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JP2019102754A - コイル部品およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】側面電極による固着性の向上と製造効率の維持の両立を図ることができるコイル部品およびその製造方法を提供する。【解決手段】コイル部品１は、樹脂を含む本体部２と、本体部２に設けられたコイル４１、４２と、コイル４１、４２に電気的に接続された外部電極５１〜５４とを有する。本体部２の側面２３には、本体部２の天面から底面に向かって延在する凹部２５が設けられる。外部電極５１〜５４は、凹部２５内に配置され、外部電極５１〜５４と凹部２５の内面との間には、壁層６が介在している。【選択図】図２

Description

本発明は、コイル部品およびその製造方法に関する。
従来、コイル部品としては、特開２０１６−２０７９４１号公報（特許文献１）に記載されたものがある。このコイル部品は、ケースと、ケース内に収納されたトロイダルコアと、トロイダルコアに巻回されたコイルと、ケースの底面に設けられコイルに電気的に接続された外部電極とを有する。
特開２０１６−２０７９４１号公報
ところで、前記従来のようなコイル部品の底面を実装基板に実装する際、コイル部品の外部電極をはんだにより実装基板に固着するが、外部電極が底面にあるだけでは、はんだの付着面積が十分でなく固着性に問題がある場合がある。一方、前記従来のようなコイル部品を製造する際、通常は複数のコイル部品となる部分が行列状に並んだ集合体を個片化しており、固着性を向上させるために外部電極をケースの側面に配置しようとすると、個片化後の一つ一つのコイル部品に対して加工が必要となるため、製造効率が悪化する。
そこで、本開示の課題は、側面電極による固着性の向上と製造効率の維持の両立を図ることができるコイル部品およびその製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するため、本開示の一態様であるコイル部品は、
樹脂を含む本体部と、
前記本体部に設けられたコイルと、
前記コイルに電気的に接続された外部電極と
を備え、
前記本体部の側面には、前記本体部の天面から底面に向かって延在する凹部が設けられ、前記外部電極は、前記凹部内に配置され、前記外部電極と前記凹部の内面との間には、壁層が介在している。
ここで、本体部の底面は、コイル部品を実装基板に実装する側の面である。
本開示のコイル部品によれば、コイル部品の外部電極をはんだにより実装基板に固着して、コイル部品の底面を実装基板に実装する際、外部電極は、本体部の側面の凹部内に配置されているので、はんだの付着面積を確保でき固着性を向上できる。また、外部電極は、本体部の凹部内の壁層に設けられているので、コイル部品を製造する際、個片化する前に本体部の側面を含めて外部電極を設けることができるため、製造効率の維持を図ることができる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記壁層は、前記凹部の内面に沿った形状である。
前記実施形態によれば、壁層は、コイル部品の外側に突出する形状ではないので、本体部の外形サイズからの大型化を抑制できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記壁層は、樹脂を含む。
前記実施形態によれば、壁層は樹脂を含むので、壁層と本体部の熱膨張率などの特性を同じにでき、壁層と本体部の密着性が良好となる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記壁層は、セラミックを含む。
前記実施形態によれば、壁層はセラミックを含むので、壁層と外部電極の熱膨張率などの特性を近づけることができ、壁層と外部電極の密着性が良好となる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記コイルは、前記本体部の天面および底面の少なくとも一方から露出する外部配線を含み、前記外部電極と前記外部配線は、一体に連続している。
前記実施形態によれば、外部電極は、コイルの外部配線に一体に連続しているので、外部電極と外部配線の接合面がなく、外部電極と外部配線の断線を防止できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記外部配線を覆う絶縁性の保護シートをさらに備える。
前記実施形態によれば、本体部から露出する外部配線の絶縁性を簡易に向上できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記本体部内に設けられた円環状のコアを有し、前記コイルは、前記コアに巻回されている。
