JP5262396B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は各種電子機器に使用される電子部品および電子部品の製造方法に関するものである。

以下、従来の電子部品およびその製造方法について図面を用いて説明する。

図１２は従来の電子部品の端子溶接部の斜視図であり、本体部１に植設した端子部２に導体３を溶接部４により接合するものであった。

また、その溶接の方法としては図１３の断面図に示すように、本体部１に植設した端子部２に導体３を密着させ、そこに例えば半田により溶接部４を形成する、あるいは端子部２と導体３との間に電流を流し、端子部２と導体３との接触部５に存在する接触抵抗により生じる熱により、端子部２と導体３の一部を溶融させることにとって溶接部４を形成させるものであった。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献１が知られている。
特開２００７−０７３８７４号公報

しかしながら、従来の電子部品では図１２における溶接部４が小さな領域となる場合や、あるいは少量となる場合は、端子部２と導体３との接続が電気的にも機械的強度においても十分な信頼性を得られなくなる可能性があった。

例えば、溶接部４の領域を大きくし、かつその量を安定させる場合には、端子部２の幅Ｗや接合部４の長さＬに十分に余裕のある寸法を与えなければ、安定した電気的接続や機械的強度の維持が困難となるものであった。

つまり、溶接部４においては接続信頼性を維持するために、端子部２の寸法や十分な溶接量を維持するための厳密な管理を必要とする課題点があった。

一方、その溶接部４の形成方法においては、例えば図１３に示す端子部２と導体３との接触部５に存在する接触抵抗を利用した抵抗溶接等を行う場合、十分な溶接部４の領域を維持するために接触部５を長くし過ぎると、接触面が大きくなることで接触抵抗が低下し、非常に大きな電流の供給を行うために能力の高い電源が必要となることから、抵抗溶接を行う制約が多くなること、および、接触部５の状態によっては接触抵抗の発生し易い位置が変化するため、目的とする位置に溶接部４を形成することが難しいという課題点があった。

つまり、図１２における溶接部４は、形状における課題の解決を優先する場合には形成時の課題が大きくなり、またあるいは、形成時における課題の解決を優先する場合には形状の課題を大きくするという、相反する課題点が存在するものであった。

そこで本発明は、導体部と端子部との接続信頼性を向上させた電子部品を提供するものである。

そしてこの目的を達成するために、
本体部と、
この本体部に配線した導体配線部およびこの導体配線部の端部に設けた導体端部とからなる導体部と、
前記本体部に植設した端子部と、
前記導体端部と前記端子部とを接続する溶接部とを備え、
前記導体端部には前記導体端部の延伸方向を軸とした外周方向に複数の溝部を設け、
これらの溝部のうち前記導体端部における最先端側へ位置した前記溝部を最も深く形成させた
ことを特徴としたものである。

本発明によれば、溶接部の領域やその量にかかわらず、直流抵抗値の上昇を抑制しつつ的確な接合状態を確保することを可能とするものである。

以下、本発明の一実施形態における電子部品を、図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の一実施形態における電子部品の斜視図であり、ここではコイル部品６を一例として説明するものとする。コイル部品６は、本体部７に被覆導体８を巻回した導体配線部９と、被覆導体８の端部に設け被覆部１０を剥離除去した部位である導体端部１１を接合する端子部１２とにより主なる構成としている。

ここで、導体端部１１と端子部１２との接合部１３は、導体端部１１と端子部１２との間に大電流を通電し、導体端部１１と端子部１２との接触部に存在する接触抵抗に生じる熱による抵抗溶接のような方法の溶接により形成している。また、導体端部１１の一部には導体端部１１を延伸した方向を軸とした円周方向に複数の溝部１４を設けている。

この構成によれば、導体端部１１に溝部１４を設けることにより、接合部１３と導体端部１１との接触面積が大きくなることから、導体端部１１と端子部１２との接合部１３を介しての抵抗値を小さくすることができるものである。これは溝部１４における断面図と溝部１４でない部分の断面図である、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、端子部１２の上側に位置する導体端部１１の円周方向に対する接合部１３の回り込み量は、図１に示す溝部１４において大きくなるものであり、当然ながら接触面積も大きくなるものである。

また同時に、図２（ａ）に示す接合部１３の回り込み量が大きくなることにより、導体端部１１の端子部１２に対する固着力も大きくすることとなる。よって、接合部１３に該当する部分の金属をはじめとする接合部材の量が少ない場合であっても、電気的接合や機械的強度に関して信頼性向上を図ることができる。当然ながら、量産を行う上での接合部１３に適用する接合部材の量的管理においても適用範囲を大きくすることができるものである。

