JP6869796B2 - コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、コイル部品に関する。
コイル部品の用途が広がり、振動や衝撃に対する高い耐久性が求められている。例えば、セラミック電子部品において、チップ部品に金属端子を取り付けることで、チップ部品を衝撃等から保護する効果が得られることが知られている(例えば、特許文献1〜3)。
特開2014−146642号公報 特開2014−220470号公報 特開2014−44977号公報
しかしながら、従来のコイル部品では、振動や衝撃に対する耐久性の点で改善の余地が残されている。本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、振動や衝撃に対する耐久性を向上させることを目的とする。
本発明は、コアと、前記コアの内部に配置された螺旋状部と、前記螺旋状部から前記コアの下面となる主外表面に引き出され、外部端子となる端部を含む引出部と、を有するコイル導体と、前記コアに嵌合して接着され、前記コアの下面に位置する下部と、前記下面に対向する上面に位置する上部と、前記下部と前記上部を連結する側部と、を有し、前記上部と前記側部に開口が設けられ、前記コイル導体と電気的に絶縁されたダミー端子と、前記ダミー端子の前記開口に充填された接着剤と、を備えるコイル部品である。
上記構成において、前記開口は前記上部から前記側部に延在している構成とすることができる。
上記構成において、前記ダミー端子は前記上部及び前記側部の少なくとも一方において複数の前記開口が設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記複数の開口は格子状又は千鳥状に設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記開口は円又は楕円である構成とすることができる。
上記構成において、前記ダミー端子は、前記上部及び前記側部で前記コアに接着し、前記下部では前記コアに接着していない構成とすることができる。
上記構成において、前記ダミー端子は、前記上部と、前記下部と、前記上部と前記下部を連結する前記側部と、からなり、前記下部が前記上部よりも面積が大きい形状をしている構成とすることができる。
本発明によれば、振動や衝撃に対する耐久性を向上させることができる。
図1(a)は実施例1に係るコイル部品の斜視図、図1(b)は図1(a)のA−A間の断面斜視図である。 図2(a)及び図2(b)は上側コアの斜視図、図2(c)及び図2(d)は下側コアの斜視図である。 図3(a)及び図3(b)はコイル導体の斜視図である。 図4(a)は図1(a)のA−A間でのダミー端子の断面図、図4(b)は図1(a)のB方向から見たときのダミー端子の平面図、図4(c)はダミー端子を直線状に延ばした場合の平面図である。 図5(a)から図5(c)はダミー端子をコアに嵌合して接着する工程を説明する断面図である。 図6はダミー端子の開口に接着剤を充填させることの効果を説明する図である。 図7(a)及び図7(c)はシミュレーションをしたダミー端子の斜視図、図7(b)は図7(a)のA−A間の断面図、図7(d)は図7(c)のA−A間の断面図である。 図8(a)は実施例2に係るコイル部品の側面図、図8(b)はダミー端子を直線状に延ばした場合の平面図である。 図9(a)は実施例3に係るコイル部品の側面図、図9(b)はダミー端子を直線状に延ばした場合の平面図である。 図10(a)は実施例4に係るコイル部品の側面図、図10(b)はダミー端子を直線状に延ばした場合の平面図である。 図11は複数の開口の他の配置例を示す図である。 図12(a)は実施例5に係るコイル部品の側面図、図12(b)はダミー端子を直線状に延ばした場合の平面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図1(a)は、実施例1に係るコイル部品100の斜視図、図1(b)は、図1(a)のA−A間の断面斜視図である。なお、以下の説明では、コイル部品100を回路基板に実装したときに、コイル部品100に対して回路基板が鉛直下方に位置することを前提にして上下方向を規定することとする。また、コイル導体40の端部46及びダミー端子60の下部64には半田が形成されるが、以下の図においては半田の図示を省略する。図1(a)及び図1(b)のように、実施例1のコイル部品100は、コア10と、コイル導体40と、ダミー端子60と、を備えるインダクタ素子である。
