面安装型线圈零件及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及在电子器械的线路基板上进行面安装的面安装型线圈零件及其制造方法。背景技术
线圈零件是在移动电话、硬盘装置、笔记本型个人电脑等电子器械的电源电路中必需的电子零件。其中面安装型线圈零件,由于能够在印刷线路板上以很低的高度进行安装的优点,在各种电子机器小型化发展的今天,其必要性在不断提高(参见比如专利文献1)。
这样的面安装型线圈零件在需要安装的印刷线路板上几乎垂直地进行配置,在上下两端具有边缘,在芯体具有缠绕有线圈的柱状鼓形的磁芯、配置在此鼓形磁芯周围的环状外装磁芯、和在此外装磁芯地上面互相分离地配置的一对端子电极部。线圈两末端通过熔接或者焊接与端子电极零件在电气上连接。
[专利文献1]
特开2001-332425号公报
但是,历来的面安装型线圈零件具有如下的问题。即对于历来的环状外装磁芯,在每个制品中,外装磁芯和鼓形磁芯的间隔很难作到希望的值,线圈特性(比如L特性或直流重叠特性)就会产生不容忽视范围的偏差。而由于历来的面安装型线圈零件是把外装磁芯插入鼓形磁芯而构成的,外装磁芯的直径不得不设计有富余量,具有富余量的面安装型线圈零件如果要是大型化的话,外装磁芯和鼓形磁芯的间隔过大,恐怕会出现鼓形磁芯的安装相对外装磁芯出现偏差等的不合适的情况。发明内容
鉴于这样的问题,本发明的目的是提供一种面安装型线圈零件及其制造方法,该零件除了实现小型化以外,还要能够抑制每个制品的各个线圈特性的偏差。
本发明的面安装型线圈零件是一种具有缠绕着线圈的鼓形磁芯以及在该轴周围包围此鼓形磁芯的外装磁芯的面安装型线圈零件,其特征在于,该外装磁芯被分割成几部分磁芯,各部分磁芯具有一定间隔地配置在鼓形磁芯之间。
在本发明的面安装型线圈零件中,由于外装磁芯被分割开,各部分磁芯可独立地配置在鼓形磁芯上,因此能够很容易地把鼓形磁芯和外装磁芯之间的间隙控制在上述规定的间隔内。这就是说,由于没有必要设定上述的富余量,面安装型线圈零件自身的面积就减小,而且每个零件的该间隙几乎是一定的,每个零件的线圈特性的偏差就能够受到抑制。
在本发明的面安装型线圈零件中,上述规定的间隔,优选由粒子直径一致略呈球形的粒子形成。在此情况下,能够简单而容易地构成各部分磁芯和鼓形磁芯之间的间隙,使之在上述规定的间隔内。
此略呈球形的粒子,优选大多数混炼在粘接鼓形磁芯和各部分磁芯使用的粘接剂中。在此情况下,在各部分磁芯和鼓形磁芯之间的间隙中,能够确实而容易地确定略呈球形的粒子的位置。
本发明的面安装型线圈零件是具有缠绕了线圈的鼓形磁芯和围绕着此鼓形磁芯设置的外装磁芯的面安装型线圈零件,其特征在于,该外装磁芯被分割成几个部分磁芯,该鼓形磁芯和各部分磁芯由混炼有多数颗粒直径一致的略呈球形的粒子的粘接剂粘接在一起,使之具有规定的间隔。
在本发明的面安装型线圈零件中,由于外装磁芯被分割,各部分磁芯能够独立地配置在鼓形磁芯上,能够由略呈球形的粒子控制鼓形磁芯和外装磁芯之间的间隙。这就是说,由于没有必要设置上述的富余量,面安装型线圈零件自身的面积减小,而且由于略呈球形的粒子与鼓形磁芯和外装磁芯接触,在每个零件中的该间隙大致是一定的,这就能够抑制每个零件的线圈特性的偏差。
在本发明的面安装型线圈零件中,此略呈球形的粒子优选由非磁性材料得到。在此情况下,由于略呈球形的粒子本身对线圈特性没有影响,就更加能够抑制每个零件的线圈特性的偏差。
在本发明的面安装型线圈零件中,该鼓形磁芯具有缠绕线圈的芯体和安装在此芯体两侧的一对边缘,各部分磁芯与边缘的外周面相对,优选具有与该边缘外周面相同曲率半径的内周面。在此情况下,可以沿着鼓形磁芯圆周方向将鼓形磁芯和外装磁芯之间的间隙设定为一定间隔,这就更加能够抑制每个零件的线圈特性的偏差。
在本发明的面安装型线圈零件中,在各部分磁芯之间,优选形成互相不接合的间隙部分。在此情况下,外装磁芯和鼓形磁芯能够配置得十分接近,面安装型线圈零件自身的面积就能够进一步缩小。 具有安装在外装磁芯上的一对电极,线圈的末端优选在上述间隙部分,或者由上述间隙部分引出,连接到电极上。在此情况下,线圈的末端,在构成外装磁芯的部分磁芯之间的间隙中,或者由此间隙部分引出,连接到电极上。也就是说,由于线圈没有绕到外装磁芯的上侧,就不会产生线圈安装在外装磁芯时使线圈零件的尺寸变高的问题,能够大致实现线圈厚度的小尺寸化。再有,当把线圈和电极进行连接时,由于线圈没有必要在外装磁芯的肩台处打折,使操作能够很容易地进行。
线圈的末端在鼓形磁芯的高度方向不弯曲地通过上述间隙部分是合适的。
所谓鼓形磁芯的高度方向,相当于在鼓形磁芯中缠绕线圈的芯体的轴向。在如此构成的情况下,如果从侧面,即与鼓形磁芯的高度方向相垂直的方向来观察面安装型线圈零件,则线圈的末端就成为直线状。因此,在如此的结构中,在线圈零件内线圈的配线图形极其简洁,容易进行连线的操作。
线圈的末端,在间隙部分与电极连接,由一部分磁芯的第一面和与此部分磁芯相邻的磁芯的第二面组成间隙部分,第一面和第二面之间,相互的间隔由鼓形磁芯开始向远的方向扩大化是合适的。也就是说,优选第一面和第二面相互之间的间隔由鼓形磁芯向远处形成更宽的样子。
