JP6695036B2 - コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、各種電子機器に用いられるコイル部品に関する。
近年、電子機器の高性能化に伴い、小型化の要望がある。同時に、使用される電流が大きくなる傾向がある。これらを両方満足するコイル部品が求められている。
図１２に示すように、従来のコイル部品は、絶縁被覆付き銅線を巻回してコイル素子１を形成し、コイル素子１の端部と保持部材３とを溶接し、このコイル素子１と保持部材３の一部を金属磁性体粉末と熱硬化性樹脂からなる結合剤との混合粉に埋設して加圧成形することによりボディー２を形成していた。さらに、ボディー２の側面から突出したコイル素子１の端部と保持部材３とを折り曲げることにより端子４を形成していた。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０１３−１９１７２６号公報
しかしながらコイル部品を小型化していくと、保持部材３も薄くする必要がある。保持部材３をコイル素子１の端部と溶接するときに保持部材３の周囲に歪が生じやすくなる。保持部材３に歪が生じると、保持部材３の一部を磁心に埋め込もうとすると、保持部材３が金型に挟まり、うまく成形できない可能性がある。
別の方法として、金型のクリアランスを大きくする方法が考えられるが、その場合には加圧成形時に磁性材料がもれる可能性がある。
本発明の一態様のコイル部品は、小型化しても、安定した成形性を得ることができる。
本発明のコイル部品は、粉末の磁性材料と結合剤を混合して加圧成形した磁心と、磁心に埋設し、かつ、端部が磁心から突出するコイル素子と、コイル素子の端部を保持する保持部材と、を備える。そして、保持部材には、互いに対向する第１のスリットと第２のスリットが設けられ、第１のスリットと第２のスリットとの間の領域で、コイル素子の端部と保持部材とが溶接されている。
上記構成により、コイル素子の端部と保持部材とを溶接するときに、コイル素子端部の延伸方向に対して垂直な方向に保持部材が伸びようとする力が働いても、第１のスリットと第２のスリットが設けられているため、第１、第２のスリットで歪が吸収され、保持部材の形状を保つことができる。
よって本発明によれば、小型化しても、金型と保持部材とのクリアランスを小さくすることができ、量産性の良いコイル部品を得ることができる。
また、本発明のコイル部品の製造方法は、導線を螺旋状に巻回してコイル素子を形成するコイル部形成工程と、金属平板を加工した保持部材とコイル素子の端部とを溶接する溶
接工程と、磁性材料と結合剤との混合物にコイル素子を埋め込んで加圧成形することにより磁心を形成する磁心形成工程と、保持部材を折り曲げて端子部を形成する端子形成工程と、を備える。そして、保持部材に、互いに対向する第１のスリットと第２のスリットが設けられ、第１のスリットと第２のスリットとの間の領域で、コイル素子の端部と保持部材が溶接される。
図１は、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の分解斜視図である。 図２Ａは、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の透視斜視図である。 図２Ｂは、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の斜視図である。 図３は、本発明の一実施の形態における別のコイル部品の透視斜視図である。 図４は、本発明の一実施の形態におけるさらに別のコイル部品の透視斜視図である。 図５は、本発明の一実施の形態におけるさらに別のコイル部品の透視斜視図である。 図６は、本発明の一実施の形態におけるさらに別のコイル部品の透視斜視図である。 図７は、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法を説明する図である。 図８は、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法を説明する図である。 図９は、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法を説明する図である。 図１０は、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法を説明する図である。 図１１は、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法を説明する図である。 図１２は、従来のコイル部品の透視斜視図である。
