JP6477956B1 - コイル装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】実装面積が小さく、多様な回路構成を構築できるコイル装置を提供する。【解決手段】積層された複数のコイル部品110,120と、積層された複数のコイル部品の周囲に設置される複数の端子金具140〜170とを有するコイル装置である。コイル部品110,120は、ワイヤの巻回部116,126を内部に有する磁性体含有コア部111,121を有し、ワイヤの両端部である一対のリード117,118または127,128が巻回部116,126の巻軸方向に平行な磁性体含有コア部111,121の外周側面から外部に引き出されている。少なくとも一つの端子金具140は、積層してある複数のコイル部品110,120の外周側面を連絡するように設置される本体部141と、積層してある複数のコイル部品110,120のリード117,118,127,128の少なくとも1つが接続されるリード接続部145とを有する。【選択図】 図3

Description

本発明は、複数のコイル部品を備えるコイル装置に関する。
たとえば、特許文献1に示すように、複数のインダクタンス素子を基板上に実装してパターン導体により各インダクタンス素子の端子部を接続することにより、複数のインダクタンス素子の直列回路、並列回路またはこれらの組み合わせ回路等の多様な回路構成を実現することが知られている。
しかし、このような従来技術では、素子の数が増えるに伴ってインダクタンス素子の実装面積が大きくなるという問題が生じる。また、素子の数が増加およびインダクタンス素子の実装面積の拡大に伴い、漏れ磁束に起因するノイズ電圧の発生等の悪影響が、周囲の部品や周辺回路に生じる可能性が高くなるという問題が生じる。一方、素子の数を制限すると、多様な回路構成を実現することが難しくなるという問題が生じる。
特開平11−40426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、実装面積を小さくすることが可能であり、漏れ磁束を抑制できると共に、多様な回路構成を構築できるコイル装置を提供することにある。
本発明に係るコイル装置は、
複数のコイル部品が積層されたコイル積層体と、
前記コイル積層体の周囲に設置される複数の端子金具と、
を有するコイル装置であって、
複数の前記コイル部品は、それぞれ、ワイヤの巻回部を内部に有する磁性体含有コア部を有し、前記ワイヤの両端部である一対のリードが前記巻回部の巻軸方向に平行な前記磁性体含有コア部の外周側面から外部に引き出されており、
少なくとも一つの前記端子金具は、積層してある複数の前記コイル部品の前記外周側面を連絡するように設置される本体部と、積層してある複数の前記コイル部品の前記リードの少なくとも1つが接続されるリード接続部とを有することを特徴とする。
本発明に係るコイル装置では、複数のコイル部品が積層されてコイル積層体を構成しているため、1つのコイル部品の実装面積と略同じ実装面積で、基板上に複数のコイル部品を実装することができる。その結果、複数のコイル部品を基板上に実装するときの実装面積を小さくできる。また、実装面積を大きくすることなく、複数のコイル部品を用いた多様な回路構成を基板上に構築できる。また、1つのコイル装置の実装工程で複数のコイル部品を実装できるので、基板上に多数のコイル部品を実装するときも実装工程を煩雑化させることがない。
また、積層されるコイル部品は、ワイヤが巻回された巻回部を磁性体含有コア部の内部に有する構成であると共に、コイル部品の周囲には複数の端子金具が設置されているので、コイル装置外への磁束の漏れを抑制できる。その結果、漏れ磁束に起因するノイズ電圧の発生を抑制することができる。
また、コイル部品のリードと端子金具のリード接続部とは、コイル部品の外周側面で接続されるため、リードと端子金具とを溶接等により容易に接続することができる。さらに本発明に係るコイル装置では、複数の独立した端子金具を、所定パターンのランドパターンと接続することで、各コイル部品の巻回部から成るコイルを直列に接続したり、並列に接続したりすることが可能であり、多様な回路構成を構築することができる。また、いずれかの端子金具に、2以上のリード接続部を具備させることも可能であり、その場合にも、多様な回路構成を構築することができる。
好ましくは、少なくとも一つの前記端子金具は、前記コイル積層体の積層方向における一方の端面に係合する上面係合部と、前記コイル積層体の積層方向における他方の端面に係合する下面係合部とを有する。前記上面係合部と前記下面係合部とは、前記本体部の両端に対向して形成してあってもよい。また、好ましくは、端子金具は、前記上面係合部および前記下面係合部により前記コイル積層体を前記積層方向の両側から把持する。端子金具の上面係合部と下面係合部によりコイル積層体を積層方向の両側から把持することにより、複数のコイル部品を積層方向に確実に保持することができる。
また、上面係合部および下面係合部によりコイル積層体を把持する端子金具は、複数のコイル部品の積層方向の全域に設置されるため、コイル装置の外部への磁束の漏れを有効に抑制でき、漏れ磁束に起因するノイズ電圧の発生やノイズ電圧による回路の誤動作等を一層適切に防止できる。
前記下面係合部は、基板のランドに接続される実装部を兼ねていてもよい。これにより部品点数を削減することができる。
複数の端子金具が、それぞれ基板のランドに接続されて、複数のコイル部品は、所定の回路を構成するように接続されていてもよい。
隣接して積層される2つの前記コイル部品の一方には、他方の前記コイル部品と対向する対向面に位置決め部が形成してあり、他方の前記コイル部品の一方の前記コイル部品との対向面には、前記位置決め部に係合する対向位置決め部が形成してあってもよい。位置決め部と対向位置決め部が係合することにより、一方のコイル部品と他方のコイル部品の位置合わせを正確に行うことができると共に、積層されたこれらのコイル部品の位置ずれを有効に防止することができる。
前記コイル部品の前記外周側面は、多角柱(好ましくは八角柱)の外周側面形状を有し、複数の外壁面から成り、いずれかの外壁面から前記リードが突出していてもよい。積層される前記コイル部品は、それぞれ同じサイズで同じ多角柱形状を有することが好ましく、積層されるコイル部品同士で、それぞれの外壁面が略面一に一致するように、コイル部品が積層されることが好ましい。
