JP6287819B2 - Surface mount inductor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、表面実装インダクタ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a surface mount inductor and a method for manufacturing the same.
従来から、磁性体を含有する素体内にコイルを内蔵させた表面実装インダクタが広く利用されている。例えば、特許文献1において、金属片を外部端子として使用した表面実装インダクタの製造方法が開示されている。この方法は、金属片にコイルの引き出し端部を溶接して接合し、コイルを磁性体と樹脂を含有する封止材で封止して素体を得る。その素体から露出する金属片を加工して、外部端子を形成していた。 2. Description of the Related Art Conventionally, surface mount inductors in which a coil is incorporated in an element containing a magnetic material have been widely used. For example, Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a surface-mount inductor using a metal piece as an external terminal. In this method, a coil drawing end portion is welded and joined to a metal piece, and the coil is sealed with a sealing material containing a magnetic body and a resin to obtain an element body. The metal piece exposed from the element body was processed to form an external terminal.
特許文献2においては、リードフレームを使用せず、コイルの引き出し端部を加工して外部端子とする表面実装インダクタの製造方法が開示されている。この方法は、断面が平角形状の導線(以下、平角線という)を巻回して形成したコイルを、封止材で封止して素体を得る。
特許文献1の表面実装インダクタは、コイルと外部端子とを溶接して接合しているため、コイルと外部端子との接合部に、機械的ストレスや熱ストレスがかかっていた。また、コイルと外部端子との接合部には、接触抵抗が発生していた。 Since the surface mount inductor disclosed in Patent Document 1 welds and joins the coil and the external terminal, mechanical stress and thermal stress are applied to the joint between the coil and the external terminal. Further, contact resistance is generated at the joint between the coil and the external terminal.
特許文献2の表面実装インダクタは、コイルの巻軸方向と平角線の幅広面とが垂直なので、コイルを巻回する際、コイルの内径部・外径部に機械的ストレスがかかっていた。
また、特許文献2の表面実装インダクタは、2つあるコイルの引き出し端部のうち、片方の引き出し端部が表面実装インダクタの底面付近から素体の底面に向かって引き出され、もう片方の引き出し端部が表面実装インダクタの上面付近から素体の底面に向かって引き出されているため、引き出し端部の引き出し位置から外部端子への距離が、左右で異なる。このようなコイルを内蔵した表面実装インダクタは、一方の外部端子に入力した場合の電気的特性と、他方の外部端子に入力した場合の電気的特性が異なっていた。特に高周波回路で使用する際には、コイルの引き出し端部が実装基板に近いか遠いかによって、電気的特性が顕著に異なることもあるので、表面に極性を示すマーキングを印字する。
In the surface mount inductor disclosed in
Further, in the surface mount inductor of
そこで、本発明は、コイルへの熱ストレス・機械的ストレスを低減し、コイルと外部端子との間に発生する接触抵抗を無くし、さらに、どの外部端子に入力した場合であっても電気的特性が変わることのない、表面実装インダクタ及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the thermal stress and mechanical stress on the coil, eliminates the contact resistance generated between the coil and the external terminal, and further has an electrical characteristic regardless of the input to any external terminal. An object of the present invention is to provide a surface-mount inductor and a method for manufacturing the same that do not change.
本発明の表面実装インダクタは、コイルと、コイルを内蔵した素体を備え、コイルは、断面が平角形状の導線を巻回した第1の巻回部と、巻軸に沿って第1の巻回部と隣接する位置にずらして巻回した第2の巻回部と、第2の巻回部上に一部が重なる様に、巻軸に沿って第1の巻回部と反対方向に位置をずらして巻回した第3の巻回部と、を備え、第1の巻回部の外周と第3の巻回部の外周から該導線の端部を引き出して引き出し端部とし、巻軸が素体の実装面と平行かつ、引き出し端部の表面を素体の実装面の表面に延在させたことを特徴とした。 The surface-mount inductor of the present invention includes a coil and an element body incorporating the coil, and the coil includes a first winding portion in which a conducting wire having a flat cross section is wound, and a first winding along the winding axis. The second winding part wound at a position adjacent to the turning part and the second winding part in a direction opposite to the first winding part along the winding axis so as to partially overlap the second winding part A third winding part wound at a different position, and pulling out the end of the conducting wire from the outer periphery of the first winding part and the outer periphery of the third winding part to form a lead-out end, The shaft is parallel to the mounting surface of the element body, and the surface of the leading end extends to the surface of the mounting surface of the element body.