ここで図１においては、溝部１４を導体端部１１の全周に渡って設けた形態としているが、図２（ａ）に示すように、接合部１３の回り込み量を重視する観点から、図１に示す溝部１４は導体端部１１の側面部に設けることで十分な効果を得ることが可能である。

さらに、導体端部１１の端子部１２に対する固着力という点においては、図３の断面図に示すように、溝部１４に位置する接合部１３は楔の機能を有することとなり、図中の矢印方向Ａに加わる力、例えば導体端部１１の温度変化等による伸縮力に対しても固着力を大きくすることができるものである。またあるいは、溝部１４の深さを異なるものとし、より深い溝部１４を少なくとも１本設けることにより、上述の固着に関する効果をより大きくすることができる。ここで溝部１４を深くした場合、その部分では図中の矢印方向Ａにおける断面積が小さくなるため、導体端部１１の延伸方向における直流抵抗が大きくなるものの、溝部１４には接合部１３が存在することにより、直流抵抗に関しては特に問題となることはない。

ここで仮に図２（ａ）および図２（ｂ）に示す導体端部１１が下地層１６に対して直接に溶接する状態となった場合、図３に示す接合部１３は存在しなくなり、楔の機能は有さないこととなる。しかしながらその場合においても、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す導体端部１１と下地層１６との溶接によるほぼ類似の金属どうしの合金化により、導体端部１１と端子部１２との機械的固着力および電気的接合は非常に強固なものとなる。

一方、図２（ａ）に示すように、端子部１２は例えば基材１５として鉄もしくは鉄合金、下地層１６として銅もしくは銅合金、外層１７として錫もしくは錫合金などを使用することが望ましい。上記の端子部１２の構成とすることにより、端子部１２の十分な機械的強度を得ることができるのは当然ながら、外層１７に比較的融点温度の低い金属を配置することにより、容易に接合部１３の形成を行うことが可能である。また、より高い温度により溶接を行い、導体端部１１が下地層１６や基材１５と直接に溶接し、それらの合金による溶接部１３を形成しても構わない。

以上のように、ここでは図１に示すようにコイル部品６を一例として挙げたが、これは特に、非常に長く配線時に蛇行させる頻度が高い被覆導体８を重要な構成要素とするデバイスであるために効果が大きいことにより代表例としたものである。よって、容量性デバイス（図示せず）や抵抗体（図示せず）、あるいはこれらの複合デバイスに適用することも可能であり、端子部１２に導体端部１１を接合するものであれば全てのデバイスに対して適用が可能である。

（実施の形態２）
次に、上述の電子部品に関しての製造方法、特に溶接方法について図を用いて説明する。ここでもまた、図１に示すコイル部品６を一例として説明するものとする。コイル部品６は、本体部７に被覆導体８を巻回した導体配線部９と、被覆導体８の端部に設け被覆部１０を剥離除去した部位である導体端部１１を接合する端子部１２とにより主なる構成としている。

このコイル部品６の製造方法としては、大きく分類して３つの工程からなり、被覆部１０の除去を行う第１の工程と、導体端部１１を端子部１２に接触、押圧させる第２の工程と、導体端部１１と端子部とを溶接する第３の工程とにより構成している。

まず第１の工程として図４に示すように被覆導体８の被覆部１０をバイト１８により除去する。このとき、バイト１８の被覆導体８への食い込み量を被覆部１０の厚みよりも大きな値とし、被覆部１０の除去と同時に導体部１９の表面に溝部１４を形成する。

図４においては、被覆部１０を除去する領域に比較して細い寸法のバイト１８を、回転する被覆導体８に対して被覆導体８の軸方向に移動させながら被覆部１０を除去し、同時に螺旋状で１本に繋がった溝部１４を形成する方法を示している。別の方法としては、図５に示すように第２のバイト２０が、被覆導体８が１回転することにより複数の溝部１４を形成することが可能な幅を有し、この第２のバイト２０により複数回、あるいはこの第２のバイト２０を複数個用いることにより、被覆部１０を除去する領域を決定し、それぞれが独立した複数本の溝部１４を形成するものもある。前者の方法の場合、溝部１４の深さや幅を細かく制御することが可能であり、第３の工程における溶接の方法や溶接状態を細かく変化させることが可能となる。一方、後者の方法の場合、短時間で所定の領域の被覆部１０を除去が可能となる。また、被覆部１０の除去を行う工程では被覆部１０の厚み以上の深さで刃物により機械的除去を行うため、図４に示す導体部１９には溶接に対して障害となる有機物等が残存し難いため、後に説明する溶接工程においての接合信頼性を向上させることができる。