如果在间隙部分把线圈和电极连线,则与在外装磁芯的外侧进行连线的情况相比,能够使线圈零件小型化。再有,如上所述,通过第一面和第二面由鼓形磁芯的中心向外侧扩大,可确保接线操作的空间,使该操作能够顺畅地进行。而如果上述第一面和第二面的位置关系是大略垂直的话,就能够确保接线操作的空间。
再有上述的电极具有安装在部分磁芯上的本体部分和与该本体部分连接的突起片,此突起片折曲到本体部分一侧,在本体部分和突起片之间线圈的末端变窄是合适的。
设置这样的突起片,可以用突起片把线圈的末端临时固定,用熔接或焊接等强固地连接的方法。为此,当把面安装型线圈零件在印刷线路板上进行安装时,通过焊接等的热使在线圈末端的焊剂熔融,由于线圈被突起片抑制,故能够防止线圈离开电极产生断线的事故。
当采用这样的结构时,在一部分磁芯上安装的电极突起片向与鼓形磁芯高度方向垂直的方向延伸时,与此部分磁芯相邻的部分磁芯不接触是合适的。
当线圈通过电极的本体部分与突起片之间时,如果突起片的前端与电极本体部分相离的间隙较大,此操作就容易进行。加大这样的间隙所获得的容易操作的效果,在所谓间隙部分所限定的空间内构成连接时,比在外装磁芯的外周部分构成线圈和电极的连接时更加显著。因此,在为了使突起片的前端和电极本体部分之间的间隙扩大而让突起片延伸的情况下,与相邻的部分磁芯不接触而构成时,该部分磁芯的存在不会妨碍接线的操作,能够很顺利地进行该操作。
在采用具有上述突起片的结构时,鼓形磁芯具有缠绕线圈的芯体和在此芯体的两端设置的一对边缘,处于电极突起片上的根部,在鼓形磁芯高度方向上,位于边缘的周围是合适的。
如上所述,当突起片的根部不位于芯体的周围而位于边缘的周围时,在线圈通过间隙部分时,突起片的存在不构成妨碍,能够顺利地进行连线的操作。
再有,当采用具有上述突起片的结构时,鼓形磁芯具有缠绕线圈的芯体和在此芯体的两端设置的一对边缘,电极的突起片具有一对边缘间隔以上的长度是合适的。
如果以这样的长度来形成突起片,线圈的两端无论从芯体如何高度的位置引出都能够由突起片压住。而用比如交叉法等方法缠绕线圈时,其一端由芯体的下侧引出,另一端由芯体的上侧引出的情况下,突起片也可对两端进行按压。因此,线圈的两端就没有必要各自准备电极,在提高生产效率的同时也能够实现降低成本。
上述电极在鼓形磁芯的高度方向的上侧和下侧分别具有扣部,由上侧和下侧的扣部安装在部分磁芯上也是可以的。如果按照这样的方式来构成电极,就容易把电极安装在部分磁芯上,而且能够防止意外的脱落。
在本发明的面安装型线圈零件中,鼓形磁芯包括缠绕线圈的芯体、在芯体的一侧设置的第一边缘部分、在芯体的另一侧设置的,比第一边缘的直径更大的第二边缘部分,各部分磁芯的布置,优选在与第一边缘部分的外周面之间具有规定的间隔,同时在第二边缘部分中与第一边缘部分相对的面之间具有规定的间隔。这种情况能够减少在第二边缘部分中与第一边缘部分相对一面的内侧磁通量的泄漏。
作为本发明的面安装型线圈零件的制造方法,是一种具有缠绕线圈的鼓形磁芯和在其轴周围包围的外装磁芯,而外装磁芯被分割为多个部分磁芯的面安装型线圈零件的制造方法,其特征在于,该方法包括在鼓形磁芯的外周面或多个部分磁芯的内周面或者在双方都涂布混炼了多数直径一致的略呈球形粒子形成的粘接剂、然后把鼓形磁芯的外周面和多个部分磁芯的内周面相对放置、使粘接剂硬化而粘接鼓形磁芯和多个部分磁芯等工序。
在作为本发明的面安装型线圈零件的制造方法中,由于外装磁芯被分割,各部分磁芯能够独立地配置到鼓形磁芯上,能够由略呈球形的粒子来控制鼓形磁芯和外装磁芯之间的间隙。这就是说,由于没有必要设置上述的富余量,面安装型线圈零件自身的面积就减小了,而且由于略呈球形的粒子与鼓形磁芯和外装磁芯都接触,该间隙在每个零件中都大致一定,就能够抑制每个零件的线圈特性的偏差。
在作为本发明的面安装型线圈零件的制造方法中,在鼓形磁芯和部分磁芯在磁场内配置的状态下,优选鼓形磁芯的外周面和部分磁芯的内周面相对配置。这样一来,如果在磁场内配置鼓形磁芯和部分磁芯,双方就有吸引力的作用。因此,把部分磁芯和鼓形磁芯接上,略呈球形的粒子确实地与部分磁芯的内周面和鼓形磁芯的外周面相接触。
优选把部分磁芯的内周面在磁场内排列成向着上方的状态,优选通过在部分磁芯的内周面上放置鼓形磁芯,使鼓形磁芯的外周面和部分磁芯的内周面相对配置。这种情况使上述吸引力以外的重力也产生作用,略呈球形的粒子就更加确实地与部分磁芯的内周面和鼓形磁芯的外周面相接触。附图说明
图1是表示作为本发明面安装型线圈零件的第一实施方式的图。
图2(a)是第一实施方式的面安装型线圈零件的平面图;图2(b)是图2(a)所示的线圈零件的正面图;图2(c)是图2(a)所示的线圈零件的侧面图。
图3(a)是表示在鼓形磁芯上缠绕线圈开始时的状态图;图3(b)和图3(c)是表示缠绕线圈终了状态的图。
图4是表示面安装型线圈零件的一个制造工序,鼓形磁芯和部分磁芯粘接状态的图。
图5(a)和(b)是表示鼓形磁芯和部分磁芯粘接状态的一个例子的图。
图6是表示接在图4之后的工序,由电极的突起片把线圈临时固定的状态图。
图7是表示接在图6之后的工序,切断线圈端部的状态图。