好ましくは、前記コイル部品の前記外周側面は、前記端子金具の前記本体部が設置される本体部設置面と、前記本体部設置面に対して所定の角度を成して隣接し、前記端子金具の前記リード接続部が設置される接続部設置面とを有し、前記端子金具の前記本体部と前記リード接続部とは、連結部で連結してある。本体部設置面と接続部設置面とは、多角柱の外周側面の所定角度で隣接する二つの外壁面に、それぞれ形成してあっても良い。
積層された前記複数のコイル部品の少なくとも1つは、一対の前記リードが、相互に略180度を成して前記磁性体含有コア部の前記外周側面から外部に引き出されていてもよい。また、積層された前記複数のコイル部品の少なくとも1つは、一対の前記リードが、相互に略90度を成して前記磁性体含有コア部の前記外周側面から外部に引き出されていてもよい。
前記磁性体含有コア部は、磁性粉末(好ましくは金属磁性分)と樹脂との混合物を加圧成形した圧粉磁芯(コア)であることが好ましい。これにより、コイル装置からの磁束の漏れをより有効に抑制できる。また、コイル装置の高磁束密度化および高強度化を図ることができると共に、磁性体含有コア部の絶縁性も高くなる。
複数の前記コイル部品は、磁束の向きが同一の方向となるように積層されていてもよい。
図1は、本発明の実施形態に係るコイル装置の全体斜視図である。 図2(A)は、図1に示すコイル装置の平面図であり、図2(B)は、図1に示すコイル装置の側面図である。 図3は、図1に示すコイル装置の分解斜視図である。 図4は、図1に示すコイル装置の模式的な断面図であり、図1のIV−IVにおける断面図である。 図5(A)は、図1に示すコイル装置の等価回路の回路図であり、図5(B)は、回路基板における図1に示すコイル装置を実装する箇所のランドパターンを示す平面図である。 図6は、従来のコイル装置の回路基板への実装状態を示す平面図である。 図7は、本発明の他の実施形態に係るコイル装置の全体斜視図である。 図8(A)は、図7に示すコイル装置の平面図であり、図8(B)は、図7に示すコイル装置の側面図である。 図9は、図7に示すコイル装置の分解斜視図である。 図10は、図7に示すコイル装置の等価回路の回路図である。 図11は、本発明のさらに他の実施形態に係るコイル装置の全体斜視図である。 図12(A)は、図11に示すコイル装置の平面図であり、図12(B)は、図11に示すコイル装置の側面図である。 図13は、図11に示すコイル装置の分解斜視図である。 図14は、図11に示すコイル装置の等価回路の回路図である。
第1実施形態
本発明の第1実施形態のコイル装置100について、図1〜図6を参照して説明する。図1に示すように、コイル装置100は、柱形状の外形を有し、底面103を基板実装面とする面実装部品である。
コイル装置100は、第1コイル部品110および第2コイル部品120が積層されたコイル積層体101と、コイル積層体101の周囲に設置される複数(4つ)の端子金具140〜170とを有する。
図2(A)に示すように、コイル積層体101は、コイル積層体101を構成するコイル部品110,120(図3参照)と同様に、略八角柱などの多角柱の外形を有する。コイル積層体101は、多角柱に対応する数(本実施形態では8つ)の外壁面を有する。本実施形態では、8つの外壁面は、4つの本体部設置面104…104と、4つの接続部設置面105…105とに区別される。
本体部設置面104…104と接続部設置面105…105とは、コイル積層体101の側面に周方向に沿って交互に形成される。本体部設置面104…104には、端子金具140〜170の本体部141〜171が固定して設置される。接続部設置面105…105では、コイル積層体101から引き出されたリード117,118,127,128(リード117,118は図2(B)参照)が端子金具140〜170のリード接続部145〜175と接続される。
図2(B)に示すように、端子金具140〜170をコイル積層体101に設置したとき、端子金具140〜170の一方のZ軸端部に形成された下面係合部143〜173は、コイル積層体101の底面103に設置され、コイル装置100の実装部となる。コイル装置100を基板上に実装するとき、実装部143〜173は、それぞれ、基板上に形成されたランドパターンに接続される。
コイル積層体101を構成する第1コイル部品110および第2コイル部品120について、図3および図4を参照して説明する。なお、第1コイル部品110と第2コイル部品120とは基本的な構成が同じなので、以下、主に第1コイル部品110について説明する。
図4に示すように、第1コイル部品110は、圧縮成形体としてのコア部111と、ワイヤが巻回されて形成されるコイル(巻回部)116とを有する。
図3に示すように、コア部111は、外形が略八角柱などの多角柱形状であり、上面111aおよび下面111bの形状は略八角形である。コア部111(コア部121も同様)の外周側面は、コイル積層体101の外周側面を構成し、本実施形態では、8つの外壁面を有する。8つの外壁面は、4つの主側面111c…111cと、それらの間に各々配置される4つの接続側面111d…111dとに分類される。隣接する主側面111cと接続側面111dとの交差角度は、たとえば135度である。主側面111cと接続側面111dとの交差角部には、面取り111e…111eが形成されていてもよい。
コア部111は、磁性体粉末と、磁性体粉末を結合するバインダとしての樹脂とを含み、たとえば圧縮成形または射出成形により成形される。磁性体粉末としては、所定の磁気特性を発揮するものであれば特に限定されないが、たとえば、Fe−Si(鉄−シリコン)、センダスト(Fe−Si−Al;鉄−シリコン−アルミニウム)、Fe−Si−Cr(鉄−シリコン−クロム)、パーマロイ(Fe−Ni)、カルボニル鉄系などの鉄系の金属磁性体が例示される。また、磁性体粉末としては、Mn−Zn系フェライト、Ni−Cu−Zn系フェライトなどのフェライトであってもよい。
バインダとしての樹脂は、特に限定されないが、たとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、シリコン樹脂、これらを組み合わせたものなどが例示される。
図4に示すように、コイル(巻回部)116は、ワイヤが中空円筒状に巻回されて形成され、巻回軸がコア部111の上面111aおよび下面111bと略垂直になるようにコア部111の内部に埋め込まれている。コイル116を形成するワイヤの両端部は、図3に示すように、一対の第1リード117および第2リード118としてコア部111の外周側面から外部に引き出されている。
