JP2005217280A - フェライト磁心およびこれを用いた面実装型コイル部品、並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
両端に鍔部と胴部を有するフェライト磁心において、加工能率が極めて高い芯なし研削加工を採用することが出来るフェライト磁心であり、また前記鍔部の側面に形成した端子電極を用いて、回路基板へ安定した実装が可能なフェライト磁心と、これを用いた面実装型コイル部品、並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】
巻線を巻き回する胴部と、胴部の両端に備えた一体の鍔部からなるフェライト磁心において、前記鍔部の横断面形状を角丸めされたｎ角（ｎは６以上の自然数）略正多角形状とし、前記胴部の横断面形状を前記鍔部の横断面形状と相似形とし、前記胴部の各角部を前記鍔部の各一辺と対向させたフェライト磁心とする。
【選択図】
図１

Description

本発明は、トランスやチョークコイルなどの面実装型コイル部品用のフェライト磁心に関し、特には鍔部が多角形のフェライト磁心と面実装型コイル部品、並びにその製造方法に関する。

各種電子機器に用いられるトランスやチョークコイル等のインダクタンス素子を構成する面実装型コイル部品には、フェライト磁心が広く用いられている。このフェライト磁心として、軸方向の両端に形成された円形状鍔部間に断面円形状の胴部を有するドラムコアが良く知られている。以下フェライト磁心をドラムコアと呼ぶ場合がある。前記面実装型コイル部品はドラムコアの胴部に絶縁−被覆導線を巻き回し、巻線端部を鍔部に形成した端子電極部に半田付け等により固着して構成される。
このような円形状鍔部を有するドラムコアを用いた面実装型コイル部品において、前記鍔部の側面を実装面とする場合には、回路基板への安定した実装を得るために転がりを防ぐことが必要となる。その手段として鍔部１０ａ、１０ｂを角形状にしたものや（図７）、円形状鍔部の一部に直線部を設けた面実装型コイル部品（図８）がある。

円形状鍔部を有するドラムコアの加工は、その転がり性を利用し、図６に示す芯なし研削盤により、円柱状に形成されたフェライト被加工物を調整車１００により回転させながら、その中間部位を研削車の砥石２００で切り込み、軸方向の両端に円形状鍔部と円形状鍔部間に断面円形状の胴部を有するドラムコアとして形成していた。このような芯なし研削は、被加工物の供給排出が容易であるとともに、研削に際して研削車の砥石を移動させる必要がないので、加工能率が極めて高い方式である。
一方、図７、８に示したような鍔部が円形状ではないドラムコアの場合には、加工に供されるフェライト被加工物は転がり性を有さない、あるいは乏しいことから、単に芯なし研削を適用しても、胴部を形成できない、あるいは胴部の切り込み量が不均等になるといった問題が生じる。そこで角柱状のフェライト被加工物の端面に凹部もしくは凸部を形成し、これをセンターとしてフェライト被加工物を回転させて胴部の加工行ったり（特許文献１）、或いは、被加工物の形状を工夫し、フェライト粉体の成型工程において円柱体の両端部分にのみ周面の一部を切り欠いた形のカット部Ｃを設け、芯なし研削盤により中間部分を研削砥石で切り込んで円環溝を形成して、両端部分に前記カット部（直線部）を有する鍔部を備えたドラムコアとしていた（特許文献２）。
特開平１０−１７２８５３号 特開平７−１４７２１１号