图8是表示接在图7之后的工序,在电极的突起片附近进行熔接而结束接线的状态图。
图9是表示上述面安装型线圈零件的直流重叠特性的图。
图10是表示作为本发明的第二实施方式的立体图。
图11(a)是第二实施方式的面安装型线圈零件的平面图,图11(b)是表示图11(a)中所示的线圈零件的XIb-XIb断面图。
图12(a)是说明粘接材料构成的概念图;图12(b)是说明鼓形磁芯和部分磁芯粘接状态的概念图。
图13(a)是第三实施方式的面安装型线圈零件的平面图;图13(b)是在图13(a)中所示的线圈零件的XIIIb-XIIIb断面图。
图14(a)是第四实施方式的面安装型线圈零件的平面图;图14(b)是在图14(a)上所示的线圈零件的XIVb-XIVb断面图。
图15(a)是第五实施方式的面安装型线圈零件的平面图;图15(b)是在图15(a)中所示的线圈零件的XVb-XVb断面图。
图16是第6实施方式的面安装型线圈零件的平面图。
图17是第7实施方式的面安装型线圈零件的平面图。
图18是第8实施方式的面安装型线圈零件的立体图。
图19是第8实施方式的面安装型线圈零件的断面图。
图20是说明本发明的实施例和现有例结构的图表。
图21是表示本发明的实施例和现有例特性的比较图。
符号说明:10面安装型线圈零件;11线圈;11a、11b线圈的末端;12鼓形磁芯;12a芯体;12b、12c边缘部分;14外装磁芯;15、16部分磁芯;18磁芯间隙;21、22间隙部分;25、26电极;G粒子;M粘接材料;S粘接剂。具体实施方式
下面参照附图详细说明作为本发明的面安装型线圈零件及其制造方法的适当的实施方式。同样的要素使用相同的符号,省略重复说明。
(第一实施方式)
图1是本实施方式的面安装型线圈零件10的立体图,图2(a)~图2(c)分别是同一个线圈零件10的平面图、正面图和侧面图。面安装型线圈零件10通过回流焊接在印刷线路板等上面进行面安装,适用于手提电话、硬盘装置、笔记本型个人电脑等电子器械的电源电路中,在比如250kHz~1MHz的开关频率下使用是合适的。
面安装型线圈零件10主要具有缠绕了线圈11的鼓形磁芯12和在此鼓形磁芯12的轴向周围设置的外装磁芯14。此鼓形磁芯12和外装磁芯14由下面叙述的粘接材料M进行粘接。在本实施例中,线圈11使用扁平形状(断面是长方形)的线圈。线圈11使用的是圆形导线。
外装磁芯14由形状相同的两个部分磁芯(第一部分磁芯15和第二部分磁芯16)构成,各部分磁芯15和16借助鼓形磁芯12之间的磁芯间隙18而配置。在各部分磁芯15和16上安装了一对电极25和26,线圈11的两个末端11a和11b分别与电极25和26连接。
为了更容易理解本发明,在图2(a)中表示在电极25一侧进行线圈和电极连线的操作,电极26表示的是在进行连线操作以前的状态。
鼓形磁芯12由比如Ni-Cu-Zn系磁性材料制造,由设置有缠绕了线圈11的圆柱状芯体12a和在此芯体12a的轴向两端设置的一对圆板状的边缘12b和12c构成。圆柱状芯体12a的轴心和圆板状边缘12b和12c的轴心是一致的。
线圈11在铜线上涂有绝缘聚氨酯覆盖膜,在其两前端为了与电极25和26导通而除去此聚氨酯覆盖膜。在本实施方式中,线圈11是用所谓交叉法缠绕在芯体12a上的(参照在后面叙述的图3(a)~图3(c))。
外装磁芯14与鼓形磁芯12一样可以用Ni-Cu-Zn系磁性材料制造。各部分磁芯15和16的横断面大致呈V字形,为了使磁芯间隙18沿着圆周方向上是一定的,其内周面是以与鼓形磁芯12的外周面相对应的凹曲面的形式构成的,边缘部分12b和12c具有和外周面相同的曲率半径。
鼓形磁芯12和外装磁芯14之间的间隙即磁芯间隙18,能够左右线圈的特性。此磁芯间隙18是由在粘接剂S中混炼了直径一致的略呈球形的粒子G形成的粘接材料,通过由该粘接材料M把鼓形磁芯12和各部分磁芯15、16进行粘接,沿边缘部分12b和12c的圆周方向形成大致一定的间隙(规定间隙)。这就是说,磁芯间隙18由鼓形磁芯12和外装磁芯14之间存在的粒子G的粒径决定的。
粒子G只要是由粒径大体一致略呈球形的非磁性材料制造的绝缘体即可,可以使用玻璃珠或者合成树脂制造的珠状物。粒子G的粒径应根据面安装型线圈零件10所要求的线圈特性(L特性、直流重叠特性等)进行适当选择。粒子G的粒径可以将市售的玻璃珠进行过筛,也能够由两片平行度高的铁板大致平行地放置构成的间隙结构进行筛选,把粒径选择在一定值附近。
粘接剂S优选在固化时体积发生收缩,比如可以使用环氧树脂系的粘接剂。粘接剂S如果在固化时伴随着体积膨胀,恐怕会把磁芯间隙18变得大于由粒子G的粒径所规定的尺寸。
由图2(b)、图2(c)可以看出,部分磁芯15和16的高度要比鼓形磁芯12低一些。另外,在各部分磁芯15和16的平面视图中,两个前端部分相对地配置在鼓形磁芯12的周围,在各前端部分之间形成间隙部分21和22(图2(a)中由破折线表示的范围)。
部分磁芯15和16,不仅是把在平面视图上的外形是矩形的外装磁芯沿着对角线分开,而且还把它们与另外一方部分磁芯相对的前端部分切掉或者形成倒角烧结形成。因此,部分磁芯15的面(第一面)SA1和部分磁芯16的面(第二面)SB1形成一个间隙部分21,部分磁芯15的面(第一面)SA2和部分磁芯16的面(第二面)SB2形成间隙部分22。
