(57)【要約】【課題】電子機器の基板半田における直付け電極の接続信頼性の高い巻線型電子部品を提供する。【解決手段】巻芯部と、該巻芯部と一体又は別体に設けられた電極形成部を備えた基台と、該電極形成部に外部電極を設け、絶縁被膜導線を巻回した巻線とを備えた巻線型電子部品において、電極形成部の端部コーナー部の外周若しくは外周の一部に、面取りや扇状のへこみを設けたり、断面形状がＬ字状のへこみを設ける。【効果】巻線端末を電極に加熱圧着しても半田メッキ層が電極側面や底面に流れることなく、コーナー部に留まり、回路基板との半田接続において良好な半田フィレットが形成でき、接続信頼性の高い巻線型電子部品を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻芯部と、該巻芯部と一体又は別体に設けられた電極形成部を備えた基台と、該電極形成部に外部電極を設け、絶縁被膜導線を巻回した巻線とを備えた巻線型電子部品において、
該電極形成部の端部コーナー部の外周若しくは外周の一部を、面取りしたことを特徴とする巻線型電子部品。
【請求項２】
前記面取りを、断面形状が扇状にへこましたことを特徴とする請求項１記載の巻線型電子部品。
【請求項３】
前記面取りを、断面形状がＬ字状にへこましたことを特徴とする請求項１記載の巻線型電子部品。
【請求項４】
前記外部電極は、少なくとも導電下地層、その表面にＮｉ下地メッキ層、さらにその表面に低融点半田層を該電極形成部に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の巻線型電子部品。
【請求項５】
前記コーナー部の外周もしくは外周の一部に設けた面取り寸法を、底面側寸法ｘおよび側面側高さ寸法ｙを  ｘ＞＝０．０５ｍｍ、ｙ＞＝０．０５ｍｍ  とし、かつ、前記外部電極の側面外周の高さ寸法ａを  ａ＞＝ｙ＋０．０５ｍｍ  としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された巻線形電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の接続信頼性を上げることのできる巻線型電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、巻線型電子部品として、例えばフィルタ回路や発振回路等を構成するインダクタやチョークコイルとして用いられる面実装型インダクタを図７に示す。この面実装型インダクタ１０は、一般に３２１６、２０１２、１６０８、１００５相当タイプといわれる寸法形状のものである。図７（ａ）に示す斜視図のように、磁性材からなるコア１に絶縁被膜銅線を巻芯部１ｂに巻回した巻線３と、巻線３の両端末３ａ，３ａをコア１の脚部１ａに設けた電極２，２上に熱圧着または抵抗溶接等で電気的に接続したものである。
巻線３の絶縁被膜銅線はＣｕからなる直径２０〜６０μｍの導線にポリエステルイミド等の絶縁材で被覆したものである。このような面実装型インダクタが特許文献１に記載されている。
【０００３】
図７（ｂ）に示す図は、コア１の脚部１ａに電極２を形成した状態の電極部の断面図である。すなわち、コア１に巻線３を施さない状態の電極２の断面図である。電極２は、コア１の脚部１ａ下側端部およびその側面外周にＡｇ又はＡｇ−Ｐｄ等のからなる導電下地層２１を形成し、その表面にＮｉメッキ層２２を形成し、さらに、その表面にＳｎ又は半田からなる半田メッキ層２３が形成されている。また、側面外周の電極の高さ寸法ａは  ａ＜＝０．１ｍｍ程度のものが一般的に用いられている。
【０００４】
図８、９は電極２に巻線３の端末３ａを加熱圧着して、端末３ａの絶縁被膜を熱破壊させると共に、半田メッキ層２３を溶融させて、半田メッキ層２３内に沈み込ませた状態を示す説明図である。
図８は、電極２の側面外周の高さ寸法ａを  ａ＜０．１ｍｍ  にしたときの状態を示したもので、図８（ａ）はヒータチップ９で端末３ａを加熱圧着する状態の断面図である。図８（ｂ）は加熱圧着時の端末３ａが半田メッキ層２３内に沈み込み、圧着によるつぶれが生じてはんだ付けされた状態を示した断面図である。
【０００５】
