JP6631382B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、複合磁性材料を用いたコイル部品に関する。

電源用のコイル部品としては、複合磁性材料からなる磁心にコイル導体が埋め込まれたものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載されたコイル部品は、磁心の側面から底面に沿って端子部を折曲加工しており、これにより、温度上昇した磁心の熱を底面に沿った端子部から放熱することができるため、磁心の温度上昇を抑制することができるとされている。

特開２０１０−２１９１８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品では、磁心の底面のうち、端子部で覆われていない部分の放熱性が十分ではないという問題があった。つまり、特許文献１に記載されたコイル部品では、磁心の底面に設けられた凹部に端子部を収容する構造を有していることから、放熱に必要な空気の流路が確保されず、これにより放熱性が不十分になるという問題があった。

したがって、本発明は、複合磁性材料を用いたコイル部品の放熱性を高めることを目的とする。

本発明によるコイル部品は、磁性材料及び結合材を含む磁心と、前記磁心に埋め込まれたコイル導体と、前記磁心の実装面に設けられ、前記コイル導体に接続された端子電極と、を備え、前記磁心の前記実装面には、複数の突起部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、磁心の実装面に複数の突起部が設けられていることから、実装面の表面積が拡大する。しかも、突起部と突起部の間が空気の流路となることから、磁心の放熱性を向上させることも可能となる。したがって、本発明によるコイル部品は、発熱の大きい電源用のコイル部品に適用することが好適である。

本発明において、前記端子電極は、前記コイル導体の一端に接続された第１の端子電極と、前記コイル導体の他端に接続された第２の端子電極とを含み、前記複数の突起部は、前記第１の端子電極と前記第２の端子電極の間に配置されていることが好ましい。これによれば、第１の端子電極と第２の端子電極の間に形成される空間を有効活用することができる。

本発明において、前記突起部の高さは、前記端子電極の高さ以下であることが好ましい。これによれば、実装時における突起部とプリント基板との干渉を防止することができることから、実装信頼性が向上する。

本発明において、前記第１及び第２の端子電極は第１の方向に配列されており、前記複数の突起部の少なくとも２つは前記第１の方向に配列されており、これにより、前記２つの突起部間には前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する放熱経路が形成されることが好ましい。これによれば、空気の流路となる放熱経路が端子電極によって塞がれなないことから、高い放熱効率を得ることが可能となる。

本発明において、前記突起部は、前記実装面から離れるにしたがって連続的又は段階的に面積が縮小する断面形状を有していることが好ましい。これによれば、金型を用いた成型時において、金型から突起部が抜けやすいという利点が得られる。

本発明において、前記突起部の底面における平面形状は、円形、楕円形又は角部が面取りされた矩形であることが好ましい。これによれば、突起部の破損などが生じにくくなることから、製品の信頼性を高めることが可能となる。

本発明において、前記磁性材料は金属からなることが好ましい。これによれば、高い磁気特性を得ることができることから、特に電源用のコイル部品として用いる場合に有利である。

このように、本発明によれば、特別な放熱部材などを付加することなく、複合磁性材料を用いたコイル部品の放熱性を高めることが可能となる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観を示す略斜視図である。 図２は、コイル部品１０の断面図である。 図３は、第１の端子電極４１の形状を説明するための略斜視図である。 図４は、コイル部品１０の内部構造を説明するための略斜視図である。 図５は、第１の変形例によるコイル部品１０Ａの外観を示す略斜視図である。 図６は、第２の変形例によるコイル部品１０Ｂの外観を示す略斜視図である。 図７は、第３の変形例によるコイル部品１０Ｃの外観を示す略斜視図である。 図８は、突起部２４の平面形状の変形例を示す平面図である。 図９は、突起部２４の平面形状の変形例を示す平面図である。 図１０は、突起部２４の平面形状の変形例を示す平面図である。 図１１は、突起部２４の断面形状の変形例を示す平面図である。 図１２は、突起部２４の断面形状の変形例を示す平面図である。 図１３は、突起部２４の断面形状の変形例を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観を示す略斜視図である。また、図２は、コイル部品１０の断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態によるコイル部品１０は、略直方体形状を有する磁心２０と、磁心２０に埋め込まれたコイル導体３０と、磁心２０の実装面２３に設けられ、コイル導体３０に接続された２つの端子電極４１，４２とを備えている。

