JP7230747B2 - フェライトコアおよび巻線型コイル部品 - Google Patents
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Description
この発明は、たとえば巻線型コイル部品などにおいて巻線が配置されるべき巻芯部を与えるフェライトコアおよび当該フェライトコアを備える巻線型コイル部品に関するもので、特に、フェライト焼結体からなるフェライトコアの機械的強度および透磁率の向上を図るための改良に関するものである。
たとえば特開２０１７－２０４５９５号公報（特許文献１）には、長さ方向に延びる巻芯部（軸芯部）と、巻芯部の長さ方向の両端に設けられ、長さ方向に直交する高さ方向ならびに長さ方向および高さ方向の双方に直交する幅方向において巻芯部から張り出した鍔部と、を備える、セラミックコアが記載されている。
特許文献１に記載の技術では、セラミックコアにおけるポアの存在割合自体ではなく、巻芯部におけるポアの存在割合と鍔部におけるポアの存在割合との差に注目している。通常、鍔部におけるポアの存在割合は、巻芯部におけるポアの存在割合より大きくなるが、この差は、好ましくは２０％以内であり、より好ましくは１５％以内であり、最も好ましくは１０％以内であるとされている。
特許文献１の段落００４４では、上述のように、鍔部におけるポアの存在割合を巻芯部におけるポアの存在割合により近づけることにより、鍔部における強度の低下を抑制することができる、と記載されている。
特許文献１では、上述したように、巻芯部におけるポアの存在割合と鍔部におけるポアの存在割合との差にのみ注目しており、セラミックコアにおけるポアの存在割合（以下、「ポア率」ということがある。）自体については、具体的な値の明記がない。しかしながら、本件発明者らは、その経験から、セラミックコアのポア率は、通常、２．０％を下回ることはない、と認識している。
セラミックコアにおいて、ポア率が高いと、機械的強度が低くなる。たとえば、長さ方向寸法が４．５ｍｍ、幅方向寸法が３．２ｍｍというように、これらの寸法が５．０ｍｍを下回るセラミックコアでは、ポア率が２．０％以上であると、機械的強度が低下し、コア形状の設計自由度に制約がかかることが判明した。特に小型化かつ特性の維持の観点から、フェライトコアは小型化が進む一方、フェライトコアに巻回されるワイヤの径は変化せず、フェライトコアに対して相対的に太くなるワイヤを、鍔部より突出させずに巻芯部に巻回しようとすれば、鍔部に対して巻芯部がより細くなるが、このような小型化に限界が生じるおそれがある。ポア率を低くするため、セラミックコアの成形時に付与される圧力を高めることが考えられるが、特に、上述のような長さ方向寸法および幅方向寸法が５．０ｍｍを下回るセラミックコアでは成形時の圧力を高めることも難しい。
このように、セラミックコアのポア率をたとえば２．０％未満とすることには多大な困難を伴うのが現状である。
さらに、セラミックコアがフェライトなどの磁性材料で構成されている場合は、ポア率が高いと透磁率も低下し、当該セラミックコアを用いたコイル部品における特性も低下するという問題に遭遇する。
そこで、この発明の目的は、高い機械的強度および高い透磁率を実現し得るフェライトからなるセラミックコア、すなわちフェライトコアおよび当該フェライトコアを備える巻線型コイル部品を提供しようとすることである。
この発明に係るフェライトコアは、長さ方向に延びる巻芯部と、巻芯部の長さ方向の両端に設けられ、長さ方向に直交する高さ方向において巻芯部から張り出した鍔部と、が一体的に形成されたフェライト粉末の加圧成形体の焼結体であるフェライト焼結体そのものからなり、上記高さ方向に測定した寸法について、巻芯部の寸法は鍔部の寸法の０．３倍以上かつ０．６倍以下であり、巻芯部および鍔部の内部には、ポアが存在している。
このようなフェライトコアにおいて、上述した技術的課題を解決するため、この発明では、巻芯部におけるポアの存在割合が０．０５％以上かつ１．００％以下であり、鍔部におけるポアの存在割合は０．０５％以上かつ１．２０％以下であることを特徴としている。