図８（ｂ）円内拡大図は、電極２の側面外周の高さ寸法ａが  ａ＜０．１ｍｍのとき、端末３ａを加熱圧着して半田付けされたときの電極２の側面状態を示す。電極２の側面がフィレットを成している境界部において、電極２が剥がれてしまう現象（２ｂ部）が起きる。これはコア１の脚部１ａ側面と電極２との対面する面積（＝電極の高さａ）を充分取れないことから導電下地層２１の固着強度が不充分となり、ヒータチップ９の加熱圧着による熱あるいは機械的ストレスによって剥がれたものと考えられる現象である。また、基板実装後の固着強度も弱い。
【０００６】
これを防止するために、電極２の側面外周の高さ寸法ａを  ａ＞０．１５ｍｍ  としたとき、端末３ａを加熱圧着後の表面電極２３の状態は図９の断面図のようになる。
図９に示すように、電極の側面外周の高さ寸法ａを  ａ＞０．１５ｍｍ  としたとき、加熱圧着時の半田メッキ層２３の溶融したときの動きは、円内拡大図に示すように、コア１の脚部１ａの端部コーナー部１ｃ付近の半田メッキ層２３が側面上方向ｃ１に流れて固まるため、コーナー部１ｃの半田メッキ層２３が極めて薄くなる現象となる。
【０００７】
このように、電極２のコーナー部１ｃの半田メッキ層２３が極めて薄い状態の電子部品を電子機器に用いた場合、回路基板に装着し、リフローはんだ等により半田付けしたとき、コーナー部１ｃの半田メッキ層２３が薄いため、酸化により半田フィレットが形成しにくいという問題があった。その状態の断面図を図１０（ａ）に示す。
図１０（ａ）に示すように、回路基板に塗布された半田２４が溶融し、ｄ方向に濡れようとするが、半田メッキ層２３の薄いコーナー部１ｃの酸化により、濡れがさまたげられ、半田フィレットを形成できず、一般的にイモ半田といわれる状態となる。この状態において、電極２は基板側の半田２４に沈み込み量ｈが少なく、浮いた状態となることから半田付け状態も悪く、さらに固着強度も弱く、固着強度のバラツキの大きい接続信頼性に劣るはんだ付けとなる。
【０００８】
また、他の方策として、半田メッキ層２３を厚くする方法があるが、コア材がフェライトの場合、長時間電界メッキを行うとメッキが伸びてしまうという不具合が起こる。さらにまた、長時間処理するため、生産性が上がらずコストＵＰの要因となる。
【特許文献１】特開平１０−３１２９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、電子機器の基板半田における直付け電極の接続信頼性の高い巻線型電子部品を提供することにある。本発明の他の目的は、電極と巻線端末との接合状態が安定しており、接続信頼性の高い巻線型電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、巻芯部と、該巻芯部と一体又は別体に設けられた電極形成部を備えた基台と、該電極形成部に外部電極を設け、絶縁被膜導線を巻回した巻線とを備えた巻線型電子部品において、電極形成部の端部コーナー部の外周若しくは外周の一部に、面取りを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の巻線型電子部品は、巻芯部と、巻芯部と一体又は別体に設けられた電極形成部を備えた基台と、電極形成部に外部電極を設け、絶縁被膜導線を巻回した巻線とを備えた巻線型電子部品において、電極形成部の端部コーナー部の外周若しくは外周の一部を、面取りしたことにより、巻線端末を電極に加熱圧着しても半田メッキ層が電極側面や底面に流れることなく、コーナー部に留まり、回路基板との半田接続において良好な半田フィレットが形成でき、接続信頼性の高い巻線型電子部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る巻線型電子部品の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
なお、本発明の対象となる巻線型電子部品は、トランス、フィルタ、チョークコイル、インダクタ等の面実装を目的としたもので、これらは外部電極数と巻線の数が異なる以外は概ね同様の構造となるので、本実施の形態では典型として面実装型インダクタについて説明する。
【００１４】
本発明の巻線型電子部品は、電極部に特徴を持つものであり、実施例の形態である面実装型インダクタについて図１〜図５を用いて説明する。また、図７と同じものは同じ符号を付してある。
【００１５】
図１は、本発明の巻線型電子部品の特徴である面実装型インダクタ５の斜視図を示す。
図１において、１は磁性体またはセラミック等の絶縁体である基台、２は電極、３は巻線の構成である。
