JP6918870B2

JP6918870B2 - コイル部品及び電子機器

Info

Publication number: JP6918870B2
Application number: JP2019139860A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　賢; 賢伊藤
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2034-05-26
Also published as: JP2019201220A

Description

本発明は、コイル部品及び電子機器に関し、更に具体的には、平角線により形成されるコイルの引出構造に関するものである。

携帯機器をはじめとする電子機器の高性能化に伴い、電子機器に使用される部品も高い性能が要求されている。しかしながら、電子機器の高性能化に伴い、部品点数も増加するため、部品自体の小型化の動きが高まっている。これは、巻線を用いた高い電流特性のコイル部品でも同様であり、これまで以上に小型化する対策が検討されている。

高い電流特性を得るために、これまでも平角線と呼ばれる角型の導線を用いたコイル部品は多くあった。しかし、周回部の形成は比較的容易であるが、引出部から端子電極への接続までの導線の引き回しは、導線に方向性があるため曲げ加工などが難しく、大きなスペースを要していた。または、下記特許文献１に示すように、平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に形成されたタブレットに、断面が平角形状の導線を巻回したコイルを載置し、該コイルの両端部を前記タブレットの柱状凸部の外側側面に沿わせ、その一部を封止材から露出させて外部電極と接続する構造もある。

特開２０１０−２４５４７３号公報

上述した特許文献１に記載の技術では、同文献の第３図に示すように、引出部をブロック（柱状凸部）に固定することで、引出位置を安定させることはできる。しかしながら、前記ブロックを設けるための大きなスペースが必要となり、小型化を進める上での制約になっていた。このため、磁性体中に埋め込むタイプのコイル部品で小型化を進めるためには、引出部を省スペースで精度良く形成することが課題となっている。

本発明は、以上のような点に着目したもので、平角線を用いた空芯コイルにおいて、引出部のスペースを削減し、小型化を図ることができるコイル部品を提供することを、その目的とする。他の目的は、前記コイル部品を用いた電子機器を提供することである。

本発明のコイル部品は、樹脂と金属磁性材料により形成される磁性体の中にコイルが埋め込まれ、端子電極を有するコイル部品であって、前記コイルは、導線の断面が長辺と短辺を有する平角線を用い、該平角線を前記長辺側の面が互いに接するようにコイル状に周回させた周回部と、前記周回部の終端から前記磁性体の表面に達する引出部を有しており、前記引出部は、前記周回部の終端の平角線の断面の一方の短辺側へ向けてＲ付けを伴いながら前記磁性体の表面に前記導線の断面が露出するように曲げられていることを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記コイルが空芯コイルであり、前記周回部によってコイル軸が形成されており、前記周回部の内側に形成された空芯の断面であって、前記コイル軸の軸方向に対して垂直の断面が、長軸ＬＡと短軸ＬＢを有しており、前記コイル部品の長さＬが、前記コイル軸の断面形状の長軸ＬＡ方向側であり、前記コイル部品の幅Ｗが、前記コイル軸の断面形状の短軸ＬＢ方向側であり、前記コイル部品の長さＬと幅Ｗの比Ｌ／Ｗが１．５以下であり、かつ、前記引出部が、コイル軸の断面の短軸ＬＢの一方の端部側に配置されていることを特徴とする。

他の形態は、前記コイルが空芯コイルであり、前記周回部によってコイル軸が形成されており、前記周回部の内側に形成された空芯の断面であって、前記コイル軸の軸方向に対して垂直の断面が、長軸ＬＡと短軸ＬＢを有しており、前記コイル部品の長さＬが、前記コイル軸の断面形状の長軸ＬＡ方向側であり、前記コイル部品の幅Ｗが、前記コイル軸の断面形状の短軸ＬＢ方向側であり、前記コイル部品の長さＬと幅Ｗの比Ｌ／Ｗが１．５より大きく、かつ、前記引出部が、コイル軸の断面の長軸ＬＡ方向でコイル軸を挟んで配置されていることを特徴とする。

本発明の電子機器は、前記いずれかに記載のコイル部品を備えたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、磁性体中に埋め込まれるコイルが平角線により形成されており、前記コイルの周回部は、前記平角線の断面の一方の長辺側の面が巻軸に対して平行に周回されるとともに、前記周回部の終端から前記磁性体の表面に達する引出部を有しており、前記引出部は、前記周回部の終端の平角線の断面の一方の短辺側へ向けて、Ｒ付けを伴いながら前記磁性体の表面に前記導線の断面が露出するように曲げられ、磁性体表面の端子電極に接続される。このため、引出部のスペースを削減でき、無駄なスペースがない小型のコイル部品を得ることができる。特に、前記平角線の断面の一方の短辺方向に向けて引出部を曲げ加工することで、引出部の強度が得られ、引出部の位置が安定することで周回部の巻き緩みが抑制され、特性（インダクタンス）のバラツキを小さくでき、端子電極との接続安定性も得られる。これにより、チップ部品のような小型の部品でも、高い性能の部品を安定して作ることができる。