更具体说,在部分磁芯15中形成间隙部分21的面SA1和在与部分磁芯15相邻的部分磁芯16中形成该间隙部分21的面SB1之间形成的间隔,随着远离鼓形磁芯12的中心而变宽。在间隙部分22一侧,由面SA2和面SB2形成的间隙部分同样向着外侧而变宽。
也就是说,各间隙部分21和22,随着向外侧延伸而形成更宽的空间。在本实施方式中,上述面SA1和面SB1是大致垂直的关系,同样面SA2和面SB2也是大致垂直的关系。在此,所谓大致垂直,是两个面之间的夹角不一定是90°,可以认为是比如80°~100°。
电极25和26具有安装在部分磁芯15和16的间隙部分21和22附近的本体部分25a和26a,以及连接此本体部分并位于间隙部分21和22中的带状突起片(导引片)25b和26b。本体部分25a和26a具有与部分磁芯的外壁面接触的长方形的中心部分,高度比该中心部分小的部分向图2(c)的左右方向延伸。
因此,此延伸出的在同一个图的右侧部分,紧贴着面SA1弯曲,上述突起片25b和26b由此弯曲部分向外突出。再有如在图2(b)的图中右侧所示,电极25和26的底部向内侧折曲,该底部收于在部分磁芯的底面上形成的台阶部分上。因此,电极25和26由比如液体环氧树脂等各种粘接剂粘接在部分磁芯上。这样的电极的底部通过回流焊接等,就把面安装型线圈零件10安装在印刷线路板上。
电极25和26是由磷青铜制造的,除了和部分磁芯相对的部分以外都进行电镀。电镀处理可以用电镀的方法先通过0.5μm的Ni镀上底镀层,再镀上4μm厚的100%Sn镀层。
在进行给线圈11接线操作以前的阶段,如在图1中的点划线所示,电极25和26的突起片25b和26b,在与部分磁芯15的面SA1略呈法线的方向(X方向)上延伸。此状态也能够由图2(c)中看到。因此,在进行连线时,使线圈的末端11a和11b分别通过间隙部分21和22,用铆接加工等方法,将突起片25b、26b弯曲到电极的本体部分25a和26a一侧,在本体部分和突起片之间夹住线圈末端11a和11b除去了覆盖膜的部分。
由突起片夹紧是临时的固定,如在图2(a)的间隙部分21一侧所示,要在其上面进行电弧熔接或者激光束熔接,或者进行焊接等方法完成接线。采用由这样的突起片25b和26b进行临时固定的措施,在以后就能够容易而且可靠地进行焊接等操作。再有,在把面安装型线圈零件10安装到印刷线路板等上时,即使因焊接等的热使连线部位施加的焊接部分或焊剂熔融,由于突起片压住线圈,就能够避免发生与电极25和26隔断的断线事故。
下面说明由面安装型线圈零件得到的效果。如上所述,线圈的末端11a和11b在部分磁芯15和16之间的间隙部分21和22中分别与电极25和26相连。这就是说,由于线圈11没有弯到外装磁芯14的上侧,不仅不会产生线圈11跨到外装磁芯14上使线圈零件的尺寸变高的问题,还能够使线圈11的大致厚度(还包括焊接或焊接的隆起部分)较低。在进行线圈11和电极25、26连线的时候,由于不必把线圈11折到外装磁芯14的肩台部,使此操作容易进行。
部分磁芯15的面SA1和部分磁芯16的面SB1是大致垂直的,由于其间隔是向着外侧而逐渐变宽的,此间隙部分21就成为进行接线操作的足够的空间。对间隙部分22也是同样。
在本实施方式中,在间隙部分21、22内进行接线时,也可以把接线由线圈末端11a和11b从间隙部分21、22内引出。这就是说,线圈的末端也可以通过间隙部分21、22而与电极连接。如果详细说明这种形态,就是由间隙部分引出的线圈被弯曲到比如面SA1外侧的边部,在外装磁芯14外周部分的范围内与电极连接。
这种情况,由于没有把线圈11弯曲到外装磁芯14肩台上的必要,所以能够很容易地进行接线的操作。然而,在外装磁芯14的外周部分进行接线时,由于接线所需的电极突起片或焊接的隆起部分都会使线圈零件10的尺寸加大,从小型化的观点出发,优选在间隙部分21、22中进行线圈和电极的连线。
再有,在本实施方式中,如在图2(b)和图2(c)中所示,线圈末端11a和11b,在通过间隙部分21、22时没有向鼓形磁芯12的高度方向(Z方向)弯曲。这就是说,在从侧面观察面安装型线圈零件10的情况下,线圈的末端11a和11b是呈直线状的。因此,按照这样的结构,与由线圈的芯体12a向着外装磁芯14的线段弯曲的情况相比,在线圈零件10内线圈的配线图形极为简洁,接线操作也就容易进行。
但是,如在下面所述,线圈11是用交叉法缠绕在鼓形磁芯12上面的,其宽度方向是与鼓形磁芯12的高度方向相一致的(参见图3(c))。因此,由于间隙部分21、22也是在鼓形磁芯12的高度方向延伸,线圈11能够不扭转地到达间隙部分,从这个观点出发,可以说接线操作是容易进行的。
如在图1中所示,安装在部分磁芯15上的电极25的突起片25b在向与鼓形磁芯12的高度相垂直的方向(X方向)延伸时,不与相邻的部分磁芯16相接触。因此,部分磁芯16不会阻碍突起片25b向X方向延伸,就能够充分确保电极本体部分25a和突起片25b前端部分之间的间隔,线圈也就容易通过电极的本体部分25a和突起片25b之间,使接线操作容易进行。
