JP5754433B2 - 巻線型電子部品 - Google Patents

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Description

本発明は、巻線型電子部品、特に、インダクタなどの巻線型電子部品に関するものである。
従来の巻線型電子部品としては、例えば、特許文献1に記載の巻線コイル部品が知られている。以下に、特許文献1に記載の巻線コイル部品500について説明する。図7は、特許文献1に記載の巻線コイル部品500の断面構造図である。図7において、巻芯部501の中心軸が延在している方向をx軸方向と定義し、x軸方向と直交する方向をy軸方向と定義する。
巻線コイル部品500は、図7に示すように、巻芯部501、鍔部502a,502b、巻線504及び外部電極506a,506bを備えている。巻芯部501は、x軸方向に延在している。鍔部502a,502bは、巻芯部501の両端に設けられている。
外部電極506a,506bはそれぞれ、鍔部502a,502bにおけるy軸方向の負方向側の面に設けられている。巻線504は、巻芯部501に巻き回され、巻線504の両端はそれぞれ、鍔部502a,502bの外部電極506a,506bに接続されている。
以上のように構成された巻線コイル部品500のインダクタンス値は、一般的に、巻線の巻き数などに影響される。巻線コイル部品500において、高いインダクタンス値を得るには、巻線504の巻き数を増やすことが挙げられる。そこで、巻線コイル部品500では、高いインダクタンス値を得るために、巻線504の線径を変えずに巻線504の巻き数を増加させるという方法を行っている。ところで、近年の電子部品の小型化の要請から、巻線コイル部品500の外形を小さくすることが求められている。ただし、巻線コイル部品500の外形を小さくすると、巻線504の巻回に必要な巻芯部501のスペースが減少するため、高いインダクタンスを有し、かつ、小型の巻線コイル部品を得ることが困難だった。
特開2011−171544号公報
そこで、本発明の目的は、部品の大型化を抑制しつつ、高いインダクタンス値を得ることができる巻線型電子部品を提供することである。
本発明の一実施形態に係る巻線型電子部品は、軸方向に沿って延在する巻芯部該巻芯部の該軸方向の一端に設けられた第1の鍔部及び該巻芯部の該軸方向の他端に設けられた第2の鍔部を含むコアと、前記巻芯部に巻き回される巻線と、前記第1の鍔部における前記軸方向と直交する方向に位置する複数の第1の側面に設けられ、かつ、前記巻線の一端と接続される第1の外部電極と、前記第2の鍔部における前記軸方向と直交する方向に位置する複数の第2の側面に設けられ、かつ、前記巻線の他端と接続される第2の外部電極と、を備え、前記第1の外部電極において、前記巻線の一端が接続している第1の接続面は、前記複数の第1の側面における第1の実装面以外の該第1の側面であり、前記第1の外部電極は、前記第1の実装面から前記巻線の一端に向かって、該巻線の巻回方向と同一方向に周回し、前記第2の外部電極において、前記巻線の他端が接続している第2の接続面は、前記複数の第2の側面における第2の実装面以外の該第2の側面であり、前記第2の外部電極は、前記第2の実装面から前記巻線の他端に向かって、該巻線の巻回方向と同一方向に周回していること、を特徴とする。
本発明によれば、部品の大型化を抑制しつつ、高いインダクタンス値の巻線型電子部品が得ることができる。
本発明の一実施形態に係る巻線型電子部品の外観斜視図である。 第1の実験例及び第2の実験例において、第1の実験を行った際の結果を示したグラフである。 第1の実験例及び第2の実験例において、第2の実験を行った際の結果を示したグラフである。 本発明の第1の変形例に係る巻線型電子部品の外観斜視図である。 本発明の第2の変形例に係る巻線型電子部品の外観斜視図である。 本発明の第3の変形例に係る巻線型電子部品の外観斜視図である。 特許文献1に記載の巻線コイル部品の断面構造図である。
以下に、本発明の一実施形態に係る巻線型電子部品について説明する。
(巻線型電子部品の構成)
本発明の一実施形態に係る巻線型電子部品10の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る巻線型電子部品10の外観斜視図である。図1において、巻芯部12の中心軸が延在している方向をx軸方向と定義する。また、x軸方向から平面視したときに、鍔部14aの長辺に沿った方向をy軸方向と定義する。更に、x軸方向から平面視したときに、鍔部14aの短辺に沿った方向をz軸方向と定義する。なお、x軸、y軸及びz軸は互いに直交している。
