説明

コイル封入圧粉磁心及びその製造方法

【課題】端子電極周りの圧粉成形体の強度を向上させ、端子電極の折り曲げ等の加工の際に圧粉成形体にクラックや折れが発生しないようにしたコイル封入圧粉磁心及びその製造方法を提供する。
【解決手段】空芯コイル2を埋め込んだ強磁性金属粉の圧粉成形体3と、この圧粉成形体3内で空芯コイル2のエッジ部2a、2bに接続した接続端部40及び該接続端部40から延長して圧粉成形体3外に突出させた外部接続用の端子部42を有する端子電極4とを備え、この端子電極4の端子部42が圧粉成形体3表面に沿って曲折され、該圧粉成形体3表面に形成された端子収納凹部30に収納されてなるコイル封入圧粉磁心1において、端子電極4の接続端部40を、圧粉成形体3の端子収納凹部30が形成されていない厚肉部β内に位置させた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インダクタ、トランス、その他の電子機器に用いるコイル封入圧粉磁心及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気、電子機器の小型化が進み、小型(低背)で大電流に対応した圧粉磁芯が要求されている。圧粉磁芯の材料には、従来、フェライト粉末が用いられてきたが、最近は、フェライト粉末に比較し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、大電流を必要とする用途に適した強磁性金属粉末が用いられている。
【0003】
特許文献1は、空芯コイルを磁性金属粉からなる圧粉成形体内に埋め込み、空芯コイルのエッジ部に接続された端子電極を圧粉成形体の外面に沿って折り曲げ、圧粉成形体表面に形成した端子収納凹部内に収納する構造を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−309024号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この特許文献1では、圧粉成形体の端子収納凹部と平面的に重複する位置で、圧粉成形体から突出させた端子電極を曲折している。つまり、端子収納凹部の幅内に、端子電極の曲折部分が位置している。しかし、この種のコイル封入圧粉磁心は、小型化(低背化)が求められており、端子収納凹部が形成された圧粉成形体の薄肉部において端子電極を曲折すると、端子電極の折り曲げ時に圧粉成形体に力がかかるため、圧粉成形体にクラックが発生しやすい。
【0006】
本発明は、端子電極を圧粉成形体から引き出したコイル封入圧粉磁心において、端子電極周りの圧粉成形体の強度を向上させ、端子電極の折り曲げ等の加工の際に圧粉成形体にクラックや折れが発生しないようにしたコイル封入圧粉磁心及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、空芯コイルと、この空芯コイルを埋め込んだ強磁性金属粉の圧粉成形体と、この圧粉成形体内で前記空芯コイルのエッジ部に接続した接続端部及び該接続端部から延長して圧粉成形体外に突出させた外部接続用の端子部を有する端子電極とを備え、この端子電極の端子部が圧粉成形体表面に沿って曲折され、該圧粉成形体表面に形成された端子収納凹部に収納されてなるコイル封入圧粉磁心において、前記圧粉成形体は、前記端子収納凹部を有する薄肉部と、該薄肉部に隣り合う厚肉部とを有し、前記端子電極の接続端部は、前記圧粉成形体の厚肉部内に位置していることを特徴としている。
【0008】
前記空芯コイルと前記端子電極は別部材からなり、該空芯コイルのエッジ部と前記端子電極の接続端部で接合されていることが好ましい。あるいは、前記空芯コイルと前記端子電極は同一部材からなることが好ましい。
【0009】
また本発明は、製造方法の態様によれば、空芯コイルのエッジ部に接続する接続端部と該接続端部から延長させた外部接続用の端子部とを有する薄板状の端子電極部品を準備し、この端子電極部品の接続端部と空芯コイルのエッジ部とを接合するステップと、前記端子電極部品の端子部を突出させた状態で該端子電極部品の接続端部と前記空芯コイルを強磁性金属粉内に埋め込み、圧縮して圧粉成形体を形成するステップと、前記圧粉成形体から突出させた端子部を該圧粉成形体の外面に沿って折り曲げるステップとを有し、前記圧粉成形体を形成するステップでは、前記圧粉成形体の表面に、前記端子電極部品の端子部を突出させる位置と平面的に重複しない位置で、前記端子部を収納するための端子収納凹部を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【0010】
