JP6045103B2 - コイル部品及びコイル部品の実装構造 - Google Patents

Description

この発明は、コイル部品及びコイル部品の実装構造に関する。

従来より、チョークコイル等に使用されるコイル部品は、例えば特許文献１に示すように、筒状部（筒状胴部）の軸方向両端に一対の板状フランジ部（鍔部）を設けたボビンの筒状部に、コイルを巻き付けて構成されている。従来のボビンは、コイルを巻回した筒状部の軸線と、平面視した板状フランジ部の中心とが一致するように構成されている。
また、この種のコイル部品は、筒状部の軸線が、基台の実装面に平行するように基台の実装面に実装されることがある。そして、このようにコイル部品を基台に実装する場合、コイルの両端に位置する引出配線は、コイルの上方から一対の板状フランジ部の外側に引き出され、外部の機器に接続される。

特許第４６８４５２６号公報

ところで、このようなコイル部品のコイルは通電により発熱するため、効率よく冷却する必要がある。
このため、従来のコイル部品では、コイルを樹脂で封止することで、コイルの熱を樹脂側に逃がすことが考えられているが、コイルの冷却効率が低い、という問題がある。また、樹脂を用いた構成では、樹脂の分だけコイル部品の重量が重くなってしまうという問題がある。特に、重いコイル部品は、車載品として好ましくない。

また、コイル部品を前述のように基台に実装して構成される電子機器を車載品に適用する場合、コイル部品の実装高さを低く抑えることが求められる。基台の実装面に対するコイル部品の実装高さを低く抑えるためには、引出配線の引出方向を実装面に平行する方向に設定することが好ましい。
しかしながら、従来のコイル部品では、筒状部の軸線と平面視した板状フランジ部の中心とが一致するのが一般的であるため、コイルの上側に配される引出配線が、ボビンの両側に位置する一対の板状フランジ部の上方からはみ出してしまい、コイル部品の小型化（低背化）を阻害する、という問題がある。

なお、引出配線のはみ出しを防止するためには、コイル部品にある一対の板状フランジ部を大きく形成すれば良いが、このように構成するとコイル部品の実装高さが大きくなって、全体が大型化するという新たな問題が発生する。

本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、重量増加を伴うことなくコイルの放熱を効率的に行うことができると共に、基台の実装面からの部品実装高さを低く抑えて、電子装置の小型化（低背化）を図ることが可能なコイル部品及びコイル部品の実装構造を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のコイル部品は、筒状部、及び、該筒状部の軸方向両端に配されて前記筒状部を挟み込む一対の板状フランジ部を有するボビンと、前記筒状部に巻線を巻回してなるコイルと、を備え、前記コイルの外周部の一部が平面視した前記板状フランジ部の外縁部に位置するように、前記筒状部の軸線が、平面視した前記板状フランジ部の中心から前記外縁部に近づけて位置し、複数の前記筒状部が、一対の板状フランジ部の間において互いに間隔をあけて一列に並べられ、前記筒状部の軸線が、平面視した前記板状フランジ部の中心に対して、複数の前記筒状部の配列方向に直交する方向にずれて位置し、第一筒状部に巻回された前記コイルの第一巻線部から引き出された引出配線が、平面視した前記板状フランジ部の中心に対して前記筒状部をずらした方向と反対側の領域において、前記第一筒状部に隣り合う第二筒状部に巻回された前記コイルの第二巻線部の外周部と一対の板状フランジ部とで囲まれた空間に収容され、前記第一巻線部から引き出された引出配線、及び、前記第二巻線部から引き出された引出配線が、複数の前記筒状部の配列方向において同じ方向に延びていることを特徴とする。

また、本発明のコイル部品の実装構造は、前記コイル部品を基台の実装面に実装するコイル部品の実装構造であって、前記コイルの外周部が前記実装面に押し付けられていることを特徴とする。

