JP2018170361A

JP2018170361A - コイル部品

Info

Publication number: JP2018170361A
Application number: JP2017065599A
Authority: JP
Inventors: 小林　努; Tsutomu Kobayashi; 努小林; 友成　寿緒; Toshio Tomonari; 寿緒友成; 清文藤原; Kiyofumi Fujiwara; 恵美伊藤; Emi Ito
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-11-01
Also published as: US20180286553A1

Abstract

【課題】結合係数を低減することが可能であり、しかも低背化が可能で、十分なインダクタンスを有するコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品１は、巻芯部４の軸芯方向の端部に位置する鍔部６，８を有するコア２と、巻芯部４の回りに第１ワイヤ１２が巻回されて構成される内側コイル部１０ａと、内側コイル部１０ａの外側に第２ワイヤ１４が巻回されて構成される外側コイル部１０ｂと、内側コイル部１０ａと外側コイル部１０ｂとの間に介在される中間樹脂層２０と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、たとえばカップルドインダクタ（結合インダクタ）などとして利用可能なコイル部品に関する。

たとえば表面実装コイル部品において、Ｌ値の確保と結合係数の低減とを調整する（結合インダクタ）要求がある。たとえば下記の特許文献１に示すように、１次巻線と２次巻線とを同軸心延長上に離間して巻回することにより、結合係数を低減することが可能である。

しかしながら、巻芯部に１次巻線と２次巻線とを同軸心延長上に離間して巻回してあるために、巻芯部の軸方向の高さを確保する必要があり、低背化に課題を有している。また、特許文献1に示す構造では、インダクタンスの低下も課題となっている。

特開２００１−３３８８１９号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、結合係数を低減することが可能であり、しかも低背化が可能で、十分なインダクタンスを有するコイル部品を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル部品は、
巻芯部の軸芯方向の端部に位置する鍔部を有するコアと、
前記巻芯部の回りに第１ワイヤが巻回されて構成される内側コイル部と、
前記内側コイル部の外側に第２ワイヤが巻回されて構成される外側コイル部と、
前記内側コイル部と前記外側コイル部との間に介在される中間樹脂層と、を有する。

本発明に係るコイル部品では、内側コイル部と外側コイル部との間に、中間樹脂層が介在されているので、これらのコイル部間の結合係数を低減することができる。また、内側コイル部の外周に、外側コイル部が位置するために、巻芯部の軸芯方向の高さを短くすることが可能になり、コイル部品の低背化を実現することができる。さらに、内側コイル部の巻き数と外側コイル部の巻き数とは、自由に設定することが可能であり、十分なインダクタンスを確保することができる。なお、内側コイル部が、トランスまたはインダクタの一次側コイルで、外側コイル部が二次側コイルであることが好ましいが、逆であっても良い。

好ましくは、前記内側コイル部から引き出されている前記第１ワイヤの第１引出部と、前記外側コイル部から引き出されている前記第２ワイヤの第２引出部との間にも、前記中間樹脂層を構成する樹脂が介在している。このように構成することで、第１引出部と第２引出部との絶縁が確実になると共に、さらに結合係数を下げることが可能になる。

好ましくは、前記中間樹脂層を構成する樹脂は、前記巻芯部と前記内側コイル部との間の隙間にも入り込んでいる。中間樹脂層は、第１コイルを巻芯部に巻回することにより、内側コイル部を形成した後、樹脂製テープを巻き付けて形成しても良いが、樹脂を塗布法により形成することが好ましい。

塗布法で中間樹脂層を形成することで、中間樹脂層を構成する樹脂は、巻芯部と内側コイル部との間の隙間にも入り込み、内側コイル部を巻芯部に確実に固定することができる。また、塗布法で中間樹脂層を形成することで、樹脂テープで中間絶縁層を形成する場合に比較して、中間樹脂層の厚みを均一にすることが可能になると共に、外側コイル部を形成するための第２ワイヤの巻回作業が容易になる。

好ましくは、前記中間樹脂層を構成する樹脂には、中間用磁性体が含まれる。磁性体が樹脂の中に含まれることで、コイル部品のインダクタンス（Ｌ値）が向上する。

好ましくは、前記外側コイル部の外周が外装樹脂で覆われている。外側コイル部の外周が外装樹脂で覆われることにより、コイル部品のハンドリング時に、コイル部を構成するワイヤが有効に保護される。