この発明に係る巻線型コイル部品は、上述したフェライトコアを備えるとともに、巻芯部に配置された巻線を備えることを特徴としている。
この発明によれば、高い機械的強度および高い透磁率を実現し得るフェライトコアおよび当該フェライトコアを備える巻線型コイル部品を得ることができる。
［第１の実施形態］
図１に示すように、巻線型コイル部品１０は、フェライトコア２０と、端子電極５０と、巻線５５とを有している。フェライトコア２０は、巻芯部３０と、巻芯部３０の両端に設けられた１対の鍔部４０と、が一体的に形成されたフェライト焼結体からなる。このように、フェライト焼結体そのものがフェライトコア２０であるので、以下の説明では、フェライトコアを指すために用いた参照符号「２０」を、フェライト焼結体を指すためにも用いることにする。
図１に示すように、巻線型コイル部品１０は、フェライトコア２０と、端子電極５０と、巻線５５とを有している。フェライトコア２０は、巻芯部３０と、巻芯部３０の両端に設けられた１対の鍔部４０と、が一体的に形成されたフェライト焼結体からなる。このように、フェライト焼結体そのものがフェライトコア２０であるので、以下の説明では、フェライトコアを指すために用いた参照符号「２０」を、フェライト焼結体を指すためにも用いることにする。
ここで、たとえば図１および図２に示すように、１対の鍔部４０が並ぶ方向を「長さ方向Ｌｄ」と定義し、「長さ方向Ｌｄ」に直交する方向のうち図１および図２における上下方向、すなわち、端子電極５０の形成方向（実装基板の主面方向）に直交する方向を「高さ方向Ｔｄ」と定義し、「長さ方向Ｌｄ」および「高さ方向Ｔｄ」のいずれにも直交しかつ端子電極５０の形成方向（実装基板の主面方向）に平行な方向を「幅方向Ｗｄ」と定義する。
巻芯部３０は、長さ方向Ｌｄに延びる四角柱状である。巻芯部３０の中心軸線は、長さ方向Ｌｄに平行または略平行に延びている。巻芯部３０は、高さ方向Ｔｄにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる上面３１および下面３２と、幅方向Ｗｄにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる１対の側面３３，３４とを有している。
なお、「四角柱状」には、角部や稜線部が面取りされた四角柱や、角部や稜線部が丸められた四角柱が含まれるものとする。また、上面３１および下面３２ならびに側面３３，３４の一部または全部に凹凸などが形成されていてもよい。
１対の鍔部４０は、巻芯部３０の長さ方向Ｌｄの両端に設けられている。各鍔部４０は、長さ方向Ｌｄに測定した長さ寸法が比較的短い直方体状を有している。各鍔部４０は、高さ方向Ｔｄおよび幅方向Ｗｄにおいて巻芯部３０から張り出すように形成されている。
なお、鍔部４０は、高さ方向Ｔｄにおいてのみ巻芯部３０から張り出し、幅方向Ｗｄには張り出していなくてもよい。すなわち、鍔部の側面４３および４４が、巻芯部３０の側面３３および３４と同一面上に位置していてもよい。ただし、前述のように、各鍔部４０が高さ方向Ｔｄおよび幅方向Ｗｄにおいて巻芯部３０から張り出すように形成されていると、フェライトコア２０がより複雑な形状となるため、より破損しやすくなり、よって、機械的強度の向上効果がより意義あるものとなる。
各鍔部４０は、長さ方向Ｌｄにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる１対の端面４１，４２と、幅方向Ｗｄにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる１対の側面４３，４４と、高さ方向Ｔｄにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる上面４５および下面４６とを有している。上述した一方の端面４１には巻芯部３０の端部が位置している。各鍔部４０の端面４１は、内側に向き、他方の鍔部４０の端面４１と互いに対向しかつ平行に配置されている。他方の端面４２は、外側に向いている。