上記コイル部品及びその実装構造では、コイル部品を実装する基台（ダイキャスト）の実装面が平坦であっても、本発明のコイル部品を実装面に実装する際にコイルの外周部が位置する一対の板状フランジ部の外縁部を基台の実装面に押し付けることで、コイルの外周部も実装面に押し付けることができる。これにより、コイルの熱を効率よく基台に逃がすことができる。また、従来のようにコイルを樹脂で封止する必要がなく、コイル部品の重量増加を伴わずにコイルの放熱を効率的に行うことができるため、コイル部品を車載品として好適に用いることが可能となる。

さらに、筒状部の軸線が板状フランジ部の中心からずれて位置することで、板状フランジ部の中心に対して筒状部をずらした方向と反対側の領域（反対側領域）では、コイルの外周部が一対の板状フランジ部の外縁部よりも内側に位置し、特に、コイルの外周部から一対の板状フランジ部の外縁部までの距離が、従来のように筒状部の軸線を板状フランジ部の中心に一致させた場合と比較して長くなる。このため、上記反対側領域においてコイルの外周部と一対の板状フランジ部とで囲まれた空間を、コイルの引出配線を収容する収容スペースとして十分に活用することが可能となる。すなわち、引出配線が板状フランジ部の上方にはみ出すことを防ぐことができる。したがって、基台に実装されたコイル部品の実装高さを低く抑えることができる。その結果として、コイル部品を基台に実装して構成される電子機器の小型化（低背化）を図ることが可能となる。

また、上記コイル部品では、全てのコイルの外周部を基台の実装面に接触させることができる。また、基台との間にコイルを挟み込むように引出配線を配することができる。

また、前記コイル部品の実装構造においては、前記基台に実装されたコイル部品がケースによって覆われ、前記ケースが、前記一対の板状フランジ部を前記実装面に向けて押し付けるばね部を備えるとよい。
上記実装構造では、ケースを基台に固定するだけで、ばね部によってコイルの外周部を実装面に押し付けることができる。したがって、コイルの熱を容易かつ確実に基台に逃がすことができる。

さらに、前記コイル部品の実装構造においては、前記ケースが、導電性を有し、接地電位となっていることが好ましい。
上記実装構造では、コイル部品において発生する電磁気的なノイズをケースにおいて吸収できるため、このノイズがケース外部に漏れることを防止できる。例えば、基台に実装される他の電子部品がコイル部品の近くに配されていても、他の電子部品の誤動作を防ぐことができる。

本発明によれば、コイル部品の重量増加を伴わずにコイルの放熱を効率的に行うことができ、コイル部品を車載品として好適に用いることが可能となる。
また、コイル部品を基台に実装して構成される電子機器では、基台の実装面からのコイル部品の実装高さを低く抑えて、コイル部品を備える電子装置の小型化（低背化）を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るコイル部品の実装構造を側方から見た概略断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

以下、図１及び図２を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１，２に示すように、この実施形態に係るコイル部品１０の実装構造は、コイル部品１０を基台１の実装面１ａに実装して構成されている。
基台１は、例えばアルミニウム等のように熱伝導率に優れた導電性材料からなる。本実施形態では、基台１が板状に形成され、その実装面１ａが平坦面となっている。なお、基台１の下部（実装面１ａと反対側の面）には、例えば基台１の熱を放散するためのフィンが設けられていてもよい。このような基台１の具体例としては、例えばコイル部品１０や他の電気部品等を収容する電子機器の筐体が挙げられる。

コイル部品１０は、巻線により形成されるコイルＣと、コイルＣを巻回するボビン１１と、を備える。また、本実施形態のコイル部品１０は、ボビン１１に取り付けられるコア部１２も備えている。
ボビン１１は、電気的な絶縁材料からなり、筒状部１４と、筒状部１４の軸方向両端に配されて筒状部１４を挟み込む一対の板状フランジ部１５と、を備える。本実施形態では、複数（図示例では二つ）の筒状部１４が、一対の板状フランジ部１５の間において間隔をあけて一列に並べられている。

