(57)【要約】【課題】複数のターン数をもって螺旋状に巻回され、かつ隣り合うターン間で互いに密着している部分を有する、少なくとも１本のワイヤを備えるコイル部品において、コーティング剤の、ワイヤが互いに密着している部分への流れ込みを生じにくくし、ターン間に発生する浮遊容量の増減を低減する。【解決手段】ワイヤ７，８が隣り合うターン間で互いに密着している部分において、樹脂を含む遮断部材１５を設け、これによって、外部からワイヤ７，８のターン間の隙間１６へと通じる経路を遮断するようにする。遮断部材１５は、好ましくは、ワイヤ７，８のターン間の隙間１６に充填される。遮断部材１５は、ワイヤ７，８の表面部分１７，１８に付着していてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁皮膜を有し、複数のターン数をもって螺旋状に巻回され、かつ隣り合うターン間で互いに密着している部分を有する、少なくとも１本のワイヤと、
前記ワイヤが隣り合うターン間で互いに密着している部分において、外部から前記ワイヤのターン間の隙間へと通じる経路を遮断する、樹脂を含む遮断部材と、
を備える、コイル部品。
【請求項２】
前記遮断部材は、前記ワイヤのターン間の隙間に充填されている、請求項１に記載のコイル部品。
【請求項３】
前記遮断部材は、前記ワイヤの表面部分に付着している、請求項１または２に記載のコイル部品。
【請求項４】
前記ワイヤが隣り合うターン間で互いに密着している部分は、少なくとも１ターンにわたっている、請求項１ないし３のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項５】
前記遮断部材の誘電率は前記絶縁皮膜の誘電率より低い、請求項１ないし４のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項６】
前記遮断部材の比誘電率は２．２以下である、請求項５に記載のコイル部品。
【請求項７】
前記遮断部材は、発泡性樹脂からなる、請求項５または６に記載のコイル部品。
【請求項８】
前記遮断部材を構成する前記樹脂は、アミン類、イミダゾール類、または酸無水物類によって硬化反応したエポキシ系樹脂を含む、請求項１ないし５のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項９】
前記遮断部材の融点が１２５℃以上である、請求項１ないし８のいずれかに記載のコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コイル部品に関するもので、特に、複数のターン数をもって螺旋状に巻回され、かつ隣り合うターン間で互いに密着している部分を有する、少なくとも１本のワイヤを備えるコイル部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のコイル部品としては、たとえば特開２０１７−２２３７２号公報（特許文献１）に記載のものがある。このコイル部品を得るため、芯材、被覆膜、樹脂膜の３層構造のワイヤを、複数のターン数をもって螺旋状に巻芯部に巻回した後に、熱処理によって樹脂膜を融解させ、それによって、巻回されたワイヤ間の隙間に浸潤した樹脂被覆層を形成する、各工程が実施される。このようにして、特許文献１では、樹脂被覆層によってワイヤが覆われた構成が得られる。特許文献１の記載によれば、パルストランスのように高い絶縁耐圧が求められるコイル部品において、十分な絶縁耐圧を確保することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２２３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のコイル部品は、絶縁耐圧の確保およびその製造方法から、複数のターン数をもって螺旋状に巻回されたワイヤのターン間には必ず樹脂被覆層を介し、有意な間隔が存在する構成となる。具体的には、ワイヤのターン間の一部でも絶縁性の低い所があれば、大きな電圧差に対して絶縁耐圧を確保できなくなるため、ワイヤのすべてのターン間には必ず樹脂被覆層が充填されている必要がある。また、融解して樹脂被覆層となる前の樹脂膜で被覆されたワイヤが巻回されることから、ターン間には少なくとも樹脂膜の厚み分以上の間隔が空いた構成となる。
【０００５】
一方で、パルストランスのような電源系ではなく、バランやコモンモードチョークコイルなどの信号系で用いられるようなコイル部品では、絶縁耐圧よりも小型化や特性ばらつきの低減などが重視され、ワイヤのターン間の間隔を非常に小さくしてターン間で実質的に密着させる場合がある。このような場合では、特許文献１のような樹脂被覆層を用いることができない。
【０００６】
ここで、本件発明者らは、このようなワイヤがターン間で互いに密着している部分を有する場合に、コイル部品において、新たな問題が発生することを発見した。