上述した下面４６には、図１に示すように、端子電極５０が設けられている。端子電極５０は、たとえば、コイル部品１０が実装基板に実装される際に、回路基板の導電ランドと電気的に接続される。このとき、巻芯部３０の長さ方向が実装基板と平行になるため、Ｑ値の高い巻線型コイル部品１０を構成できる。
巻線５５は、図１に示すように、巻芯部３０に巻回されている。巻線５５は、たとえば、ＣｕやＡｇ等の導電性金属を導電成分として含む芯線がポリウレタンやポリエステル等の電気絶縁材料により被覆された構造を有している。巻線５５の直径は、たとえば２０μｍ程度である。巻線５５の両端部は、端子電極５０にそれぞれ電気的に接続されている。
このようなフェライトコア２０およびフェライトコア２０を備えるコイル部品１０を製造するため、たとえば、以下のような工程が実施される。
まず、フェライト粉末が用意され、フェライト粉末が加圧成形されることによって、フェライト粉末を含む成形体が作製される。この成形工程では、たとえば、図３ないし図５に示すような粉体成形装置６０が用いられる。なお、粉体成形装置６０は、前述した特許文献１において詳細に説明されている。
図３に示すように、粉体成形装置６０は、ダイ６１と、下パンチアセンブリ７０と、上パンチアセンブリ８０と、フィーダ９０とを有している。
ダイ６１には、高さ方向Ｔｄに貫通するキャビティ６２が形成されている。図４に示すように、キャビティ６２の開口は、高さ方向Ｔｄから見たときに、図２に示したフェライトコア２０の平面形状と略同じＨ形状を有している。すなわち、キャビティ６２は、図２に示した１対の鍔部４０に対応する１対の第１キャビティ部６２Ａと、巻芯部３０に対応する第２キャビティ部６２Ｂとを有している。このとき、キャビティ６２では、第２キャビティ部６２Ｂの幅方向Ｗｄに測定した幅寸法ｗ１は、たとえば、第１キャビティ部６２Ａの幅方向Ｗｄに測定した幅寸法Ｗ１の０．３倍以上かつ０．６倍以下となるように設定されている。
図３に示すように、下パンチアセンブリ７０は、鍔部成形用の第１下パンチ７１と、巻芯部成形用の第２下パンチ７２とに分割された構造を有している。第１下パンチ７１および第２下パンチ７２は、それぞれ、第１駆動源７３および第２駆動源７４によって下降および上昇される。したがって、第１下パンチ７１および第２下パンチ７２は、互いに独立して下降および上昇され得る。
上パンチアセンブリ８０は、鍔部成形用の第１上パンチ８１と、巻芯部成形用の第２上パンチ８２とに分割された構造を有している。第１上パンチ８１および第２上パンチ８２は、それぞれ、第１駆動源８３および第２駆動源８４によって下降および上昇される。したがって、第１上パンチ８１および第２上パンチ８２は、互いに独立して下降および上昇され得る。なお、駆動源７３、７４、８３および８４としては、たとえば、サーボモータを用いることができる。
フェライト粉末９５を格納し、これをキャビティ６２に供給するためのフィーダ９０は、箱状を有している。フィーダ９０は、ダイ６１の上面に接触しながら図３による左右方向（長さ方向Ｌｄ）に移動可能に設けられている。
粉体成形装置６０は、多軸プレス方式（多段プレス方式）の粉体成形装置であり、たとえば、ダイ６１が固定されながら、パンチ７１，７２，８１，８２が各々独立して駆動される。粉体成形装置６０によって、以下の工程が実施される。
まず、キャビティ６２の上方にフィーダ９０が移動され、フィーダ９０の開口部からフェライト粉末９５がキャビティ６２内に供給されるとともに、下パンチアセンブリ７０がダイ６１に対して所定量下降される。これにより、最終的な所望の充填量よりも過剰なフェライト粉末９５がキャビティ６２に充填される。
続いて、下パンチアセンブリ７０がダイ６１に対して上昇され、過剰なフェライト粉末９５がフィーダ９０内に押し戻され、キャビティ６２内にフェライト粉末９５が密に充填される。
次に、フィーダ９０が図３に示した位置に戻される。この際に、フィーダ９０の側壁等によって、キャビティ６２からはみ出たフェライト粉末９５がすり切られる。