在此,参照图2(c),详细说明电极25、26的突起片25b、26b。如在同一图上所示,在电极突起片26b的根部26c,也就是说在本体部分26a的边界附近,在鼓形磁芯高度方向(Z方向)上位于边缘12c周围的位置(图中边缘12c被遮挡的部分用虚线表示)。
因此,突起片的根部26c不在芯体12a的周围而在边缘部分12c的周围,当线圈11的末端11b通过间隙部分22时,突起片26b的存在不会造成妨碍,接线操作能够顺利地进行。如在图2(b)中所示,关于突起片25b,其根部同样不在芯体12a上,而是在边缘部分12c的周围位置上。
突起片25b、26b在长度方向上的长度X大于边缘部分12b和边缘部分12c之间的间隔。因此,线圈的两个末端11a、11b无论从芯体12a的任何高度上引出,均可被突起片25b、26b压住。在本实施方式中,是用交叉法缠绕线圈的,在芯体12a中的线圈分成两层,如在图2(b)所示,线圈的一个末端11a由上侧引出,而如图2(c)所示,线圈的另一端11b从下侧引出。这样引出的线圈,即使线圈高度的位置在两侧不同的情况下,如上所述的突起片的长度X也能够压住两个末端11a、11b。
因此,就不必准备各末端11a、11b分别使用的电极,由于用一种电极就可以满足要求,就能够在提高生产效率的同时还降低了成本。作为这样用一种电极可共用于线圈各个末端的另外一种方法,可以举出在电极的上下两侧设置突起片,各突起片长度之和大于边缘部分12b、12c之间长度的方法。
特别是,上述的面安装型线圈零件10,具有缠绕有线圈的鼓形磁芯12和在其轴周围围绕此鼓形磁芯12的外装磁芯14。在此,外装磁芯14被分割为一对部分磁芯15、16,各部分磁芯15、16配置为在与鼓形磁芯12之间有规定的间隔,即磁芯间隙18。
由于外装磁芯14被分割为一对部分磁芯15、16,各部分磁芯15、16能够独立地靠近配置在鼓形磁芯12的附近,因此就容易把鼓形磁芯12和外装磁芯14(即部分磁芯15、16)之间的间隙,即间隙部分18控制在规定的间隔内。这就是说,为了插入鼓形磁芯,不必给外装磁芯的直径设置富余量,这就能够减小面安装型线圈零件10自身的平面面积。
由于粒子G与鼓形磁芯12和外装磁芯14(即部分磁芯15、16)接触,磁芯间隙18在每个零件中都是几乎一定的,可抑制每个零件的线圈特性的偏差。
在这样的面安装型线圈零件10中,磁芯间隙18由粒径一致的大致球状粒子G形成。由此,可简单而容易地实现使磁芯间隙18在规定的间隔内。
在这样的面安装型线圈零件10中,粒子G大多混炼在把鼓形磁芯12和各部分磁芯15、16粘接在一起的粘接剂S中。由此就能够可靠而容易地将粒子G定位在磁芯间隙18中。
在这样的面安装型线圈零件10中,在粒子G是由非磁性材料制造的情况下,由于粒子G本身不影响线圈特性,就更有可能抑制每个零件的线圈特性的偏差。
在这样的面安装型线圈零件10中,各部分磁芯15、16的内周面具有与鼓形磁芯12的边缘部分12b、12c的外周面相同的曲率半径。由此,就能够沿着鼓形磁芯12的圆周方向使磁芯间隙18成为一定的间隔,也就能够抑制每个零件线圈特性的偏差。
在这样的面安装型线圈零件10中,在各部分磁芯15、16之间形成互相不接合的间隙部分21、22。由此,外装磁芯14(部分磁芯15、16)可以配置得十分接近鼓形磁芯12,这就有可能进一步减小面安装型线圈零件10自身的平面面积。
下面参照图3~图8,说明本实施方式的面安装型线圈零件10的制造方法。
如图3(a)所示,首先在鼓形磁芯12的芯体12a上用交叉法缠绕线圈11。所谓交叉法,是把一个线圈在鼓形磁芯的下侧和上侧分别反向缠绕的方法。在该图上省略了上侧的边缘部分12b。图3(b)和图3(c)表示线圈11完成缠绕的状态。
如在图3(b)中所示,在完成缠绕以后,除去线圈11的两个末端11a、11b前端的绝缘覆盖层。然后如在图3(c)中所示,用交叉法把线圈11制成两段层叠的形状,线圈的宽度方向是沿着鼓形磁芯12的高度方向。如此把层叠数控制为两层,线圈零件10的高度就能够降低。
然后如在图4中所示,在鼓形磁芯12上粘接部分磁芯15、16。在进行粘接时,首先,在安装电极的部分磁芯15的内周面上涂布粘接材料M,然后把鼓形磁芯12的外周面和部分磁芯15的内周面相对放置,使鼓形磁芯12与涂布了粘接材料M的部分相接。然后,通过热压(150℃,大约5~10秒)使粘接剂S临时固化。然后,使鼓形磁芯12和部分磁芯15处于没有压力的自由状态,在150℃下加热约30~60分钟,使粘接剂S进行实质性固化。此时,也可以如在图5(a)或(b)所示,把部分磁芯15放置在磁铁MG上,然后把鼓形磁芯12放置在部分磁芯15上。由此,由于来自磁铁MG的吸引力B,鼓形磁芯12就吸附在部分磁芯15上。在图5(b)中,部分磁芯15是以内周面向上的状态放置在磁铁MG上,在部分磁芯15的内周面上放置鼓形磁芯12。在图5中都省略了线圈11。
接着再用同样的方法把部分磁芯16粘接在鼓形磁芯12上。此时,线圈末端11a、11b分别通过间隙部分21、22。
