JP2009021310A - 巻線型電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直流重畳特性を改善し、インダクタンスを適宜設定することができるＨ型の巻線型電子部品を提供する。
【解決手段】本発明の巻線型電子部品１０は、巻芯部１１とその両端に形成された一対の鍔部１２を有するコア１３、一対の鍔部１２の間で巻芯部１１に巻回された巻線１４と、一対の鍔部１２の間で巻線１４を封止する、磁粉を含有する磁性樹脂部１５と、を備え、磁性樹脂部１５の上側の鍔部１２に接する部分に実質的に磁粉を含まない非磁性層１５Ａが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コアの巻芯部に巻回された巻線が磁粉を含む磁性樹脂部によって封止された巻線型電子部品に関し、更に詳しくは、直流重畳特性を改善した巻線型電子部品及びその製造方法に関するものである。

従来の巻線型電子部品としては、例えば特許文献１〜３に記載のものがある。特許文献１には、つば付コアにコイルを巻いてインダクタンス素子を形成し、磁性粉末と樹脂材料を含む複合磁性材料の液にインダクタンス素子を浸漬して、巻線を複合磁性材料で封止したインダクタンス素子が記載されている。また、特許文献２にはドラムコアに巻線を巻回してなるコイル本体の全体を磁性体粉末と合成樹脂とを混合してなるマグネット樹脂で覆うリニアリティコイルが記載されている。また。特許文献３にも特許文献１、２と同様に巻線が磁粉入り外装樹脂によって封止されたコイル部品が記載されている。

これらの巻線型電子部品は、基本的にはいずれも例えば図３に示すように、巻芯部１Ａとその上下両端に形成された鍔部１Ｂを有するコア１と、コア１の巻芯部１Ａに巻回される巻線２と、下側の鍔部１Ｂに設けられ且つ巻線２の両端が電気的に接続された複数の端子電極３と、上下の鍔部１Ｂの間で巻線２を封止する磁性樹脂部４と、を備え、一対の鍔部１Ｂを上下に配置し、下側の鍔部１Ｂに形成された端子電極３を介して基板に実装して使用される。

特開昭６１−１３６２１３ 特開２０００−１５０２６０ 特開２００５−３１０９８２

しかしながら、従来の巻線型電子部品は、巻芯部１Ａに磁束が集中すると共に磁性樹脂部で閉磁路を形成しているため、巻線型電子部品に直流電流を印加した時のインダクタンス値の変化率が大きくなり、直流重畳特性が悪化することがある。直流重畳特性を改善するためには、磁束の向きと直交する方向に非磁性層を平面状に形成すれば磁束の集中が軽減される。しかしながら、この場合には磁性樹脂部の磁粉が樹脂部に均一に混じっているため、液状の磁性樹脂を塗布して磁性樹脂部として形成されると、磁性樹脂部が閉磁路を形成するため、直流重畳特性が悪化する問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、直流重畳特性を改善し、インダクタンスを適宜設定することができるＨ型の巻線型電子部品及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載の巻線型電子部品は、巻芯部とその両端に形成された一対の鍔部を有するコア、上記一対の鍔部の間で上記巻芯部に巻回された巻線と、を備えた巻線型電子部品において、上記巻線が磁粉を含む磁性樹脂部によって封止され、上記磁性樹脂部のいずれか一方の鍔部に接する部分に実質的に上記磁粉を含まない非磁性層が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の巻線型電子部品は、請求項１に記載の発明において、上記磁性樹脂部での上記磁粉の含有量が２０〜８０容量％であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の巻線型電子部品の製造方法は、巻芯部とその両端に形成された一対の鍔部を有するコア、上記一対の鍔部の間で上記巻芯部に巻回された巻線と、上記鍔部の間で上記巻線を封止する磁性樹脂部と、を備えた巻線型電子部品を製造する方法であって、上記巻線に磁粉を含む液状の熱硬化性樹脂を塗布する工程と、上記一対の鍔部を上下にして上記液状の熱硬化性樹脂内で上記磁粉を沈降させる工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載の巻線型電子部品の製造方法は、請求項３に記載の発明において、上記磁粉の含有量が２０〜８０容量％であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載の巻線型電子部品の製造方法は、請求項３または請求項４に記載の発明において、上記磁粉を含む液状の熱硬化性樹脂の粘度が０．０１〜１５．００Ｐａ・ｓであることを特徴とするものである。

本発明によれば、直流重畳特性を改善し、インダクタンスを適宜設定することができるＨ型の巻線型電子部品及びその製造方法を提供することができる。

以下、図１、図２に示す実施形態に基づいて本発明について説明する。尚、各図中、図１は本発明の巻線型電子部品の一実施形態を示す断面図、図２の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示す巻線型電子部品の製造工程の要部を工程順に示す断面図である。

