JP6893398B2 - コイル部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はコイル部品及びその製造方法に関し、特に、ドラム型コアを用いたコイル部品及びその製造方法に関する。

近年、スマートフォンなどの情報端末に用いられる電子部品に対しては、小型化及び低背化が強く求められている。このため、パルストランスなどのコイル部品についても、トロイダル型コアではなくドラム型コアを用いた表面実装型のコイル部品が数多く使用されている。例えば、特許文献１には、ドラム型コアを用いた表面実装型の昇圧トランスが開示されている。

ドラム型コアを用いたコイル部品に対しても、さらなる小型化及び低背化が求められている。このため、巻芯部のサイズは年々縮小されており、必要なインダクタンスを確保するためにより線径の細い被覆導線を使用する必要が生じている。

特開２０１２−１１９５６８号公報

しかしながら、線径の細い被覆導線は絶縁耐圧が低いため、パルストランスのように一次巻線と二次巻線を絶縁する必要のあるコイル部品においては絶縁耐圧が不足するおそれがあった。特に、熱圧着やレーザー接合によって継線を行う場合、継線時に加えられる熱が被覆導線の芯材を介して伝達し被覆膜を劣化させるため、絶縁耐圧が不足しやすいという問題があった。

コイル部品の絶縁耐圧を高める方法として、本発明者らは、低融点の樹脂膜をコーティングした被覆導線を用いる方法について検討を行った。樹脂膜をコーティングした被覆導線を用いれば、その後の熱処理によって樹脂膜が融解し、被覆膜に存在する傷やクラックなどの欠陥部分が樹脂で埋められる。このため、欠陥部分に起因する絶縁耐圧の低下が防止されるものと期待される。

しかしながら、本発明者らの研究によれば、コーティングする樹脂膜の厚さが過剰であると、融解した樹脂膜が冷えて凝固する際に被覆導線に強い応力が加わり、当初整列していた被覆導線が大きく移動してしまうことが明らかとなった。

被覆導線の移動は、インダクタンスなどコイル部品の基本性能に影響を及ぼすものではない。しかしながら、本発明者らの研究によれば、被覆導線の移動が顕著であると、そうでない場合と比べて絶縁耐圧が若干低下することが明らかとなった。これは、被覆導線の移動によって被覆導線間の距離が局所的に狭くなり、これによって一次巻線と二次巻線との間の電界が強くなることが主な原因であると考えられる。

したがって、本発明の目的は、樹脂膜をコーティングした被覆導線を用いるコイル部品及びその製造方法であって、より高い絶縁耐圧を得ることが可能なコイル部品及びその製造方法を提供することである。

本発明によるコイル部品は、第１及び第２の鍔部と、前記第１及び第２の鍔部間に位置する巻芯部とを含むドラム型コアと、前記巻芯部に巻回された第１巻回層及び前記第１巻回層上に巻回された第２巻回層を構成する複数の被覆導線と、前記被覆導線を覆う樹脂被覆層と、を備え、前記第１巻回層を構成する前記被覆導線の最大スペースは、前記被覆導線の線径よりも狭いことを特徴とする。

本発明者らの研究によれば、樹脂膜をコーティングした被覆導線を用いるコイル部品において、第１巻回層に生じるスペースが被覆導線の線径以上となるのは、耐圧低下のサインであることが明らかとなった。これに対し、本発明によるコイル部品は、被覆導線の移動が抑制され、第１巻回層の最大スペースが被覆導線の線径よりも狭いことから、高い絶縁耐圧を確保することが可能となる。

本発明において、前記第２巻回層を構成する前記被覆導線の最大スペースは、前記被覆導線の線径よりも狭いことが好ましい。これによれば、被覆導線の移動がより抑制されていることから、より高い絶縁耐圧を確保することが可能となる。

本発明において、前記第１及び第２の鍔部はそれぞれ複数の継線部を有しており、前記複数の被覆導線の両端部は、それぞれ対応する前記継線部に接続されていることが好ましい。この場合、前記複数の被覆導線は、互いに絶縁された一次巻線及び二次巻線を含むことが好ましい。この種のコイル部品には、より高い絶縁耐圧が要求されることが多いからである。

本発明において、前記継線部は前記樹脂被覆層で覆われていないことが好ましい。これによれば、樹脂被覆層による接続不良や半田の濡れ性低下などを防止することができる。

本発明によるコイル部品の製造方法は、芯材を覆う被覆膜及び前記被覆膜を覆う樹脂膜を有する複数の被覆導線をドラム型コアの巻芯部に巻回することにより、前記巻芯部に巻回された第１巻回層及び前記第１巻回層上に巻回された第２巻回層を形成する工程と、前記複数の被覆導線の両端部を、前記ドラム型コアの第１及び第２の鍔部に設けられた継線部に接続する工程と、前記樹脂膜を融解させることにより、前記複数の被覆導線を覆う樹脂被覆層を形成する工程と、を備え、融解後における前記第１巻回層を構成する前記被覆導線の最大スペースは、前記被覆導線の線径よりも狭いことを特徴とする。

