(57)【要約】      （修正有）【課題】負の値を有する所望の結合係数を安定的に得ることが可能なコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品１０は、貫通孔を有する磁性コアと、貫通孔にそれぞれ挿入された本体部３０Ａ、３０Ｂを含む導体板３０とを備える。磁性コアは、貫通孔間に位置する中脚部２３と、中脚部の両側に位置する外脚部２４、２５とを含み、中脚部２３の面積よりも外脚部２４、２５の面積の方が大きい。【効果】導体板３０の本体部３０Ａ、３０Ｂがそれぞれ貫通孔に挿入されていることから、本体部３０Ａと本体部３０Ｂの距離を固定することが可能となる。しかも、中脚部２３の面積よりも外脚部２４、２５の面積の方が大きいことから、互いに強め合う磁束成分よりも互いに打ち消し合う磁束成分の方が優勢となり、その結果、カップルドインダクタに必要な負の結合係数を得ることが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも第１の方向に延在し、前記第１の方向と直交する第２の方向に配列された第１及び第２の貫通孔を有する磁性コアと、
前記第１及び第２の貫通孔にそれぞれ挿入された第１及び第２の本体部を含む導体板と、を備え、
前記磁性コアは、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔の間に位置する中脚部と、前記第１の貫通孔から見て前記中脚部とは反対側に位置する第１の外脚部と、前記第２の貫通孔から見て前記中脚部とは反対側に位置する第２の外脚部とを含み、
前記第１及び第２の方向によって規定される平面の面積は、前記中脚部よりも前記第１及び第２の外脚部の方が大きいことを特徴とするコイル部品。
【請求項２】
前記第１及び第２の外脚部における前記平面の面積は、いずれも前記中脚部における前記平面の面積の１倍超、５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
【請求項３】
前記第１及び第２の外脚部における前記平面の面積は、いずれも前記中脚部における前記平面の面積の１倍超、３倍以下であることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
【請求項４】
前記磁性コアは、上面に第１及び第２の溝が設けられた第１のコアと、下面が平坦である第２のコアとを含み、
前記第１のコアの前記上面と前記第２のコアの前記下面を接着することにより、前記第１及び第２の溝の上部が閉塞されて前記第１及び第２の貫通孔が形成され、
前記第１のコアの前記上面のうち、前記第１の溝と前記第２の溝の間に位置する第１の上面部分によって前記中脚部における前記平面が定義され、前記第１の溝から見て前記中脚部とは反対側に位置する第２の上面部分によって前記第１の外脚部における前記平面が定義され、前記第２の溝から見て前記中脚部とは反対側に位置する第３の上面部分によって前記第２の外脚部における前記平面が定義されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。
【請求項５】
前記第１乃至第３の上面部分は、互いに同一平面を構成することを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
【請求項６】
前記第１の上面部分は前記第２及び第３の上面部分よりも低く、これにより、第１及び第２の外脚部に形成される磁気ギャップよりも、前記中脚部に形成される磁気ギャップの方が大きいことを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
【請求項７】
前記導体板は、前記第１及び第２の本体部と、前記第１及び第２の貫通孔の外部に位置する端子部及び接続部とを有する金属素体を含み、
前記端子部は、前記第１の本体部の一端側に位置する第１の端子部と、前記第２の本体部の一端側に位置する第２の端子部とを含み、
前記接続部は、前記第１の本体部の他端と前記第２の本体部の他端を接続することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコイル部品。
【請求項８】
前記端子部は、前記接続部から突出して設けられた第３及び第４の端子部をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のコイル部品。
【請求項９】
前記第１乃至第４の端子部は、先端に向かうほど断面積が小さくなるテーパー形状を有していることを特徴とする請求項８に記載のコイル部品。
【請求項１０】
前記導体板は、前記第１乃至第４の端子部の表面に形成され、前記金属素体よりも融点の低い金属からなる金属被膜と、前記金属被膜を介することなく前記第１の本体部、前記第２の本体部及び前記接続部の表面に形成された絶縁被膜とを含むことを特徴とする請求項８又は９に記載のコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコイル部品に関し、特に、カップルドインダクタとして用いることが可能なコイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ／ＤＣコンバータなどのスイッチング電源の平滑用コイルとして、カップルドインダクタと呼ばれるコイル部品が用いられることがある。カップルドインダクタは、互いに磁気結合する一対の電流経路を有しており、一方の電流経路に電流を流すと、起電力によって他方の電流経路にも電流が流れる。このため、スイッチング電源の平滑用コイルとして用いれば、突入電流のピークを低減することが可能となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、磁性コアの貫通孔に２つの導体板を挿入した構成を有するカップルドインダクタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１７６７６号公報