コア10は、上側コア12と下側コア14とが例えば熱硬化性樹脂等の接着剤によって接合されて形成されている。コア10は、上部16と下部18と側部20とを有するとともに内部に空洞22を有する。コア10は、平面視において1辺が例えば13mm〜17mm程度の大きさで角部が丸みを帯びた矩形形状をしていて、例えば6mm〜8.5mm程度の高さを有している。コア10は、1つの側面側において空洞22が外部に露出するように開口している。コア10は、空洞22内に柱状部24を有する。柱状部24は、上部16と下部18との間を上下方向に延在している。なお、コア10の外表面に例えば厚さが5μm〜50μm程度のガラス膜が設けられていてもよい。これにより、絶縁性及び防錆性が向上する。
図2(a)及び図2(b)は、上側コア12の斜視図、図2(c)及び図2(d)は、下側コア14の斜視図である。図2(a)及び図2(c)は、上方側から見た場合の斜視図であり、図2(b)及び図2(d)は、下方側から見た場合の斜視図である。
図2(a)及び図2(b)のように、上側コア12は、上部16となる蓋部17と側部20aとを有し、内側に空洞22aが形成されている。空洞22a内には、円柱状の柱状部24aが形成されている。蓋部17と側部20a及び柱状部24aとの角部は丸みを帯びた形状に面取りがなされている。これにより振動や衝撃に対する耐久性を向上させることができる。側部20aと柱状部24aの高さは略同じになっていて、例えば3mm〜5mm程度である。柱状部24aの直径は例えば5mm〜8mm程度である。上側コア12は、磁性体で形成され、例えばフェライト材料や金属磁性体材料で形成されている。
図2(c)及び図2(d)のように、下側コア14は、下部18となる底部19と側部20bとを有し、内側に空洞22bが形成されている。空洞22b内には、円柱状の柱状部24bが形成されている。底部19と側部20b及び柱状部24bとの角部は丸みを帯びた形状に面取りがなされている。側部20bと柱状部24bの高さは略同じで且つ上側コア12の側部20aと柱状部24aの高さよりも低くなっていて、例えば2.0mm〜2.5mm程度である。柱状部24bの直径は上側コア12の柱状部24aと略同じであり、例えば5mm〜8mm程度である。下側コア14は、磁性体で形成され、例えば上側コア12と同じ材料のフェライト材料や金属磁性体材料で形成されている。
図1(a)、図1(b)、及び図2(a)から図2(d)のように、上側コア12の側部20aと下側コア14の側部20bとが接合してコア10の側部20が形成され、上側コア12の柱状部24aと下側コア14の柱状部24bとが接合してコア10の柱状部24が形成されている。なお、下側コア14は平坦形状をした底部19のみで形成され、側部20b及び柱状部24bは形成されてなく、上側コア12の側部20a及び柱状部24aが下側コア14の平坦形状をした底部19に接合することでコア10が形成されていてもよい。
次に、コイル導体40について、図1(a)及び図1(b)に加えて、図3(a)及び図3(b)を用いて説明する。図3(a)及び図3(b)は、コイル導体40の斜視図である。図3(a)は、コイル導体40を上方側から見た斜視図であり、図3(b)は、下方側から見た斜視図である。コイル導体40は、コア10の空洞22内であって柱状部24の周囲に配置された螺旋状部42と、螺旋状部42からコア10の下面28に向かって引き出され、コア10の下面28に平行な端部46を含む引出部48と、を有する。引出部48は、螺旋状部42と端部46との間を接続する接続部44を含む。
螺旋状部42とコア10との間に接着剤80が設けられていて、螺旋状部42とコア10とは接着剤80で接着している。接着剤80は、例えば熱硬化性樹脂である。接着剤80に熱硬化性樹脂を用いることで、耐熱性及び接着強度を向上させることができる。端部46は、コイル部品100が回路基板に実装される際の電極となる。コイル導体40の幅Wは例えば2.0mm〜3.2mm程度である。コイル導体40は絶縁被膜(例えばポリアミドイミド)付きの導線(例えば銅(Cu)線)からなる。コイル導体40は、例えば平角線コイルであるが、丸線コイルであってもよい。端部46は、コイル部品100を回路基板に実装する際に用いられる半田が形成される外部端子49となる。