前記外装樹脂には、外装用磁性体が含まれてもよい。外装用樹脂にも磁性体が含まれることで、さらに、Ｌ値を向上させることが可能である。中間用磁性体と外層用磁性体とは、同じ種類の磁性体であることが好ましいが、異なる磁性体であっても良い。また、中間絶縁層を構成する樹脂と外装用樹脂とは、同じ種類の樹脂であることが好ましいが、異なる樹脂であっても良い。

前記鍔部は、前記第１ワイヤの第１引出部の先端が接続される一対の第１端子電極と、前記第２ワイヤの第２引出部の先端が接続される一対の第２端子電極と、を有していても良い。表面実装型コイルとして、回路基板などに取り付けやすくなる。第１端子電極と第２端子電極とは、鍔部の対向する側面に形成することが好ましい。これらの間の絶縁を確保し易いからである。

図１Ａは本発明の一実施形態に係るコイル部品の一部透明な断面斜視図である。図１Ｂは図１Ａに示すコイル部品を異なる角度から見た一部透明な断面斜視図である。図２は図１Ａに示すII−II線に沿う概略断面図である。図３は本発明の一実施例に係るコイル部品の周波数と結合係数との関係を示すグラフである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明の一実施形態に係るコイル部品１は、磁性体コア２を有する。磁性体コア２は、第１ワイヤ１２および第２ワイヤ１４が巻回される巻芯部４と、巻芯部４の軸芯方向（Ｚ軸方向）の両端部に各々位置する鍔部６，８とを有し、これらが一体に成形してある。

巻芯部４は、本実施形態では、円柱形状であり、その回りに第１ワイヤ１２が単層または複数層で巻回されて内側コイル部１０ａを構成している。ただし、巻芯部４は、円柱形状に限定されず、楕円柱形状、角柱形状、あるいはその他の形状であっても良い。また、鍔部６および８は、本実施形態では、矩形板形状であるが、多角板形状、円板形状、楕円板形状、その他、巻芯部４よりも大きなサイズの形状であれば、どのような形状であっても良い。

鍔部６および８は、必ずしも相互に同じ形状である必要はないが、本実施形態では、同じ形状である。コイル部品１のサイズは、特に限定されないが、縦（Ｘ軸方向）が０．４〜２０ｍｍであり、横（Ｙ軸方向）が０．２〜２０ｍｍであり、高さ（Ｚ軸方向）が０．２〜１５ｍｍである。なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は相互に垂直である。

巻芯部４には、最初に第１ワイヤ１２を巻回することで内側コイル部１０ａが形成してあり、その内側コイル部１０ａの外側には、所定厚みｔの中間絶縁層２０が形成してある。所定厚みｔは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ〜２ｍｍである。所定厚みｔを大きくするほど、結合係数を低下させることができる。たとえば厚みｔを１５０μｍ以上にすることで、結合係数を０．４５以下にすることもできる。

中間絶縁層２０は、内側コイル部１０ａを巻芯部４の外周に形成した後に、その内側コイル部１０ａの上から、樹脂を塗布することにより形成される。樹脂を塗布するための方法としては、特に限定されないが、コア２を軸芯回りに回しながらディスペンサで塗布する方法、スプレーから樹脂を吹き付ける用方法などが例示される。樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが例示される。

内側コイル部１０ａの上から、樹脂を塗布することにより、図２に示すように、内側コイル部１０ａの外周に所定厚みの中間樹脂層２０が形成されると共に、中間樹脂層２０を構成する樹脂は、巻芯部４と内側コイル部１０ａとの間の隙間や、ワイヤ１２相互間の隙間にも入り込む。また、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、後述する第１ワイヤ１２の第１引出部１２ａ，１２ｂと、第２ワイヤ１４の第２引出部１４ａ，１４ｂとの間にも、中間樹脂層２０を構成する樹脂が介在することになる。