【特許文献２】特許２９５１３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたカップルドインダクタは、１つの貫通孔に２つの導体板が挿入されていることから、導体板間の距離が固定されず、このため結合係数が安定しないという問題があった。このような問題を解決するためには、特許文献２に記載されているように、磁性コアに２つの貫通孔を設け、２つの貫通孔に導体板をそれぞれ挿入する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されたコイル部品をカップルドインダクタとして用いた場合、いわゆる中脚部における磁気抵抗が低すぎるため、一方の導体板に流れる電流によって生じる磁束と、他方の導体板に流れる電流によって生じる磁束が互いに強め合ってしまう。その結果、結合係数が正となり、カップルドインダクタに必要な負の結合係数を得ることができなくなってしまう。
【０００７】
したがって、本発明は、負の値を有する所望の結合係数を安定的に得ることが可能なコイル部品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】
【０００８】
本発明によるコイル部品は、いずれも第１の方向に延在し、第１の方向と直交する第２の方向に配列された第１及び第２の貫通孔を有する磁性コアと、第１及び第２の貫通孔にそれぞれ挿入された第１及び第２の本体部を含む導体板とを備え、磁性コアは、第１の貫通孔と第２の貫通孔の間に位置する中脚部と、第１の貫通孔から見て中脚部とは反対側に位置する第１の外脚部と、第２の貫通孔から見て中脚部とは反対側に位置する第２の外脚部とを含み、第１及び第２の方向によって規定される平面の面積は、中脚部よりも第１及び第２の外脚部の方が大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、導体板の第１及び第２の本体部がそれぞれ第１及び第２の貫通孔に挿入されていることから、第１の本体部と第２の本体部の距離を固定することが可能となる。しかも、中脚部の面積よりも第１及び第２の外脚部の面積の方が大きいことから、互いに強め合う磁束成分よりも互いに打ち消し合う磁束成分の方が優勢となり、その結果、カップルドインダクタに必要な負の結合係数を得ることが可能となる。
【００１０】
本発明において、第１及び第２の外脚部における前記平面の面積は、いずれも中脚部における前記平面の面積の１倍超、５倍以下であっても構わない。これによれば、約−０．５〜約−０．８の結合係数を得ることが可能となる。
【００１１】
本発明において、第１及び第２の外脚部における前記平面の面積は、いずれも中脚部における前記平面の面積の１倍超、３倍以下であっても構わない。これによれば、約−０．５〜約−０．７の結合係数を得ることが可能となる。
【００１２】
本発明において、磁性コアは、上面に第１及び第２の溝が設けられた第１のコアと、下面が平坦である第２のコアとを含み、第１のコアの上面と第２のコアの下面を接着することにより、第１及び第２の溝の上部が閉塞されて第１及び第２の貫通孔が形成され、第１のコアの上面のうち、第１の溝と第２の溝の間に位置する第１の上面部分によって中脚部における前記平面が定義され、第１の溝から見て中脚部とは反対側に位置する第２の上面部分によって第１の外脚部における前記平面が定義され、第２の溝から見て中脚部とは反対側に位置する第３の上面部分によって第２の外脚部における前記平面が定義されるものであっても構わない。これによれば、第２のコアの形状が単純化されることから、製造コストを低減することが可能となる。
【００１３】
本発明において、第１乃至第３の上面部分は、互いに同一平面を構成するものであっても構わない。これによれば、第１のコアの形状が単純化されることから、製造コストを低減することが可能となる。
【００１４】
本発明において、第１の上面部分は第２及び第３の上面部分よりも低く、これにより、第１及び第２の外脚部に形成される磁気ギャップよりも、中脚部に形成される磁気ギャップの方が大きくても構わない。これによれば、互いに強め合う磁束成分をより低減することが可能となる。
【００１５】
本発明において、導体板は、第１及び第２の本体部と、第１及び第２の貫通孔の外部に位置する端子部及び接続部とを有する金属素体を含み、端子部は、第１の本体部の一端側に位置する第１の端子部と、第２の本体部の一端側に位置する第２の端子部とを含み、接続部は、第１の本体部の他端と第２の本体部の他端を接続するものであっても構わない。これによれば、第１の端子部を電源回路の正極に接続し、第２の端子部を電源回路の負極に接続することにより、カップルドインダクタとして用いることが可能となる。
【００１６】