本発明のコイル封入圧粉磁心及びその製造方法によれば、空芯コイルのエッジ部に接続した端子電極の接続端部が圧粉成形体の圧肉部内に位置しているので、端子電極周りの圧粉成形体の強度が向上し、端子電極の折り曲げ等の加工の際に圧粉成形体にクラックや折れが発生するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の第1実施形態を一部透視して示す斜視図である。
【図2】図1のコイル封入圧粉磁心の製造に用いる端子電極プレート(端子電極部品)を示す平面図である。
【図3】図2の端子電極形状部を拡大して示す図である。
【図4】本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の製造方法の一工程を示す図である。
【図5】図4の次工程を示す図である。
【図6】図5の次工程を示す図である。
【図7】本発明を適用したコイル封入型圧粉磁心の第2実施形態を一部透視して示す斜視図である。
【図8】第2実施形態におけるコイル封入圧粉磁心の製造方法の一工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の一実施形態を示している。コイル封入圧粉磁心1は、空芯コイル2と、この空芯コイル2を埋め込んだ強磁性金属粉からなる圧粉成形体3と、空芯コイル2と電気的に接続した端子電極4とを備えている。
【0013】
空芯コイル2は、絶縁被膜された導線を螺旋状に巻回して形成され、巻回部2aの上下面に位置する始端、終端から互いに離間する方向に引き出されたエッジ部(一対の引出端部)2b、2bを有している。空芯コイル2の巻き数は、必要なインダクタンスに応じて適宜設定することができる。
【0014】
圧粉成形体3は、絶縁材をコーティングした強磁性金属粒子からなる磁性粉末を加圧成形して形成され、空芯コイル2の周囲を覆う略直方体状をなしている。この圧粉成形体3は、外部回路との接続に用いる実装面(圧粉成形体表面)3aに、端子電極4を収納するための端子収納凹部30を備えている。端子収納凹部30は、実装面3aの対向する一対の辺、すなわち、圧粉成形体3の側面3b、3cに露出して形成されており、端子電極4の一部を折り曲げて収納できるようになっている。端子収納凹部30の深さは0.225mm程度であり、この深さ分だけ低背化を図れる。圧粉成形体3に用いる強磁性金属粒子にはFe、Fe基非晶質合金、Fe−Ni合金、Fe−Si合金等を用いることができ、強磁性金属粒子をコーティングする絶縁材としてはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
【0015】
この圧粉成形体3において、端子収納凹部30が形成された領域は圧粉成形体3の厚みが小さい薄肉部αとなり、端子収納凹部30が形成されていない領域は圧粉成形体3の厚みが大きい厚肉部βとなる。
【0016】
端子電極4は、薄板状の電極プレートを折り曲げ加工により形成したもので、圧粉成形体3の内部に埋設された接続端部40及び爪部41と、圧粉成形体3の外に突出させた端子部42とを有している。接続端部40及び爪部41は、端子部42の幅方向の両端部から延出しており、端子部42の幅寸法に対応する間隔で離間している。端子部42の幅寸法は、端子収納凹部30の幅寸法と同等または若干小さい。図1の破線は折り曲げ線である。
【0017】
接続端部40は、圧粉成形体3の厚肉部β内に位置し、この厚肉部βにおいて、圧粉成形体3の側面3bまたは3c近傍まで引き出された空芯コイル2のエッジ部2bと電気的に接続されている。この端子電極4の接続端部40と空芯コイル2のエッジ部2bの接合(継線)は、例えばスポット溶接により実現できる。
【0018】
爪部41は、接続端部40を位置させた厚肉部βとは薄肉部αを挟んで反対側の厚肉部βに位置し、端子電極4を圧粉成形体3に対して安定に固定するための保持手段として機能する。本実施形態では、接続端部40と爪部41が端子部42の中心位置に関して対称に配置されるように位置決めしてある。この爪部41は、圧粉成形体3の側面3bまたは3cに対して所定角度θ(図3)だけ傾斜させてあるので、圧粉成形体3から抜けにくいようになっている。爪部41と空芯コイル2の電気的な接続はない。なお、この爪部41は端子電極4が十分な剛性を有している場合や、端子部42を圧粉成形体3の端子収納凹部30に接着等の手段で固定すれば省略可能である。