本発明によれば、樹脂膜が融解することによって樹脂被覆層が形成されることから、被覆膜のキズなどが修復され、これにより絶縁耐圧を向上させることが可能となる。しかも、被覆導線を巻回した後に樹脂材料などをコーティングする必要がないことから、工程数も増大しない。さらに、樹脂被覆層の収縮に伴う被覆導線の移動が抑制されていることから、高い絶縁耐圧を確保することが可能となる。

本発明において、前記接続する工程は、熱圧着又はレーザー接合により行うことが好ましい。熱圧着又はレーザー接合により継線を行うと、継線時に加えられる熱によって絶縁耐圧が不足しやすいからである。

この場合、前記複数の被覆導線は、前記第１巻回層を構成する第１の被覆導線と、前記第２巻回層を構成する第２の被覆導線とを含み、前記接続する工程は、前記第１の被覆導線を前記継線部に接続した後、前記第２の被覆導線を前記継線部に接続する工程を含むことが好ましい。このように複数回の継線作業が行われる場合、熱の影響がより顕著となるからである。

本発明によるコイル部品の製造方法は、前記第１及び第２の鍔部に板状コアを接着する工程をさらに備え、前記接着する工程において印加される熱によって、前記樹脂膜を融解させることが好ましい。これによれば、板状コアの接着工程と樹脂膜の融解工程を同一工程で実施することが可能となる。

このように、本発明によれば、樹脂膜をコーティングした被覆導線を用いるコイル部品及びその製造方法であって、より高い絶縁耐圧を得ることが可能なコイル部品及びその製造方法を提供することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１０の外観構造を示す略斜視図である。 図２は、コイル部品１０の等価回路である。 図３は、図１に示したＡ−Ａ'線に沿った断面図である。 図４は、第１巻回層及び第２巻回層の一部を拡大して示す模式的な断面図である。 図５は、第１巻回層及び第２巻回層の一部を拡大して示す模式的な断面図である。 図６は、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の構造を示す断面図である。 図７（ａ）は第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４を巻回した状態を示す平面図であり、図７（ｂ）は第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３を巻回した状態を示す平面図である。 図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品１３の構造を示す略平面図である。 図９は、ドラム型コア１１の巻芯部１１ａのｘｚ断面の一例を示す断面図である。 最大スペースＷ１の測定結果を示すグラフである。 耐圧の測定結果を示すグラフである。 図１２（ａ）はサンプルＡの断面写真であり、図１２（ｂ）はサンプルＢの断面写真である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１０の外観構造を示す略斜視図である。

本実施形態によるコイル部品１０は表面実装型のパルストランスであり、図１に示すように、ドラム型コア１１と、ドラム型コア１１に接着された板状コア１２と、ドラム型コア１１の巻芯部１１ａに巻回された被覆導線Ｓ１〜Ｓ４とを備えている。但し、本発明によるコイル部品がパルストランスに限定されるものではなく、バルントランスや昇圧トランスなどの他のトランス部品であっても構わないし、コモンモードチョークコイルなどのフィルタ部品であっても構わない。

ドラム型コア１１及び板状コア１２は、比較的透磁率の高い磁性材料、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライトや、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの焼結体によって構成されている。なお、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトなどの透磁率の高い磁性材料は、固有抵抗が低く導電性を有しているのが通常である。

ドラム型コア１１は、棒状の巻芯部１１ａと、巻芯部１１ａのｙ方向における両端に設けられた第１及び第２の鍔部１１ｂ，１１ｃとを備え、これらが一体化された構造を有している。コイル部品１０は、実使用時において基板上に表面実装される部品であり、鍔部１１ｂ，１１ｃのｚ方向における上面１１ｂｓ，１１ｃｓを基板に対向させた状態で実装される。鍔部１１ｂ，１１ｃの上面１１ｂｓ，１１ｃｓとは反対側の下面には、板状コア１２が接着剤により固着されている。このような構造により、ドラム型コア１１と板状コア１２によって閉磁路が構成される。