本発明において、端子部は、接続部から突出して設けられた第３及び第４の端子部をさらに含むものであっても構わない。これによれば、第１〜第４の端子部の熱容量の差を低減することが可能となる。
【００１７】
本発明において、第１乃至第４の端子部は、先端に向かうほど断面積が小さくなるテーパー形状を有していても構わない。これによれば、回路基板に実装した場合にハンダのフィレットが形成されやすくなることから、実装強度や接続信頼性を高めることが可能となる。
【００１８】
本発明において、導体板は、第１乃至第４の端子部の表面に形成され、金属素体よりも融点の低い金属からなる金属被膜と、金属被膜を介することなく第１の本体部、第２の本体部及び接続部の表面に形成された絶縁被膜とを含むものであっても構わない。これによれば、磁性コアの材料として導電性を有する材料を用いた場合であっても、磁性コアと金属素体が電気的に短絡することがない。しかも、金属素体の第１の本体部、第２の本体部及び接続部は、金属被膜を介することなく絶縁被膜で覆われていることから、リフロー時において絶縁被膜が破損または剥離することがない。これにより、信頼性の高いコイル部品を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明によるコイル部品は、負の値を有する所望の結合係数を安定的に得ることが可能となる。これにより、カップルドインダクタとして好適に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１０の外観を説明するための斜視図である。
【図２】図２は、コイル部品１０の外観を説明するための斜視図であり、図１とは反対側から見た外観を示している。
【図３】図３は、コイル部品１０の構造を説明するための分解斜視図である。
【図４】図４は、導体板３０のｘｚ断面図である。
【図５】図５は、第１の端子部３１の形状をより詳細に説明するための図である。
【図６】図６はコイル部品１０の底面形状を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図６に示すＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿った部分断面図である。
【図８】図８は、コイル部品１０が実装される回路基板上における導体パターンのパターン形状を示す平面図である。
【図９】図９は、コイル部品１０の等価回路図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、ハンダを用いてコイル部品１０を回路基板９０に実装した状態を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本体部３０Ａと本体部３０Ｂに逆方向の電流を流した場合に発生する磁束について説明するための図であり、（ａ）は中脚部を経由するルートを示し、（ｂ）は中脚部を経由しないルートを示している。
【図１２】図１２は、中脚部の面積と第１又は第２の外脚部の面積の比（外脚／中脚）と、結合係数との関係についてのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、コイル部品１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図１４】図１４は、コイル部品１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図１５】図１５は、コイル部品１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図１６】図１６は、コイル部品１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図１７】図１７は、コイル部品１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図１８】図１８は、コイル部品１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図１９】図１９は、コイル部品１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品６０の構造を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１０の外観を説明するための斜視図であり、互いに反対側から見た構造を示している。また、図３は、コイル部品１０の構造を説明するための分解斜視図である。
【００２３】
本実施形態によるコイル部品１０は、カップルドインダクタとして用いることが可能なコイル部品であり、図１〜図３に示すように、磁性コア２０及び導体板３０によって構成される。磁性コア２０は、ｚ方向における下側に位置する第１のコア２１と、ｚ方向における上側に位置する第２のコア２２からなり、これらが互いに接着された構成を有している。磁性コア２０の材料については特に限定されないが、ＮｉＺｎ系フェライト、ＭｎＺｎ系のフェライト、金属系磁性体などを用いることができる。一般的に、ＭｎＺｎ系のフェライトのように導電性を有する磁性材料は、ＮｉＺｎ系のフェライトなど絶縁性の高い磁性材料と比べて高い透磁率を有していることから、より大きなインダクタンスを得ることが可能である。磁性コア２０は、バルク状の磁性材料を加工したものであっても構わないし、磁性粒子をプレス成形した圧粉磁心であっても構わない。さらに、磁性コア２０を第１のコア２１と第２のコア２２の組み合わせによって構成するのではなく、単一の部材によって磁性コア２０を構成しても構わない。
