JP6547683B2 - コイル部品 - Google Patents

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Description

この発明は、螺旋状のワイヤを備えるコイル部品に関するもので、特に、ワイヤと端子電極との接続部分の構造に関するものである。
この発明にとって興味ある技術として、たとえば特許第4184394号公報(特許文献1)に記載されたものがある。図8、図9および図10は、特許文献1から引用したもので、それぞれ、特許文献1における図2、図4および図5に相当する。図8ないし図10には、コイル部品に備えるコアの一部である一方の鍔部1およびそこに配置された端子電極2、ならびに端子電極2に接続されるワイヤ3の端部が図示されている。
ワイヤ3は、図8および図10に示されるように、線状の中心導体4および中心導体4の周面を覆う絶縁被覆層5を備えている。端子電極2は、鍔部1の外側端面6側に配置された基部7と、基部7から屈曲部8を介して延びるもので、ワイヤ3の端部を受ける受け部9とを備えている。端子電極2は、さらに、受け部9から第1の折返し部10を介して延びるもので、ワイヤ3の中心導体4に溶接される溶接部11と、受け部9から第2の折返し部12を介して延びるもので、ワイヤ3を保持して位置決めする保持部13とを備えている。
上述した溶接部11に関して、溶接工程を実施する前の状態が図8に示され、溶接工程後の状態が図9および図10に示されている。図9および図10には、溶接によって形成された溶接玉14が図示されている。
溶接工程の詳細は、以下のとおりである。溶接工程の前の段階では、端子電極2において、溶接部11および保持部13は、受け部9に対して開いた状態にあり、受け部9とは対向していない。図8には、保持部13が受け部9と対向するが、溶接部11については受け部9に対して開いた状態が図示されている。
まず、端子電極2の受け部9上に、ワイヤ3が置かれ、この状態を仮に固定するため、受け部9と保持部13とによってワイヤ3が挟まれるように、保持部13が受け部9に対して第2の折返し部12を介して折り曲げられる。
次に、保持部13より先端側の部分において、図8に示すように、ワイヤ3の絶縁被覆層5が除去される。この絶縁被覆層5の除去のために、たとえばレーザ光の照射が適用される。なお、図10によく示されているように、絶縁被覆層5における受け部9に接する部分については、除去されずに残される。
次に、溶接部11が受け部9に対して第1の折返し部10を介して折り曲げられ、溶接部11と受け部9との間にワイヤ3を挟んだ状態とされる。
次に、ワイヤ3の中心導体4と溶接部11とが溶接される。より具体的には、レーザ溶接が適用される。レーザ光は、溶接部11に照射され、それによって、ワイヤ3の中心導体4と溶接部11とが溶融し合い、中心導体4と溶接部11との溶接が達成される。
特許第4184394号公報
溶接工程において、上述のように、端子電極2の溶接部11とワイヤ3の中心導体4とが溶融し、液状化すると、溶融部分は表面張力によって球体に近づく。その結果、前述したように、溶接玉14が形成される。そして、端子電極2の溶接部11とワイヤ3の中心導体4とが溶融し、液状化すると、図11において黒塗り部分で示すように、溶融金属15が端子電極2の受け部9からはみ出して屈曲部8ないしは基部7にまで達することがある。
溶融金属15が端子電極2の受け部9からはみ出して屈曲部8ないしは基部7にまで達するといった過度な溶接が行なわれると、端子電極2に対して悪影響を及ぼすことがある。たとえば、端子電極2において、不所望にも、屈曲部8が部分的に溶融ないしは変形することがあり、そのため、端子電極2の機能を適正に果たせ得なくなることもある。
そこで、この発明の目的は、上述したような過度な溶接を生じにくくすることができる構造を有する、コイル部品を提供しようとすることである。
この発明は、線状の中心導体および中心導体の周面を覆う絶縁被覆層を有する、螺旋状のワイヤと、ワイヤの両端部分において上記中心導体に電気的にそれぞれ接続される接続部を有する、少なくとも1対の端子電極と、を備える、コイル部品に向けられる。
上記端子電極の接続部は、ワイヤの端部を受ける受け部と、受け部から折返し部を介して受け部に対向するように延びる溶接部と、を備える。また、ワイヤは、受け部と溶接部との間に挟まれた状態とされ、かつ絶縁被覆層が除去された部分において中心導体溶接部とが溶接玉を形成する状態で溶接されている。