続いて、上パンチアセンブリ８０が下方に移動され、キャビティ６２内に進入される。このとき、フェライト粉末９５のはみ出しを防止するために、上パンチアセンブリ８０をキャビティ６２に進入させる前に、下パンチアセンブリ７０を、図５に示した位置まで、ダイ６１に対して下方に移動される。
次いで、図５に示すように、下パンチアセンブリ７０と上パンチアセンブリ８０とダイ６１とに囲まれた閉空間に充填されたフェライト粉末９５が、第１および第２下パンチ７１，７２と第１および第２上パンチ８１，８２とが互いに近づくように移動されることによって、下パンチアセンブリ７０と上パンチアセンブリ８０とで加圧され、成形体２０Ａが成形される。
このとき、粉体成形装置６０では、パンチ７１，７２，８１，８２の各々が独立して駆動されることができるため、パンチ７１，７２，８１，８２の各々のダイ６１に対する移動量を個別に制御することができる。これにより、成形体２０Ａにおける巻芯部３０および鍔部４０の各々についての加圧力、すなわち圧縮度合を自由に調整することができる。
そのため、パンチ７１，７２，８１，８２の各々の移動量を制御することで、鍔部４０の加圧方向に沿った寸法Ｔ１に対する、巻芯部３０の加圧方向に沿った寸法ｔ１の比ｔ１／Ｔ１が、たとえば０．３≦ｔ１／Ｔ１≦０．６となるように調整することが容易である。また、パンチ７１，７２，８１，８２の各々の移動量を制御することで、鍔部４０での圧縮度合と巻芯部３０での圧縮度合とが互いに等しくなるようにすることも容易である。
その後、下パンチアセンブリ７０および上パンチアセンブリ８０がダイ６１に対して上方に移動されることによって、成形体２０Ａがダイ６１の外へ持ち出される。そして、下パンチアセンブリ７０と上パンチアセンブリ８０とが互いに離隔されることにより、成形体２０Ａが取り出される。
次に、成形体２０Ａが焼成炉で焼成される。この焼成により、フェライト焼結体２０が得られる。続いて、フェライト焼結体２０がバレル内に投入され研磨材により研磨される。このバレル研磨により、フェライト焼結体２０からバリが除去され、フェライト焼結体２０の外表面（特に、角部や稜線部）に曲面状の丸みがもたらされる。
続いて、上記フェライト焼結体からなるフェライトコア２０の鍔部４０の下面４６に端子電極５０が形成される。たとえば、鍔部４０の下面４６にＡｇ等を導電成分として含む導電性ペーストが塗布され、次いで、焼付け処理が施されることによって下地金属層が形成される。その後、電気めっき法により、下地金属層の上にニッケル（Ｎｉ）めっき膜と錫（Ｓｎ）めっき膜とが順次形成されることにより、端子電極５０が形成される。なお、端子電極５０は、金属板を加工したものを含む構成とされてもよい。
次いで、フェライトコア２０の巻芯部３０に巻線５５が巻回されるとともに、巻線５５の端部が端子電極５０に熱圧着等の公知の手法によって接合される。このようにして、コイル部品１が完成される。
フェライト焼結体２０は、たとえば、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ－Ｚｎ系フェライト、Ｃｕ－Ｚｎ－Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ－Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ－Ｍｇ－Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライトなど、要求される特性に応じて任意のフェライト材料から構成され得る。
フェライト焼結体からなるフェライトコア２０の内部、すなわち、巻芯部３０および鍔部４０の各々の内部には、ポアが存在している。この発明では、巻芯部３０におけるポア率は０．０５％以上かつ１．００％以下であることを特徴としている。ポア率は、以下のようにして求めたものである。
