JP5849785B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば金属圧粉成形などで成形された磁性金属粉を有する成形体からなるコアを有し、直流重畳特性に優れたコイル部品に関する。

フェライトで構成されたコア（フェライトコア）を有するコイル部品に比較して、金属圧粉成形などで成形されたコア（金属コア）を有するコイル部品は、インダクタンスの直流重畳特性に優れている。しかしながら、金属コアは、フェライトコアに比較して、絶縁抵抗が低く、金属コアと端子電極との間のＥＳＤ（静電気）対策が課題になっている。

なお、特許文献１に示すように、金属コアではないが、樹脂成形体によって実装基板とコアとを絶縁するコイル部品の構造は知られている。

しかしながら、特許文献１に示すコイル部品の構造では、樹脂成形体の側壁外面に、コイルの巻線端部が接続される端子片が接着され、端子片と樹脂成形体が剛結合している。このため、コイル部品を回路基板に実装した後に、回路基板を分割する際や、回路基板に熱応力が作用した場合などには、それらの分割力あるいは熱応力が、樹脂成形体およびコアに直接に伝わり、樹脂成形体あるいはコアの剥離、変形あるいは破損などの不具合を招くおそれがあった。

また、特許文献１に示すコイル部品の構造では、端子片の上端で、コイルの巻線端部が接続され、その接続部とコアとの間が近く、その部分でのＥＳＤ（静電気）対策が不十分である。

特開２００４−２０７３７１号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、直流重畳特性に優れ、しかも耐ＥＳＤ特性が向上し、さらに回路基板への実装後の不具合が少ないコイル部品を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル部品は、
磁性金属粉を含む成形体で構成され、ベース部と当該ベース部から突出している中脚を有するコアと、
前記中脚の周囲に配置されるコイルと、
前記コアのベース部が設置される絶縁性の支持基板と、
前記コイルを構成する巻線の端部が接続される少なくとも一対の端子片とを有するコイル部品であって、
前記支持基板の対向する２辺位置には、側壁が各々形成してあり、
それぞれの前記端子片に形成してある鈎状のフック部が、前記側壁の上端にそれぞれ係止してあり、
各端子片には、前記支持基板の裏面に回り込んで配置される基板接続片が一体に形成してあり、
各端子片の前記フック部と基板接続片との間には、前記側壁の外方に位置し、前記巻線の端部が接続される巻線接続部が形成してある。

本発明に係るコイル部品は、磁性金属粉を含む成形体で構成される金属コアを有することから、直流重畳特性に優れている。また、本発明に係るコイル部品では、端子片のフック部が支持基板の側壁上端に係止（接着してあっても良い）しており、端子片のその他の部分は、支持基板の側壁外面および底面に対して自由に移動できる。

そのため、コイル部品を回路基板に実装した後に、回路基板を分割する際や、回路基板に熱応力が作用した場合などには、それらの分割力あるいは熱応力は、端子片の変形により吸収され、支持基板やコアにはほとんど伝達しない。したがって、支持基板あるいはコアの剥離、変形あるいは破損などの不具合を招くおそれが少ない。

さらに、本発明のコイル部品では、絶縁性を有する側壁の外方で、コイルの巻線の端部が端子片に接続され、その巻線接続部とコアとの間が側壁により絶縁され、その部分での耐ＥＳＤ特性が向上する。

好ましくは、それぞれの前記側壁の内側には、前記コアに向けて突出する内方凸部が形成してあり、
前記内方凸部に対応する位置で、前記コアのベース部には、前記内方凸部が係合する凹部が形成してあり、
前記内方凸部には、前記端子片に形成してある鈎状のフック部が、前記側壁の上端にそれぞれ係止し易くするための係止用凹部が形成してある。

このような構成によれば、端子片のフック部とコアとの距離も離され、その部分での耐ＥＳＤ特性も向上する。

好ましくは、前記支持基板の裏面には、前記基板接続片の基端側から先端側に向けて溝深さが深くなるテーパ状底面が形成してあり、
前記基板接続片と前記テーパ状底面との間には、前記基板接続片の基端側から先端側に向けて幅が広くなる隙間が形成してある。

このような構成によれば、端子片の基板接続片と支持基板の底面との距離を有効に確保することができ、支持基板に対する端子片の動きの自由度が向上する。

前記側壁の外面と前記端子片の内面との間は、多少接合されていても良いが、ほとんど接合されていない（実質的に接合されていない）。このように構成することで、支持基板に対する端子片の動きの自由度が向上する。

