フェライトコアとこれを用いたコモンノードノイズフィルター
【課題】比較的コンパクトで、かつ信頼性も比較的高いフェライトコアを提供する。
【解決手段】巻芯部と、該巻芯部の軸方向に沿った巻芯部の両側に配置された一対の第1脚部と、該軸方向と直交する方向に沿って該一対の第1脚部から離間して、該巻芯部の両側に配置された一対の第2脚部と、該一対の第1脚部から該一対の第2脚部に向かう方向に沿って該一対の第2脚部から離間して、該巻芯部の両側に配置された一対の第3脚部と、を備えるフェライトコアであって、該軸方向に沿った該巻芯部の一方端側において、該第1脚部は該第2脚部に比べて該軸方向に沿った長さが長く、該第2脚部は該第3脚部に比べて該軸方向に沿った長さが長く、かつ、該軸方向に沿った該巻芯部の他方端側において、該第1脚部は該第2脚部に比べて該軸方向に沿った長さが短く、該第2脚部は該第3脚部に比べて該軸方向に沿った長さが短いことを特徴とするフェライトコア。
【解決手段】巻芯部と、該巻芯部の軸方向に沿った巻芯部の両側に配置された一対の第1脚部と、該軸方向と直交する方向に沿って該一対の第1脚部から離間して、該巻芯部の両側に配置された一対の第2脚部と、該一対の第1脚部から該一対の第2脚部に向かう方向に沿って該一対の第2脚部から離間して、該巻芯部の両側に配置された一対の第3脚部と、を備えるフェライトコアであって、該軸方向に沿った該巻芯部の一方端側において、該第1脚部は該第2脚部に比べて該軸方向に沿った長さが長く、該第2脚部は該第3脚部に比べて該軸方向に沿った長さが長く、かつ、該軸方向に沿った該巻芯部の他方端側において、該第1脚部は該第2脚部に比べて該軸方向に沿った長さが短く、該第2脚部は該第3脚部に比べて該軸方向に沿った長さが短いことを特徴とするフェライトコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波信号を扱う各種電子機器のコモンモードノイズ対策に適合するフェライトコア、および差動伝送回路等に用いるコモンモードノイズフィルターに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電源ラインの不要輻射対策、高周波信号のコモンモードノイズ対策にコモンモードノイズフィルターが利用されている。
【0003】
このコモンモードノイズフィルターは、図9に示すように、巻芯部5の両端に鍔部1と、該鍔部1に連続する複数の脚部2とを備えてなり、脚部2の底面側の端部に電極4を形成してフェライトコア6を得、該フェライトコア6の巻芯部5にバイファイラ巻等により複数の導線7を数ターンから数十ターン巻回して、さらに導線7の巻き始めの先端と巻終わりの端末を脚部2の底面側の電極4に各々半田付けや熱圧着等により導電接続した構造となっている。
【0004】
このようなコモンモードノイズフィルターは、2本の導線7に同相電流が流れる場合は、磁束は足し合わされインピーダンスが大きくなる。逆に、2本の導線7に逆相電流が流れる場合は、磁束は打ち消されインピーダンスはほとんど発生しない。このように、コモンモードノイズフィルターは、同相電流が流れにくく、逆相電流は流れやすいというフィルター機能を持つ電子部品である。
【0005】
また、このコモンモードノイズフィルターが使われる情報通信機器分野では、部品に対する小型、軽量化の要求がある。その要求にしたがい、コモンモードノイズフィルターのサイズも、実装時の面積である略四角形のサイズが、縦3.2mm、横1.6mmである3216、縦2.5mm、横2.0mmである2520、同様に2012、1608、1210と小型化にシフトしてきている。
【0006】
特許文献1では、図9に示すように、フェライトコア6における各脚部2のすべての稜線部に曲面体を形成することが提案されている。
【0007】
脚部2の全ての稜線部に曲率半径0.2mm程度の曲面体を形成したことにより、稜線部による導線7の短絡および耐圧劣化といった問題を防止できるとされている。また、脚部2の巻芯部5側に、傾斜面を形成することにより、巻芯部5に巻回されたバイファイラ巻きの導線7の電極4への接続をより緩やかな角度で行うことが可能となり、これにより、より信頼性の高いコモンモードノイズフィルターとすることが示されている。
【0008】
次に、特許文献2では、図10に示すように、脚部2に傾斜面を形成することが提案されている。
【0009】
巻芯部5の軸Xの方向に平行な垂直面に対して90°未満の角度を持たせるとともに、巻芯部5の軸X方向に対して90°を越える角度を持たせることにより導線7の間に必要な間隔を持たせることができ、接続される脚部2の電極4が隣接する脚部2の電極4に接触し短絡や耐圧の劣化等を確実に防止できるとされている。
【0010】
また、その傾斜面に沿って導線7を取り付ける場合、導線7の曲折角度を緩やかな角度で行うことが可能となり導線7の断線を防止することができ、より信頼性の高いコモンモードノイズフィルターとすることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2002−329618号公報
【特許文献2】特許第3168972号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
コモンモードノイズフィルターが使われる情報通信機器分野では、機器の小型化に伴い、部品の小型、軽量化の要求があり、巻線型コモンモードノイズフィルターでも、実装時の略四角形のサイズが、縦3.2mm横1.6mmのサイズから、同様に縦2.5mm横2.0mm、縦2.0mm横1.2mm、縦1.6mm横0.8mm、もしくは、縦1.2mm横1.0mmと小型化にシフトしてきている。
【0013】
ここで、特許文献1に示すようなフェライトコアを用いたコモンモードノイズフィルターでは、部品サイズの小型化が進むにつれて脚部2の大きさも小さくなることから実装時の接着面積が小さくなり密着強度が得にくくなるという問題を有している。
【0014】
また、特許文献2に示すようなフェライトコアを用いたコモンモードノイズフィルターでは、脚部2に傾斜面を設けることで脚部2の底面の面積が更に小さくなり実装時の密着強度が更に弱くなるという問題を有している。
【0015】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、導線が隣接する脚部電極に接触して短絡を生じたり、耐圧の劣化や絶縁不良を起こしたりすることなく、また実装時の密着性を上げるため脚部2の面積を大きく取ったフェライトコアとこれを用いたコモンモードノイズフィルター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】
【0016】
上記課題を解決するために、巻芯部と、前記巻芯部の軸方向に沿った第1方向における一方端側に設けられた、前記第1方向と直交する第2方向に沿って配置された複数の第1脚部と、複数の前記第1脚部それぞれの底面を覆う第1電極と、前記巻芯部の前記第1方向における他方端側に設けられた、前記第2方向に沿って配置された複数の第2脚部と、複数の前記第2脚部それぞれの底面を覆う第2電極と、を有するフェライトコアであって、前記第2方向の両端に位置する前記第1電極は、前記第2方向に沿った一方端部に位置する前記第1電極の方が、前記第2方向に沿った他方端部に位置する前記第1電極に比べて、前記第1方向に沿った長さが長く、前記第2方向の両端に位置する前記第2電極は、前記第2方向に沿った前記一方端部に位置する前記第2電極の方が、前記第2方向に沿った前記他方端部に位置する前記第2電極に比べて、前記第1方向に沿った長さが短いことを特徴とするフェライトコアを提供する。
【0017】
また、上述のフェライトコアに導線を巻回してなるコモンモードノイズフィルターを、併せて提供する。
【発明の効果】
【0018】
本発明では、比較的コンパクトで、かつ信頼性も比較的高いフェライトコアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第1の実施形態を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第1の実施形態を示す斜視図である。
【図2】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第2の実施形態を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第2の実施形態を示す斜視図である。
【図3】(a)、(b)は本発明のフェライトコアの第2の実施形態の他の例を示す平面図である。
【図4】本発明のコモンモードノイズフィルターの第2の実施形態の他の例を示す平面図である。
【図5】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第2の実施形態の他の例を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第2の実施形態の他の例を示す斜視図である。
【図6】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第3の実施形態を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第3の実施形態を示す斜視図である。