図２に示すように、所定厚みｔの中間樹脂層２０の外周面には、第２ワイヤ１４が巻回されて外側コイル部２０ｂが形成してある。外側コイル部１０ｂを構成する第２ワイヤ１４は、第１ワイヤ１２と同じ線径を有していてもよいが、異なる線径を有していてもよい。また、これらは同じ材質で構成されることが好ましいが、必ずしも同一である必要はない。

これらのワイヤ１２，１４は、特に限定されず、単線または撚り線でも良く、その材質としては、銅、銀、金、またはこれらの合金などが例示される。また、ワイヤ１２，１４の横断面は、円形に限らず、平角状断面であっても良い。これらのワイヤ１２，１４は、後述する端子電極２２，２４に接続されるリード部１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂの先端以外の部分で絶縁被覆されていてもよい。また、ワイヤ１２，１４は巻芯部４に、エッジワイズ巻きされていてもよいし、クロスワイズ巻にされていても良い。

内側コイル部１０ａを構成する第１ワイヤ１２の両端における各リード部１２ａ，１２ｂは、図１Ａに示すように、鍔部８のＸ軸方向の第１端８ａに向けて引き出され、第１端８ａのＹ軸方向の両側にそれぞれ形成してある第１端子電極２２に接続される。外側コイル部１０ｂを構成する第２ワイヤ１４の両端における各リード部１４ａ，１４ｂは、図１Ｂに示すように、鍔部８のＸ軸方向の第２端８ｂに向けて引き出され、第２端８ｂのＹ軸方向の両側にそれぞれ形成してある第２端子電極２４に接続される。

これらの端子電極２２，２４は、たとえば鍔部８への金属メッキにより形成してもよく、あるいは金属端子を鍔部８に接着することで形成してもよい。各端子電気よく２２，２４への各リード部１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂの接続は、特に限定されないが、半田付け、銀ロー付け、熱圧着、抵抗溶接、レーザ溶接などにより行われる。

本実施形態では、磁性体コア２の材質は、金属、あるいはフェライト等の軟磁性材料が挙げられるが、特に限定されない。磁性体コア２は、たとえばＦｅ−Ｎｉ合金粉、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金粉、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉、パーマロイ粉、アモルファス粉、Ｆｅ粉などの圧粉成形体で構成してもよい。これらの強磁性金属は、フェライトと比べて飽和磁束密度が大きく、直流重畳特性が高磁界まで保たれる。

本実施形態に係るコイル部品１では、内側コイル部１０ａと外側コイル部１０ｂとの間に、中間樹脂層２０が介在されているので、これらのコイル部１０ａ，１０ｂ間の結合係数を低減することができる。また、内側コイル部１０ａの外周に、外側コイル部１０ｂが位置するために、巻芯部４の軸芯方向の高さを短くすることが可能になり、コイル部品１の低背化を実現することができる。さらに、内側コイル部１０ａの巻き数と外側コイル部１０ｂの巻き数とは、自由に設定することが可能であり、十分なインダクタンスを確保することができる。なお、内側コイル部１０ａが、トランスまたはインダクタの一次側コイルで、外側コイル部１０ｂが二次側コイルであることが好ましいが、逆であっても良い。

本実施形態では、内側コイル部１０ａから引き出されている第１ワイヤ１２の第１引出部１２ａ，１２ｂと、外側コイル部１０ｂから引き出されている第２ワイヤ１４の第２引出部１４ａ，１４ｂとの間にも、中間樹脂層２０を構成する樹脂が介在している。このように構成することで、第１引出部１２ａ，１２ｂと第２引出部１４ａ，１４ｂとの絶縁が確実になると共に、さらに結合係数を下げることが可能になる。

また本実施形態では、中間樹脂層２０を構成する樹脂は、巻芯部４と内側コイル部１０ａとの間の隙間にも入り込んでいる。中間樹脂層２０は、第１コイル１０ａを巻芯部４に巻回することにより、内側コイル部１０ａを形成した後、樹脂を塗布法により形成してある。

塗布法で中間樹脂層２０を形成することで、中間樹脂層２０を構成する樹脂は、巻芯部４と内側コイル部１０ａとの間の隙間にも入り込み、内側コイル部１０ａを巻芯部４に確実に固定することができる。また、塗布法で中間樹脂層２０を形成することで、樹脂テープで中間絶縁層２０を形成する場合に比較して、中間樹脂層２０の厚みｔを均一にすることが可能になると共に、外側コイル部１０ｂを形成するための第２ワイヤ１４の巻回作業が容易になる。