このような構成のコイル部品において、前述した技術的課題を解決するため、この発明では、ワイヤの先端部は、少なくとも前記受け部に接する側とは反対側において絶縁被覆層を残したまま、受け部と溶接部との間から突出していることを特徴としている。
上述した特徴的構成を採用することにより、端子電極の溶接部とワイヤの中心導体とが溶融し、液状化して、液状金属が端子電極の受け部からはみ出そうとしたとき、液状金属は、受け部と溶接部との間から突出しているワイヤの先端部を覆う絶縁被覆層によって弾かれる。
好ましくは、ワイヤの先端部は、全周にわたって絶縁被覆層を残している。この構成によれば、ワイヤの先端部を覆う絶縁被覆層によって、より確実に液状金属が弾かれる。
この発明において、ワイヤの絶縁被覆層は、上述したワイヤの先端部だけでなく、ワイヤが受け部に接する部分においても存在していることが好ましい。ワイヤが受け部に接する部分に存在する絶縁被覆層も過度な溶接を抑制するように作用する。
この発明に係るコイル部品は、コアを備えないものであってもよい。しかし、コイル部品がコアを備える場合には、コイル部品は、巻芯部ならびに巻芯部の各端部にそれぞれ設けられた1対の鍔部を有するコアをさらに備え、ワイヤは、巻芯部のまわりに螺旋状に巻回される。
上述したように、巻芯部および鍔部を有するコアを備える場合、鍔部は、巻芯部側に向きかつ巻芯部の各端部を位置させる内側端面と、内側端面の反対側の外側に向く外側端面と、内側端面と外側端面とを連結するものであって、実装時において実装基板側に向けられる底面と、底面の反対側の天面と、底面と天面とを連結する方向に延びかつ互いに対向する1対の側面と、を有し、端子電極は、その少なくとも一部が鍔部の底面に沿って延びるように配置されることが好ましい。この構成によれば、コイル部品を表面実装型のものとすることができる。
この発明において、絶縁被覆層は、中心導体と溶接部との溶接工程で付与される温度に耐え得る材料からなることが好ましい。この構成によれば、残すべき絶縁被覆層が不所望にも溶接工程で溶融したり、分解したりすることを防止することができる。
この発明に係るコイル部品によれば、端子電極の溶接部とワイヤの中心導体とが溶融したときに生じる液状金属が、ワイヤの先端部を覆う絶縁被覆層によって弾かれることが可能な構造とされているので、過度な溶接による端子電極の不所望な変形や溶融を生じにくくすることができる。
この発明の第1の実施形態によるコイル部品40の外観を示す斜視図であり、(A)は比較的上方から示した図であり、(B)は比較的下方から示した図である。 図1に示したコイル部品40の外観を示す底面図である。 図2に対応する図であって、ワイヤ61および62が端子電極71〜74に溶接される前の状態を示す底面図である。 図1に示したコイル部品40の端子電極71付近を拡大して示す底面図である。 図4に示した部分の断面図であり、(A)は図4の線A−Aに沿う断面図であり、(B)は図4の線B−Bに沿う断面図である。 この発明の第2の実施形態によるコイル部品に備えるワイヤの図示を省略しながら、コア42ならびに端子電極71および72のみを示す斜視図であり、(A)は比較的上方から示した図であり、(B)は比較的下方から示した図である。 この発明の第3の実施形態によるコイル部品40aの外観を示す斜視図であり、(A)は比較的上方から示した図であり、(B)は比較的下方から示した図である。 特許文献1に記載されたコイル部品に備えるコアの一部である一方の鍔部1およびそこに配置された端子電極2、ならびに端子電極2に接続されるワイヤ3の端部を示す斜視図であって、溶接工程前の状態を示す。 図8に示した部分の溶接工程後の状態を示す斜視図である。 図9に示した部分の断面図である。 この発明が解決しようとする課題を説明するためのもので、図10に対応する図である。
図1ないし図5を参照して、この発明の第1の実施形態によるコイル部品40について説明する。図示したコイル部品40は、より具体的には、コイル部品の一例としてのコモンモードチョークコイルを構成するものである。