【図7】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第3の実施形態の他の例を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第3の実施形態の他の例を示す斜視図である。
【図8】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第3の実施形態の他の例を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第3の実施形態の他の例を示す斜視図である。
【図9】従来のフェライトコア示す図である。
【図10】従来のフェライトコア示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
図1は、本発明のフェライトコアの一実施形態を示す底面側を上方にした状態を示す図であり、図1(a)は本発明のフェライトコアに導線を巻回してなるコモンモードノイズフィルターであり、同図(b)は本発明のフェライトコアを示す斜視図である。
【0022】
このフェライトコア6を構成するフェライト磁器は、Ni−Zn系フェライト、Mn−Zn系フェライトなどの磁性材料等から成り、巻芯部5と、該巻芯部5の両端にはそれぞれ鍔部1と、該鍔部1に連続する複数の脚部2a〜2cとからなる第1鍔部3、鍔部11と、該鍔部11に連続する複数の脚部12a〜12cとからなる第2鍔部13とを有し、各脚部2a〜2c、12a〜12cの底面側の端部には電極4が形成されている。
【0023】
例えば、2520サイズと言われるフェライトコア6は、短辺寸法Bが2.0mmとなるため、第1鍔部3、第2鍔部13に形成された脚部2a〜2c、12a〜12cの間隔
は破壊強度と厚膜印刷時に使用する高粘度のペーストの短絡防止を考慮し約0.4mmと非常に小さくなっている。
【0024】
そして、図1(a)に示すようにフェライトコア6の巻芯部5に導線7を巻回し、その両端を各脚部2a〜2c、12a〜12cの電極4に接続することでコモンモードノイズフィルターを構成する。
【0025】
ここで、本発明のフェライトコアの第1の実施形態について説明する。
【0026】
本発明のフェライトコア6は、図1に示すように各脚部2a〜2c、12a〜12cの断面が巻芯部5側から底面側に向かって一定であり、底面の面積を減少させることなく形成することが重要で、このことから実装時の接着面積の減少をなくし密着強度の安定化が図れる。
【0027】
なお、上記脚部2a〜2c、12a〜12cの断面とは脚部2a〜2c、12a〜12
cの底面と平行な面における断面のことである。
【0028】
また、第1鍔部3の各脚部2a〜2cにおける巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA1〜A3が一方側面の脚部2cから他方側面の脚部2aに向かって段階的に短くなる、即ちA1<A2<A3であるとともに、第2鍔部13の各脚部12a〜12cにおける上記巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA4〜A6が他方側面の脚部12aから一方側面の脚部12cに向かって段階的に短くなる、即ちA4>A5>A6であることが重要である。
【0029】
これによって、フェライトコア6の巻芯部5に導線7を巻回してコモンモードノイズフィルターを形成した場合、巻芯部5の導線7から各脚部2a〜2c、12a〜12cへ配線する際に障害になることなく導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cの間に所定の間隔が生まれ導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cに形成された電極4が接触して起こる短絡を防止し、導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cが接触して発生する耐圧劣化の発生を防止することができる。
【0030】
また、図2に示すように第1鍔部3、第2鍔部13の有する脚部がそれぞれ2つである場合も同様に、各脚部2a、2c、12a、12cの断面が巻芯部5側から底面側に向かって一定であり、第1鍔部3の各脚部2a、2cにおける巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA1、A3が一方側面の脚部2cから他方側面の脚部2aに向かって段階的に短くなるとともに、第2鍔部13の各脚部12a、12cにおける上記巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA4、A6が他方側面の脚部12aから一方側面の脚部12cに向かって段階的に短くなることが重要である。
【0031】
これによって、このフェライトコア6の巻芯部5に導線7を巻回してコモンモードノイズフィルターを形成した場合、巻芯部5の導線7から各脚部2a、2c、12a、12cへ配線する際に障害になることなく導線7と各脚部2a、2c、12a、12cの間に所定の間隔が生まれ導線7と脚部2a、2c、12a、12cの電極4が接触して起こる短絡を防止し、且つ導線7と脚部2a、2c、12a、12cが接触して発生する耐圧劣化の発生を防止することができる。
また、上記巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA1〜A6を規定することで、巻芯部5の軸Xの方向に巻回された導線7が各脚部2a〜2c、12a〜12cに配線される際、導線7が分配されるポイントから放射状に各脚部2a〜2c、12a〜12cへ向かう。つまり、各脚部2a〜2c、12a〜12cの巻芯部5の軸方向Xに平行となる寸法を変えることで放射角を広げることができる。
【0032】
さらに、各脚部2a〜2c、12a〜12cの最大長さA1〜A6は、A1、A4を1とした場合、A2、A5はその3/4以下とすることが好ましく、また、そのA2、A5を1とした場合、A3、A6をその3/4以下とすることが好ましく、より確実に巻芯部5の導線7から各脚部2a〜2c、12a〜12cへ配線する際に導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cの間に所定の間隔が生まれ、導線7と電極4が接触して起こる短絡を防止し、耐圧劣化の発生を防止することができる。これについては、図2のように、それぞれの鍔部3、13の脚部2、12が2つの場合も同様である。
【0033】
次いで、本発明のフェライトコアの第2の実施形態について図3〜図5を用いて説明する。
【0034】
図3(a)、(b)に示すように、全ての脚部2a〜2c、12a〜12cの断面が巻芯部5側から底面側に向かって一定であり、脚部2a〜2c、12a〜12cの底面における長軸Cと短軸Dの比であるアスペクト比が1より大きく、且つ全ての脚部2a〜2c
、12a〜12cの底面積が実質的に等しい場合、第1鍔部3の各脚部2a〜2cの長軸Cと上記巻芯部5の軸X方向とが成す角度θが一方側面の脚部2cから他方側面の脚部2aに向かって段階的に小さくなるとともに、第2鍔部13の各脚部12a〜12cの長軸Dと上記巻芯部5の軸Xとが成す角度θ’が他方側面の脚部12aから一方側面の脚部12cに向かって段階的に小さくなることを特徴とする。
【0035】
このようにアスペクト比が1より大きい形状、例えば図3(a)、(b)に示すような楕円形状や長方形状の脚部2a〜2c、12a〜12cを有する場合、その脚部2a〜2c、12a〜12cの向きを段階的に変えることで巻芯部5側への脚部2a〜2c、12a〜12cの突出量を調整でき、導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cとの間隔を自由に設計できる。
【0036】
また、第1の実施形態と同じ効果が得られ、各脚部2a〜2c、12a〜12cの底面積がほぼ等しい大きさとなっていることから実装時の接着強度がさらに安定化することができる。
【0037】
特に、楕円形状になると角がないことから、万が一導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cとが接触したとしても耐圧劣化が発生しにくいと言う利点がある。
【0038】
なお、長軸Cとは、脚部2a〜2c、12a〜12cの底面の重心を通り、外周を結ぶ最長の軸であり、短軸Dとは重心を通り長軸Cに直交する軸である。
【0039】
また、脚部2a〜2c、12a〜12cの底面積が実質的に等しいとは、各脚部の底面積のバラツキが±10%の範囲内であることを示す。
【0040】
また、各脚部2a〜2c、12a〜12cと軸Xがなす角度θは、隣接する脚部間で電極4を形成した後その電極4同士の接触による短絡が発生しない範囲で決めることが望ましい。
【0041】
さらに、小型化に関しては導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cとの間隔を最小限に抑えた設計にすることが望ましい。
【0042】
またさらに、この場合、図4に示すように第1鍔部3および第2鍔部13のそれぞれの脚部2a〜2c、12a〜12cのうち、一方側面側に形成された脚部2c、12cの長軸Cと他方側面側に形成された脚部2a、12aの長軸Cとの成す角度が約90°であることが好ましい。