基台１は巻溝部１ｂを備え、両端に脚部１ａ、１ａを備え、その脚部１ａの一方の端部側に電極２を形成したＨ型またはコの字型コアを用いたものである。さらに、基台１の電極形成部は、図２に示すように、脚部１ａの端部両側コーナー部１ｃに面取りをした形状４に成型または加工されたものである。
そして、電極２は、脚部１ａのコーナー部１ｃを含む端部外周を包み込むように、導電下地層２１をＡｇまたはＡｇ−Ｐｄで塗布・焼き付けして形成し、その表面にＮｉメッキ層２２を形成する。さらにＮｉメッキ層２２の表面にリフロー熱で溶融する低融点半田層である半田メッキ層（または、Ｓｎ−Ｐｂ共晶半田）２３を施したものである。電極の側面外周の高さａは  ａ＝０．１５ｍｍとする。実施例の形態では例えば、メッキ層は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄなどの導電下地層２１が１０〜３０μｍ。その上に、Ｎｉメッキ層２２が１μｍ前後、さらに、その上にＳｎによる半田メッキ層２３が３〜１２μｍ。また、面取り部４は、図２の円内拡大図に示すように、実施例の形態では、底面側の寸法ｘは  ｘ＝０．０６ｍｍ、底面からの高さ寸法ｙは  ｙ＝０．０６ｍｍ  とした。
【００１６】
図３は、電極２に巻線端末３ａを加熱圧着するときの状態を示す断面図である。図８（ａ）はヒータチップ９で端末３ａを加熱圧着する状態の断面図である。図８（ｂ）は加熱圧着時の端末３ａが半田メッキ層２３内に沈み込み、圧着によるつぶれが生じてはんだ付けされた状態を示した断面図である。
図３（ａ）に示すように、この巻線型インダクタ５は、基台１の巻溝部１ｂに絶縁被膜導線で巻回された巻線３の端末３ａを電極２に配設し、加熱圧着装置のヒータチップ９で端末３ａを加熱しながら加圧（矢印）することにより、端末３ａの絶縁被膜を破壊すると共に、半田メッキ層２３を溶融し、端末３ａを半田メッキ層２３に沈み込ませたはんだ付けによって電気的に接続する。
このように、電極２と巻線３の端末３ａを溶接半田するとき、電極２の半田メッキ層２３は溶融しｃ１方向に流れるが面取り部４に半田が留まり、従来の電極形状のように、電極コーナー部１ｃの半田メッキ層２３が薄くなったりすることがない。
【００１７】
上記のように電極が形成された本発明の電子部品を、回路基板に搭載しリフロー半田したとき、電子部品と基板パターンの半田状態は、図１０（ｂ）に示すように、電子部品の電極２が回路基板２５側の半田２４内に沈み込み（沈み込み量ｈ）、電極２側の半田メッキ層２３と融合して半田フィレットｇが形成される。このように形成された半田フィレットｇは基板との固着強度も強く、外観的にも美しく、半田の接続信頼性が格段によくなることが容易に理解できよう。このことにより、本発明の電子部品は接続信頼性の高い電子部品とすることができる。
【００１８】
ここで、本発明者は、電極コーナ部の面取り寸法Ｃを変えてサンプルを作成し、基板半田について実験を行った結果、以下の結果が得られた。ただし、電極の側面外周の高さ寸法ａは  ａ＝０．３ｍｍを用いた。
（サンプル１）Ｒ０．０５（ｘ、ｙ＝０．０５ｍｍ）、基板半田状態  半田フィレット不安定、バラツキ大きい。
（サンプル２）Ｃ０．０５（ｘ、ｙ＝０．０５ｍｍ）、基板半田状態  半田フィレット良好
（サンプル３）Ｃ０．１０（  ｘ、ｙ＝０．１０ｍｍ）、基板半田状態  半田フィレット良好。
（サンプル４）Ｃ０．１５（  ｘ、ｙ＝０．１５ｍｍ）、基板半田状態  半田フィレット良好。
（サンプル５）Ｃ０．２０（  ｘ、ｙ＝０．２０ｍｍ）、基板半田状態  半田フィレット良好。
なお、サンプル１は比較として、Ｒ０．０５ｍｍを用いた。これは、一般的にコーナー部の角はバレル研磨等によりＲ０．０５ｍｍ以下のものができてしまうものである。
【００１９】
上記実験結果より、従来の形状である電極コーナ部の形状サンプル１（Ｒ０．０５）の場合、半田フェレットのバラツキが大きく、不安定な状態といえる。しかし、同じ寸法であってもサンプル２（Ｃ０．０５）のように面取りすることによって、半田メッキ層が溶融したとき半田の溜まりができることから基板半田したとき良好な半田フィレットが形成できる。同様にサンプル３（Ｃ０．１０）〜サンプル５（Ｃ０．２０）においても、基板半田において良好な半田フィレットができた。