本発明の実施例１のコイル部品を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)の一部拡大図，(C)は前記(A)を矢印Ｆ１方向から見た側面図，(D)はコイルを形成する平角線の断面形状を示す図である。前記実施例１のコイルの周回手順を示す図である。前記実施例１のコイルの具体例を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印Ｆ３ａ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印Ｆ３ｂ方向から見た側面図である。前記実施例１のコイルの他の具体例を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印Ｆ４ａ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印Ｆ４ｂ方向から見た側面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施例１の基本構造を説明する。図１は、本実施例のコイル部品を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)の一部拡大図，(C)は前記(A)を矢印Ｆ１方向から見た側面図，(D)はコイルを形成する平角線の断面形状を示す図である。図２は、本実施例のコイルの周回手順を示す図である。以下、前記コイル部品のコイル部分が空芯コイルとして準備され、これを埋め込みに用いることによって前記コイル部品が構成される場合を例として説明する。図１(A)に示すように、本実施例のコイル部品１０は、略直方体状の磁性体１２中に、コイル２０が埋め込まれた構成となっている。前記磁性体１２は、樹脂と金属磁性材料により形成されている。前記磁性体１２の底面には、両端側に端子電極１４，１６が設けられており、前記コイル２０の両端の引出部２４Ａ，２４Ｂが、前記端子電極１４，１６に接続されている。

本実施例では、前記コイル２０の巻線用の導線として、図１(D)に示すように、平角線と呼ばれる導線の断面が長辺３０Ｃ、３０Ｄと短辺３０Ａ，３０Ｂを有する４角形で、導線の表面に絶縁のための被膜付きのものを用いた。前記コイル２０は、平角線３０を重ねて巻線される周回部２２と、該周回部２２と前記端子電極１４，１６をつなぐ引出部２４Ａ，２４Ｂにより形成されている。前記周回部２２の形成は、α巻といわれる方法で行った。

具体的には、前記コイル部品１０に埋め込まれるコイル２０を、空芯コイルとして作るために、図２(A)に示すように、オーバル型と呼ばれる鉄芯４０を用意し、この鉄芯４０の周囲に、前記平角線３０の断面の一方の長辺側の面が接するように周回し、更に周回した平角線３０の上に重ねるように繰り返し平角線３０を周回させる。すなわち、巻軸に対して平行となるように周回する。このとき、平角線３０としては、周回部２２と引出部２４Ａ，２４Ｂを形成するために必要な長さのものを用い、平角線３０の両端からそれぞれの引出部の長さを引いた部分の中間点となる部分を、図２(A)に示すように鉄芯４０に当て、一方の端部側を、平角線３０の幅の半分の分だけ左右（例えば右側）にずらしてから周回し、もう一方の端部側を、前記平角線３０の幅の半分の分だけ左右（例えば左側）にずらしてから周回するようにする。周回の方向は、前記鉄芯４０を中心に、それぞれ逆方向に周回させることで、周回方向が逆の周回部２２Ａ，２２Ｂが連続した周回部２２が形成される（図２(B)及び(C)）。

次に、周回部２２の両端部に引出部２４Ａ，２４Ｂを形成する。周回部２２の終端２３Ａ，２３Ｂから、平角線３０の断面の一方の短辺（例えば短辺３０Ａ）の方向へ向かって曲げ加工を行う。このとき、図１(C)に示すように、周回部２２Ａ，２２Ｂと引出部２４Ａ，２４Ｂとの間にはそれぞれＲ付けを伴いながら、周回部２２の終端２３Ａ，２３Ｂにおける平角線３０の断面の短辺３０Ａの面と、引出部２４Ａ，２４Ｂの平角線３０の断面の短辺３０Ａの面がなす角度αは、９０°以下としている。これにより、導線の被膜のはがれ等をおさえつつ、精度よく引出部２４Ａ，２４Ｂを形成することができる。

最後に、前記コイル２０を磁性体１２中に埋め込み、引出部２４Ａ，２４Ｂの端部２６Ａ，２６Ｂと、端子電極１４，１６を接続して、コイル部品１０とした。磁性体１２を構成する磁性材料は、合金磁性粒子と樹脂とを混練したものを用い、金型を使用して、コイル２０をセットしてから、磁性材料で埋め込む方法で行った。