次に、ダミー端子60について、図1(a)及び図1(b)に加えて、図4(a)から図4(c)を用いて説明する。図4(a)は、図1(a)のA−A間でのダミー端子60の断面図、図4(b)は、図1(a)のB方向から見たときのダミー端子60の平面図、図4(c)は、ダミー端子60を直線状に延ばした場合の平面図である。ダミー端子60は、コイル導体40と電気的に絶縁されていて、コイル部品100の電気特性にほとんど寄与しない端子である。ダミー端子60は、コア10の上面26から側面30を経由して下面28に延在してコア10に装着されている。なお、コア10の下面28はコア10の主外表面であり、上面26は下面28に対向する面であり、側面30は上面26と下面28に接続する面である。このように、ダミー端子60は、コア10の上面26に位置する上部62と、下面28に位置する下部64と、側面30に位置して上部62と下部64とに連結する側部66と、を有する形状をしている。下部64の面積は上部62の面積よりも大きくなっている。ダミー端子60は、コイル導体40の引出部48が引き出された側とは反対側のコア10の側面30に位置しているが、その他の箇所に位置していてもよい。ダミー端子60の側部66とコア10との間には接着剤80が設けられていて、側部66とコア10とは接着剤80によって接着している。
ダミー端子60は、上部62と側部66に開口68を有する。開口68は、例えば上部62から側部66に延在している。このため、開口68は、コア10の上部16と側部20との角部を含む位置に形成されている。開口68は、例えば角が丸みを帯びた矩形形状をしている。開口68には接着剤82が充填されている。したがって、接着剤82は開口68におけるダミー端子60の側面に接着している。接着剤82は、熱硬化性樹脂でもよいし、光硬化性樹脂でもよいし、その他の接着剤でもよい。ダミー端子60は、側部66において接着剤80でコア10に接着し、上部62及び開口68において接着剤82でコア10に接着し、下部64ではコア10に接着剤で接着していない。
ダミー端子60は、例えばニッケル(Ni)−錫(Sn)めっきが施された銅(Cu)又は銅(Cu)合金で形成されているが、その他の金属で形成されていてもよい。ダミー端子60の厚さTは例えば0.2mm〜0.6mm程度である。ダミー端子60は、上部62の長さL1が下部64の長さL2よりも短くなっている。上部62の長さL1は例えば2.6mm〜3.5mm程度であり、下部64の長さL2は例えば5mm〜6.2mm程度である。ダミー端子60の幅W1は、コイル導体40の幅Wよりも広く、例えば5.2mm〜9mm程度である。開口68の長さL3は例えば2.5mm〜3.4mm程度、幅W2は例えば3.8mm〜7.6mm程度である。また、上部62は側部66に対して鋭角に折れ曲がっている。
図5(a)から図5(c)は、ダミー端子60をコア10に嵌合して接着する工程を説明する断面図である。図5(a)のように、ダミー端子60の側部66の内面に接着剤80を塗布する。図5(b)のように、ダミー端子60をコア10に嵌合する。このときに、ダミー端子60に上部62から側部66に延在する開口68が設けられていることで、コア10への嵌合時にダミー端子60に発生する応力を緩和することができる。図5(c)のように、ダミー端子60の開口68に接着剤82を充填する。以上の工程により、ダミー端子60はコア10に嵌合して接着される。
なお、図5(a)においてダミー端子60の側部66の内面に塗布した接着剤80には、光硬化型の接着剤を用いることが難しいため、熱硬化性樹脂などの熱硬化型の接着剤を用いることが好ましい。一方、図5(c)においてダミー端子60の開口68に充填した接着剤82には、光硬化性樹脂などの光硬化型の接着剤を用いてもよいし、熱硬化性樹脂などの熱硬化型の接着剤を用いてもよい。接着剤80、82は同じ材料の接着剤であってもよいし、異なる材料の接着剤であってもよい。また、図5(a)において、ダミー端子60の側部66に接着剤80を塗布しない場合でもよい。すなわち、ダミー端子60とコア10とはダミー端子60の開口68に充填した接着剤82のみで接着している場合でもよい。