巻線型電子部品10は、図1に示すように、コア11、外部電極16a,16b及び巻線18を備えている。コア11は、例えばフェライト、アルミナ等の絶縁材料により構成され、巻芯部12及び鍔部14a,14bを含んでいる。巻芯部12は、図1に示すように、x軸方向に延在している角柱状の部材である。ただし、巻芯部12は、角柱状に限らず、円柱状や多角形状であってもよい。
鍔部14aは、図1に示すように、巻芯部12のx軸方向の負方向側の端部に設けられている。また、鍔部14bは、巻芯部12のx軸方向の正方向側の端部に設けられている。鍔部14a,14bはともに、直方体状の部材であり、巻芯部12からz軸方向及びy軸方向に張り出した形状を成している。また、鍔部14bは、巻芯部12のx軸方向の中央の点を通りy軸方向及びz軸方向と平行な平面に関して、鍔部14aと対称である。従って、コア11の形状は、y軸方向から平面視したときにH型を成している。更に、コア11の形状は、z軸方向から平面視したときにH型を成している。
ここで、鍔部14aのz軸方向の負方向側に位置する面を側面S1、y軸方向の正方向側に位置する面を側面S2、z軸方向の正方向側に位置する面を側面S3、y軸方向の負方向側に位置する面を側面S4と称する。また、鍔部14bのz軸方向の負方向側に位置する面を側面S5、y軸方向の正方向側に位置する面を側面S6、z軸方向の正方向側に位置する面を側面S7、y軸方向の負方向側に位置する面を側面S8と称する。
外部電極16a,16bは、例えばNi−Cr、Ni−Cu,Ni等のNi系合金やAg、Cu、Sn等により構成される。更に、外部電極16aは、図1に示すように、鍔部14aの側面S1〜S4を覆うように設けられている。ただし、外部電極16aは、側面S3において、y軸方向の略中央で切断されている。これにより、外部電極16aは、x軸方向から平面視したときに、z軸方向の正方向側に開口部が設けられたC字形状をなしている。なお、x軸方向及びz軸方向と平行な平面における外部電極16aの断面積は、後述する巻線18の断面積よりも大きい。
外部電極16bは、図1に示すように、鍔部14bの側面S5〜S8を覆うように設けられている。ただし、外部電極16bは、側面S7において、y軸方向の略中央で切断されている。これにより、外部電極16bは、x軸方向から平面視したときに、z軸方向の正方向側に開口部が設けられたC字形状をなしている。なお、x軸方向及びz軸方向と平行な平面における外部電極16bの断面積は、後述する巻線18の断面積よりも大きい。
また、外部電極16aのうち側面S1に位置する部分及び外部電極16bのうち側面S5に位置する部分は、巻線型電子部品10が回路基板に実装される際に、回路基板の電極とはんだなどにより電気的に接続される。すなわち、側面S1及び側面S5は、巻線型電子部品10における実装面である。
巻線18は、導体の芯線が、ポリウレタン等の絶縁材料により被覆されてなる導線である。巻線18は、図1に示すように、巻芯部12に巻き回されている。また、巻線18のx軸方向の負方向側に位置する一端は、側面S3(第1の接続面)のy軸方向の正方向側に位置する外部電極16aの一部と接続されている。結果として、巻線18の一端から側面S1(第1の実装面)までの外部電極16aの周回方向と巻線18の巻回方向が同じになる。これにより、外部電極16aにおける巻線18の一端から側面S1(第1の実装面)までの区間は、巻線として機能する。
更に、巻線18のx軸方向の正方向側に位置する他端は、図1に示すように、側面S7(第2の接続面)のy軸方向の負方向側に位置する外部電極16bの一部と接続されている。結果として、巻線18の他端から側面S5(第2の実装面)までの外部電極16bの周回方向と巻線18の巻回方向が同じになる。これにより、外部電極16bにおける巻線18の他端から側面S5(第2の実装面)までの区間は、巻線として機能する。
(巻線型電子部品の製造方法)
以下に、巻線型電子部品10の製造方法について説明する。
まず、コア11の材料となるフェライトを主成分とした粉末を準備する。そして、準備したフェライト粉末を雌型に充填する。充填した粉末を雄型で加圧することによって、巻芯部12の形状及び鍔部14a,14bの形状を成形する。更に、加圧が終了したコア11を焼成し、コア11が完成する。