好ましくは、前記鈎状のフック部が前記側壁の上端にそれぞれ係止している部分でのみ、前記端子片が支持基板に接合してある。このように構成することで、支持基板に対する端子片の動きの自由度が向上する。

好ましくは、前記コアのベース部が設置される前記支持基板の表面から前記側壁の上端までの高さが、前記ベース部の厚みに実質的に一致する。このように構成することで、側壁がコアのベース部を囲む高さを必要最小限にすることができ、ベース部からの放熱性も向上する。

図１は本発明の一実施形態に係るコイル部品の斜視図である。 図２は図１に示すコイル部品の正面図である。 図３は図１に示すコイル部品の右側面図である。 図４は図１に示すコイル部品の左側面図である。 図５は図１に示すコイル部品の背面図である。 図６は図１に示すコイル部品の平面図である。 図７は図１に示すコイル部品の底面図である。 図８は図１に示すコイル部品の分解斜視図である。 図９は図１〜図８に示す端子片が装着してある支持基板の斜視図である。 図１０は図９のＸ−Ｘ線に沿う要部断面図である。 図１１は端子片の変形の一例を示す要部断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１〜図８に示すように、本発明の一実施形態に係るコイル部品１０は、コア１２を有する。コイル部品１０のコア１２は、コイル２０により発生する磁束を通過させる磁路を形成し、別々に成形された２つの部品である第１コア１２ａと第２コア１２ｂとを、組み立てて形成される。

第１コア１２ａと第２コア１２ｂとは、対称な形状を有しており、コイル２０を上下から挟むようにして互いに接合される。

なお、各図面において、Ｚ軸は、コイル部品１０の高さ方向であり、コイル部品１０におけるＺ軸方向の高さが短くなるほど、コイル部品の低背化が可能となる。また、Ｙ軸とＸ軸は、相互に垂直、しかもＺ軸に垂直であり、この実施形態では、Ｘ軸がコア１２の側脚１６ａ，１８ａ，１６ｂ，１８ｂの長手方向に一致している。

図８に示すように、コア１２は、それぞれ縦断面（Ｙ軸およびＺ軸を含む切断面）が略Ｅ字形状の第１コア１２ａおよび第２コア１２ｂを有する。各コア１２ａ，１２ｂは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｂ、などの金属粉、あるいは、これらの合金粉（磁性金属粉（磁性合金粉を含む）と総称する）を含む成形体で構成してある。

各コア１２ａ，１２ｂは、たとえば金属圧粉成形により成形される。金属圧粉成形は、たとえば粒径が５〜１００μｍの磁性金属粉を樹脂成分と共に加圧成形して成形体に成形する方法であり、焼成は行わない。金属圧粉成形で用いられる樹脂成分としては、たとえばエポキシ、フェノールなどが用いられる。

図８に示すように、各コア１２ａ，１２ｂは、Ｘ軸およびＹ軸方向に延びる全体が矩形平板状のベース部（ベース部材）１３ａ，１３ｂと、各ベース部１３ａ，１３ｂのＸ軸方向およびＹ軸方向の中央からＺ軸方向に突出する中脚１４ａ，１４ｂと、各ベース部１３ａ，１３ｂのＹ軸方向の両端からＺ軸方向に突出する側脚１６ａ，１８ａ，１６ｂ，１８ｂとを有する。

本実施形態では、側脚１６ａ，１８ａのＹ軸方向の外側面間距離は、ベース部１３ａのＹ軸方向幅Ｗｙ０と同じであり、側脚１６ａ，１８ａのＸ軸方向の幅は、ベース部１３ａのＸ軸方向幅Ｗｘ０と同じである。ベース部１３ａには、Ｘ軸方向の両側で、Ｙ軸方向の中央部には、Ｘ軸方向の深さｄｘ１の凹部１５ａが形成してある。各凹部１５ａには、後述する支持基板４０の内方凸部４５が係合（嵌合）するようになっている。

本実施形態では、中脚１４ａは、Ｚ軸方向に突出する円筒状の突起であり、そのＺ軸方向の高さは、側脚１６ａ，１８ａのＺ軸方向の高さｈ１と同等であるが、高さｈ１よりも低く構成することで、突き合わされる相手側の中脚１４ｂとの間にギャップを形成しても良い。