前記実施形態によれば、製造工程が複雑になりがちなトロイダルコイルで、製造効率を低減することなく側面の外部電極を形成できる。
また、コイル部品の製造方法の一実施形態では、
基板のカットラインにて区画された複数の領域のそれぞれにコイルの少なくとも一部を配置する工程と、
前記基板のカットライン上にパイプを立てる工程と、
前記基板上の前記コイルおよび前記パイプを、前記パイプの内部を露出させた状態で、樹脂でモールドする工程と、
前記基板上の前記コイルおよび前記パイプを樹脂でモールドする工程と、
前記パイプ内にめっきにより電極膜を形成する工程と、
前記基板のカットラインに沿って前記樹脂、前記パイプおよび前記電極膜を切断して、前記複数の領域毎に分割すると共に、切断された前記パイプ内の前記電極膜を露出させて外部電極とする工程と
を備える。
前記実施形態によれば、樹脂により形成される本体部の側面の凹部内に外部電極を配置できるので、コイル部品の実装面積を大きくしないで、コイル部品の実装基板への接続の信頼性を向上できる。また、外部電極と凹部の内面との間に、切断されたパイプから構成される壁層を介在できるので、本体部の凹部の内面の粗さを壁層により吸収できて、外部電極の厚みを均一に薄く形成できる。
また、パイプ内にめっきにより電極膜を形成するので、複数の領域の外部電極を一括して形成でき、製造時間を短縮できる。また、基板のカットラインに沿ってパイプを切断して、切断されたパイプ内の電極膜を露出させて外部電極とするので、パイプや電極膜は、厚みが薄く、切断時のストレスを小さくできる。
また、コイル部品の製造方法の一実施形態では、
前記パイプ内に前記電極膜を形成する工程において、
前記樹脂から露出する前記コイルの一部を、めっきにより、前記電極膜と一体に連続して形成する。
前記実施形態によれば、コイルの一部は、電極膜（外部電極）と一体に連続しているので、コイルと外部電極の接合面がなく、コイルと外部電極の断線を防止できる。
本開示の一態様であるコイル部品およびその製造方法によれば、側面電極による固着性の向上と製造効率の維持の両立を図ることができる。
コイル部品の一実施形態のコイル部品を示す斜視図である。 コイル部品の断面図である。 コイル部品の分解斜視図である。 コイルの接続状態を説明する説明図である。 コイル部品の製造方法について説明する説明図である。 コイル部品の製造方法について説明する説明図である。 コイル部品の製造方法について説明する説明図である。 コイル部品の製造方法について説明する説明図である。 コイル部品の製造方法について説明する説明図である。
以下、本開示の一態様を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態のコイル部品を示す斜視図である。図２は、コイル部品の断面図である。図３は、コイル部品の分解斜視図である。
図１と図２と図３に示すように、コイル部品１は、本体部２と、本体部２内に設けられた円環状のコア３と、本体部２に設けられコア３に巻回された第１コイル４１および第２コイル４２と、第１コイル４１および第２コイル４２に電気的に接続された第１、第２、第３および第４外部電極５１，５２，５３，５４とを有する。
本体部２は、樹脂を含む。樹脂材料としては、例えば、エポキシ系樹脂であるが、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドまたはポリエーテルイミドなどであってもよい。本体部２は、直方体形状であり、本体部２の表面は、天面２１と底面２２と４つの側面２３とから構成される。底面２２は、コイル部品１を実装基板に実装する側の面であるが、コイル部品１の対称性から、当該実装面は天面２１側であってもよい。
本体部２の側面２３には、４つの凹部２５が設けられている。凹部２５は、隣り合う側面２３，２３の接続する部分となる角部に、設けられている。凹部２５は、本体部２５の天面２１から底面２２に向かって延在する。
コア３は、例えば、フェライトなどのセラミックコア、または、金属系コアから構成される。コア３は、中心軸方向に対向する上端面および下端面を有する。上端面は、本体部２の天面２１に対向する。下端面は、本体部２の底面２２に対向する。なお、コア３の形状は、平面視、円形以外に、楕円形や矩形や多角形であってもよい。また、コア３の断面形状も図示したような矩形形状に限られず、円形や楕円形、多角形であってもよい。
第１コイル４１と第２コイル４２は、例えば、銅、金または銀などの金属から構成される。第１コイル４１と第２コイル４２は、互いに対向して配置される。第１コイル４１のコア３に対する巻回方向と第２コイル４２のコア３に対する巻回方向とは、逆方向となる。第１コイル４１の巻回数と第２コイル４２の巻回数とは、同じである。