【０００７】
具体的には、コイル部品を含む複数の電子部品が搭載されたプリント基板を水分から守るため、プリント基板全体が、樹脂からなるコーティング剤によってコーティングされることがある。そのとき、樹脂被覆層を備えないコイル部品では、ワイヤのターン間の隙間にコーティング剤が流れ込み、その結果、コーティング剤がワイヤの周囲に付着する、という現象がもたらされる。この際、ワイヤが隣り合うターン間で互いに密着する部分では、ワイヤのターン間に発生する浮遊容量が、コーティング剤の物性やワイヤへの付着態様によって大きく増減し、特に信号系のコイル部品で重要となる高周波特性をばらつかせるという課題に遭遇する。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、複数のターン数をもって螺旋状に巻回され、かつ隣り合うターン間で互いに密着している部分を有する、少なくとも１本のワイヤを備えるコイル部品において、ワイヤが互いに密着している部分へのコーティング剤の流れ込みを生じにくくすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、絶縁皮膜を有し、複数のターン数をもって螺旋状に巻回され、かつ隣り合うターン間で互いに密着している部分を有する、少なくとも１本のワイヤを備える、コイル部品に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、ワイヤが隣り合うターン間で互いに密着している部分において、樹脂を含む遮断部材を設け、これによって、外部からワイヤのターン間の隙間へと通じる経路を遮断するようにしていることを特徴としている。
【００１０】
上記「隣り合うターン」との表現は、１本のワイヤについての巻回状態で、たとえば第ｎターンと第（ｎ＋１）ターンというように、ターンが隣り合っている場合の他、２本以上のワイヤについての巻回状態で、たとえば第１のワイヤのある特定のターンと第２のワイヤのある特定のターンとが隣り合っている場合にも用いる。
【００１１】
上述した遮断部材は、好ましくは、ワイヤのターン間の隙間に充填されている。この構成によれば、ワイヤのターン間の隙間へのコーティング剤の流れ込みを完璧にまたはほぼ完璧に防止することができる。
【００１２】
また、遮断部材は、ワイヤの表面部分に付着していてもよい。ワイヤの表面部分はワイヤにおける外部との境界部分に当たる。したがって、この構成によれば、外部からワイヤのターン間の隙間へと通じる経路を効果的に遮断することができる。
【００１３】
この発明がより顕著な効果を奏するのは、ワイヤが隣り合うターン間で互いに密着している部分が、少なくとも１ターンにわたっている場合である。ワイヤが互いに密着している部分へのコーティング剤の流れ込みが、浮遊容量に対してより大きな影響を与えるからである。
【００１４】
好ましくは、遮断部材の誘電率は絶縁皮膜の誘電率より低い。この構成によれば、遮断部材による浮遊容量の増加を抑えることができる。
【００１５】
上述の好ましい実施形態において、より好ましくは、遮断部材の比誘電率は２．２以下である。一般的なコーティング剤の比誘電率は４以上であるので、ワイヤのいずれかのターンが互いに密着している部分に遮断部材が存在していても、当該部分にコーティング剤が流れ込んだ場合に比べて、浮遊容量を確実に低減することができる。
【００１６】
また、前述した好ましい実施形態において、好ましくは、遮断部材は、発泡性樹脂からなる。この構成によれば、内包する空間を含んだ遮断部材の実質的な誘電率が、気体を含むことによって低くなるので、骨格となる樹脂の誘電率がたとえ高くても、ワイヤのターン間における誘電率を低くすることができる。したがって、遮断部材の材料とすることができる樹脂の選択の幅を広げることができる。また、遮断部材の熱膨張挙動は、その骨格をなす樹脂自体の熱膨張挙動と同等であるので、ワイヤが受ける熱応力は遮断部材が気体を含まない場合と同等とすることができる。
【００１７】
この発明において、遮断部材を構成する上記樹脂は、好ましくは、アミン類、イミダゾール類、または酸無水物類によって硬化反応したエポキシ系樹脂を含む。この構成によれば、遮断部材を堅牢なものとすることができ、そのため、ワイヤの巻き崩れや変形を生じにくくすることができる。
【００１８】
また、この発明において、好ましくは、遮断部材の融点が１２５℃以上である。この構成によれば、遮断部材は１００℃を超える高温に耐えるので、コイル部品の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、ワイヤが互いに密着している部分へのコーティング剤の流れ込みを遮断部材によって生じにくくすることができる。したがって、コーティング剤の流れ込みによる浮遊容量の増減を低減することができ、コイル部品において、安定した高周波特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の第１の実施形態によるコイル部品１の外観を実装面側から示す斜視図であり、ワイヤの巻回部分の図示を省略している。