また、中脚１４ａの外径Ｄ１は、ベース部１３ａのＸ軸方向の幅Ｗｘ０から凹部１５ａの深さｄｘ１の二倍を引いた値よりも小さいことが好ましく、好ましくは幅Ｗｘ０の１／３〜２／３が好ましい。本実施形態では、ベース部１３ｂのＹ軸方向の長さＷｙ０は、Ｘ軸方向の幅Ｗｘ０よりも大きい。具体的には、長さＷｙ０は、中脚１４ａの外径Ｄ１に、各側脚１６ａ，１８ａの厚みと、中脚１４ａと側脚１６ａ，１８ａとのＹ軸方向の隙間幅（コイル２０が装着されるスペース）とをプラスした値である。

側脚１６ａ，１８ａのＸ軸方向の厚みは、ベース部１３ａのＺ軸方向の厚みｔ１と同程度であり、中脚１４ａの外部形状に合わせて、Ｘ軸方向の中央部で薄くなるように形成してある。コイル２０が側脚１６ａ，１８ａと中脚１４ａとの間に入り込みやすくなっている。

なお、中脚１４ａは、円筒である必要はなく、楕円筒、多角筒であっても良く、あるいは、円柱、楕円柱、多角柱などの形状であっても良い。

本実施形態では、一方のコア１２ａと他方のコア１２ｂとは、同一形状を有しており、共通する部材には、共通する符号を付し、その説明を省略する。図１〜図７に示すコア１２は、図８に示す各コア１２ａ，１２ｂにおける側脚１６ａ，１８ａ，１６ｂ，１８ｂの先端が相互に突き合わせられると共に、中脚１４ａ，１４ｂの先端が相互に突き合わされることで構成される。なお、中脚１４ａ，１４ｂの先端における相互突き合わせは、コイル２０に形成されたＺ軸方向の貫通孔２１の内部で行われる。

図８に示すように、本実施形態では、Ｚ軸方向の下側に配置されるコア１２ａのベース部１３ａは、絶縁性の支持基板４０の上に設置される。支持基板４０は、コア１２ａのベース部１３ａの形状に合わせた略矩形平板状の基板本体４２を有する。基板本体４２の底面側が、コイル部品の設置面側（実装基板面側）となり、その下に、図１０に示すように、回路基板５０が配置される。

図８および図９に示すように、支持基板４０の基板本体４２におけるＸ軸方向の両端に位置する２辺位置には、側壁４４が、基板本体４２の表面４２ａからＺ軸方向の上方に突出するように各々形成してある。各側壁４４の高さｈ０は、図８に示すコア１２ａのベース部１３ａの厚みｔ１と実質的に同一である。

各側壁４４の内側面には、コア１２ａのベース部１３ａに向けて突出する内方凸部４５が各々形成してあり、内方凸部４５に対応する位置で、コア１２ａのベース部１３ａには、内方凸部４５が係合（嵌合）する凹部１５ａが形成してある。各内方凸部４５には、後述する端子片３０に形成してある鈎状のフック部３６が、各側壁４４の上端４４ｂにそれぞれ係止し易くするための係止用凹部４６が形成してある。各側壁４４の外面４４ａに、端子片３０がそれぞれ取り付けられる。

各端子片３０は、矩形板状の端子本体３２と、端子本体３２のＹ軸方向の一端に形成してある巻線接続部３４が形成してある。この実施形態では、巻線接続部３４は端子本体３２から一体に突出している突出片を、フック部３６とはＸ軸方向の反対側に折り曲げることで形成してある。

巻線接続部３４を構成する折曲片の内部には、コイル２０を構成する巻線２２の端部２２ａが挿通され、レーザ溶接、ハンダ接合、アーク溶接、超音波接合などの方法により、巻線２２の端部２２ａが、巻線接続部３４に固定されて電気的に接続される。巻線接続部３４は、フック部３６とはＸ軸方向の反対側に折り曲げることで形成されることから、側壁４４の外面４４ａに対して外方に位置する。

フック部３６は、基板本体３２から一体的に突出する突出片をフック状に折り曲げることにより形成してあり、係止用凹部４６が形成してある側壁４４の上端４４ｂに係止するようになっている。係止用凹部４６が形成してある側壁４４の上端４４ｂは、内方凸部４５が形成されていない側壁４４の上端４４ｂと実質的に同じ厚みに形成してあり、係止用凹部４６が形成されない内方凸部４５の一部において、側壁４４の上端４４ｂの厚みが、他の部分よりも厚くなっている。

各内方凸部４５に形成してある係止用凹部４６のＹ軸方向の一端面４６ａが、フック部３６のＹ軸方向の端部に突き当たり、支持基板４０に対する端子片３０のＹ軸方向の位置決めを行うことができる。各内方凸部４５に形成してある係止用凹部４６の底面４６ｂは、側壁４４の高さｈに対して、基板本体４２の上面４２ａから１／５〜２／３の高さ位置に位置することが好ましく、フック部３６が側壁４４の上端４４ｂに十分に係止できるようになっている。