【0043】
これは、他方側面側に形成された脚部2a、一方側面側に形成された脚部12cを軸Xに各他方側面側に形成された脚部2c、一方側面側に形成された脚部12aを内側方向に向け回転移動させることにより導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cとの間隔が大きく取れるようになり導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cの電極4との接触による短絡、各脚部2a〜2c、12a〜12cとの接触による耐圧劣化の発生を防止し更なる安全性が得られる。
【0044】
また、図5に示すように第1鍔部3の脚部2a、2c、第2鍔部13の脚部12a、12cのうち、一方側面側に形成された脚部2a、12cの長軸Cが巻芯部5の軸Xに対して垂直、且つ他方側面側に形成された脚部2c、12aの長軸Cが巻芯部5の軸に対して平行にすることがより好ましい。
【0045】
これによって、上述と同じ効果の他、さらに脚部2a、2c、12a、12cの底面形
状において長軸Cの寸法と、短軸Dの寸法との寸法比を大きくすることで、図5(a)に示すように導線7を巻回した場合、導線7と各脚部2a、2c、12a、12cとの間隔が大きく取れるようになりさらに安全性が高くなる。
【0046】
なお、図5では第1鍔部3、第2鍔部13の脚部2、12をそれぞれ2つとしたが、3
つ以上の場合も同様に、各鍔部3、13の一方側面側に形成された脚部、他方側面側に形成された脚部と巻芯部5の軸Xとの角度を特定することで同様の効果を得ることができる。
【0047】
次いで、本発明のフェライトコアの第3の実施形態について図6、図7を用いて説明する。
【0048】
図6(a)、(b)、図7(a)、(b)に示すように、上記第1鍔部3に形成された両方の側面側の脚部2a、2c間の距離Eが巻芯部5の幅Fと同じか、それより大きく、且つ上記第2鍔部13に形成された両方の側面側の脚部12a、12c間の距離E’が巻芯部5の幅Fと同じか、それより大きいことを特徴とする。
【0049】
これによって、図6(a)、図7(a)に示すように導線7を巻回したコモンモードノイズフィルターにおいて、少なくとも両方の側面側の脚部2a、2c、12a、12cが巻芯部5に巻かれた導線7から各脚部2a、2c、12a、12cへ配線する際に障害になることなく導線7と脚部の電極4が接触して起こる短絡を防止すると共に導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cとの接触から発生する耐圧劣化を防止することができる。
【0050】
また、図6に示すように、巻芯部5との境界における距離Eが巻芯部5の幅Fと同じ場合、金型の構造がきわめて簡素化されるため金型製造コストを抑えることができる。
【0051】
さらに、図7に示すように、巻芯部5との境界における距離Eが巻芯部5の幅Fより大きい場合は、巻芯部5との境界における距離Eが巻芯部5の幅Fと同じ場合に比べさらに導線7と脚部2a、2c、12a、12cとの間隔が広がり導線7と脚部2a、2c、12a、12cとが接触して発生する耐圧劣化の防止効果が大きくなる。
【0052】
またさらに、巻芯部5との境界における距離Eが巻芯部5の幅Fより大きい場合の差寸設定としては、最低限導線7の線径以上取ることが好ましい。
【0053】
なお、脚部2a、2c間の距離Eとは、巻芯部5の軸Xに垂直で、巻芯部5との境界における距離を示すものであり、第2鍔部13に形成された両方の側面側の脚部12a、12c間の距離E’が巻芯部5の軸Xに垂直で、巻芯部5との境界における距離を示し、脚部2、12が底面に向かって先細り形状となっている場合等においても巻芯部5と連続する位置における距離を示すものである。また、巻芯部5の幅Fとは、巻芯部5の中心の幅であるが、図5に示すように脚部間の距離E、E’と巻芯部の幅Fが同じ場合には脚部間の距離E、E’をとった位置と同じ箇所を巻芯部5の幅Fとする。
【0054】
このように、各脚部各脚部2a、2c、12a、12cと巻芯部5との境界における幅Eを規定するのは、脚部2a〜2c、12a〜12cの断面積が底面側に向かって小さくなるような場合、即ち先細り形状の場合においても巻芯部5に巻回された導線7の妨げとならないためである。
【0055】
さらに、図6、7では第1鍔部3、第2鍔部13のそれぞれの脚部が2つづつ備えられた場合で説明したが、第1鍔部3、第2鍔部13にそれぞれ脚部が3つ以上備えられた場合には両側面側の脚部の巻芯部5との境界における距離Eとなる。
【0056】
また、図8(a)、(b)に示すように、第1鍔部3、第2鍔部13にそれぞれ脚部が3つ以上備えられた場合、各脚部2a〜2c、12a〜12cのうち内側の脚部2b、12bが両側面側の脚部2a、2c、12a、12cに比し、小さくすることを特徴とする。
【0057】
これによって、図8(a)に示すように導線7を巻回したコモンモードノイズフィルターにおいて、両側面側の脚部2a、2c、脚部12a、12cを大きく取っていることから実装時の接着面積を大きく取れることから密着強度の安定化が図れるとともに、内側の脚部2b、12bが両側面側の脚部2a、2c、12a、12cに比べ小さいことから導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cとの接触から発生する耐圧劣化を防止することができる。
【0058】
また、脚部2a、2c、12a、12cの軸X方向の長さを1とした場合、脚部2b、12bは、その軸X方向の長さを3/4以下にすることが好ましく、導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cとの接触をより確実に防止し、耐圧劣化を防止することができる。
【0059】
なお、上述の第1〜第3の実施形態では、脚部2a〜2c、12a〜12cの断面が巻芯部5側から底面側に向かって一定であることから、金型については、分割タイプを使用することになるが、このことにより同じ金型でありながら脚部2、12の高さを自由に変えることができるため、導線7の線径変更による脚部2、12の高さの調整が簡単に行うことができる。
【0060】
また、さらなる低背化の要求が発生しても金型を作り替えるもしくは、修正加工することなく対応することができ金型コストの削減が行える。
【0061】
次に、本発明のフェライトコア6の製造方法を説明する。
【0062】
例えば、図1に示すようなフェライトコア6を作製する場合、先ず、フェライト磁器の原料となるNi−Zn系フェライト、Mn−Zn系フェライトなどの粉末に所定のバインダーを加えスプレードライなどにより、粉末成形に適した顆粒に造粒して原料粉末を得る。
【0063】
特に、使用周波数や表面抵抗値の問題からNi−Zn系フェライトから成ることが好ましい。
【0064】
次いで、この原料粉末を粉末プレス成型機にセットした巻芯部5と脚部2a〜2c、12a〜12cとに分割してなる金型に充填し、所定の圧力で加圧してフェライト磁器となる成形体を得る。
【0065】
その後、得られた成形体を電気炉やガス炉などの焼成炉にて所定の焼成温度で焼成し焼結することにより、フェライト磁器となる焼結体を得る。
【0066】
次に、得られた焼結体の表面処理、バリの除去を行うためバレル加工を行う。バレル加工は、例えば磁器製のポット状容器の中に焼結体、水および研磨剤等を入れ、回転させることにより行う加工であるため、バッチ処理が可能であり加工費用を安くすることができる。また、バレル加工として研磨剤によって加工する際も、水のみで焼結体同士の摩擦力だけで加工する際も、その研磨加工は水中にて行うため必要以上に面の荒れが発生せず、バレル加工後も強度を維持できるといった特徴を有する。
【0067】
また、脚部2a〜2c、12a〜12cの電極4を形成するフェライト磁器の焼結体の表面粗さは、Ra0.2〜0.6μmであることが望ましい。表面粗さがRa0.2μmより小さいと脚部2a〜2c、12a〜12cに印刷した厚膜が剥がれやすく、製品として実装した場合の密着強度が低下する。一方、Ra0.6μmより大きいと表面が荒れた状態となり強度が低下する。
【0068】
なお、表面粗さの測定方法は、フェライト磁器を脚部2a〜2c、12a〜12c側を上にして平板上に固定し厚膜を印刷する脚部2a〜2c、12a〜12cの底面部に表面粗さ計の触針を当て測定されるものである。Raの調整はバレル加工時の磁器製などのポットの回転数によって調整する。ポットの回転が速いと焼結体同士や焼結体と研磨剤が強くぶつかるためRaは大きくなる。ポットの回転数を下げれば焼結体同士や焼結体と研磨剤のぶつかりが弱くなるためRaは小さくなる。
【0069】
しかる後、脚部2a〜2c、12a〜12cの底面部に電極4を形成する。この方法としては、ディッピングやスクリーン印刷、転写などの方法を用いてAgやAgPdなどの厚膜を印刷して焼成を行い、次にその厚膜上にNiやCu、Sn、SnPb、Auなどを用途、要求に合わせて幾層かメッキ処理にて作製する。このメッキ処理は、厚膜印刷を行ったフェライト磁器を作製したい層の成分の溶けたメッキ液に浸して電流を流すことによりフェライト磁器に形成された厚膜上に所定のメッキ層が形成され、その際、フェライト磁器に付着したメッキ液を洗浄することで形成されフェライトコア6を得ることができる。
