JPWO2018008699A1 - コイル用部品およびインダクタ - Google Patents
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Abstract
コアと、該コアの端部それぞれに設けられた複数の脚部とを備えるコイル用部品であって、それぞれの前記脚部は、前記コアと前記脚部との接合部よりも内側に突出した突出部を有するコイル用部品を提供する。
Description
本開示は、コイル用部品およびインダクタに関する。
各種の電子機器には、コンデンサやチップ抵抗器、インダクタなど多数の電子部品が搭載されている。携帯用電子機器の小型化が進むにつれ、これら電子部品の小型化も進んでいる。このような電子部品の多くは、電子部品の電極が、プリント配線基板等の実装体の電極に接合されている。この実装体への接合には、例えば半田等が用いられている。
例えば特許文献１には、インダクタの一例が開示されている。インダクタは、導線を巻回するためのコアと、このコアの端部それぞれに脚部を備えたコイル用部品を備えている。特許文献１におけるインダクタは、このコイル用部品のコアに導線が巻回されて構成されている。
本開示のコイル用部品は、コアと、該コアの端部それぞれに設けられた複数の脚部とを備えるコイル用部品であって、それぞれの前記脚部は、前記コアと前記脚部との接合部よりも内側に突出した突出部を有する。本開示のインダクタは、上記コイル用部品と、コアに巻回された導線と、前記脚部のそれぞれに電極層とを備える。
コイル用部品およびインダクタの実施形態のいくつかについて、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書の全図において、混同を生じない限り、似た構成を有する部材には同じ符号を付し、その説明を適時省略することがある。なお、図面は模式的に示したものであり、図における各種構造の寸法および位置関係等は正確に図示されたものに限らない。
図１は、インダクタの一実施形態を示す。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は図１（ａ）における左側脚部の一部を拡大した断面図であり、（ｃ）は図１（ａ）における左側脚部の一部を拡大した断面図である。また図２は、図１に示すインダクタを実装した状態における要部を拡大した断面図である。
図１に示すインダクタ１を構成するコイル用部品１０は、コア１２と、コア１２の端部それぞれに設けられた複数の脚部（本実施形態では脚部１３ａと脚部１３ｂ）とを備える。脚部１３ａは、コア１２と脚部１３aとの接合部１９ａよりも内側に突出した突出部３０ａを有する。また、脚部１３ｂは、コア１２と脚部１３ｂとの接合部１９ｂよりも内側に突出した突出部３０ｂを有する。
図１に示すコイル用部品１０は、いわゆるドラムコア状の部材である。インダクタ１は、コア１２に巻回された導線２と、端面１６ａに設けられた電極層１８ａと、端面１６ｂに設けられた電極層１８ｂとを有する。脚部１３ａは、コア１２と脚部１３ａとの接合部１９ａの鉛直線より突出した突出部３０ａを有する。また、脚部１３ｂは、コア１２と脚部１３ｂとの接合部１９ｂの鉛直線より突出した突出部３０ｂを有する。なお、以下においては、全体像や被実装体との接合などの記載を除き、主体をコイル用部品１０として記載する。
脚部１３ａは内側面１４ａを有し、脚部１３ｂは内側面１４ｂを有し、内側面１４ａと内側面１４ｂとは対向している。脚部１３ａは、内側面１４ａの反対に外側面１５ａを有し、脚部１３ｂは、内側面１４ｂの反対に外側面１５ｂを有する。
内側面１４ａは突出部３０ａに対応する領域に傾斜面１１ａを有し、内側面１４ｂは突出部３０ｂに対応する領域に傾斜面１１ｂを有する。脚部１３ａは、図示において下面にあたる端面１６ａを有する。端面１６aは突出部３０ａに繋がっている。脚部１３ｂは、図示において下面にあたる端面１６ｂを有する。端面１６ｂは突出部３０ｂに繋がっている。端面１６ａには、例えばメッキ層からなる電極層１８ａが設けられている。端面１６ｂには、例えばメッキ層からなる電極層１８ｂが設けられている。