特許文献１の製造方法では、センターとなる凹部もしくは凸部の形成位置をばらつき無く形成する必要がある。しかし成形時には、金型からフェライト被加工物を取り出すときに、スプリングバックを生じて寸法変化を起こし、前記凹部もしくは凸部を精度良く形成するのが困難である。またフェライト被加工物に、後加工で凹部もしくは凸部を形成する場合には加工工数が増えてしまう。また、加工時においては凹部、凸部を支持し、センター出しを行うことが必要であり、生産効率が著しく低いものであった。
また特許文献２の製造方法は、フェライト粉体を金型により成型し、円柱体の両端部分にのみ周面の一部を切り欠いた形のカット部Ｃを設けたフェライト被加工物３０を用いるものである。このようなカット部を形成しようとすれば、金型の一部に凸部を形成する必要がある。被加工物が小型化した場合には、前記凸部も当然小さくせざるを得ず、その結果、カット部の形成が困難となるとともに、前記凸部には、成形時に他の部位に比べて大きな圧力が作用するため、金型が破損するといった問題があった。また小型化すればカット部を形成しない円柱状部分２５も減少するのであるから、芯なし研削盤のキャリアブレード１５０及び研削車２００と前記円柱状部分２５との接触が不十分となり、フェライト被加工物３０に十分な回転運動を与えることが出来ない、あるいは、安定支持することが出来ず、胴部２０ｃの切り込み量が不均等になるといった問題があった。

そこで本発明の目的は、両端に鍔部と胴部を有するフェライト磁心において、加工能率が極めて高い芯なし研削加工を採用することが出来るフェライト磁心であり、また前記鍔部の側面に形成した端子電極を用いて、回路基板へ安定した実装が可能なフェライト磁心と、これを用いた面実装型コイル部品、並びにその製造方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、巻線を巻き回する胴部と、胴部の両端に備えた一体の鍔部からなるフェライト磁心において、前記鍔部の横断面形状を角丸めされたｎ角（ｎは６以上の自然数）略正多角形状とし、前記胴部の横断面形状を前記鍔部の横断面形状と相似形とし、前記胴部の各角部を前記鍔部の各一辺と対向させたフェライト磁心である。
本発明のフェライト磁心においては、前記鍔部の第１の側面と、前記第１の側面に連続する第２の側面に形成された第１の端子電極を備え、前記第１の側面、あるいは前記第２の側面を回路基板への実装面とするものである。さらに、第２の側面と、前記第２の側面に連続する第３の側面に形成され、前記第１の端子電極と電気的に非導通な第２の端子電極を備え、前記第２の側面を回路基板への実装面とするのが好ましい。また、上記胴部と鍔部との境界部を丸取りするのも好ましい。

第２の発明は、第１の発明のフェライト磁心の胴部に巻線を巻き回し、前記巻線の端部を鍔部に形成した端子電極に接続してなる面実装型コイル部品である。

第３の発明は、第１の発明のフェライト磁心の製造方法であって、角丸めされたｎ角（ｎは６以上の自然数）略正多角形柱状フェライト被加工物の外周縁を、調整車の回転外周縁とキャリアブレードとに当接させ、前記調整車により前記フェライト被加工物を回転させる工程と、前記フェライト被加工物を介し対向して位置し、前記調整車と逆方向に回転する研削車の回転外周縁でフェライト被加工物を研削して、角丸めされたｎ角（ｎは６以上の自然数）略正多角形状の鍔部と、前記鍔部と相似形状の胴部を形成する工程を有するフェライト磁心の製造方法である。
本発明においては、前記調整車と前記研削車は所定の間隔をもって固定されており、前記フェライト被加工物を調整車の回転外周縁に沿って移動させ、調整車の回転外周縁と研削車の回転外周縁との最近接部を通過させて胴部を形成するのが好ましい。

本発明によれば、胴部とその両端に鍔部を有するフェライト磁心において、前記鍔部を略正多角形状とし、その直線状の側面を回路基板への実装面とすることで、安定した実装が可能なフェライト磁心を提供することが出来る。そして、このフェライト磁心の胴部に、巻線を巻き回し、その端部を前記鍔部に形成した端子電極に固定した面実装型コイル部品を提供することが出来る。さらには前記フェライト磁心の加工において、加工能率が極めて高い芯なし研削加工を採用することが出来、もって加工能率が高く、生産性に優れ、安価なフェライト磁心およびこれを用いた面実装型コイル部品を提供することが出来る。