【００２４】
図３に示すように、第１のコア２１の上面を構成するｘｙ平面には、ｘ方向に延在しｙ方向に配列された２つの溝２１Ａ，２１Ｂが設けられている。そして、これら２つの溝２１Ａ，２１Ｂによって、第１のコア２１の上面が３つの上面部分２３〜２５に分割される。このうち、上面部分２３は溝２１Ａ，２１Ｂ間に位置し、上面部分２４，２５は溝２１Ａ又は２１Ｂよりも外側に位置する。本実施形態においては、上面部分２３〜２５が互いに同一平面を構成している。また、上面部分２３のｙ方向における幅Ｗ０は、上面部分２４，２５のｙ方向における幅Ｗ１，Ｗ２よりも広く、これにより、上面部分２３の面積は上面部分２４，２５のそれぞれの面積よりも大きい。その意義については追って詳述する。
【００２５】
一方、第２のコア２２は平板状であり、溝などは設けられていない。特に、第２のコア２２の下面２６は平坦であり、図示しない接着剤を介して第１のコア２１の上面部分２３〜２５の少なくとも一つに接着される。接着剤は、第１のコア２１と第２のコア２２の間の磁気ギャップとして機能し、この部分から漏洩磁束が発生する。したがって、接着剤の厚みによって、コイル部品１０の飽和磁束密度を調整することが可能である。また、第１のコア２１と第２のコア２２を組み合わせると、溝２１Ａ，２１Ｂの上部が第２のコア２２によって閉塞され、これによりｘ方向に延在する第１及び第２の貫通孔２０Ａ，２０Ｂが形成される。
【００２６】
貫通孔２０Ａ，２０Ｂには導体板３０が挿入される。これにより、磁性コア２０のうち、平面視で（ｚ方向から見て）第１の上面部分２３と重なる部分は中脚部を構成し、平面視で（ｚ方向から見て）第２の上面部分２４と重なる部分は第１の外脚部を構成し、平面視で（ｚ方向から見て）第３の上面部分２５と重なる部分は第２の外脚部を構成する。ここで、中脚部の面積は第１の上面部分２３の面積によって定義され、第１の外脚部の面積は第２の上面部分２４の面積によって定義され、第２の外脚部の面積は第３の上面部分２５の面積によって定義される。
【００２７】
導体板３０は、ｘｚ断面図である図４に示すように、Ｃｕ（銅）など導電性の高い金属素体３０Ｓの表面に金属被膜３１ａ〜３４ａ及び絶縁被膜４０が形成された構成を有している。金属素体３０Ｓは、断面が略長方形である板状の金属板を略Ｕ字状に折り曲げてなるものであり、第１及び第２の本体部３０Ａ，３０Ｂと、第１〜第４の端子部３１〜３４と、接続部３５とを有している。第１及び第２の本体部３０Ａ，３０Ｂは、ｘ方向に延在する部分であり、図１及び図２に示すように、それぞれ第１及び第２の貫通孔２０Ａ，２０Ｂの内部に位置する。
【００２８】
第１の端子部３１は、第１の本体部３０Ａのｘ方向における一端をｚ方向に折り曲げた部分であり、実使用時においては、例えば電源回路の正極に接続される。第２の端子部３２は、第２の本体部３０Ｂのｘ方向における一端をｚ方向に折り曲げた部分であり、実使用時においては、例えば電源回路の負極に接続される。本体部３０Ａ，３０Ｂのｘ方向における他端は、ｚ方向に折り曲げられてそれぞれ第３及び第４の端子部３３，３４を構成するとともに、これら第３及び第４の端子部３３，３４は接続部３５によって短絡されている。第３及び第４の端子部３３，３４は、接続部３５からｚ方向に突出して設けられており、これにより、本実施形態によるコイル部品１０は４端子構造を有する。第３及び第４の端子部３３，３４の一方又は両方は、例えば負荷回路に接続される。尚、第１及び第２の本体部３０Ａ，３０Ｂと第１〜第４の端子部３１〜３４及び接続部３５の境界は、金属素体３０Ｓを約９０°折り曲げた部分によって定義される。また、第１〜第４の端子部３１〜３４の先端部は、磁性コア２０の底面よりも若干突出していることが好ましい。
【００２９】
そして、第１の本体部３０Ａ、第２の本体部３０Ｂ及び接続部３５の全表面は絶縁被膜４０によって覆われている一方、第１〜第４の端子部３１〜３４の表面の一部はそれぞれ第１〜第４の金属被膜３１ａ〜３４ａによって覆われている。第１〜第４の金属被膜３１ａ〜３４ａは、実装時においてハンダのぬれ性を確保するために設けられ、Ｓｎまたはこれを含む合金（ＮｉＳｎ合金など）など、金属素体よりも融点の低い金属材料によって構成される。第１〜第４の金属被膜３１ａ〜３４ａの膜厚は、４μｍ〜２０μｍ程度であることが好ましく、絶縁被膜４０よりも薄いことがより好ましい。また、厚さ１μｍ〜３μｍ程度の下地Ｎｉメッキと、その表面に形成された厚さ４μｍ〜２０μｍ程度のＳｎメッキからなる２層構造であっても構わない。
【００３０】
本実施形態においては、第１及び第２の端子部３１，３２の表面のうち、先端部の近傍のみが金属被膜３１ａ，３２ａによって覆われており、付け根に位置する残りの部分は絶縁被膜４０で覆われている。絶縁被膜４０は、金属素体３０Ｓの表面に直接形成されており、両者間には他の膜、特に第１〜第４の金属被膜３１ａ〜３４ａと同じ金属材料は介在していない。特に限定されるものではないが、絶縁被膜４０の材料としては、ポリイミドやエポキシ樹脂などの樹脂材料を用いることが好ましい。また、絶縁被膜４０の膜厚については５μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましく、５μｍ〜３０μｍ程度であることがより好ましい。