次に、コア11の鍔部14a,14bに外部電極16a,16bを形成する。より詳細には、まず、Agペーストが満たされた容器にコア11の鍔部14aの側面S1〜S4及び鍔部14bの側面S5〜S8を浸漬させて、各側面にAgペーストを付着させる。次に、付着したAgペーストを乾燥させ、焼成することによって、鍔部14a,14bの各側面に下地電極であるAg膜を形成する。更に、電気めっきなどにより、Ni系合金の金属膜をAg膜上に形成する。その後、側面S3に形成されたNi系合金の金属膜及びAg膜を切削する。なお、切削位置は側面S3のy軸方向の略中央である。また、側面S7に形成されたNi系合金の金属膜及びAg膜を切削する。なお、切削位置は側面7のy軸方向の略中央である。以上により、図1に示すような、外部電極16a,16bが形成される。
次に、図1に示すように、巻芯部12に巻線18を巻きつける。この際、巻線18の両端を所定量だけ巻芯部12から引き出しておく。そして、巻線18の引き出された部分を外部電極16a,16bに対して熱圧着により接続する。このとき、巻線18の一端は、側面S3上のy軸方向の正方向側に位置する外部電極16aの一部と接続される。また、巻線18の他端は、側面S7上のy軸方向の負方向側に位置する外部電極16bの一部と接続される。以上のような工程を経て、巻線型電子部品10が完成する。
(効果)
以上のように構成された巻線型電子部品10によれば、部品の大型化を抑制しつつ、高いインダクタンス値を得ることができる。これは、巻線型電子部品10では、外部電極16a,16bが巻線として機能しているからである。より詳細には、巻線型電子部品10では、図1に示すように、鍔部14aの側面S1〜S4に外部電極16aが設けられている。また、外部電極16aは、側面S3のy軸方向の略中央で切断されている。更に、外部電極16aと巻線18の一端とは、側面S3(第1の接続面)のy軸方向の正方向側の部分で接続されている。これにより、巻線18の一端から側面S1(第1の実装面)までの外部電極16aの周回方向は、巻線18の巻回方向と同じになる。以上より、外部電極16aにおける巻線18の一端から側面S1(第1の実装面)までの区間は、巻線として機能する。このため、巻線型電子部品10の巻線の巻き数は、同じ外形の大きさである巻線コイル部品500の巻線504の巻き数よりも多くなる。従って、一定容積内において、導体の巻回回数を増やすことができるため、従来よりも高いインダクタンス値を得ることができる。すなわち、巻線型電子部品10によれば、部品の大型化を抑制しつつ、高いインダクタンス値を得ることができる。
また、巻線型電子部品10では、図1に示すように、鍔部14bの側面S5〜S8に外部電極16bが設けられている。外部電極16bは、側面S7のy軸方向の略中央で切断されている。更に、外部電極16bと巻線18の他端とは、側面S7(第2の接続面)のy軸方向の負方向側の部分で接続されている。これにより、巻線18の他端から側面S5(第2の実装面)までの外部電極16bの周回方向は、巻線18の巻回方向と同じになる。以上より、外部電極16bにおける巻線18の他端から側面S5(第2の実装面)までの区間は、巻線として機能する。従って、巻線型電子部品10によれば、更に高いインダクタンス値を得ることができる。
更に、巻線型電子部品10では、図1に示すように、外部電極16aと巻線18とが接続される面は、側面S3(第1の接続面)であり、外部電極16bと巻線18とが接続される面は、側面S7(第2の接続面)である。そして、側面S3及び側面S7はともに、z軸方向の正方向側に位置する面である。これにより、巻線型電子部品10では、同一方向から巻線18を外部電極16a,16bに圧着することができる。すなわち、巻線型電子部品10では、巻線18の熱圧着工程を簡略化することができる。
巻線型電子部品10では、図1に示すように、外部電極16aと巻線18とが接続される面は、側面S3(第1の接続面)である。そして、側面S3は、巻線型電子部品10の実装面ではない。更に、外部電極16bと巻線18とが接続される面は、側面S7(第2の接続面)である。そして、側面S7は、巻線型電子部品10の実装面ではない。従って、外部電極16a,16bと巻線18とを熱圧着する際に発生する巻線18の被覆残差は、巻線型電子部品10の実装面である側面S1,S5には存在しない。このため、巻線型電子部品10を基板に実装する際に用いられるはんだと、外部電極16a,16bとの接合状態が向上する。
また、巻線型電子部品10では、外部電極16a,16bの断面積はそれぞれ、巻線18の断面積よりも大きい。これにより、外部電極16a,16bの単位長さあたりの電気抵抗は、巻線18よりも低い。また、巻線型電子部品10では、外部電極16a,16bは、巻線として機能する。つまり、巻線型電子部品10では、外部電極16a,16bが相対的に低い抵抗値を持つ巻線として機能するため、同じ長さの巻線を有している巻線コイル部品500よりも低い抵抗値を持つ。
