特開 2024-88208 電子部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024088208

(43)【公開日】2024-07-02

(54)【発明の名称】電子部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20240625BHJP

   H01F 27/22 20060101ALI20240625BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

H01F37/00 G

H01F37/00 S

H01F37/00 C

H01F27/22

H01F27/28 176

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022203269

(22)【出願日】2022-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000217491

【氏名又は名称】ダイヤゼブラ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池辺 隆史

【テーマコード（参考）】

5E043

5E050

【Ｆターム（参考）】

5E043DA01

5E043DB01

5E050JA03

(57)【要約】

【課題】低コストで良好な放熱性が実現された電子部品の提供。
【解決手段】本電子部品２は、環状の発熱要素２４と、底２２及び側壁２０を有し前記発熱要素２４を格納する絶縁性のケース６と、前記底２２から上方に延び前記発熱要素２４を通る柱８と、前記ケース６に充填された熱伝導性の充填体９とを備える。前記柱８が、絶縁性の筒部２７と、前記筒部２７の中に位置し前記充填体９よりも高い熱伝導率を有するバー２８とを備えている。好ましくは、前記充填体９が、前記筒部２７と前記バー２８との間に存在している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状の発熱要素と、底及び側壁を有し前記発熱要素を格納する絶縁性のケースと、前記底から上方に延び前記発熱要素を通る柱と、前記ケースに充填された熱伝導性の充填体とを備え、
前記柱が、絶縁性の筒部と、前記筒部の中に位置し前記充填体よりも高い熱伝導率を有するバーとを備えている、電子部品。

【請求項2】

前記充填体が、前記筒部と前記バーとの間に存在している、請求項１に記載の電子部品。

【請求項3】

上下方向において、前記柱が前記ケースの上端の位置まで延びている、請求項１又は２に記載の電子部品。

【請求項4】

前記バーが、前記底と接触している、請求項１又は２に記載の電子部品。

【請求項5】

前記柱が、前記ケースの底から延び上方に向けて径が徐々に小さくなる錐台状の下部と、前記下部から先端まで実質的に一定の径で延びる上部とを備えている、請求項１又は２に記載の電子部品。

【請求項6】

前記発熱要素がコイルを含む、請求項１又は２に記載の電子部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、電子部品を開示する。

【背景技術】

【0002】

トロイダルコイル及びトランス等のコイルを有する電子部品は、使用時に大きな発熱を伴うことがある。このような発熱性の電子部品では、樹脂組成物又は金属からなるケースに、実際に熱を発生する「発熱要素」を格納し、さらに熱伝導性に優れた樹脂をケース内に充填した構造を呈している場合が多い。発熱性の電子部品の一例が、特開２０１１－２１０７９１公報で報告されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２１０７９１公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コイル等、中央に大きな孔を有する環状の発熱要素では、充填用の樹脂の使用量は大きくなる。熱伝導性に優れた樹脂は高価であるため、コスト低減のため、できるだけ充填用の樹脂の使用量を抑えたいとの要求がある。特にケースが樹脂組成物からなる電子部品では、充填用の樹脂の使用量を抑えつつ、良好な放熱性を実現することが重要となる。

【0005】

本発明者の意図するところは、低コストで良好な放熱性が実現された、電子部品の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本電子部品は、環状の発熱要素と、底及び側壁を有し前記発熱要素を格納する絶縁性のケースと、前記底から上方に延び前記発熱要素を通る柱と、前記ケースに充填された熱伝導性の充填体とを備える。前記柱が、絶縁性の筒部と、前記筒部の中に位置し前記充填体よりも高い熱伝導率を有するバーとを備えている。

【発明の効果】

【0007】

本電子部品は、環状の発熱要素を通る柱を備えている。この柱が発熱要素の中央の孔の一部を埋めるため、充填体の量が削減できる。さらにこの柱は、内部に充填体よりも高い熱伝導率を有するバーを備えている。このバーは、電子部品の良好な放熱性に寄与する。この電子部品は、低コストで良好な放熱性が実現されている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係る電子部品が示された、斜視図である。

【図2】図２は、図１の電子部品の分解斜視図である。

【図3】図３は、図１の電子部品のIII－III線に沿った断面図である。

【図4】図４は、図１の電子部品のケース及び柱が示された斜視図である。

【図5】図５は、図３の一部が拡大されて示された、断面図である。

【図6】図６は、図１の電子部品が電子機器に固定された状態が示された、断面図である。

【図7】図７は、他の実施形態に係る電子部品のケース及び柱が示された、断面図である。

【図8】図８は、さらに他の実施形態に係る電子部品のケース及び柱が示された、断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態が詳細に説明される。