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態におけるコイル部品について、図１、図２Ａ、図２Ｂを参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態におけるコイル部品の分解斜視図であり、図２Ａは本発明の一実施の形態におけるコイル部品の透視斜視図であり、図２Ｂは、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の斜視図である。
なお、図１では、圧粉体１９の状態の形状を示しており、図２Ａ、図２Ｂでは圧粉体１９を再加圧成形した磁心１１の形状を示している。
本発明の一実施の形態におけるコイル部品は、金属磁性体粉末と結合剤を混合して加圧成形した断面が矩形状の磁心１１と、導線を螺旋状に巻回して形成し、この磁心１１に埋設したコイル素子１２と、このコイル素子１２とを溶接することにより電気的に接続した保持部材１３とを備えている。
磁心１１は、熱硬化性樹脂を含有した結合剤と金属磁性体粉末とを熱硬化性樹脂が完全硬化しない状態で混合して１トン／ｃｍ2程度で加圧成形した複数の圧粉体１９を、コイル素子１２を挟み込むように再加圧成形して、圧粉体１９でコイル素子１２を被覆するとともに熱硬化性樹脂が完全硬化するように熱処理して成形している。この際、再加圧成形
は加圧成形よりも大きな圧力の５トン／ｃｍ2程度で加圧しており、再加圧成形前よりも再加圧成形後は、圧粉体１９の厚みが薄くなり、成形密度が大きくなるようにしている。
図１に示すように、本実施の形態では、磁心１１は、２個の圧粉体１９ａ、１９ｂを用いて形成される。一方の圧粉体１９ａはコイル素子１２を完全収納する収納部を形成した角柱状の形状である。他方の圧粉体１９ｂは一方の圧粉体１９ａに被せる蓋状の形状である。コイル素子の端部１２ａおよび保持部材１３は、２個の圧粉体１９ａ、１９ｂの界面から突出する。
コイル素子１２は、直径約０．３ｍｍの絶縁被覆された銅線をコイル状に巻回したものであり、保持部材１３は厚さ約０．１５ｍｍの銅板を打ち抜き加工したものを用いている。突出部２１が磁心１１の中に埋設されることによって、保持部材１３は磁心１１に固定されている。磁心１１の側面から突出する保持部材１３は、必要に応じて半田ディップして表面に半田を被覆している。また、保持部材１３を磁心１１の側面から底面に向かって折曲加工することによって端子部２０が構成される。
保持部材１３には第１のスリット１４、第２のスリット１５が互いに対向するように設けられている。第１のスリット１４、第２のスリット１５は、それぞれ幅約０．３ｍｍ、長さ約１．２ｍｍで設けられ、長手方向が平行となるように対向している。また第１のスリット１４と第２のスリット１５との間隔は、約１ｍｍとしている。この第１のスリット１４と第２のスリット１５との間の領域で、保持部材１３とコイル素子の端部１２ａとが溶接されている。溶接されている領域は、コイル素子の端部１２ａの延伸方向が約１ｍｍ、幅方向が約０．３ｍｍとなっている。保持部材１３とコイル素子の端部１２ａとが溶接される時、コイル素子の端部１２ａの延伸方向に垂直な方向に力が加わりやすく、保持部材１３は幅方向に伸ばされやすくなる。その結果、突出部２１の位置が幅方向にずれてしまい、加圧成形するときに金型に挟まってしまう可能性がある。しかしながら、本実施の形態では、保持部材１３とコイル素子の端部１２ａとが溶接されている領域の幅方向の両側は、第１のスリット１４と第２のスリット１５とが設けられている。よって、幅方向に広がろうとする力が吸収され、保持部材１３に銅のようなやわらかい材料を用い、厚さが薄いものを用いても、突出部２１の位置ずれを小さくすることができる。
また、コイル素子１２の端部１２ａと保持部材１３が重なっている領域は、保持部材１３の他の領域より約０．２ｍｍ磁心１１側に凹んだ段加工部１８に位置する。第１のスリット１４および第２のスリット１５は、段加工部１８の左右の端部に設けられている。このような構成により、コイル部品の側面における出っ張りを小さくできるとともに、段加工部１８の形成が容易となる。
なお、本実施の形態では第１のスリット１４および第２のスリット１５は、段加工部１８の左右の端部に沿って形成されているが、第１のスリット１４および第２のスリット１５が形成される位置はそれに限定されない。
（実施の形態の変形例１）
次に、図３を参照しながらスリットの別の形状を説明する。なお、図３と図２Ａとで異なる点は、第１のスリット１４および第２のスリット１５についてだけであるので、その他の構成については説明を省略する。
図３に示すコイル部品では、第１のスリット１４および第２のスリット１５は、コイル素子の端部１２ａの磁心１１から突出した部分に近い方の幅を約０．３ｍｍ、遠い方の幅を約０．２ｍｍとなっている。つまり、第１のスリット１４および第２のスリット１５の、コイル素子１２の端部１２ａが磁心１１から突出する部分に近い方の幅は、遠い方の幅