ここで、ダミー端子60の上部62から側部66に延在した開口68に接着剤82を充填することの効果を説明する。図6は、ダミー端子60の開口68に接着剤82を充填させることの効果を説明する図である。開口68に接着剤82を充填させた場合、図6のように、開口68の側面部分(クロスハッチ部分)はダミー端子60の接着に寄与するようになる。このとき、ダミー端子60の上部62又は側部66に平行な方向のせん断力がダミー端子60に生じた場合、このせん断力は開口68の側面のうちのせん断力に垂直方向となる側面に分散してかかるようになる。これにより、ダミー端子60に生じるせん断力に対抗する力が増大するようになる。ここで、ダミー端子60の上部62又は側部66の一方にのみ開口68を設けた場合では、開口68に垂直な方向に生じるせん断力に対抗する力を増大させることが難しい。しかしながら、上部62及び側部66の両方に開口68を設けることで、一方の開口68に垂直な方向に生じるせん断力に対して他方の開口68の側面の一部が垂直方向となるため、この垂直方向の側面にせん断力が分散してかかるようになり、せん断力に対抗する力を増大させることができる。
このように、実施例1によれば、ダミー端子60の上部62と側部66に開口68を設け、この開口68に接着剤82を充填させている。これにより、ダミー端子60に生じるせん断力に対抗する力を増大させることができ、その結果、振動や衝撃に対する耐久性を向上させることができる。
ここで、開口68を有するダミー端子60と開口68を有さないダミー端子60に対して行った応力のシミュレーションについて説明する。図7(a)及び図7(c)は、シミュレーションをしたダミー端子60の斜視図、図7(b)は、図7(a)のA−A間の断面図、図7(d)は、図7(c)のA−A間の断面図である。図7(a)及び図7(b)のように、実施例1として、開口68を有し且つ接着剤84が上部62及び側部66の内面全面と開口68に充填されたダミー端子60に対して応力のシミュレーションを行った。また、比較例として、図7(c)及び図7(d)のように、開口68を有さず且つ上部62及び側部66の内面全面に接着剤84が設けられたダミー端子60に対して応力のシミュレーションを行った。シミュレーションは、上部62の先端部に下側から力を加えたときに発生する応力を計算した。なお、ダミー端子60はリン青銅で形成し、接着剤84はエポキシ樹脂を用いた。また、ダミー端子60の上部62の長さは1.8mmで、側部66の長さは6.1mmで、幅は7.0mmであるとし、開口68の大きさは17.9mmであるとした。
応力シミュレーションの結果、図7(a)及び図7(b)の実施例1におけるダミー端子60に生じた最大応力は1.80MPaで、図7(c)及び図7(d)の比較例におけるダミー端子60に生じた最大応力は1.85MPaであった。シミュレーションの結果から、ダミー端子60に開口68を設け且つ開口68に接着剤84を充填することで、ダミー端子60自身の強度を向上させる効果も得られることが分かった。
また、図1(b)のように、ダミー端子60に開口68を設け、この開口68に接着剤82を充填させることで、ダミー端子60がコア10に接着剤82によって接着されていることを外部から確認することができる。これにより、ダミー端子60に接着剤が付いていない等の不良を外観にて検査することが簡単にできる。
開口68は、ダミー端子60の上部62と側部66とで別々に分離して設けられていてもよいが、図4(a)から図4(c)のように、上部62から側部66に延在して設けられることが好ましい。これにより、図5(b)で説明したように、ダミー端子60をコア10に嵌合させるときに、ダミー端子60に発生する応力を緩和させることができる。また、ダミー端子60の上部62を側部66に対して曲げ加工をする際の加工性を向上させることができる。このような応力緩和及び加工性の向上の点から、開口68の幅W2はダミー端子60の幅W1の1/2以上の場合が好ましく、2/3以上の場合が好ましく、3/4以上の場合がさらに好ましい。