コイル部品40は、巻芯部41を有するドラム状のコア42を備えている。コア42は、また、巻芯部41の各端部にそれぞれ設けられた第1および第2の鍔部43および44を備えている。コア42は、たとえば、フェライト等の磁性体から構成される。巻芯部41は、図1から四角柱状であることが類推されるが、その他、円柱状または多角柱状であってもよい。
鍔部43および44は、それぞれ、巻芯部41側に向きかつ巻芯部41の各端部を位置させる内側端面45および46と、内側端面45および46の反対側の外側に向く外側端面47および48とを有し、さらに、実装時において実装基板(図示しない。)側に向けられる底面49および50と、底面49および50の反対側の天面51および52と、第1の側面53および54と、第1の側面53および54に対向する第2の側面55および56とを有している。
第1の鍔部43において、底面49、天面51、第1の側面53および第2の側面55は、それぞれ、内側端面45と外側端面47とを連結するものである。また、第1の側面53および第2の側面55は、底面49と天面51とを連結する方向に延びるものである。
同様に、第2の鍔部44において、底面50、天面52、第1の側面54および第2の側面56は、それぞれ、内側端面46と外側端面48とを連結するものである。また、第1の側面54および第2の側面56は、底面50と天面52とを連結する方向に延びるものである。
また、第1の鍔部43において、第1および第2の側面53および55の各々の底面49側の端部には、それぞれ、切欠き形状の窪み57および58が設けられる。
同様に、第2の鍔部44においても、第1および第2の側面54および56の各々の底面50側の端部には、それぞれ、切欠き形状の窪み59および60が設けられる。
コイル部品40は、さらに、巻芯部41に螺旋状に巻回された第1および第2のワイヤ61および62を備えている。これらワイヤ61および62は、図3および図5に示されるように、それぞれ、線状の中心導体63および64、ならびに中心導体63および64の周面を覆う絶縁被覆層65および66を有する。中心導体63および64は、たとえば銅線からなる。絶縁被覆層65および66は、後述する溶接工程で付与される温度に耐え得る材料、たとえばポリウレタン、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミドのような樹脂からなる。
コイル部品40がコモンモードチョークコイルであるとき、ワイヤ61および62は、互いに同方向に巻回される。このとき、ワイヤ61および62は、いずれか一方が内層側に、いずれか他方が外層側に、というように、2層巻きにされても、巻芯部41の軸線方向において交互に配列されかつ互いに平行に並んだ状態で巻くバイファイラ巻きにされてもよい。
コイル部品40は、さらに、第1ないし第4の端子電極71〜74を備えている。これら第1ないし第4の端子電極71〜74のうち、第1および第3の端子電極71および73は、第1の鍔部43に接着剤を介して固定される。第2および第4の端子電極72および74は、第2の鍔部44に接着剤を介して固定される。
第1の端子電極71と第4の端子電極74とは、互いに同じ形状であり、第2の端子電極72と第3の端子電極73とは、互いに同じ形状である。また、第1の端子電極71と第3の端子電極73とは、互いに面対称形状をなし、第2の端子電極72と第4の端子電極74とは、互いに面対称形状をなしている。したがって、第1ないし第4の端子電極71〜74のうちのいずれか1つの端子電極、たとえば第1の端子電極71について、その詳細を説明し、第2、第3および第4の端子電極72、73および74の詳細については、その説明を省略する。
端子電極71は、通常、たとえばリン青銅やタフピッチ銅などの銅系合金からなる1枚の金属板に対して板金加工を施すことにより製造される。しかし、端子電極71は、他の製造方法、たとえば鋳込みによる製造方法によって製造されてもよい。
端子電極71は、鍔部43の外側端面47に沿って延びる基部75と、当該基部75から、鍔部43の外側端面47と底面49とが交差する稜線部分を覆う第1の屈曲部76を介して、鍔部43の底面49に沿って延びる実装部77と、を備えている。つまり、基部75は、鍔部43の外側端面47側に配置され、実装部77は、第1の屈曲部76を介して、鍔部43の底面49側に配置される。