より広い。
この構成により、保持部材１３を半田ディップした場合に、第１のスリット１４および第２のスリット１５の中に半田が入りやすくなり、端子強度を強くすることができる。
（実施の形態の変形例２）
次に、図４を参照しながらスリットのさらに別の形状を説明する。なお、図４と図２Ａとで異なる点は、第３のスリット１６を更に有する点だけであるので、その他の構成については説明を省略する。
図４に示すように、保持部材１３の、第１のスリット１４と第２のスリット１５との間の領域に位置するコイル素子１２の端部１２ａの延長方向に延ばした領域に第３のスリット１６は設けられている。第３のスリット１６は、保持部材１３の幅方向の長さが約０．６ｍｍ、コイル素子１２の端部１２ａの延長方向が約０．３ｍｍの形状とし、第１のスリット１４および第２のスリット１５から約０．５ｍｍ離れた位置に形成されている。また第３のスリット１６は、第１のスリット１４と第２のスリット１５との間の領域の延長線の中に入るようにする。このようにすることにより、溶接するときに保持部材１３にかかるコイル素子の端部１２ａの延長方向に加わる力を緩和することができる。
なお、本実施の形態では第３のスリット１６は、段加工部１８の下方の端部に沿って形成されているが、第３のスリット１６が形成される位置はそれに限定されない。
（実施の形態の変形例３）
次に、図５を参照しながらスリットのさらに別の形状を説明する。なお、図５と図２Ａとで異なる点は、第４のスリット１７を更に有する点だけであるので、その他の構成については説明を省略する。
図５に示すように、保持部材１３には、第４のスリット１７が設けられ、第４のスリット１７は、第１のスリット１４と第２のスリット１５とをつないでいる。第４のスリット１７の両側に渡る領域で、コイル素子の端部１２ａと保持部材１３は溶接されている。この構成により、溶接するときに保持部材１３にかかるコイル素子の端部１２ａの延長方向に加わる力を緩和することができる。
（実施の形態の変形例４）
次に、図６を参照しながらスリットのさらに別の形状を説明する。なお、図６と図２Ａとで異なる点は、第１のスリット１４および第２のスリット１５の形状についてだけであるので、その他の構成については説明を省略する。
上述した実施の形態では、第１のスリット１４と第２のスリット１５の形状が長孔である。しかしながら本実施の形態の変形例では、図６に示すように、保持部材１３の磁心１１側の縁端から保持部材１３の延伸方向（磁心１１の底面の方向）に切り欠いて形成してもよい。図６に示す構成では上述した本実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、コイル素子の端部１２ａと保持部材１３が重なっている部分に段加工部１８を形成し、磁心１１の側面に、コイル素子の端部１２ａが突出した部分から底面まで段加工部１８を収容する収容溝２２を形成する場合には、第１のスリット１４および第２のスリット１５を長孔で形成したときの収容溝２２(例えば、図２Ａを参照)と比べて収容溝２２の幅（ＭＷ）を小さくすることができる。よって、磁心１１の断面積が減少することを抑制して磁気特性を優位なものとすることができる。
なお、図２Ａ、図３〜図６は磁心１１を透視した透視斜視図であり、磁心１１の輪郭を破線で表示している。
［コイル部品の製造方法］
次に本発明の実施の形態におけるコイル部品の製造方法について説明する。
図７に示すように、表面を絶縁被覆した銅線を螺旋状に巻回し、引き出し線を左右に引き出したコイル素子１２を形成する。このあとコイル素子１２の端部１２ａの、保持部材１３と溶接する部分の絶縁被覆を剥離しておく。
次に、図８に示すように、銅板を金型で打ち抜くことにより、フープ状の保持部材１３を形成する。フープ状の保持部材１３にコイル素子１２を重ね、部分的に溶接することによりコイル素子１２を保持部材１３に固定する。金型で打ち抜くときに、同時に第１のスリット１４および第２のスリット１５も打ち抜くことができる。このあと、プレスにより溶接する部分を含む領域の保持部材１３は、他の部分より約０．２ｍｍ磁心側に凹んだ段加工部１８となるように加工することが望ましい。段加工部１８の端部に、第１のスリット１４および第２のスリット１５が設けられている。
段加工部１８を設けることにより、コイル部品の側面での出っ張りを小さでき、段加工部１８の端部を第１のスリット１４および第２のスリット１５とすることにより、段加工部１８の形成が容易となる。保持部材１３とコイル素子の端部１２ａとを溶接するときは、第１のスリット１４と第２のスリット１５との間の領域で溶接する。保持部材１３とコイル素子の端部１２ａとを溶接する場合に、保持部材１３に対してコイル素子の端部１２ａの延伸方向に垂直な方向に力が加わりやすい。しかしながら、力が加わる方向に第１のスリット１４と第２のスリット１５が設けられているので、第１のスリット１４および第２のスリット１５でその力を吸収し、保持部材１３の歪を低減することができる。
