JP6409328B2

JP6409328B2 - コイル部品

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Publication number: JP6409328B2
Application number: JP2014101214A
Authority: JP
Inventors: 保彦北島; 佐藤　直樹; 直樹佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2034-05-15
Also published as: JP2015220272A

Description

本発明は、素子本体の内部にコイルを埋設したコイル部品に関する。

一般的に、下記の特許文献１に示すように、素子本体の内部にコイルを埋設したコイル部品では、コイルを構成する被膜付きワイヤの端部を、素子本体の外部に露出させて屈曲部を形成してあり、その屈曲部の被膜を除去して端子電極で覆うことにより、ワイヤの端部と端子電極とを接続させている。

しかしながら、このようなコイル部品では、屈曲部（ワイヤ端部）の位置合わせが困難で、位置合わせができたとしても、屈曲部に対応する被膜付きワイヤの端部での被膜の除去工程が煩雑であるという課題を有する。この屈曲部での被膜残りは、端子電極との接合強度の低下やインダクタンスなどの特性劣化につながる虞がある。また、素子本体の外側でワイヤの端部を曲げてリード部を作るためには、コイルの直径を小さくする必要があり、インダクタンスなどの特性劣化を引き起こすおそれがある。

特開２０１０−１４７２７１号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、コイルを構成する被膜付きワイヤのリード端の位置合わせが不要であると共に、被膜除去工程が不要で、特に端子電極との接合強度が高いコイル部品を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル部品は、
合成樹脂あるいは磁性材料を主成分とする素子本体と、
前記素子本体の内部に埋設してあり、コイル状に巻回してある被膜付きワイヤと、
前記素子本体の外表面に形成され、前記被膜付きワイヤのリード端に接続する端子電極と、を有するコイル部品であって、
前記被膜付きワイヤのリード端が、前記被膜付きワイヤの切断面として、前記素子本体の外側切断面に露出してあり、当該被膜付きワイヤの切断面が、前記端子電極により覆われていることを特徴とする。

本発明に係るコイル部品では、素子本体を切断する際に、同時に、被膜付きワイヤのリード端も切断される。そのため、コイルを構成する被膜付きワイヤのリード端の位置合わせが不要である。また、素子本体の切断の際には、被膜付きワイヤのリード端も切断されるために、被膜も切断され、被膜の内部のワイヤ芯線が露出する。そのため、被膜除去工程が不要で、特に端子電極との接合強度が高いコイル部品を提供することができる。

好ましくは、前記被膜付きワイヤのリード端が、前記被膜付きワイヤのリード端の延びる方向に対して鋭角な角度で交差する切断面を持ち、当該切断面が、前記端子電極により覆われている。被膜付きワイヤのリード端の延びる方向に対して鋭角な角度で被膜付きワイヤのリード端を切断することで、被膜の内部のワイヤ芯線が露出する切断面が長くなり、端子電極との接合強度が特に向上する。

好ましくは、前記被膜付きワイヤの切断面が、前記素子本体の２つ以上の外側切断面に跨がって形成され、当該被膜付きワイヤの切断面が、前記端子電極により覆われている。このように構成することで、被膜の内部のワイヤ芯線が露出する切断面が長くなり、端子電極との接合強度がさらに向上する。

好ましくは、前記被膜付きワイヤの切断面では、ワイヤ芯線の切断面外周が、切断された被膜で覆われている。このように構成することで、素子本体を構成する主成分に金属磁性体粉が分散されていたとしても、ワイヤ芯線と素子本体の金属磁性体粉末とが短絡するおそれが少なく、耐電圧特性が向上すると共に、インダクタンスの劣化防止にも寄与する。

好ましくは、前記被膜付きワイヤが、横断面が長方形の平角ワイヤである。素子本体の切断と同時に、平角ワイヤのリード端を斜めに切断することで、ワイヤ芯線の露出する切断面が大きくなり、端子電極との接合強度が向上する。

好ましくは、前記被膜付きワイヤは、前記素子本体の内部で、エッジワイズ巻きされている。クロスワイズ巻に比較して、ワイヤを捻ることなく、ワイヤ芯線のリード端における露出切断面を大きくし易い。そのため、端子電極との接合強度が向上する。