【図２】図１に示したコイル部品１に備えるワイヤ７および８の巻回部分の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】この発明の第２の実施形態を説明するためのもので、巻芯部２１上で１本のワイヤ２２が２層巻きにされた状態を示す図である。
【図４】この発明の第３の実施形態を説明するためのもので、巻回される２本のワイヤ２３および２４が撚り合わされた状態の撚線２５を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１および図２を参照して、この発明の第１の実施形態によるコイル部品１について説明する。コイル部品１は、たとえばコモンモードチョークコイルを構成するものである。
【００２２】
コイル部品１は、巻芯部２を有するドラム状コア３を備えている。ドラム状コア３は、巻芯部２の互いに逆の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部４および５を備えている。コイル部品１は、さらに、第１および第２の鍔部４および５間に渡された板状コア６を備えていてもよい。ドラム状コア３および板状コア６は、非導電性材料、たとえば、アルミナのような非磁性体、フェライトのような磁性体、または樹脂などから構成される。
【００２３】
上述した板状コア６は、第１および第２の鍔部４および５に対して接着剤で接着されている。接着剤としては、エポキシ系樹脂などの硬化性樹脂を用いることができる。ここで、硬化性樹脂の硬化剤としては、アミン類、イミダゾール類、または酸無水物類のものを用いることが好ましい。
【００２４】
コイル部品１は、巻芯部２に螺旋状に巻回された第１および第２のワイヤ７および８を備えている。なお、図１では、ワイヤ７および８の各々の端部のみが図示され、巻芯部２上でのワイヤ７および８の図示が省略されている。これらワイヤ７および８は、図２に図示するように、線状の中心導体９と、中心導体９の周面を覆う絶縁皮膜１０とを有する。中心導体９は、たとえば銅線からなる。絶縁皮膜１０は、たとえばポリアミドイミドまたはポリウレタンのような樹脂からなる。
【００２５】
第１および第２のワイヤ７および８は、互いに並行しながら同方向に巻回される。このとき、ワイヤ７および８は、図２に示すように、いずれか一方のワイヤ、たとえば第１のワイヤ７が内層側に、いずれか他方のワイヤ、たとえば第２のワイヤ８が外層側に、というように、２層巻きにされている。
【００２６】
コイル部品１は、さらに、第１ないし第４の端子電極１１〜１４を備えている。これら第１ないし第４の端子電極１１〜１４のうち、第１および第３の端子電極１１および１３は第１の鍔部４に取り付けられ、第２および第４の端子電極１２および１４は第２の鍔部５に取り付けられる。端子電極１１〜１４は、たとえばリン青銅やタフピッチ銅などの銅系合金からなる金属板から製造される。
【００２７】
前述した第１のワイヤ７の第１端は第１の端子電極１１に電気的に接続され、第１のワイヤ７の第１端とは逆の第２端は第２の端子電極１２に電気的に接続される。他方、第２のワイヤ８の第１端は第３の端子電極１３に電気的に接続され、第２のワイヤ８の第１端とは逆の第２端は第４の端子電極１４に電気的に接続される。ワイヤ７および８と端子電極１１〜１４との接続には、たとえば熱溶着またはレーザ溶接などが適用される。
【００２８】
次に、図２を主として参照して、この実施形態の特徴的構成について説明する。
【００２９】
巻芯部２に螺旋状に巻回されたワイヤ７および８の各々は、隣り合うターン間で互いに密着している部分を有している。なお、図２に示した範囲では、ワイヤ７および８の各々が、全ターンを通して隣り合うターン間で互いに密着している。したがって、ワイヤ７および８の各々が隣り合うターン間で互いに密着している部分は、少なくとも１ターンにわたっているという条件を満たしている。このようにワイヤ７および８の各々が隣り合うターン間で互いに密着している部分において、樹脂を含む遮断部材１５が設けられる。遮断部材１５は、通常、ワイヤ７および８の巻回部分に樹脂を含浸させることにより設けられる。
【００３０】
遮断部材１５は、外部からワイヤ７および８のターン間の隙間１６へと通じる経路を遮断するためのものである。この機能を果たすため、遮断部材１５は、好ましくは、ワイヤ７および８のターン間の隙間１６に充填されている。この構成によれば、隙間１６は遮断部材１５によって既に満たされているので、後工程において、当該隙間１６へコーティング剤（図示せず。）が流れ込むことを完璧にまたはほぼ完璧に防止することができる。