【００３１】
図３に示すように、磁性コア２０には第１及び第２の貫通孔２０Ａ，２０Ｂの端部近傍に３つの切り欠き部２０Ｎ１〜２０Ｎ３が設けられており、切り欠き部２０Ｎ１，２０Ｎ２に第１及び第２の端子部３１，３２がそれぞれ収容され、切り欠き部２０Ｎ３に第３及び第４の端子部３３，３４と接続部３５が収容されている。これにより、第１〜第４の端子部３１〜３４及び接続部３５は、磁性コア２０からそのままｘ方向に突出するのではなく、ｙ方向における両側が磁性コア２０によって挟まれる状態となる。これにより、第１〜第４の端子部３１〜３４及び接続部３５が磁性コア２０からそのまま突出する構造と比べ、外形寸法を大型化することなく、磁性コア２０の体積をより大きく確保することが可能となる。
【００３２】
図５は、第１の端子部３１の形状をより詳細に説明するための図である。
【００３３】
図５に示すように、第１の端子部３１は、先端に向かうほど断面積が小さくなるテーパー形状を有している。つまり、第１の端子部３１は、ｘｙ平面を構成する先端面Ｓ１と、先端面Ｓ１に対して角度θ１だけ傾いた一対のテーパー面Ｓ２と、ｙｚ平面を構成する一対の側面Ｓ３とを有し、これら表面Ｓ１〜Ｓ３が金属被膜３１ａで覆われた構成を有している。第１の端子部３１のその他の部分は、金属被膜３１ａを介することなく、金属素体３０Ｓの表面が絶縁被膜４０によって覆われている。テーパー面Ｓ２の角度θ１の具体的な値については特に限定されないが、６０°〜８０°の範囲であることが好ましい。
【００３４】
図示しないが、他の端子部３２〜３４についても同様であり、いずれも先端面Ｓ１、テーパー面Ｓ２及び側面Ｓ３を有し、これら表面Ｓ１〜Ｓ３が金属被膜３２ａ〜３４ａで覆われた構成を有している。上述の通り、第１の本体部３０Ａ、第２の本体部３０Ｂ及び接続部３５を含むその他の部分は、いずれも金属被膜３１ａ〜３４ａを介することなく、金属素体３０Ｓの表面が絶縁被膜４０によって覆われた構成を有している。
【００３５】
図６はコイル部品１０の底面形状を示す平面図であり、図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図６に示すＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿った部分断面図である。
【００３６】
図６及び図７に示すように、磁性コア２０には３つの切り欠き部２０Ｎ１〜２０Ｎ３が設けられており、切り欠き部２０Ｎ１に第１の端子部３１が収容され、切り欠き部２０Ｎ２に第２の端子部３２が収容され、切り欠き部２０Ｎ３に第３の端子部３３、第４の端子部３４及び接続部３５が収容される。
【００３７】
図８は、コイル部品１０が実装される回路基板上における導体パターンのパターン形状を示す平面図である。
【００３８】
図８に示す符号１０ａはコイル部品１０の実装領域であり、この部分に４つのランドパターン５１〜５４が形成されている。ランドパターン５１〜５４は、それぞれ端子部３１〜３４に接続される部分である。このうち、ランドパターン５１〜５３にはそれぞれ配線パターンＬ１〜Ｌ３が接続されているが、ランドパターン５４には配線パターンが接続されておらず、もっぱら機械的な固定用として用いられる。但し、ランドパターン５４に配線パターンＬ３を接続することも可能である。これにより、コイル部品１０を回路基板に実装すると、図９に示す回路図の通り、配線パターンＬ１，Ｌ３間にインダクタンスが挿入されるとともに、配線パターンＬ２，Ｌ３間にインダクタンスが挿入され、且つ、これらインダクタンスが結合した状態を得ることができる。このように、本実施形態によるコイル部品１０は、いわゆるカップルドインダクタとして用いることができる。
【００３９】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、ハンダを用いてコイル部品１０を回路基板９０に実装した状態を説明するための図であり、それぞれ図７（ａ）〜（ｃ）に示す部分断面に対応している。
【００４０】
図１０に示すように、端子部３１〜３４とランドパターン５１〜５４がそれぞれ重なるよう、コイル部品１０を回路基板９０に搭載し、両者をハンダ５５によって接続すると、ハンダ５５はテーパー面Ｓ２及び側面Ｓ３を覆うフィレットを形成する。ここで、端子部３１〜３４のテーパー面Ｓ２は回路基板９０に対して垂直ではなく、より小さな角度θ１を有していることから、回路基板９０に対して垂直である場合に比べ、ハンダ５５のフィレットがより形成されやすくなる。
【００４１】
図１１は、本体部３０Ａと本体部３０Ｂに逆方向の電流を流した場合に発生する磁束について説明するための図であり、（ａ）は中脚部を経由するルートを示し、（ｂ）は中脚部を経由しないルートを示している。
【００４２】
図１１に示す例では、本体部３０Ａに流れる電流によって磁性コア２０に反時計回り（左回り）の磁束φＡ１，φＡ２が発生し、本体部３０Ｂに流れる電流によって磁性コア２０に時計回り（右回り）の磁束φＢ１，φＢ２が発生している。図１１においては、本体部３０Ａに流れる電流によって発生する磁束φＡ１，φＡ２を実線で示し、本体部３０Ｂに流れる電流によって発生する磁束φＢ１，φＢ２を破線で示している。
【００４３】