図1(a)及び図1(b)のように、ダミー端子60は上部62及び側部66でコア10に接着し、下部64ではコア10に接着していない形態としてもよい。コア10の下面28は回路基板に実装される実装面であることから、ダミー端子60の下部64が接着剤でコア10に接着されないことで、この接着剤によるコイル導体40の外部端子49の底面の汚れを抑制でき、その結果、実装不良が発生することを抑制できる。したがって、開口68に充填した接着剤82によってコイル導体40の外部端子49が汚れて実装不良が発生することを抑制するために、開口68は、ダミー端子60の側部66の半分よりも上部62側に位置して設けられるようにしてもよい。
ダミー端子60は、図1(a)及び図1(b)のように、下部64が上部62よりも面積が大きい形状をしていてもよい。これにより、ダミー端子60をコア10に嵌合しやすくなり、また回路基板に実装する時の半田が形成する面積を大きくし、強固に実装することができる。
なお、実施例1において、開口68におけるダミー端子60の側面は、垂直に形成されている場合でもよいし、順テーパ又は逆テーパに形成されている場合でもよい。
図8(a)は、実施例2に係るコイル部品200の側面図、図8(b)は、ダミー端子60aを直線状に延ばした場合の平面図である。図8(a)は、実施例2のコイル部品200を図1(a)のB方向から見た場合に相当する側面図である。図8(a)及び図8(b)のように、実施例2のコイル部品200では、ダミー端子60aの上部62から側部66に延在して設けられた開口68は楕円形状をしている。開口68の長径Aは例えば6mm程度であり、短径Bは例えば5mm程度である。その他の構成は実施例1と同じであるため説明を省略する。
実施例2によれば、開口68は楕円形状をしている。開口68が楕円形状の場合は、矩形形状の場合に比べて、ダミー端子60に生じるせん断力に対して垂直方向及び垂直方向に近い側面が得られ易く、ダミー端子60に生じるせん断力が開口68の側面に分散し易くなる。これにより、開口68が楕円形状の場合は、矩形形状の場合に比べて、耐久性が向上する。なお、開口68が円形状の場合でも楕円形状と同様に耐久性が向上する。
図9(a)は、実施例3に係るコイル部品300の側面図、図9(b)は、ダミー端子60bを直線状に延ばした場合の平面図である。図9(a)は、実施例3のコイル部品300を図1(a)のB方向から見た場合に相当する側面図である。図9(a)及び図9(b)のように、実施例3のコイル部品300では、ダミー端子60bの上部62から側部66にかけて複数の開口68が延在している。開口68の長さLは例えば3.2mm程度であり、幅Wは例えば0.7mm程度である。複数の開口68それぞれに接着剤82が充填されている。その他の構成は実施例1と同じであるため説明を省略する。
実施例3によれば、ダミー端子60bの上部62及び側部66それぞれに複数の開口68が設けられている。ダミー端子60bに生じるせん断力に対して垂直方向となる開口68の側面の面積が大きくなるほど、せん断力に対抗する力が増大する。したがって、実施例3は、実施例1に比べて、ダミー端子60bの幅方向に生じるせん断力に対抗する力が増大する。
なお、実施例3では、複数の開口68はダミー端子60bの上部62から側部66に延在している場合を例に示したが、その他の形状で形成されている場合でもよい。例えば、ダミー端子60bに生じる特定方向のせん断力に対抗する力を増大させたい場合に、その特定方向に垂直方向となる側面の面積が大きくなるように複数の開口68を設けてもよい。
図10(a)は、実施例4に係るコイル部品400の側面図、図10(b)は、ダミー端子60cを直線状に延ばした場合の平面図である。図10(a)は、実施例4のコイル部品400を図1(a)のB方向から見た場合に相当する側面図である。図10(a)及び図10(b)のように、実施例4のコイル部品400では、ダミー端子60cに格子状に配置され且つそれぞれ矩形形状をした複数の開口68が設けられている。複数の開口68は、例えば同じ大きさであり、縦×横が例えば0.5mm×0.5mm程度である。なお、複数の開口68は、一部の開口68の大きさが他の開口68と異なっていてもよいし、全ての開口68の大きさが互いに異なっていてもよい。複数の開口68それぞれに接着剤82が充填されている。その他の構成は実施例1と同じであるため説明を省略する。