第１コイル４１の一端は、第１外部電極５１に接続され、第１コイル４１の他端は、第２外部電極５２に接続される。第２コイル４２の一端は、第３外部電極５３に接続され、第２コイル４２の他端は、第４外部電極５４に接続される。コイル部品１は、第１、第３外部電極５１，５３を入力端子（出力端子）、第２、第４外部電極５２，５４を出力端子（入力端子）とするコモンモードチョークコイルを構成する。
第１から第４外部電極５１〜５４は、各凹部２５内に配置されている。第１から第４外部電極５１〜５４と凹部２５の内面との間には、壁層６が介在している。壁層６は、凹部２５の内面に沿った形状である。具体的に述べると、壁層６は、湾曲した板形状である。壁層６は、例えば、円筒状のパイプをその軸方向からみて中心角度９０°に切断した円弧形状である。したがって、壁層６は、コイル部品１の外側に突出する形状ではないので、本体部２の外形サイズからの大型化を抑制できる。
第１から第４外部電極５１〜５４は、壁層６の内面（凹曲面）に設けられている。第１から第４外部電極５１〜５４は、膜状に形成されている。第１から第４外部電極５１〜５４は、例えば、銅、金または銀などの金属から構成される。
壁層６は、例えば、樹脂またはセラミックを含む。壁層６が樹脂を含む場合、壁層６と本体部２の熱膨張率などの特性を同じにでき、壁層６と本体部２の密着性が良好となる。壁層６がセラミックを含む場合、壁層６と外部電極５１〜５４の熱膨張率などの特性を近づけることができ、壁層６と外部電極５１〜５４の密着性が良好となる。
壁層６の樹脂材料としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドまたはポリエーテルイミドである。壁層６のセラミック材料としては、例えば、アルミナ、ムライト、ジルコニアまたはサイアロンである。
前記コイル部品１によれば、コイル部品１の外部電極５１〜５４をはんだにより実装基板に固着して、コイル部品１の底面（本体部２の底面２２側）を実装基板に実装する際、外部電極５１〜５４は、本体部２の側面２３の凹部２５内に配置されているので、はんだの付着面積を確保でき固着性を向上でき、さらに、はんだが外部電極５１〜５４に固着されているか否かを外部から確認でき、実装基板への接続の信頼性を向上できる。また、外部電極５１〜５４は、本体部２の側面２３の凹部２５内に配置されているので、コイル部品１の外径寸法を小さくでき、コイル部品１の実装面積を低減できる。したがって、コイル部品１の実装面積を大きくしないで、コイル部品１の実装基板への接続の信頼性を向上できる。
また、外部電極５１〜５４と凹部２５の内面との間には、壁層６が介在しているので、本体部２の凹部２５の内面の粗さを壁層６により吸収できて、外部電極５１〜５４の厚みを均一に薄く形成できる。
図４は、コイル４１，４２の接続状態を説明する説明図である。図３と図４に示すように、第１コイル４１は、複数の配線４１１，４１２，４１３，４１４が接続されてなる。
第１配線４１１と第２配線４１２は、棒状のピン部材であり、直線状に形成されている。第１配線４１１は、コア３の径方向内側に、コア３の中心軸に沿って配置されている。第２配線４１２は、コア３の径方向外側に、コア３の中心軸に沿って配置されている。第１配線４１１と第２配線４１２は、本体部２内に埋め込まれている。
第３配線４１３と第４配線４１４は、膜状に形成されている。第３配線４１３は、コア３の上端面に、コア３の中心軸に直交する平面に沿って配置されている。第４配線４１４は、コア３の下端面に、コア３の中心軸に直交する平面に沿って配置されている。第３配線４１３は、本体部２の天面２１から露出する。第４配線４１４は、本体部２の底面２２から露出する。第３配線４１３は、特許請求の範囲の「本体部の天面から露出する外部配線」の一例である。第４配線４１４は、特許請求の範囲の「本体部の底面から露出する外部配線」の一例である。
そして、第３配線４１３の一端が第１配線４１１の一端に接続され、第１配線４１１の他端が第４配線４１４の一端に接続され、第４配線４１４の他端が３本の第２配線４１２の一端に接続され、３本の第２配線４１２の他端が他の第３配線４１３の一端に接続される。これを繰り返すことにより、第３配線４１３、第１配線４１１、第４配線４１４および第２配線４１２は、コア３に螺旋状に巻回される。つまり、１組の第３配線４１３、第１配線４１１、第４配線４１４および第２配線４１２によって、１ターンの単位要素が構成される。
第１外部電極５１は、第３配線４１３に接続されている。第１外部電極５１は、第３配線４１３に一体に連続している。第１外部電極５１と第３配線４１３は、例えば、めっきにより形成される。これにより、第１外部電極５１と第３配線４１３の接合面がなく、第１外部電極５１と第３配線４１３の断線を防止できる。同様に、第２外部電極５２は、第４配線４１４に一体に連続しており、第２外部電極５２と第４配線４１４の接合面がなく、第２外部電極５２と第４配線４１４の断線を防止できる。
