JP4172571B2

JP4172571B2 - Chip inductor

Info

Publication number: JP4172571B2
Application number: JP2001380775A
Authority: JP
Inventors: 充弘山下
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: JP2003188027A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドラムコアをスリーブコアの貫通孔に挿入し、ドラムコアの端面に巻線端末を固着し、該巻線端末とスリーブコア端面の電極層とに導電板の半田面を溶着して巻線と電極層とを接続し、スリーブコアの端面を樹脂により覆った磁気シールド型チップインダクタに係り、特にプリント基板への半田付けにＰｂフリーの半田を使用するものにおいて、リフロー時に前記導電板接続用の半田（本明細書において、半田はＳｎまたはその合金を意味するものとする。）が溶け出すことを防止する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれこの種の従来タイプの磁気シールド型チップインダクタを示す断面図および端面図である。該チップインダクタは、両端にフランジ１ａを有するドラムコア１に巻線２を巻き、巻線端末２ａはフランジ１ａの端面の導体膜３の表面に予め印刷されているセメント樹脂により仮止めされる。そしてこの巻線２を施したドラムコア１を、スリーブコア４の貫通孔４ａに挿入する。スリーブコア４の両端面には、銀ペーストをスクリーン印刷後に焼付けし、その上にＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ（半田面）を順次メッキすることにより、電極層５を設けている。
【０００３】
６は前記巻線端末２ａと前記電極層５とを接続する導電板である。該導電板６は中央部６ａから放射状に突出した複数本の腕部６ｂを有し、中央部６ａの半田面を前記巻線端末２ａに半田付けし、腕部６ｂを電極層５の半田面に半田付けする。このように、複数本の腕部６ｂと電極層５とを半田付けしているのは、電極層５をスリーブコア４の端面にスクリーン印刷により銀ペーストを塗布して電極層５を形成する場合、その内周部５ａが図２（Ｂ）に示すように円形からずれ、腕部６ｂの一部が電極層５に届かない場合でも、他の腕部６ｂが接続されることによって、接続が確保されるようにして接続の信頼性を高めるためである。
【０００４】
７ａは前記フランジ１ａとスリーブコア４の貫通孔４ａとの間の隙間を充填した樹脂、７はスリーブコア４の端面の周囲を除いて導電板６を覆うように被着して硬化させた樹脂であり、導電板６の保護と補強を兼ねたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えばチップインダクタをプリント基板に搭載するため、従来のＰｂを含む半田を使用するリフロー炉を用いる場合には、炉の温度が２３０度程度に設定されていた。しかし近年、環境汚染を考慮してＰｂフリーの半田を使用する趨勢にあり、この場合にはリフロー炉の温度は２４０℃以上となり、２５０℃〜２６０℃程度に設定される。このようにリフロー炉の温度が上昇すると、導電板６を電極層５や巻線端末２ａに接続する半田（Ｓｎ層）が溶け、温度上昇による半田の膨張およびスリーブコア４の内部に残留している空気の膨張により、腕部６ｂの先端の樹脂７と電極層５との接着の弱い部分から半田が漏れ、図２（Ｂ）に示すように、漏れた半田により半田球９が発生する。このような半田球９の発生は、該チップインダクタを搭載する基板上の回路に半田球が落下して回路を短絡させる虞を生じ、製品の耐熱信頼性を損なうという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、リフロー炉を通す際に巻線端末と電極層との導電板を接続する半田が溶出する虞がない構造のチップインダクタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のチップインダクタは、プリント基板への半田付けにＰｂフリーの半田を使用するチップインダクタであって、
巻線を施したドラムコアと、
該ドラムコアを挿入する貫通孔を有するスリーブコアとを備え、
前記ドラムコアの両端面に設けた導体膜にそれぞれ前記巻線の両端の巻線端末を固定し、
前記スリーブコアの前記貫通孔に前記ドラムコアを挿入し、
前記ドラムコアのフランジの外周面と前記スリーブコアの内周面との間に、両者間の隙間を密封しないように樹脂を充填し、
前記スリーブコアの両端面に設けた電極層と前記巻線端末とに、前記ドラムコアの端面に当てる中央部分から前記電極層への接続用腕部を放射状に設けかつ半田層を施した導電板を当てて前記半田層を溶着することにより、前記巻線端末を前記電極層に前記導電板を介して電気的に接続し、
前記スリーブコアおよびドラムコアの両端面を、樹脂により、前記導電板の一部が露出するように、かつ前記隙間を密封しないように覆った
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明のチップインダクタは、前記導電板の一部が外部に露出し、かつスリーブコアとドラムコアとの間の内空部が樹脂により密封されず、外部に連通しているので、リフロー炉を通す際に溶解した半田や部品内部の空気が膨張して圧力上昇により半田がスリーブコア端面の電極層の表面に溶出し半田球として析出する現象の発生が防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は本発明によるチップインダクタの一実施の形態を示す断面図、図１（Ｂ）はその端面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）において、図２（Ａ）、（Ｂ）と同じ符号は同じ機能を発揮するものである。ドラムコア１およびスリーブコア４は磁性フェライト焼結体でなる。図１（Ｃ）は前記スリーブコア４の両端面に設けた電極層５の断面構造を示しており、スリーブコア４の両端面には電極層５を銀ペーストを印刷して焼付けてＡｇ層１０を形成し、その上に電気抵抗を低下させるためのＣｕ層１１、該Ｃｕ層１１の半田食われを防止するためのＮｉ層１２、半田層としてのＳｎ層１３をメッキにより順次形成している。導体膜３も同様の断面構造によって実現している。巻線２の端末２ａの導体膜３への固定は、導体膜３の表面に予め印刷塗布されているセメント樹脂により仮止めされ、前記導電板６の半田面を前記巻線端末２ａに半田付けすることにより行われる。このチップインダクタは、プリント基板（図示せず）に電極層５を半田付けすることにより、表面実装構造で固定される。以下に説明する本発明の実施の形態の構造は、電極層５を固定する半田として前述のＰｂフリーのものを使用する場合、すなわち比較的高温のリフロー炉に通して半田を溶融させる場合においても、半田球の析出が防止できるものである。