実施例4によれば、ダミー端子60cに設けられた複数の開口68は格子状に配置されている。これにより、ダミー端子60cに生じるせん断力に対して垂直方向となる開口68の側面の総面積を大きくできるため、耐久性がより向上する。
なお、実施例4では、複数の開口68が格子状に配置されている場合を例に示したが、その他の規則性に則って配置されていてもよいし、不規則に配置されていてもよい。図11は、複数の開口68の他の配置例を示す図である。図11のように、複数の開口68は千鳥状に配置されていてもよい。
図12(a)は、実施例5に係るコイル部品500の側面図、図12(b)は、ダミー端子60dを直線状に延ばした場合の平面図である。図12(a)は、実施例5のコイル部品500を図1(a)のB方向から見た場合に相当する側面図である。図12(a)及び図12(b)のように、実施例5のコイル部品500では、ダミー端子60dに格子状に配列され且つそれぞれ円形形状をした複数の開口68が設けられている。複数の開口68は、例えば同じ大きさであり、直径が例えば0.5mm程度である。なお、複数の開口68は、一部の開口68の大きさが他の開口68と異なっていてもよいし、全ての開口68の大きさが互いに異なっていてもよい。複数の開口68それぞれに接着剤82が充填されている。その他の構成は実施例1と同じであるため説明を省略する。
実施例5によれば、ダミー端子60dに設けられた複数の開口68は格子状に配列され且つ円形形状をしている。実施例2で説明したように、開口68が楕円又は円である場合は、ダミー端子60dに生じるせん断力に対して垂直方向及び垂直方向に近い側面が得られ易く、ダミー端子60dに生じるせん断力が開口68の側面に分散し易くなる。したがって、実施例5は、実施例4に比べて、耐久性が向上する。
なお、実施例3から実施例5では、ダミー端子の上部62及び側部66のそれぞれに複数の開口68が設けられている場合を例に示したが、上部62及び側部66のうちの一方は複数の開口68が設けられ、他方は1つの開口68が設けられている場合でもよい。すなわち、上部62及び側部66の少なくとも一方において複数の開口68が設けられている場合でもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 コア
12 上側コア
14 下側コア
16 上部
17 蓋部
18 下部
19 底部
20〜20b 側部
22〜22b 空洞
24〜24b 柱状部
26 上面
28 下面
30 側面
40 コイル導体
42 螺旋状部
44 接続部
46 端部
48 引出部
49 外部端子
60〜60d ダミー端子
62 上部
64 下部
66 側部
68 開口
80〜84 接着剤
100〜500 コイル部品

Claims (7)

  1. コアと、
    前記コアの内部に配置された螺旋状部と、前記螺旋状部から前記コアの下面となる主外表面に引き出され、外部端子となる端部を含む引出部と、を有するコイル導体と、
    前記コアに嵌合して接着され、前記コアの下面に位置する下部と、前記下面に対向する上面に位置する上部と、前記下部と前記上部を連結する側部と、を有し、前記上部と前記側部に開口が設けられ、前記コイル導体と電気的に絶縁されたダミー端子と、
    前記ダミー端子の前記開口に充填された接着剤と、を備えるコイル部品。
  2. 前記開口は前記上部から前記側部に延在している、請求項1記載のコイル部品。
  3. 前記ダミー端子は前記上部及び前記側部の少なくとも一方において複数の前記開口が設けられている、請求項1または2記載のコイル部品。
  4. 前記複数の開口は格子状又は千鳥状に設けられている、請求項3記載のコイル部品。
  5. 前記開口は円又は楕円である、請求項1から4のいずれか一項記載のコイル部品。
  6. 前記ダミー端子は、前記上部及び前記側部で前記コアに接着し、前記下部では前記コアに接着していない、請求項1から5のいずれか一項記載のコイル部品。
  7. 前記ダミー端子は、前記上部と、前記下部と、前記上部と前記下部を連結する前記側部と、からなり、前記下部が前記上部よりも面積が大きい形状をしている、請求項1から6のいずれか一項記載のコイル部品。
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