本実施形態の巻線型電子部品１０は、例えば図１に示すように、巻芯部１１とその上下両端に形成された鍔部１２を有するコア１３と、コア１３の巻芯部１１に巻回された絶縁皮膜付きの巻線１４と、上下の鍔部１２の間で巻線１４を封止する磁粉を含有する熱硬化性樹脂からなる磁性樹脂部１５と、下方の鍔部１２の下面に設けられ且つ巻線１４の端部が接続された端子電極１６と、を備え、コア１３の断面形状がＨ型に形成されている。

本実施形態では磁性樹脂部１５は、図１に示すように、上側の鍔部１１Ｂの近傍に形成された実質的に磁粉を含有しない非磁性層１５Ａと、磁粉を含有する磁性層１５Ｂとから形成されている。非磁性層１５Ａは、実質的に磁粉を含有しないため、熱硬化性樹脂の透磁率と実質的に同一で、磁性層１５Ｂと比較して透磁率が小さく、磁路ギャップ層として形成されている。このように磁性樹脂部１５に非磁性層１５Ａからなる磁路ギャップを設けることにより、磁性樹脂部１５での磁束の集中を抑制あるいは防止し、磁気的に飽和し難く、直流重畳特性が改善されて、定格電流を大きく取ることができ、安定したインダクタンスを得ることができる。また、非磁性層１５Ａの厚みを調整することにより、インダクタンスを適宜調整することができる。直流重畳特性を改善するためには、非磁性層１５Ａの厚みは、磁性樹脂部１５の全長（上下の鍔部１２、１２の対向する面間の寸法）の少なくとも５％に設定されていることが好ましい。また、磁性層１５Ｂの透磁率は、磁粉の含有量によって異なるが、例えば２〜１５の範囲が好ましい。

コア１３の材料は、透磁率の高い材料であれば特に制限されないが、例えばフェライト等の透磁率の高い磁性材料が好ましい。磁粉樹脂層１５の磁粉の材料としては、磁性体材料であれば特に制限されないが、例えばＭｎ−Ｚｎ系やＮｉ−Ｚｎ系のフェライト材料が好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂及びポリエステル樹脂などが好ましい。液状の熱硬化性樹脂は、主成分である熱硬化性樹脂と、副成分である分散剤等の添加剤とを含んでいる。また、端子電極１６の材料は、電極として用いられる金属であれば特に制限されないが、例えば銀、ニッケル、銅及び錫の合金によって形成されている。

磁性樹脂部１５の非磁性層１５Ａは、磁粉を含む液状の熱硬化性樹脂（以下、「磁粉樹脂液」と称す。）を巻線部１４に塗布し、液状の熱硬化樹脂内で磁粉が自重により沈降し、液状の熱硬化性樹脂から分離することによって、実質的に磁粉を含まない熱硬化性樹脂層とし形成される。磁粉が液状の熱硬化性樹脂内で沈降、分離するためには、磁粉の粒径、磁粉の含有量及び磁粉樹脂液の粘度等を適正値に設定する必要がある。

磁粉の粒径は、磁粉樹脂液の粘度によって変わるため、磁粉樹脂液内で沈降する粒径であれば特に制限されないが、例えば平均粒径が５０μｍ以上のものが好ましい。磁粉の含有量は、例えば磁粉樹脂液の２０〜８０容量％であることが好ましい。磁粉の含有量が２０％未満では磁性層１５Ｂとしての透磁率が小さく、閉磁路を形成するには不十分であり、８０％を超えると非磁性層１５Ａを形成し難くなる。磁粉樹脂液の粘度は、０．０１〜１５．００Ｐａ・ｓの範囲が好ましい。磁粉樹脂液の粘度がこの範囲を外れると、流動性が高すぎたり流動性が低すぎたりして、所望の形態の磁性樹脂部１５を得難くなる。

次に、本実施形態の巻線型電子部品の製造方法について図２の（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。まず、巻芯部１１及び一対の鍔部１２を有するコア１３を用意する。このコア１３の下側の鍔部１２に導電性ペーストを塗布し、加熱処理して左右一対の端子電極１６を形成した後、巻線１４を所定の巻数だけ巻芯部１１に巻回し、巻線１４の両端部を端子電極１６に接合することによって巻線型電子部品本体１０Ａを作製する。

次いで、巻線型電子部品本体１０Ａを下記磁粉樹脂液内に浸漬して、巻芯部１１両端の鍔部１２、１２の巻線１４に磁粉樹脂液１５０を塗布した後、巻線型電子部品１０Ａを磁粉樹脂液から引き上げ、図２の（ａ）に示すように一対の鍔部１２、１２を上下にして１０〜１５０分静置し、磁粉樹脂液部１５０において磁粉が沈降し、図２の（ｂ）に示すように実質的に磁粉が含有しない透明な未硬化の非磁性層１５１が形成されるのを待つ。静置時間を調整することによって透明な樹脂層の厚みを適宜調整することができる。
磁粉樹脂液
（１）磁粉：Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト
磁粉の平均粒径：５８μｍ
磁粉の含有量：４５容量％
（２）液状の熱硬化性樹脂：エポキシ樹脂＋分散剤等の添加剤
（３）磁粉樹脂液の粘度：６Ｐａ・ｓ