また、図８に示すようにコイル素子１２の端部１２ａと保持部材１３とを重ねる部分の両側に突出部２１を設け、保持部材１３をＵ字状とし、突出部２１が磁心１１に埋設されるように構成することが望ましい。この構成により、保持部材１３が磁心１１から抜けにくくなる。また、この構成により、保持部材１３は折り曲げやすくなる。
次に、図９に示すように、熱硬化性樹脂を含有した結合剤と金属磁性体粉末とを熱硬化性樹脂が完全硬化しない状態で混合して、乾燥、粉砕して粉体とした磁性材料を、１トン／ｃｍ2程度で加圧成形して図１に示すように複数の圧粉体１９ａ、１９ｂを得た後、コイル素子１２を挟み込むようにして５トン／ｃｍ2程度で再加圧成形する。圧粉体１９でコイル素子１２を被覆することによりコイル部品の磁心１１（図９に示す）の形にする。これを約１８０℃以上で熱処理することにより磁心１１を完全硬化させる。
次に図１０に示すように、保持部材１３をフープから切り離して個片化する。そして、フラックスを付けて保持部材１３を半田ディップすることにより、磁心１１から突出する部分の保持部材１３とコイル素子の端部１２ａとを半田付けする。このようにすることで、磁心１１に埋設された部分では保持部材１３とコイル素子１２とは接合されておらず、磁心１１の外部では接合されているという状態が作れる。
つまり、本実施の形態のコイル部品の製造方法では、導線を螺旋状に巻回してコイル素子１２を形成するコイル部形成工程と、金属平板を加工した保持部材１３とコイル素子１２の端部１２ａとを溶接する溶接工程と、磁性材料と結合剤との混合物にコイル素子１２を埋め込んで加圧成形することにより磁心１１を形成する磁心形成工程と、保持部材１３
を折り曲げて端子部２０を形成する端子形成工程とを有する。そして、保持部材１３に、互いに対向する第１のスリット１４と第２のスリット１５が設けられている。さらには、第１のスリット１４と第２のスリット１５との間の領域で、コイル素子１２の端部１２ａと保持部材１３が溶接される。
より望ましくは、第１のスリット１４および第２のスリット１５を段加工部１８に設ける。
また、図３を参照しながら説明したように、第１のスリット１４および第２のスリット１５の形状を、コイル素子の端部１２ａの磁心１１から突出した部分に近い方の幅を約０．３ｍｍ、遠い方の幅を約０．２ｍｍとなるようにしても良い。
つまり、本実施の形態のコイル部品の製造方法では、より望ましくは、第１のスリット１４および第２のスリット１５の、コイル素子１２の端部１２ａの磁心１１から突出した部分に近い方の幅は、遠い方よりも広く形成し、保持部材１３およびコイル素子１２の端部１２ａを半田ディップする。このような製造方法では、保持部材１３を半田ディップした場合に、第１のスリット１４および第２のスリット１５の中に半田が入りやすくなり、端子強度を強くすることができる。
保持部材１３とコイル素子１２の端部１２ａとを一体化した端子部２０を所定の長さで切断して折り曲げることにより、図１１に示すようなコイル部品を得ることができる。
なお、図９、図１０、図１１は磁心１１を透視した透視斜視図であり、磁心１１の輪郭を破線で表示している。
また、図４に示すように、保持部材１３の、第１のスリット１４と第２のスリット１５との間の領域をコイル素子の端部１２ａの延長方向に延ばした領域に第３のスリット１６を設けても良い。第３のスリット１６は、保持部材１３の幅方向の長さが約０．６ｍｍ、コイル素子の端部１２ａの延長方向が約０．３ｍｍの形状とし、第１のスリット１４および第２のスリット１５から約０．５ｍｍ離れた位置に形成されている。
なお、保持部材１３に段加工部１８を設ける場合、第１のスリット１４、第２のスリット１５、および第３のスリット１６を段加工部１８に設けてもよい。
このようなコイル素子の製造方法では、溶接するときに保持部材１３にかかるコイル素子の端部１２ａの延長方向に加わる力を緩和することができるとともに、段加工部１８を容易に形成できる。
また、図５に示すように、保持部材１３に、第１のスリット１４と第２のスリット１５とをつなぐ第４のスリット１７を設け、第４のスリット１７を含む領域でその両側に渡って、コイル素子の端部１２ａと保持部材１３とを溶接しても良い。
このようなコイル素子の製造方法では、溶接するときに保持部材１３にかかるコイル素子の端部１２ａの延長方向に加わる力を緩和することができる。