【００１０】
前記導電板６は、図１（Ｄ）に示すように、Ｃｕ板１４の両面にＳｎ層１５をメッキし、これを前記のようにドラムコア１の端面に対応した中央部６ａと、巻線端末２ａを電極層５に接続するための４本の腕部６ｂを放射状に打ち抜いて形成した。なお、Ｃｕ板１４の平均厚みは３５μｍとし、Ｓｎ層１５の平均厚みも３５μｍとした。該導電板６は巻線端末２ａおよび電極層５の表面に当てて半田ごてにより溶着した。
【００１１】
その後、スリーブコア４の内周面とドラムコア１のフランジ１ａの外周面との間に、両者間の隙間を密封しないように部分的に熱硬化性樹脂（熱硬化併用型ＵＶ樹脂）７ａを充填し、その後、樹脂７ａと同種の樹脂７により、これらのコア４、１の端面を、導電板６全体を覆うのではなく、一部６ｃが外部に露出するように塗布し、これにより前記フランジ１ａの外周面と前記スリーブコア４の内周面との間の隙間を密封しないように覆った。
【００１２】
そしてこのチップインダクタを２６０℃のリフロー炉に通したところ、半田球９の発生は起こらなかった。これは導電板６の一部６ｃが外部に露出しており、また、スリーブコア４とドラムコア１の端面は、樹脂７で部分的に覆われて隙間が有ることから、リフロー炉を通す際に樹脂７で覆われた部分の半田やスリーブコア４内部の空気の膨張による内圧がスリーブコア４とドラムコア１との隙間から逃げ、内圧の上昇の問題が生じることがないためである。なお、導電板６のＳｎ層１５が溶融しても、表面張力によって半田のたれが防止される。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、ドラムコアの端面に半田付けする巻線端末とスリーブコアの端面の電極層とを接続する導電板および前記コア端面を覆う樹脂を、該樹脂によって導電板全体を覆うのではなく、一部露出させると共に、スリーブコアとドラムコアとの間の内空部が、スリーブコアの内周面とドラムコアのフランジの外周面との間の隙間に施す樹脂やスリーブコアとドラムコアの端面に施す樹脂により密封されないようにしたため、チップインダクタのプリント基板への半田付けにＰｂフリーの半田を使用し、比較的高温のリフロー炉にチップインダクタを通して基板に半田付けしても、半田球の発生を防止することができ、チップインダクタの耐熱信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明によるチップインダクタの断面図および端面図、（Ｃ）はその電極層の断面図、（Ｄ）は導電板の層構造図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来のチップインダクタの断面図および端面図である。
【符号の説明】
１：ドラムコア、１ａ：フランジ、２：巻線、２ａ：巻線端末、３：導体膜、４：スリーブコア、４ａ：貫通孔、５：電極層、６：導電板、６ａ：中央部、６ｂ：腕部、６ｃ：露出部、７、７ａ：樹脂、９：半田球、１０：Ａｇ層、１１：Ｃｕ層、１２：Ｎｉ層、１３：Ｓｎ層、１４：Ｃｕ板、１５：Ｓｎ層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a drum core is inserted into a through-hole of a sleeve core, a winding terminal is fixed to an end surface of the drum core, and a solder surface of a conductive plate is welded to the electrode layer on the winding terminal and the sleeve core end surface. In connection with a magnetically shielded chip inductor in which the end face of the sleeve core is covered with resin, and in particular using Pb-free solder for soldering to a printed circuit board, for connecting the conductive plate during reflow (In this specification, solder means Sn or an alloy thereof) is prevented from melting out.
[0002]
[Prior art]
2A and 2B are a cross-sectional view and an end view, respectively, showing this type of conventional magnetic shield type chip inductor. In the chip inductor, a winding 2 is wound around a drum core 1 having flanges 1a at both ends, and the winding terminal 2a is temporarily fixed by a cement resin printed in advance on the surface of the conductor film 3 on the end face of the flange 1a. Then, the drum core 1 provided with the winding 2 is inserted into the through hole 4 a of the sleeve core 4. On both end faces of the sleeve core 4, a silver paste is baked after screen printing, and Cu, Ni, and Sn (solder side) are sequentially plated thereon, thereby providing an electrode layer 5.