以上のようにして得られるコイル部品１０では、平角線３０の巻軸として、断面オーバル型の鉄芯４０を用いているため、コイル２０の周回部２２により形成されるコイル軸２８は、該コイル軸２８の軸方向の断面が、長軸ＬＡと短軸ＬＢを有するオーバル形状となっている。そして、前記引出部２４Ａ，２４Ｂは、前記周回部２２の終端２３Ａ，２３Ｂから、前記引出部２４Ａ，２４Ｂの端部２６Ａ，２６Ｂに向けて、前記短軸ＬＢ側から見てコイル軸２８から遠ざかるように延びている。このとき、前記引出部２４Ａ，２４Ｂがコイル軸２８となす角度（図１(B)の角度β）は、０〜４５°とするとよい。

次に、前記コイル軸２８が、長軸ＬＡと短軸ＬＢを有する形状とした場合の引出部２４Ａ，２４Ｂの配置について、以下の具体例を参照して説明する。
＜具体例１＞・・・図３には、具体例１のコイル部品のコイル２０Ａが示されている。製品サイズ（コイル部品１０）の長さＬを２．５ｍｍ，幅Ｗを２．０ｍｍ，高さＨを１．４ｍｍとし、磁性材料は、ＦｅＳｉＢＣとＦｅの磁性粒子とエポキシ樹脂の混合したものを用いた。また、コイル２０Ａは、断面寸法が０．４×０．１ｍｍのポリイミド被膜付きの平角線を用い、周回部２２の周回数は、１０．５とした。また、端子電極１４，１６としては、スパッタリングによりＴｉを５０ｎｍ程度の厚さとし、その後にＡｇ入りの導電性ペーストを３０μｍ程度の厚みとなるように塗布し２００℃程度の温度で硬化して、それぞれ引出部２４Ａ，２４Ｂの端部２６Ａ，２６Ｂと接続するようにした。具体例１では、長さと幅の比，Ｌ／Ｗ＝１．２５であり、このように寸法比が１．５以下のような場合には、引出部２４Ａ，２４Ｂは、コイル軸２８の断面の短軸ＬＢの一方の端部側に配置するようがよい。このように短軸の一方側に配置することで、周回部２２のＬ方向の寸法を大きくでき、Ｌ×Ｗが２．５ｍｍ×２．０ｍｍのような寸法であっても、抵抗値の低いコイル部品を作ることができる。この寸法比により引出部を配置することで、周回部と引出部を埋め込む磁性体１２の肉厚を同じような厚みとすることができ、磁性体の欠陥は生じにくくなる。

＜具体例２＞・・・図４には、具体例２のコイル部品のコイル２０Ｂが示されている。製品サイズ（コイル部品１０）を、長さＬを２．０ｍｍ，幅Ｗを１．２ｍｍ，高さＨを１．０ｍｍとし、磁性材料は、ＦｅＳｉＢＣとＦｅの磁性粒子とエポキシ樹脂を混合したものを用いた。また、コイル２０Ｂは、断面寸法が０．３×０．０６ｍｍポリイミド被膜付きの平角線３０を用い、周回部２２の周回数は１１とした。端子電極１４，１６は、スパッタＴｉ＋導電性ペーストＡｇ入りにより作成した。具体例２では、長さと幅の比，Ｌ／Ｗ＝１．６７であり、寸法比が１．５より大きい。このように寸法が１．５より大きい場合には、引出部２４Ａ，２４Ｂが、前記断面の長軸ＬＡ方向で前記コイル軸２８を挟んで配置されると、周回部２２のＷ方向の寸法を大きくでき、Ｌ×Ｗが２．０ｍｍ×１．２ｍｍのような小型のチップ部品でも、抵抗値の低い部品を作ることができる。

このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)磁性体１２中に埋め込まれるコイル２０が平角線３０により形成されており、前記コイル２０の周回部２２は、前記平角線３０の断面の一方の長辺側の面が、巻軸（鉄芯４０）に対して平行に周回され、コイル２０の引出部２４Ａ，２４Ｂは、前記周回部２２の終端２３Ａ，２３Ｂの平角線の断面の一方の短辺側に向けて曲げられ、磁性体１２の表面の端子電極１４，１６に接続される。このため、引出部２４Ａ，２４Ｂのスペースを削減でき、無駄なスペースがない小型のコイル部品１０を得ることができる。特に、前記平角線３０の断面の一方の短辺方向に向けて引出部２４Ａ，２４Ｂを曲げ加工することで、引出部２４Ａ，２４Ｂの強度が得られ、引出部２４Ａ，２４Ｂの位置が安定することで、周回部２２の巻き緩みが抑制され、特性（インダクタンス）のバラツキを小さくでき、端子電極１４，１６との接続安定性も得られる。これにより、チップ部品のような小型の部品でも、高い性能の部品を安定して作ることができる。