そして、第１の工程の最後に、図６に示すように、被覆部１０を除去して露出した導体部１９を所定の長さに切断することにより、導体端部１１を形成する。

ここで、導体端部１１は図７に示すように、複数の頂部２１を有することが望ましい。導体端部１１には平坦部２２があっても構わないが、頂部２１が複数箇所に存在することにより第３の工程における溶接時の接触点を多くすることができ、より的確な溶接を可能とするものである。

ここで説明した第１の工程では図４もしくは図５に示すように、１つのバイト１８によって被覆部１０の剥離や除去を行っているが、複数のバイト（図示せず）を被覆導体８の中心に対して放射状に配置したうえで、複数のバイトあるいは被覆導体８を回転させることにより、第１の工程の要素を構成しても構わない。

次に、第２の工程として、図８に示すように導体端部１１の外周と端子部１２とを接触させる。ここで、導体端部１１の外周と端子部１２とが単に接触している状態において、導体端部１１を押圧する第１の押圧端子２３と端子部１２を押圧する第２の押圧端子２４との間隔を初期値Ｄ０とする。そしてその後、図９に示すように、第１の押圧端子２３と第２の押圧端子２４とに、導体端部１１と端子部１２とが互いに押圧し合う力を加える。このときの第１の押圧端子２３と第２の押圧端子２４との間隔を押圧値Ｄ１とする。

以上の導体端部１１と端子部１２とを互いに押圧させることにより、導体端部１１の外周にあたる、図７に示す頂部２１は変形して図９に示す導体端部１１と端子部１２とが接触する平坦頂部２５となる。これにより、導体端部１１と端子部１２とは複数の導体端部１１と端子部１２とは複数の接触点２６により接触することとなる。

また、導体端部１１と端子部１２との接触は製品毎に常に安定した状態とするために、第１の押圧端子２３と第２の押圧端子２４との間隔の押圧前後の変位値である（Ｄ０−Ｄ１）を管理する。これにより、平坦頂部２５をそれぞれ類似した形状とすることができるものである。

次に、第３の工程として、第１の押圧端子２３と第２の押圧端子２４との間に電流を流す。この電流により、接触点２６に存在する接触抵抗に熱が生じ、接触点２６を中心として導体端部１１と端子部１２とが溶接を行うこととなる。ここで端子部１２は図２（ａ）に示すように、端子部１２は例えば基材１５として鉄もしくは鉄合金、下地層１６として銅もしくは銅合金、外層１７として錫もしくは錫合金などを使用することが望ましい。上記の端子部１２の構成とすることにより、端子部１２の十分な機械的強度を得ることができるのは当然ながら、外層１７に比較的融点温度の低い金属を配置することにより、容易に溶接による接合部１３の形成を行うことが可能である。

以上に示す方法において、図９に示すように平坦頂部が形成されるように導体端部１１と端子部１２とを互いに押圧したうえで第３の工程を行った場合においては、導体端部１１や端子部１２等は図１０の斜視図に示すような形状となる。ここでは導体端部１１の天面側は溝部１４が消滅もしくは変形した凹凸状となり、導体端部１１の側面側のみに明確な状態で溝部１４が存在する状態となる。その場合であっても溝部１４には溶接部１３が入り込んだ状態となるため、溶接部１３と溝部１４との接触面積が大きくなり、導体端部１１と端子部１２との電気的接合および機械的接合の信頼性は向上するものとなる。

また、より高い温度により溶接を行い、図１１（ａ）の溶接前および図１１（ｂ）溶接後に示すように導体端部１１を下地層１６に対して直接に溶接させ、その周囲に錫合金による外層１７からなる溶接部１３を形成させる状態としても構わない。この場合、導体端部１１と下地層１６とは、同一の金属やあるいは類似の合金どうしを融点以上にさせたうえで溶接させるため、機械的にも電気的にも結合の強度を大幅に向上させることができるものである。ここでは断面図において導体端部１１の天面側を円弧状としたものを示しているが先に述べたように、天面側は溝部（図示せず）が消滅もしくは変形した凹凸状となったものでも構わない。