図１に示す例において、端面１６ａおよび端面１６ｂはそれぞれ、コア１２の長さ方向に平行である。コア１２と脚部１３ａとの接合部１９ａの鉛直線は、端面１６aに直交している。また、コア１２と脚部１３ｂとの接合部１９ｂの鉛直線は、端面１６ｂに直交している。接合部１９ａは、内側面１４ａとコア部１２とが当接する部部であり、接合部１９ｂは、内側面１４ｂとコア部１２とが当接する部分である。コア１２の長さは、接合部１９ａと接合部１９ｂの間の長さに対応する。
傾斜面１１ａは、コア１２から端面１６ａに近づくにしたがって、脚部１３ｂの端面１６ｂに近づく方向に傾斜している。傾斜面１１ｂは、コア１２から端面１６ｂに近づくにしたがって、脚部１３ａの端面１６ａに近づく方向に傾斜している。そのため、コイル用部品１０では、図１においてＸ１で示したコア１２の長さに比べて、端面１６ａと端面１６ｂとの間の長さＸ２が小さくなっている。
コイル用部品１０は、例えば、脚部１３ａから脚部１３ｂに向かう方向に沿った長さが約０．４ｍｍ、端面１６ａから端面１６ａの反対に位置する面に向かう方向に沿った長さ（高さ）が約０．２ｍｍである、いわゆる０４０２サイズの電子部品である。コイル用部品１０の大きさや形状は特に限定されず、いわゆる０６０３（長さ０．６ｍｍ×高さ０．３ｍｍ）サイズの電子部品でもよく、形状もドラムコア状に限定されない。
図２は、図１に示すインダクタの実装状態における要部を拡大した断面図である。図２に示すように、インダクタ１は、例えばプリント配線基板等の被実装体２２に実装されている。インダクタ１は、被実装体２２の表面に設けられた、例えば金（Ａｕ）を主成分とする電極パッド等の導体層２４に、半田等の接合部材２０を介して接合されている。なお、図２では、脚部１３ａの側のみを選択的に示しているが、脚部１３ｂの側も同様の構成を有している。以降、脚部１３ａの側のみを代表して説明する。
脚部１３ａの電極層１８ａは、半田等の接合部材２０を介して、被実装体２２の導体層２４と接合されている。この接合の工程では、例えばリフローされた半田等の溶融金属が、比較的濡れ性が良い電極層１８ａの全体に濡れ拡がり易い。例えば、電極層１８ａからはみ出すように溶融金属が濡れ拡がった場合、接合部材２０が、コア１２に位置する導線２と電気的に接続してインダクタ機能が低下する場合がある。脚部１３ａは突出部３０ａに対応する領域に傾斜面１１ａを有しており、この傾斜面１１ａによって溶融金属の濡れ上がりが抑制され、ひいてはインダクタ機能の低下を抑制できる。
また、コイル用部品１０は、脚部１３ａが突出部３０ａを有しており、この突出部３０aにおいて脚部１３ａの断面積が比較的大きくなっている。このため、脚部１３ａの端面１６ａの面積も比較的大きく、ひいては電極層１８ａの面積が比較的大きい。これにより、電極層１８ａと被実装体２２の導体層２４との接合面積が比較的大きく、インダクタ１と被実装体２２との接合強度が比較的高い。
電極層１８ａは、脚部１３ａの内側面１４ａに位置する内側端線８１ａと、外側面１５ａに位置する外側端線８２ａとを有する。端面１６ａから内側端線８１ａまでの距離は、端面１６ａから外側端線８２ａまでの距離に比べて小さくなっていてもよい。この場合は、インダクタ機能を低下させることなく、導線２より遠い側の端線８２ａにおいて、電極層１８ａと接合部材２０との接合面積を広く確保し、接合強度を比較的高くすることができ、優れた信頼性を有する。
コイル用部品１０では、図１（ｂ）に示す、脚部１３ａの端面１６ａと傾斜面１１ａとのなす角Φ、および図１（ｃ）に示す、脚部１３ｂの端面１６ｂと傾斜面１１ｂとのなす角ξが、７０°以上８０°以下であってもよい。この場合は、リフローした半田等の溶融金属の濡れ上がりを抑制することができる。またこの場合、接合部１９ａおよび接合部１９ｂの周辺での応力の集中を緩和することができる。角Φおよび角ξは、図１（ｂ）、（ｃ）に示すような断面を観察した観察像を用いて測定すればよい。詳しくは、端面１６ａに沿った仮想線と、傾斜面１１ａに沿った仮想線との間の角度を測定すればよい。なお、コイル用部品１０の切断が困難な場合など、コイル用部品１０の３次元形状を測定し、測定した３次元形状のデータから、傾斜面１１ａに沿った仮想線と、端面１６ａに沿った仮想線との間の角度を測定すればよい。