第１の鍔部１１ｂの上面１１ｂｓには、端子電極である３つの継線部Ｅ１〜Ｅ３が設けられる。また、第２の鍔部１１ｃの上面１１ｃｓには、端子電極である３つの継線部Ｅ４〜Ｅ６が設けられる。これら継線部Ｅ１〜Ｅ６は、対応する鍔部１１ｂ，１１ｃに取り付けられたＬ字型の端子金具によって構成されている。但し、端子金具を用いることは必須でなく、対応する鍔部１１ｂ，１１ｃの表面に焼き付けられた導体膜によって継線部Ｅ１〜Ｅ６を構成しても構わない。継線部Ｅ１〜Ｅ３は、図１に示すｘ方向の一端側からこの順で配置されている。同様に、継線部Ｅ４〜Ｅ６も、ｘ方向の一端側からこの順で配置されている。継線部Ｅ１〜Ｅ６には、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の各端部が熱圧着又はレーザー接合により継線される。

図１に示すように、継線部Ｅ２と継線部Ｅ３の間隔は、継線部Ｅ１と継線部Ｅ２の間隔よりも広くなるよう設計されている。同様に、継線部Ｅ４と継線部Ｅ５の間隔は、継線部Ｅ５と継線部Ｅ６の間隔よりも広くなるよう設計されている。これは、被覆導線Ｓ１，Ｓ２により構成される一次巻線と、被覆導線Ｓ３，Ｓ４により構成される二次巻線の間の耐圧を向上させるためである。

被覆導線Ｓ１〜Ｓ４は、良導体からなる芯材を絶縁性の被覆膜で覆った構成を有しており、巻芯部１１ａに２層構造で巻回される。詳細については後述するが、被覆導線Ｓ１，Ｓ４は巻芯部１１ａにバイファイラ巻きされて第１巻回層を構成し、被覆導線Ｓ２，Ｓ３は第１巻回層上にバイファイラ巻きされて第２巻回層を構成する。被覆導線Ｓ１〜Ｓ４のターン数は互いに同一である。

被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の巻回方向は、第１巻回層と第２巻回層とで異なっている。つまり、第１の鍔部１１ｂから第２の鍔部１１ｃに向かう巻回方向を鍔部１１ｂ側から見た場合、被覆導線Ｓ１，Ｓ４の巻回方向は反時計周りであるのに対し、被覆導線Ｓ２，Ｓ３の巻回方向は時計周りであり、互いに逆になっている。

そして、被覆導線Ｓ１の一端Ｓ１ａ及び他端Ｓ１ｂは、それぞれ継線部Ｅ１，Ｅ４に接続され、被覆導線Ｓ４の一端Ｓ４ａ及び他端Ｓ４ｂは、それぞれ継線部Ｅ３，Ｅ６に接続される。また、被覆導線Ｓ２の一端Ｓ２ａ及び他端Ｓ２ｂは、それぞれ継線部Ｅ４，Ｅ２に接続され、被覆導線Ｓ３の一端Ｓ３ａ及び他端Ｓ３ｂは、それぞれ継線部Ｅ５，Ｅ３に接続される。

図２は、本実施形態によるコイル部品１０の等価回路である。

図２に示すように、継線部Ｅ１，Ｅ２は、それぞれ平衡入力のプラス側端子ＩＮ＋とマイナス側端子ＩＮ−として用いられる。また、継線部Ｅ５，Ｅ６は、それぞれ平衡出力のプラス側端子ＯＵＴ＋とマイナス側端子ＯＵＴ−として用いられる。継線部Ｅ３，Ｅ４は、それぞれ入力側及び出力側の中間タップＣＴとして用いられる。被覆導線Ｓ１，Ｓ２はパルストランスの一次巻線を構成し、被覆導線Ｓ３，Ｓ４はパルストランスの二次巻線を構成する。

図３は、図１に示したＡ−Ａ'線に沿った模式的な断面図である。

図３に示すように、ドラム型コア１１の巻芯部１１ａには、第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４が巻回され、その上に第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３が巻回される。つまり、巻芯部１１ａに巻回された被覆導線Ｓ１〜Ｓ４は、２層構造を有している。そして、少なくとも第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４については、その表面が樹脂被覆層２０で覆われている。樹脂被覆層２０は、例えばポリエステルなど融点の低い絶縁性樹脂材料からなる。樹脂被覆層２０は、第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３を覆っていることが好ましいが、本実施形態においては後述する製造方法に起因して、第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３については、その上面が不完全に覆われる可能性がある。

図４は、第１巻回層及び第２巻回層の一部を拡大して示す模式的な断面図である。

図４に示すように、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４は、芯材３１が被覆膜３２で覆われた構造を有している。そして、樹脂被覆層２０は、各被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の被覆膜３２を覆うように設けられている。第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４については、被覆膜３２がほとんど露出しておらず、ほぼ全面が樹脂被覆層２０で覆われている。第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３についても、ほぼ全面が樹脂被覆層２０で覆われていることが好ましい。

