JP6544323B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

この発明は、螺旋状の導線を備えるコイル部品に関するもので、特に、導線と端子電極との接続部分の構造に関するものである。

この発明にとって興味ある技術として、たとえば特許第４１８４３９４号公報（特許文献１）に記載されたものがある。図７、図８および図９は、特許文献１から引用したもので、それぞれ、特許文献１における図２、図４および図５に相当する。図７ないし図９には、コイル部品に備えるコアの一部である一方の鍔部１およびそこに配置された端子電極２、ならびに端子電極２に接続される導線３の端部が図示されている。

導線３は、図７および図９に示されるように、線状の中心導体４および中心導体４の周面を覆う絶縁被覆層５を備えている。端子電極２は、鍔部１の外側端面６側に配置された基部７と、基部７から屈曲部８を介して延びるもので、導線３の端部を受ける受け部９とを備えている。端子電極２は、さらに、受け部９から第１の折返し部１０を介して延びるもので、導線３の中心導体４に溶接される溶接部１１と、受け部９から第２の折返し部１２を介して延びるもので、導線３を保持して位置決めする保持部１３とを備えている。

上述した溶接部１１に関して、溶接工程を実施する前の状態が図７に示され、溶接工程後の状態が図８および図９に示されている。図８および図９には、溶接によって生じた溶融玉１４が図示されている。溶融玉１４は、溶接時において溶融した金属が表面張力により玉状となったまま冷却されて凝固して得られたものである。

溶接工程の詳細は、以下のとおりである。溶接工程の前の段階では、端子電極２において、溶接部１１および保持部１３は、受け部９に対して開いた状態にあり、受け部９とは対向していない。図７には、保持部１３が受け部９と対向するが、溶接部１１については受け部９に対して開いた状態が図示されている。

まず、端子電極２の受け部９上に、導線３が置かれ、この状態を仮に固定するため、受け部９と保持部１３とによって導線３が挟まれるように、保持部１３が受け部９に対して第２の折返し部１２を介して折り曲げられる。

次に、保持部１３より先端側の部分において、図７に示すように、導線３の絶縁被覆層５が除去される。この絶縁被覆層５の除去のために、たとえばレーザ光の照射が適用される。なお、図９によく示されているように、絶縁被覆層５における受け部９に接する部分については、除去されずに残される。

次に、溶接部１１が受け部９に対して第１の折返し部１０を介して折り曲げられ、溶接部１１と受け部９との間に導線３を挟んだ状態とされる。

次に、導線３の中心導体４と溶接部１１とが溶接される。より具体的には、レーザ溶接が適用される。レーザ光は、溶接部１１に照射され、それによって、導線３の中心導体４と溶接部１１とが溶融し合い、液状化した溶融部分は表面張力によって玉状になる。その結果、前述したように、溶融玉１４が形成される。

上述した溶接工程において、溶融金属が端子電極２の受け部９からはみ出して屈曲部８ないしは基部７にまで達することがある。このような過度な溶接は、端子電極２において、不所望にも、屈曲部８の部分的な溶融ないしは変形をもたらし、そのため、端子電極２の機能を適正に果たせ得なくなるおそれもある。

そこで、特許文献１に記載の技術では、上述した過度な溶接を防ぐため、前述したように、絶縁被覆層５における受け部９に接する部分については、除去されずに残されている。

特許第４１８４３９４号公報

上述した特許文献１に記載の技術では、過度な溶接を絶縁被覆層５によって防ぐ構成を採用している。したがって、別の観点から見ると、導線３の中心導体４は、溶融玉１４に対して、限られた部分でしか溶接されていないことになる。本件発明者によると、より具体的には、導線３の中心導体４は、その先端面近傍の限られた領域、すなわち、図９においてクロスハッチングを施すことによって示した限られた領域１５でしか溶融玉１４に対して溶接されていないことがわかった。

そのため、導線３の接続信頼性が低く、溶融玉１４に、たとえば矢印１６で示すような物理的な外力が加わったとき、導線３と溶融玉１４との接合状態が劣化されやすい。特に、図９に示すように、溶融玉１４が矢印１６に対向するように張り出している場合、上述した矢印１６で示す物理的な外力の影響を受けやすい。