またコイル用部品１０は、傾斜面１１ａと端面１６ａとの交わり部１７ａが曲面であってもよい。この場合は、端面１６ａから端線８１ａまでの沿面距離が長くなるため、接合強度が高められる。また、交わり部１７ａを有することで、脚部１３ａにおける電界の集中を緩和することができる。交わり部１７ａの曲率半径は、例えば約０．０２５ｍｍ以下である。また、傾斜面１１ａと端面１６ａとの交わり部１７ａは、接合した状態において応力が比較的集中し易い。インダクタ１では、交わり部１７ａが曲面であるので、この交わり部１７ａにかかる応力の集中が緩和されており、コイル用部品１０の機械的な破損や破壊が抑制されている。
コア１２および脚部１３ａおよび脚部１３ｂは、例えば、酸化アルミニウムまたはフェライトを主成分とするセラミックスからなる。セラミックスにおける主成分とは、セラミックスを構成する成分１００質量％のうち、７０質量％以上を占める成分をいい、特に、８０質量％以上であることが好適である。セラミックスを構成する成分（結晶構造）の同定は、Ｘ線回折装置を用いればよい。また、含有量は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置または蛍光Ｘ線分析装置を用いて、金属元素の含有量を求め、同定された結晶構造に基づいて、酸化物に換算して求めればよい。
図３は、インダクタの他の実施形態を示す。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は図３（ａ）における左側脚部の一部を拡大した断面図であり、（ｃ）は図３（ａ）における右側脚部の一部を拡大した断面図である。また図４は、図３に示すインダクタの実装状態における要部を拡大した断面図である。図３および図４では、図１および図２と同様の構成については、図１および図２と同じ符号を用いて示している。なお、以下においても、全体像や被実装体との接合などの記載を除き、主体をコイル用部品１０’として記載する。
図３に示すコイル用部品１０’は、図１〜２に示すコイル用部品１０と比較すると、脚部１３ａ’における突出部３０ａ’、脚部１３ｂ’における突出部３０ｂ’が全体的に丸みを帯びた突出した形状となっている点で相違している。脚部１３ａ’は、コア１２と脚部１３a’との接合部１９ａ’よりも内側に突出した突出部３０ａ’を有する。また、脚部１３ｂ’は、コア１２と脚部１３ｂ’との接合部１９ｂ’よりも内側に突出した突出部３０ｂ’を有する。コイル用部品１０’では、突出部３０ａ’が凸曲面３１ａ、突出部３０ｂ’が凸曲面３１ｂを有する。
図４は、図３に示すインダクタ１’の実装状態における要部を拡大した断面図である。図４に示す例においても、インダクタ１’は、プリント配線基板等の被実装体２２に設けられた、例えば金（Ａｕ）を主成分とする電極パッド等の導体層２４上において、半田等の接合部材２０を介して接合されて用いられる。
インダクタ１’は、被実装体２２の表面に設けられた、例えば金（Ａｕ）を主成分とする電極パッド等の導体層２４に、半田等の接合部材２０を介して接合されている。なお、図４では、脚部１３ａ’の側のみを選択的に示しているが、脚部１３ｂ’の側も同様の構成を有している。以降、脚部１３ａ’の側のみを代表して説明する。脚部１３ａ’の電極層１８ａは、半田等の接合部材２０を介して、被実装体２２の導体層２４と接合されている。この接合の工程では、例えばリフローされた半田等の溶融金属が、比較的濡れ性が良い電極層１８ａの全体に濡れ拡がり易い。
コイル用部品１０’における脚部１３ａ’は、凸曲面３１ａを有し、接合の際の溶融金属の濡れ上がりがより確実に抑制されていることから、インダクタ機能の低下のおそれがより少ない。
また、コイル用部品１０’は、凸曲面３１ａに対応する部分で、脚部１３ａ’の断面積がより大きくなっている。脚部１３ａ’の端面１６ａの面積もより大きく、ひいては電極層１８ａの面積がより大きい。そのため、電極層１８ａと被実装体２２の導体層２４との接合面積が大きくなり、インダクタ１’と被実装体２２との接合強度が高くなる。