第２コイル４２は、第１コイル４１と同様に、複数の配線４２１，４２２，４２３，４２４が接続されてなる。つまり、第１配線４２１は、コア３の径方向内側に配置され、第２配線４２２は、コア３の径方向外側に配置されている。第３配線４２３は、コア３の上端面に配置され、第４配線４２４は、コア３の下端面に配置されている。
そして、第３配線４２３、第１配線４２１、第４配線４２４および第２配線４２２は、順に接続されて、コア３に螺旋状に巻回される。第３外部電極５３は、第３配線４２３に一体に連続しており、第３外部電極５３と第３配線４２３の接合面がなく、第３外部電極５３と第３配線４２３の断線を防止できる。第４外部電極５４は、第４配線４２４に一体に連続しており、第４外部電極５４と第４配線４２４の接合面がなく、第４外部電極５４と第４配線４２４の断線を防止できる。
第１コイル４１の第３配線４１３と第２コイル４２の第３配線４２３は、上側の保護シート７に覆われている。第１コイル４１の第４配線４１４と第２コイル４２の第４配線４２４は、下側の保護シート７に覆われている。保護シート７は、絶縁性を有し、絶縁樹脂であってもよいし、ガラスエポキシなどの基板であってもよい。したがって、本体部２から露出する配線の絶縁性を簡易に向上できる。
次に、コイル部品１の製造方法について説明する。
図５Ａに示すように、樹脂を含む基板１００に複数の領域１０２を形成する。１つの領域１０２は、１つのコイル部品１に対応する。領域１０２は、四角形のカットライン１０１にて区画されている。複数の領域１０２のそれぞれにコイル４１，４２の一部を配置する。つまり、各領域１０２に、第１コイル４１の第１、第２配線４１１，４１２と、第２コイル４２の第１、第２配線４２１，４２２とを立てる。また、基板１００のカットライン１０１上にパイプ１１０を立てる。つまり、１つのパイプ１１０を４つの領域１０２に跨がるように設ける。要するに、各領域１０２の四隅にパイプ１１０を配置する。
図５Ｂに示すように、基板１００上にコア３を設置する。このとき、コア３の径方向内側に第１配線４１１，４２１が配置され、コア３の径方向外側に第２配線４１２，４２２が配置される。図５Ｂから図５Ｅでは、図５Ａの一部分を示す。
図５Ｃに示すように、基板１００上のコイル（第１配線４１１，４２１および第２配線４１２，４２２）とパイプ１１０とコア３を樹脂１２０でモールドする。このとき、パイプ６１，６２，６３の内面を露出させた状態とする。その後、表裏面を研削し、所定の厚みにする。このとき、基板１００を全て研削し、第１配線４１１，４２１および第２配線４１２，４２２の端面を樹脂１２０から露出させる。
図５Ｄに示すように、パイプ１１０内にめっきにより外部電極としての電極膜１３０を形成する。このとき、樹脂１２０から露出するコイルの一部（つまり、第３配線４１３，４２３および第４配線４１４，４２４）を、めっきにより、電極膜１３０と一体に連続して形成する。これにより、コイルの一部と電極膜１３０の接合面がなく、コイルの一部と電極膜１３０の断線を防止できる。また、コイルの一部と電極膜１３０の厚みを、例えば、１００μｍとして、一致させることができる。
図５Ｅに示すように、第３配線４１３，４２３および第４配線４１４，４２４を覆うように樹脂１２０の上下面に保護シート７を設ける。基板１００のカットライン１０１に沿って樹脂１２０、パイプ１１０および電極膜１３０を切断する。これにより、複数の領域１０２毎に分割し、切断されたパイプ１１０内の電極膜１３０を露出させて、外部電極５１〜５４（図１参照）を形成する。切断されたパイプ１１０は、壁層６を構成し、切断された電極膜１３０は、外部電極５１〜５４を構成する。切断された樹脂１２０は、本体部２を構成する。なお、図５Ｃにおいて、基板１００の一部を研削しないで残してもよく、このとき、本体部２は、基板１００と樹脂１２０から構成される。
前記コイル部品１の製造方法によれば、本体部２の側面２３の凹部２５内に外部電極５１〜５４を配置できるので、コイル部品１の実装面積を大きくしないで、コイル部品１の実装基板への接続の信頼性を向上できる。また、外部電極５１〜５４と凹部２５の内面との間に壁層６を介在できるので、本体部２の凹部２５の内面の粗さを壁層６により吸収できて、外部電極５１〜５４の厚みを均一に薄く形成できる。
また、パイプ１１０内にめっきにより電極膜１３０を形成するので、複数の領域１０２の外部電極５１〜５４を一括して形成でき、製造時間を短縮できる。また、基板１００のカットライン１０１に沿ってパイプ１１０を切断して、切断されたパイプ１１０内の電極膜１３０を露出させて外部電極５１〜５４とするので、パイプ１１０や電極膜１３０は、厚みが薄く、切断時のストレスを小さくできる。これに対して、パイプ１１０の代わりに中実の電極棒を用いた場合、切断時のストレスが大きくなる。