このように、本実施形態によるコイル部品１０は、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４が樹脂被覆層２０で覆われていることから、被覆膜３２に存在する傷やクラックなどの欠陥部分が樹脂被覆層２０によって埋められる。これにより、欠陥部分に起因する絶縁耐圧の低下が防止され、高い絶縁耐圧を確保することが可能となる。

また、樹脂被覆層２０は、ドラム型コア１１の巻芯部１１ａにのみ存在しており、鍔部１１ｂ，１１ｃには樹脂被覆層２０が存在しないことが好ましい。つまり、鍔部１１ｂ，１１ｃと板状コア１２との間に樹脂被覆層２０が介在せず、且つ、継線部Ｅ１〜Ｅ６が樹脂被覆層２０で覆われていないことが好ましい。

図４に示すように、第１巻回層においては被覆導線Ｓ１，Ｓ４が交互に配列され、第２巻回層においては被覆導線Ｓ２，Ｓ３が交互に配列される。但し、製造時及び実装時の熱負荷によって融解した樹脂被覆層２０が冷えて凝固する際、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４に応力がかかるため、図５に示すように、整列していた被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の一部が移動することがある。その結果、隣接する被覆導線Ｓ１，Ｓ４のスペース、並びに、隣接する被覆導線Ｓ２，Ｓ３のスペースにばらつきが発生する。

しかしながら、本実施形態によるコイル部品１０では被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の移動が抑制されており、これにより、第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４の最大スペースＷ１が被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の線径φ未満となっている。換言すれば、第１巻回層には線径φ以上のスペースは存在しない。第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３の最大スペースＷ２についても、線径φ未満に抑制されていることが好ましい。

図５に示す例では、隣接する被覆導線Ｓ２，Ｓ３に比較的大きなスペースＷ２が存在する結果、これらの間に空洞Ｖが形成されている。このような空洞Ｖは、第１巻回層に達することがあるが、この場合であっても、第１巻回層における最大スペースＷ１は、被覆導線の線径φ未満である必要がある。

第１巻回層における最大スペースＷ１を線径φ未満とする必要がある理由は、次の通りである。

後述するように、樹脂被覆層２０は、もともと被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の表面にコーティングされていた樹脂膜（融着層）に由来するものであり、その量は樹脂膜の厚さによって調整することができる。しかしながら、樹脂膜の厚さが過剰である場合、融解した樹脂被覆層２０が冷えて凝固する際、樹脂被覆層２０の収縮応力によって当初整列していた被覆導線Ｓ１〜Ｓ４が大きく移動し、偏りが発生する。その結果、隣接する被覆導線Ｓ１，Ｓ４または隣接する被覆導線Ｓ２，Ｓ３が局所的に密着し、耐圧が低下してしまう。また、過剰な樹脂被覆層２０によって被覆導線間の電界が強くなり、耐圧の低下をもたらす。

このような耐圧の低下は、第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４の最大スペースＷ１が線径φ以上に拡大するような場合に顕著となる。つまり、当初は線径φ未満であったスペースが線径φ以上にまで拡大すると、耐圧低下のサインである。したがって、このような現象が発生しない程度にコーティングする樹脂膜を薄くする必要がある。

次に、本実施形態によるコイル部品１０の製造方法について説明する。

まず、図６に示すように、芯材３１、被覆膜３２及び樹脂膜３３からなる３層構造の被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を用意する。芯材３１は銅（Ｃｕ）などの良導体からなり、その表面が被覆膜３２で覆われている。被覆膜３２は、イミド変性ポリウレタンなどからなる絶縁材料からなり、その表面が薄い樹脂膜３３で覆われている。樹脂膜３３は、ポリエステルなどの絶縁性樹脂材料からなり、融点が被覆膜３２よりも十分に低い材料が選択される。一例として、イミド変性ポリウレタンの融点は約２６０℃であるのに対し、ポリエステルの融点は約７０℃である。樹脂膜３３の膜厚については、被覆膜３２の欠陥部分を修復可能な範囲で十分に薄く設定される。