以上のことからこの方法では、図９に示すように複数の接触点２６に応じた部位において溶接が行われるため、複数の点として溶接が広い領域において平均的に行われることとなる。従って、溶接後の図１に示す接合部１３も広い範囲に渡って存在することとなり、接合状態の安定性や信頼性を向上させることができる。そして同時に先にも述べたように、、図１に示すように溝部１４へ溶接部１３が位置することとなり、導体端部１１と接合部１３および端子部１２との接触面積が大きくなることからも接合状態の安定性や信頼性を向上させることができるものである。

また、仮に図９に示す導体端部１１と端子部１２との接触状態が変動した場合であっても、その変動幅は複数の接触点２６に分散されることとなるため、溶接時の接合状態はピンポイントにおいて行う場合等に比較して非常に安定させることができるものである。

さらに、図４および図５に示すように、被覆導体８の被覆部１０の除去は機械的な方法によって行っているため、被覆端部２７において被覆部１０の除去時の熱的劣化は一切生じていないこととなる。そのため、溶接時に溶接による熱が伝搬した場合においても、その熱による劣化は限定したものに抑制することができるものである。

この結果として、図１に示すように、導体配線部９と被覆端部２７とが近接した場合であっても、導体交差部２８における被覆部１０の絶縁破壊の発生を抑制することが可能となり、絶縁に対する信頼性とともにコイル部品６の小型化という点に関しても効果を有するものである。特に被覆部１０に３層銅線などの耐熱性の高いものを被覆導体８として使用している場合は、被覆部１０を熱的に除去する場合における熱ストレスはコイル部品６の様々の多くの部位に影響を与えることとなる。従って熱による被覆部１０の除去による影響を受けないこととすることによるコイル部品６トータルとしての信頼性向上においても効果を有するものである。

ここでは、第２の工程と第３の工程とは別の工程として説明したが、図８および図９におけるＤ０およびＤ１の値を管理できる状態であれば、これらの工程は同時に行っても構わないものである。

以上のように、ここでは図１に示すようにコイル部品６を一例とする製造方法としたが、これは特に図１に示すように、被覆導体８を重要な構成要素とし、被覆導体８どうしが接近および交差しやすいデバイスであるために効果が大きいことにより代表例としたものである。よって、容量性デバイス（図示せず）や抵抗体（図示せず）、あるいはこれらの複合デバイスに適用することも可能であり、端子部１２に導体端部１１を接合するものであれば全てのデバイスに対して適用が可能である。

本発明の電子部品は、溶接部の領域やその量にかかわらず、直流抵抗値の上昇を抑制しつつ的確な接合状態を確保することを可能とする効果を有し、各種電子機器において有用である。

本発明の第一の実施形態における電子部品の斜視図 （ａ）本発明の第一の実施形態における電子部品の端子部の第１の断面図、（ｂ）本発明の第一の実施形態における電子部品の端子部の第１の断面図 本発明の第一の実施形態における電子部品の端子部の断面図 本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における導体部の第１の斜視図 本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における導体部の第２の斜視図 本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における導体部の第３の斜視図 本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における導体部の第４の斜視図 本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における端子部の第１の側面図 本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における端子部の第２の側面図 本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における端子部の斜視図 （ａ）本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における端子部の溶接前の断面図、（ｂ）本発明の第二の実施形態における電子部品の製造方法における端子部の溶接後の断面図 従来の電子部品の斜視図 従来の電子部品の端子部の側面図

符号の説明

６ コイル部品
７ 本体部
８ 被覆導体
９ 導体配線部
１０ 被覆部
１１ 導体端部
１２ 端子部
１３ 接合部
１４ 溝部
１５ 基材
１６ 下地層
１７ 外層
１８ バイト
１９ 導体部
２０ 第２のバイト
２１ 頂部
２２ 平坦部
２３ 第１の押圧端子
２４ 第２の押圧端子
２５ 平坦頂部
２６ 接触点
２７ 被覆端部
２８ 導体交差部

Claims (2)

1. 本体部と、
   この本体部に配線した導体配線部およびこの導体配線部の端部に設けた導体端部とからなる導体部と、
   前記本体部に植設した端子部と、
   前記導体端部と前記端子部とを接続する溶接部とを備え、
   前記導体端部には前記導体端部の延伸方向を軸とした外周方向に複数の溝部を設け、
   これらの溝部のうち前記導体端部における最先端側へ位置した前記溝部を最も深く形成させた電子部品。
2. 前記端子部と対面する前記導体端部の底面側と前記導体端部の天面側とをともに平面状としたうえで、
   前記導体端部の側面に前記導体端部の延伸方向を軸とした外周方向に複数の溝部を設けた請求項１に記載の電子部品。

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