第1リード117と第2リード118とは、コア部111の対向する接続側面111d,111dからそれぞれ外側に引き出されている。すなわち相互に180度の角度を成して反対方向に引き出されている。また、第1リード117および第2リード118は、それぞれ、コア部111の接続側面111d,111dの高さ方向(Z軸方向)の略中央部分から外部に引き出されている。
コイル116を構成するワイヤは、たとえば、導線と、必要に応じて導線の外周を被覆してある絶縁被覆層とで構成してある。導線は、たとえば、Cu、Al、Fe、Ag、Au、リン青銅などで構成してある。絶縁被覆層は、たとえばポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエステル−イミド、ポリエステル−ナイロンなどで構成してある。ワイヤの横断面形状は、特に限定されず、円形、平角形状(平角ワイヤ)などが例示される。また、ワイヤの直径は、たとえば、0.1mm〜1.4mmが好ましいが、これに限られない。
上記した第1コイル部品110の構成は、第2コイル部品120にも適用される。すなわち、図4に示すように、第2コイル部品120は、コア部121と、コア部121に埋め込まれたコイル126とを有する。図3に示すように、コア部121は、上面121a、下面121b、4つの主側面121c…121c、4つの接続側面121d…121dおよび面取り121e…121eを有する略八角柱形状の外形を有する。コイル126のリード127,128は、コア部121の外部に引き出されている。コア部121およびコイル126の材料は、第1コイル部品110のコア部111およびコイル116と同様な材料から選択されるが、必ずしも同一である必要は無い。
本実施形態において、第1コイル部品110と第2コイル部品120とは、これらが積層された場合に、第1コイル部品110のコイル116により形成される磁束の向きと、第2コイル部品120のコイル126により形成される磁束の向きが同一の方向となるように、各コイル116,126のワイヤの巻回方向が決められている。しかし、第1コイル部品110と第2コイル部品120とにより形成される磁束の向きは、反対方向となるように構成されてもよい。ただし、各コイル116,126のワイヤの巻回軸は、Z軸方向に沿って略一致することが好ましい。
第1コイル部品110と第2コイル部品120とは、リード117,118および127,128の引出し方向が異なる。図3に示すように、第1コイル部品110の第1リード117および第2リード118の引出し方向と、第2コイル部品120の第1リード127および第2リード128の引出し方向とは、90度ずれた位置となる。その結果、図2(A)および図2(B)に示すように、第1および第2コイル部品110,120の合計4本のリード117,118,127,128は、相互に90度ずつずれた4方から引き出される。
図3に示すように、第1コイル部品110の上面111aの中央部には、位置決め部112が形成されている。位置決め部112は、X方向に所定間隔で形成された円形凸部112aおよび円形凹部112bを有する。
一方、図示しないが、第2コイル部品120の下面121bの第1コイル部品110の位置決め部112と対向する位置には、位置決め部112と係合する対向位置決め部が形成されている。対向位置決め部は、第1コイル部品110と第2コイル部品120とを所定の位置関係で積層したときに、位置決め部112の円形凸部112aが係合する円形凹部と、円形凹部112bに係合する円形凸部とを有する。
第1コイル部品110と第2コイル部品120とを積層する際は、第1コイル部品110の位置決め部112と、第2コイル部品120の対向位置決め部が係合される。その結果、積層する第1コイル部品110と第2コイル部品120との位置合わせが容易かつ正確に行える。また、積層した第1コイル部品110と第2コイル部品120の位置ずれが確実に防止される。
図3に示すように、第2コイル部品120の上面121aには、第2コイル部品120の4つの主側面121c…121cに対応して、4つの係合凹部124…124が形成されている。これら4つの係合凹部124…124には、4つの端子金具140〜170の上面係合部142〜172が係合される。
また、第1コイル部品110の下面111bには、第1コイル部品110の4つの主側面111c…111cに対応して、4つの係合凹部114…114(図3には2箇所のみ図示されている)が形成されている。これら4つの係合凹部114…114には、4つの端子金具140〜170の下面係合部143〜173が係合される。
このような構成の第1コイル部品110と第2コイル部品120とが積層されて、図1に示すコイル積層体101が構成される。なお、図1および図3を共に参照してわかるように、コイル積層体101の4つの本体部設置面104は、第1コイル部品110と第2コイル部品120とが積層されることにより、対応する位置にある第1コイル部品110の主側面111cと第2コイル部品120の主側面121cとが連続して形成された面である。また、コイル積層体101における4つの接続部設置面105は、第1コイル部品110と第2コイル部品120とが積層されることにより、対応する位置にある第1コイル部品110の接続側面111dと第2コイル部品120の接続側面121dとが連続して形成された面である。
次に、第1端子金具140〜第4端子金具170について説明する。
図2(A)および図2(B)に示すように、第1〜第4端子金具140〜170は、相互に独立して個別にコイル積層体101の外周側面に装着され、それぞれ、実装部143,153,163,173と、第1および第2コイル部品110,120のリード117,118,127,128とを接続する。
なお、第1〜第4端子金具140〜170の材質や作製方法は特に限定されないが、たとえば銅合金、アルミニウム、鉄合金、ニッケル等の金属板材を機械加工することにより作製される。
図3に示すように、第1端子金具140は、本体部141、上面係合部142、下面係合部143、連結部144および接続凸部(リード接続部)145を有する。
本体部141は、第1端子金具140の主要部分を占める部分であり、積層されたコイル部品110,120において連続面として形成される主側面111c,121cに沿って装着される。第1端子金具140の本体部141は、第1コイル部品110の第1リード117が引き出されている第1コイル部品110の接続側面111dに対してZ軸方向上側から見て反時計回り方向に隣接する主側面111c,121cに設置される。本体部141は、たとえば接着剤等により主側面111c,121cに接着固して定される。