次に、図７（ａ）に示すように、被覆導線Ｓ１，Ｓ４を巻芯部１１ａにバイファイラ巻きするとともに、その両端をそれぞれ対応する継線部Ｅ１，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ６に接続することにより、第１巻回層を形成する。具体的には、熱圧着又はレーザー接合によって被覆導線Ｓ１，Ｓ４の一端Ｓ１ａ，Ｓ４ａをそれぞれ継線部Ｅ１，Ｅ３に接続した後、ドラム型コア１１を一方向に回転させることによって巻芯部１１ａに被覆導線Ｓ１，Ｓ４を巻回する。そして、ドラム型コア１１の回転を停止させた後、熱圧着又はレーザー接合によって被覆導線Ｓ１，Ｓ４の他端Ｓ１ｂ，Ｓ４ｂをそれぞれ継線部Ｅ４，Ｅ６に接続する。この時、熱圧着又はレーザー接合による熱が芯材３１を介して伝達されるため、被覆導線Ｓ１，Ｓ４は端部に近い部分において被覆膜３２が劣化し、傷やクラックなどの欠陥が発生することがある。さらに、巻回時に生じる機械的なストレスによっても被覆膜３２に欠陥が発生することがある。また、熱圧着又はレーザー接合を行うと、被覆導線Ｓ１，Ｓ４の一端Ｓ１ａ，Ｓ４ａ及び他端Ｓ１ｂ，Ｓ４ｂに存在する樹脂膜３３は、熱によって変質する。本発明において、継線時の熱によって変質した樹脂は樹脂被覆層２０を構成するものではない。

特に限定されるものではないが、巻線直後における被覆導線Ｓ１，Ｓ４は、樹脂膜３３を介して互いに密着した状態で整列していることが好ましい。これによれば、第１巻回層の巻回密度が最大となるため、ターン数を最大化することができる。但し、巻線直後において隣接する被覆導線Ｓ１，Ｓ４の全てが密着していることは必須でなく、一部の被覆導線Ｓ１，Ｓ４についてはある程度離間していても構わない。この場合であっても、巻線直後における被覆導線Ｓ１，Ｓ４の最大スペースは、被覆導線の線径φ未満である必要がある。これは、巻線直後における被覆導線Ｓ１，Ｓ４の最大スペースがφ以上であると、第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３を正しく形成することができなくなるからである。

次に、図７（ｂ）に示すように、被覆導線Ｓ２，Ｓ３を巻芯部１１ａにバイファイラ巻きするとともに、その両端をそれぞれ対応する継線部Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５に接続することにより、第２巻回層を形成する。具体的には、熱圧着又はレーザー接合によって被覆導線Ｓ２，Ｓ３の他端Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂをそれぞれ継線部Ｅ２，Ｅ３に接続した後、ドラム型コア１１を逆方向に回転させることによって巻芯部１１ａに被覆導線Ｓ２，Ｓ３を巻回する。そして、ドラム型コア１１の回転を停止させた後、熱圧着又はレーザー接合によって被覆導線Ｓ２，Ｓ３の一端Ｓ２ａ，Ｓ３ａをそれぞれ継線部Ｅ４，Ｅ５に接続する。

ここで、第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４が密着している場合、あるいは、少なくとも巻回直後における最大スペースがφ未満である場合、第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３を第１巻回層上に正しく巻回することができる。これに対し、巻線直後において隣接する被覆導線Ｓ１，Ｓ４間に線径φ以上のスペースが存在すると、このスペースに被覆導線Ｓ２またはＳ３が落ち込み、第２巻回層を正しく形成することができなくなる。このような理由から、巻線直後における被覆導線Ｓ１，Ｓ４の最大スペースは、被覆導線の線径φ未満となるよう調整される。

また、被覆導線Ｓ２，Ｓ３の両端を継線部Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５に接続する際、被覆導線Ｓ２，Ｓ３の一端Ｓ２ａ，Ｓ３ａ及び他端Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂに存在する樹脂膜３３は、継線時の熱によって変質する。さらに、熱圧着又はレーザー接合による熱が芯材３１を介して伝達されるため、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４は端部に近い部分において被覆膜３２が劣化する。

しかも、被覆導線Ｓ１，Ｓ４については、１層目を形成する際の熱圧着又はレーザー接合による熱ダメージと、２層目を形成する際の熱圧着又はレーザー接合による熱ダメージの合計２回の熱ダメージを受けるため、被覆膜３２に劣化が生じやすい。つまり、第２巻回層を構成する被覆導線Ｓ２，Ｓ３よりも、第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４の方より大きなダメージを受け、被覆膜３２に傷やクラックなどの欠陥がより発生しやすくなる。

このようにして被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の巻回作業が完了すると、次に、ドラム型コア１１に板状コア１２を接着する。具体的には、ドラム型コア１１の鍔部１１ｂ，１１ｃに少量の接着剤を供給した後、板状コア１２をドラム型コア１１の鍔部１１ｂ，１１ｃに載置する。この状態で、熱処理を行うことによって接着剤を硬化させ、板状コア１２をドラム型コア１１に固着させる。この時の熱処理は、例えば１５０℃で１時間程度である。