也可以把粘接材料M涂布在鼓形磁芯12(边缘部分12b、12c)的外周面上,也可以涂布在部分磁芯15的内周面和鼓形磁芯12的外周面上。此粘接材料M可以是在平板上薄薄地涂布一层粘接材料M,再用有机硅泡沫或硅橡胶将其转移到部分磁芯15的内周面上等方法进行涂布。
然后,如在图6中所示,用线成型机使线圈的末端11a、11b接近电极的本体部分25a、26a,然后将突起片25b、26b铆接把线圈临时固定。此时,由于如上所述的间隙部分21、22成为接线用的足够的空间,因此可以顺利地进行操作。也可以如在图4中所示的状态铆接突起片25b、26b,把压在突起片上的线圈的末端11a、11b自然地引导到本体部分25a、26a一侧。如果这样将突起片25b、26b作为引导片,就能够省略线成型的工序。
然后,如在图7中所示,用截断器切断夹在突起片25b、26b中的线圈的前端部。
如在图8中所示,之后通过电弧熔接或激光束熔接或者焊接覆盖住突起片25b、26b,这样就完成了线圈11和电极25、26的接线操作。按照以上的方法,完成了本实施方式的面安装型线圈零件10。
上述面安装型线圈零件10的制造方法包括把粘接材料M涂布在鼓形磁芯12的外周面或部分磁芯15、16的内周面,或者涂布在双方上面、把鼓形磁芯12的外周面和部分磁芯15、16的内周面相对放置、使粘接剂S固化,将鼓形磁芯12和部分磁芯15、16粘接等工序。
由于外装磁芯14被分割为部分磁芯15、16,各部分磁芯15、16能够独立地配置在鼓形磁芯12上,而粒子G能够控制磁芯间隙18。这就是说,为了把外装磁芯插入鼓形磁芯,没有必要设置富余量,如此就能够减小面安装型线圈零件10自身的平面面积。
由于粒子G与鼓形磁芯12和外装磁芯14(即部分磁芯15、16)接触,这样在每个零件中的磁芯间隙18都几乎一样,就能够抑制每个零件的线圈特性的偏差。
在此面安装型线圈零件10的制造方法中,在磁场内配置鼓形磁芯12及部分磁芯15、16的状态下,鼓形磁芯12的外周面和部分磁芯15、16的内周面相对放置。因此,如果在磁场内配置鼓形磁芯12和部分磁芯15、16,在双方之间就有吸引力的作用。因此,部分磁芯15、16和鼓形磁芯12相互吸引,粒子G就可靠地与部分磁芯15、16的内周面已经鼓形磁芯12的外周面相接触。
在此面安装型线圈零件10的制造方法中,部分磁芯15、16的内周面在朝上的状态下在磁场内配置,在部分磁芯15、16的内周面上放置鼓形磁芯12,使得鼓形磁芯12的外周面和部分磁芯15、16的内周面相对放置。这种情况,除了上述吸引力以外还有重力的作用,就使粒子G和部分磁芯15、16的内周面和鼓形磁芯12的外周面更加可靠地接触。
图9是表示上述面安装型线圈零件10的直流重叠特性的图。横轴表示电流Idc(A),纵轴表示电感Ls(μH)。外装磁芯的尺寸是3.6mm见方,高度1.8mm,内侧直径1.9mm,线圈(扁线)的圈数14.5圈。在1#中使用的玻璃珠直径是0.05mm(50μm)。
1#:使用玻璃珠形成磁芯间隙;
2#:不使用玻璃珠,磁芯间隙的最短距离是10~20μm。
由以上的数据,对于使用玻璃珠形成磁芯间隙18的零件(1#),初期的电感一直比较高,在0.8A处还是比较高,在0~0.8A的范围内,电感的平坦性很好。
(第二实施方式)
下面参照图10和图11说明作为本发明面安装型线圈零件30的第二实施方式。图10是本实施方式线圈零件的立体图,图11(a)是线圈零件的平面图,图11(b)是图11(a)在XIb-XIb方向的断面图。
面安装型线圈零件30具有缠绕着线圈11的鼓形磁芯12,和与此鼓形磁芯12间隔着几乎一样的磁芯间隙18连接的一对略呈U字形的部分磁芯35、36组成的外装磁芯34。部分磁芯35和部分磁芯36互相不接合地在相对位置,中间隔着间隙41、42由侧面包围着鼓形磁芯12。
磁芯间隙1 8和第一实施方式一样,使用粘接材料M,其尺寸在整个圆周方向上是几乎一定的。也就是说,在鼓形磁芯12和部分磁芯35、36之间,如在图12(b)所示,形成了相当于粒子G粒径的磁芯间隙18。图12(a)表示在加入到容器中状态下的粘接材料M。
在部分磁芯35上平行地形成向着部分磁芯36一侧突出的立方体的脚部(相对突部)35a、35b,在该脚部35a、35b上安装着一对柱头状电极45、46。此柱头状电极45、46具有嵌入在部分磁芯35内的本体部分45a、46a和位于与此本体部分相连的间隙部分41、42上的突起片(引导片)45b、46b。
电极的本体部分45a、46a具有位于各部分磁芯脚部35a、35b外侧的四边形的中心部分和在其上下四角形成的带状片折曲而形成的扣部45h、46h。柱头状电极45、46由在鼓形磁芯12的高度方向的上侧和下侧形成的扣部45h、46h夹持而嵌在脚部35a、35b上。
使用这样的柱头状电极45、46,容易在部分磁芯上安装电极,而且可以防止其意外的脱落。另外,使下侧的扣部45h、46h连通,谋求与印刷线路板连通。在第一实施方式的面安装型线圈零件中,也可以适用这样的柱头状电极。此柱头状电极的本体部分的四边形范围配置在部分磁芯的内侧,也可以把各个扣部向外侧折曲安装在脚部35a、35b上。