さらに、中間樹脂層２０を構成する樹脂には、中間用磁性体が含まれることが好ましい。磁性体としては、金属粉でもよく、フェライト粉でもよい。磁性体コア２を構成する磁性体と同様な磁性体粉が用いられるが必ずしも同一である必要はない。磁性体が中間樹脂層２０の中に含まれることで、コイル部品１のインダクタンス（Ｌ値）が向上する。たとえば中間用磁性体が中間樹脂層２０に含まれることで、内側コイル部１０ａのＬ値が向上すると共に、外側コイル部１０ｂのＬ値も向上する。

さらにまた、本実施形態では、鍔部８は、一対の第１端子電極２２と、一対の第２端子電極２４と、を有しているので、コイル部品１を、表面実装型コイルとして、回路基板などに取り付けやすくなる。また、第１端子電極２２と第２端子電極２４とは、鍔部８のＸ軸方向に対向する側面（端面８ａ，８ｂ）に形成してあるので、これらの間の絶縁を確保し易い。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、外側コイル部１０ｂの外周は、外装樹脂で覆われていてもよい。外側コイル部１０ｂの外周が外装樹脂で覆われることにより、コイル部品１のハンドリング時に、コイル部１０ａ，１０ｂを構成するワイヤ１２，１４が有効に保護される。

外装樹脂には、外装用磁性体が含まれてもよい。外装用磁性体としては、中間用磁性体と同様なものが用いられるが、必ずしも同一である必要はない。外装用樹脂にも磁性体が含まれることで、さらに、Ｌ値を向上させることが可能である。中間絶縁層を構成する樹脂と外装用樹脂とは、同じ種類の樹脂であることが好ましいが、異なる樹脂であっても良い。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
図１Ａ〜図２に示すコイル部品を作製した。中間樹脂層２０の厚みは１５０μｍであった。このコイル部品について、周波数を変えて結合係数ｋを測定した結果を図３の曲線ｅｘ．１に示す。

比較例１
中間絶縁層２０を形成せず、外側コイルの外周に外装樹脂を塗布した以外は実施例１と同様にしてコイル部品を作製し、実施例１と同様に、周波数を変えて結合係数ｋを測定した結果を図３の曲線Ｃｅｘ．１に示す。

評価
図３に示すように、比較例１に比較して、実施例１によれば、幅広い周波数にわたり、結合係数を低減できることが確認できた。

１… コイル部品
２… 磁性体コア
４… 巻芯部
６，８… 鍔部
１０ａ… 内側コイル部
１０ｂ… 外側コイル部
１２… 第１ワイヤ
１４… 第２ワイヤ
２０… 中間樹脂層
２２… 第１端子電極
２４… 第２端子電極

Claims

巻芯部の軸芯方向の端部に位置する鍔部を有するコアと、
前記巻芯部の回りに第１ワイヤが巻回されて構成される内側コイル部と、
前記内側コイル部の外側に第２ワイヤが巻回されて構成される外側コイル部と、
前記内側コイル部と前記外側コイル部との間に介在される中間樹脂層と、を有するコイル部品。
前記内側コイル部から引き出されている前記第１ワイヤの第１引出部と、前記外側コイル部から引き出されている前記第２ワイヤの第２引出部との間にも、前記中間樹脂層を構成する樹脂が介在している請求項１に記載のコイル部品。
前記中間樹脂層を構成する樹脂は、前記巻芯部と前記内側コイル部との間の隙間にも入り込んでいる請求項１または２に記載のコイル部品。
前記中間樹脂層を構成する樹脂には、中間用磁性体が含まれる請求項１〜３のいずれかに記載のコイル部品。
前記外側コイル部の外周が外装樹脂で覆われている請求項１〜４のいずれかに記載のコイル部品。
前記外装樹脂には、外装用磁性体が含まれる請求項５に記載のコイル部品。
前記鍔部は、前記第１ワイヤの第１引出部の先端が接続される一対の第１端子電極と、前記第２ワイヤの第２引出部の先端が接続される第２端子電極と、を有する請求項１〜６のいずれかに記載のコイル部品。