イオンミリング装置（日立ハイテクノロジーズ社製：ＩＭ４０００）を用いて、評価対象のフェライトコア２０を研磨処理し、評価箇所である巻芯部３０のほぼ中央部の断面を露出させた。続いて、走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製：Ｓ－４８００）を用いて、上記露出させた断面を、２次電子線を用い、加速電圧１ｋＶ、測定時間２０秒、倍率１０００倍、画像ピクセル１２６０×８８０の条件において、１視野あたり９５μｍ×１２６μｍの範囲で６箇所撮影した。次いで、画像解析ソフトウェア（旭化成エンジニアリング社製：Ａ像君）を使用して、撮影した画像のポアを粒子抽出し、これを２値化処理してポアの総面積を求め、ポアの総面積からポア面積率を計算した。このポア面積率をもって、ポア率とした。
なお、２値化処理については、具体的には以下のようにした。まず、撮影した画像の各ピクセルの濃淡（光の強さ）を有理数で算出し、さらに当該有理数を０（濃）から２５５（淡）までの２５６段階（８ビット）に変換し、これを濃淡値とする。次に、各画像の濃淡値とその度数（ピクセル数）をヒストグラムで示す。この際、濃淡値のＤ５０が７５－１２５とならない画像は解析画像としては棄却する。さらに、当該画像の濃淡値の「Ｄ９０－Ｄ１０」を濃淡値の広がり値とし、この広がり値が２０－３５とならない画像も解析画像としては棄却する。なお、濃淡値のＤ５０が７５－１２５となる画像かつ広がり値が２０－３５となる画像が６箇所以上撮影できない場合は撮影条件を見直す。
以上のように選定された解析画像について、前述のヒストグラムにおいて、度数（ピクセル数）の濃淡値０からの積み上げ曲線を算出し、当該積み上げ曲線に対し、第１近似直線、第２近似直線を次のように引く。
第１近似直線：積み上げ曲線のＤ３０に相当する点と、Ｄ４０に相当する点を結ぶ直線。
第２近似直線：積み上げ曲線のＤ１０に相当する点から濃淡値を－３０した濃淡値に対応する積み上げ曲線上の点と、積み上げ曲線のＤ１０に相当する点から濃淡値を－４０した濃淡値に対応する積み上げ曲線上の点とを結ぶ直線。
そして、第１近似直線と第２近似直線の２等分線と、積み上げ曲線とが交わる点における濃淡値を、２値化処理のしきい値とする。すなわち当該しきい値となる濃淡値以下の濃淡値のピクセルをポアと判定し、ピクセル数を基準にポア面積率を算出し、これをポア率とする。
ポア率は、１．００％以下である場合は、フェライトコア形状の設計自由度と機械的強度との両立を図ることができ、０．７０％以下であれば、細い巻芯部形状となった場合でも製造工程での巻芯部の付け根が折れることを劇的に改善でき、０．５０％以下であれば、厳しい信頼性試験条件を満足できる。よって、巻芯部３０におけるポア率は、前述したように、１．００％以下にされるが、さらに低くして、より好ましくは、０．７０％以下とされ、最も好ましくは、０．５０％以下とされる。
図８には、実際に作製された、いくつかのフェライト焼結体の断面のＳＥＭ撮影像が示されている。図８（Ａ）～（Ｄ）に示すフェライト焼結体を作製して、各々のポア率を測定したところ、（Ａ）のフェライト焼結体はポア率０．１％であり、（Ｂ）のフェライト焼結体はポア率０．４％であり、（Ｃ）のフェライト焼結体はポア率２．４％であり、（Ｄ）のフェライト焼結体はポア率３．０％であった。図８（Ａ）～（Ｄ）において、黒く映っている斑点がポアである。
図８（Ａ）～（Ｄ）の間で比較すればわかるように、ポアは（Ｄ）において最も大きくかつ最も多く、（Ｄ）、（Ｃ）、（Ｂ）、（Ａ）の順で、より小さくかつより少なくなっていて、（Ａ）において最も小さくかつ最も少なくなっている。
また、縦７．０ｍｍ×横２７．５ｍｍ×厚み１ｍｍの板状のフェライト焼結体について、３点曲げ強度を測定したところ、ポア率が２．５％以上である従来品に相当するフェライト焼結体に比べて、
（１）ポア率が０．７０％を超えかつ１．００％以下のフェライト焼結体では、１５％の強度向上が確認され、
（２）ポア率が０．５０％を超えかつ０．７０％以下のフェライト焼結体では、３９％の強度向上が確認され、
（３）ポア率が０．０５％を超えかつ０．５０％以下のフェライト焼結体では、８２％の強度向上が確認された。
（１）ポア率が０．７０％を超えかつ１．００％以下のフェライト焼結体では、１５％の強度向上が確認され、
（２）ポア率が０．５０％を超えかつ０．７０％以下のフェライト焼結体では、３９％の強度向上が確認され、
（３）ポア率が０．０５％を超えかつ０．５０％以下のフェライト焼結体では、８２％の強度向上が確認された。