磁心２０は、磁性材料及び結合材を含む複合磁性材料からなり、下部磁心２１と上部磁心２２によって構成される。複合磁性材料に含まれる磁性材料としては、透磁率が高い軟磁性金属粉を用いることが特に好ましい。具体例としては、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系などのフェライト、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、スーパーパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金）、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金、Ｆｅ、アモルファス（Ｆｅ基系）、ナノ結晶（ナノクリスタル）等を挙げることができる。また、結合材としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂材料を用いることができる。

下部磁心２１は、平板部２１ａと凸部２１ｂを有しており、凸部２１ｂがコイル導体３０の内径部に挿入されるよう、平板部２１ａにコイル導体３０が載置される。また、上部磁心２２は、下部磁心２１に載置されたコイル導体３０を埋め込む部分である。特に限定されるものではないが、本実施形態においては凸部２１ｂがテーパー形状を有しており、これにより、金型を用いて下部磁心２１を成形する際に、金型から凸部２１ｂが抜けやすくなっている。

コイル導体３０は、銅などの芯材に絶縁被覆が施された被覆導線であり、本実施形態においては１本のコイル導体３０が凸部２１ｂに複数回巻回されている。コイル導体３０の一端は第１の端子電極４１に接続され、コイル導体３０の他端は第２の端子電極４２に接続されている。

図３に示すように、第１の端子電極４１は、磁心２０の実装面２３に位置する実装部４３と、コイル導体３０の一端に接続される接続部４４を有しており、接続部４４は下部磁心２１の平板部２１ａを貫通している。第２の端子電極４２についても同様の構造有している。そして、図４に示すように、下部磁心２１にコイル導体３０を載置した後、端子電極４１，４２の接続部４４にコイル導体３０の一端および他端を溶接し、最後に、上部磁心２２によってコイル導体３０を埋め込めば、本実施形態によるコイル部品１０が完成する。

図１に示すように、磁心２０の実装面２３には複数の突起部２４が設けられている。突起部２４は下部磁心２１の一部であり、実装面２３のうち、突起部２４が設けられていない基準面Ｐよりもｚ方向に突出した直方体形状部分を指す。このような突起部２４を複数設けることにより、実装面２３の表面積が拡大することから、コイル導体３０に電流を流すことによって磁心２０に生じる熱を効率よく放熱することが可能となる。

ここで、突起部２４の高さ、つまり、基準面Ｐからのｚ方向における高さは、端子電極４１，４２の高さ（実装部４３のｚ方向における厚さ）以下であることが好ましい。これは、突起部２４が端子電極４１，４２よりも高いと、コイル部品１０をプリント基板に実装した際、突起部２４とプリント基板が干渉するおそれがあるからである。但し、プリント基板上には、所定の厚さを有するランドパターンが存在するとともに、ランドパターンと端子電極４１，４２との間に半田が介在することを考慮すれば、突起部２４が端子電極４１，４２よりも多少高くても、実際にはプリント基板との干渉は生じない。しかしながら、実装信頼性を考慮すれば、上述の通り、突起部２４の高さを端子電極４１，４２の高さ以下とすることが好ましい。

本実施形態においては、突起部２４の数が６個であり、いずれも第１の端子電極４１と第２の端子電極４２の間に配置されている。より具体的には、ｙ方向に配列された３つの突起部２４がｚ方向に２列存在している。各突起部２４の長手方向はｙ方向である。図１に示すように、ｙ方向とは端子電極４１，４２の長手方向であり、ｘ方向とは端子電極４１，４２の配列方向である。かかる構成により、コイル部品１０をプリント基板に実装した後においても、磁心２０の実装面２３とプリント基板との間には、ｙ方向に延在する複数の放熱経路が形成される。放熱経路は、冷媒である空気の流路であり、本実施形態においては３本の放熱経路が形成される。

このように、本実施形態によるコイル部品１０は、磁心２０の実装面２３に複数の突起部２４が設けられていることから、表面積が拡大するとともに、プリント基板に実装した後において複数の放熱経路が形成される。これにより、コイル導体３０に電流を流すことによって磁心２０に生じる熱を効率よく放熱することが可能となる。

図５は、第１の変形例によるコイル部品１０Ａの外観を示す略斜視図である。

第１の変形例によるコイル部品１０Ａは、突起部２４の数が２個であり、図１においてｙ方向に配列された３つの突起部２４が一体化された構造を有している。このような構造であっても、ｙ方向に延在する複数の放熱経路が形成される。第１の変形例によるコイル部品１０Ａは、突起部２４の数が少ないことから実装面２３の表面積を増やしにくいものの、実装面２３の凹凸形状がより単純であることから、下部磁心２１の形成が容易であるという利点を有する。このように、本発明において、突起部２４が島状であることは必須でなく、図５に示すようにライン状であっても構わない。