一方、本実施形態の板状フランジ部１５は、複数の筒状部１４の配列方向を長辺とする平面視矩形状に形成されている。さらに、本実施形態の板状フランジ部１５は、その厚み方向が筒状部１４の軸線Ｓ１方向に一致するように、筒状部１４に接続されている。また、本実施形態の板状フランジ部１５には、外周に沿うように鍔状の外縁部１５Ａが設けられている。
なお、本実施形態における「平面視」とは、板状フランジ部１５を筒状部１４の軸線Ｓ１方向（図２において矢印Ｂで示す方向）から見た状態を意味する。

以上のように構成されるボビン１１では、各筒状部１４の軸線Ｓ１が、平面視した板状フランジ部１５の中心（中心線Ｓ２）から外縁部１５Ａに近づけて位置している。本実施形態では、各筒状部１４の軸線Ｓ１が、平面視した板状フランジ部１５の中心線Ｓ２に対して、複数の筒状部１４の配列方向に直交する方向にずれて位置している。なお、平面視した板状フランジ部１５の中心線Ｓ２とは、平面視した板状フランジ部１５の外縁部１５Ａのうち一端（図示例において下側に位置する外縁部１５Ａ）とその反対側に位置する他端（図示例において上側に位置する外縁部１５Ａ）との間の中心を意味する仮想線である。
より具体的に説明すれば、本実施形態では、各筒状部１４の軸線Ｓ１が、平面視矩形状とされた板状フランジ部１５の高さ方向（短辺方向）の中心線Ｓ２に対して、板状フランジ部の短辺方向にずれて位置している。また、本実施形態では、筒状部１４の軸線Ｓ１が、平面視した板状フランジ部１５の中心線Ｓ２から離れて基台１側に近づけて位置している。

コイルＣは、筒状部１４に巻回され、筒状部１４の外周部と板状フランジ部１５とで囲まれた凹部１６に収容されるように配されている。なお、図示例では、一本の巻線を二つの筒状部１４に巻回することで、各筒状部１４の周囲にコイルＣが形成されているが、例えば、二つの筒状部１４に個別の巻線を巻回してコイルＣを形成してもよい。
そして、このコイルＣの外周部Ｃ１の一部は、前述したように筒状部１４の軸線Ｓ１が板状フランジ部１５の中心線Ｓ２からずれて位置していることで、板状フランジ部１５の外縁部１５Ａに位置している。言い換えれば、コイルＣの外周部Ｃ１の一部が板状フランジ部１５の外縁部１５Ａに位置するように、板状フランジ部１５の中心線Ｓ２に対する筒状部１４の軸線Ｓ１のずれ量が調整されている。本実施形態においては、筒状部１４の軸線Ｓ１が板状フランジ部１５の中心線Ｓ２から基台１側にずれているため、コイルＣの外周部Ｃ１の一端部（図示例では下端部）が、板状フランジ部１５の外縁部１５Ａのうち基台１側に位置する外縁部１５Ａ付近に位置している。

また、前述したように筒状部１４の軸線Ｓ１が板状フランジ部１５の中心線Ｓ２からずれて位置していることで、コイルＣを収容する凹部１６のうち、板状フランジ部１５の中心線Ｓ２に対して筒状部１４の軸線Ｓ１をずらした方向と反対側の領域（反対側領域）には、上部空間１６Ａが形成されている。
この上部空間１６Ａは、上記反対側領域に位置するコイルＣの外周部Ｃ１が一対の板状フランジ部１５の外縁部１５Ａよりも内側に位置することで形成されている。また、上部空間１６ＡのうちコイルＣの外周部Ｃ１から板状フランジ部１５の外縁部１５Ａまでの距離は、従来のように筒状部１４の軸線Ｓ１を板状フランジ部の中心線Ｓ２に一致させた場合と比較して長くなっている。