また、特許文献１に記載の技術では、溶融玉１４は、受け部９には電気的かつ機械的に直接接続されず、第１の折返し部１０（図７参照）を経由して受け部９に電気的かつ機械的に接続される。その結果、まず、導線３から端子電極２に至る電気的経路が比較的長くなり、応じて電気抵抗も比較的高くなる。また、第１の折返し部１０には、表面クラックが入りやすく、そのため、機械的ストレスによる断線が生じやすい。

そこで、この発明の目的は、上述したような課題を解決し、導線と端子電極との電気的かつ機械的接続の信頼性が高められたコイル部品を提供しようとすることである。

この発明は、螺旋状の導線と、導線の端部に電気的に接続される端子電極と、を備える、コイル部品に向けられる。

上述した技術的課題を解決するため、この発明では、端子電極は、導線を挟む第１および第２の端子片を含み、第１の端子片と第２の端子片とは、連結部を介して互いに連結されており、かつ連結部とは異なる位置において溶融玉を介して一体化されており、導線の端部は、その全周囲が溶融玉に覆われていることを特徴としている。

上述した構成によれば、溶融玉は、第１の端子片と第２の端子片との双方に電気的かつ機械的に接続され、このような溶融玉によって、導線の全周囲が覆われる。

この発明において、導線の端部と溶融玉とは互いに溶接されていることが好ましい。この構成によれば、導線と溶融玉との電気的かつ機械的接続の信頼性がより高められる。

この発明に係るコイル部品は、コアを備えないものであってもよいが、コアを備えることが好ましい。コイル部品がコアを備える場合、コアは、巻芯部ならびに巻芯部の各端部にそれぞれ設けられた１対の鍔部を有し、導線は、巻芯部のまわりに螺旋状に巻回される。そして、端子電極は、鍔部上に配置される。

上述の場合、溶融玉は、第１および第２の端子片の先端部に位置していることが好ましい。溶融玉は、端子片の先端部において形成されやすいためである。

上述のように溶融玉を位置させる第１および第２の端子片の先端部が、鍔部から張り出して位置している場合には、物理的な外力の影響を受けやすいので、この発明による効果の意義がより高められる。

この発明に係るコイル部品によれば、導線の端部は、その全周囲が溶融玉に覆われるので、導線と端子電極との接続について、物理的な外力に対する耐性を高めることができ、よって、信頼性を高めることができる。また、導線の端部の全周囲が溶融玉に覆われることにより、物理的な外力に対する耐性だけでなく、化学的な浸食等に対する耐性をも高めることができる。

また、導線は、溶融玉を介して第１および第２の端子片の双方に電気的に接続されるので、導線から端子電極に至る電気的経路における電気抵抗を低くすることができる。また、一方の端子片において断線が生じた場合でも、他方の端子片において電気的導通が保障されるので、電気的接続の信頼性を高めることができる。

この発明の一実施形態によるコイル部品２０の外観を示す正面図である。 図１に示したコイル部品２０を底面側から示す斜視図である。 図１および図２に示したコイル部品２０の一部を示す底面図であり、端子電極３７およびそれを配置するコアの鍔部２３の一部、ならびに端子電極３７に接続される導線３５を示している。 端子電極３７を示す、図３の線IV−IVに沿う断面図である。 図３に示した端子電極３７と導線３５との接続工程を説明するためのもので、端子電極３７の受け部（第１の端子片）４６上に導線３５を配置し、導線３５を受け部４６に対して熱圧着した状態を示している。 図３に示した端子電極３７と導線３５との接続工程を説明するためのもので、図５に示した工程の後、覆い部（第２の端子片）４７が受け部（第１の端子片）４６上に重なるように、端子電極３７を折り曲げ、受け部４６と覆い部４７との間に導線３５を挟んだ状態を示している。 特許文献１に記載されたコイル部品に備えるコアの鍔部１およびそこに配置された端子電極２、ならびに端子電極２に接続される導線３を示す斜視図であって、溶接工程前の状態を示す。 図７に示した部分の溶接工程後の状態を示す斜視図である。 図８に示した部分の断面図である。

図１ないし図６を参照して、この発明の一実施形態によるコイル部品２０について説明する。図示したコイル部品２０は、より具体的には、コイル部品の一例としてのコモンモードチョークコイルを構成するものである。