本発明の表面実装インダクタ及びその製造方法によれば、コイルの引き出し端部を外部端子として使用することにより、コイルへの熱ストレス・機械的ストレスを低減し、さらにコイルと外部端子との間に発生する接触抵抗を無くすことができる。また、コイルの巻軸方向とコイルの幅広面とが平行なので、巻回時に内径部と外径部とにかかる機械的ストレスを低減することができる。さらに、内蔵しているコイルの引き出し端部から外部端子までの距離が左右で同じなので、どちらの外部端子に入力した場合であっても、電気的特性は変わらない。
以上より、コイルへの熱ストレス・機械的ストレスを低減し、抵抗値を抑え、極性を持たない表面実装インダクタの製造方法および表面実装インダクタを提供することができる。
According to the surface mount inductor and the manufacturing method thereof of the present invention, by using the lead end of the coil as an external terminal, thermal stress and mechanical stress on the coil are reduced, and further, between the coil and the external terminal. The generated contact resistance can be eliminated. In addition, since the winding axis direction of the coil and the wide surface of the coil are parallel, mechanical stress applied to the inner diameter portion and the outer diameter portion during winding can be reduced. Furthermore, since the distance from the lead end of the built-in coil to the external terminal is the same on the left and right, the electrical characteristics remain the same regardless of which external terminal is used.
As described above, it is possible to provide a method for manufacturing a surface-mount inductor and a surface-mount inductor that reduce thermal stress and mechanical stress on the coil, suppress resistance, and have no polarity.
以下、本発明の表面実装インダクタ及びその製造方法の実施例を図を参照して説明する。 Embodiments of a surface-mount inductor and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、表面実装インダクタに使用するコイル2は、絶縁被覆を有する平角線で1段に巻回された第1の巻回部2cと、巻軸に沿って第1の巻回部2cと隣接する位置にずらして巻回した第2の巻回部2dと、第2の巻回部2d上に一部が重なる様に、巻軸に沿って第1の巻回部2cと反対方向に位置をずらして巻回した第3の巻回部2eとを有している。第1の巻回部2dの外周と第3の巻回部2eの外周からはそれぞれ、引き出し端部2bが引き出され、引き出し端部2bはそれぞれ、コイル2の巻軸と垂直で、かつ、互いに反対方向に引き出され、末端が折り曲げられている。この様に形成されたコイル2は、巻軸方向と、平角線の幅広面2aとが平行なので、巻回時に内径部・外径部に機械的なストレスがかからない。
As shown in FIG. 1, the
コイル2の巻回方法について図2を用いて説明する。コイル2の巻回には、円柱状の巻回部分3aと、巻回部分3aと同軸で隣接した、巻回部分3aよりも半径が大きい円柱状の壁部3bと、巻回部分3aの、壁部3bと反対側の底面である先端3cとを有するスピンドル3と、先端にC字形状の開口部を有した治具3dとを備えた巻線機を使用し、絶縁被覆を有する平角線を巻回して形成される。
図2(a)に示すように、一対のスピンドル3を、先端部3c同士が向かい合って接触した状態で配置する。次に、図2(b)に示すように、平角線の途中の幅広面を、巻回部分3aに接触させ、図2(c)に示すように、平角線の一方の端部を巻回部分3aに1段に巻回した第1の巻回部2cを形成する。次に、図2(d)に示すように、平角線の他方の端部を巻軸に沿って第1の巻回部2cと隣接する位置に1段に巻回し、第2の巻回部2dを形成する。次に、図2(e)に示すように、第2の巻回部2d上の、第1の巻回部2c側の端に、C字形状の開口部を有する治具3dを配置する。この状態で、第2の巻回部2d上に一部が重なる様に、治具3dの、第1の巻回部2cと反対側に位置をずらして巻回し、第3の巻回部2eを形成する。そして、第1の巻回部2cの外周と第3の巻回部2eの外周からそれぞれ、引き出し端部2bを引き出す。引き出し端部2bはそれぞれ、コイル2の巻軸と垂直で、かつ、互いに反対方向に引き出され、末端が折り曲げられている。この状態でコイル2を加熱し、図2(f)に示すように、先端3c同士を接触させたスピンドル3を引き離すことにより、コイル2を作製することができる。
A winding method of the
As shown in FIG. 2A, the pair of
コイル2は、第1の巻回部→第2の巻回部→第3の巻回部の順に巻回して形成したが、これに限定されるものではない。第2の巻回部→第3の巻回部→第1の巻回部の順に巻回しても良いし、第1の巻回部を途中まで巻回してから第2の巻回部を巻回し、その後に第1の巻回部と第3の巻回部とを巻回するなど、順番が前後しても構わない。
治具の形状はC字形状に限らず、治具が接している部分に平角線を巻回することができない形状ならば、他の形状でも良い。
また、治具の厚みを変える事で、第1の巻回部と第3の巻回部との間の距離を変えることができ、コイルの巻軸方向の長さも変えることができる。治具の厚さを調整し易いように、所定の厚さの同じ形状の治具を複数用意し、重ねて使用しても良い。例えば、第2の巻回部間の距離を3mmにする場合は、厚さ1mmの治具を3つ重ねて使用するなどすれば、工程を変えずに容易に治具の厚さを調整することができる。治具は重ねやすく、かつずれにくいように、治具同士が互いに勘合する形状にしても良い。
The
The shape of the jig is not limited to the C shape, and any other shape may be used as long as the flat wire cannot be wound around the portion in contact with the jig.