本実施形態では、筒状部１４の軸線Ｓ１が板状フランジ部１５の中心線Ｓ２から基台１側にずれているため、ボビン１１の上側に位置する凹部１６に上部空間１６Ａが形成されている。そして、この上部空間１６ＡにコイルＣ両端の引出配線Ｃ２が収容されている。この引出配線Ｃ２の引出方向は、基台１の実装面１ａに平行する方向に設定されている。

コア部１２は、ボビン１１の筒状部１４内に挿通される軸体１７と、軸体１７の両端に配されてボビン１１を筒状部１４の軸線Ｓ１方向から挟み込む一対の板状部１８と、を備えており、全体が磁性体によって形成されている。
本実施形態では、ボビン１１が複数の筒状部１４を備えるため、複数（図示例では二つ）の軸体１７が各筒状部１４内にそれぞれ挿通されている。また、本実施形態では、各板状部１８がボビン１１の各板状フランジ部１５に重ねて配されている。さらに、本実施形態では、各板状部１８が各板状フランジ部１５の鍔状の外縁部１５Ａの内側に配されており、これによって、板状部１８が板状フランジ部１５に対して筒状部１４の軸線Ｓ１の直交方向にずれることを防いでいる。
以上のように構成される本実施形態のコイル部品１０では、コア部１２に発生した磁束中において、目的の周波数より低い周波数の電流を通し、目的の周波数より高い電流を阻止するといった電流の平滑化を行うことができる。

さらに、本実施形態に係るコイル部品１０の実装構造は、基台１の実装面１ａとコイル部品１０との間に介在する放熱シート５、及び、基台１の実装面１ａに配されたコイル部品１０を覆うケース２０も備えている。
放熱シート５は、高い熱伝導率及び柔軟性を有する材料によって構成されている。この放熱シート５は、自身の柔軟性によって基台１やコイル部品１０との間に隙間が生じないように、基台１やコイル部品１０に密着する。本実施形態では、放熱シート５が、その柔軟性によって、基台１側に位置するコイルＣの外周部Ｃ１、ボビン１１の外縁部１５Ａ及びコア部１２の一対の板状部１８全てに隙間なく密着している。

ケース２０は、導電性材料により形成され、ネジ２１によって基台１の実装面１ａに固定されている。
本実施形態のケース２０は、基台１側に開口する第一開口部２２の他に、側方（図１において右側）に開口する第二開口部２３も有している。これにより、ケース２０の第一開口部２２を通じてコイル部品１０をケース２０内に収容できる。また、ケース２０の第二開口部２３を通じてコイルＣの引出配線Ｃ２を外部に引き出すことができる。
さらに、本実施形態のケース２０は、基台１に接続されることで接地電位となっている。これにより、コイル部品１０において発生する電磁気的なノイズをケース２０において吸収することができる。

また、本実施形態のケース２０は、ボビン１１の一対の板状フランジ部１５を基台１の実装面１ａに向けて押し付けるばね部２５を備える。本実施形態のばね部２５は、例えば板ばねであり、ケース２０の天井部２４に設けられている。この構成では、コイル部品１０を基台１上に配した上で、コイル部品１０を覆うようにケース２０を基台１に固定することで、ばね部２５がコイル部品１０に押し付けられて弾性変形する。そして、この弾性変形に伴うばね部２５の弾性力によってコイル部品１０が基台１側に押し付けられる。

なお、ばね部２５は、ケース２０に加工を施して一体に形成されてもよいが、例えば別個に形成されてケース２０に固定されてもよい。また、図２においては、ばね部２５をコア部１２（板状部１８）に押し付けることで、ボビン１１及びコイルＣがばね部２５の付勢力によって基台１側に押し付けられているが、例えば、ばね部２５をボビン１１（板状フランジ部１５）に直接押し付けることで、ボビン１１及びコイルＣを基台１側に押し付けてもよい。