図１Ａは本発明の一実施形態に係るコイル部品の斜視図である。図１Ｂは図１に示すコイル部品の部分断面斜視図である。図１Ｃは図１に示すコイル部品の素子本体のみを示す斜視図である。図１Ｄは図１に示すコイル状に巻回してある被膜付きワイヤのリード端の切断位置を示す平面図である。図２は図１に示すコイル状に巻回してある被膜付きワイヤのリード端の切断表面を拡大して示す概略斜視図である。図３は図１に示すコイル部品の製造過程を示す概略斜視図である。図４は本発明の他の実施形態に係るコイル部品の素子本体の斜視図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１Ａ〜図１Ｂに示すように、本発明の一実施形態に係るコイル部品２は、略直方体形状の素子本体４を有する。素子本体４の縦（Ｘ軸）、横（Ｙ軸）および高さ（Ｚ軸）の寸法は、特に限定されないが、たとえば素子本体４の縦（Ｘ軸）寸法は、好ましくは１．４〜６．５ｍｍであり、横（Ｙ軸）寸法は、好ましくは０．６〜６．５ｍｍであり、高さ（Ｚ軸）寸法は、好ましくは０．５〜５．０ｍｍである。本実施形態では、これらの寸法が小さい場合に特に効果が大きい。

素子本体４の内部には、絶縁被膜付きワイヤ（被膜付きワイヤ）６が埋設してある。素子本体４は、４つの側面４ａ〜４ｄと、Ｘ軸方向に対向する二つの端面４ｅおよび４ｆを有する。被膜付きワイヤ６は、素子本体４の内部において、１巻以上にコイル状に巻回してある。

本実施形態では、被膜付きワイヤ６は、たとえば樹脂の被覆で覆われた銅線からなる平角線である。より具体的には、被覆は、エポキシ変性アクリル樹脂である。実施形態では、被膜付きワイヤ６がエッジワイズ巻に空芯コイルを構成している。なお、エッジワイズ巻とは、巻軸芯（Ｚ軸）が平角状のワイヤの平面に垂直方向の巻き方である。

被膜付きワイヤ６が埋め込まれている素子本体４は、本実施形態では、フェライト粒子または金属磁性体粒子が分散してある合成樹脂を主成分とするが、これらの粒子を含まない合成樹脂のみを主成分としても良い。また、素子本体４は、フェライト粒子または金属磁性体粒子などの磁性材料が主成分であっても良い。

金属磁性体粒子としては、特に限定されないが、たとえばＦｅ−Ｎｉ合金粉、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金粉、Ｆｅ−Ｃｏ合金粉、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉などが例示される。

合成樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などが例示される。

本実施形態では、図１Ｃに示す素子本体４において、Ｘ軸方向に対向する一対の端面４ｅ，４ｆと、Ｙ軸方向に対向する一対の側面４ｃ，４ｄとが、素子本体４の製造過程における外側切断面となる。素子本体４におけるＺ軸方向に対向する一対の側面４ａ，４ｂは、素子本体４が圧粉成形される場合には、型成形面となる。また、素子本体４を合成樹脂フィルムの積層体で構成する場合には、側面４ａ，４ｂは、フィルムの表面に対応する。

Ｘ軸方向に対向する一対の端面４ｅ，４ｆは、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、端子電極８ａ，８ｂで覆われている。また、これらの端面４ｅ，４ｆに近い側面４ａ〜４ｄも、端子電極８ａの延長被覆部８ａ１および端子電極８ｂの延長被覆部８ｂ１で覆われている。

端子電極８ａの延長被覆部８ａ１および端子電極８ｂの延長被覆部８ｂ１は、被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂにおける第１切断面６ａｃ，６ｂｃを、それぞれ覆うようなＸ軸方向の長さに設定され、これらの延長被覆部８ａ１および延長被覆部８ｂ１は、Ｘ軸方向で短絡しないようになっている。

端子電極８ａ，８ｂは、たとえば積層電極膜で構成され、下地電極膜としては、Ｓｎ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃなどの金属またはこれらの合金を含む導電ペースト膜で構成してあり、その下地電極膜の上に、メッキ膜が形成してあっても良い。メッキ膜としては、たとえばＳｎ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｐｄなどの金属またはこれらの合金が例示される。