上面係合部142は、積層されたコイル部品110,120の上面121aの係合凹部124に係合する。下面係合部143は、積層されたコイル部品110,120の下面111bの係合凹部114に係合する。上面係合部142と下面係合部143とは、本体部141の上下両端に対向して設置され、本体部141を含めて断面C字形状に形成される。したがって、積層されたコイル部品110,120に上面係合部142および下面係合部143を嵌合させることにより、上面係合部142と下面係合部143とは積層されたコイル部品110,120を上下方向から把持し、第1コイル部品110と第2コイル部品120との積層状態を確実に維持する。
また、下面係合部143は、コイル装置100の底面103に配置され、実装部を兼ねる。下面係合部143は、図2(B)に示すように、コイル装置100の底面103からZ軸方向の下側に突出しており、基板のランドパターンと接続しやすいように形成されている。
上面係合部142および下面係合部143は、それぞれ本体部141に対して90度より若干小さい角度をなして、すなわち、それぞれ本体部141方向に傾斜するような姿勢で設置される。換言すれば、上面係合部142と下面係合部143との間隔は、本体部141に接続されている側よりも、自由端となっている先端側の方が若干短くなっている。したがって、図4に示すように、積層されたコイル部品110,120に第1端子金具140を嵌合させたとき、上面係合部142および下面係合部143の先端部は係合凹部124および係合凹部114の中心側を強く締め付けるように接触する。その結果、第1コイル部品110と第2コイル部品120との積層状態は強固に保持される。
図3に示すように、連結部144は、本体部141の高さ方向中央部から周方向に延伸し、積層されたコイル部品110,120において連続面として構成される接続側面111dおよび121dに沿って配置されている。連結部144の先端部の下縁部には、接続凸部145が形成してある。この構成により、連結部144は、接続凸部145を第1コイル部品110の第1リード117に近接した位置に配置する。
連結部144の下縁部の位置は、第1コイル部品110の高さ方向の中心位置に略等しい。より詳しくは、第1リード117の上面の位置に等しい位置に配置されることが好ましい。これにより、接続凸部145の位置を、第1リード117と接続可能な位置に容易に配置できる。
連結部144の上縁部の位置は、任意の位置としてよいが、第3および第4端子金具160,170と基本構成を同じにしてもよく、第2コイル部品120の高さ方向の中心位置に略等しくしておくことが好ましい。より詳細には、連結部144の上縁部位置は、第2コイル部品120の周面から引き出されているリード127,128の下面の位置に略等しくして配置してあることが好ましい。
接続凸部145は、第1コイル部品110の第1リード117と接続される。接続凸部145は、たとえば、連結部144の先端下縁部の一部が略直角に折り曲げられて形成され、その下面(Z軸方向下側の面)が第1リード117との接続面となる。接続凸部145の下面(接続面)は、第1リード117に上方向から当接するように配置され、たとえばレーザ溶接により第1リード117と接続される。
積層されたコイル部品110,120の側面に接着剤等により直接に接着されているのは、本体部141のみであることが好ましい。あるいは、本体部141もコイル部品110,120の側面に接着されていなくとも良い。特に、上面係合部142、下面係合部143あるいは連結部144は、コイル部品110,120には直接には接着しないことが好ましい。このように構成することで、基板にたわみ等の変形や歪が生じたとしても、その変形やひずみに基づく力は、端子金具140の変形により吸収され、コイル部品110,120の破損、短絡、断線等の不良を防ぐことができる。
第2〜第4端子金具150〜170も、第1端子金具140と基本的な構成は同じなので、以下、第1端子金具140と異なる点について説明する。第2端子金具150には、第1コイル部品110の第2リード118が接続され、第3端子金具160には、第2コイル部品120の第1リード127が接続され、第4端子金具170には、第2コイル部品120の第2リード128が接続される。
第2端子金具150の本体部151は、第1コイル部品110の第2リード118が引き出されている第1コイル部品110の接続側面111dに対してZ軸方向上側から見て反時計回り方向に隣接する主側面111c,121cに配置される。
また、第3端子金具160の本体部161は、第2コイル部品120の第1リード127が引き出されている第2コイル部品120の接続側面121dに対してZ軸方向上側から見て反時計回り方向に隣接する主側面111c,121cに配置される。
また、第4端子金具170の本体部171は、第2コイル部品120の第2リード128が引き出されている第2コイル部品120の接続側面121dに対してZ軸方向上側から見て反時計回り方向に隣接する主側面111c,121cに配置される。
第2端子金具150の連結部154には、先端部の下縁部に接続凸部155が設置されている。接続凸部155は、連結部154の先端下縁部の一部が略直角に折り曲げられて形成され、その下面(Z軸方向下側の面)が第2リード118との接続面となる。接続凸部155の下面(接続面)は、第2リード118に上方向から当接するように配置され、たとえばレーザ溶接により第2リード118と接続される。
第3端子金具160の連結部164には、先端部の上縁部に接続凸部165が設置されている。接続凸部165は、連結部164の先端上縁部の一部が略直角に折り曲げられて形成され、その上面(Z軸方向上側の面)が第1リード127との接続面となる。接続凸部165の上面(接続面)は、第1リード127に下方向から当接するように配置され、たとえばレーザ溶接により第1リード127と接続される。
第4端子金具170の連結部174には、先端部の上縁部に接続凸部175が設置されている。接続凸部175は、接続凸部175は、連結部174の先端上縁部の一部が略直角に折り曲げられて形成され、その上面(Z軸方向上側の面)が第2リード128との接続面となる。接続凸部175の上面(接続面)は、第2リード128に下方向から当接するように配置され、たとえばレーザ溶接により第2リード128と接続される。