この熱処理によって、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の表面に存在する樹脂膜３３が融解し、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の隙間に浸潤する。この時、被覆膜３２に傷やクラックなどの欠陥部分が存在する場合には、融解した樹脂膜３３からなる樹脂被覆層２０によって欠陥部分が埋められる。融解した樹脂膜３３からなる樹脂被覆層２０は、毛細管現象によって第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４の周囲に集まるため、少なくとも第１巻回層についてはほぼ全体が樹脂被覆層２０で覆われる。これに対し、第２巻回層については、樹脂膜３３の厚さによってはその一部が樹脂被覆層２０で覆われず、被覆膜３２が露出した状態となることがある。尚、継線部Ｅ１〜Ｅ６に存在していた樹脂膜３３は継線時の熱で変質しているため、熱処理によって融解することはない。

熱処理が終了すると、融解していた樹脂被覆層２０が冷えて凝固する。その際発生する応力によって、整列していた被覆導線Ｓ１〜Ｓ４が移動し、第１巻回層及び第２巻回層とも、隣接する被覆導線間にスペースが発生する。しかしながら、本実施形態では、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４にコーティングされた樹脂膜３３の膜厚が十分に薄いことから、樹脂被覆層２０の量が過剰とならず、その結果、少なくとも第１巻回層における最大スペースＷ１を線径φ未満に抑制することができる。換言すれば、巻回直後において最大スペースＷ１が線径φ未満であった第１巻回層は、樹脂膜３３が融解し凝固した後においても、その最大スペースＷ１が線径φ以上に広がることはなく、線径φ未満に保たれる。好ましくは、第２巻回層についても、その最大スペースＷ２が線径φ以上に広がることはなく、線径φ未満に保たれる。

上述の通り、第１巻回層の最大スペースＷ１が線径φ以上に広がる現象は、一次側と二次側の絶縁耐圧が低下する場合に発生するサインである。本実施形態においては、このようなサインが発生しないよう、樹脂膜３３の膜厚を十分に薄く設定している。

以上の工程により、本実施形態によるコイル部品１０が完成する。

このように、本実施形態においては、表面が樹脂膜３３で覆われた被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を用いるとともに、その後の熱処理によって樹脂膜３３を融解させることにより樹脂被覆層２０を形成している。このため、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の表面が自動的に樹脂被覆層２０で覆われる。特に、第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４は、２回の熱ダメージを受けることから被覆膜３２に欠陥部分が生じやすい。しかしながら、本実施形態によれば、第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４の表面が自動的に樹脂被覆層２０で覆われるため、第１巻回層の被覆膜３２に生じている欠陥部分を樹脂被覆層２０によって確実に埋め込むことが可能となる。これにより、被覆膜３２に欠陥部分が生じている場合であっても、十分な絶縁耐圧を確保することが可能となる。

ここで、絶縁耐圧を改善するためには、巻芯部１１ａに被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を巻回した後、樹脂材料をコーティングする方法も考えられる。しかしながら、樹脂材料の粘度が高いと被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を十分にコーティングすることができない一方、樹脂材料の粘度が低いと毛細管現象によってドラム型コア１１の鍔部１１ｂ，１１ｃに樹脂材料が流入してしまう。特に、巻芯部１１ａと鍔部１１ｂ，１１ｃとの段差が小さい低背化されたコイル部品においては、毛細管現象による樹脂材料の流入は避けられない。

そして、鍔部１１ｂ，１１ｃの下面に樹脂材料が流入すると、樹脂材料によって板状コア１２との間に隙間が生じてしまい、磁気特性が低下する。また、鍔部１１ｂ，１１ｃの上面１１ｂｓ，１１ｃｓに樹脂材料が流入すると、端子電極である継線部Ｅ１〜Ｅ６の一部が樹脂材料で覆われてしまい、実装時における半田の濡れ性が低下する。

これに対し、本実施形態においては、巻回された被覆導線Ｓ１〜Ｓ４に樹脂材料をコーティングするのではなく、表面にあらかじめ樹脂膜３３が設けられた被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を用いて巻回作業を行い、その後、樹脂膜３３を融解させることによって樹脂被覆層２０を形成していることから、樹脂材料が鍔部１１ｂ，１１ｃに流入するおそれがない。しかも、欠陥部分がより生じやすい１層目の被覆導線Ｓ１，Ｓ４を樹脂被覆層２０によって確実に覆うことが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によるコイル部品１０は、被覆導線Ｓ１，Ｓ４が樹脂被覆層２０によって覆われることから、線径の細い被覆導線を用いた場合であっても、十分な絶縁耐圧を確保することが可能となる。しかも、樹脂被覆層２０が鍔部１１ｂ，１１ｃに到達することがないため、磁気特性の低下や半田の濡れ性の低下を防止することもできる。