【0070】
このようにして得られたフェライトコア6は、コモンモードノイズフィルターとして好適に用いられる。
【0071】
上述の各実施形態におけるフェライトコア6の巻芯部5にバイファイラ巻等により複数の導線7を数ターンから数十ターン巻回して、さらに、導線7の巻き始めの先端と巻終わりの端末を各脚部の底面側の電極4に各々半田付けや熱圧着等により導電接続した構造となっている。
【0072】
この様に各脚部の大きさ、向き、形状を変えることで隣接する脚部及び電極4の距離が保てコモンモードノイズフィルターの各電極4間の絶縁抵抗が保たれる。また、隣接する電極4に厚着した導線が他の脚部の電極4のそばを通ったとしても脚部に接しないためショートや短絡、圧力劣化を防止することができる。
【実施例】
【0073】
(実施例1)
先ず、図2に示すような本発明のフェライトコア6を得るため、磁性材料としてNi−Zn系フェライト材とバインダーを混練後、スプレードライヤーにて原料粉末を作製した。次いで、この原料粉末を用い巻芯部5と脚部2a〜2c、12a〜12cとに分割してなる金型を製作し、粉末プレス成型機にセットした後、原料を充填し成形した。
【0074】
その後、900〜1300℃で焼成して4つの脚部2a、2c、12a、12cを持つフェライト磁器となる焼結体を20個作製した。
【0075】
その際、各脚部2a、2c、12a、12cの最大長さの設定は、下記の通りとした。
【0076】
脚部2c、12aの最大長さA1・・・0.4mm
脚部2a、12cの最大長さA1・・・0.3mm
そして、この焼結体を磁器からなるポット状容器を有するバレル装置に入れバレル加工を施し表面処理とバリ除去を行ったフェライト磁器を作製した。
【0077】
次いで、全てのフェライト磁器に電極4を形成し各20個のフェライトコア試料を得た。電極4は、フェライト磁器の各脚部2a、2c、12a、12cにディッピングによりAgの厚膜を印刷して焼成を行い、フェライト磁器に厚膜を焼き付け、その厚膜上にNi、Snを電界メッキにて作製した。
【0078】
それぞれの電極4の厚みはAgが20μm、Niが2μm、Snが7μmとし、Ag厚膜の脚部2a、2c、12a、12cの底面側から巻芯部5に向けての寸法は0.1mmとした。
【0079】
次いで、得られた各フェライトコア試料を下記の方法にて評価する。
【0080】
(1)各フェライトコア試料を各20個ずつ用意し、それに、直径0.1mmの導線7を7ターン巻回し各脚部2a、2c、12a、12cに半田にて接合して導線7と脚部2a、2c、12a、12cが接していないか双眼顕微鏡にて確認した。
【0081】
(2)評価(1)にて確認した各フェライトコア試料各20個をHOZAN社製のハイレジスタンスメーターDT−110にて対になっている脚部2a−12c、2c−12aが他の脚部と短絡していないか導通状態を確認した。
【0082】
方法としては、脚部2aに対して脚部12aが導通していないかを確認する。
【0083】
(3)各フェライトコア試料を脚部2a、2c、12a、12cの底面の電極4を用い実装基板上に半田付けし、そのフェライトコア試料を実装した実装基板をAIKOH社製のテストスタンドに両面テープを用い固定しAIKOH社製のCPU GAGEを用いフ
ェライトコア6の実装時の略四角形のサイズのうち、縦2.0mmの辺の巻芯部5を実装基板と平行な方向に圧子で5mm/分の速度で加圧する。このように加圧した場合に脚部2a、2c、12a、12cが全て破壊し実装基板からフェライトコア試料が外れる時の強度を評価した。
【0084】
結果を表1に示す。
【0085】
【表1】
【0086】
表1から明らかなように、導線7と各脚部2a、2c、12a、12cの接触がなかったことにより耐圧劣化についての対応が取れていた。また、導線7と電極4の接触による短絡についても問題は発生していない。
【0087】
最後の密着強度については、従来品とほぼ同等の密着強度を示していた。
【0088】
以上のことから、図2に示すように脚部2a、2c、12a、12cの最大長さを変えることにより短絡や耐圧劣化のような問題を解消できることを証明した。
【0089】
(実施例2)
次に、実施例1と同様に図5に示すような本発明のフェライトコア6を得るため、磁性材料としてNi−Zn系フェライト材とバインダーを混練後、スプレードライヤーにて原料粉末を作製した。次いで、この原料粉末を用い巻芯部5と脚部2a〜2c、12a〜12cとに分割してなる金型を製作使用し粉末プレス成型機にセットした後、原料を充填し成型した。
【0090】
その後、900〜1300℃で焼成して4つの脚部2a、2c、12a、12cを持つフェライト磁器となる焼結体を20個作製した。
【0091】
その際、各脚部2a、2c、12a、12cの長軸Cの設定は全て0.4mmとした。
【0092】
そして、この焼結体を磁器からなるポット状容器を有するバレル装置に入れバレル加工を施し表面処理とバリ除去を行ったフェライト磁器を作製した。
【0093】
次いで、全てのフェライト磁器に電極4を形成し各20個のフェライトコア試料を得た。電極4は、フェライト磁器の各脚部2a、2c、12a、12cにディッピングによりAgの厚膜を印刷して焼成を行い、フェライト磁器に厚膜を焼き付け、その厚膜上にNi
、Snを電界メッキにて作製した。
【0094】
それぞれの電極4の厚みはAgが20μm、Niが2μm、Snが7μmとし、Ag厚膜の脚部2a、2c、12a、12cの底面側から巻芯部5に向けての寸法は0.1mmとした。
【0095】
次いで、得られた各フェライトコア試料を実施例1と同様の方法にて比較評価した。
【0096】
結果を表2に示す。
【0097】
【表2】
【0098】
表2から明らかなように、導線7と各脚部2a、2c、12a、12cの接触がなかったことにより耐圧劣化についての対応が取れていることを示している。
【0099】
また、導線7と電極4の接触による短絡についても問題は発生していない。
【0100】
最後の密着強度については、先に評価した図2のもの9.1Nに対し図5のものは13.0Nと密着強度を上げることができた。
【0101】
以上のことから、脚部2a、2c、12a、12cの角度を変えることにより短絡や耐圧劣化のような問題を解消できると共に密着強度を上げることが証明された。
【符号の説明】
【0102】
1 鍔部
2 脚部
3 第1鍔部
4 電極
5 巻芯部
6 フェライトコア
7 導線
11 鍔部
12 脚部
13 第2鍔部
A1〜A6 最大長さ
B 短辺寸法
C 脚部の長軸
D 脚部の短軸
E 第1鍔部の両側面側の脚部間の距離
E’ 第2鍔部の両側面側の脚部間の距離
F 巻芯部の幅
X 巻芯部の軸
【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波信号を扱う各種電子機器のコモンモードノイズ対策に適合するフェライトコア、および差動伝送回路等に用いるコモンモードノイズフィルターに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電源ラインの不要輻射対策、高周波信号のコモンモードノイズ対策にコモンモードノイズフィルターが利用されている。
【0003】
このコモンモードノイズフィルターは、図9に示すように、巻芯部5の両端に鍔部1と、該鍔部1に連続する複数の脚部2とを備えてなり、脚部2の底面側の端部に電極4を形成してフェライトコア6を得、該フェライトコア6の巻芯部5にバイファイラ巻等により複数の導線7を数ターンから数十ターン巻回して、さらに導線7の巻き始めの先端と巻終わりの端末を脚部2の底面側の電極4に各々半田付けや熱圧着等により導電接続した構造となっている。
【0004】
このようなコモンモードノイズフィルターは、2本の導線7に同相電流が流れる場合は、磁束は足し合わされインピーダンスが大きくなる。逆に、2本の導線7に逆相電流が流れる場合は、磁束は打ち消されインピーダンスはほとんど発生しない。このように、コモンモードノイズフィルターは、同相電流が流れにくく、逆相電流は流れやすいというフィルター機能を持つ電子部品である。
【0005】
また、このコモンモードノイズフィルターが使われる情報通信機器分野では、部品に対する小型、軽量化の要求がある。その要求にしたがい、コモンモードノイズフィルターのサイズも、実装時の面積である略四角形のサイズが、縦3.2mm、横1.6mmである3216、縦2.5mm、横2.0mmである2520、同様に2012、1608、1210と小型化にシフトしてきている。
【0006】
特許文献1では、図9に示すように、フェライトコア6における各脚部2のすべての稜線部に曲面体を形成することが提案されている。
【0007】
脚部2の全ての稜線部に曲率半径0.2mm程度の曲面体を形成したことにより、稜線部による導線7の短絡および耐圧劣化といった問題を防止できるとされている。また、脚部2の巻芯部5側に、傾斜面を形成することにより、巻芯部5に巻回されたバイファイラ巻きの導線7の電極4への接続をより緩やかな角度で行うことが可能となり、これにより、より信頼性の高いコモンモードノイズフィルターとすることが示されている。
【0008】
次に、特許文献2では、図10に示すように、脚部2に傾斜面を形成することが提案されている。
【0009】
