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JP2978117B2 - つぼ型コアを用いた面実装部品 - Google Patents

つぼ型コアを用いた面実装部品

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JP2978117B2
JP2978117B2 JP8188045A JP18804596A JP2978117B2 JP 2978117 B2 JP2978117 B2 JP 2978117B2 JP 8188045 A JP8188045 A JP 8188045A JP 18804596 A JP18804596 A JP 18804596A JP 2978117 B2 JP2978117 B2 JP 2978117B2
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JP
Japan
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coil
core
pot
hole
shaped core
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秀明 臼井
孝輝 佐藤
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TDK Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H01F27/292—Surface mounted devices
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
    • H01F17/043—Fixed inductances of the signal type with magnetic core with two, usually identical or nearly identical parts enclosing completely the coil (pot cores)

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパソコンを主にノー
トブックタイプ、ワープロ、ゲーム機などの卓上電子機
器の電源入力回路などの主としてコモンモードノイズ対
策に使用するコイル部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなコイル部品には、つぼ型コア
に巻線を施したボビンをはめ込み貫通孔又は貫通した溝
部からコイル端末を引き出し更につぼ型コアをはめ込む
構造（実開平５−６６９２２号）や、つぼ型コア外側脚
部開口面に溝を設けその部分から端末を引き出し更に平
板状コアを接合する構造（実開昭５９−４６０２１号）
がある。前者の実開平５−６６９２２号の例は図１７〜
図１８に記載されているように、内側脚部１と外側脚部
２と端壁３とよりなるつぼ型コア５の端壁３に、貫通孔
４を形成し、これら２個のコアを合わせて１個の磁心と
する。つぼ型コア５の環状凹所には巻線６を施したボビ
ン７をはめ、貫通孔４を通してボビン巻線のピン端子
８、８をコアの外部に引き出すか又はボビン巻線端末を
折り曲げ貫通溝（図示せず）を通してコアの外部に引出
す。一方後者の実開昭５９−４６０２１号によれば、図
１９に示したようにつぼ型コア５の外側脚部２の開口部
に溝１０を設け平板状コア１１との間から巻線端末８、
８を引き出す構造である。何れも、端末が貫通孔からコ
アの外部に突出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電子機器の小型化にと
もない、部品の面実装化は重要な要素でありそれは微小
電流ラインから、大電流の流れる電源回路部又は、バッ
テリー部周辺部品にまで要求されている。しかし大電流
部品の面実装化は、太い導体の加工技術が必要で、それ
が面実装化の障害になっており、現在でもリード付き部
品が主流で部品装着工程の簡素化、機器の小型化に制約
となっている。なぜなら、外部に端末が突出しているた
めに、回路基板面に直接搭載して半田付けすることがで
きないからである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、端壁に貫通孔を有するつぼ型コアと、