突起片45b、46b和第一实施方式一样,把线圈末端11a、11b夹持在电极的本体部分之间,起着辅助的固定作用。突起片45b构成为向图中下方折曲临时固定线圈的结构,与此相对,突起片46b构成为向上方折曲临时固定线圈的结构。
图10表示用突起片压住线圈前的状态,图11表示弯折突起片使线圈临时固定的状态。在图11的状态下通过进行电弧熔接或焊接就完成了接线。
按照本实施方式能够得到与第一实施方式同样的效果。也就是说,除了能够减小面安装型线圈零件30自身的平面面积以外,还可以抑制每个零件线圈特性的偏差。
线圈的末端11a、11b,在部分磁芯45、46之间的间隙部分41、42中分别与柱头状电极45、56连线。这就是说,由于线圈11不用弯到外装磁芯34的上侧,大体能够实现线圈11厚度(还包括熔接或焊接的隆起部分)的低高度化。
在进行线圈11和柱头状电极45、46的接线操作时,线圈11不必折曲到外装磁芯34的肩台部分,使此操作能够很容易地进行。但是,由于使用交叉法线圈11的宽度方向和鼓形磁芯12的高度方向是一致的,可使线圈11不扭转地通过间隙部分,由此观点出发,接线操作是很容易进行的。
(第三实施方式)
下面参照图13说明作为本发明面安装型线圈零件的第三实施方式。图13(a)是本实施方式的面安装型线圈零件的平面图,图13(b)是图13(a)的XIIIb-XIIIb方向的断面图。
在本实施方式的面安装型线圈零件50中,构成外装磁芯54的部分磁芯55、56呈同一形状的U字形。因此,鼓形磁芯12的轴线中心位于部分磁芯55、56之间形成的间隙部分61和间隙部分62连接成的直线处。
一对电极65、66由粘接剂粘接在部分磁芯55的两个脚部。电极65、66由连接着部分磁芯55的本体部分65a、66a和与此本体部分相连的突起片65b、66b组成。因此,与第二实施方式同样,线圈的末端11a、11b通过间隙部分61、62,由突起片65b、66b临时固定在间隙部分61、62中。由图10的状态,通过电弧熔接或焊接使之覆盖住突起片65b、66b附近,就完成了接线。
与第一实施方式同样,使用了粘接材料M,如此就能够把磁芯间隙18沿着整个圆周方向保持在几乎一定的范围。
在本实施方式中,除了减小了面安装型线圈零件50自身的平面面积以外,还能够抑制各零件线圈特性的偏差。
由于与上述各实施方式同样通过间隙部分61、62,谋求线圈厚度大体上的低高度化。另外,由于无须在外装磁芯的肩台部分上进行折曲操作,使线圈和电极的接线操作更加容易。由于在本实施方式中部分磁芯55、56具有相同的形状,与第二实施方式相比,只制造一种部分磁芯即可,这成为一个优点。
(第四实施方式)
下面参照图14说明作为本发明面安装型线圈零件的第四实施方式。图14(a)是本实施方式的面安装型线圈零件的平面图。图14(b)是图14(a)的XIVb-XIVb方向的断面图。
在本实施方式中,在假设面安装型线圈零件的平面视图上沿着外装磁芯54的外缘是一个四边形(在图11(a)中用虚线表示)的情况下,部分磁芯55、56之间的间隙部分61、62分别位于相对的两个顶点附近。勾画出部分磁芯55、56中的间隙部分61、62的平面与此假设的四边形的对角线11平行。也就是说,间隙部分61、62在沿着鼓形磁芯12的半径方向上有一定的宽度。
本实施方式也同第一实施方式同样,通过使用粘接材料M,就能够沿着圆周方向上使磁芯间隙18几乎一定。
在本实施方式中,除了能够减小面安装型线圈零件70自身的平面面积外,也能够抑制每个零件的线圈特性的偏差。
与上述各实施方式一样,由于线圈通过间隙部分61、62,谋求线圈厚度大体上低高度化。另外,由于不用折曲到外装磁芯的肩台部分上进行操作,线圈和电极的接线容易进行。但是,由于间隙部分61、62没有向外扩大的结构,从接线操作容易的观点出发,第一实施方式比本实施方式更好。
(第五实施方式)
下面参照图15说明作为本发明面安装型线圈零件的第五实施方式。图15(a)是本实施方式的面安装型线圈零件的平面图。图15(b)是图15(a)在XVb-XVb方向上的断面图。
在本实施方式中,构成外装磁芯74的各部分磁芯75、76中任一个向着另外一个磁芯的脚部的长度,在左右两方(在图15(a)中是上下)是不同的。在部分磁芯75中,脚部75r比另一个脚部751更长,在部分磁芯76中,脚部76r比另一个脚部761更长。但是部分磁芯75和部分磁芯76的形状是一样的。
再有,在部分磁芯75的两个脚部75r、751中,安装有一对电极65、66。电极65、66的结构和第三实施方式是同样的,具有在部分磁芯上连接着的本体部分65a、66a和与此连接并位于间隙部分61、62中的突起片65b、66b。
在本实施方式中,与上述各实施方式同样,由于线圈通过间隙部分61、62,谋求线圈高度大体上低高度化。另外,因为无须折曲到外装磁芯的肩台部分进行操作,线圈和电极的接线操作更加容易进行。
本实施例的情况和第一实施方式相同,通过使用粘接材料,就能够使沿着圆周方向的磁芯间隙18保持几乎一定。因此,除了能够减小面安装型线圈零件80自身的平面面积外,还能够抑制每个零件的线圈特性偏差。
(第六实施方式)
下面参照图16说明作为本发明面安装型线圈零件的第六实施方式。