しかも、本実施形態においては、樹脂膜３３の膜厚が薄い被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を使用していることから、樹脂被覆層２０の量が過剰となることがない。これにより、耐圧低下のサインが発生することもない。

図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品１３の構造を示す略平面図であって、底面側の構成を示すものである。

図８に示すように、第２の実施形態によるコイル部品１３の特徴は、鍔部１１ｂ，１１ｃの各々に設けられる継線部の数が３つではなく４つである点にある。鍔部１１ｂには４つの継線部Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ａ，Ｅ３ｂが設けられており、鍔部１１ｃには４つの継線部Ｅ４ａ，Ｅ４ｂ，Ｅ５，Ｅ６が設けられている。被覆導線Ｓ１の他端Ｓ１ｂと被覆導線Ｓ２の一端Ｓ２ａとの電気的な接続と、被覆導線Ｓ３の他端Ｓ３ｂと被覆導線Ｓ４の一端Ｓ４ａとの電気的な接続は、コイル部品１３を実装したときに実装基板上の配線パターン（ランド）を介して行われる。その他の構成は、第１の実施形態によるコイル部品１０と同じであることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

このように、本実施形態によるコイル部品１３は、実装基板上で２つの継線部Ｅ３ａ，Ｅ３ｂを短絡させ、さらに２つの継線部Ｅ４ａ，Ｅ４ｂを短絡させることにより、第１の実施形態によるコイル部品１０と同一の構成を実現することができる。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

図９は、ドラム型コア１１の巻芯部１１ａのｘｚ断面の一例を示す断面図である。

図９に示す例では、巻芯部１１ａの上面１４及び下面１５が円弧状である。このような円弧状の断面を有する巻芯部１１ａを用いれば、断面が矩形である巻芯部１１ａを用いた場合に比べ、融解した樹脂膜３３が巻芯部１１ａの角部にも浸潤しやすくなるため、巻芯部１１ａの角部に位置する被覆導線Ｓ１，Ｓ４についても樹脂被覆層２０によって確実に覆うことが可能となる。さらには、巻芯部１１ａの断面を楕円形又は円形とすれば、角部が無くなるため、被覆導線Ｓ１，Ｓ４を樹脂被覆層２０によってより確実に覆うことが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記の実施形態では、巻芯部に巻回された被覆導線が２層構造を有しているが、本発明によるコイル部品がこれに限定されるものではない。したがって、被覆導線が３層構造以上であっても構わない。

また、被覆導線の巻回方法についても特に限定されず、実施形態のように第１巻回層及び第２巻回層ともにバイファイラ巻きしても構わないし、被覆導線を１本ずつ巻回しても構わない。

図１に示す形状を有し、ｘ方向における長さが４．５ｍｍ、ｙ方向における幅が３．２ｍｍ、ｚ方向における高さが２．９ｍｍであるドラム型コア１１を用意した。さらに、図６に示す断面を有し、芯材３１の径が４０μｍ、被覆膜３２の膜厚が１０μｍ、樹脂膜３３の膜厚が１μｍあるいは３．５μｍである被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を用意し、図７を用いて説明した方法でドラム型コア１１に巻回した。但し、継線部Ｅ１〜Ｅ６の形成は省略し、被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の両端は開放状態とした。樹脂膜３３の膜厚が１μｍである被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を用いたものは「サンプルＡ」とし、樹脂膜３３の膜厚が３．５μｍである被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を用いたものは「サンプルＢ」とした。

次に、熱負荷をかけることによって樹脂膜３３を融解させ、その後、冷却することによって樹脂被覆層２０を形成した。熱負荷の印加は、板状コアの接着時を模した１回目の熱処理と、実装時のリフローを模した２回目の熱処理によって行った。そして、各サンプルについて第１巻回層の最大スペースＷ１を測定した。測定の結果を図１０に示す。

図１０に示すように、樹脂膜３３の膜厚が１μｍである被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を用いたサンプルＡでは、第１巻回層の最大スペースＷ１が２０μｍ〜５６μｍであった。一方、樹脂膜３３の膜厚が３．５μｍである被覆導線Ｓ１〜Ｓ４を用いたサンプルＢでは、第１巻回層の最大スペースＷ１が６１μｍ〜１０７μｍであった。つまり、サンプルＡは熱負荷によって被覆導線Ｓ１〜Ｓ４が移動した後も、第１巻回層の最大スペースＷ１が線径φ（６０μｍ）を超えることはなかったのに対し、サンプルＢは熱負荷によって被覆導線Ｓ１〜Ｓ４が移動した後、第１巻回層の最大スペースＷ１が線径φ（６０μｍ）以上となった。