第1〜第4端子金具140〜170の接続凸部145〜175と、第1および第2コイル部品110,120のリード117,118,127、128との接続は、たとえばレーザ溶接により行う。端子金具140〜170の接続凸部145〜175と、コイル部品110,120のリード117,118,127、128とは、図2(B)に一部を示すように、Z軸方向に接触(または近接)して配置され、レーザ溶接のときは、図2(B)に矢印Z1,Z2で示すように、レーザを接続凸部145〜175の側から照射するのが好ましい。
このように、端子金具とリードとの溶接ときに接続凸部155〜175側からレーザを照射することで、ワイヤの端部たるリード117,118,127,128と接続凸部155〜175とを、好適にレーザ溶接して溶接玉を形成することができる。また、溶接箇所の外観を綺麗に仕上げることができる。なお、端子金具とリードとの接続は、レーザ溶接以外の方法、たとえば、抵抗溶接あるいはハンダ接合等により行ってもよい。
本実施形態のコイル装置100の製造方法を説明する。
まず、第1コイル部品110および第2コイル部品120をそれぞれ製造する。コイル部品本体の製造方法は、通常の圧粉磁芯インダクタ素子の製造方法と同じなので説明を省略するが、製造したコイル部品110,120に対しては、コア部111,121およびリード117,118,127,128に、必要な加工を施しておく。
具体的には、図3に示すように、第1コイル部品110のコア部111に、位置決め部112および係合凹部114…114を形成し、第2コイル部品120のコア部121に、対向位置決め部(図示省略)および係合凹部124…124を形成する。これらの構造は、たとえばコア部111,121の成型時に適切な形状の金型を用いることで形成できる。
また、コイル部品110,120から引き出されているリード117,118,127,128を、端子金具140〜170の接続凸部145〜175に接続するために適した長さにカットしておく。また、リード117,118,127,128の外周の絶縁被覆層を剥離しておく。
次に、製造された第1コイル部品110と第2コイル部品120とを重ね合わせて、必要に応じて接着して固定し、第1および第2コイル部品110,120が一体化されたコイル積層体101を形成する。重ね合わせの際は、第1コイル部品110の位置決め部112と第2コイル部品120の対向位置決め部とを係合させ、第1コイル部品110と第2コイル部品120とを正確に位置合わせする。
次に、積層され一体化された第1および第2コイル部品110,120(コイル積層体101)の外周側面に、第1〜第4端子金具140〜170を装着する。
第1端子金具140においては、上面係合部142を第2コイル部品120の係合凹部124に係合させ、下面係合部143を第1コイル部品110の係合凹部114に係合させる。同時に、必要に応じて接着剤が塗布された本体部141を、コイル部品110,120の主側面111c,121cに押し付ける。これにより、第1端子金具140は、図1に示すように、コイル積層体101の外周側面に接着して固定される。
同様に、第2〜第4端子金具150〜170を装着することにより、コイル積層体101の周囲に、4つの第1〜第4端子金具140〜170が装着される。
次に、第1〜第4端子金具140〜170の接続凸部145〜175と、第1および第2コイル部品110,120のリード117,118,127,128とを、各々レーザ溶接する。レーザ溶接は、前述したように、レーザを接続凸部145〜175側から照射することにより行うことが好ましい。このような工程により、コイル装置100は製造される。
このように構成されたコイル装置100の等価回路は、図5(A)のようになる。第1コイル部品110のコイル116と、第2コイル部品120のコイル126とは、コイル装置100単体としては接続されていない。したがって、コイル116とコイル126とを、どのように接続しどのような回路構成を構築するかは、基板に形成するランドパターンにより決められる。
たとえば、コイル116とコイル126を直列接続したい場合は、図5(B)に示すようなランドパターンを、基板上のコイル装置100の実装箇所に形成するのが好ましい。図5(B)に示すパターンは、第1〜第4ランド814〜817と、接続用配線パターン818とを有する。なお、図5(B)では、実装するコイル装置100を二点鎖線で示している。
このランドパターン上にコイル装置100を実装するときは、第1実装部(第1端子金具140の下面係合部)143(図3参照。以下同じ)がランド814に接続され、第2実装部(第2端子金具150の下面係合部)153がランド815に接続され、第3実装部(第3端子金具160の下面係合部)163がランド816に接続され、第4実装部(第4端子金具170の下面係合部)173がランド817に接続されるように、コイル装置100を基板に実装する。
その結果、図5(B)に示すランドパターンではランド815とランド816とが接続用配線パターン818により接続されているので、コイル装置100においては、第2実装部153と第3実装部163が接続用配線パターン818により接続されることになる。第2実装部153は、図3に示すように、第1コイル部品110の第2リード118が接続される第2端子金具150の一部であり、第3実装部163は、第2コイル部品120の第1リード127が接続される第3端子金具160の一部である。したがって、図5(B)に示すランドパターンにコイル装置100を実装することは、結局、図5(A)に破線で示すように、第1コイル部品110の第2リード118と第2コイル部品120の第1リード127とを基板上の接続用配線パターン818により接続することになり、コイル116とコイル126とが直列接続された回路が構築される。
仮に、コイル116とコイル126とを並列接続したい場合は、図示しないが、ランド814〜817に加えて、ランド814とランド816とを接続する配線パターンと、ランド815とランド817とを接続する配線パターンとを形成すればよい。その結果、第1コイル部品110の第1リード117と第2コイル部品120の第1リード127が接続され、第1コイル部品110の第2リード118と第2コイル部品120の第2リード128が接続されることになり、コイル116とコイル126とが並列接続された回路が構築される。
このように、本実施形態に係るコイル装置100は、2つのコイル部品110,120が積層されて構成されているため、1つのコイル部品の実装面積と略同じ実装面積で、基板上に複数のコイル部品を実装することができる。その結果、複数のコイル部品を実装するときの実装面積を小さくできる。