在本实施方式的面安装型线圈零件90中,包围着鼓形磁芯12的外装磁芯84由部分磁芯85和部分磁芯86构成。由此在部分磁芯85和部分磁芯86之间,只在一个地方形成间隙部分21。再有,在此一个间隙部分21中通过线圈的两个末端11a、11b,各自连接到电极25、26上。作为电极可使用具有例如第一实施方式那样突起片的电极。
在这样结构的情况下,用突起片夹住线圈进行临时固定,其后通过电弧熔接或焊接等,把接线操作集中在一个间隙部分21中进行,因此面安装型线圈零件的制造操作就能够顺利地进行,因此也就提高了生产率。
在本实施方式中,在一个地方形成间隙部分,但在如第一实施方式那样形成多个间隙部分的情况下,在其中一处使线圈的两个末端通过也可以。
本实施例的情况和第一实施方式相同,通过使用粘接材料,就能够使沿着圆周方向的磁芯间隙18保持几乎一定。因此,除了能够减小面安装型线圈零件90自身的平面面积外,还能够抑制每个零件的线圈特性偏差。
(第七实施方式)
下面参照图17说明作为本发明的面安装型线圈零件的第七实施方式。
在本实施方式的面安装型线圈零件98中,包围着鼓形磁芯12的外装磁芯94由部分磁芯95、部分磁芯96和部分磁芯97三部分构成。如果改变一下观察方法,相当于在图10中所示的面安装型线圈零件50中的部分磁芯56分成两块。由于这样的把外装磁芯分成三块的结构,在各部分磁芯之间形成了三个间隙部分91、92和93。如果设置多个间隙部分,直流的重叠特性良好,也就是说相对于电流变化的电感变化小,这是一个有利之处。
并且,一对电极65、66安装在部分磁芯95的两脚部。线圈的两末端11a、11b通过间隙部分91、92,连接在各电极65、66上。
在如此把外装磁芯分成三块的情况下,达到与上述实施方式同样的效果。再有,虽然图示省略,但外装磁芯由4个以上的部分磁芯构成的情况下,能够达到同样的效果。
本实施例的情况和第一实施方式相同,通过使用粘接材料M,就能够使沿着圆周方向的磁芯间隙18保持几乎一定。因此,除了能够减小面安装型线圈零件98自身的平面面积外,还能够抑制每个零件的线圈特性偏差。
(第八实施方式)
下面参照图18和图19说明作为本发明的面安装型线圈零件的第八实施方式。
在本实施方式的面安装型线圈零件110中,鼓形磁芯12一边的边缘部分12b(第二边缘部分)的直径比另外一边的边缘部分12c(第一边缘部分)的直径更大。各部分磁芯15、16在与边缘部分12c的外周面之间共有间隙部分18,在边缘部分12b中在与边缘部分12c相对的面之间配置有磁芯间隙18。
本实施例的情况和第一实施方式相同,通过使用粘接材料M,就能够使沿着圆周方向的磁芯间隙18保持几乎一定。因此,除了能够减小面安装型线圈零件110自身的平面面积外,还能够抑制每个零件的线圈特性偏差。
在边缘部分12b上的与边缘部分12c相对的面和部分磁芯15、16之间形成的磁芯间隙18,由于是在与鼓形磁芯12的轴垂直的方向上延伸形成的,就能够减少向边缘部分12b上与边缘部分12c相对的面的内侧泄漏的磁通量。
在边缘部分12b上与边缘部分12c相对的面与部分磁芯15、16之间形成的磁芯间隙18的宽度、以及边缘部分12c的外周面与部分磁芯15、16之间形成的磁芯间隙18的宽度,都可根据面安装型线圈零件110所要求的线圈特性(L特性、直流重叠特性)适当的地设定,不一定采用相同的值。
(与现有例的比较)
为了检验本发明的作用效果,在图20所示的条件下与现有例进行比较。设计各个面安装型线圈零件,使其长宽为4mm,厚度为1.8mm,电感约为10μH。
作为本发明实施例的面安装型线圈零件(在下面称为本线圈零件),采用第三实施方式(图13)。线圈使用导线尺寸0.1mm×0.4mm的扁平导线,其圈数为17.5ts。此时的直流电阻为0.076Ω。磁芯间隙是50μm。
第一比较例(下面称为比较例1)由鼓形磁芯和环形外装磁芯构成,它们是互相不接触结构。线圈使用导线尺寸φ0.13mm的圆导线,其圈数是19.5ts。此时的直流电阻是0.145Ω。
第二比较例(下面称为比较例2)由鼓形磁芯和环形外装磁芯构成,鼓形磁芯的边缘部分与外装磁芯相接合。线圈使用的是导线尺寸φ0.12mm的圆导线,其圈数是17.5ts。此时的直流电阻是0.16Ω。
图21表示电感相对于直流重叠特性的变化。由此图可以看出,本线圈零件在线圈数少于比较例1而与比较例2相等的情况下,能够确保同样的电感,而且直流重叠特性也比两个比较例1、2更好。
在本线圈零件中,在磁芯间隙在50μm以下的情况下,能够以较少的圈数达到同样的电感。另外,在磁芯间隙在50μm以上的情况下,在具有同样电感的同时,能够提高直流重叠特性。
由于在本线圈零件中能够使用扁平导线,一般实现低直流电阻化。
上面基于实施方式具体说明了本发明人提出的本发明,但本发明并不限于上述各实施方式。比如在如图13(b)所示的形态(第三实施方式)中,部分磁芯的脚部能够形成向着断面内侧(鼓形磁芯一侧)高度变窄的锥形的形状。此时,在电极的本体部分,上下片互相曲折靠近安装,即使不使用粘接剂也能够把电极嵌入部分磁芯中。
如上所述,由作为本发明的面安装型线圈零件及其制造方法实现了小型化,同时能够抑制每件制品线圈特性的偏差。