さらに、端子電極71は、基部75から第2の屈曲部78を介して延びる接続部79を有する。接続部79は、ワイヤ61の端部を受ける受け部80と、受け部80と重なるように、受け部80から折り返し部81を介して延び、かつワイヤ61の端部と溶接された溶接部82とを備える。接続部79は、第1の鍔部43に設けられた窪み57内に位置される。
このように、接続部79は、ワイヤ61を受けて位置決めする機能とワイヤ61を溶接する機能との双方を有している。
なお、上述した第1の端子電極71における基部、第1の屈曲部、実装部、第2の屈曲部および接続部、ならびに受け部、折り返し部および溶接部をそれぞれ指すために用いた参照符号75、76、77、78および79、ならびに80、81および82は、第2、第3および第4の端子電極72、73および74における対応の基部、第1の屈曲部、実装部、第2の屈曲部およびワイヤ接続部、ならびにワイヤ受け部、折り返し部およびワイヤ溶接部をそれぞれ指すためにも用いることにする。
前述した第1のワイヤ61の一方端は第1の端子電極71に接続され、第1のワイヤ61の他方端は第2の端子電極72に接続される。他方、第2のワイヤ62の一方端は第3の端子電極73に接続され、第2のワイヤ62の他方端は第4の端子電極74に接続される。以下、代表して、第1のワイヤ61を第1の端子電極71に接続する工程について説明する。
ワイヤ61を接続する前の段階では、端子電極71は、接続部79において、図3に示すように、溶接部82が受け部80に対して展開した状態となっている。この状態で、ワイヤ61の端部が端子電極71の受け部80上に位置される。
次に、受け部80にワイヤ61が仮固定される。たとえばワイヤ61の絶縁被覆層65に熱を加え軟化させたものに対して荷重が加えられることで、ワイヤ61が受け部80に密着し、仮固定される。このとき、後述する溶接工程を終えた段階で、ワイヤ61の先端部67が受け部80と溶接部82との間から突出するように、ワイヤ61が位置決めされる。
次に、ワイヤ61に対してレーザ光が照射され、受け部80に接触する側とは反対側の絶縁被覆層65が除去されることにより、ワイヤ61の中心導体63を露出させる。図3には、ワイヤ61の中心導体63が露出した状態が示されている。図3からわかるように、ワイヤ61の先端部67にあっては、絶縁被覆層65が残されている。
次に、図1、図2および図4から類推し得るように、溶接部82が、ワイヤ61の端部を挟んで受け部80と対向して重なるように、折り返し部81が折り曲げられ、露出した中心導体63に溶接部82を近接または接触させる。
次に、溶接部82に向かってレーザ光が照射され、溶接部82とワイヤ61の露出した中心導体63とが溶接される。図1、図2、図4および図5において、レーザ溶接の結果、形成された溶接玉83が図示されていることからわかるように、中心導体63と溶接部82とは、溶接玉83を形成する状態で溶接されている
上述した溶接工程を終えた段階において、図5(A)および同(B)によく示されているように、ワイヤ61の先端部67は、受け部80と溶接部82との間から突出している。なお、先端部67の突出は、図5(A)および同(B)に示すように、コイル部品40を正面から見たときに突出していれば十分である。したがって、たとえば図2に示すように、コイル部品40を底面から見たときにはワイヤ61の先端部67が見えなくてもよい。
溶接工程を終えた段階において、ワイヤ61の先端部67に残された絶縁被覆層65は、依然として残されている。絶縁被覆層65は、好ましくは、中心導体63の全周にわたって残されるが、少なくとも受け部80に接する側とは反対側において残されていれば十分である。このような絶縁被覆層65の残存をより確実なものとするため、絶縁被覆層65は、前述したように、溶接工程で付与される温度に耐え得る材料からなることが好ましい。
上述のように、ワイヤ61の先端部67が、絶縁被覆層65を少なくとも受け部80に接する側とは反対側において残したまま、受け部80と溶接部82との間から突出していると、溶接部82とワイヤ61の中心導体63とが溶融し、液状化して、液状金属が受け部80からはみ出そうとしたとき、液状金属は、ワイヤ61の先端部67を覆う絶縁被覆層65によって弾かれる。したがって、過度な溶接による端子電極71の不所望な変形や溶融が生じにくくすることができる。