図１は、本発明の一実施例に係るフェライト磁心の斜視図である。このフェライト磁心１は、鍔部１ａ、１ｂと巻線を巻き回する胴部１ｃを備え、前記鍔部１ａ、１ｂはその横断面形状が略正六角形状で、各角部は所定の寸法で角丸めされたドラムコアである。
鍔部側面の回転対称な６ヶ所に直線部を設けているので、この側面を利用して安定した面実装性を得ることが出来る。また、各角部を角丸めすることで、転がり性を付与し、鍔部側面を基準とした芯なし研削を可能としている。角丸めは大きすぎると鍔部側面の直線部が減少するため、好ましい角丸め量は鍔部寸法で異なり、転がり性と面実装性との兼ね合いによって適宜設定されるが、好ましくはＲを０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとする。鍔部の外形寸法に着目すれば、前記角丸め量Ｒは、鍔部の横断面として現れる正六角形が内接する円の直径Ｌに対して、Ｌ／７〜Ｌ／１２とするのが好ましい。
図２は、ドラムコアの胴部断面を軸方向から見た平面図である。前記胴部１ｃの横断面形状は、鍔部の横断面形状と相似形で六角形状となっている。胴部１ｃの各角部は鍔部の横断面として現れる正六角形の各一辺と対向するように構成されており、前記各角部は角丸めされている。このため、胴部１ｃに被覆導線を巻設する場合に、前記角部で導線の被覆を損傷することがない。また、小型のドラムコアの場合には、前記導線はφ０．０８程度の細線となるが、本発明のように胴部の角部を角丸めすることで、断線を防止することが出来る。

本発明において、ドラムコアの各部の寸法は特に規定されるものではないが、例えば、鍔部寸法は、その横断面として現れる正六角形が内接する円の直径で示すとφ１．０ｍｍ以上で、その厚みは０．１ｍｍ以上であり、胴部は、その横断面として現れる正六角形が内接する円の直径で示すとφ０．５ｍｍ以上であり、胴部、鍔部を含めた全体の高さは０．５ｍｍ以上である。
また、図１では鍔部１ａ，１ｂが六角形状であるが、これに限定されることは無く、ｎ角（ｎは６以上の自然数）略正多角形状であればよい。好ましくはｎ＝６〜１０である。ｎが１０を超えると転がり易くなり、安定した面実装性を得るのが困難となる。また、ｎが６未満であると、角丸めを設けても転がり性を得るのが困難となる。最も好ましい角数はｎ＝８である。

このようなフェライト磁心は、以下に示すような方法で加工される。
図５は、芯なし研削を説明するための概念図である。角部が角丸めされた略六角柱状のフェライト被加工物３０が、パーツフィーダー等の投入手段により転がり方向にレール（図示せず）に整列され、調整車１００側キャリアブレード１５０のワーク保持部１５５に供給される。本実施例のフェライト磁心は、角丸めされた略正６角形状の鍔部を有する方向性を持たない外観形状であるので、略六角柱状のフェライト被加工物３０も方向性を有さず、前記のようなバルク供給が可能となる。
フェライト被加工物３０は、キャリアブレード１５０と調整車１００の回転外周縁と当接し、ワーク保持部１５５に支持される。前記ワーク保持部１５５において、フェライト被加工物３０には調整車１００により、その回転方向とは逆方向の回転が与えられる。キャリアブレード１５０は、調整車１００とは逆方向に所定の速度で回転しており、他のワーク保持部１５５に順次フェライト被加工物３０が供給される。フェライト被加工物３０は、成形体あるいは焼結体であるが、砥石の過度の磨耗を防ぎ、加工処理数を向上する観点から、成形体として加工に供するのが好ましい。