【0019】
端子部42は、薄肉部αに隣り合う厚肉部βにおいて、圧粉成形体3の側面3bまたは3cから突出している。この端子部42は、接続端部40及び爪部41から圧粉成形体3の側面3bまたは3cに向けて折り曲げた第1の曲折部42aと、この第1の曲折部42aから圧粉成形体3の実装面3aの端子収納凹部30に向けて折り曲げた第2の曲折部42bとからなる。実装面3aに露出する第2の曲折部42bを介して、圧粉成形体3内の空芯コイル2と外部回路との電気的な接続を実現できる。つまり、端子電極4は、表面実装端子として機能する。
【0020】
次に、図2〜図6を参照し、本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の製造方法の一実施形態を説明する。
【0021】
先ず、図2及び図3に示すように、上述の接続端部40、爪部41及び端子部42を含む端子電極形状部4’を多数設けた薄板状の端子電極プレート(端子電極部品)45を準備する。端子電極形状部4’は、空芯コイル2の設置スペース45bをあけた状態で互いの接続端部40及び爪部41が対向するように一対ずつ組み合わされて、支持枠45aに連結されている。端子電極プレート45には、この一対の端子電極形状部4’が所定間隔あけて多数並べられている。
【0022】
次に、空芯コイル2を多数準備し、図4に示すように、端子電極プレート45の各端子電極形状部4’の接続端部40と空芯コイル2のエッジ部2bとを接合する。接合には、例えばスポット溶接を用いる。この接合により、多数の空芯コイル2と端子電極プレート45は一体化され、対応する空芯コイル2と端子電極形状部4’は電気的に接続される。
【0023】
続いて、絶縁材をコーティングした強磁性金属粒子からなる磁性粉末を準備し、各端子電極形状部4’の端子部42を露出させた状態で接続端部40と爪部41及び空芯コイル2を磁性粉末内に埋め込み、圧縮して圧粉成形体3をそれぞれ形成する。この圧縮成形時には、図示しない下パンチ及び上パンチからなる成形金型を用い、圧粉成形体表面となる面に、各端子部42の突出位置と平面的に重複しない位置で端子収納凹部30を形成する。成形金型の下パンチ及び上パンチには、形成したい端子収納凹部に対応する形状の凸部を設けておき、この凸部を介して磁性粉末を圧縮すれば、所望形状の端子収納凹部30を形成することができる。これにより、図5に示される端子収納凹部30が実装面(圧粉成形体表面)3aに形成された圧粉成形体3が得られる。
【0024】
上記圧粉成形体3において、端子収納凹部30が形成された薄肉部αは、端子電極形状部4’の端子部42の突出位置と平面的に重複していない。すなわち、端子電極形状部4’の接続端部40及び爪部41は、圧粉成形体3の端子収納凹部30が形成されていない厚肉部βに位置し、この厚肉部βから端子部42が突出している。
【0025】
続いて、図5の破線で示す切断線Iで、端子電極プレートの支持枠45aを切り落とす。これにより、各端子電極形状部4’は個々の端子電極4に分割され、空芯コイル2、圧粉成形体3及び端子電極4を有するコイル封入圧粉磁心が多数同時に得られる。
【0026】
続いて、個々のコイル封入圧粉磁心について、図6に示すように、圧粉成形体3の側面3bまたは3cの厚肉部βから突出している端子電極4の端子部42を該側面3bまたは3cに沿って折り曲げる。この側面3bまたは3cに沿わせた部分が第1の曲折部42aとなる。さらに、この第1の曲折部42aを圧粉成形体3の端子収納凹部30に沿って折り曲げる。端子収納凹部30に沿わせた部分が第2の曲折部42bである。これにより、図1のコイル封入圧粉磁心1が得られる。
【0027】
図7及び図8は、本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の第2実施形態を示している。この第2実施形態は、空芯コイル2が巻回部2aの上下面に位置する始端、終端から平行(同一の引き出し方向)に引き出されたエッジ部(一対の引出端部)2b、2bを有し、この両エッジ部2bの導線の長手方向と端子電極4の接続端部40の長手方向が互いに90度交差する位置関係で電気的に接続されている点で、上述の第1実施形態と異なる。両エッジ部2bの引き出し方向及び両エッジ部2bと接続端部40の接続部分以外の構成は、第1実施形態と同一である。
【0028】