【0010】

図１は、一実施形態に係る電子部品２が示された斜視図である。図１において、矢印Ｘはこの電子部品２の前方を表す。この逆方向が後方である。矢印Ｙはこの電子部品２の右方向を表す。この逆方向が左方向である。矢印Ｚはこの電子部品２の上方を表す。この逆方向が下方である。図２は、図１の電子部品２の分解斜視図である。図３は、図１のIII－III線に沿った断面図である。図１－３で示されるように、この電子部品２は、トロイダルコイル４とケース６と柱８とを備える。図３に示されるように、この電子部品２は、ケース６内部に充填された、充填体９をさらに備える。なお図２では、充填体９は省略されている。

【0011】

図２に示されるように、トロイダルコイル４は、コア１０とワイヤ１２と天板１４とを備える。図２では全体は見えていないが、コア１０は環状を呈している。即ち、図３で示されるように、コア１０は中央に上下（コア１０の軸方向）に貫通する孔１５を備えている。コア１０は、表面が樹脂組成物で覆われた磁性体よりなる。好ましい磁性体として、フェライト、ダスト及び珪素鋼が例示される。ワイヤ１２は、コア１０の外周に螺旋状に巻かれている。ワイヤ１２は、典型的には銅からなる。なお図３では、コア１０とワイヤ１２は、簡略化されて示されている。図３では、コア１０及びワイヤ１２は、一つの断面として示されている。

【0012】

図１に示されるように、天板１４はケース６の外側に位置している。この実施形態では、天板１４の全体が、ケース６の外側に位置している。天板１４の一部がケース６内に位置していてもよい。図２に示されるように、天板１４は、コア１０の上面に載せられている。天板１４は、蓋部１８と端子１６とを備えている。この実施形態では、蓋部１８は、平面視において円形である。蓋部１８は、後述するケース６の開口を覆う。蓋部１８の中央には、孔３４が設けられている。

【0013】

端子１６は、蓋部１８の上面に位置している。蓋部１８の上面に、複数の端子１６が存在している。端子１６は、ワイヤ１２と電気的に接続している。外部から、端子１６を介してワイヤ１２に通電される。コア１０に巻かれたワイヤ１２に通電されることで、トロイダルコイル４は発熱する。トロイダルコイル４は、発熱体である。発熱体のうち、実際に発熱を引き起こす部分は発熱要素と称される。この実施形態では、コア１０及びワイヤ１２は発熱要素２４である。この発熱要素２４は、中央に孔１５を備える環状を呈している。

【0014】

図２で示されるように、ケース６は、側壁２０と底２２とを有している。ケース６は、内部に空間を有する。この空間内に、発熱要素２４が格納されている。この実施形態では、図２で示されるように、ケース６は円筒状である。ケース６は、上面に開口１９を有する。ケース６は、絶縁性である。この実施形態では、ケース６は樹脂組成物よりなる。ケース６の好ましい材質として、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）及びＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が例示される。なお、本明細書では、物質が「絶縁性」であるとは、当該物質の電気伝導率が１０^-6Ｓ／ｍ以下であることを指す。ここで「Ｓ」は抵抗「Ω（オーム）」の逆数（ジーメンス）を表し、ｍは距離（メートル）を表す。

【0015】

ケース６は、胴部２６と突起部３０とを備える。胴部２６は、筒状を呈する。突起部３０は、胴部２６の下側の端に位置する。ケース６の半径方向において、突起部３０は、胴部２６から外側に突出している。この実施形態では、二つの突起部３０が設けられている。三つ以上の突起部３０が設けられていてもよい。それぞれの突起部３０には、取付孔３２が設けられている。胴部２６と突起部３０とは、一体として形成されている。胴部２６と突起部３０とが別々に形成されていてもよい。

【0016】

柱８は、ケース６の底２２に位置している。柱８は、ケース６の底２２から上方に延びている。この実施形態では、柱８は、下部２３と上部２５とを備える。下部２３は、ケース６の底２２から延び上方に向けて径が徐々に小さくなっている。下部２３は、錐台状を呈する。図３の断面において、下部２３の側面は湾曲している。上部２５は、下部２３から実質的に一定の径で、上方に延びている。この実施形態では、下部２３は円錐台状であり、下部２３は円筒状である。すなわち上下方向に垂直な断面において、柱８は円形を呈する。この実施形態では、柱８は、上下方向において、ケース６の上端の位置まで延びている。

【0017】

図２及び３に示されるように、柱８は、筒部２７とバー２８とを備えている。図４は、バー２８と、バー２８が外された柱８と、ケース６とが示された斜視図である。図５には、図３の一部が拡大されて示されている。

【0018】

筒部２７は、内部に空間２９を有している。この実施形態では、内部空間２９は、筒部２７の上面からケース６の底２２まで延びている。筒部２７の上面は、開口している。筒部２７は、絶縁性である。この実施形態では、筒部２７は樹脂組成物よりなる。筒部２７の好ましい材質として、ＰＢＴ、ＰＰＳ及びＰＥＴが例示される。この実施形態では、筒部２７は、ケース６と一体として形成されている。筒部２７とケース６とが、別々に形成されてもよい。