【００３１】
また、遮断部材１５は、ワイヤ７または８の表面部分１７または１８に付着していてもよい。ワイヤ７および８の表面部分１７および１８とは、ワイヤ７および８の各々の外部に向く表面およびその近傍を意味している。ワイヤ７または８の表面部分１７または１８はワイヤ７または８における外部との境界部分に当たる。したがって、この構成によれば、外部からワイヤ７および８のターン間の隙間１６へと通じる経路を効果的に遮断することができる。
【００３２】
なお、下層側のワイヤ７の表面部分１７については、図２に示すように、巻芯部２によって既に覆われている。しかしながら、このように巻芯部２によって覆われていても、隙間１６へコーティング剤が流れ込むことがある。より具体的には、下層側のワイヤ７の隣り合うターン間および／または下層側のワイヤ７と巻芯部２との間での密着度合が比較的低い場合もあり得る。また、下層側のワイヤ７の巻回の始端および終端では、鍔部４および５側に向かって開放された状態となりやすい。また、この発明は、巻芯部２、さらにはドラム状コア３を持たないコイル部品をも対象とする。
【００３３】
このようなことから、下層側のワイヤ７の表面部分１７についても、遮断部材１５が設けられないと、隙間１６へコーティング剤が流れ込むことがある。したがって、下層側のワイヤ７の表面部分１７にも遮断部材１５が設けられることが好ましい。
【００３４】
なお、遮断部材１５は、外部からワイヤ７および８のターン間の隙間１６へと通じる経路を遮断する機能を果たせばよい。したがって、遮断部材１５は、隙間１６に充填されているのみで、表面部分１７および１８に付着していなくてもよく、逆に、表面部分１７および１８に付着されているのみで、隙間１５に充填されていなくてもよい。
【００３５】
遮断部材１５の誘電率は、ワイヤ７および８の絶縁皮膜１０の誘電率より低いことが好ましい。この構成によれば、遮断部材１５による浮遊容量の増加を抑えることができる。たとえば、絶縁皮膜１０がポリアミドイミド（比誘電率≒３．８〜４．１）からなるとき、遮断部材１５はフッ素系樹脂（比誘電率≒２．１〜２．８）からなることが好ましい。また、たとえば、絶縁皮膜１０がポリウレタン（比誘電率≒５．０〜５．３）からなるとき、遮断部材１５はエポキシ系樹脂（比誘電率≒３．５〜５．０）からなることが好ましい。
【００３６】
特許文献１に記載の構造では、ワイヤのターン間の隙間を充填する絶縁樹脂は絶縁破壊を起こさないように高密度になっていて、そのため、比誘電率が高いという性質を持つ。したがって、特許文献１に記載の技術にあっては、絶縁樹脂が浮遊容量を増加させてしまい、コイル部品の高周波特性を悪化させるという課題に遭遇する。特に厳しい高周波特性が要求される車載イーサネット（登録商標）用途においては、より深刻な課題となる。これに対して、前述のように、遮断部材１５の誘電率を、ワイヤ７および８の絶縁皮膜１０の誘電率より低くすると、上記課題を解決することができる。
【００３７】
前述のように、遮断部材１５がエポキシ系樹脂からなるとき、硬化剤としては、アミン類、イミダゾール類、または酸無水物類のものを用いることが好ましい。このような硬化剤によって硬化反応したエポキシ系樹脂からなる遮断部材１５は、堅牢であり、そのため、ワイヤ７および８の巻き崩れや変形を生じにくくすることができる。
【００３８】
また、遮断部材１５の比誘電率は２．２以下であることがより好ましい。一般的なコーティング剤の比誘電率は４以上であるので、ワイヤ７および８のいずれかのターンが互いに密着している部分に遮断部材１５が存在していても、浮遊容量を格段に低下させることができる。このように、比誘電率が２．２以下である遮断部材１５の材料としては、前述したフッ素系樹脂などの公知の低誘電率材料を有利に用いることができる。
【００３９】
また、遮断部材１５の誘電率を絶縁皮膜１０の誘電率より低くしたり、遮断部材１５の比誘電率を２．２以下にしたりするため、遮断部材１５を発泡性樹脂で構成するという手段を採用することもできる。発泡性樹脂は、樹脂と気体とのコンポジット材料であるため、骨格となる樹脂の誘電率がたとえ高くても、遮断部材１５の誘電率を低くすることができる。したがって、遮断部材１５の材料とすることができる樹脂の選択の幅を広げることができる。また、遮断部材１５の熱膨張挙動は、その骨格をなす樹脂自体の熱膨張挙動と同等であるので、ワイヤ７および８が受ける熱応力は遮断部材１５が気体を含まない場合と同等とすることができる。
【００４０】
また、遮断部材１５の融点は１２５℃以上であることが好ましく、１５０℃以上であることがより好ましい。この構成によれば、車載用途などの高温での使用環境が想定される場合であっても、遮断部材１５が適切に機能し、よって、コイル部品１の信頼性を向上させることができる。
【００４１】