コイル部品２０は、巻芯部２１を有するコア２２を備えている。コア２２は、ドラム状をなし、巻芯部２１の各端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部２３および２４を備えている。コア２２は、たとえば、フェライト等の磁性体から構成される。

鍔部２３および２４は、それぞれ、巻芯部２１側に向きかつ巻芯部２１の各端部を位置させる内側端面２５および２６と、内側端面２５および２６の反対側の外側に向く外側端面２７および２８とを有し、さらに、実装時において実装基板（図示しない。）側に向けられる底面２９および３０を有している。

また、第１の鍔部２３における底面２９の両端部に、切欠き形状の窪み３１および３２が設けられる。同様に、第２の鍔部２４における底面３０の両端部に、切欠き形状の窪み３３および３４が設けられる。

コイル部品２０は、さらに、巻芯部２１に螺旋状に巻回された第１および第２の導線３５および３６を備えている。これら導線３５および３６は、図示を省略するが、それぞれ、線状の中心導体と、中心導体の周面を覆う絶縁被覆層とを有する。中心導体は、たとえば銅線からなる。絶縁被覆層は、たとえばポリウレタン、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミドのような樹脂からなる。

コイル部品２０がコモンモードチョークコイルであるとき、導線３５および３６は、互いに同方向に巻回される。このとき、導線３５および３６は、いずれか一方が内層側に、いずれか他方が外層側に、というように、２層巻きにされても、巻芯部２１の軸線方向において交互に配列されかつ互いに平行に並んだ状態で巻くバイファイラ巻きにされてもよい。

コイル部品２０は、さらに、第１ないし第４の端子電極３７〜４０を備えている。これら第１ないし第４の端子電極３７〜４０のうち、第１および第３の端子電極３７および３９は、第１の鍔部２３に接着剤を介して固定される。第２および第４の端子電極３８および４０は、第２の鍔部２４に接着剤を介して固定される。

第１の端子電極３７と第４の端子電極４０とは、互いに同じ形状であり、第２の端子電極３８と第３の端子電極３９とは、互いに同じ形状である。また、第１の端子電極３７と第３の端子電極３９とは、互いに面対称形状をなし、第２の端子電極３８と第４の端子電極４０とは、互いに面対称形状をなしている。したがって、第１ないし第４の端子電極３７〜４０のうちのいずれか１つの端子電極、たとえば第１の端子電極３７について、その詳細を説明し、第２、第３および第４の端子電極３８、３９および４０の詳細については、その説明を省略する。

図３ないし図６には、端子電極３７が図示されている。

端子電極３７は、通常、たとえばリン青銅やタフピッチ銅などの銅系合金からなり、互いに逆方向に向く第１および第２の主面を有する１枚の金属板に対して板金加工を施すことにより製造される。しかし、端子電極３７は、他の製造方法、たとえば鋳込みなどによって製造されてもよい。

端子電極３７は、鍔部２３の外側端面２７に沿って延びる基部４１と、当該基部４１から、鍔部２３の外側端面２７と底面２９とが交差する稜線部分を覆う第１の屈曲部４２を介して、鍔部２３の底面２９に沿って延びる実装部４３と、を備えている。実装部４３は、コイル部品２０が図示しない実装基板上に実装されるとき、実装基板上の導電ランドに対して、はんだ付け等によって電気的かつ機械的に接続される部分となる。

さらに、端子電極３７は、実装部４３から第２の屈曲部４４を介して延びる接続部４５を有する。第２の屈曲部４４は、Ｓ字状の屈曲形態を与えている。接続部４５は、導線３５を受けて位置決めする機能と導線３５を端子電極３７に電気的かつ機械的に接続する機能との双方を有している。

より詳細には、接続部４５は、導線３５の端部を受ける第１の端子片としての受け部４６と、受け部４６と重なるように、受け部４６から折り返された連結部４８を介して延び、かつ導線３５の端部を受け部４６との間に位置させる第２の端子片としての覆い部４７と、を備える。接続部４５は、第１の鍔部２３に設けられた窪み３１内に位置される。