巻芯部5の軸Xの方向に平行な垂直面に対して90°未満の角度を持たせるとともに、巻芯部5の軸X方向に対して90°を越える角度を持たせることにより導線7の間に必要な間隔を持たせることができ、接続される脚部2の電極4が隣接する脚部2の電極4に接触し短絡や耐圧の劣化等を確実に防止できるとされている。
【0010】
また、その傾斜面に沿って導線7を取り付ける場合、導線7の曲折角度を緩やかな角度で行うことが可能となり導線7の断線を防止することができ、より信頼性の高いコモンモードノイズフィルターとすることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2002−329618号公報
【特許文献2】特許第3168972号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
コモンモードノイズフィルターが使われる情報通信機器分野では、機器の小型化に伴い、部品の小型、軽量化の要求があり、巻線型コモンモードノイズフィルターでも、実装時の略四角形のサイズが、縦3.2mm横1.6mmのサイズから、同様に縦2.5mm横2.0mm、縦2.0mm横1.2mm、縦1.6mm横0.8mm、もしくは、縦1.2mm横1.0mmと小型化にシフトしてきている。
【0013】
ここで、特許文献1に示すようなフェライトコアを用いたコモンモードノイズフィルターでは、部品サイズの小型化が進むにつれて脚部2の大きさも小さくなることから実装時の接着面積が小さくなり密着強度が得にくくなるという問題を有している。
【0014】
また、特許文献2に示すようなフェライトコアを用いたコモンモードノイズフィルターでは、脚部2に傾斜面を設けることで脚部2の底面の面積が更に小さくなり実装時の密着強度が更に弱くなるという問題を有している。
【0015】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、導線が隣接する脚部電極に接触して短絡を生じたり、耐圧の劣化や絶縁不良を起こしたりすることなく、また実装時の密着性を上げるため脚部2の面積を大きく取ったフェライトコアとこれを用いたコモンモードノイズフィルター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】
【0016】
上記課題を解決するために、巻芯部と、前記巻芯部の軸方向に沿った第1方向における一方端側に設けられた、前記第1方向と直交する第2方向に沿って配置された複数の第1脚部と、複数の前記第1脚部それぞれの底面を覆う第1電極と、前記巻芯部の前記第1方向における他方端側に設けられた、前記第2方向に沿って配置された複数の第2脚部と、複数の前記第2脚部それぞれの底面を覆う第2電極と、を有するフェライトコアであって、前記第2方向の両端に位置する前記第1電極は、前記第2方向に沿った一方端部に位置する前記第1電極の方が、前記第2方向に沿った他方端部に位置する前記第1電極に比べて、前記第1方向に沿った長さが長く、前記第2方向の両端に位置する前記第2電極は、前記第2方向に沿った前記一方端部に位置する前記第2電極の方が、前記第2方向に沿った前記他方端部に位置する前記第2電極に比べて、前記第1方向に沿った長さが短いことを特徴とするフェライトコアを提供する。
【0017】
また、上述のフェライトコアに導線を巻回してなるコモンモードノイズフィルターを、併せて提供する。
【発明の効果】
【0018】
本発明では、比較的コンパクトで、かつ信頼性も比較的高いフェライトコアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第1の実施形態を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第1の実施形態を示す斜視図である。
【図2】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第2の実施形態を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第2の実施形態を示す斜視図である。
【図3】(a)、(b)は本発明のフェライトコアの第2の実施形態の他の例を示す平面図である。
【図4】本発明のコモンモードノイズフィルターの第2の実施形態の他の例を示す平面図である。
【図5】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第2の実施形態の他の例を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第2の実施形態の他の例を示す斜視図である。
【図6】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第3の実施形態を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第3の実施形態を示す斜視図である。
【図7】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第3の実施形態の他の例を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第3の実施形態の他の例を示す斜視図である。
【図8】(a)は本発明のコモンモードノイズフィルターの第3の実施形態の他の例を示す斜視図であり、(b)はフェライトコアの第3の実施形態の他の例を示す斜視図である。
【図9】従来のフェライトコア示す図である。
【図10】従来のフェライトコア示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
図1は、本発明のフェライトコアの一実施形態を示す底面側を上方にした状態を示す図であり、図1(a)は本発明のフェライトコアに導線を巻回してなるコモンモードノイズフィルターであり、同図(b)は本発明のフェライトコアを示す斜視図である。
【0022】
このフェライトコア6を構成するフェライト磁器は、Ni−Zn系フェライト、Mn−Zn系フェライトなどの磁性材料等から成り、巻芯部5と、該巻芯部5の両端にはそれぞれ鍔部1と、該鍔部1に連続する複数の脚部2a〜2cとからなる第1鍔部3、鍔部11と、該鍔部11に連続する複数の脚部12a〜12cとからなる第2鍔部13とを有し、各脚部2a〜2c、12a〜12cの底面側の端部には電極4が形成されている。
【0023】
例えば、2520サイズと言われるフェライトコア6は、短辺寸法Bが2.0mmとなるため、第1鍔部3、第2鍔部13に形成された脚部2a〜2c、12a〜12cの間隔
は破壊強度と厚膜印刷時に使用する高粘度のペーストの短絡防止を考慮し約0.4mmと非常に小さくなっている。
【0024】
そして、図1(a)に示すようにフェライトコア6の巻芯部5に導線7を巻回し、その両端を各脚部2a〜2c、12a〜12cの電極4に接続することでコモンモードノイズフィルターを構成する。
【0025】
ここで、本発明のフェライトコアの第1の実施形態について説明する。
【0026】
本発明のフェライトコア6は、図1に示すように各脚部2a〜2c、12a〜12cの断面が巻芯部5側から底面側に向かって一定であり、底面の面積を減少させることなく形成することが重要で、このことから実装時の接着面積の減少をなくし密着強度の安定化が図れる。
【0027】
なお、上記脚部2a〜2c、12a〜12cの断面とは脚部2a〜2c、12a〜12
cの底面と平行な面における断面のことである。
【0028】
また、第1鍔部3の各脚部2a〜2cにおける巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA1〜A3が一方側面の脚部2cから他方側面の脚部2aに向かって段階的に短くなる、即ちA1<A2<A3であるとともに、第2鍔部13の各脚部12a〜12cにおける上記巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA4〜A6が他方側面の脚部12aから一方側面の脚部12cに向かって段階的に短くなる、即ちA4>A5>A6であることが重要である。
【0029】
これによって、フェライトコア6の巻芯部5に導線7を巻回してコモンモードノイズフィルターを形成した場合、巻芯部5の導線7から各脚部2a〜2c、12a〜12cへ配線する際に障害になることなく導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cの間に所定の間隔が生まれ導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cに形成された電極4が接触して起こる短絡を防止し、導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cが接触して発生する耐圧劣化の発生を防止することができる。
【0030】
また、図2に示すように第1鍔部3、第2鍔部13の有する脚部がそれぞれ2つである場合も同様に、各脚部2a、2c、12a、12cの断面が巻芯部5側から底面側に向かって一定であり、第1鍔部3の各脚部2a、2cにおける巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA1、A3が一方側面の脚部2cから他方側面の脚部2aに向かって段階的に短くなるとともに、第2鍔部13の各脚部12a、12cにおける上記巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA4、A6が他方側面の脚部12aから一方側面の脚部12cに向かって段階的に短くなることが重要である。