具体的には、従来、たとえば2つのコイル部品を基板上に実装するときには、図6に示すように、基板上に2つのコイル部品910,920を並べて実装するのが通常である。この場合、コイル部品910とコイル部品920との間には所定の隙間Wsを確保する必要がある。そのため、2つのコイル部品910,920の実装面積Soは、2つのコイル部品910を並べた幅(W1+Ws+W2)に、コイル部品910,920の長さ(奥行き方向の長さ)(L)を乗算した値となる。
一方、本実施形態に係るコイル装置100の実装領域は、図5(B)に示すように、コイル装置100の幅とランドパターン形成のためのマージンを考慮した長さWpを1辺とする略正方形の領域となり、その実装面積Spは、Wp×Wpである。
本実施形態に係るコイル装置100と、図6に示す従来例に係るコイル部品910,920とを、磁気特性が略同じとなるように製造し、それぞれの実装面積So,Spを比較したところ、本実施形態に係るコイル装置の実装面積Spは、従来の形態に係るコイル部品910,920の実装面積の80%以下であった。したがって、本実施形態に係るコイル装置100では、複数のコイル部品を基板上に実装するときの実装面積を小さくできることが確認できた。
また、本実施形態に係るコイル装置100において、積層されるコイル部品110,120は、ワイヤが巻回された巻回部が磁性体含有コア部111に埋設された構成であると共に、コイル部品の周囲には複数の端子金具140〜170が設置されている。そのため、コイル装置からの磁束の漏れを有効に抑制できる。
また、本実施形態に係るコイル装置100では、第1〜第4端子金具140〜170により、積層された第1および第2コイル部品110,120の周囲の広い範囲を覆っている。また、各端子金具140〜170は、本体部141〜171とその両端に設置された上面係合部142〜172および下面係合部143〜173により、コイル部品110,120の積層体の外周に沿って上面から下面まで連続して設置されている。
本実施形態に係るコイル装置100では、端子金具140〜170が漏れ磁束の遮蔽効果もあり、コイル装置の外部への磁束の漏れが抑制される。その結果、漏れ磁束に起因するノイズ電圧の発生を抑制できる。
また、本実施形態のコイル装置100においては、図2(A)に示すように、コイル部品110,120のコイル積層体101は、略八角柱などの多角柱の形状を有する。また、コイル部品110,120を積層したコイル積層体101の外側面においては、本体部設置面104と接続部設置面105とが交互に形成されており、リード117,118,127,128と端子金具140〜170の接続凸部145〜175とは、接続部設置面105の外側において接続されている。
リード117,118,127,128と端子金具140〜170の接続凸部145〜175とは、コイル部品110,120の側面から外側に突出した箇所で接続される。この接続は、コイル積層体101の接続部設置面105の外部において行われる。図2に示すように、本実施形態では、4つの接続部設置面105が、それぞれ本体部設置面104,104の間に形成される。このため、リード117,118,127,128と接続凸部145〜175との接続部を、たとえばコイル積層体101の4つの本体部設置面104に沿った辺を一辺とする四角形の角部内に形成することができる。その結果、リード117,118,127,128と端子金具140〜170との接続に起因する実装面積の拡大を抑制することができる。
第2実施形態
本発明の第2実施形態のコイル装置200について、図7〜図10を参照して説明する。第2実施形態の説明において、前述した第1実施形態のコイル装置100と同一あるいは類似の構成については、その説明は省略する。以下、第1実施形態のコイル装置100との相違点について主として説明する。
第1実施形態のコイル装置100では、2つのコイル部品110および120の2つのコイル116および126は、コイル装置100内では接続されていない。これに対して第2実施形態のコイル装置200では、2つのコイル部品210および220の2つのコイル216および226が、コイル装置200の内部で直列に接続してある。
なお、図9は、第2実施形態に係るコイル装置200の分解斜視図だが、理解を容易にするために、第1コイル部品210のコア部211に埋設されているコイル216、および、第2コイル部品220のコア部221に埋設されているコイル226を、コア部211および221の外に模式的に示してある。
図9に示すように、第1コイル部品210のコイル216の第1リード217および第2リード218は、相互に略90度の角度をなして第1コイル部品210のコア211から外部に引き出されている。また、第2コイル部品220においても、コイル226の第1リード227および第2リード228は、相互に略90度の角度をなして第2コイル部品220のコア221から外部に引き出されている。
本実施形態において、第1コイル部品210の第2リード218と第2コイル部品220の第1リード227とが、コイル積層体201の同一の接続側面205(図7参照)から外部に引き出されている。したがって、図7、図8(A)および図8(B)に示すように、コイル装置200においては、コイル積層体201の4つの接続側面205…205のうちの3つの接続側面205,205,205から、コイル積層体201の4本のリードが引き出されている。
コイル装置200においては、コイル積層体201の4つの主側面204…204のうちの3つの主側面204,204,204に、3つの端子金具240〜260が固定して装着してある。
第1端子金具240の構成は、第1実施形態の第1端子金具140と同じである。図8(B)に示すように、第1端子金具240には、第1コイル部品210の第1リード217が接続される。また、第1端子金具240は、コイル装置200の底面203に実装部243を形成する。
第2端子金具250は、図9に示すように、本体部251、上面係合部252、下面係合部253、連結部254および第1および第2の2つの接続凸部255,256を有する。本体部251から連結部254の構成は、前述した第1実施形態の各端子金具の対応する各構成と同じである。
第1の接続凸部255は、連結部254の先端部の下縁部に設置されており、連結部254の下縁部とほぼ同じ高さの接続面を有する。第1の接続凸部255は、この接続面が第1コイル部品210の第2リード218に上方向から当接するように配置され、たとえばレーザ溶接により第1コイル部品210の第2リード218と接続される。