フック部３６におけるＹ軸方向の途中には、表裏面を貫通する貫通孔３７が形成してある。貫通孔３７が形成してあることから、図９に示すように、フック部３６が側壁４４の上端４４ｂに係止する場合に、貫通孔３７において、側壁４４の上端４４ｂが露出し、その部分に、たとえば図１０に示すように、接着剤６０を塗布することで、フック部３６が、側壁４４の上端４４ｂにおいて側壁４４に対して固定される。

図１０に示すように、端子片３０は、矩形板状の端子本体３２に対して略直角状に一体に折り曲げて形成される基板接続片３８を有している。また、基板接続片３８に対応して、支持基板４０の裏面４２ｂには、各基板接続片３８の基端側から先端側に向けて溝深さが深くなるテーパ状底面４８が形成してある。このため、基板接続片３８とテーパ状底面４８との間には、基板接続片３８の基端側から先端側に向けて幅が広くなる隙間が形成してある。テーパ状底面４８は、支持基板４２の裏面４２ｂで、Ｘ軸方向の両側に形成してある。

支持基板４０は、絶縁性、耐熱性、曲げ強度、吸水性、寸法精度などに優れた材質で構成され、たとえばフェノール樹脂、液晶ポリマーなどで構成される。端子片３０は、導電性および加工性に優れた材質で構成され、たとえば銅、りん青銅、銅合金などで構成される。

コイル２０は、たとえば断面矩形あるいは断面円形の一本の巻線２２が巻回してあるものであり、巻線２２の端部２２ａ以外の部分では、巻線２２の外周には絶縁被覆が施してあることが好ましい。

図１に示す本実施形態に係るコイル部品１０は、図８に示す各部材をＺ軸方向に組み立てることによって製造される。その際に、支持基板４０の側壁４４の上端４４ｂに端子片３０のフック部３６が係止して、図１０に示す接着剤６０により接着固定される。また、支持基板４０における基板本体４２に対して、コア１２ａが、図示省略してある接着剤などで接着されると共に、コア１２ａと他方のコア１２ｂとの突き合わせ部分においても、図示省略してある接着剤などで接着される。

本実施形態のコイル部品１０は、コア１２ａとコア１２ｂが、Ｚ軸方向に分割されて配置してある縦型構造を有している。このように構成することで、コイル部品１０の組立が容易になると共に、コイル部品１０の低背化にも寄与する。

また、縦型であるコイル部品１０は、コイル２０のＺ軸上下方向にコア１２のベース部１３ａ，１３ｂが配置され、これらのベース部１３ａ，１３ｂが上下方向への漏れ磁束を抑制する効果を奏する。したがって、コイル部品１０は、コイルの上下方向がコアによってほとんど遮蔽されない横型に比べて、コイル部品１０の上下方向への漏れ磁束を抑制することができる。

しかも本実施形態では、磁性金属粉を含む成形体で構成されるコア１２ａ，１２ｂによりコア１２が構成されていることから、コイル部品１０の直流重畳特性に優れている。また、本実施形態に係るコイル部品１０では、端子片３０のフック部３６が支持基板４０の側壁上端４４ｂに係止して接着してあり、図１０に示すように、端子片３０のその他の部分は、支持基板４０の側壁外面４４ａおよび底面４２ｂのテーパ状底面４８に対して自由に移動できる。

そのため、端子片３０の基板接続片３８を回路基板５０の端子電極部にロー付けなどにより接続してコイル部品を回路基板５０に実装した後に、回路基板５０を分割する際や、回路基板５０に熱応力が作用した場合などには、それらの分割力あるいは熱応力は、図１１に示すように、端子片３０の変形により吸収され、支持基板４０や、その上に設置されるコア１２（図１〜７参照）にはほとんど伝達しない。したがって、支持基板４０あるいはコア１２の剥離、変形あるいは破損などの不具合を招くおそれが少ない。

さらに、本実施形態のコイル部品１０では、絶縁性を有する側壁４４の外方で、コイル２０の巻線端部２２ａが端子片３０の巻線接続部３４に接続され、その巻線接続部３４とコア１２ａとの間が側壁４により絶縁され、その部分での耐ＥＳＤ特性が向上する。

しかも本実施形態では、側壁４４の内側には、コア１２ａに向けて突出する内方凸部４５が形成してあり、コア１２ａのベース部１３ａには、内方凸部４５が嵌合する凹部１５ａが形成してあり、内方凸部４５には、端子片３０に形成してある鈎状のフック部３６のための係止用凹部４６が形成してある。このため、端子片３０のフック部３６とコア１２ａとの距離も離され、その部分での耐ＥＳＤ特性も向上する。