キャリアブレード１５０の回転により、前記フェライト被加工物３０は調整車１００の回転外周縁に沿って移動し、回転しながら調整車１００の回転外周縁と研削車の砥石２００の回転外周縁との最近接部を通過する。
図６は最近接部における断面図である。フェライト被加工物３０の軸方向両端部は、位置決め板１７０ａ、１７０ｂにより回転自在な状態にて保持されている。前記調整車１００と前記研削車の砥石２００は所定の間隔をもって固定されており、前記フェライト被加工物３０はその外周を基準とし、これに倣って加工される。フェライト被加工物３０は略正６角形状であるので、角部が調整車１００と当接するときに、研削車の砥石２００の切り込み量が多くなり、直線部では少なくなる。このため、加工後のフェライト磁心１の胴部１ｃは、その鍔部１ａ，１ｂと相似形であり、前記胴部の各角部が角丸めされるとともに、前記鍔の各一辺と対向する形状となる。
また、砥石の両端を角丸めしておけば、胴部１ｃと鍔部１ａ、１ｂとの境界を丸取りして曲面状とすることが出来るので、加工後の強度を高くすることが出来る。

前記最近接部を通過した後、所定の磁心形状に加工されたフェライト被加工物３０は、キャリアブレード１５０により調整車１００の外周を回転しながら移動し、排出部にてレール（図示せず）に転がり出て、収納箱に取り出される。フェライト被加工物３０が成形体である場合には、しかる後に所定の温度で焼成され、もってフェライト磁心とされる。

図３のフェライト磁心１は、図１に示したフェライト磁心の鍔部に端子電極５，６（図中ハッチングで示す）を形成したものであり、コモンモードチョークコイルの様な、２つの巻線を有するコイル部品に用いられるものである。
前記端子電極５は、鍔部１ｂの一側面と、前記側面に連続する他の側面に形成された第１の端子電極５ａと、この第１の端子電極５ａが形成された側面と、この側面に連続する他の側面に形成され、前記第１の端子電極５ａとは電気的に非接続の第２の端子電極５ｂで構成される。同様に端子電極６は、鍔部１ａの一側面と、前記側面に連続する他の側面に形成された第３の端子電極６ａと、この第３の端子電極６ａが形成された側面と、この側面に連続する他の側面に形成され、前記第３の端子電極６ａとは電気的に非接続の第４の端子電極６ｂで構成される。
このようなフェライト磁心１の胴部に、第１の巻線として直接下層巻線（図示せず）を巻設し、さらにその上層に上層巻線（図示せず）を巻設した。そして下層巻線の両端部を第１の外部端子５ａ、第３の外部端子６ａと接続し、上層巻線の両端部を第２の外部端子５ｂ、第４の外部端子６ｂと接続してコモンモードチョークコイルなどの面実装型のコイル部品とした。本実施例の面実装型コイル部品においては、外部電極５ａ，５ｂがともに形成された鍔部側面、及び外部電極６ａ，６ｂがともに形成された鍔部側面を回路基板への実装面とし、前記下層巻線、上層巻線の両端部を、実装面とは異なる側面の端子電極に接続することで、コイル部品の実装高さを低く抑えるとともに、安定した実装性を得ることが出来た。
前記端子電極５，６は銀ペースト、銅ペーストなどの導体ペーストを印刷あるいは塗布し、焼き付けしたものであり、さらにニッケルめっき、はんだめっき、錫めっき、銅めっき、金めっきなどのめっき層を付加したものである。前記下層巻線、上層巻線の両端部は、前記端子電極と熱圧着、あるいは、ろう付けされて接続される。

図４は、他の実施例に係るフェライト磁心１の斜視図である。図１、あるいは、図３のフェライト磁心と異なる部分は、２つの鍔部の一側面に切りかき１５ａ、１５ｂを設けている点である。この切りかきは、例えば胴部に巻設される巻線の端部を鍔部側面に引き出すのに利用される。切りかき１５ａ、１５ｂは、略正６角柱状のフェライト被加工物の一側面に、予め直線状の溝部を設けておき、胴部を研削加工することで形成することが出来る。
また、前記溝部をフェライト被加工物の側面に形成するのであるから、芯なし研削時に必要とされる転がり性を損ねることがなく、また前記溝部が加工時に胴部形状に与える影響は極めて少ない。このため胴部横断面形状は図１、図３の場合と同様に略正６角形状とすることが出来る。