また、コイル用部品１０’は、凸曲面３１ａが端面１６ａと繋がっていてもよい。コイル用部品１０’は凸曲面３１ａを有するので、端面１６ａから端線８１ａまでの沿面距離が比較的長く、接合強度が比較的高い。また、凸曲面３１ａが全体的に丸みをおびた曲面状である場合など、エッジ状部や突起部などの電界が集中し易い部分が比較的少ないので、脚部１３ａ’における電界の集中が緩和されている。同じように、凸曲面３１ａが全体的に丸みを帯びた曲面状である場合は、応力が集中し易い部分が少なく、コイル用部品１０’の機械的な破損や破壊が抑制することができる。
次に、コイル用部品およびインダクタの製造方法の実施形態について説明する。まず、コイル用部品が酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる場合について説明する。
まず、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末、Ｓｉ源として酸化珪素（ＳｉＯ２）粉末、Ｃａ源として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）粉末およびＭｇ源として水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）粉末を準備する。ここで、コイル用部品を構成する成分１００質量％のうち、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算した含有量が９９．４質量％以上となるように秤量する。
そして、酸化アルミニウム粉末、酸化珪素粉末、炭酸カルシウム粉末および水酸化マグネシウム粉末の合計１００質量部に対し、１〜１．５質量部のＰＶＡ（ポリビニールアルコール）などのバインダと、１００質量部の溶媒と、０．１〜０．５５質量部の分散剤とを混合してスラリーを得る。
その後、スラリーを噴霧乾燥して顆粒を得た後、得られた顆粒を成形型に充填し、乾式加圧成形法等によって所定の形状に成形する。次に、得られた成形体を焼成温度１４５０〜１７５０℃で２〜５時間保持する。このような工程を経て、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなるコイル用部品を得ることができる。
次に、コイル用部品がフェライトを主成分とするセラミックスからなる場合について説明する。まず、Ｆｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物あるいは焼成によりＦｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕの酸化物を生成する炭酸塩、硝酸塩等（以下、Ｆｅ源粉末、Ｚｎ源粉末、Ｎｉ源粉末、Ｃｕ源粉末と記載することもある。）の金属塩の各粉末を準備する。平均粒径としては、例えば、Ｆｅが酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、Ｚｎが酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ｎｉが酸化ニッケル（ＮｉＯ）およびＣｕが酸化銅（ＣｕＯ）であるとき、それぞれ０．５μｍ以上５μｍ以下とすることが好適である。
次に、例えば、Ｆｅ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣｕを酸化物換算した合計１００モル％における組成範囲が、ＦｅがＦｅ２Ｏ３換算で４９．５モル％、ＺｎがＺｎＯ換算で３０．５モル％、ＮｉがＮｉＯ換算で１２．５モル％、ＣｕがＣｕＯ換算で７．５モル％とする場合、出発原料のうちＦｅ源粉末、Ｚｎ源粉末、Ｎｉ源粉末およびＣｕ源粉末を上記組成となるように秤量してボールミル等を用いて粉砕・混合する。次に、大気中において７００〜１０００℃の温度で仮焼することにより仮焼体を得る。