[0003]
Reference numeral 6 denotes a conductive plate that connects the winding terminal 2 a and the electrode layer 5. The conductive plate 6 has a plurality of arm portions 6b projecting radially from the central portion 6a. The solder surface of the central portion 6a is soldered to the winding terminal 2a, and the arm portion 6b is soldered to the solder surface of the electrode layer 5. Solder to. As described above, the plurality of arm portions 6b and the electrode layer 5 are soldered when the electrode layer 5 is formed by applying silver paste to the end face of the sleeve core 4 by screen printing. As shown in FIG. 2B, the inner peripheral portion 5a deviates from the circular shape, and even when a part of the arm portion 6b does not reach the electrode layer 5, the other arm portion 6b is connected, so that the connection is established. This is because the reliability of the connection is increased by ensuring the connection.
[0004]
7a is a resin that fills the gap between the flange 1a and the through hole 4a of the sleeve core 4, and 7 is a resin that is deposited and cured so as to cover the conductive plate 6 except for the periphery of the end face of the sleeve core 4. It serves as protection and reinforcement of the conductive plate 6.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in order to mount a chip inductor on a printed circuit board, when a conventional reflow furnace using solder containing Pb is used, the furnace temperature is set to about 230 degrees. However, in recent years, there is a tendency to use Pb-free solder in consideration of environmental pollution. In this case, the temperature of the reflow furnace is 240 ° C. or higher, and is set to about 250 ° C. to 260 ° C. Thus, when the temperature of the reflow furnace rises, the solder (Sn layer) connecting the conductive plate 6 to the electrode layer 5 and the winding terminal 2a melts, and the solder expands due to the temperature rise and remains inside the sleeve core 4. Due to the expansion of the air, the solder leaks from the weakly bonded portion between the resin 7 and the electrode layer 5 at the tip of the arm 6b, and as shown in FIG. 2B, solder balls 9 are generated by the leaked solder. The generation of the solder balls 9 causes a problem that the solder balls may fall on the circuit on the substrate on which the chip inductor is mounted and the circuit is short-circuited, and the heat resistance reliability of the product is impaired.