(2)周回部２２の終端２３Ａ，２３Ｂにおける前記引出部２４Ａ，２４Ｂの曲げ角度を９０°以下に抑えることで、平角線３０の被膜にダメージを与えることなく、ショート不良が生じることがない。
(3)周回部２２のコイル軸２８の断面が長軸ＬＡと短軸ＬＢを有する形状とすることで、引出位置を必要な位置に配置でき、部品寸法を有効に使うことができる。
(4)引出部２４Ａ，２４Ｂの引出方向を、周回部２２から離れる方向とすることで、引出部２４Ａ，２４Ｂが周回部２２と接触しにくくなり、ショート不良などを生じることがない。
(5)引出部２４Ａ，２４Ｂは曲げ加工時の戻りを小さくでき加工精度がよく、引出部２４Ａ，２４Ｂのスペースを小さくでき、周回部２２を大きくできる。また、加工の工数が少なくなる。
(6)周回部２２をオーバル型とすることで周回部２２の導線の曲率を確保でき、導線の被膜がはがれることがなく、特に断面積の大きな導線でも巻線できる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法，材質は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例では、コイル部品１０の底面に端子電極１４，１６を設けることとしたが、これも一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。
(3)前記具体例で示した寸法も一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜設計変更可能である。また、コイルの周回部の巻き数も一例であり、必要に応じて適宜増減してよい。
(4)前記実施例では、コイル２０の断面形状をオーバル型としたが、これも一例であり、八角形や四角形などの多角形であっても、角をＲ付けしたような形状であればよい。例えば、導線の幅の３倍程度の曲率を設けることで、同様の効果を奏する巻線を得ることができる。

本発明によれば、磁性体中に埋め込まれるコイルが平角線により形成されており、前記コイルの周回部は、前記平角線の断面の一方の長辺側の面が巻軸に対して平行に周回されるとともに、前記周回部の終端から前記磁性体の表面に達する引出部を有しており、前記引出部は、前記周回部の終端の平角線の断面の一方の短辺側へ向けて、Ｒ付けを伴いながら前記磁性体の表面に前記導線の断面が露出するように曲げられ、磁性体表面の端子電極に接続される。このため、引出部のスペースを削減して小型化ができるため、コイル部品の用途に適用できる。特に、前記平角線の断面の一方の短辺方向に向けて引出部を曲げ加工することで、引出部の強度が得られ、引出部の位置が安定することで周回部の巻き緩みが抑制され、特性（インダクタンス）のバラツキを小さくでき、端子電極との接続安定性も得られるため、高性能のコイル部品の用途に好適である。

１０：コイル部品
１２：磁性体
１４，１６：端子電極
２０，２０Ａ，２０Ｂ：コイル
２２，２２Ａ，２２Ｂ：周回部
２３Ａ，２３Ｂ：終端
２４Ａ，２４Ｂ：引出部
２６Ａ，２６Ｂ：端部
２８：コイル軸
３０：平角線
３０Ａ，３０Ｂ：短辺
３０Ｃ，３０Ｄ：長辺
４０：鉄芯
ＬＡ：長軸
ＬＢ：短軸

Claims

樹脂と金属磁性材料により形成される磁性体の中にコイルが埋め込まれ、端子電極を有するコイル部品であって、
前記コイルは、
導線の断面が長辺と短辺を有する平角線を用い、該平角線を前記長辺側の面が互いに接するようにコイル状に周回させた周回部と、
前記周回部の終端から前記磁性体の表面に達する引出部を有しており、
前記引出部は、前記周回部の終端の平角線の断面の一方の短辺側へ向けてＲ付けを伴いながら前記磁性体の表面に前記導線の断面が露出するように曲げられていることを特徴とするコイル部品。
前記コイルが空芯コイルであり、
前記周回部によってコイル軸が形成されており、
前記周回部の内側に形成された空芯の断面であって、前記コイル軸の軸方向に対して垂直の断面が、長軸ＬＡと短軸ＬＢを有しており、
前記コイル部品の長さＬが、前記コイル軸の断面形状の長軸ＬＡ方向側であり、
前記コイル部品の幅Ｗが、前記コイル軸の断面形状の短軸ＬＢ方向側であり、
前記コイル部品の長さＬと幅Ｗの比Ｌ／Ｗが１．５以下であり、かつ、前記引出部が、コイル軸の断面の短軸ＬＢの一方の端部側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
前記コイルが空芯コイルであり、
前記周回部によってコイル軸が形成されており、
前記周回部の内側に形成された空芯の断面であって、前記コイル軸の軸方向に対して垂直の断面が、長軸ＬＡと短軸ＬＢを有しており、
前記コイル部品の長さＬが、前記コイル軸の断面形状の長軸ＬＡ方向側であり、
前記コイル部品の幅Ｗが、前記コイル軸の断面形状の短軸ＬＢ方向側であり、
前記コイル部品の長さＬと幅Ｗの比Ｌ／Ｗが１．５より大きく、かつ、前記引出部が、コイル軸の断面の長軸ＬＡ方向でコイル軸を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のコイル部品を備えたことを特徴とする電子機器。