他端までの距離が、該ドラムコアの該軸方向と直交する方向の一端から他端までの距離より短くなるように構成され、該ドラムコアにおいて少なくとも該第一内面、該第一外面、該第二内面、該第二外面、該巻芯部周面にガラス層が施され、該ガラス層は、該第一内面と該第二内面と該巻芯部周面とのガラス層の膜厚が該第一外面、該第二外面の該ガラス層の膜厚より薄くなるように構成され、
   該ドラムコアにおいて該第一鍔部と該第二鍔部との間には、該巻線を覆う充填樹脂が充填され、
   該充填樹脂は該第一内面、該第二内面の該ガラス層に接着していることを特徴とするコイル部品。
2. 該充填樹脂には磁性粉が含まれ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. 該ドラムコアの外周には外装コアが配置され、該外装コアは該第一鍔部と該第二鍔部とに接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のコイル部品。
4. 該ガラス層は該ドラムコアの全面を覆っていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載のコイル部品。
5. 該ドラムコアはＭｚ−Ｚｎ系フェライトを基材として構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一に記載のコイル部品。

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