なお、ポア率が０．０５％以下のフェライト焼結体では、上記（３）の場合を超える強度向上効果は確認されなかった。これは、破壊起点が、フェライト焼結体の内部のポアから表面のポアに変化したためであると推測される。したがって、ポア率を０．０５％以下にあえてする必要はなく、０．０５％を超える値であれば十分であると言える。
フェライトコア２０の強度向上のためには、巻芯部３０での強度向上だけでなく、鍔部４０での強度向上をも図ることが好ましい。鍔部４０は、巻芯部３０に比べ、粉末成形上、ポア率を低減することが難しい一方、強度や特性に対するポア率の影響が巻芯部３０より低いため、巻芯部３０よりも若干高めに設定することが実用上好ましい。したがって、鍔部４０におけるポア率は、巻芯部３０におけるポア率より０．２０％程度高いことが好ましい。より具体的には、鍔部４０におけるポア率は、０．０５％以上かつ１．２０％以下であることが好ましく、０．８４％以下であることがより好ましく、０．６０％以下であることが最も好ましい。
鍔部４０でのポア率の測定は、評価箇所を鍔部４０のほぼ中央部の断面とした以外、前述した巻芯部３０でのポア率の測定と同様の方法により行なうことができる。
上述したようなポア率、より具体的には、前述の図８（Ａ）～（Ｄ）に示したようなポア率は、フェライト焼結体２０を得るため、一例として、以下のような焼成プロファイルを採用したとき、実現できることが確認された。
（１）６００℃から１２００℃までを２５時間かけて昇温し、その後６００℃まで２５時間かけて降温する、焼成プロファイルを採用したとき、巻芯部３０のポア率が０．０５％以上かつ１．００％以下となり、鍔部４０のポア率が０．０５％以上かつ１．２０％以下となった。
（２）６００℃から１２００℃までを８０時間かけて昇温し、その後６００℃まで８０時間かけて降温する、焼成プロファイルを採用したとき、巻芯部３０のポア率が０．０５％以上かつ０．７０％以下となり、鍔部４０のポア率が０．０５％以上かつ０．８４％以下となった。
（３）６００℃から１２００℃までを２１０時間かけて昇温し、その後６００℃まで２１０時間かけて降温する、焼成プロファイルを採用したとき、巻芯部３０のポア率が０．０５％以上かつ０．５０％以下となり、鍔部４０のポア率が０．０５％以上かつ０．６０％以下となった。
このように、６００℃から１２００℃までの昇温過程に、２５時間、８０時間または２１０時間というような極めて長い時間をかけると、焼結が完了するまでの時間が長くなり、ポアを形成する空気を排出するための時間を十分に取ることができ、そのため、ポア率を低くすることができたものと推測される。前述したポア率が２．５％以上である従来品に相当するフェライト焼結体は、６００℃から１２００℃まで、４℃／分の速度で昇温して得られたものである。
なお、上記焼成プロファイルによるポア率の制御はあくまで一例であり、他の方法で所望のポア率を設定しても、同じ効果が得られる。したがって、巻芯部３０におけるポア率が１．００％以下であるフェライトコア２０は、上述した焼成プロファイルを採用する以外の方法によって実現するようにしてもよい。
巻芯部３０におけるポア率が１．００％以下であるフェライトコア２０を構成するフェライト焼結体は、５．２ｇ／ｃｍ３以上かつ５．４ｇ／ｃｍ３以下というような高い密度を示した。このように、５．２ｇ／ｃｍ３以上かつ５．４ｇ／ｃｍ３以下という密度にすることにより、ポア率を１．００％以下に低減する効果が劇的に発揮される、なお、密度はアルキメデス法を用いて求めればよい。
図２を参照して、フェライトコア、すなわちフェライト焼結体２０の長さ方向Ｌｄに測定した長さ寸法Ｌは、好ましくは、０．２ｍｍ以上かつ６．０ｍｍ以下である。このような比較的小さい寸法を有するフェライトコア２０は、機械的強度が低くなりがちであり、そのため、ポア率を低くして機械的強度の向上を図ることに意義がある。