その後、仮焼体を水とともにボールミル等に入れて粉砕・混合する。その後、所定量のバインダ等を加えてスラリーとする。次に、噴霧乾燥して顆粒を得る。そして、得られた顆粒を成形型に充填し、乾式加圧成形法等により所定形状の成形体を得る。その後、成形体を脱脂炉にて温度を４００〜８００℃として脱脂処理を施して脱脂体とした後、脱脂体を焼成温度１０００〜１２００℃で２〜５時間保持する。このような工程を経て、フェライトを主成分とするセラミックスからなるコイル用部品を得ることができる。
次に電極層の形成方法を説明する。まず、上述した方法によって得られたコイル用部品の脚部の端面に下地層を形成する。下地層は、例えば、モリブデンを主成分としマンガンを含むペーストを塗布し、還元雰囲気中において１４００℃で熱処理して形成してもよい。下地層を形成した後、この下地層の表面に電極層を形成する。電極層は、例えばバレルめっき法により形成してもよい。電極層は、例えば、ニッケル、金または錫を主成分とする。次に、コアに導線を巻回することにより、インダクタを得ることができる。
コイル用部品は、例えば、バレルメッキ等の製造工程や、製造後の検査工程、また完成品の運搬等において、多数個が一括して取り扱われる。例えば、多数のコイル用部品１０が一括して運搬用の容器体に入れられた状体で、この容器体が運搬される。このような容器体の中では、複数のコイル用部品１０が、それぞれランダムな姿勢で互いにぶつかっている。このような状態では、コイル用部品１０の脚部１３ａと脚部１３ｂとの間に、他のコイル用部品１０のコア１２や脚部１３ａが入り込み易く、脚部１３ａと脚部１３ｂとの間に他のコイル用部材１０が挟み込んでしまうことがある。このような挟み込みが生じると、挟み込んだコイル用部品の取り外しに大きな手間がかかったり、挟み込みが解消されずに不良として処分する必要が生じる場合もある。このような挟み込みにともなう手間の大きさや、不良の発生の確率は、コイル用部品１０が小さくなるほど大きくなる。これに対し、本実施形態のコイル用部品１０は、脚部１３ａが突出部３０ａを有し、かつ脚部１３ｂが突出部３０ｂを有するので、脚部１３ａと脚部１３ｂとの間の長さが比較的小さい。このため、１つのコイル用部品１０の脚部１３ａと脚部１３ｂとの間に、他のコイル用部品１０のコア１２や脚部１３ａ等が入り込み難い。本実施形態のコイル用部品１０は、他のコイル用部品１０の挟み込みが抑制されており、例えば運搬時に生じる大きな手間や、挟み込みによる不良が抑制されている。
本発明は上述の実施の形態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において種々の変更、改良等が可能である。
１ ：インダクタ
２ ：導線
１０ ：コイル用部品
１１ａ、１１ｂ ：傾斜面
１２ ：コア
１３ａ、１３ｂ ：脚部
１４ａ、１４ｂ ：内側面
１５ａ、１５ｂ ：外側面
１６ａ、１６ｂ ：端面
１８ａ、１８ｂ ：電極層
１７ａ、１７ｂ ：交わり部
３０ａ、３０ｂ ：突出部
３１ａ、３１ｂ ：凸曲面
２ ：導線
１０ ：コイル用部品
１１ａ、１１ｂ ：傾斜面
１２ ：コア
１３ａ、１３ｂ ：脚部
１４ａ、１４ｂ ：内側面
１５ａ、１５ｂ ：外側面
１６ａ、１６ｂ ：端面
１８ａ、１８ｂ ：電極層
１７ａ、１７ｂ ：交わり部
３０ａ、３０ｂ ：突出部
３１ａ、３１ｂ ：凸曲面
Claims (7)
- コアと、
該コアの端部それぞれに設けられた複数の脚部とを備えるコイル用部品であって、
それぞれの前記脚部は、前記コアと前記脚部との接合部よりも内側に突出した突出部を有するコイル用部品。 - 前記突出部が傾斜面を有する請求項１に記載のコイル用部品。
- 前記脚部の端面と前記傾斜面とのなす角度が７０°以上８０°以下である請求項２に記載のコイル用部品。
- 前記傾斜面と前記端面との交わり部が曲面である請求項２または請求項３に記載のコイル用部品。
- 前記突出部が凸曲面を有する請求項１に記載のコイル用部品。
- 前記凸曲面が前記端面と繋がっている請求項５に記載のコイル用部品。
- 請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のコイル用部品と、
前記コアに巻回された導線と、
前記脚部のそれぞれに電極層とを備えるインダクタ。
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