そして、図１１（ａ）に示すように、中脚部を経由する磁束φＡ１，φＢ１は、中脚部において互いに強め合うことから、この磁束ルートは正の結合係数を増大させる。これに対し、図１１（ｂ）に示すように、中脚部を経由しない磁束φＡ２，φＢ２は、互いに打ち消し合うことから、この磁束ルートは負の結合係数を増大させる。したがって、磁束φＡ１，φＢ１の量と、磁束φＡ２，φＢ２の量を制御すれば、所望の結合係数を得ることが可能となる。
【００４４】
図１２は、中脚部の面積と第１又は第２の外脚部の面積の比（外脚／中脚）と、結合係数との関係についてのシミュレーション結果を示すグラフである。シミュレーションの条件としては、磁性コア２０の材料としてＭｎＺｎ系のフェライトを用い、ｘ方向における長さを４ｍｍ、ｙ方向における幅を４ｍｍ、ｚ方向における高さを４ｍｍとし、インダクタンスが１００ｎＨ又は１８０ｎＨとなるよう設計した。また、第１の外脚部の面積と第２の外脚部の面積は同じであり、「外脚部の面積」とは、第１及び第２の外脚部の一方の面積を意味する。
【００４５】
図１２に示すように、外脚／中脚の値が大きくなるほど、つまり、外脚部の面積に対して中脚部の面積が小さくなるほど、負の結合係数が増大することが分かる。したがって、カップルドインダクタとして用いるべく負の結合係数を大きくするためには、外脚／中脚の値をより大きくすればよい。具体的には、インダクタンスの設計値にもよるが、外脚／中脚の値が１を超えると結合係数がおよそ−０．５以下となり、カップルドインダクタとして適した結合係数を得ることができる。特に、外脚／中脚の値が約３である場合には結合係数が約−０．７となり、外脚／中脚の値が約５である場合には結合係数が約−０．８となる。したがって、約−０．５〜約−０．８の結合係数を得るためには、外脚／中脚の値を１倍超、５倍以下とすればよく、約−０．５〜約−０．７の結合係数を得るためには、外脚／中脚の値を１倍超、３倍以下とすればよい。
【００４６】
そして、本実施形態によるコイル部品１０は、中脚部の面積よりも外脚部の面積の方が大きいことから、負の結合係数、例えば−０．５以下の結合係数を得ることが可能となる。これにより、カップルドインダクタとしての利用が好適なコイル部品を提供することが可能となる。しかも、本実施形態によるコイル部品１０は、第１及び第２の本体部３０Ａ，３０Ｂが接続部３５を介して一体化されているとともに、第１の本体部３０Ａが第１の貫通孔２０Ａに挿入され、第１の本体部３０Ａが第１の貫通孔２０Ａに挿入されていることから、第１の本体部３０Ａと第２の本体部３０Ｂの位置関係にずれが生じない。これにより、設計通りの結合係数を安定的に得ることが可能となる。
【００４７】
しかも、本実施形態においては、第１のコア２１の上面部分２３〜２５が同一平面を構成し、且つ、第２のコア２２の下面２６が平坦面であることから、第１及び第２のコア２１，２２を容易に作製することができる。このため、製造コストを低減することも可能となる。
【００４８】
また、本実施形態においては、金属素体３０Ｓの表面のうち、第１及び第２の本体部３０Ａ，３０Ｂと接続部３５が絶縁被膜４０で覆われていることから、磁性コア２０の材料として導電性を有するＭｎＺｎ系のフェライトなどの磁性材料を用いた場合であっても、金属素体３０Ｓと磁性コア２０の電気的短絡を防止することができる。しかも、本実施形態においては、絶縁被膜４０が金属素体３０Ｓの表面に直接形成されており、両者間には第１〜第４の金属被膜３１ａ〜３４ａと同じ金属材料からなる金属被膜が介在しない。これにより、リフロー時の熱によって絶縁被膜４０が破損または剥離することがないため、製品の信頼性を高めることも可能となる。
【００４９】
さらに、本実施形態によるコイル部品１０は、電気的には３端子構成であるものの、４つの端子部３１〜３４を有していることから、端子部３１〜３４間における熱容量の差が低減される。これにより、ハンダリフロー時におけるハンダ５５の融解が各端子部３１〜３４においてほぼ同時に発生することから、融解タイミングの差に起因する部品の意図しない回転を防止することも可能となる。
【００５０】
次に、本実施形態によるコイル部品１０の製造方法について説明する。
【００５１】
図１３〜図１９は、本実施形態によるコイル部品１０の製造方法を説明するための工程図である。
【００５２】
まず、図１３に示すように、打抜き工程によって所定の平面形状に加工したＣｕ（銅）などからなる金属板を用意し、金属板を所定の位置で折り曲げ加工することによって金属素体３０Ｓを形成する。上述の通り、金属素体３０Ｓは、第１の本体部３０Ａ、第２の本体部３０Ｂ、第１〜第４の端子部３１〜３４及び接続部３５を有している。この段階では、接続部３５のｙ方向における略中心部に支持部３６が接続されており、複数の支持部３６がフレーム部３７に連結された状態となっている。支持部３６はその後の工程で除去されるため、接続部３５と支持部３６の境界部分には、切れ込みなどを設けておくことが好ましい。
【００５３】
次に、図１４に示すように、金属素体３０Ｓの全表面にポリイミドやエポキシ樹脂などの樹脂材料からなる絶縁被膜４０を電着法により形成する。電着法を用いれば、角部を含む金属素体３０Ｓの全表面に絶縁被膜４０を均一に形成することが可能である。これに対し、スプレー法やディップ法によってフッ素系の絶縁被膜を形成すると、膜厚の均一性を十分に確保することができず、特に角部における膜厚が非常に薄くなり、場合によっては角部において金属素体３０Ｓが露出してしまう。これに対し、電着法によって絶縁被膜４０を形成すれば、角部を含む金属素体３０Ｓの全表面に均一な絶縁被膜４０を形成することができる。