Further, by changing the thickness of the jig, the distance between the first winding portion and the third winding portion can be changed, and the length of the coil in the winding axis direction can also be changed. In order to easily adjust the thickness of the jig, a plurality of jigs of the same shape with a predetermined thickness may be prepared and used in a stacked manner. For example, when the distance between the second winding parts is set to 3 mm, the thickness of the jig can be easily adjusted without changing the process by using three jigs having a thickness of 1 mm. be able to. The jigs may be shaped so that the jigs fit each other so that they can be easily stacked and not easily displaced.
第1の実施例で使用する素体について説明する。素体は、図3に示す様にタブレット4aを2つ、組み合わせることによって形成される。タブレット4aは、金属磁性粉を有した充填材とエポキシ樹脂とを含んだ封止材から形成される。
タブレット4aは、一つの側面に開口端を備えた立方体であり、内部にコイル2を収納するためのスペース4bを有している。開口端を有する面と向かい合う面の内壁の中央部からは、コイル2の巻軸に挿入するための軸4cが、開口端を有する面に向かって突出している。コイル2の巻軸に挿入される軸4cは円柱状に形成される。
タブレット4aの上面もしくは底面が実装面4eとなる。図4に示す様に、実装面4eの形状はそれぞれ長方形であり、この長方形を構成する4辺のうち、開口端に一番近い辺を含む、向かい合う一対の辺を短辺とし、他方の向かい合う一対の辺を長辺とする。実装面4eの短辺方向の両端部にはそれぞれ、コイル2の引き出し端部2bを引き出すための細長いスリット4dが設けられている。
The element body used in the first embodiment will be described. The element body is formed by combining two tablets 4a as shown in FIG. The tablet 4a is formed from a sealing material including a filler having metal magnetic powder and an epoxy resin.
The tablet 4a is a cube having an open end on one side surface, and has a
The upper surface or the bottom surface of the tablet 4a is the mounting
次に、図5(a)〜(c)を用いて、コイルを封止する方法について説明する。
図5(a)、(b)は図4のA−A断面図であり、図5(c)は実装面4eの平面図である。
図5(a)に示すように、コイル2の両側にタブレット4aを、開口端が向き合うようにして配置する。この時、一方のタブレット4aにコイル2の巻軸にタブレットの軸4cを挿入し、実装面4eのスリット4dからコイルの引き出し端部2bを、あらかじめ引き出しておく。次に、図5(b)に示すように、コイル2の巻軸方向の残りの端から、タブレットの軸4cがコイル2の空芯部に挿入されるように、他方のタブレット4aを嵌め合わせる。タブレット4aの内部には、コイル2を収納するためのスペース4bが内部に設けられており、コイル2が2つのタブレット4aの内部に収納される。そして、コイル2の引き出し端部2bは、一方のスリット4dから、実装面の短辺と平行に引き出され、もう片方のスリット4dに入れ込まれる。さらに、この状態で、これらを成形金型を用いて加熱・圧縮することにより、図5(c)に示すように、コイル2の引き出し端部2bは、その表面が実装面4eの表面に露出する様に埋め込まれた状態で固定され、また2つタブレット4aは押し固められて、コイル2が封止された素体4となる。
Next, a method for sealing a coil will be described with reference to FIGS.