なお、上述した第１の端子電極３７における基部、第１の屈曲部、実装部、第２の屈曲部および接続部、ならびに受け部、覆い部および連結部をそれぞれ指すために用いた参照符号４１、４２、４３、４４および４５、ならびに４６、４７および４８は、第２、第３および第４の端子電極３８、３９および４０における対応の基部、第１の屈曲部、実装部、第２の屈曲部および接続部、ならびに受け部、覆い部および連結部をそれぞれ指すためにも用いることがある。

前述した第１の導線３５の一方端は第１の端子電極３７に接続され、第１の導線３５の他方端は第２の端子電極３８に接続される。他方、第２の導線３６の一方端は第３の端子電極３９に接続され、第２の導線３６の他方端は第４の端子電極４０に接続される。以下、代表して、第１の導線３５を第１の端子電極３７に接続する工程について説明する。

導線３５を接続する前の段階では、端子電極３７は、接続部４５において、図５に示すように、第２の端子片としての覆い部４７が第１の端子片としての受け部４６に対して展開した状態となっている。この状態で、導線３５の端部が端子電極３７の受け部４６上に位置される。

次に、受け部４６に導線３５が仮固定される。この仮固定のため、たとえば熱圧着工程が実施される。熱圧着工程では、絶縁被覆層が、耐熱性が比較的高い化合物、たとえばポリイミドやポリアミドイミド等、で形成されている場合、導線３５の絶縁被覆層に熱を加え軟化させた軟化物４９が接着剤の働きをし、導線３５の端部に荷重が加えられることで、軟化物４９が受け部４６に接着され、導線３５の端部が仮固定される。あるいは、絶縁被覆層が、耐熱性が比較的低い化合物、たとえばポリウレタンやポリエステルイミド等、で形成されている場合、導線３５の絶縁被覆層に熱を加え気化させることによって中心導体が露出され、導線３５の端部に荷重と熱が加えられることで、中心導体と受け部４６の間で固相拡散が生じることによって導線３５の端部が仮固定される。

次に、必要に応じて、導線３５の端部の絶縁被覆層が除去される。この絶縁被覆層の除去には、たとえばレーザ光照射が適用される。

次に、図５において一点鎖線で示した折返し線５０を介して連結部４８が折り曲げられる。この折り曲げによって、図６に示すように、覆い部４７の主面が、導線３５の端部を挟んで受け部４６の主面と対向して重なるようにされる。その結果、第１の端子片としての受け部４６と第２の端子片としての覆い部４７とは、各々の主面同士で導線３５を挟む状態となる。この状態において、導線３５の端部は、受け部４６および覆い部４７の双方に接触していても、あるいは、受け部４６および覆い部４７のいずれか一方にのみ接触し、いずれか他方には接触せず、近接するのみとされてもよい。

次に、受け部４６および覆い部４７の少なくとも一方に向かってレーザ光を照射する、レーザ溶接が実施される。これによって、図３および図４に示すように、受け部４６と覆い部４７とは、連結部４８とは異なる位置において、溶融玉５１を介して一体化される。溶融玉５１は、たとえば、溶接によって生じる。この実施形態では、受け部４６と覆い部４７とは、各々の先端部において溶融玉５１を介して一体化される。そして、図４に示すように、導線３５の端部は、その全周囲が溶融玉５１に覆われた状態となる。すなわち、導線３５の端部は、溶融玉５１の中に位置している。

このように、導線３５の端部が、その全周囲において溶融玉５１に覆われると、導線３５と端子電極３７との接続について、物理的な外力に対する耐性を高くすることができ、信頼性を高めることができる。

したがって、この実施形態のように、溶融玉５１を位置させる受け部４６および覆い部４７の先端部が、鍔部２３または２４から張り出して位置している場合には、物理的な外力の影響を受けやすいので、上述の効果の意義がより高められる。

また、導線３５の端部の全周囲が溶融玉５１に覆われることにより、化学的な浸食等に対する耐性をも高めることができる。

また、導線３５は、溶融玉５１を介して受け部４６および覆い部４７の双方に電気的に接続されるので、導線３５から端子電極３７に至る電気的経路における電気抵抗を低くすることができる。また、受け部４６および覆い部４７のいずれか一方において断線が生じた場合でも、いずれか他方において電気的導通が保障されるので、電気的接続の信頼性を高めることができる。