以上のようにして、第1のワイヤ61を第1の端子電極71に接続する工程が完了する。第2、第3および第4の端子電極72、73および74においても同様の工程が実施され、図1および図2に示すコイル部品40が完成される。なお、上記では、溶接部82とワイヤ61の中心導体63との接続にはレーザ溶接を用いたが、これに限られず、アーク溶接などを用いてもよい。
図1ないし図3では図示しなかったが、第1および第2の鍔部43および44の各々の天面51および52に一方主面を接触させながら、1対の鍔部43および44間に渡された板状のコアが設けられてもよい。この場合、ドラム状のコア42および板状のコアが、ともにフェライトのような磁性体から構成されるとき、ドラム状のコア42および板状のコアによって閉磁路が形成される。
次に、図6を参照して、この発明の第2の実施形態によるコイル部品について説明する。図6では、ワイヤの図示が省略され、コイル部品に備えるドラム状のコア42ならびに端子電極71および72のみが図示されている。図6において、図1ないし図3に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明を省略する。
第2の実施形態は、単一のコイルを構成するもので、第1および第2の鍔部43および44の各々に1個ずつ、すなわち、合計2個の端子電極71および72を備え、図示しないが、1本のワイヤを備えることを特徴としている。
より詳細には、第1の鍔部43において、一方の側面55の底面49側の端部には、切欠き形状の窪み58が設けられる。
同様に、第2の鍔部44においては、一方の側面54の底面50側の端部には、切欠き形状の窪み59が設けられる。
第2の実施形態に係るコイル部品は、さらに、第1および第2の端子電極71および72を備えている。第1の端子電極71は、第1の鍔部43に接着剤を介して固定される。第2の端子電極72は、第2の鍔部44に接着剤を介して固定される。
第1の端子電極71は、鍔部43の外側端面47に沿って延びる基部75と、当該基部75から、鍔部43の外側端面47と底面49とが交差する稜線部分を覆う第1の屈曲部76を介して、鍔部43の底面49に沿って延びる実装部77と、を備えている。さらに、端子電極71は、基部75から第2の屈曲部78を介して延びる接続部79を有する。接続部79は、ワイヤの端部を受ける受け部80と、受け部80と重なるように、受け部80から折り返し部81を介して延び、かつワイヤの端部と溶接されるべき溶接部82とを備える。接続部79は、第1の鍔部43に設けられた窪み58内に位置される。
第1の端子電極71と第2の端子電極72とは、互いに同じ形状である。したがって、上述した第1の端子電極71における基部、第1の屈曲部、実装部、第2の屈曲部および接続部、ならびに受け部、折り返し部および溶接部をそれぞれ指すために用いた参照符号75、76、77、78および79、ならびに80、81および82は、第2の端子電極72における対応の基部、第1の屈曲部、実装部、第2の屈曲部および接続部、ならびに受け部、折り返し部および溶接部をそれぞれ指すためにも用いる。
第2の端子電極72は、鍔部44の外側端面48に沿って延びる基部75と、当該基部75から、鍔部44の外側端面48と底面50とが交差する稜線部分を覆う第1の屈曲部76を介して、鍔部44の底面50に沿って延びる実装部77と、を備えている。さらに、端子電極72は、基部75から第2の屈曲部78(図6では図示されない。)を介して延びる接続部79を有する。接続部79は、ワイヤの端部を受ける受け部80と、受け部80と重なるように、受け部80から折り返し部81を介して延び、かつワイヤの端部と溶接されるべき溶接部82とを備える。接続部79は、第2の鍔部44に設けられた窪み59内に位置される。
図示しないワイヤの一方端部は、第1の鍔部43に設けられた第1の端子電極71の接続部79、より特定的は、溶接部82に対して、たとえばレーザ溶接により接続される。同様に、ワイヤの他方端部は、第2の鍔部44に設けられた第2の端子電極72の接続部79、より特定的は、溶接部82に対して、たとえばレーザ溶接により接続される。レーザ溶接の結果、形成された溶接玉83が図6に図示されている。
図6では、ワイヤを図示しないが、この実施形態においても、ワイヤの先端部が、絶縁被覆層を残したまま、受け部と溶接部との間から突出する構成を備えている。