図６は、第２の変形例によるコイル部品１０Ｂの外観を示す略斜視図である。

第２の変形例によるコイル部品１０Ｂは、突起部２４の数が７個であり、千鳥状に配列されている。このような構造の場合、放熱経路が直線的ではなくなるが、実装面２３の表面積がより拡大するという利点を有する。このように、本発明において、突起部２４がｘｙ方向にマトリクス状に配列されていることは必須でなく、図６に示すように千鳥状に配列されていても構わない。

図７は、第３の変形例によるコイル部品１０Ｃの外観を示す略斜視図である。

第３の変形例によるコイル部品１０Ｃは、突起部２４の数が８個であり、ｙ方向に配列された４つの突起部２４がｘ方向に２列存在している。ここで、各突起部２４は長手方向がｘ方向である。このような構造の場合、図１に示したコイル部品１０と比べ、放熱経路のｘ方向における幅が狭くなるが、実装面２３の表面積がより拡大するという利点を有する。このように、本発明において、突起部２４の長手方向が放熱経路の延在方向と一致していることは必須でなく、図７に示すように、突起部２４の長手方向が放熱経路の延在方向と直交していても構わない。

図８〜図１０は、突起部２４の平面形状のいつくかの変形例を示す平面図である。ここで、平面形状とは、ｚ方向から見たｘｙ形状を指す。

図８に示す突起部２４の平面形状は、角部が面取りされた矩形である。このような形状によれば、突起部２４の破損などが生じにくくなることから、製品の信頼性が高められる。また、図９に示す突起部２４のように平面形状を楕円形としたり、図１０に示す突起部２４のように平面形状を円形としたりすれば、突起部２４の破損などがより生じにくくなる。

図１１〜図１３は、突起部２４の断面形状のいつくかの変形例を示す平面図である。ここで、断面形状とは、ｘｙ平面と直交する断面の形状を指す。

図１１に示す突起部２４の断面形状は、基準面Ｐから離れるにつれてｘｙ断面の面積が連続的に縮小するテーパー形状である。このような形状によれば、金型を用いて下部磁心２１を成形する際に、金型から突起部２４が抜けやすいという利点が得られる。また、図１２に示す突起部２４の断面形状は、基準面Ｐから離れるにつれてｘｙ断面の面積が連続的且つ段階的に縮小する２段テーパー形状である。このような形状によれば、上記の効果に加え、放熱経路が拡大されるという効果が得られる。さらに、図１３に示す突起部２４の断面形状は、基準面Ｐから離れるにつれてテーパー角が増大する形状である。このような形状によれば、金型から突起部２４がより抜けやすくなる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

１０，１０Ａ〜１０Ｃ コイル部品
２０ 磁心
２１ 下部磁心
２１ａ 平板部
２１ｂ 凸部
２２ 上部磁心
２３ 実装面
２４ 突起部
３０ コイル導体
４１，４２ 端子電極
４３ 実装部
４４ 接続部
Ｐ 基準面

Claims (7)

1. 磁性材料及び結合材を含む磁心と、
   前記磁心に埋め込まれたコイル導体と、
   前記磁心の実装面に設けられ、前記コイル導体の一端に接続された第１の端子電極及び前記コイル導体の他端に接続された第２の端子電極と、を備え、
   前記第１及び第２の端子電極は、前記実装面の基準面から突出し、これにより前記第１の端子電極と前記第２の端子電極の間には空間が形成され、
   前記磁心の前記実装面には、前記磁心の一部であり前記基準面から突出する複数の突起部が前記空間に設けられていることを特徴とするコイル部品。
2. 前記突起部の前記基準面からの高さは、前記第１及び第２の端子電極の前記基準面からの高さ以下であることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１及び第２の端子電極は、前記実装面から前記磁心の一部を貫通してそれぞれ前記コイル導体の前記一端及び他端に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。
4. 前記第１及び第２の端子電極は第１の方向に配列されており、
   前記複数の突起部の少なくとも２つは前記第１の方向に配列されており、これにより、前記２つの突起部間には前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する放熱経路が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。
5. 前記突起部は、前記実装面から離れるにしたがって連続的又は段階的に面積が縮小する断面形状を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイル部品。
6. 前記突起部の底面における平面形状は、円形、楕円形又は角部が面取りされた矩形であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコイル部品。
7. 前記磁性材料が金属からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコイル部品。

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