JP6287821B2 - 表面実装インダクタ及びその製造方法 - Google Patents

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。

従来から、磁性体を保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。

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。

特開２００３−２９０９９２ 特開２００４−１９３２１５

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。

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、コイルの２つある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までの長さが異なっていた。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るため、電気的特性の極性を示すマーキングを印字することが多い。

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、内蔵するコイルの形状が左右対称である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。

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の両端部が外周に位置する様に２段に巻回した第１の巻回部と、第１の巻回部上にそれぞれ一部が重なる様に互いに反対方向に位置をずらして巻回した１対の第２の巻回部を備え、それぞれの第２の巻回部の外周から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。

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。
表面実装インダクタの実装面とコイルの巻軸方向とが平行になるようにコイルを巻回することにより、コイルの引き出し端部の引き出し位置から外部端子への距離を、左右均等にすることができ、電気的極性を無くすことができる。
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、さらに電気的特性の極性が無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ができる。

本発明の第１の実施例で使用するコイルの斜視図である。 本発明の第１の実施例で使用するコイルの巻回方法を示す図である。 本発明の第１の実施例で使用するタブレットの斜視図である。 本発明の第１の実施例で使用するタブレットの実装面の平面図である。 本発明の第１の実施例の表面実装インダクタの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１の実施例の表面実装インダクタ製造方法を説明するための別の断面図である。 本発明の第２の実施例で使用する磁性体コアの斜視図である。 本発明の第２の実施例の表面実装インダクタを示す斜視図である。

以下、本発明の表面実装インダクタ及びその製造方法の第１の実施例を図を参照して説明する。

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を、その両端部が外周に位置する様に巻回して形成された、左右対称な形状の空芯コイルである。コイル２は、平角線の両端部が外周に位置する様に２段に巻回した第１の巻回部２ｃと、コイル２の巻軸に沿って互いに反対方向に位置をずらし、第１の巻回部と一部が重なるようにして巻回した第２の巻回部２ｄとを備え、それぞれの第２の巻回部２ｄの外周から平角線の端部である引き出し端部２ｂが引き出されている。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。

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２ａを、巻回部分３ａに接触させ、巻軸方向に２段に巻回し、第１の巻回部２ｃを形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、治具３ｄを、開口部が２段に巻回された第１の巻回部２ｃ上の中央部に接するように配置する。治具３ｄと第１の巻回部がと接している箇所には、巻回することができない。この状態で第１の巻回部２ｃ上にそれぞれ一部が重なる様に互いに反対方向に位置をずらして治具３ｄの両側に巻回して１対の第２の巻回部２ｄを形成し、それぞれの第２の巻回部２ｄの外周から平角線の端部を引き出して引き出し端部２ｂとしたコイル２を作成する。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（ｄ）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、左右対称な形状のコイル２を作製することができる。
治具３ｄの形状はＣ字形状に限らない。治具３ｄと第１の巻回部とが接している部分に導線を巻回することができないならば、どのような形状でも良い。
また、治具３ｄの厚みを変える事で、第２の巻回部２ｄ間の距離を変えることができ、さらにコイル２の巻軸方向の長さも変えることができ、表面実装インダクタの巻軸方向の長さも変えることができる。治具３ｄは、そ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。

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。

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。

次に、図６を用いて、引き出し端部を外部端子に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、必要に応じて、さらに金属体を取り付け、外部端子としても良い。

このようにして製造された表面実装インダクタ１は、内蔵されたコイル２の形状が左右対称で、２つある引き出し端部２ｂの引き出し位置から外部端子への距離が左右均等なので、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。

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、コイルの引き出し端部の、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。

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、素体には、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膜されていても良い。

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
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

Claims (3)

1. 導線を巻回して形成したコイルと、該コイルを内蔵した素体を備えた表面実装インダクタにおいて、
   該コイルは、断面が平角形状の導線の両端部が外周に位置する様に２段に巻回した第１の巻回部と、該第１の巻回部上にそれぞれ一部が重なる様に互いに反対方向に位置をずらして巻回した１対の第２の巻回部を備え、それぞれの第２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、巻軸が該素体の実装面と平行かつ、該引き出し端部を該素体の実装面の表面に延在させたことを特徴とする表面実装インダクタ。
2. 導線を巻回して形成したコイルと、該コイルを内蔵した素体を備えた表面実装インダクタの製造方法について、
   断面が平角形状の導線の途中を巻線機のスピンドルに接触させて、導線の両端部が外周に位置する様に２段に巻回した第１の巻回部を形成した後、該２段に巻回された第１の巻回部の中央部に治具を配置し、該第１の巻回部上にそれぞれ一部が重なる様に互いに反対方向に位置をずらして該治具の両側に巻回して１対の第２の巻回部を形成し、それぞれの第２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たコイルを作成する工程と、
   該コイルを素体内に内蔵させる工程を備え、
   該素体内に、該コイルが、巻軸が該素体の実装面と平行かつ、該引き出し端部の表面が該素体の実装面の表面に延在する様に形成されたことを特徴とする表面実装インダクタの製造方法。
3. 導線を巻回して形成したコイルと、該コイルを内蔵した素体を備えた表面実装インダクタの製造方法において、
   断面が平角形状の導線の途中を巻線機のスピンドルに接触させて、導線の両端部が外周に位置する様に２段に巻回した第１の巻回部を形成した後、該２段に巻回された第１の巻回部の中央部に治具を配置し、該治具の両側に該第１の巻回部上に重ねて巻回して１対の第２の巻回部を形成し、それぞれの第２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たコイルを形成する工程と、
   該コイルを素体内に内蔵させる工程を備え、
   該素体内に、該コイルが、巻軸が該素体の実装面と平行かつ、該引き出し端部の表面が該素体の実装面の表面に延在する様に形成されたことを特徴とする表面実装インダクタの製造方法。

Images