次に、図7を参照して、この発明の第3の実施形態によるコイル部品40aについて説明する。図7において、図1ないし図3に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明を省略する。
図7に示したコイル部品40aは、コアを備えないことを特徴としている。コイル部品40aは、螺旋状のワイヤ61を備える。ワイヤ61は、線状の中心導体および中心導体の周面を覆う絶縁被覆層を有する。また、コイル部品40aは、1対の端子電極71および72を備える。
端子電極71および72は、互いに同じ形状であり、基部75と、当該基部75から第1の屈曲部76を介して延びる実装部77と、を備えている。さらに、端子電極71および72は、基部75から第2の屈曲部78を介して延びる接続部79を有する。接続部79は、ワイヤ61の端部を受ける受け部80と、受け部80と重なるように、受け部80から折り返し部81を介して延び、かつワイヤ61の端部と溶接される溶接部82とを備える。
ワイヤ61の一方端部は、第1の端子電極71の接続部79、より特定的は、溶接部82に対して、たとえばレーザ溶接により接続される。同様に、ワイヤの他方端部は、第2の端子電極72の接続部79、より特定的は、溶接部82に対して、たとえばレーザ溶接により接続される。レーザ溶接の結果、形成された溶接玉83が図7に図示されている。
図7において、ワイヤ61の先端部67がわずかに図示されている。この実施形態においても、ワイヤ61の先端部67は、絶縁被覆層を残したまま、受け部80と溶接部82との間から突出している。
以上、この発明に係るコイル部品を、より具体的な実施形態に基づいて説明したが、説明した各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
40,40a コイル部品
41 巻芯部
42 コア
43,44 鍔部
45,46 鍔部の内側端面
47,48 鍔部の外側端面
49,50 鍔部の底面
51,52 鍔部の天面
53〜56 鍔部の側面
57〜60 窪み
61,62 ワイヤ
63,64 中心導体
65,66 絶縁被覆層
67 先端部
71〜74 端子電極
79 接続部
80 受け部
81 折り返し部
82 溶接部

Claims (6)

  1. 線状の中心導体および前記中心導体の周面を覆う絶縁被覆層を有する、螺旋状のワイヤと、
    前記ワイヤの両端部分において前記中心導体に電気的にそれぞれ接続される接続部を有する、少なくとも1対の端子電極と、
    を備え、
    前記端子電極の前記接続部は、前記ワイヤの端部を受ける受け部と、前記受け部から折返し部を介して前記受け部に対向するように延びる溶接部と、を備え、
    前記ワイヤは、前記受け部と前記溶接部との間に挟まれた状態とされ、かつ前記絶縁被覆層が除去された部分において前記中心導体前記溶接部とが溶接玉を形成する状態で溶接されており、
    前記ワイヤの先端部は、少なくとも前記受け部に接する側とは反対側において前記絶縁被覆層を残したまま、前記受け部と前記溶接部との間から突出している、
    コイル部品。
  2. 前記ワイヤの先端部は、全周にわたって前記絶縁被覆層を残している、請求項1に記載のコイル部品。
  3. 前記ワイヤの前記絶縁被覆層は、前記ワイヤが前記受け部に接する部分において存在している、請求項1または2に記載のコイル部品。
  4. 巻芯部ならびに前記巻芯部の各端部にそれぞれ設けられた1対の鍔部を有するコアをさらに備え、前記ワイヤは、前記巻芯部のまわりに螺旋状に巻回される、請求項1ないし3のいずれかに記載のコイル部品。
  5. 前記鍔部は、前記巻芯部側に向きかつ前記巻芯部の各端部を位置させる内側端面と、前記内側端面の反対側の外側に向く外側端面と、前記内側端面と前記外側端面とを連結するものであって、実装時において実装基板側に向けられる底面と、前記底面の反対側の天面と、前記底面と前記天面とを連結する方向に延びかつ互いに対向する1対の側面と、を有し、
    前記端子電極は、その少なくとも一部が前記鍔部の前記底面に沿って延びるように配置される、請求項4に記載のコイル部品。
  6. 前記絶縁被覆層は、前記中心導体と前記溶接部との溶接工程で付与される温度に耐え得る材料からなる、請求項1ないし5のいずれかに記載のコイル部品。
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