また、フェライト焼結体２０の幅方向Ｗｄに測定した寸法について、巻芯部３０の寸法ｗは、好ましくは、鍔部４０の寸法Ｗの０．３倍以上かつ０．６倍以下である。同様に、フェライト焼結体２０の高さ方向Ｔｄに測定した寸法について、巻芯部３０の寸法ｔは、好ましくは、鍔部４０の寸法Ｔの０．３倍以上かつ０．６倍以下である。このような寸法関係に選ばれると、巻芯部３０と鍔部４０との間で、高さ方向Ｌｄおよび幅方向Ｗｄでの段差を大きくできるため、巻芯部３０のまわりで巻線５５を配置できる領域を広く確保することができる。
［第２の実施形態］
図６を参照して、フェライトコア２１は上下非対称形状であり、フェライトコア２１の巻芯部３０は、鍔部４０の高さ方向Ｔｄの中心Ｃ１からずれた位置に設けられている。より具体的には、巻芯部３０の高さ方向Ｔｄの中心Ｃ２は、鍔部４０の高さ方向Ｔｄの中心Ｃ１より上方へずれた位置に設けられている。巻芯部３０の中心Ｃ２と鍔部４０の中心Ｃ１とのずれ量Ｂは、たとえば、０．０１～０．０２５ｍｍ程度とすることができる。
図６を参照して、フェライトコア２１は上下非対称形状であり、フェライトコア２１の巻芯部３０は、鍔部４０の高さ方向Ｔｄの中心Ｃ１からずれた位置に設けられている。より具体的には、巻芯部３０の高さ方向Ｔｄの中心Ｃ２は、鍔部４０の高さ方向Ｔｄの中心Ｃ１より上方へずれた位置に設けられている。巻芯部３０の中心Ｃ２と鍔部４０の中心Ｃ１とのずれ量Ｂは、たとえば、０．０１～０．０２５ｍｍ程度とすることができる。
この実施形態によれば、端子電極５０（図１参照）は、鍔部４０の下面４６に形成される。すなわち、端子電極５０は、中心Ｃ１に対して巻芯部３０が片寄った側とは反対側に配置された下面４６に形成される。このため、巻芯部３０の中心Ｃ２と鍔部４０の中心Ｃ１とが一致する場合に比べて、巻芯部３０と端子電極５０との離間距離を広くすることができる。これにより、端子電極５０の形成領域を広く確保できる。また、巻芯部３０に巻回された巻線５５（図１参照）と端子電極５０との離間距離を広くすることができる。このため、巻芯部３０に巻回された巻線５５と端子電極５０との間でショート不良を発生しにくくすることができる。さらに、たとえばコイル部品を回路基板に実装したときに、巻芯部３０に巻回された巻線５５を、回路基板上の回路パターンから遠ざけることができる。これにより、コイル部品の巻線５５によって上記回路パターンに渦電流を生じにくくすることができ、渦電流損の増加によるＱ値の低下を抑制することができる。
また、フェライトコア２１を上下非対称形状にすると、粉末プレス成形時の圧力のコントロールが難しく、巻芯部３０が折れやすいため、この発明のポア率低減による強度向上の効果がより意義あるものとなる。
このフェライトコア２１は、第１実施形態の製造方法と実質的に同様の製造方法により製造することができる。
［第３の実施形態］
図７を参照して、フェライトコア２２の巻芯部３０は、その長さ方向Ｌｄと直交する断面形状が楕円状または略楕円状であり、断面の長径方向が幅方向Ｗｄに向いている本体部３５と、本体部３５の幅方向Ｗｄの両端部から外方に突出するリブ３６とを有している。リブ３６は、製造工程におけるパンチの破損を防止するために設けられている。
図７を参照して、フェライトコア２２の巻芯部３０は、その長さ方向Ｌｄと直交する断面形状が楕円状または略楕円状であり、断面の長径方向が幅方向Ｗｄに向いている本体部３５と、本体部３５の幅方向Ｗｄの両端部から外方に突出するリブ３６とを有している。リブ３６は、製造工程におけるパンチの破損を防止するために設けられている。
このフェライトコア２２では、長さ方向Ｌｄに直交する巻芯部３０の断面が楕円状または略楕円状に形成されているため、巻芯部３０に巻線５５（図１参照）を巻回しやすく、巻線５５を巻回したときに巻線５５の断線を生じにくくすることができる。
なお、巻芯部３０の断面が単純な円形である場合、これを粉末プレス成形で得ることは非常に難しい。しかし、この実施形態のように、巻芯部３０にリブ３６を設けるようにすれば、ポア率低減をより実現しやすくなる。
この実施形態において、鍔部４０の高さ寸法Ｔに対する、巻芯部３０の高さ方向Ｔｄに沿った最大寸法ｔの比ｔ／Ｔは、０．３≦ｔ／Ｔ≦０．６であることが好ましく、また、鍔部４０の幅寸法Ｗに対する、巻芯部３０の幅方向Ｗｄに沿った最大寸法ｗの比ｗ／Ｗは、０．３≦ｗ／Ｗ≦０．６であることが好ましい。