次に、サンプルＡ，Ｂともに、被覆導線Ｓ１の端部Ｓ１ａと被覆導線Ｓ２の端部Ｓ２ｂを短絡してテスタの一方のテスト端子（＋）に接続するとともに、被覆導線Ｓ３の端部Ｓ３ｂと被覆導線Ｓ４の端部Ｓ４ａを短絡してテスタの他方のテスト端子（−）に接続した。この状態で、一対のテスト端子間に５０Ｈｚの交流電圧を６０秒間印加し、絶縁破壊の有無を調べた。電圧の初期値は１．５ｋＶとし、絶縁破壊しなかった場合は電圧を０．１ｋＶずつ上昇させて交流電圧を再印加した。そして、絶縁破壊が発生した際の電圧をプロットした。結果を図１１に示す。

図１１に示すように、サンプルＡでは絶縁破壊が生じる電圧が４．７ｋＶ〜５．０ｋＶであったのに対し、サンプルＢでは絶縁破壊が生じる電圧が４．０ｋＶ〜４．７ｋＶであった。つまり、サンプルＡの方が高い絶縁耐圧が得られることが確認された。

次に、巻芯部１１ａのｙｚ平面が露出するようサンプルＡ，Ｂを切断し、その断面をＳＥＭにより観察した。サンプルＡの断面を図１２（ａ）に示し、サンプルＢの断面を図１２（ｂ）に示す。

図１２（ａ）に示すように、サンプルＡにおいては被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の移動が小さく、樹脂被覆層２０には大きな空洞Ｖは形成されていなかった。これに対し、図１２（ｂ）に示すように、サンプルＢにおいては被覆導線Ｓ１〜Ｓ４の移動が大きく、樹脂被覆層２０には巻芯部１１ａに達する大きな空洞Ｖが形成されていた。この大きな空洞Ｖの存在により、第１巻回層を構成する被覆導線Ｓ１，Ｓ４には、線径φ以上のスペースが生じていた。

１０ コイル部品
１１ ドラム型コア
１１ａ 巻芯部
１１ｂ 第１の鍔部
１１ｃ 第２の鍔部
１１ｂｓ 第１の鍔部の上面
１１ｃｓ 第２の鍔部の上面
１２ 板状コア
１３ コイル部品
１４ 巻芯部の上面
１５ 巻芯部の下面
２０ 樹脂被覆層
３１ 芯材
３２ 被覆膜
３３ 樹脂膜
ＣＴ 中間タップ
Ｅ１〜Ｅ６，Ｅ３ａ，Ｅ３ｂ，Ｅ４ａ，Ｅ４ｂ 継線部
Ｓ１〜Ｓ４ 被覆導線
Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ 被覆導線の一端
Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ 被覆導線の他端
Ｖ 空洞
Ｗ１ 第１巻回層の最大スペース
Ｗ２ 第２巻回層の最大スペース
φ 線径

Claims (5)

1. 第１及び第２の鍔部と、前記第１及び第２の鍔部間に位置する巻芯部とを含むドラム型コアと、
   前記巻芯部に巻回された第１巻回層及び前記第１巻回層上に巻回された第２巻回層を構成し、良導体からなる芯材が絶縁材料からなる被覆膜で覆われた構造を有する複数の被覆導線と、
   前記被覆導線を覆う樹脂被覆層と、を備え、
   前記第１巻回層を構成する前記被覆導線の巻回方向と、前記第２巻回層を構成する前記被覆導線の巻回方向は、互いに逆であり、
   前記被覆導線の一部が軸方向に移動しうるよう、前記巻芯部の表面は前記軸方向に平坦であり、
   前記第１巻回層を構成する隣接する前記被覆導線間のスペースにばらつきが存在し、且つ、前記第１巻回層を構成する隣接する前記被覆導線間の最大スペースは、前記被覆導線の線径よりも狭く、
   前記第２巻回層を構成する前記被覆導線が前記スペースに入り込むことなく、前記スペースが前記樹脂被覆層で充填されていることを特徴とするコイル部品。
2. 前記第２巻回層を構成する隣接する前記被覆導線間のスペースにばらつきが存在し、且つ、前記第２巻回層を構成する隣接する前記被覆導線間の最大スペースは、前記被覆導線の線径よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１及び第２の鍔部は、それぞれ複数の継線部を有しており、
   前記複数の被覆導線の両端部は、それぞれ対応する前記継線部に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。
4. 前記複数の被覆導線は、互いに絶縁された一次巻線及び二次巻線を含むことを特徴とする請求項３に記載のコイル部品。
5. 前記継線部は、前記樹脂被覆層で覆われていないことを特徴とする請求項３又は４に記載のコイル部品。

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