また、１つのパイプ１１０を４つの領域１０２に跨がるように設けるので、１つのパイプ１１０にて４つのコイル部品１の外部電極を形成できる。また、コイル部品１の四隅に外部電極５１〜５４を設けることができる。なお、外部電極を、コイル部品１の四隅でなく、コイル部品１の辺に設けるようにしてもよい。このとき、１つのパイプ１１０を２つの領域１０２の辺に跨がるように設ける。
なお、本開示は上述の実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
前記実施形態では、コイルの数量は、２つであるが、１つまたは３つ以上であってもよい。また、外部電極の数量は、コイルの数量に応じて、増減してもよい。
前記実施形態では、コイルの第１、第２配線を棒状のピン部材としているが、略Ｕ字状に折り曲げられたピン部材としてもよい。また、コイルをピン部材から構成してもよく、または、コイルをワイヤから構成してもよく、または、コイルを平板から構成してもよい。
前記実施形態では、壁層を平面視円弧形状としているが、壁層を平面視Ｌ字状としてもよい。
前記実施形態では、コイルは、本体部の天面および底面から露出する外部配線（第３、第４配線）を含み、外部電極と外部配線は、一体に連続しているが、コイルは、本体部の天面および底面の一方から露出する外部配線を含み、外部電極と外部配線は、一体に連続するようにしてもよい。
前記実施形態では、コアを設けているが、コアを省略するようにしてもよい。このとき、本体部に、例えば、磁性粉を混合するようにしてもよい。
前記実施形態では、外部電極および壁層は、円筒状のパイプをその軸方向からみて中心角度９０°に切断した円弧形状であったが、その他の任意の中心角度で切断した形状であってもよいし、円弧でなく、多角形を任意の中心角度に切断した形状であってもよい。
前記実施形態では、コイルの第１、第２配線は、本体部内に埋め込まれているが、本体部内に設けられた筒状のパイプの内面に形成してもよい。
１ コイル部品
２ 本体部
２１ 天面
２２ 底面
２３ 側面
２５ 凹部
３ コア
４１ 第１コイル
４１１，４１２ 第１、第２配線
４１３，４１４ 第３、第４配線（外部配線）
４２ 第２コイル
４２１，４２２ 第１、第２配線
４２３，４２４ 第３、第４配線（外部配線）
５１〜５４ 第１〜第４外部電極
６ 壁層
１００ 基板
１０１ カットライン
１０２ 領域
１１０ パイプ
１２０ 樹脂
１３０ 電極膜

Claims (9)

  1. 樹脂を含む本体部と、
    前記本体部に設けられたコイルと、
    前記コイルに電気的に接続された外部電極と
    を備え、
    前記本体部の側面には、前記本体部の天面から底面に向かって延在する凹部が設けられ、前記外部電極は、前記凹部内に配置され、前記外部電極と前記凹部の内面との間には、壁層が介在している、コイル部品。
  2. 前記壁層は、前記凹部の内面に沿った形状である、請求項１に記載のコイル部品。
  3. 前記壁層は、樹脂を含む、請求項１または２に記載のコイル部品。
  4. 前記壁層は、セラミックを含む、請求項１または２に記載のコイル部品。
  5. 前記コイルは、前記本体部の天面および底面の少なくとも一方から露出する外部配線を含み、前記外部電極と前記外部配線は、一体に連続している、請求項１から４の何れか一つに記載のコイル部品。
  6. 前記外部配線を覆う絶縁性の保護シートをさらに備える、請求項５に記載のコイル部品。
  7. 前記本体部内に設けられた円環状のコアを有し、前記コイルは、前記コアに巻回されている、請求項１から６の何れか一つに記載のコイル部品。
  8. 基板のカットラインにて区画された複数の領域のそれぞれにコイルの少なくとも一部を配置する工程と、
    前記基板のカットライン上にパイプを立てる工程と、
    前記基板上の前記コイルおよび前記パイプを、前記パイプの内部を露出させた状態で、樹脂でモールドする工程と、
    前記パイプ内にめっきにより電極膜を形成する工程と、
    前記基板のカットラインに沿って前記樹脂、前記パイプおよび前記電極膜を切断して、前記複数の領域毎に分割すると共に、切断された前記パイプ内の前記電極膜を露出させて外部電極とする工程と
    を備える、コイル部品の製造方法。
  9. 前記パイプ内に前記電極膜を形成する工程において、
    前記樹脂から露出する前記コイルの一部を、めっきにより、前記電極膜と一体に連続して形成する、請求項８に記載のコイル部品の製造方法。
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