前記つぼ型コアに嵌合され自立構造すなわち形状保持さ
れたコイルと、前記つぼ型コアの開放端に接合された蓋
コアとよりなるコイル部品において、前記貫通孔には前
記コイルの端末が前記端壁外面から外部に突出しないよ
うに配置し、前記端壁外面には、前記端末と接続する膜
状外部電極を形成した。
【０００５】
【作用】上記の構造のため、半田等の導体の接合技術に
より、膜状外部電極とコイル端末とを結合することによ
り、大電流に対応できる低抵抗の太い線径が使用可能に
なる。また、コイル端末が製品から突出しない構造のた
め大電流部品の面実装化が可能になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明を具体化するに当たり、つ
ぼ型コアの貫通孔の内径は、コイル線径より大きい内径
を有するように設定することが好ましい。このようにす
ると、貫通孔内にとどまるコイル端末と端壁外面との間
の貫通孔部分に充分量の半田を充填できるので、大電流
に対応できる低抵抗の導電路が形成できる。さらに、貫
通孔を線径より充分に大きくすることで、コイルの端末
距離規格公差が大きくできるので容易にコイル形成がで
きる。本発明では、好ましくは、つぼ型コアは前記コイ
ルを取り囲む外側脚部を有し、外側脚部と蓋コアの接合
面には一つ以上の隙間を設けることにより、空気の出入
り口とし、コイル収納部の密閉状態を阻止して空気が膨
張により接合面を引き離そうとする力により接着強度が
劣化するのを防ぎ、あるいは外気の湿気が侵入した場合
に結露による絶縁破壊の現象を防止し、あるいは基板に
部品を実装する加熱の際コイル収納部の密閉状態の空気
が膨張し収縮する時に接合部の溶融半田を貫通孔を通し
てコイル収納部に引き込んで短絡する恐れを防止する。
また、つぼ型コアの外側脚部は、貫通孔の周りで薄くそ
の他の部分で厚くすることにより、蓋コア接合の際の充
分な面積を確保し、又、コアの断面積が増え磁気結合が
向上する。さらに、電気接続を助け抵抗を低下するため
に、つぼ型コアの貫通孔の内壁には外部電極に一体に接
続した膜状内部電極を形成することが望ましい。さら
に、コイル部は、複数のワイヤーを内側脚部に対し重ね
巻き（レイヤー巻線）にすることにより、コアの高さを
減じて薄型化し、面実装に適したのもとすることができ
る。
【０００７】
【実施例】図１は本発明に係わるつぼ型コアを用いたコ
イル部品の分解斜視図であり、図２、図３はそれぞれつ
ぼ型コア５の平面図と正面図である。なお従来のコイル
部品の部分に対応する部分には同一の参照符号を付し
た。図１に示したように、本発明のコイル部品は、軟磁
性つぼ型コア５と、その内部に収容される成形されたコ
イル６と、つぼ型コア５を閉じる軟磁性平板状蓋コア１
１とからなる。
【０００８】図１〜図３に示したように、つぼ型コア５
はほぼ閉鎖した端壁３と、その中央に設けた円柱状の内
側脚部１と、コイルを収容する環状空所を形成する外側
脚部２とよりなる。コア５には成形時、あるいは焼結後
に適当な目印（図示せず）を付す等により方向性を有
し、また端壁３の４隅に設けた４個の円形の貫通孔４を
コイル６の端子８の位置に相当する位置に有する。貫通
孔４の孔径はコイル６の端子の直径よりも充分大きく定
める。これは、寸法合わせの許容度を上げるためと、半
田注入によりコイルと外部電極膜との接続抵抗を低下さ
せるためである。４個の貫通孔４の周りの外側脚部２は
コイルの端子８をガイドするための案内手段となるよう
に切り込まれて薄壁になっており、その他の部分は平板
状蓋コア１１を接合した時に磁気抵抗を低下するように
厚肉構造部１３を構成している。更に、つぼ型コア５の
上端面には平板状蓋コア１１と合わせた時に隙間を形成
できる凹所１２が少なくとも１か所（図では２か所）に
形成されている。この隙間はコアの内部が気密化される
ことを回避するためでありその作用は後に述べる。
【０００９】コイル６の構造は図４〜図６に示される。
図４はコイル６の平面図、図５は側面図、及び図６は正
面図である。コイル６は巻軸に対し内側にコイル６ａが
外側にコイル６ｂが位置するいわゆるレイヤー巻線構造
を有する。レイヤー巻線構造はコイルの高さを制限し、
バイファイラ巻線（図１５参照）に比してつぼ型コア５
を平面型に近付け、小型化することができる（図１６参
照）。コイル６は太い線材の形状保持性を利用した自立
構造を持つ被覆金属線例えば銅線であり、つぼ型コア５