【0031】
これによって、このフェライトコア6の巻芯部5に導線7を巻回してコモンモードノイズフィルターを形成した場合、巻芯部5の導線7から各脚部2a、2c、12a、12cへ配線する際に障害になることなく導線7と各脚部2a、2c、12a、12cの間に所定の間隔が生まれ導線7と脚部2a、2c、12a、12cの電極4が接触して起こる短絡を防止し、且つ導線7と脚部2a、2c、12a、12cが接触して発生する耐圧劣化の発生を防止することができる。
また、上記巻芯部5の軸X方向に平行な最大長さA1〜A6を規定することで、巻芯部5の軸Xの方向に巻回された導線7が各脚部2a〜2c、12a〜12cに配線される際、導線7が分配されるポイントから放射状に各脚部2a〜2c、12a〜12cへ向かう。つまり、各脚部2a〜2c、12a〜12cの巻芯部5の軸方向Xに平行となる寸法を変えることで放射角を広げることができる。
【0032】
さらに、各脚部2a〜2c、12a〜12cの最大長さA1〜A6は、A1、A4を1とした場合、A2、A5はその3/4以下とすることが好ましく、また、そのA2、A5を1とした場合、A3、A6をその3/4以下とすることが好ましく、より確実に巻芯部5の導線7から各脚部2a〜2c、12a〜12cへ配線する際に導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cの間に所定の間隔が生まれ、導線7と電極4が接触して起こる短絡を防止し、耐圧劣化の発生を防止することができる。これについては、図2のように、それぞれの鍔部3、13の脚部2、12が2つの場合も同様である。
【0033】
次いで、本発明のフェライトコアの第2の実施形態について図3〜図5を用いて説明する。
【0034】
図3(a)、(b)に示すように、全ての脚部2a〜2c、12a〜12cの断面が巻芯部5側から底面側に向かって一定であり、脚部2a〜2c、12a〜12cの底面における長軸Cと短軸Dの比であるアスペクト比が1より大きく、且つ全ての脚部2a〜2c
、12a〜12cの底面積が実質的に等しい場合、第1鍔部3の各脚部2a〜2cの長軸Cと上記巻芯部5の軸X方向とが成す角度θが一方側面の脚部2cから他方側面の脚部2aに向かって段階的に小さくなるとともに、第2鍔部13の各脚部12a〜12cの長軸Dと上記巻芯部5の軸Xとが成す角度θ’が他方側面の脚部12aから一方側面の脚部12cに向かって段階的に小さくなることを特徴とする。
【0035】
このようにアスペクト比が1より大きい形状、例えば図3(a)、(b)に示すような楕円形状や長方形状の脚部2a〜2c、12a〜12cを有する場合、その脚部2a〜2c、12a〜12cの向きを段階的に変えることで巻芯部5側への脚部2a〜2c、12a〜12cの突出量を調整でき、導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cとの間隔を自由に設計できる。
【0036】
また、第1の実施形態と同じ効果が得られ、各脚部2a〜2c、12a〜12cの底面積がほぼ等しい大きさとなっていることから実装時の接着強度がさらに安定化することができる。
【0037】
特に、楕円形状になると角がないことから、万が一導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cとが接触したとしても耐圧劣化が発生しにくいと言う利点がある。
【0038】
なお、長軸Cとは、脚部2a〜2c、12a〜12cの底面の重心を通り、外周を結ぶ最長の軸であり、短軸Dとは重心を通り長軸Cに直交する軸である。
【0039】
また、脚部2a〜2c、12a〜12cの底面積が実質的に等しいとは、各脚部の底面積のバラツキが±10%の範囲内であることを示す。
【0040】
また、各脚部2a〜2c、12a〜12cと軸Xがなす角度θは、隣接する脚部間で電極4を形成した後その電極4同士の接触による短絡が発生しない範囲で決めることが望ましい。
【0041】
さらに、小型化に関しては導線7と脚部2a〜2c、12a〜12cとの間隔を最小限に抑えた設計にすることが望ましい。
【0042】
またさらに、この場合、図4に示すように第1鍔部3および第2鍔部13のそれぞれの脚部2a〜2c、12a〜12cのうち、一方側面側に形成された脚部2c、12cの長軸Cと他方側面側に形成された脚部2a、12aの長軸Cとの成す角度が約90°であることが好ましい。
【0043】
これは、他方側面側に形成された脚部2a、一方側面側に形成された脚部12cを軸Xに各他方側面側に形成された脚部2c、一方側面側に形成された脚部12aを内側方向に向け回転移動させることにより導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cとの間隔が大きく取れるようになり導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cの電極4との接触による短絡、各脚部2a〜2c、12a〜12cとの接触による耐圧劣化の発生を防止し更なる安全性が得られる。
【0044】
また、図5に示すように第1鍔部3の脚部2a、2c、第2鍔部13の脚部12a、12cのうち、一方側面側に形成された脚部2a、12cの長軸Cが巻芯部5の軸Xに対して垂直、且つ他方側面側に形成された脚部2c、12aの長軸Cが巻芯部5の軸に対して平行にすることがより好ましい。
【0045】
これによって、上述と同じ効果の他、さらに脚部2a、2c、12a、12cの底面形
状において長軸Cの寸法と、短軸Dの寸法との寸法比を大きくすることで、図5(a)に示すように導線7を巻回した場合、導線7と各脚部2a、2c、12a、12cとの間隔が大きく取れるようになりさらに安全性が高くなる。
【0046】
なお、図5では第1鍔部3、第2鍔部13の脚部2、12をそれぞれ2つとしたが、3
つ以上の場合も同様に、各鍔部3、13の一方側面側に形成された脚部、他方側面側に形成された脚部と巻芯部5の軸Xとの角度を特定することで同様の効果を得ることができる。
【0047】
次いで、本発明のフェライトコアの第3の実施形態について図6、図7を用いて説明する。
【0048】
図6(a)、(b)、図7(a)、(b)に示すように、上記第1鍔部3に形成された両方の側面側の脚部2a、2c間の距離Eが巻芯部5の幅Fと同じか、それより大きく、且つ上記第2鍔部13に形成された両方の側面側の脚部12a、12c間の距離E’が巻芯部5の幅Fと同じか、それより大きいことを特徴とする。
【0049】
これによって、図6(a)、図7(a)に示すように導線7を巻回したコモンモードノイズフィルターにおいて、少なくとも両方の側面側の脚部2a、2c、12a、12cが巻芯部5に巻かれた導線7から各脚部2a、2c、12a、12cへ配線する際に障害になることなく導線7と脚部の電極4が接触して起こる短絡を防止すると共に導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cとの接触から発生する耐圧劣化を防止することができる。
【0050】
また、図6に示すように、巻芯部5との境界における距離Eが巻芯部5の幅Fと同じ場合、金型の構造がきわめて簡素化されるため金型製造コストを抑えることができる。
【0051】
さらに、図7に示すように、巻芯部5との境界における距離Eが巻芯部5の幅Fより大きい場合は、巻芯部5との境界における距離Eが巻芯部5の幅Fと同じ場合に比べさらに導線7と脚部2a、2c、12a、12cとの間隔が広がり導線7と脚部2a、2c、12a、12cとが接触して発生する耐圧劣化の防止効果が大きくなる。
【0052】
またさらに、巻芯部5との境界における距離Eが巻芯部5の幅Fより大きい場合の差寸設定としては、最低限導線7の線径以上取ることが好ましい。
【0053】
なお、脚部2a、2c間の距離Eとは、巻芯部5の軸Xに垂直で、巻芯部5との境界における距離を示すものであり、第2鍔部13に形成された両方の側面側の脚部12a、12c間の距離E’が巻芯部5の軸Xに垂直で、巻芯部5との境界における距離を示し、脚部2、12が底面に向かって先細り形状となっている場合等においても巻芯部5と連続する位置における距離を示すものである。また、巻芯部5の幅Fとは、巻芯部5の中心の幅であるが、図5に示すように脚部間の距離E、E’と巻芯部の幅Fが同じ場合には脚部間の距離E、E’をとった位置と同じ箇所を巻芯部5の幅Fとする。
【0054】
このように、各脚部各脚部2a、2c、12a、12cと巻芯部5との境界における幅Eを規定するのは、脚部2a〜2c、12a〜12cの断面積が底面側に向かって小さくなるような場合、即ち先細り形状の場合においても巻芯部5に巻回された導線7の妨げとならないためである。
【0055】
さらに、図6、7では第1鍔部3、第2鍔部13のそれぞれの脚部が2つづつ備えられた場合で説明したが、第1鍔部3、第2鍔部13にそれぞれ脚部が3つ以上備えられた場合には両側面側の脚部の巻芯部5との境界における距離Eとなる。
【0056】
また、図8(a)、(b)に示すように、第1鍔部3、第2鍔部13にそれぞれ脚部が3つ以上備えられた場合、各脚部2a〜2c、12a〜12cのうち内側の脚部2b、12bが両側面側の脚部2a、2c、12a、12cに比し、小さくすることを特徴とする。