【００５４】
次に、図１５に示すように、第１〜第４の端子部３１〜３４の先端部近傍に形成された絶縁被膜４０を選択的に除去する。絶縁被膜４０を除去する方法については特に限定されないが、レーザービームの照射によるアブレーション又はヤスリを用いた物理的な除去によって行うことができる。特に、レーザービームを用いれば、絶縁被膜４０を高精度に除去することが可能となる。レーザービームを用いて絶縁被膜４０を除去する場合、少なくとも図１５に示す方向Ｘ１、Ｘ２及びＺ３からレーザービームを照射する。方向Ｘ１からレーザービームを照射すると、端子部３１〜３４の一方の側面Ｓ３に形成された絶縁被膜４０が除去され、方向Ｘ２からレーザービームを照射すると、端子部３１〜３４の他方の側面Ｓ３に形成された絶縁被膜４０が除去される。そして、方向Ｚ３からレーザービームを照射すると、端子部３１〜３４の先端面Ｓ１及びテーパー面Ｓ２に形成された絶縁被膜４０が同時に除去される。これは、図５に示すように、ｚ方向から見てテーパー面Ｓ２が露出しているからである。これにより、端子部３１〜３４の先端面Ｓ１、テーパー面Ｓ２及び両側面Ｓ３に形成された絶縁被膜４０が除去され、各部分において金属素体３０Ｓが再び露出する。
【００５５】
次に、図１６に示すように、絶縁被膜４０の除去によって露出した第１〜第４の端子部３１〜３４の表面に、それぞれ金属被膜３１ａ〜３４ａをメッキにより形成する。本工程においては、絶縁被膜４０がメッキマスクとして機能するため、第１〜第４の端子部３１〜３４の露出面のみに金属被膜３１ａ〜３４ａを選択的に形成することができる。第１〜第４の端子部３１〜３４の露出面とは、先端面Ｓ１、テーパー面Ｓ２及び両側面Ｓ３である。ここで、メッキマスクとなる絶縁被膜４０は電着法によって形成されており、角部を含む全面が均一に覆われていることから、意図しない部分に金属被膜がメッキ形成されることがない。これに対し、上述の通り、スプレー法やディップ法によってフッ素系の絶縁被膜を形成すると、角部において金属素体３０Ｓが露出するおそれがあり、この場合、角部に露出する金属素体３０Ｓに金属被膜が形成されてしまう。これを防止するためには、先に金属素体３０Ｓの全表面にスズなどの金属被膜を形成しておき、その後、必要な部分（本体部３０Ａ，３０Ｂ及び接続部３５）に絶縁被膜４０を形成すれば良いが、この場合には、金属素体３０Ｓと絶縁被膜４０の間に金属被膜が介在してしまう。しかしながら、本実施形態においては、電着法によって絶縁被膜４０を形成した後、絶縁被膜４０で覆われていない露出面に対してメッキを行っていることから、このような問題が生じることはない。
【００５６】
次に、図１７に示すように、溝２１Ａ，２１Ｂに第１及び第２の本体部３０Ａ，３０Ｂが収容されるよう、導体板３０と第１のコア２１を組み合わせた後、図１８に示すように、接続部３５と支持部３６を切り離す。そして、図１９に示すように、第２のコア２２を第１のコア２１に接着すれば、本実施形態によるコイル部品１０が完成する。
【００５７】
このように、上述したコイル部品１０の製造工程では、絶縁被膜４０の電着及び部分的な除去を行った後、メッキによって金属被膜３１ａ〜３４ａを形成していることから、絶縁被膜４０と金属被膜３１ａ〜３４ａを金属素体３０Ｓの互いに異なる表面に形成することが可能となる。これにより、金属素体３０Ｓと絶縁被膜４０の間に金属被膜が介在することがないため、リフロー時の熱によって絶縁被膜４０が破損または剥離することがない。しかも、絶縁被膜４０がメッキマスクとして機能することから、別途メッキマスクを形成することなく、金属被膜３１ａ〜３４ａを選択的にメッキ形成することができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、端子部３１〜３４の先端部近傍がテーパー面Ｓ２を有していることから、方向Ｚ３からレーザービームを照射することによって、端子部３１〜３４の先端面Ｓ１及びテーパー面Ｓ２に形成された絶縁被膜４０が同時に除去される。これにより、絶縁被膜４０を剥離するために必要な工程数が減少することから、製造コストを削減することも可能となる。
【００５９】
＜第２の実施形態＞
図２０は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品６０の構造を説明するための側面図である。
【００６０】
図２０に示すように、第２の実施形態によるコイル部品６０は、第１のコア２１の代わりに第１のコア７１が用いられている点において、第１の実施形態によるコイル部品１０と相違している。その他の基本的な構成は、第１の実施形態によるコイル部品１０と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６１】
本実施形態において使用する第１のコア７１は、第１の上面部分２３が第２及び第３の上面部分２４，２５よりも低い点において、第１の実施形態において使用する第１のコア２１と相違している。かかる構成により、中脚部に形成される磁気ギャップＧが選択的に拡大されることから、中脚部を経由する磁束φＡ１，φＢ１がより減少する。これにより、中脚部を経由しない磁束φＡ２，φＢ２が増大することから、負の結合係数をより増大させることが可能となる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００６３】