【0019】

バー２８は、筒部２７の内部空間２９に位置している。この実施形態では、バー２８と筒部２７との間には、隙間が存在する。バー２８の外径は、筒部２７の内部空間２９の径よりも小さい。図３で示されるようにこの実施形態では、バー２８は、内部空間２９において、ケース６の底２２と接触している。バー２８は、高い熱伝導率を有する。バー２８の熱伝導率は、充填体９の熱伝導率より高い。具体的には、バー２８の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。ここで「Ｗ」は電力（ワット）を表し、ｍは距離（メートル）を表し、Ｋは温度（ケルビン）を表す。この実施形態では、バー２８は金属よりなる。バー２８の好ましい材質として、アルミニウム合金が例示される。

【0020】

充填体９は、ケース６の内部の隙間を埋める。充填体９は、発熱要素２４、ケース６及び柱８の間の隙間を埋める。さらにこの実施形態では、図５に示されるように、充填体９は、柱８の内部空間２９において、筒部２７とバー２８との間に存在している。充填体９は、絶縁性でかつ熱伝導性である。この実施形態では、充填体９は熱硬化性樹脂からなる。充填体９として、常温で硬化する樹脂が使用されてもよい。ケース６内の隙間の隅々まで樹脂で埋めるために、充填体９の材質として、粘度が低い樹脂が選択される。好ましい充填体９として、エポキシ樹脂が例示される。なお、本明細書では、物質が「熱伝導性」であるとは、当該物質の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを指す。

【0021】

この電子部品２の製造では、ケース６、ケース６と一体的に形成された筒部２７、バー２８及びトロイダルコイル４が準備される。図４で示されるように、バー２８が筒部２７の内部空間２９に挿入される。柱８が発熱要素２４の孔１５を通るように、発熱要素２４がケース６に入れられ、併せて、天板１４がケース６の上面に載せられる。これにより、ケース６内に、発熱要素２４が格納される。天板１４の蓋部１８の孔３４から、液状の熱硬化性樹脂が流し込まれる。熱硬化性樹脂は、発熱要素２４、ケース６及び柱８の間の隙間に充填される。熱硬化性樹脂は、筒部２７とバー２８との間にも充填される。熱硬化性樹脂は、加熱され硬化される。これにより、充填体９が形成される。これにて電子部品２が得られる。

【0022】

得られた電子部品２は、電子機器に搭載される。図６は、電子部品２が電子機器の筐体３８に搭載された状態が示された、断面図である。図６で示された電子部品２の断面は、図３と同様に、図１のIII－III線に沿った断面である。これは、ケース６の突起部３０が存在する位置における、断面である。電子部品２は、ケース６の底面が筐体３８に接触するように配置されている。ネジ４０が、取付孔３２を通して筐体３８のネジ穴に挿入されている。このネジ４０により、電子部品２が筐体３８に固定される。回路基板４２が、電子部品２の上側に載せられている。天板１４の端子１６が、この回路基板４２の所定の端子と接続している。この実施形態では、回路基板４２の端子はスルーホールとして実現されており、トロイダルコイル４の端子１６が、このスルーホールに挿入されている。これにより回路基板４２からトロイダルコイル４に通電され、電子部品２が動作する。

【0023】

電子部品２は、電子機器の放熱器に載せられていてもよい。電子部品２が、電子機器の他の放熱効果が高い部分に載せられていてもよい。

【0024】

以下では、本実施形態の作用効果が説明される。

【0025】

本実施形態の電子部品２は、ケース６の底２２から延び、環状の発熱要素２４を通る柱８を備えている。この柱８が発熱要素２４の中央の孔１５の一部を埋めるため、充填体９の量が削減できる。これは、コストの低減に寄与する。さらにこの柱８は、内部に充填体９よりも熱伝導率が高いバー２８を備えている。このバー２８は、電子部品２の良好な放熱性に寄与する。この電子部品２は、良好な放熱性が実現されている。

【0026】

この実施形態では、バー２８と発熱要素２４との間に、絶縁性の筒部２７が存在する。多くの金属は、電気伝導率及び熱伝導率が高い。バー２８の材料として電気伝導率が高い金属を使用しても、発熱要素２４とバー２８とがショートすることはない。この電子部品２では、熱伝導率が高い金属を、バー２８の材料として使用することができる。この電子部品２では、良好な放熱性が実現されている。