の貫通孔４の間隔とぼぼ同様の端子間距離を有しそれぞ
れの貫通孔４内に収まる一方の巻線の端子８ａ、８ａと
他方の巻線の端子８ｂ、８ｂを有し、さらに、内側コイ
ル６ａの巻径は内側脚部１の外径より若干大きい。図か
ら分かるように、コイル６は明らかに非対称構造のため
方向性を有する。コイルが形状保持性を有するために必
要な直径は、銅線の場合には約０．１ｍｍ以上である。
このような太さにすると電気抵抗が低下して電流による
発熱が減じる。銀線のようなより軟質の金属では直径は
銅線のそれよりも太くする必要がある。端子８の長さ
は、コイル６の方向をつぼ型コア５の方向に合わせて、
コイル６を内側脚部１の上部にはめ込んでつぼ型コア５
の内部に収容した時に、端子８が貫通孔４に挿入される
が、端壁を貫通するに至らない程度の長さに定める。ま
た、端子の位置は貫通孔４に遊嵌するように貫通孔の軸
間隔を、端子の間隔とほぼ同一とする。また、形状保持
性のコイルを使用するとコイル部品の小型化が可能であ
るが、さしつかえない場合にはボビンを用いて保形性を
高めても良い。この代わりに、コイルの形状保持性は、
その線材の被覆の外面に接着材を施すことにより線間接
着して、高めることもできる。
【００１０】図１、図７〜図８に示したように、貫通孔
４の外側には膜状の外部電極１４が形成される。更に好
ましくは貫通孔４の内面にも外部電極１４と一連に接続
する膜状の電極１５を施こす。こうして、後述する端子
８と外部電極１４との半田接続により大きい電流に耐え
る低抵抗の電気接続が実現できる。
【００１１】図７〜図８はつぼ型コア５とコイル６の組
立の状態を示す。すなわち、図７のように、コイル６と
つぼ型コア５の方向を定めて内側コイル６ａをつぼ型コ
ア５の内側脚部１にはめ込むと、図８のようにコイル６
の端子８の末端は端壁３の内部にとどまる。つぼ型コア
のコイル挿入部の深さは、貫通孔に収まる端末部分を除
いたコイル高さより深い。次いで、次に記載する工程を
行う前に、又は後に平板状蓋コア１１で頂部を閉鎖し接
着するとコイル部品の組立てが完了する。
【００１２】図９〜図１１にコイル６の端子８と外部電
極１４の接続工法と状態を示す。コイル６を収納したつ
ぼ型コア５の端壁３を、溶融ハンダにある一定時間浸漬
することで図９、図１０及び図１１の順に浸漬面よりハ
ンダが貫通孔４内に上昇してくる。このために貫通孔内
壁に電極１５が形成されていることが好ましい。ハンダ
は熱により端子８の絶縁被膜を破壊しながら、貫通孔４
と端子８の間の隙間を埋め外部電極１４と電気的に接続
するに至る。図１３は面実装に適した、底面状態にする
ハンダ仕上げ方法を示す。噴流ハンダ１６の流れ落ちる
方向に対し、つぼ型コア５の浸漬軌道をほぼ逆方向にす
ることで余分なハンダを切ることが可能になる。又、同
じ効果は図１４のようにつぼ型コアの移動方向を制御す
ることにより得ることができる。
【００１３】図１２はコイル６を収めたつぼ型コア５と
平板状蓋コア１１との接合状態を示す。同図で（ａ）は
つぼ型コア５の側に、（ｂ）は平板状蓋コア１１の側
に、（ｃ）は両者に凹部１２を形成した場合であり、ど
れも同等である。このように接合面に磁気シールド効果
を大きく損なわない程度の、適当な複数の隙間を設ける
ことにより、以下で述べる効果ｂ、ｃ、ｄが得られる。
【００１４】
【発明の効果】上に述べた本発明の構造から得られる効
果は次の通りである。 ａ．貫通孔を線径より充分に大きくすることで、コイル
の端末距離規格公差が大きくできるので容易にコイル形
成できる。 ｂ．つぼ型コアと蓋コアの接合面の隙間は空気の出入り
口で、接合の際コイル収納部の空気が密閉状態になり、
空気が膨張し接合面を離そうとする力が働き、接着強度
が劣化するのを防ぐ。 ｃ．つぼ型コアと蓋コアの接合面の隙間は空気の出入り
口で、接合の際コイル収納部の空気が密閉状態になり、
空気が膨張し接合面から外部に出る、この時微細な外気
との出入り口ができここから外気の湿気が侵入するが、
微細な外気との出入り口のため、湿度が完全に外部にで
ない状態で結露などする恐れがあり、絶縁破壊につなが
るこの現象を防止する。 ｄ．つぼ型コアと蓋コアの接合面の隙間は空気の出入り
口で、基板に部品を実装する加熱の際コイル収納部の密
閉状態の空気が膨張し収縮するこの時、接合部のハンダ
を貫通孔を通してコイル収納部に引き込み、短絡が発生
する恐れがあり、絶縁破壊につながるこの現象を防止す