[0006]
In view of the problems of the prior art, the present invention provides a chip inductor having a structure in which there is no possibility that the solder connecting the conductive plate between the winding terminal and the electrode layer is eluted when passing through a reflow furnace. Objective.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The chip inductor of the present invention is a chip inductor that uses Pb-free solder for soldering to a printed circuit board,
A drum core with windings;
A sleeve core having a through hole for inserting the drum core,
Fix the winding terminals at both ends of the windings to the conductor films provided on both end faces of the drum core,
Inserting the drum core into the through hole of the sleeve core;
Fill the resin between the outer peripheral surface of the flange of the drum core and the inner peripheral surface of the sleeve core so as not to seal the gap between them,
A conductive plate in which electrode layers provided on both end faces of the sleeve core and the winding terminals are provided with connecting arms radially from a central portion applied to the end face of the drum core and provided with a solder layer. By applying and soldering the solder layer , the winding terminal is electrically connected to the electrode layer via the conductive plate,
The end surfaces of the sleeve core and the drum core, a resin, such that a portion of the conductive plate is exposed, and wherein the covered so as not to seal the gap.
[0008]
In the chip inductor according to the present invention, a part of the conductive plate is exposed to the outside, and the inner space between the sleeve core and the drum core is not sealed by the resin and communicates with the outside. At this time, the melted solder or the air inside the component expands and the pressure rises to prevent the solder from eluting to the surface of the electrode layer on the end face of the sleeve core and depositing as solder balls.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1A is a sectional view showing an embodiment of a chip inductor according to the present invention, and FIG. 1B is an end view thereof. 1A and 1B, the same reference numerals as those in FIGS. 2A and 2B exhibit the same function. The drum core 1 and the sleeve core 4 are made of a magnetic ferrite sintered body. FIG. 1C shows a cross-sectional structure of the electrode layer 5 provided on both end faces of the sleeve core 4. The electrode layer 5 is printed on the both end faces of the sleeve core 4 by baking with silver paste, and the Ag layer 10. A Cu layer 11 for lowering electrical resistance, a Ni layer 12 for preventing solder erosion of the Cu layer 11, and a Sn layer 13 as a solder layer are sequentially formed thereon by plating. . The conductor film 3 is also realized by a similar cross-sectional structure. The terminal 2a of the winding 2 is fixed to the conductor film 3 by temporarily fixing the surface of the conductor film 3 with a cement resin preliminarily printed and applied, and the solder surface of the conductive plate 6 is soldered to the coil terminal 2a. Is done. This chip inductor is fixed by a surface mounting structure by soldering the electrode layer 5 to a printed board (not shown). The structure of the embodiment of the present invention described below is used even when the above-described Pb-free solder is used as the solder for fixing the electrode layer 5, that is, when the solder is melted through a relatively high temperature reflow furnace. The solder balls can be prevented from being deposited.
[0010]
As shown in FIG. 1D, the conductive plate 6 has an Sn layer 15 plated on both sides of the Cu plate 14, and a central portion 6a corresponding to the end surface of the drum core 1 as described above, and a winding terminal. Four arm portions 6b for connecting 2a to the electrode layer 5 were formed by radially punching. The average thickness of the Cu plate 14 was 35 μm, and the average thickness of the Sn layer 15 was also 35 μm. The conductive plate 6 was applied to the surfaces of the winding terminal 2a and the electrode layer 5 and welded by a soldering iron.
[0011]
Thereafter, a part of the thermosetting resin (thermosetting combined type UV resin) 7a is filled between the inner peripheral surface of the sleeve core 4 and the outer peripheral surface of the flange 1a of the drum core 1 so as not to seal the gap therebetween. Then, the end faces of the cores 4 and 1 are coated with the same kind of resin 7a as the resin 7a so that the entire conductive plate 6 is not covered but a part 6c is exposed to the outside. It covered so that the clearance gap between the outer peripheral surface of 1a and the inner peripheral surface of the said sleeve core 4 might not be sealed.