第2の接続凸部256は、連結部254の先端部の上縁部に設置されており、連結部254の上縁部とほぼ同じ高さの接続面を有する。第2の接続凸部256は、この接続面が第2コイル部品220の第1リード227に下方向から当接するように配置され、たとえばレーザ溶接により第2コイル部品220の第1リード227と接続される。
また、第2端子金具250は、図8(B)に示すように、コイル装置200の底面203に実装部253を形成する。第2端子金具250は、コイル216とコイル226とを接続する端子の機能を有しているので、他の回路や部品と接続する必要がない場合には、実装部としての下面係合部253は無くともよい。ただし、下面係合部253は、上面係合部252と共に、第2端子電極250をコイル積層体201に取り付けるための部材としても機能する。このため、下面係合部253は、上面係合部252と共に、第2端子電極250に装着してあることが好ましい。また、下面係合部253は、実装部として、基板のランドパターンに接続し、2つのインダクタ素子(コイル)の接続ノードを形成する場合や、さらに他の部品や回路に接続する場合などにも利用することができる。
第3端子金具260の構成は、第1実施形態の第1端子金具160と同じである。図8(B)に示すように、第3端子金具260には、第2コイル部品220の第2リード228が接続される。また、第3端子金具260は、コイル装置200の底面203に実装部263を形成する。
このような構成のコイル装置200の等価回路は、図10のようになる。すなわち、第2端子金具250の第1の接続凸部255と第2の接続凸部256にコイル216の第2リード218とコイル226の第1リード227とが接続されるので、コイル装置200は、装置単体として、2つのコイル216,226が直列接続された回路を具備している。
このように、第2実施形態に係るコイル装置200では、コイル装置200単体として既に2つのコイル216,226が直列接続された回路を構成しているので、複数のコイル部品の実装工程を一層簡略化できる。また、コイルの直列回路を形成するときに基板に配線パターンを形成する必要がない。
なお、第2実施形態に係るコイル装置200も、第1実施形態のコイル装置100と同様に、複数のコイル部品を実装するときに実装面積を小さくでき、実装工程を簡略化することができ、磁束の漏れを有効に抑制できる等の作用・効果を有する。
第3実施形態
本発明の第3実施形態のコイル装置300について、図11〜図14を参照して説明する。第3実施形態の説明において、前述した第1実施形態および第2実施形態のコイル装置100,200と同一あるいは類似の構成については、その説明は省略する。以下、1実施形態および第2実施形態のコイル装置100,200との相違点について主として説明する。
第1および第2実施形態のコイル装置100,200は、2つのコイル部品を積層しているが、第3実施形態のコイル装置300は、図11に示すように、3つのコイル部品310,320,330が積層してある構成である。また、コイル装置300は、3つのコイル部品310,320,330の3つのコイルが、コイル装置300内で直列に接続してある。
図13に示すように、コイル装置300を構成する各コイル部品310,320,330においては、埋設される各コイルの第1リード317,327,337と第2リード318,328,338とが、相互に略90度の角度をなして外部に引き出されている。
また、コイル装置300においては、第1コイル部品310の第2リード318と第2コイル部品320の第1リード327、および、第2コイル部品320の第2リード328と第3コイル部品330の第1リード337とが、それぞれ、コイル積層体301の同一の接続側面305(図11参照)から外部に引き出されている。したがって、図11、図12(A)および図12(B)に示すように、コイル装置300においては、コイル積層体201の4つの接続側面205…205から、コイル積層体301の6本のリードが引き出されている。
3つのコイル部品310を積層するために、図13に示すように、第2コイル部品320のコア321の下面321bには、対向する第1コイル部品310のコア311の上面311aに形成された位置決め部312に係合する対向位置決め部(図示省略)が形成されており、コア321の上面321aには、位置決め部322が形成されている。
また、第3コイル部品330のコア331の下面331bには、第2コイル部品320のコア321の上面321aに形成された位置決め部322に係合する対向位置決め部(図示省略)が形成されている。3つのコイル部品310〜330は、これらの位置決め部が係合されて積層されることにより、各コイル部品の位置合わせを正確に行うことができると共に、積層されたこれらのコイル部品の位置ずれを防止でき、複数のコイル部品の積層状態を確実に維持できる。なお、これらの位置決め部は、必ずしも常に必要とされるわけではない。
図11に示すように、コイル装置300には、コイル積層体301の4つの主側面304…304に、4つの端子金具340〜370の本体部341〜371が固定して装着してある。端子金具340〜370の基本的な構造は、第1および第2実施形態の端子金具140〜170,240〜260と同じだが、コイル装置300が3段のコイル部品310〜330を積層しているため、図13に示すように、端子金具340〜370は、高さ方向の長さが第1および第2実施形態の端子金具140〜170,240〜260より長い。
また、コイル装置300が3段のコイル部品310〜330を積層しているため、6本のリード317,318,327,328,337,338が引き出される高さ位置は3箇所となる。そのため、接続されるリードに応じて、リードが接続される接続凸部の位置を決定する連結部344〜374の設置位置が、端子金具340〜370に応じて異なる。
具体的には、第1および第2端子金具340,350の連結部344,354は、下縁が第1コイル部品310のリード317,318の引出し位置で、上縁が第2コイル部品320のリード327,328の引出し位置となる範囲に配置される。第3および第4端子金具360,370の連結部364,374は、下縁が第2コイル部品320のリード327,328の引出し位置で、上縁が第3コイル部品330のリード337,338の引出し位置となる範囲に配置される。
このような配置で、第1端子金具340においては、接続凸部345が連結部344の先端下縁部に設置されており、第1コイル部品310の第1リード317が接続される。