前述したレーザ溶接工程において、導線３５の端部と溶融玉５１とは、必ずしも互いに溶接されていなくてもよいが、好ましくは、導線３５の端部は溶融玉５１とともに溶融し合い、その結果、導線３５の端部と溶融玉５１とは互いに溶接される。このように溶接されていると、導線３５と溶融玉５１との電気的かつ機械的接続の信頼性がより高められる。

また、端子電極３７は錫めっきされることが多い。この場合、特許文献１に記載の技術では、図９において点線で錫層１７を示すように、錫成分が層状をなして残存し、この錫層１７が導線３と溶融玉１４との接合を阻害することがある。すなわち、錫は、融点が比較的低く、脆弱であり、クラックが入りやすいため、錫成分が層状をなした錫層１７を介しての接合は信頼性の低いものとなりやすい。しかし、上述した実施形態では、導線３５の端部の全周囲が溶融玉５１に覆われていているため、錫めっきの端子電極を用いる場合であっても、高い接合強度を得ることができる。

以上、第１の端子電極３７と第１の導線３５との接続について説明したが、他の端子電極３８〜４０と導線３５または３６との接続についても同様の工程が実施され、図１および図２に示したコイル部品２０が完成される。

以上、この発明に係るコイル部品を、より具体的な実施形態に基づいて説明したが、この実施形態は、例示的なものであり、その他種々の変形例が可能である。

たとえば、上記実施形態では、溶融玉５１の形成のため、レーザ溶接を用いたが、これに限られず、アーク溶接などを用いてもよい。

また、図１および図２では図示しなかったが、第１および第２の鍔部２３および２４の各々の天面に一方主面を接触させながら、１対の鍔部２３および２４間に渡された板状のコアが設けられてもよい。この場合、ドラム状のコア２２および板状のコアが、ともにフェライトのような磁性体から構成されるとき、ドラム状のコア２２および板状のコアによって閉磁路が形成される。

なお、ドラム状のコア２２は、たとえば樹脂のような非磁性体から構成されてもよい。

また、この発明に係るコイル部品は、コアを備えないものであってもよい。

また、コイル部品に備える導線の本数および端子電極の個数は、コイル部品の機能に応じて変更され得る。

２０ コイル部品
２１ 巻芯部
２２ コア
２３，２４ 鍔部
３５，３６ 導線
３７〜４０ 端子電極
４６ 受け部（第１の端子片）
４７ 覆い部（第２の端子片）
４８ 連結部
５１ 溶融玉

Claims (7)

1. 螺旋状の導線と、
   前記導線の端部に電気的に接続される端子電極と、
   を備え、
   前記端子電極は、前記導線を挟む第１および第２の端子片を含み、前記第１の端子片と前記第２の端子片とは、連結部を介して互いに連結されており、かつ前記連結部とは異なる位置において溶融玉を介して一体化されており、
   前記導線の端部は、その全周囲が前記溶融玉に覆われている、
   コイル部品。
2. 前記導線の端部と前記溶融玉とは互いに溶接されている、請求項１に記載のコイル部品。
3. 巻芯部ならびに前記巻芯部の各端部にそれぞれ設けられた１対の鍔部を有するコアをさらに備え、前記導線は、前記巻芯部のまわりに螺旋状に巻回され、前記端子電極は、前記鍔部上に配置される、請求項１または２に記載のコイル部品。
4. 前記溶融玉は、前記第１および第２の端子片の先端部に位置している、請求項３に記載のコイル部品。
5. 前記第１および第２の端子片の前記先端部は、前記鍔部から張り出して位置している、請求項４に記載のコイル部品。
6. 前記端子電極は、互いに逆方向に向く第１および第２の主面を有する金属板からなり、前記第１および第２の端子片は前記金属板の一部をもって構成され、前記第１の端子片と前記第２の端子片とは、前記連結部に位置する折返し線を介して折り曲げられることにより、前記導線を挟む状態となっている、請求項１ないし５のいずれかに記載のコイル部品。
7. 前記第１の端子片と前記第２の端子片とは、各々の前記主面同士で前記導線を挟む状態となっている、請求項６に記載のコイル部品。

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