【0057】
これによって、図8(a)に示すように導線7を巻回したコモンモードノイズフィルターにおいて、両側面側の脚部2a、2c、脚部12a、12cを大きく取っていることから実装時の接着面積を大きく取れることから密着強度の安定化が図れるとともに、内側の脚部2b、12bが両側面側の脚部2a、2c、12a、12cに比べ小さいことから導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cとの接触から発生する耐圧劣化を防止することができる。
【0058】
また、脚部2a、2c、12a、12cの軸X方向の長さを1とした場合、脚部2b、12bは、その軸X方向の長さを3/4以下にすることが好ましく、導線7と各脚部2a〜2c、12a〜12cとの接触をより確実に防止し、耐圧劣化を防止することができる。
【0059】
なお、上述の第1〜第3の実施形態では、脚部2a〜2c、12a〜12cの断面が巻芯部5側から底面側に向かって一定であることから、金型については、分割タイプを使用することになるが、このことにより同じ金型でありながら脚部2、12の高さを自由に変えることができるため、導線7の線径変更による脚部2、12の高さの調整が簡単に行うことができる。
【0060】
また、さらなる低背化の要求が発生しても金型を作り替えるもしくは、修正加工することなく対応することができ金型コストの削減が行える。
【0061】
次に、本発明のフェライトコア6の製造方法を説明する。
【0062】
例えば、図1に示すようなフェライトコア6を作製する場合、先ず、フェライト磁器の原料となるNi−Zn系フェライト、Mn−Zn系フェライトなどの粉末に所定のバインダーを加えスプレードライなどにより、粉末成形に適した顆粒に造粒して原料粉末を得る。
【0063】
特に、使用周波数や表面抵抗値の問題からNi−Zn系フェライトから成ることが好ましい。
【0064】
次いで、この原料粉末を粉末プレス成型機にセットした巻芯部5と脚部2a〜2c、12a〜12cとに分割してなる金型に充填し、所定の圧力で加圧してフェライト磁器となる成形体を得る。
【0065】
その後、得られた成形体を電気炉やガス炉などの焼成炉にて所定の焼成温度で焼成し焼結することにより、フェライト磁器となる焼結体を得る。
【0066】
次に、得られた焼結体の表面処理、バリの除去を行うためバレル加工を行う。バレル加工は、例えば磁器製のポット状容器の中に焼結体、水および研磨剤等を入れ、回転させることにより行う加工であるため、バッチ処理が可能であり加工費用を安くすることができる。また、バレル加工として研磨剤によって加工する際も、水のみで焼結体同士の摩擦力だけで加工する際も、その研磨加工は水中にて行うため必要以上に面の荒れが発生せず、バレル加工後も強度を維持できるといった特徴を有する。
【0067】
また、脚部2a〜2c、12a〜12cの電極4を形成するフェライト磁器の焼結体の表面粗さは、Ra0.2〜0.6μmであることが望ましい。表面粗さがRa0.2μmより小さいと脚部2a〜2c、12a〜12cに印刷した厚膜が剥がれやすく、製品として実装した場合の密着強度が低下する。一方、Ra0.6μmより大きいと表面が荒れた状態となり強度が低下する。
【0068】
なお、表面粗さの測定方法は、フェライト磁器を脚部2a〜2c、12a〜12c側を上にして平板上に固定し厚膜を印刷する脚部2a〜2c、12a〜12cの底面部に表面粗さ計の触針を当て測定されるものである。Raの調整はバレル加工時の磁器製などのポットの回転数によって調整する。ポットの回転が速いと焼結体同士や焼結体と研磨剤が強くぶつかるためRaは大きくなる。ポットの回転数を下げれば焼結体同士や焼結体と研磨剤のぶつかりが弱くなるためRaは小さくなる。
【0069】
しかる後、脚部2a〜2c、12a〜12cの底面部に電極4を形成する。この方法としては、ディッピングやスクリーン印刷、転写などの方法を用いてAgやAgPdなどの厚膜を印刷して焼成を行い、次にその厚膜上にNiやCu、Sn、SnPb、Auなどを用途、要求に合わせて幾層かメッキ処理にて作製する。このメッキ処理は、厚膜印刷を行ったフェライト磁器を作製したい層の成分の溶けたメッキ液に浸して電流を流すことによりフェライト磁器に形成された厚膜上に所定のメッキ層が形成され、その際、フェライト磁器に付着したメッキ液を洗浄することで形成されフェライトコア6を得ることができる。
【0070】
このようにして得られたフェライトコア6は、コモンモードノイズフィルターとして好適に用いられる。
【0071】
上述の各実施形態におけるフェライトコア6の巻芯部5にバイファイラ巻等により複数の導線7を数ターンから数十ターン巻回して、さらに、導線7の巻き始めの先端と巻終わりの端末を各脚部の底面側の電極4に各々半田付けや熱圧着等により導電接続した構造となっている。
【0072】
この様に各脚部の大きさ、向き、形状を変えることで隣接する脚部及び電極4の距離が保てコモンモードノイズフィルターの各電極4間の絶縁抵抗が保たれる。また、隣接する電極4に厚着した導線が他の脚部の電極4のそばを通ったとしても脚部に接しないためショートや短絡、圧力劣化を防止することができる。
【実施例】
【0073】
(実施例1)
先ず、図2に示すような本発明のフェライトコア6を得るため、磁性材料としてNi−Zn系フェライト材とバインダーを混練後、スプレードライヤーにて原料粉末を作製した。次いで、この原料粉末を用い巻芯部5と脚部2a〜2c、12a〜12cとに分割してなる金型を製作し、粉末プレス成型機にセットした後、原料を充填し成形した。
【0074】
その後、900〜1300℃で焼成して4つの脚部2a、2c、12a、12cを持つフェライト磁器となる焼結体を20個作製した。
【0075】
その際、各脚部2a、2c、12a、12cの最大長さの設定は、下記の通りとした。
【0076】
脚部2c、12aの最大長さA1・・・0.4mm
脚部2a、12cの最大長さA1・・・0.3mm
そして、この焼結体を磁器からなるポット状容器を有するバレル装置に入れバレル加工を施し表面処理とバリ除去を行ったフェライト磁器を作製した。
【0077】
次いで、全てのフェライト磁器に電極4を形成し各20個のフェライトコア試料を得た。電極4は、フェライト磁器の各脚部2a、2c、12a、12cにディッピングによりAgの厚膜を印刷して焼成を行い、フェライト磁器に厚膜を焼き付け、その厚膜上にNi、Snを電界メッキにて作製した。
【0078】
それぞれの電極4の厚みはAgが20μm、Niが2μm、Snが7μmとし、Ag厚膜の脚部2a、2c、12a、12cの底面側から巻芯部5に向けての寸法は0.1mmとした。
【0079】
次いで、得られた各フェライトコア試料を下記の方法にて評価する。
【0080】
(1)各フェライトコア試料を各20個ずつ用意し、それに、直径0.1mmの導線7を7ターン巻回し各脚部2a、2c、12a、12cに半田にて接合して導線7と脚部2a、2c、12a、12cが接していないか双眼顕微鏡にて確認した。
【0081】
(2)評価(1)にて確認した各フェライトコア試料各20個をHOZAN社製のハイレジスタンスメーターDT−110にて対になっている脚部2a−12c、2c−12aが他の脚部と短絡していないか導通状態を確認した。
【0082】
方法としては、脚部2aに対して脚部12aが導通していないかを確認する。
【0083】
(3)各フェライトコア試料を脚部2a、2c、12a、12cの底面の電極4を用い実装基板上に半田付けし、そのフェライトコア試料を実装した実装基板をAIKOH社製のテストスタンドに両面テープを用い固定しAIKOH社製のCPU GAGEを用いフ
ェライトコア6の実装時の略四角形のサイズのうち、縦2.0mmの辺の巻芯部5を実装基板と平行な方向に圧子で5mm/分の速度で加圧する。このように加圧した場合に脚部2a、2c、12a、12cが全て破壊し実装基板からフェライトコア試料が外れる時の強度を評価した。
【0084】
結果を表1に示す。
【0085】
【表1】
【0086】
表1から明らかなように、導線7と各脚部2a、2c、12a、12cの接触がなかったことにより耐圧劣化についての対応が取れていた。また、導線7と電極4の接触による短絡についても問題は発生していない。
【0087】
最後の密着強度については、従来品とほぼ同等の密着強度を示していた。
【0088】
以上のことから、図2に示すように脚部2a、2c、12a、12cの最大長さを変えることにより短絡や耐圧劣化のような問題を解消できることを証明した。
【0089】
(実施例2)
次に、実施例1と同様に図5に示すような本発明のフェライトコア6を得るため、磁性材料としてNi−Zn系フェライト材とバインダーを混練後、スプレードライヤーにて原料粉末を作製した。次いで、この原料粉末を用い巻芯部5と脚部2a〜2c、12a〜12cとに分割してなる金型を製作使用し粉末プレス成型機にセットした後、原料を充填し成型した。
【0090】
その後、900〜1300℃で焼成して4つの脚部2a、2c、12a、12cを持つフェライト磁器となる焼結体を20個作製した。
【0091】
その際、各脚部2a、2c、12a、12cの長軸Cの設定は全て0.4mmとした。
【0092】