以上説明したように、本実施形態のコイル部品１０では、筒状部１４、及び該筒状部１４の軸方向両端に配されて筒状部１４を挟み込む一対の板状フランジ部１５を有するボビン１１と、筒状部１４に巻線を巻回してなるコイルＣと、を備え、コイルＣの外周部Ｃ１の一部が平面視した板状フランジ部１５の外縁部１５Ａに位置するように、筒状部１４の軸線Ｓ１が、平面視した板状フランジ部１５の中心線Ｓ２から、該板状フランジ部１５の外縁部１５Ａに近づけて位置している。
また、本実施形態のコイル部品１０の実装構造では、コイル部品１０が基台１の実装面１ａに実装され、コイルＣの外周部Ｃ１が基台１の実装面１ａに押し付けられている。

これにより、基台１の実装面１ａが平坦であっても、コイル部品１０を実装面１ａに実装する際にコイルＣの外周部Ｃ１が位置する一対の板状フランジ部１５の外縁部１５Ａを基台１の実装面１ａに押し付けることで、コイルＣの外周部Ｃ１も実装面１ａに押し付けることができる。その結果、コイルＣと基台１との間に隙間が生じることを効果的に防いで、コイルＣの熱を効率よく基台１に逃がすことができる。
また、従来のようにコイルＣを樹脂で封止する必要がなく、コイル部品１０の重量増加を伴わずにコイルＣの放熱を効率的に行うことができるため、コイル部品１０を車載品として好適に用いることが可能となる。

さらに、筒状部１４の軸線Ｓ１が板状フランジ部１５の中心線Ｓ２からずれて位置することで、板状フランジ部１５の中心線Ｓ２に対して筒状部１４をずらした方向と反対側の領域（反対側領域）では、コイルＣの外周部Ｃ１が一対の板状フランジ部１５の外縁部１５Ａよりも内側に位置し、特に、コイルＣの外周部Ｃ１から一対の板状フランジ部１５の外縁部１５Ａまでの距離が、従来のように筒状部１４の軸線Ｓ１を板状フランジ部１５の中心線Ｓ２に一致させた場合と比較して長くなる。このため、上記反対側領域においてコイルＣの外周部Ｃ１と一対の板状フランジ部１５とで囲まれた上部空間１６Ａを、コイルＣの引出配線Ｃ２を収容する収容スペースとして十分に活用することが可能となる。すなわち、引出配線Ｃ２が板状フランジ部１５の上方にはみ出すことを防ぐことができる。したがって、板状フランジ部１５を高さ方向に大きく形成して引出配線Ｃ２の収容スペースを確保する必要がなく、基台１に実装されたコイル部品１０の実装高さを低く抑えることができる。その結果として、コイル部品１０を基台１に実装して構成される電子機器の小型化（低背化）を図ることが可能となる。

また、本実施形態のコイル部品１０では、ボビン１１が一列に並べられた複数の筒状部１４を備え、複数の筒状部１４の軸線Ｓ１が、平面視した板状フランジ部１５の中心線Ｓ２に対して複数の筒状部１４の配列方向に直交する方向にずれて位置するため、複数の筒状部１４に巻回された全てのコイルＣの外周部Ｃ１を同じ状態で基台１の実装面１ａに接触させることができる。また、基台１との間にコイルＣを挟み込むように引出配線Ｃ２を配することができる。

さらに、本実施形態のコイル部品１０の実装構造では、基台１に実装されたコイル部品１０がケース２０によって覆われ、ケース２０が、一対の板状フランジ部１５を実装面１ａに向けて押し付けるばね部２５を備えるため、ケース２０を基台１に固定するだけで、ばね部２５によってコイルＣの外周部Ｃ１を実装面１ａに押し付けることができる。したがって、コイルＣの熱を容易かつ確実に基台１に逃がすことができる。

また、本実施形態のコイル部品１０の実装構造では、ケース２０が接地電位に設定されていることで、コイル部品１０において発生する電磁気的なノイズをケース２０において吸収して、このノイズがケース２０外部に漏れることを防止できる。例えば、基台１に実装される他の電子部品がコイル部品１０の近くに配されていても、他の電子部品の誤動作を防ぐことができる。