このことから、電極形成部のコーナー部の面取り寸法Ｃは、少なくとも  Ｃ０．０５（ｘ、ｙ＝０．１０ｍｍ）以上とすることが好ましい。また、電極の側面外周の高さ寸法ａは面取り寸法の高さより少なくとも０．０５ｍｍ以上高くする（ａ＞＝ｙ＋０．０５ｍｍ）ことが好ましい。すなわち、面取り寸法  ｘ、ｙ＝０．１０ｍｍの時、電極の側面外周の高さａ＝０．１５ｍｍ以上。面取り寸法ｘ＝０．１ｍｍ、ｙ＝０．１５ｍｍの時、  電極の側面外周の高さａ＝０．２０ｍｍ以上とする。
【００２０】
次に、他の実施例の形態として、図４に電極の外周の一部のコーナー部に断面が扇状にへこました凹部を設けた巻線型インダクタ６を示す。この巻線型インダクタ６は電極の幅が広い場合に好適なものである。図４、５に示す符号は、図１と同じ物は同じ符号を付し、構成は前記実施例の形態と同様であり説明を省略する。
図５（ａ）は凹部コーナー部の断面図であり、図５（ｂ）はその凹部拡大図である。
【００２１】
図５に示すように、凹部コーナー部４は扇状の１／４円に相当する形に内側にへこましており、例えば、寸法ｘ＝０．１、ｙ＝０．１、電極の高さａ＝０．１５としたものである。  この形状においても、前記形状と同様に、巻線３の端末３ａを電極２に加熱圧着したとしても、電極２の半田メッキ層２３の溶融の流れによって、電極コーナー部１ｃの凹部形状４により半田メッキ層２３の溜まりができ、従来の電極形状のように、電極のコーナー部１ｃの半田メッキ層２３が薄くなったりすることがない。
【００２２】
さらに、他の実施例の形態として、図６に示すように、電極の外周の一部のコーナー部に断面がＬ字状にへこました凹部を示す。  図６（ａ）は凹部コーナー部の断面図であり、図６（ｂ）はその凹部拡大図である。
図６に示すように、凹部コーナー部４は断面がＬ字状の形に内側にへこましており、例えば、寸法ｘ＝０．１、ｘ１＝０．０３ｍｍ、ｙ＝０．１、電極の高さａ＝０．１５としたものである。  この形状においても、前記形状と同様に、巻線３の端末３ａを電極２に加熱圧着したとしても、電極２の半田メッキ層２３の溶融の流れによって、電極コーナー部１ｃの凹部形状４により半田メッキ層２３の溜まりができ、従来の電極形状のように、電極のコーナー部１ｃの半田メッキ層２３が薄くなったりすることがない。
【００２３】
以上のように、本発明の巻線型電子部品は、コア直付けの電極構造につき、半田濡れ性の低い電極コーナー部の断面形状を面取りおよび扇状の凹部にしたり、Ｌ字状の凹部にすることで、回路基板の実装時に基板半田の溶融半田が巻線型電子部品の電極の半田メッキ層と融合して美しい半田フィレットを形成することできる。このことによって、回路基板の実装おいて、接続信頼性の高い巻線型電子部品を提供することができる。
【００２４】
以上、本発明の巻線型電子部品の実施例の形態を述べたが、これらの実施例の形態に限られるものではない。例えば、脚部コーナー部の一部に面取りおよび扇状の凹部、Ｌ字状の凹部を設けたが、全周に設けてもよく、電極の形状、大きさを考慮して設けることが望ましい。また、実施例の形態では、インダクタのため電極が２つであったが、チョークコイル、トランス等のように多くの電極においても接続信頼性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の巻線型電子部品の形態である一実施例の斜視図。
【図２】図１の電極断面図（ａ）と拡大図（ｂ）。
【図３】図１の巻線の端末と電極を加熱圧着する説明図（ａ）と半田メッキ層の状態（ｂ）。
【図４】本発明の巻線型電子部品の形態である他の実施例の斜視図。
【図５】図４の電極断面図（ａ）と拡大図（ｂ）。
【図６】本発明の巻線型電子部品の形態である他の実施例の電極断面図（ａ）と拡大図（ｂ）。
【図７】従来の巻線型電子部品の斜視図（ａ）とその電極断面図（ｂ）。
【図８】図７の巻線の端末と電極（電極の高さ低いとき）を加熱圧着する説明図（ａ）と半田メッキ層の状態（ｂ）。
【図９】図７における電極の高さを高くしたときの加熱圧着後の半田メッキ層の状態。
【図１０】回路基板に実装時の半田付け状態、従来品（ａ）と本発明の巻線型電子部品（ｂ）。
【符号の説明】
【００２６】
１  基台
２  電極
３  巻線
４  面取り、扇状の凹部またはＬ字状の凹部
【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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