例えば、上述した製造工程においては、金属素体３０Ｓの全面に絶縁被膜４０を形成した後（図１４参照）、絶縁被膜４０の一部を除去しているが（図１５参照）、本発明がこれに限定されるものではなく、第１〜第４の端子部３１〜３４の所定の部分をマスク部材で覆った状態で絶縁被膜４０を電着しても構わない。この方法によれば、金属素体３０Ｓをマスクする工程が追加される一方、絶縁被膜４０を部分的に除去する工程を省略することが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１０，６０    コイル部品
１０ａ    実装領域
２０    磁性コア
２０Ａ，２０Ｂ    貫通孔
２０Ｎ１〜２０Ｎ３    切り欠き部
２１，７１    第１のコア
２１Ａ，２１Ｂ    溝
２２    第２のコア
２３    第１の上面部分
２４    第２の上面部分
２５    第３の上面部分
２６    下面
３０    導体板
３０Ａ，３０Ｂ    本体部
３０Ｓ    金属素体
３１〜３４    端子部
３１ａ〜３４ａ    金属被膜
３５    接続部
３６    支持部
３７    フレーム部
４０    絶縁被膜
５１〜５４    ランドパターン
５４    ランドパターン
５５    ハンダ
９０    回路基板
Ｇ    磁気ギャップ
Ｌ１〜Ｌ３    配線パターン
Ｓ１    先端面
Ｓ２    テーパー面
Ｓ３    側面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月20日(2018.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも第１の方向に延在し、前記第１の方向と直交する第２の方向に配列された第１及び第２の貫通孔を有する磁性コアと、
前記第１及び第２の貫通孔にそれぞれ挿入された第１及び第２の本体部を含む導体板と、を備え、
前記磁性コアは、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔の間に位置する中脚部と、前記第１の貫通孔から見て前記中脚部とは反対側に位置する第１の外脚部と、前記第２の貫通孔から見て前記中脚部とは反対側に位置する第２の外脚部とを含み、
前記第１及び第２の方向によって規定される平面の面積は、前記中脚部よりも前記第１及び第２の外脚部の方が大きく、
前記導体板は、前記第１及び第２の本体部と、前記第１及び第２の貫通孔の外部に位置する端子部及び接続部とを有する金属素体を含み、
前記端子部は、前記第１の本体部の一端側に位置する第１の端子部と、前記第２の本体部の一端側に位置する第２の端子部とを含み、
前記接続部は、前記第１の本体部の他端と前記第２の本体部の他端を接続し、
前記端子部は、前記接続部から突出して設けられた第３及び第４の端子部をさらに含むことを特徴とするコイル部品。
【請求項２】
前記第１及び第２の外脚部における前記平面の面積は、いずれも前記中脚部における前記平面の面積の１倍超、５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
【請求項３】
前記第１及び第２の外脚部における前記平面の面積は、いずれも前記中脚部における前記平面の面積の１倍超、３倍以下であることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
【請求項４】
前記磁性コアは、上面に第１及び第２の溝が設けられた第１のコアと、下面が平坦である第２のコアとを含み、
前記第１のコアの前記上面と前記第２のコアの前記下面を接着することにより、前記第１及び第２の溝の上部が閉塞されて前記第１及び第２の貫通孔が形成され、
前記第１のコアの前記上面のうち、前記第１の溝と前記第２の溝の間に位置する第１の上面部分によって前記中脚部における前記平面が定義され、前記第１の溝から見て前記中脚部とは反対側に位置する第２の上面部分によって前記第１の外脚部における前記平面が定義され、前記第２の溝から見て前記中脚部とは反対側に位置する第３の上面部分によって前記第２の外脚部における前記平面が定義されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。
【請求項５】
前記第１乃至第３の上面部分は、互いに同一平面を構成することを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
【請求項６】
前記第１の上面部分は前記第２及び第３の上面部分よりも低く、これにより、第１及び第２の外脚部に形成される磁気ギャップよりも、前記中脚部に形成される磁気ギャップの方が大きいことを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
【請求項７】
前記第１乃至第４の端子部は、先端に向かうほど断面積が小さくなるテーパー形状を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコイル部品。
【請求項８】
前記導体板は、前記第１乃至第４の端子部の表面に形成され、前記金属素体よりも融点の低い金属からなる金属被膜と、前記金属被膜を介することなく前記第１の本体部、前記第２の本体部及び前記接続部の表面に形成された絶縁被膜とを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイル部品。