このように空芯コイル2の両エッジ部2bを同一向きに引き出せば、両エッジ部2bを互いに離間させるように引き出した第1実施形態に比べて導線を約半周余分に巻回させることが出来るので、ターン数を約0.5T多く取ることが可能である。また、両エッジ部2bを空芯コイル2の巻回部2aの外側に位置させることが可能となる(図8参照)ため、端子電極4の端子部42の幅寸法をより広く確保でき、外部回路基板に本コイル封入圧粉磁心1を実装する際に、その位置精度の自由度を高められる。同時に、外部回路基板の半田付け用のランドと端子電極4(特に第2の曲折部42b)との接着面積を広くとれるので、接着強度も向上する。
【0029】
この第2実施形態によるコイル封入圧粉磁心は、上述した第1実施形態と同様の製造工程により製造可能であるが、多数の空芯コイル2を端子電極プレート45の各端子電極4にそれぞれ接合する際は、図8に示すように、同一向きで引き出した空芯コイル2の両エッジ部2bを、端子電極プレート45の各端子電極形状部4’の接続端部40と互いに90度交差する位置関係で電気的に接続する。
【0030】
以上の各実施形態によれば、空芯コイル2のエッジ部2bに接続する端子電極4の接続端部40を圧粉成形体3の厚肉部βに位置させたので、この接続端部40から延長して圧粉成形体3の外に突出させた端子部42の曲折位置(第1の曲折部42aの曲折位置)周辺の圧粉成形体3の厚さを十分大きく確保でき、圧粉成形体にクラックや折れが発生するのを防止できる。
【0031】
以上では、空芯コイル2と端子電極4を別部材で備え、空芯コイル2のエッジ部2bと端子電極4の接続端部40を接合した実施形態について説明したが、空芯コイルと端子電極は同一部材で構成してもよい。
【符号の説明】
【0032】
1 コイル封入圧粉磁心
2 空芯コイル
3 圧粉成形体
3a 実装面(表面)
3b、3c 側面
4 端子電極
4’ 端子電極形状部
40 接続端部
41 爪部
42 端子部
42a 第1の曲折部
42b 第2の曲折部
45 端子電極プレート(端子電極部品)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
空芯コイルと、この空芯コイルを埋め込んだ強磁性金属粉の圧粉成形体と、この圧粉成形体内で前記空芯コイルのエッジ部に接続した接続端部及び該接続端部から延長して圧粉成形体外に突出させた外部接続用の端子部を有する端子電極とを備え、この端子電極の端子部が圧粉成形体表面に沿って曲折され、該圧粉成形体表面に形成された端子収納凹部に収納されてなるコイル封入圧粉磁心において、
前記圧粉成形体は、前記端子収納凹部を有する薄肉部と、該薄肉部に隣り合う厚肉部とを有し、
前記端子電極の接続端部は、前記圧粉成形体の厚肉部内に位置していることを特徴とするコイル封入圧粉磁心。
【請求項2】
請求項1記載のコイル封入圧粉磁心において、前記空芯コイルと前記端子電極は別部材からなり、該空芯コイルのエッジ部と前記端子電極の接続端部で接合されているコイル封入型圧粉磁心。
【請求項3】
請求項1記載のコイル封入圧粉磁心において、前記空芯コイルと前記端子電極は同一部材からなっているコイル封入圧粉磁心。
【請求項4】
空芯コイルのエッジ部に接続する接続端部と該接続端部から延長させた外部接続用の端子部とを有する薄板状の端子電極プレートを準備し、この端子電極プレートの接続端部と空芯コイルのエッジ部とを接合するステップと、
前記端子電極プレートの端子部を突出させた状態で該端子電極プレートの接続端部と前記空芯コイルを強磁性金属粉内に埋め込み、圧縮して圧粉成形体を形成するステップと、
前記圧粉成形体から突出させた端子部を該圧粉成形体の外面に沿って折り曲げるステップとを有し、
前記圧粉成形体を形成するステップでは、
前記圧粉成形体の表面に、前記端子電極プレートの端子部を突出させる位置と平面的に重複しない位置で、前記端子部を収納するための端子収納凹部を形成すること、
を特徴とするコイル封入圧粉磁心の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2011−243703(P2011−243703A)
【公開日】平成23年12月1日(2011.12.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−113499(P2010−113499)
【出願日】平成22年5月17日(2010.5.17)
【出願人】(310014322)アルプス・グリーンデバイス株式会社 (47)
【Fターム(参考)】