第2端子金具350においては、第1および第2の2つの接続凸部355,356が連結部354の先端下縁部および先端上縁部にそれぞれ設置されており、第1接続凸部355には第1コイル部品310の第2リード318が、第2接続凸部356には第2コイル部品320の第1リード327が、それぞれ接続される。
第3端子金具360においては、第1および第2の2つの接続凸部365,366が連結部364の先端下縁部および先端上縁部にそれぞれ設置されており、第1接続凸部365には第2コイル部品320の第2リード328が、第2接続凸部366には第3コイル部品330の第1リード337が、それぞれ接続される。
また、第4端子金具370においては、接続凸部375が連結部374の先端上縁部に設置されており、第3コイル部品330の第2リード327が接続される。
また、これらの端子金具340〜370は、図12(B)に示すように、コイル装置300の底面303に、それぞれ実装部343〜373を形成する。
このような構成のコイル装置300の等価回路は、図14のようになる。すなわち、コイル装置300は、素子単体として、第1〜第3コイル部品310〜330に埋設された3つのコイル316,326,336が直列接続された回路を具備している。
このように、第3実施形態に係るコイル装置300では、コイル装置300単体として3つのコイル316,326,336が直列接続された回路を構成しているので、複数のコイル部品の実装工程を一層簡略化できる。また、コイルの直列回路を形成するときに基板に配線パターンを形成する必要がないの。
なお、第3実施形態に係るコイル装置300も、第1実施形態および第2実施形態のコイル装置100,200と同様に、複数のコイル部品を実装するときに実装面積を小さくでき、実装工程を簡略化することができ、磁束の漏れを有効に抑制できる等の作用・効果を有する。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、様々な改変を実施態様に対して加えることができる。
たとえば、コイル部品およびコイル積層体の形状は、八角柱形状などの多角柱形状に限られず、円柱形状あるいは楕円柱形状であってもよい。
また、コイル部品からの一対のリードの引き出し角度は、略180度あるいは略90度に限られず、それ以外の任意の角度関係で引き出されてよい。
100,200,300…コイル装置
101,201,301…コイル積層体
104…本体部設置面
105…接続部設置面
110,120,210,220,310〜330…コイル部品
111,121,211,221,311〜331…コア部
116,126,216,226,316〜336…コイル(巻回部)
117,118.127,128,217,218.227,228,317,318.327,328,337,338…リード
140〜170,240〜260,340〜370…端子金具
141〜171,241〜261,341〜371…本体部
142〜172,242〜262,342〜372…上面係合部
143〜173,243〜263,343〜373…下面係合部(実装部)
144〜174,244〜264,344〜374…連結部
145,155,165,175,245,255,256,275,345,355,356,365,3366,375…接続凸部(リード接続部)
814〜817…ランド
818…接続用配線パターン

Claims (11)

  1. 複数のコイル部品が積層されたコイル積層体と、
    前記コイル積層体の周囲に設置される複数の端子金具と、
    を有するコイル装置であって、
    複数の前記コイル部品は、それぞれ、ワイヤの巻回部を内部に有する磁性体含有コア部を有し、前記ワイヤの両端部である一対のリードが前記巻回部の巻軸方向に平行な前記磁性体含有コア部の外周側面から外部に引き出されており、
    少なくとも一つの前記端子金具は、積層してある複数の前記コイル部品の前記外周側面を連絡するように設置される本体部と、積層してある複数の前記コイル部品の前記リードの少なくとも1つが接続されるリード接続部とを有することを特徴とするコイル装置。
  2. 少なくとも一つの前記端子金具は、前記コイル積層体の積層方向における一方の端面に係合する上面係合部と、前記コイル積層体の積層方向における他方の端面に係合する下面係合部とを有する請求項1に記載のコイル装置。
  3. 前記下面係合部は、基板のランドに接続される実装部を兼ねていることを特徴とする請求項2に記載のコイル装置。
  4. 複数の前記端子金具が、それぞれ基板のランドに接続されて、複数の前記コイル部品は、所定の回路を構成するように接続されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のコイル装置。
  5. 隣接して積層される2つの前記コイル部品の一方には、他方の前記コイル部品と対向する対向面に位置決め部が形成してあり、他方の前記コイル部品の一方の前記コイル部品との対向面には、前記位置決め部に係合する対向位置決め部が形成してあることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のコイル装置。
  6. 前記コイル部品の前記外周側面は、多角柱の外周側面形状を有し、複数の外壁面から成り、いずれかの外壁面から前記リードが突出している請求項1〜5のいずれかに記載のコイル装置。
  7. 前記コイル部品の前記外周側面は、前記端子金具の前記本体部が設置される本体部設置面と、前記本体部設置面に対して所定の角度を成して隣接し、前記端子金具の前記リード接続部が設置される接続部設置面とを有し、
    前記端子金具の前記本体部と前記リード接続部とは、連結部で連結してある請求項1〜6のいずれかに記載のコイル装置。
  8. 積層された前記複数のコイル部品の少なくとも1つは、一対の前記リードが、相互に略180度を成して前記磁性体含有コア部の前記外周側面から外部に引き出されている請求項1〜7のいずれかに記載のコイル装置。
  9. 積層された前記複数のコイル部品の少なくとも1つは、一対の前記リードが、相互に略90度を成して前記磁性体含有コア部の前記外周側面から外部に引き出されている請求項1〜8のいずれかに記載のコイル装置。
  10. 前記磁性体含有コア部は、磁性粉末と樹脂との混合物を加圧成形した圧粉コアである請求項1〜9のいずれかに記載のコイル装置。
  11. 複数の前記コイル部品は、磁束の向きが同一の方向となるように積層されている請求項1〜10のいずれかに記載のコイル装置。
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