そして、この焼結体を磁器からなるポット状容器を有するバレル装置に入れバレル加工を施し表面処理とバリ除去を行ったフェライト磁器を作製した。
【0093】
次いで、全てのフェライト磁器に電極4を形成し各20個のフェライトコア試料を得た。電極4は、フェライト磁器の各脚部2a、2c、12a、12cにディッピングによりAgの厚膜を印刷して焼成を行い、フェライト磁器に厚膜を焼き付け、その厚膜上にNi
、Snを電界メッキにて作製した。
【0094】
それぞれの電極4の厚みはAgが20μm、Niが2μm、Snが7μmとし、Ag厚膜の脚部2a、2c、12a、12cの底面側から巻芯部5に向けての寸法は0.1mmとした。
【0095】
次いで、得られた各フェライトコア試料を実施例1と同様の方法にて比較評価した。
【0096】
結果を表2に示す。
【0097】
【表2】
【0098】
表2から明らかなように、導線7と各脚部2a、2c、12a、12cの接触がなかったことにより耐圧劣化についての対応が取れていることを示している。
【0099】
また、導線7と電極4の接触による短絡についても問題は発生していない。
【0100】
最後の密着強度については、先に評価した図2のもの9.1Nに対し図5のものは13.0Nと密着強度を上げることができた。
【0101】
以上のことから、脚部2a、2c、12a、12cの角度を変えることにより短絡や耐圧劣化のような問題を解消できると共に密着強度を上げることが証明された。
【符号の説明】
【0102】
1 鍔部
2 脚部
3 第1鍔部
4 電極
5 巻芯部
6 フェライトコア
7 導線
11 鍔部
12 脚部
13 第2鍔部
A1〜A6 最大長さ
B 短辺寸法
C 脚部の長軸
D 脚部の短軸
E 第1鍔部の両側面側の脚部間の距離
E’ 第2鍔部の両側面側の脚部間の距離
F 巻芯部の幅
X 巻芯部の軸
【特許請求の範囲】
【請求項1】
巻芯部と、
前記巻芯部の軸方向に沿った前記巻芯部の両側に配置された一対の第1脚部と、
前記軸方向と直交する方向に沿って前記一対の第1脚部から離間して、前記巻芯部の前記両側に配置された一対の第2脚部と、
前記一対の第1脚部から前記一対の第2脚部に向かう方向に沿って前記一対の第2脚部から離間して、前記巻芯部の前記両側に配置された一対の第3脚部と、
を備えるフェライトコアであって、
前記軸方向に沿った前記巻芯部の一方端側において、前記第1脚部は前記第2脚部に比べて前記軸方向に沿った長さが長く、前記第2脚部は前記第3脚部に比べて前記軸方向に沿った長さが長く、
かつ、前記軸方向に沿った前記巻芯部の他方端側において、前記第1脚部は前記第2脚部に比べて前記軸方向に沿った長さが短く、前記第2脚部は前記第3脚部に比べて前記軸方向に沿った長さが短いことを特徴とするフェライトコア。
【請求項2】
前記巻芯部の前記一方端側に位置する前記第1脚部と、前記巻芯部の前記他方端側に位置する前記第3脚部とは、前記軸方向に沿った長さが等しく、
前記巻芯部の前記他方端側に位置する前記第1脚部と、前記巻芯部の前記一方端側に位置する前記第3脚部とは、前記軸方向に沿った長さが等しいことを特徴とする請求項1記載のフェライトコア。
【請求項3】
前記巻芯部の前記一方端側に位置する前記第1脚部と、前記巻芯部の前記他方端側に位置する前記第3脚部とは、前記直交する方向に沿った長さが等しく、
前記巻芯部の前記他方端側に位置する前記第1脚部と、前記巻芯部の前記一方端側に位置する前記第3脚部とは、前記直交する方向に沿った長さが等しいことを特徴とする請求項2記載のフェライトコア。
【請求項4】
一対の前記第1脚部それぞれの底面、一対の前記第2脚部それぞれの底面、および一対の前記第3脚部それぞれの底面に、電極層が被着されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフェライトコア。
【請求項5】
請求項4に記載のフェライトコアに導線を巻回してなるコモンモードノイズフィルター。
【請求項6】
巻芯部と、
前記巻芯部の軸方向に沿った前記巻芯部の両側に配置された一対の第1脚部と、
前記軸方向と直交する方向に沿って前記一対の第1脚部から離間して、前記巻芯部の前記両側に配置された一対の第2脚部と、
を有するフェライトコアであって、
前記第1脚部および前記第2脚部は、底面における長軸と短軸の比であるアスペクト比が、いずれも1より大きく、
前記軸方向に沿った前記巻芯部の一方端側において、前記第1脚部の前記長軸と前記軸方向とのなす角が、前記第2脚部の前記長軸と前記軸方向とのなす角に比べて大きく、
前記軸方向に沿った前記巻芯部の他方端側において、前記第1脚部の前記長軸と前記軸方向とのなす角が、前記第2脚部の前記長軸と前記軸方向とのなす角に比べて小さいことを特徴とするフェライトコア。
【請求項7】
一対の前記第1脚部それぞれの底面、一対の前記第2脚部それぞれの底面、および一対の前記第3脚部それぞれの底面に、電極層が被着されていることを特徴とする請求項6記
載のフェライトコア。
【請求項8】
請求項7に記載のフェライトコアに導線を巻回してなるコモンモードノイズフィルター。
【請求項1】
巻芯部と、
前記巻芯部の軸方向に沿った前記巻芯部の両側に配置された一対の第1脚部と、
前記軸方向と直交する方向に沿って前記一対の第1脚部から離間して、前記巻芯部の前記両側に配置された一対の第2脚部と、
前記一対の第1脚部から前記一対の第2脚部に向かう方向に沿って前記一対の第2脚部から離間して、前記巻芯部の前記両側に配置された一対の第3脚部と、
を備えるフェライトコアであって、
前記軸方向に沿った前記巻芯部の一方端側において、前記第1脚部は前記第2脚部に比べて前記軸方向に沿った長さが長く、前記第2脚部は前記第3脚部に比べて前記軸方向に沿った長さが長く、
かつ、前記軸方向に沿った前記巻芯部の他方端側において、前記第1脚部は前記第2脚部に比べて前記軸方向に沿った長さが短く、前記第2脚部は前記第3脚部に比べて前記軸方向に沿った長さが短いことを特徴とするフェライトコア。
【請求項2】
前記巻芯部の前記一方端側に位置する前記第1脚部と、前記巻芯部の前記他方端側に位置する前記第3脚部とは、前記軸方向に沿った長さが等しく、
前記巻芯部の前記他方端側に位置する前記第1脚部と、前記巻芯部の前記一方端側に位置する前記第3脚部とは、前記軸方向に沿った長さが等しいことを特徴とする請求項1記載のフェライトコア。
【請求項3】
前記巻芯部の前記一方端側に位置する前記第1脚部と、前記巻芯部の前記他方端側に位置する前記第3脚部とは、前記直交する方向に沿った長さが等しく、
前記巻芯部の前記他方端側に位置する前記第1脚部と、前記巻芯部の前記一方端側に位置する前記第3脚部とは、前記直交する方向に沿った長さが等しいことを特徴とする請求項2記載のフェライトコア。
【請求項4】
一対の前記第1脚部それぞれの底面、一対の前記第2脚部それぞれの底面、および一対の前記第3脚部それぞれの底面に、電極層が被着されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフェライトコア。
【請求項5】
請求項4に記載のフェライトコアに導線を巻回してなるコモンモードノイズフィルター。
【請求項6】
巻芯部と、
前記巻芯部の軸方向に沿った前記巻芯部の両側に配置された一対の第1脚部と、
前記軸方向と直交する方向に沿って前記一対の第1脚部から離間して、前記巻芯部の前記両側に配置された一対の第2脚部と、
を有するフェライトコアであって、
前記第1脚部および前記第2脚部は、底面における長軸と短軸の比であるアスペクト比が、いずれも1より大きく、
前記軸方向に沿った前記巻芯部の一方端側において、前記第1脚部の前記長軸と前記軸方向とのなす角が、前記第2脚部の前記長軸と前記軸方向とのなす角に比べて大きく、
前記軸方向に沿った前記巻芯部の他方端側において、前記第1脚部の前記長軸と前記軸方向とのなす角が、前記第2脚部の前記長軸と前記軸方向とのなす角に比べて小さいことを特徴とするフェライトコア。
【請求項7】
一対の前記第1脚部それぞれの底面、一対の前記第2脚部それぞれの底面、および一対の前記第3脚部それぞれの底面に、電極層が被着されていることを特徴とする請求項6記
載のフェライトコア。
【請求項8】
請求項7に記載のフェライトコアに導線を巻回してなるコモンモードノイズフィルター。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2011−97085(P2011−97085A)
【公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−3185(P2011−3185)
【出願日】平成23年1月11日(2011.1.11)
【分割の表示】特願2009−170468(P2009−170468)の分割
【原出願日】平成15年10月28日(2003.10.28)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年1月11日(2011.1.11)
【分割の表示】特願2009−170468(P2009−170468)の分割
【原出願日】平成15年10月28日(2003.10.28)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】
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