図２の（ｂ）に示すように磁粉樹脂液部１５０において磁粉が熱硬化性樹脂から分離して、磁粉を実質的に含まない未硬化の非磁性層１５１と磁粉が濃縮された未硬化の磁性層１５２が形成された後、８０℃以上の温度に加熱し、その温度で熱硬化性樹脂を２０〜２４０分間熱処理すると、熱硬化性樹脂が硬化して、巻線１４を封止する、非磁性層１５Ａと磁性層１５Ｂからなる磁粉樹脂部１５が形成されて図１に示す巻線型電子部品１０が得られる。

以上説明したように本実施形態によれば、巻芯部１１とその両端に形成された一対の鍔部１２を有するコア１３、一対の鍔部１２の間で巻芯部１１に巻回された巻線１４と、一対の鍔部１２の間で巻線１４を封止する、磁粉を含有する磁性樹脂部１５と、を備え、磁性樹脂部１５の上側の鍔部１２に接する部分に実質的に磁粉を含まない非磁性層１５Ａが形成されているため、巻線型電子部品１０の巻線１４に直流が印加されても磁粉樹脂部１５に非磁性層１５Ａが磁路ギャップ層となって磁性樹脂部１５での磁束の集中を抑制あるいは防止して直流重畳特性が改善されて、定格電流を大きく取ることができ、安定したインダクタンスを得ることができる。また、非磁性層１５Ａの厚みを調整することにより、インダクタンスを適宜調整することができる。

また、本実施形態によれば、磁性樹脂部１５での磁粉の含有量を２０〜８０容量％に調整し、また、磁粉樹脂液の粘度を０．０１〜１５．００Ｐａ・ｓに調整するようにしたため、実質的に磁粉を含まない非磁性層１５Ａを磁性樹脂部１５に確実に形成することができる。

また、本実施形態の巻線型電子部品の製造方法によれば、コア１３の巻芯部１１に巻回された巻線１４に磁粉樹脂液１５０を塗布する工程と、一対の鍔部１２を上下にして磁粉樹脂液１５０内で磁粉を沈降させる工程と、を備えているため、磁粉樹脂液１５０の上端部に実質的に磁粉を含まない非磁性層１５Ａを形成すると共に非磁性層１５Ａの下側に磁粉が濃縮された磁性層１５Ｂを形成することにより、本実施形態の巻線型電子部品１０を確実に製造することができる。

尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。本発明の巻線型電子部品の各要素は必要に応じて適宜設計変更することができる。要は、巻芯部を封止する磁性樹脂部に非磁性層を設けた巻線型電子部品であれば本発明に包含される。

本発明は、電子機器や通信機器等に使用される巻線型電子部品に好適に利用することができる。

本発明の巻線型電子部品の一実施形態を示す軸芯方向の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示す巻線型電子部品用コアを製造する方法の要部を工程順に示す工程図である。 従来の巻線型電子部品の一例を示す軸芯方向の断面図である。

符号の説明

１０ 巻線型電子部品
１１ 巻芯部
１２ 鍔部
１３ コア
１４ 巻線
１５ 磁性樹脂部
１５Ａ 非磁性層

Claims (5)

1. 巻芯部とその両端に形成された一対の鍔部を有するコア、上記巻芯部に巻回された巻線と、上記一対の鍔部の間で上記巻線を封止する、磁粉を含有する磁性樹脂部と、を備えた巻線型電子部品において、上記磁性樹脂部の上記一対の鍔部のいずれか一方の側に実質的に上記磁粉を含まない非磁性層が形成されていることを特徴とする巻線型電子部品。
2. 上記磁粉の含有量が上記磁性樹脂部の２０〜８０容量％であることを特徴とする請求項１に記載の巻線型電子部品。
3. 巻芯部とその両端に形成された一対の鍔部を有するコア、上記巻芯部に巻回された巻線と、上記一対の鍔部の間で上記巻線を封止する、磁粉を含有する磁性樹脂部と、を備えた巻線型電子部品を製造する方法であって、上記巻線に上記磁粉を含む液状の熱硬化性樹脂を塗布する工程と、上記一対の鍔部を上下にして上記液状の熱硬化性樹脂内で上記磁粉を沈降させる工程と、を備えたことを特徴とする巻線型電子部品の製造方法。
4. 上記磁粉の含有量が上記磁性樹脂部の２０〜８０容量％であることを特徴とする請求項３に記載の巻線型電子部品の製造方法。
5. 上記磁粉を含む液状の熱硬化性樹脂の粘度が０．０１〜１５．００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の巻線型電子部品の製造方法。
   

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