5A and 5B are cross-sectional views taken along the line AA of FIG. 4, and FIG. 5C is a plan view of the mounting
As shown to Fig.5 (a), the tablet 4a is arrange | positioned so that an opening end may face both sides of the
次に、図6を用いて、引き出し端部加工する方法について説明する。図6は図5(c)のB−B断面図である。
実装面4eに表面が露出・延在している引き出し端部2bは、幅広面2aにレーザーがあてられて、絶縁被覆が剥離される。平角線を用いているので、レーザー剥離の条件設定が容易であり、外部端子は全て同一の面に形成されているので、1回の工程で済ませることができる。次に、引き出し端部2bにNiとCrとを所定の割合で同時にスパッタリングしてNi−Cu層を形成し、続いてSnをスパッタリングしてSn層を形成する。平角線を用いているので、丸線に比べて固着強度が強く、端子平坦度も高い。このまま外部端子として使用しても良いし、もしくは、さらに金属体を取り付けて、外部端子としても良い。
Next, a method for processing the drawn end portion will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
The
このようにして製造された表面実装インダクタは、内蔵されたコイルの引き出し端部から外部端子までの距離が左右で同じなので、使用時にいずれの外部端子から入力しても、電気的特性は同じであり、極性を持たない。従って、極性を示すマーキングを印字する必要が無くなり、製造工程をひとつ省くことが出来るので、製造コストを抑えることができる。
治具の幅を短くすると、第2の巻回部間の距離と、外部端子間の距離とを短くすることができ、表面実装インダクタを小型化することができる。
Since the surface mount inductor manufactured in this way has the same distance from the left and right of the built-in coil lead-out end to the external terminal, the electrical characteristics are the same no matter which external terminal is used during use. Yes, no polarity. Therefore, it is not necessary to print markings indicating polarity, and one manufacturing process can be omitted, so that manufacturing costs can be reduced.
When the width of the jig is shortened, the distance between the second winding portions and the distance between the external terminals can be shortened, and the surface mount inductor can be reduced in size.
図7と図8を参照して、第2の実施例の表面実装インダクタ及びその製造方法について説明する。実施例2は、コイルを、磁性体コアと封止材からなる素体に内蔵させた表面実装インダクタである。
まず、第1の実施例と同じ方法で、コイル2が形成される。その後、図7に示す様な、コイル2の巻軸に挿入する凸部Tと、実装面に引き出し端部2bを引き出すためのスリットSと、実装面と対向する面の開口端側に設けられた孔Hと、実装面に隣接する面に形成された凹みMを備えた1対の有底の磁性体コア6a、6bがコイル2に取り付けられる。この1対の有底の磁性体コア6a、6bは、コイル2の巻軸方向の両側からコイル2の巻軸に凸部Tを挿入し、引き出し端部2bをスリットSに挿入することにより、コイル2に取り付けられる。
さらに、1対の有底の磁性体コア6a、6b内に収納されたコイル2の引き出し端部2bが、図8に示す様に、1対の有底の磁性体コア6a、6bの実装面とこの実装面に隣接する面に延在する様に、磁性体コア6a、6bに沿って折り曲げ加工がされる。引き出し端部2bの磁性体コア6a、6bの実装面に隣接する面に延在する部分は、磁性体コア6a、6bの実装面から上方に折り曲げられ、磁性体コア6a、6bの実装面に隣接する面に形成された凹みM内に配置される。
続いて、この磁性体コア6a、6bの実装面に隣接する面に形成された凹みM内に配置されたコイル2の引き出し端部の端は、図8に示す様に、接着剤Bにより、固定される。
またさらに、このコイル2を内蔵させた磁性体コア6a、6bを、磁性体コア6a、6bの実装面を上に向けた状態で、成形金型内に配置し、成形金型内にモールド樹脂が充填される。モールド樹脂は、磁性体コア6a、6bの実装面が露出する様に、成形金型内に充填される。この時、磁性体コア6a、6bがスリットSや孔Hを有しているため、磁性体コア6a、6b内にもモールド樹脂を充分に充填することができ、磁性体コア6a、6bのスリットSにおける磁性体コア6a、6bの実装面と同じ平面までモールド樹脂が充填される。
次に、モールド樹脂を硬化させ、成形金型から取り出すことにより、巻軸が実装面と平行になる様にコイル2が内蔵され、コイル2の引き出し端部が磁性体コアの実装面と実装面と隣接する面に延在し、磁性体コアの実装面が露出する様に全体がモールド樹脂により封止され、かつ、実装面と隣接する面に延在するコイルの引き出し端がモールド樹脂により封止された素体が形成される。
そして、磁性体コアの実装面により構成される素体の実装面に延在している部分の絶縁体被覆が除去されて外部端子として利用される。この時、コイル2の引き出し端部の素体の実装面に延在している部分を覆う様に電極を形成して外部端子を構成する。
With reference to FIGS. 7 and 8, the surface-mount inductor of the second embodiment and the manufacturing method thereof will be described. Example 2 is a surface-mount inductor in which a coil is incorporated in an element body made of a magnetic core and a sealing material.