以上説明した第１の実施形態では、ワイヤ７および８は、図１に示した端子電極１１〜１４への引き回し部分を除く大部分で、図２に示すように、隣り合うターン間で互いに密着していた。より具体的には、第１のワイヤ７が内層側に、第２のワイヤ８が外層側に、というように、２層巻きにされ、第１のワイヤ７における隣り合うターン間でも、第２のワイヤ８における隣り合うターン間でも、隣り合う第１のワイヤ７のターンと第２のワイヤ８のターンとの間でも、互いに密着していた。
【００４２】
第１の実施形態の変形例として、図示しないが、第１および第２のワイヤ７および８が、巻芯部２の軸線方向において交互に配列されかつ互いに並行した状態で巻くバイファイラ巻きにされながら、たとえば２層巻きにされてもよい。この場合においても、第１のワイヤ７における隣り合うターン間、第２のワイヤ８における隣り合うターン間、ならびに、隣り合う第１のワイヤ７のターンと第２のワイヤ８のターンとの間で、互いに密着する状態が実現される。
【００４３】
少なくとも１本のワイヤの隣り合うターン間で互いに密着する状態としては、以下に説明するように、その他いくつかの例を挙げることができる。なお、ターンが隣り合うとは、１本のワイヤについての巻回状態でターンが隣り合っている場合も、２本以上のワイヤについての巻回状態で異なるワイヤの各々のターンが隣り合っている場合もあり得る。
【００４４】
図３は、この発明の第２の実施形態を説明するためのもので、巻芯部２１上で１本のワイヤ２２が２層巻きにされた状態を示している。図３において、２層巻きにされたワイヤ２２の下層側と上層側とを図面上明確に区別できるようにするため、巻回されたワイヤ２２の下層側の部分は点線で示され、上層側の部分は実線で示されている。
【００４５】
ワイヤ２２は、下層側および上層側のいずれにおいても、隣り合うターン間で互いに密着していない。この実施形態では、ワイヤ２２は、下層側のターンと上層側のターンとの間で、互いに密着する部分を有している。より具体的には、ワイヤ２２の下層側のターンと上層側のターンとが交差する部分で互いに密着している。したがって、遮断部材は、図示されないが、上記互いに密着する部分において、外部からターン間の隙間へと通じる経路を遮断するように設けられる。この場合、巻回されたワイヤ２２の全体を覆うように遮断部材が設けられてもよい。
【００４６】
なお、上記の説明では、図３は、巻芯部２１上で１本のワイヤ２２が２層巻きにされた状態を示すとしたが、巻芯部２１上で２本のワイヤが、それぞれ、下層側と上層側とに分けて巻回されてもよい。
【００４７】
図４は、この発明の第３の実施形態を説明するためのもので、巻回される２本のワイヤ２３および２４が撚り合わされた状態の撚線２５を示す図である。図４において、第１のワイヤ２３と第２のワイヤ２４とを図面上明確に区別できるようにするため、第１のワイヤ２３には網掛けが施され、第２のワイヤ２４は白抜きで図示されている。
【００４８】
第１のワイヤ２３および第２のワイヤ２４からなる撚線２５を複数のターン数をもって螺旋状に巻回すると、撚線２５自体が隣り合うターン間で互いに密着しているかどうかにかかわらず、撚線２５の範囲内で第１のワイヤ２３と第２のワイヤ２４とが隣り合うターン間で互いに密着する部分を形成していることになる。したがって、遮断部材は、図示されないが、撚線２５の範囲内で第１のワイヤ２３と第２のワイヤ２４とが隣り合うターン間で互いに密着する部分において、外部からターン間の隙間へと通じる経路を遮断するように設けられる。この場合、通常、巻回された撚線２５の全体を覆うように遮断部材が設けられる。
【００４９】
以上、この発明を、図示した実施形態に関連して説明したが、その他種々の変形例が可能である。
【００５０】
たとえば、図示した各実施形態の変形例として、ワイヤが１層巻きにされても、３層以上の巻きにされてもよい。
【００５１】
また、第１および第３の実施形態では、２本のワイヤを備えていたが、ワイヤの本数、ワイヤの巻回方向、ならびに端子電極の個数等は、コイル部品の機能に応じて変更され得る。
【００５２】
また、端子電極は、金属板から構成されるのではなく、めっきや導電性ペーストなどで構成されてもよい。
【００５３】
また、前述したように、この発明に係るコイル部品は、巻芯部、さらにはドラム状コアを備えないものであってもよい。
【００５４】
前述した各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  コイル部品
２，２１  巻芯部
３  ドラム状コア
７，８，２２，２３，２４  ワイヤ
９  中心導体
１０  絶縁皮膜
１１〜１４  端子電極
１５  遮断部材
１６  隙間
１７，１８  表面部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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