なお、本願発明者は、巻線型電子部品10が奏する効果を明確なものとするために実験を行った。より詳細には、巻線型電子部品10に相当する第1の実験例を作製すると共に、特許文献1に記載の巻線コイル部品500に相当する第2の実験例を作製した。そして、第1の実験として、第1の実験例及び第2の実験例に交流電流を流し、各々のインダクタンス値を測定した。また、第2の実験として、第1の実験例及び第2の実験例に交流電流を流し、各々のQ値を測定した。
図2は、第1の実験例及び第2の実験例において、第1の実験を行った際の結果を示したグラフである。図3は、第1の実験例及び第2の実験例において、第2の実験を行った際の結果を示したグラフである。図2では、縦軸は、インダクタンスLを示しており、横軸は、周波数を示している。図3では、縦軸は、Q値を示しており、横軸は、周波数を示している。図2、及び図3において、実線は第1の実験例の結果、破線は第2の実験例の結果を示すものである。
第1の実験において、交流電流を流したところ、図2に示すように、第1の実験例の方が第2の実験例よりも高いインダクタンス値を得られることが分かる。すなわち、巻線型電子部品10のインダクタンス値は、特許文献1に記載の巻線コイル部品500のインダクタンス値よりも高いことが理解できる。
更に、第2の実験において、交流電流を流したところ、図3に示すように、第1の実験例の方が第2の実験例よりも高いQ値を得られることが分かる。すなわち、巻線型電子部品10のQ値は、特許文献1に記載の巻線コイル部品500のQ値よりも損失が少ないことが理解できる。
(第1の変形例)
以下に、第1の変形例に係る巻線型電子部品10−1の構成について図面を参照しながら説明する。図4は、第1の変形例に係る巻線型電子部品10−1の外観斜視図である。
巻線型電子部品10と巻線型電子部品10−1との相違点は、外部電極16a,16bの形状及び巻線18の外部電極16a,16bに対する接続位置である。その他の点については、巻線型電子部品10と巻線型電子部品10−1とでは相違しないので、説明を省略する。なお、巻線型電子部品10−1における外部電極を外部電極16a−1,16b−1とする。また、図4において、巻線型電子部品10と同じ構成については、巻線型電子部品10と同じ符号を付した。
図4に示すように、外部電極16a−1は、鍔部14aの側面S1,S2,S4の全体を覆うように設けられている。また、巻線18のx軸方向の負方向側の一端は、外部電極16a−1に側面S2のz軸方向の正方向側の部分で接続されている。更に、外部電極16b−1は、鍔部14bの側面S5,S6,S8の全体を覆うように設けられている。また、巻線18のx軸方向の正方向側の他端は、外部電極16b−1に側面S8のz軸方向の正方向側の部分で接続されている。
以上のように構成された巻線型電子部品10−1では、側面S3,S7に外部電極を形成する必要がないため、下地電極の形成工程、下地電極上へのめっき工程及び金属膜の切削工程を簡略化できる。
(第2の変形例)
以下に、第2の変形例に係る巻線型電子部品10−2の構成について図面を参照しながら説明する。図5は、第2の変形例に係る巻線型電子部品10−2の外観斜視図である。
巻線型電子部品10と巻線型電子部品10−2との相違点は、外部電極16a,16bの形状及び巻線18の外部電極16a,16bに対する接続位置である。その他の点については、巻線型電子部品10と巻線型電子部品10−2とでは相違しないので、説明を省略する。なお、巻線型電子部品10−2における外部電極を外部電極16a−2,16b−2とする。また、図5において、巻線型電子部品10と同じ構成については、巻線型電子部品10と同じ符号を付した。
図5に示すように、外部電極16a−2は、鍔部14aの側面S1〜S3の全体を覆うように設けられている。また、巻線18のx軸方向の負方向側の一端は、外部電極16a−2に側面S3のy軸方向の略中央で接続されている。更に、外部電極16b−2は、鍔部14bの側面S5,S7,S8の全体を覆うように設けられている。また、巻線18のx軸方向の正方向側の他端は、外部電極16b−2に側面S7のy軸方向の略中央で接続されている。
以上のように構成された巻線型電子部品10−2は、外部電極16a−2における巻線18の一端から側面S1(第1の実装面)までの区間の長さが、巻線型電子部品10の外部電極16aにおける巻線18の一端から側面S1(第1の実装面)までの区間の長さよりも長い。また、巻線型電子部品10−2では、外部電極16b−2における巻線18の他端から側面S5(第2の実装面)までの区間の長さが、巻線型電子部品10の外部電極16bにおける巻線18の他端から側面S5(第2の実装面)までの区間の長さよりも長い。すなわち、巻線型電子部品10−2の巻線の巻き数は、巻線型電子部品10の巻線の巻き数より多い。従って、巻線型電子部品10−2によれば、大型化を抑制しつつ、更に高いインダクタンス値を得ることができる。