図４においては、鍔部の全ての側面及び主面に端子電極５，６（図中ハッチングで示す）を形成している。胴部には一つの巻線（図示せず）を有し、その端部が鍔部の切りかき１５ａ、１５ｂから引き出されて、それぞれ異なる鍔部主面の端子電極に接続される。このようなコイル部品では、鍔部の任意側面の端子電極で面実装可能とすることが出来る。

本発明においては、フェライト磁心に用いるフェライト材料は特に限定されるものでは無く、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト他、様々なフェライト材料を適用することが出来る。またフェライト被加工物は略正ｎ角の柱状体の単純形状であるので、公知の粉末成形方法を適用することが出来、粉末圧縮成形や押し出し成形などの成形手段を採用することが出来る。

以上、説明したように、本発明によれば、両端に鍔部と胴部を有し、前記鍔部の側面で回路基板へ安定した実装が可能なフェライト磁心と、前記胴部に巻き回された巻線の端部を前記鍔部に形成した端子電極に固定してなる面実装型コイル部品を提供するとともに、前記フェライト磁心の加工において、加工能率が極めて高い芯なし研削加工を採用することが出来、加工能率が高く生産性に優れ、もって安価なフェライト磁心およびこれを用いた面実装型コイル部品を得ることが出来る製造方法を提供することが出来る。

本発明の一実施例に係るフェライト磁心の外観斜視図である。 本発明の一実施例に係るフェライト磁心の胴部横断面を軸方向から見た平面図である。 本発明の他の実施例に係るフェライト磁心の外観斜視図である。 本発明の他の実施例に係るフェライト磁心の外観斜視図である。 芯なし研削を説明するための模式図である。 芯なし研削を説明するための他の模式図である。 従来のフェライト磁心の一例を示す外観斜視図である。 従来のフェライト磁心の他の例を示す外観斜視図である。 従来のフェライト磁心の加工前形状を示す外観斜視図である。

符号の説明

１、１０、２０ フェライト磁心
１ａ、１ｂ、１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ 鍔部
１ｃ、１０ｃ、２０ｃ 胴部

Claims (7)

1. 巻線を巻き回する胴部と、胴部の両端に備えた一体の鍔部からなるフェライト磁心において、前記鍔部の横断面形状が角丸めされたｎ角（ｎは６以上の自然数）略正多角形状であり、前記胴部の横断面形状が前記鍔部の横断面形状と相似形であり、前記胴部の各角部は前記鍔部の各一辺と対向することを特徴とするフェライト磁心。
2. 前記鍔部の第１の側面と、前記第１の側面に連続する第２の側面に形成された第１の端子電極を備え、前記第２の側面を回路基板への実装面としたことを特長とする請求項１に記載のフェライト磁心。
3. 第２の側面と、前記第２の側面に連続する第３の側面に形成され、前記第１の端子電極と電気的に非導通な第２の端子電極を備えたことを特長とする請求項２に記載のフェライト磁心。
4. 上記胴部と鍔部との境界部を丸取りしてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフェライト磁心。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のフェライト磁心の胴部に巻線を巻き回し、前記巻線の端部を鍔部に形成した端子電極に接続してなることを特徴とする面実装型コイル部品。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載のフェライト磁心の製造方法であって、角丸めされたｎ角（ｎは６以上の自然数）略正多角形柱状フェライト被加工物の外周縁を調整車の回転外周縁とキャリアブレードとに当接させ、前記調整車により前記フェライト被加工物を回転させる工程と、前記フェライト被加工物を介し対向して位置し、前記調整車と逆方向に回転する研削車の回転外周縁でフェライト被加工物を研削して、角丸めされたｎ角（ｎは６以上の自然数）略正多角形状の鍔部と、前記鍔部と相似形状の胴部を形成する工程を有することを特徴とするフェライト磁心の製造方法。
7. 前記調整車と前記研削車は所定の間隔をもって固定されており、前記フェライト被加工物を調整車の回転外周縁に沿って移動させ、調整車の回転外周縁と研削車の回転外周縁との最近接部を通過させて胴部を形成することを特長とする請求項６に記載のフェライト磁心の製造方法。

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