なお、本実施の形態では、第１のスリット１４と第２のスリット１５を長孔で形成した例で説明したが、図６に示すように、保持部材１３の磁心１１側の縁端から保持部材１３の延伸方向（磁心１１の底面の方向）に切り欠いて形成してもよい。このようなコイル素子の製造方法でも、上述した本実施の形態の製造方法と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、コイル素子の端部１２ａと保持部材１３が重なっている部分に段加工部１８を形成し、磁心１１の側面に、コイル素子の端部１２ａが突出した部分から底面まで段加工部１８を収容する収容溝（図示せず）を形成する場合には、第１のスリット１４および第２のスリット１５を長孔で形成したときの収容溝２２(例えば、図２Ａを参照)と比べて収容溝２２の幅（ＭＷ）を小さくすることができる。よって、保持部材１３を磁心１１の側面から底面に向かって折曲加工するときに、磁心１１の側面と底面との稜辺に当接させて安定して折り曲げることができる。
本発明に係るコイル部品またはその製造方法では、小型化しても、金型と保持部材とのクリアランスを小さくすることができ、量産性の良いコイル部品を得ることができる。
１１ 磁心
１２ コイル素子
１２ａ 端部
１３ 保持部材
１４ 第１のスリット
１５ 第２のスリット
１６ 第３のスリット
１７ 第４のスリット
１８ 段加工部
１９，１９ａ，１９ｂ 圧粉体
２０ 端子部
２１ 突出部
２２ 収容溝

Claims (9)

  1. 磁性材料と樹脂材料とを含む混合材料からなる磁心と、
    前記磁心に埋設され、かつ、端部が前記磁心から突出したコイル素子と、
    金属材料からなり、かつ、前記コイル素子の端部を保持する保持部材と、
    を備え、
    前記磁心は、側面と、当該側面に繋がる底面と、を有し、
    前記保持部材は、前記磁心の前記側面に沿って配される側板と、当該側板に繋がり、前記磁心の前記底面に沿って配される底板と、を有し、
    前記コイル素子の前記端部は、前記磁心の前記側面から突出して前記磁心の前記底面側に折れ曲がり、かつ、前記保持部材の前記側板に沿って延伸し、さらに、当該延伸部において前記保持部材の前記側板と溶接されており、
    前記保持部材の前記側板には、前記コイル素子の前記端部との溶接箇所の近傍に、第１のスリットと第２のスリットとが設けられ、
    前記第１のスリットと前記第２のスリットとは、少なくとも前記溶接箇所を間に挟んで、前記コイル素子の前記端部が延伸する方向に対して垂直な方向の両側に配置されている、
    コイル部品。
  2. 前記保持部材の前記側板には、前記磁心の中心側に向かって凹んだ段加工部が設けられ、
    前記段加工部において、前記コイル素子の前記端部が前記保持部材の前記側板に重なって溶接されている、
    請求項１に記載のコイル部品。
  3. 前記第１のスリットと前記第２のスリットとは、前記段加工部の縁に設けられている、
    請求項２に記載のコイル部品。
  4. 前記第１のスリットおよび前記第２のスリットは、それぞれ、長手方向を前記磁心の前記底面に向かう方向に沿わせて配された長孔形状を有している、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコイル部品。
  5. 前記第１のスリットおよび前記第２のスリットの、前記コイル素子の前記端部が前記磁心の前記側面から突出する部分に近い方の幅は、遠い方の幅より広い、
    請求項４に記載のコイル部品。
  6. 前記保持部材の前記側板には、第３のスリットが設けられ、
    前記第３のスリットは、前記溶接箇所よりも前記磁心の前記底面側に設けられている、
    請求項４または５に記載のコイル部品。
  7. 前記第３のスリットは、前記第１のスリットと前記第２のスリットとの間の領域を前記磁心の前記底面側へ延長した領域内に入るように設けられている、
    請求項６に記載のコイル部品。
  8. 前記保持部材には、前記第１のスリットの一部と前記第２のスリットの一部とをつなぐ第４のスリットが設けられ、
    前記コイル素子の前記端部は、前記延伸部の、前記第４のスリットと重なる箇所の両側において、前記保持部材の前記側板と溶接されている、
    請求項４または５に記載のコイル部品。
  9. 前記第１のスリットおよび前記第２のスリットは、それぞれ、前記保持部材の前記側板の、前記磁心の前記底面から離れた端から、前記磁心の前記底面に向けて切り欠かれた切り欠き形状を有している、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコイル部品。
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