First, the
Further, the lead-out
Subsequently, as shown in FIG. 8, the end of the lead-out end of the
Furthermore, the
Next, the mold resin is cured and taken out from the molding die so that the
Then, the insulator coating of the portion extending on the mounting surface of the element body constituted by the mounting surface of the magnetic core is removed and used as an external terminal. At this time, an electrode is formed so as to cover a portion of the lead-out end portion of the
以上、本発明の表面実装インダクタ及びその製造方法の実施例を述べたが、本発明はこの実施例に限られるものではない。タブレットの一部分を磁性体コアに置き換えても良いし、磁性体コアの一部分をタブレットに置き換えても良い。磁性体コアの実装面が、コイルの引き出し端部の表面が露出する様にモールド樹脂で被覆されていても良い。またさらに、モールド樹脂にフェライト粉が混合されても良い。
また、素体は、1対の金属体を取り付けても良い。1対の金属体は、素体の上面と、端面と、その両方に隣接する側面を覆い、下端が素体の実装面に形成された外部端子の表面と同一面まで到達する様に形成される。この1対の金属体が、素体の両端面に、金属体と外部端子の表面との間に隙間を有する様に取り付けられる。この時、金属体と金属体は、互いに接触しない様に離間して取り付けられる。この様に形成された表面実装インダクタは、基板に実装し、配線パターンにはんだで接続する際に、金属体と外部端子との間に形成された隙間にはんだのフィレットを侵入させることができ、表面実装インダクタを基板に強固に固定できる。また、外部からのノイズを遮断することもできる。
さらに、第2の実施例において、磁性体コアの実装面がコイルの引き出し端部の表面が露出する様にモールド樹脂で被覆されても良い。
As mentioned above, although the Example of the surface mount inductor of this invention and its manufacturing method was described, this invention is not limited to this Example. A part of the tablet may be replaced with a magnetic core, or a part of the magnetic core may be replaced with a tablet. The mounting surface of the magnetic core may be coated with a mold resin so that the surface of the coil drawing end is exposed. Furthermore, ferrite powder may be mixed with the mold resin.
The element body may be attached with a pair of metal bodies. The pair of metal bodies are formed so as to cover the upper surface and end surfaces of the element body and the side surfaces adjacent to both, and the lower end reaches the same surface as the surface of the external terminal formed on the mounting surface of the element body. The The pair of metal bodies are attached to both end faces of the element body so as to have a gap between the metal body and the surface of the external terminal. At this time, the metal body and the metal body are attached so as not to contact each other. The surface-mount inductor formed in this way can intrude the solder fillet into the gap formed between the metal body and the external terminal when mounted on the substrate and connected to the wiring pattern with solder, The surface mount inductor can be firmly fixed to the substrate. In addition, noise from the outside can be blocked.
Furthermore, in the second embodiment, the mounting surface of the magnetic core may be covered with a mold resin so that the surface of the lead-out end portion of the coil is exposed.
1 表面実装インダクタ
2 コイル
2a 幅広面
2b 引き出し端部
2c 第1の巻回部
2d 第2の巻回部
2e 第3の巻回部
3 スピンドル
3a 巻回部分
3b 壁部
3c 先端
3d 治具
4 素体
4a タブレット
4b スペース
4c 軸
4d スリット
4e 実装面
5 外部端子
6a、6b 磁性体コア
T 凸部
S スリット
H 孔
M 凹み
B 接着剤
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