本実施形態では、被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂが、図１Ｃに示すように、側面４ｃと端面４ｅとの角部と、側面４ｃと端面４ｆとの角部とに延びるように素子本体４の内部にワイヤ６が巻回してある。そして、リード端６ａには、側面４ｃが切断により形成される時に同時に形成される第１切断面６ａｃと、端面４ｅが切断により形成される時に同時に形成される第２切断面６ａｅとが形成してある。これらの第１切断面６ａｃと第２切断面６ａｅとは、端子電極８ａが形成される前の段階で、それぞれ側面４ｃおよび端面４ｅに露出している。

また、リード端６ｂには、側面４ｃが切断により形成される時に同時に形成される第１切断面６ｂｃと、端面４ｆが切断により形成される時に同時に形成される第２切断面６ｂｆとが形成してある。これらの第１切断面６ｂｃと第２切断面６ｂｆとは、端子電極８ｂが形成される前の段階で、それぞれ側面４ｃおよび端面４ｆに露出している。

図２に示すように、被膜付きワイヤ６のリード端６ａ（６ｂも同様）の第１切断面６ａｃおよび第２切断面６ａｅでは、ワイヤ芯線６０の切断面外周が、切断された被膜６２で覆われている。図１Ｄに示すように、被膜付きワイヤ６のリード端６ａの第１切断面６ａｃおよび第２切断面６ａｅは、延長被覆部８ａ１を持つ端子電極８ａにより覆われ、これに電気的に接続され固定されている。また、被膜付きワイヤ６のリード端６ｂの第１切断面６ｂｃおよび第２切断面６ｂｆは、延長被覆部８ｂ１を持つ端子電極８ｂにより覆われ、これに電気的に接続され固定されている。

次に、本実施形態のコイル部品２の製造方法について説明する。図３に示すように、本実施形態の方法では、まず、コイル状に巻回してある空芯コイル状の複数の被膜付きワイヤ６を準備し、これらを、金型の内部にマトリックス状に配置し、圧粉成形を行う。圧粉成形に際しては、金属磁性体粒子が分散された熔融状態の合成樹脂を、被膜付きワイヤ６が予め配置された金型の内部に流し込み、たとえば熱により硬化させる。

その後、硬化された素子本体の集合体（予備成形体）４０を金型の内部から取り出し、切断予定線２０に沿って集合体を切断し、図１Ｃに示すように、内部に単一の被膜付きワイヤ６が埋設してある素子本体４を得る。切断面である端面４ｅ，４ｆ，４ｃでは、被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂが切断されて、切断面６ａｃ，６ａｅ，６ｂｃ，６ｂｆとして露出している。

その後に、これらの端面４ｅ，４ｆに、延長被覆部８ａ１を持つ端子電極８ａと延長被覆部８ｂ１を持つ端子電極８ｂを、ペースト法および／またはメッキ法により形成すれば、図１Ａおよび図１Ｂに示すコイル部品２が得られる。

本実施形態では、素子本体の集合体４０の切断方法としては、特に限定されず、ワイヤソーなどの切断具、またはレーザなどを用いても良い。本実施形態では、素子本体の集合体４０を切断する際に、同時に、被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂも切断される。そのため、コイルを構成する被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂの位置合わせが不要である。また、素子本体の集合体４０の切断の際には、被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂも切断されるために、被膜６２も切断され、被膜の内部のワイヤ芯線６０が露出する。そのため、被膜除去工程が不要で、特に端子電極８ａ，８ｂとの接合強度が高いコイル部品２を提供することができる。

さらに、本実施形態では、被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂが、被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂの延びる方向に対して鋭角な角度で交差する切断面６ａｅ，６ｂｆを持つ。さらに、各被膜付きワイヤ６のリード端６ａ，６ｂが、素子本体４の２つ以上の外側切断面に跨がって形成される切断面６ａｅ，６ａｃと、切断面６ｂｆ，６ｂｃとを有する。本実施形態では、このような構成を有することで、図２に示すように、被膜６２の内部のワイヤ芯線６０が露出する切断面が長くなり、図１Ａに示す端子電極８ａ，８ｂとの接合強度が特に向上する。

また図２に示すように、被膜付きワイヤ６の切断面では、ワイヤ芯線６０の切断面外周が、切断された被膜６２で覆われていることで、素子本体４を構成する主成分に金属磁性体粉が分散されていたとしても、ワイヤ芯線６０と素子本体４の金属磁性体粉末とが短絡するおそれが少なく、耐電圧特性が向上すると共に、インダクタンスの劣化防止にも寄与する。