さらに、本実施形態のコイル部品１０の実装構造では、基台１とコイル部品１０との間に放熱シート５が介在して、基台１及びコイル部品１０に隙間なく密着するため、基台１側に位置するコイル部品の部分に凹凸（ボビン１１の外縁部１５Ａとコア部１２の板状部１８との段差等）があっても、基台１とコイル部品１０との間に隙間が生じることを容易に防止できる。したがって、容易にコイル部品１０のコイルＣやコア部１２の熱を効率よく基台１に逃がすことができる。

以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、板状フランジ部１５の外縁部１５Ａが鍔状に形成されているが、例えば板状フランジ部１５全体が単純な板状に形成されてもよい。

また、上記実施形態では、基台１とコイル部品１０との間に放熱シート５が介在しているが、例えば放熱シート５を設けずに、コイル部品１０のコイルＣやコア部１２を直接基台１に接触させても良い。この場合、基台１とコイルＣとの間で電気的な絶縁を図るためには、例えば基台１とコイルＣとの間に絶縁フィルム等の絶縁部材を挟み込めばよい。この絶縁部材は、コイルＣから基台１への熱伝達を阻害しないように、熱伝導率の高い材料としたり、薄く形成されることが好ましい。

さらに、上記実施形態のコイル部品１０では、ボビン１１の筒状部１４を複数設け、各筒状部１４の周囲にコイルＣを巻回しているが、筒状部１４は一つであってもよい。
また、上記実施形態では、コイルＣの外周部Ｃ１及び板状フランジ部１５の一端部を図中下側、コイルＣの外周部Ｃ１及び板状フランジ部１５の他端部を図中上側と設定したが、「下側、上側」は、コイルＣの外周部Ｃ１又は基台１等の設置方向により適宜されるものであり、一端部を「下側」、他端部を「上側」に特定しなくてもよい。

１ 基台
１ａ 実装面
１０ コイル部品
１１ ボビン
１２ コア部
１４ 筒状部
１５ 板状フランジ部
１５Ａ 外縁部
１６Ａ 上部空間
２０ ケース
２５ ばね部
Ｃ コイル
Ｃ１ 外周部
Ｃ２ 引出配線
Ｓ１ 軸線
Ｓ２ 中心線
Ｂ 平面視の方向

Claims (4)

1. 筒状部、及び、該筒状部の軸方向両端に配されて前記筒状部を挟み込む一対の板状フランジ部を有するボビンと、前記筒状部に巻線を巻回してなるコイルと、を備え、
   前記コイルの外周部の一部が平面視した前記板状フランジ部の外縁部に位置するように、前記筒状部の軸線が、平面視した前記板状フランジ部の中心から前記外縁部に近づけて位置し、
   複数の前記筒状部が、一対の板状フランジ部の間において互いに間隔をあけて一列に並べられ、
   前記筒状部の軸線が、平面視した前記板状フランジ部の中心に対して、複数の前記筒状部の配列方向に直交する方向にずれて位置し、
   第一筒状部に巻回された前記コイルの第一巻線部から引き出された引出配線が、平面視した前記板状フランジ部の中心に対して前記筒状部をずらした方向と反対側の領域において、前記第一筒状部に隣り合う第二筒状部に巻回された前記コイルの第二巻線部の外周部と一対の板状フランジ部とで囲まれた空間に収容され、
   前記第一巻線部から引き出された引出配線、及び、前記第二巻線部から引き出された引出配線が、複数の前記筒状部の配列方向において同じ方向に延びていることを特徴とするコイル部品。
2. 請求項１に記載のコイル部品を基台の実装面に実装するコイル部品の実装構造であって、
   前記コイルの外周部が前記実装面に押し付けられていることを特徴とするコイル部品の実装構造。
3. 前記基台に実装されたコイル部品がケースによって覆われ、
   前記ケースが、前記一対の板状フランジ部を前記実装面に向けて押し付けるばね部を備えることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品の実装構造。
4. 前記ケースが、導電性を有し、接地電位となっていることを特徴とする請求項３に記載のコイル部品の実装構造。

Images