る。 ｅ．つぼ型コア外側脚部は貫通孔周辺部以外は厚くする
ことで、蓋コア接合の際の充分な面積の確保又、コアの
擬似断面積が増え磁気結合が向上する。 ｆ．つぼ型コアと蓋コアの接合面の隙間は、発熱したコ
イルの熱気を外部に逃がし製品の温度上昇を抑える効果
がある。 ｇ．巻軸に対し内側と外側に２個のコイルが位置するレ
イヤー巻線構造は、コモンモードで多く用いられるバイ
ファラ巻線と比較し同一条件（巻数、巻径、ワイヤー）
において、コイルの仕上がり外径は大きくなるがコイル
部の全長を最短で形成することができる。この部分を垂
直方向に位置させることで面実装部品としての高さ制
限、小型化、高信頼性、などの部品設計を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるつぼ型コアを用いたコイル部品
の分解斜視図である。
【図２】本発明に係わるつぼ型コアの平面図である。
【図３】本発明に係わるつぼ型コアの正面図である。
【図４】本発明のコイルの平面図である。
【図５】本発明のコイルの側面図である。
【図６】本発明のコイルの正面図である。
【図７】本発明のつぼ型コアとコイルの組立の初期状態
を示す断面図である。
【図８】図７に続きつぼ型コアとコイルを組立てた状態
を示す断面図である。
【図９】本発明によりコイルの端子を外部電極に半田接
続する初期段階を示す。
【図１０】コイルの端子を外部電極に半田接続する中間
段階を示す。
【図１１】コイルの端子を外部電極に半田接続する終期
段階を示す。
【図１２】本発明によるつぼ型コアと板状コアの間の隙
間を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ別の例を
示す。
【図１３】本発明によりコイルの端子を外部電極に半田
接続するフロー半田法を示す。
【図１４】本発明によりコイルの端子を外部電極に半田
接続する他の方法を示す。
【図１５】コイルの巻き型がバイファイラ巻きである場
合を示す概念図である。
【図１６】コイルの巻き型が重ね巻き（レイヤー巻き）
である場合を示す概念図である。
【図１７】従来のコイル部品のつぼ型コアの一部破断斜
視図である。
【図１８】図１７のつぼ型コアを利用した従来のコイル
部品の断面図である。
【図１９】他の従来例のコイル部品の断面図である。
【符号の説明】
１：つぼ型コアの内側脚部 ２：つぼ型コアの外側脚部 ３：つぼ型コアの端壁 ４：貫通孔 ５：つぼ型コア ６ａ：内側コイル ６ｂ：外側コイル ８ａ，８ｂ：端子 １１：板状コア １２：凹部 １４：外部電極 １５：孔内電極 １６：半田

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 端壁に貫通孔を有するつぼ型コアと、前
    記つぼ型コアに嵌合された自立構造のコイルと、前記つ
    ぼ型コアの開放端に接合された蓋コアとよりなるコイル
    部品において、前記貫通孔には前記コイルの端子が前記
    端壁外面から外部に突出しないように配置し、前記端壁
    外面には、前記端子と接続する膜状外部電極を形成した
    ことを特徴とするコイル部品。
  2. 【請求項２】 つぼ型コアの貫通孔の内径は、コイル線
    径より大きい内径を有する請求項１のコイル部品。
  3. 【請求項３】 つぼ型コアは前記コイルを取り囲む外側
    脚部を有し、該外側脚部と前記蓋コアの接合面には一つ
    以上の隙間を設けたことを特徴とする請求項１又は２の
    コイル部品。
  4. 【請求項４】 つぼ型コアの外側脚部は、前記貫通孔の
    周りで薄くその他の部分で厚いことを特徴とする請求項
    １ないし３の何れかのコイル部品。
  5. 【請求項５】 つぼ型コアの貫通孔の内壁には前記外部
    電極に一体に接続した膜状電極が形成されている請求項
    １ないし４の何れかのコイル部品。
  6. 【請求項６】 つぼ型コアの貫通孔には半田が充填され
    ている請求項１ないし５の何れかのコイル部品。
  7. 【請求項７】 コイル部は、複数のワイヤーを内側脚部
    に対し重ね巻き（レイヤー巻き）にされている請求項１
    ないし６の何れかのコイル部品。
  8. 【請求項８】 蓋コアは平板状である請求項１ないし７
    の何れかのコイル部品。
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