(第3の変形例)
以下に、第3の変形例に係る巻線型電子部品10−3の構成について図面を参照しながら説明する。図6は、第3の変形例に係る巻線型電子部品10−3の外観斜視図である。
巻線型電子部品10と巻線型電子部品10−3との相違点は、外部電極16a,16bの形状である。その他の点については、巻線型電子部品10と巻線型電子部品10−3とでは相違しないので、説明を省略する。なお、巻線型電子部品10−3における外部電極を外部電極16a−3,16b−3とする。また、図6において、巻線型電子部品10と同じ構成については、巻線型電子部品10と同じ符号を付した。
図6に示すように、外部電極16a−3は、鍔部14aにおいて巻線18の一端が外部電極16a−3に接続する接続部C1から、側面S1(第1の実装面)までの区間にのみ設けられている。また、外部電極16b−3は、鍔部14bにおいて巻線18の他端が外部電極16b−3に接続する接続部C2から、側面S5(第2の実装面)までの区間にのみ設けられている。
以上のように構成された巻線型電子部品10−3では、外部電極16a−3が、側面S3における接続部C1よりもy軸方向の負方向側の部分である非形成部P1及び側面S4に設けられていない。さらに、外部電極16b−3が、側面S7における接続部C2よりもy軸方向の正方向側の部分である非形成部P2及び側面S6に設けられていない。従って、巻線型電子部品10−3では、非形成部P1,P2及び側面S4,S6において渦電流が発生しない。つまり、巻線型電子部品10−3では、更に高いインダクタンス値およびQ値を得ることができる。
(その他の実施形態)
本発明に係る巻線型電子部品は、前記実施形態に係る巻線型電子部品10,10−1〜3に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。例えば、巻線型電子部品10,10−1〜3の構成を組み合わせてもよい。
以上のように、本発明は、巻線型電子部品に有用であり、特に部品の大型化を抑制しつつ、高いインダクタンス値を得ることができる点において優れている。
C1,C2 接続部
S1〜S8 側面
10,10−1〜3 巻線型電子部品
11 コア
12 巻芯部
14a,14b 鍔部
16a,16a−1〜3,16b,16b−1〜3 外部電極
18 巻線

Claims (5)

  1. 軸方向に沿って延在する巻芯部該巻芯部の該軸方向の一端に設けられた第1の鍔部及び該巻芯部の該軸方向の他端に設けられた第2の鍔部を含むコアと、
    前記巻芯部に巻き回される巻線と、
    前記第1の鍔部における前記軸方向と直交する方向に位置する複数の第1の側面に設けられ、かつ、前記巻線の一端と接続される第1の外部電極と、
    前記第2の鍔部における前記軸方向と直交する方向に位置する複数の第2の側面に設けられ、かつ、前記巻線の他端と接続される第2の外部電極と、
    を備え、
    前記第1の外部電極において、前記巻線の一端が接続している第1の接続面は、前記複数の第1の側面における第1の実装面以外の該第1の側面であり、
    前記第1の外部電極は、前記第1の実装面から前記巻線の一端に向かって、該巻線の巻回方向と同一方向に周回し
    前記第2の外部電極において、前記巻線の他端が接続している第2の接続面は、前記複数の第2の側面における第2の実装面以外の該第2の側面であり、
    前記第2の外部電極は、前記第2の実装面から前記巻線の他端に向かって、該巻線の巻回方向と同一方向に周回していること、
    を特徴とする巻線型電子部品。
  2. 前記第1の外部電極は、前記巻線の一端と該第1の外部電極とが接続される第1の接続部から前記第1の実装面までの区間にのみ存在すること、
    を特徴とする請求項1に記載の巻線型電子部品。
  3. 前記第1の接続面及び前記第2の接続面はともに、前記軸方向から平面視したときに、前記巻芯部の中心軸に対して同一の方向に位置すること、
    を特徴とする請求項に記載の巻線型電子部品。
  4. 前記第2の外部電極は、前記巻線の他端と該第2の外部電極とが接続される第2の接続部から第2の実装面までの区間にのみ存在すること、
    を特徴とする請求項又は請求項に記載の巻線型電子部品。
  5. 前記外部電極の断面積は、前記巻線の断面積よりも大きいこと、
    を特徴とする請求項1ないし請求項のいずれかに記載の巻線型電子部品。
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