さらに本実施形態では、支持基板４０の裏面４２ｂには、基板接続片３８の基端側から先端側に向けて溝深さが深くなるテーパ状底面４８が形成してあり、基板接続片３８とテーパ状底面との間には隙間が形成してある。このような構成によれば、端子片３０の基板接続片３８と支持基板４０の底面４２ｂとの距離を有効に確保することができ、支持基板４０に対する端子片３０の動きの自由度が向上する。

図１０に示す側壁４４の外面４４ａと端子片３０の内面との間には、多少接着剤６０が入り込んで接合されていても良いが、ほとんど接合されていない（実質的に接合されていない）。このように構成することで、支持基板４０に対する端子片３０の動きの自由度が向上する。

さらに本実施形態では、図８に示すように、コア１２ａのベース部１３ａが設置される支持基板４０の表面４２ａから側壁４４の上端４４ｂまでの高さｈ０が、ベース部１３ａの厚みｔ１に実質的に一致する。このように構成することで、側壁４４がコア１２ａのベース部１３ａを囲む高さを必要最小限にすることができ、ベース部１３ａからの放熱性も向上する。本実施形態では、支持基板４０により囲まれていないコア１２ａ，１２ｂの大部分は、外部に露出しており、放熱性にも優れている。

なお、上述の実施形態において、コア１２の側脚１６ａ，１８ａ，１６ｂ，１８ｂの断面形状は、Ｘ軸方向に細長い形状であることが好ましいが、その他の形状であっても良い。また、コイル２０の巻回形状についても、特に限定されず、中脚１４ａ，１４ｂの外周形状に合わせて、その他の形状であっても良い。

１０…コイル部品
１２…コア
１２ａ…第１コア
１２ｂ…第２コア
１３ａ，１３ｂ…ベース部
１４ａ，１４ｂ…中脚
１５ａ，１５ｂ…凹部
１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ…側脚
２０…コイル
３０…端子片
３２…端子本体
３４…巻線接続部
３６…フック部
３８…基板接続片
４０…支持基板
４２…基板本体
４２ａ…表面
４２ｂ…裏面
４４…側壁
４４ａ…外面
４４ｂ…上端
４５…内方凸部
４６…係止用凹部
４８…テーパ状底面
５０…回路基板

Claims (6)

1. 磁性金属粉を含む成形体で構成され、ベース部と当該ベース部から突出している中脚を有するコアと、
   前記中脚の周囲に配置されるコイルと、
   前記コアのベース部が設置される絶縁性の支持基板と、
   前記コイルを構成する巻線の端部が接続される少なくとも一対の端子片とを有するコイル部品であって、
   前記支持基板の対向する２辺位置には、側壁が各々形成してあり、
   それぞれの前記端子片に形成してある鈎状のフック部が、前記側壁の上端にそれぞれ係止してあり、
   各端子片には、前記支持基板の裏面に回り込んで配置される基板接続片が一体に形成してあり、
   各端子片の前記フック部と基板接続片との間には、前記側壁の外方に位置し、前記巻線の端部が接続される巻線接続部が形成してあるコイル部品。
2. それぞれの前記側壁の内側には、前記コアに向けて突出する内方凸部が形成してあり、
   前記内方凸部に対応する位置で、前記コアのベース部には、前記内方凸部が係合する凹部が形成してあり、
   前記内方凸部には、前記端子片に形成してある鈎状のフック部が、前記側壁の上端にそれぞれ係止し易くするための係止用凹部が形成してある請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記支持基板の裏面には、前記基板接続片の基端側から先端側に向けて溝深さが深くなるテーパ状底面が形成してあり、
   前記基板接続片と前記テーパ状底面との間には、前記基板接続片の基端側から先端側に向けて幅が広くなる隙間が形成してある請求項１または２に記載のコイル部品。
4. 前記側壁の外面と前記端子片の内面との間が実質的に接合されていない請求項１〜３のいずれかに記載のコイル部品。
5. 前記鈎状のフック部が前記側壁の上端にそれぞれ係止している部分でのみ、前記端子片が支持基板に接合してある請求項１〜４のいずれかに記載のコイル部品。
6. 前記コアのベース部が設置される前記支持基板の表面から前記側壁の上端までの高さが、前記ベース部の厚みに実質的に一致する請求項１〜５のいずれかに記載のコイル部品。

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