[0012]
When this chip inductor was passed through a reflow furnace at 260 ° C., no solder balls 9 were generated. This is because a part 6c of the conductive plate 6 is exposed to the outside, and the end surfaces of the sleeve core 4 and the drum core 1 are partially covered with the resin 7 and have gaps. This is because the internal pressure caused by the expansion of the solder in the portion covered with the resin 7 and the air inside the sleeve core 4 escapes from the gap between the sleeve core 4 and the drum core 1 and the problem of an increase in internal pressure does not occur. Even if the Sn layer 15 of the conductive plate 6 is melted, solder dripping is prevented by the surface tension.
[0013]
【The invention's effect】
According to the present invention, the conductive plate for connecting the winding terminal to be soldered to the end surface of the drum core and the electrode layer on the end surface of the sleeve core and the resin covering the core end surface are not covered by the resin. In addition, the inner space between the sleeve core and the drum core is exposed to the resin or the end surface of the sleeve core and the drum core in the gap between the inner peripheral surface of the sleeve core and the outer peripheral surface of the flange of the drum core. Since it is not sealed with resin , Pb-free solder is used for soldering the chip inductor to the printed circuit board, and solder balls are prevented from being generated even if soldered to the circuit board through the chip inductor in a relatively high temperature reflow oven. This can improve the heat resistance reliability of the chip inductor.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a sectional view and an end view of a chip inductor according to the present invention, FIG. 1C is a sectional view of an electrode layer thereof, and FIG. 1D is a layer structure diagram of a conductive plate, respectively.
FIGS. 2A and 2B are a cross-sectional view and an end view, respectively, of a conventional chip inductor.
[Explanation of symbols]
1: drum core, 1a: flange, 2: winding, 2a: winding end, 3: conductor film, 4: sleeve core, 4a: through-hole, 5: electrode layer, 6: conductive plate, 6a: central portion, 6b : Arm part, 6c: Exposed part, 7, 7a: Resin, 9: Solder ball, 10: Ag layer, 11: Cu layer, 12: Ni layer, 13: Sn layer, 14: Cu plate, 15: Sn layer

Claims

プリント基板への半田付けにＰｂフリーの半田を使用するチップインダクタであって、
巻線を施したドラムコアと、
該ドラムコアを挿入する貫通孔を有するスリーブコアとを備え、
前記ドラムコアの両端面に設けた導体膜にそれぞれ前記巻線の両端の巻線端末を固定し、
前記スリーブコアの前記貫通孔に前記ドラムコアを挿入し、
前記ドラムコアのフランジの外周面と前記スリーブコアの内周面との間に、両者間の隙間を密封しないように樹脂を充填し、
前記スリーブコアの両端面に設けた電極層と前記巻線端末とに、前記ドラムコアの端面に当てる中央部分から前記電極層への接続用腕部を放射状に設けかつ半田層を施した導電板を当てて前記半田層を溶着することにより、前記巻線端末を前記電極層に前記導電板を介して電気的に接続し、
前記スリーブコアおよびドラムコアの両端面を、樹脂により、前記導電板の一部が露出するように、かつ前記隙間を密封しないように覆った
ことを特徴とするチップインダクタ。 A chip inductor that uses Pb-free solder for soldering to a printed circuit board,
A drum core with windings;
A sleeve core having a through hole for inserting the drum core,
Fix the winding terminals at both ends of the windings to the conductor films provided on both end faces of the drum core,
Inserting the drum core into the through hole of the sleeve core;
Fill the resin between the outer peripheral surface of the flange of the drum core and the inner peripheral surface of the sleeve core so as not to seal the gap between them,
A conductive plate in which electrode layers provided on both end faces of the sleeve core and the winding terminals are provided with connecting arms radially from a central portion applied to the end face of the drum core and provided with a solder layer. By applying and soldering the solder layer , the winding terminal is electrically connected to the electrode layer via the conductive plate,
A chip inductor, wherein both end faces of the sleeve core and the drum core are covered with a resin so that a part of the conductive plate is exposed and the gap is not sealed.