このフェライトコア２２は、第１実施形態の製造方法と実質的に同様の製造方法により製造することができる。
以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他種々の実施形態が可能である。
たとえば、上述した実施形態は、１本のワイヤを備えるコイル部品に備えるフェライトコアに関するものであったが、たとえばコモンモードチョークコイルを構成するコイル部品またはトランスを構成するコイル部品のように、複数本のワイヤを備えるコイル部品に備えるフェライトコアに対しても、この発明を適用することができる。また、コイル部品以外の巻線型電子部品（たとえば、アンテナ）に備えるフェライトコアに対しても、この発明を適用することができる。
また、コイル部品を構成する場合、フェライトコアに備える１対の鍔部間を連結する板状コアをさらに備えていてもよい。この構成によれば、磁束が周回する閉磁路を構成することができる。また、１対の鍔部の上面間をつなぐように、樹脂でコーティングされていてもよい。
また、図示したフェライトコアは、横巻きタイプのコイル部品に適用されるものであったが、縦巻きタイプのコイル部品に適用されるフェライトコアに対しても、この発明を適用することができる。
また、この発明は、上述した異なる実施形態間において、構成を部分的に置換したり、組み合わせたりしたものにも及ぶ。
１０ コイル部品
２０，２１，２２ フェライトコア（フェライト焼結体）
３０ 巻芯部
４０ 鍔部
２０，２１，２２ フェライトコア（フェライト焼結体）
３０ 巻芯部
４０ 鍔部
Claims (12)
- 長さ方向に延びる巻芯部と、前記巻芯部の前記長さ方向の両端に設けられ、前記長さ方向に直交する高さ方向において前記巻芯部から張り出した鍔部と、が一体的に形成されたフェライト粉末の加圧成形体の焼結体であるフェライト焼結体そのものからなり、
前記高さ方向に測定した寸法について、前記巻芯部の寸法は前記鍔部の寸法の０．３倍以上かつ０．６倍以下であり、
前記巻芯部および前記鍔部の内部には、ポアが存在し、
前記巻芯部における前記ポアの存在割合は０．０５％以上かつ１．００％以下であり、
前記鍔部における前記ポアの存在割合は０．０５％以上かつ１．２０％以下である、
フェライトコア。 - 前記巻芯部における前記ポアの存在割合は０．７０％以下である、請求項１に記載のフェライトコア。
- 前記巻芯部における前記ポアの存在割合は０．５０％以下である、請求項２に記載のフェライトコア。
- 前記鍔部における前記ポアの存在割合は０．８４％以下である、請求項１ないし３のいずれかに記載のフェライトコア。
- 前記鍔部における前記ポアの存在割合は０．６０％以下である、請求項４に記載のフェライトコア。
- 前記フェライト焼結体の密度は５．２ｇ／ｃｍ３以上かつ５．４ｇ／ｃｍ３以下である、請求項１ないし５のいずれかに記載のフェライトコア。
- 前記鍔部は、前記高さ方向だけでなく、前記長さ方向および前記高さ方向の双方に直交する幅方向においても前記巻芯部から張り出している、請求項１ないし６のいずれかに記載のフェライトコア。
- 前記高さ方向に測定した寸法および前記幅方向に測定した寸法の双方について、前記巻芯部の寸法は前記鍔部の寸法の０．３倍以上かつ０．６倍以下である、請求項７に記載のフェライトコア。
- 前記フェライト焼結体の前記長さ方向に測定した寸法は０．２ｍｍ以上かつ６．０ｍｍ以下である、請求項１ないし８のいずれかに記載のフェライトコア。
- 前記鍔部の前記高さ方向の一方側に形成された端子電極をさらに備える、請求項１ないし９のいずれかに記載のフェライトコア。
- 請求項１０に記載のフェライトコアと、
前記巻芯部に配置された巻線と、
を備え、
前記巻線の両端が前記端子電極に電気的に接続されている、
巻線型コイル部品。 - 前記鍔部の前記高さ方向の他方側に配置された板状コアをさらに備える、請求項１１に記載の巻線型コイル部品。
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