さらにまた、本実施形態では、被膜付きワイヤ６が、横断面が長方形の平角ワイヤであることから、素子本体４の切断と同時に、平角ワイヤのリード端６ａ，６ｂを斜めに切断することで、ワイヤ芯線６０の露出する切断面が大きくなり、端子電極との接合強度が向上する。

さらにまた本実施形態では、被膜付きワイヤ６は、素子本体４の内部で、エッジワイズ巻きされている。クロスワイズ巻に比較して、ワイヤ６を捻ることなく、ワイヤ芯線６０のリード端における露出切断面を大きくし易い。そのため、端子電極８ａ，８ｂとの接合強度が向上する。

第２実施形態
図４に示すように、本実施形態に係るコイル装置２は、以下に述べる部分が第１実施形態と相違し、その他の部分は共通するため、共通する部分の説明は省略する。図４に示すように、素子本体４の内部で被膜付きワイヤ６をエッジワイズ巻きに巻回してコイルを構成してある。ただし、エッジワイズ巻の場合には、リード端６ａ，６ｂの切断面６ａｃ，６ａｅ，６ｂｃ，６ｂｆが形成される手前の素子本体４の内部で、９０度のひねり部６ａａ，６ｂｂが形成してあることが好ましい。９０度のひねり部６ａａ，６ｂｂを形成することで、端子電極８ａ，８ｂとの接続部である切断面６ａｃ，６ａｅ，６ｂｃ，６ｂｆの形状を、第１実施形態と同じようにすることができる。なおエッジワイズ巻とは、巻軸芯（Ｚ軸）が平角状のワイヤの平面に平行な巻き方である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、上述した実施形態では、各リード端６ａ，６ｂに、所定角度で交差する二つの切断面６ａｃ，６ａｅまたは６ｂｃ，６ｂｆを形成したが、一方のみの切断面であっても良い。ただし、斜め切断の切断面６ａｅまたは６ｂｆが好ましい。

また、被膜付きワイヤとしては、平角ワイヤに限定されず、その他のワイヤであって良い。また、上述した実施形態では、素子本体を圧粉成形により形成したが、それ以外の方法で素子本体を形成しても良い。たとえば金属磁性体粒子が分散された樹脂フィルム、あるいはその他の樹脂フィルムを積層することで、素子本体を形成しても良い。

また、ワイヤの巻回方法は、上述した実施形態に限定されず、円形らせん状、楕円螺旋状、あるいは角形らせん状、同心円状に巻回されていても良い。

２… コイル部品
４… 素子本体
６… 被膜付きワイヤ
６ａ，６ｂ… リード端
６ａｃ，６ａｅ，６ｂｃ，６ｂｆ… 切断面
８ａ，８ｂ… 端子電極
２０… 切断線
４０… 集合体

Claims

合成樹脂あるいは磁性材料を主成分とする素子本体と、
前記素子本体の内部に埋設してあり、コイル状に巻回してある被膜付きワイヤと、
前記素子本体の外表面に形成され、前記被膜付きワイヤのリード端に接続する端子電極と、を有するコイル部品であって、
前記被膜付きワイヤは、横断面が長方形の平角ワイヤであり、
前記被膜付きワイヤのリード端が、前記被膜付きワイヤの切断面として、前記素子本体の外側切断面に露出してあり、当該被膜付きワイヤの切断面が、前記素子本体の２つ以上の外側切断面に跨がって形成され、前記端子電極により覆われていることを特徴とするコイル部品。
前記被膜付きワイヤのリード端が、前記被膜付きワイヤのリード端の延びる方向に対して鋭角な角度で交差する切断面を持ち、当該切断面が、前記端子電極により覆われている請求項１に記載のコイル部品。
前記被膜付きワイヤの切断面では、ワイヤ芯線の切断面外周が、切断された被膜で覆われている請求項１または２に記載のコイル部品。
前記被膜付きワイヤは、前記素子本体の内部で、エッジワイズ巻きされている請求項１〜３のいずれかに記載のコイル部品。
前記被膜付きワイヤのリード端は、前記被膜付きワイヤの延びる方向に対して斜めに切断されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコイル部品。