【0027】

この実施形態では、筒部２７とバー２８との隙間は、充填体９により埋められている。この電子部品２の製造においては、ケース６と発熱要素２４の隙間に樹脂を充填する際に、併せて筒部２７とバー２８との隙間にも樹脂を充填することができる。これにより、筒部２７とバー２８とが固定される。この電子部品２では、筒部２７とバー２８とを固定する工程を、別に設ける必要はない。この電子部品２では、製造が容易である。

【0028】

この実施形態では、バー２８は、筒部２７の内部空間２９内において、ケース６の底２２と接触している。図６で示されるように、電子部品２は、底面が筐体３８に接触するように配置される。バー２８をケース６の底２２と接触させることで、バー２８と筐体３８との距離は近くなる。バー２８から筐体３８へ、効果的に放熱ができる。この電子部品２は、良好な放熱性が実現されている。

【0029】

この実施形態では、柱８は、錐台状の下部２３を有している。下部２３は、ケース６の底面に近いほど、径が大きくなる。図３で示されるように、環状である発熱要素２４の内周面と下面の角は、一般に丸みを帯びた形状を呈している。下部２３の径を、ケース６の底面に近いほど大きくしても、この下部２３は発熱要素２４を配置する際に、邪魔にはならない。下部２３の径を、ケース６の底面に近いほど大きくすることで、充填体９の量を減らすことができる。これは、コストの低減に寄与する。

【0030】

この実施形態では、柱８は、上下方向において、ケース６の上端の位置まで延びている。柱８をケース６の上端まで延ばすことで、充填体９の量を効果的に減らすことができる。これは、コストの低減に寄与する。

【0031】

図７は、他の実施形態に係る電子部品５０の、ケース５２と柱５４とが示された断面図である。図７では省略されているが、この電子部品５０は、トロイダルコイルをさらに備える。この電子部品５０のトロイダルコイル及びケース５２は、それぞれ図１のトロイダルコイル４及びケース６と同じである。

【0032】

柱５４は、ケース５２の底に位置している。柱５４は、ケース５２の底から上方に延びている。図７において、両矢印Ｈｃは、ケース５２の底から計測したケース５２の上端までの上下方向の距離を表す。両矢印Ｈｐは、ケース５２の底から計測した柱５４の上端までの上下方向の距離を表す。この実施形態では、柱５４は、上下方向において、ケース５２の上端の位置まで延びていない。すなわち、距離Ｈｐは距離Ｈｃよりも小さい。

【0033】

柱５４は、筒部５６とバー５８とを備えている。筒部５６は、内部に空間６０を有している。筒部５６の上面は、開口している。筒部５６は、絶縁性である。図７において、両矢印Ｈｍは、ケース５２の底から計測したバー５８の上端までの上下方向の距離を表す。距離Ｈｍは、距離Ｈｐ以下である。

【0034】

この実施形態では、柱５４は、上下方向においてケース５２の上端の位置まで延びていないため、バー５８の高さも抑えられている。これにより、バー５８の材料に熱伝導率の高い金属を使用しても、電子部品５０の質量の増加が抑えられている。

【0035】

コストの低減及び優れた放熱性の観点から、距離Ｈｐは距離Ｈｃの０．５倍以上が好ましく、０．７倍以上がさら好ましい。電子部品５０の質量を制限するとの観点から、距離Ｈｐは距離Ｈｃの０．９５倍以下が好ましい。

【0036】

図８は、他の実施形態に係る電子部品７０の、ケース７２と柱７４とが示された断面図である。図８では省略されているが、この電子部品７０は、トロイダルコイルをさらに備える。この電子部品７０のトロイダルコイル及びケース７２は、それぞれ図１のトロイダルコイル４及びケース６と同じである。

【0037】

柱７４は、ケース７２の底に位置している。柱７４は、ケース７２の底から上方に延びている。この柱７４の外から見た形状は、図２の柱８の形状と同じである。

【0038】

図８に示されるように、柱７４は、筒部７６とバー７８とを備えている。筒部７６は、上面から下方に延びるネジ孔８０を有している。この実施形態では、ネジ孔８０は、ケース７２の底まで延びている。筒部７６は、絶縁性である。

【0039】

バー７８は、筒部７６のネジ穴に対応したネジとなっている。図８に示されるように、バー７８は、筒部７６のネジ孔８０に挿入されている。これにより、バー７８が筒部７６に取り付けられる。このとき、バー７８はケース７２の底と接触している。この実施形態では、バー７８と筒部７６との間には、隙間は存在しない。

【0040】

この電子部品では、バー７８がネジとなり、筒部７６の内部空間がネジ穴となっているため、バー７８と筒部７６とを、簡易に堅固に固定することができる。

【0041】

バー７８を筒部７６に取り付ける方法は、上記に限られない。例えばバー７８が、筒部７６の内部空間に、圧入されてもよい。

【0042】

上述の実施形態では、柱は、上下方向に垂直な断面において円形を呈している。柱の断面形状は、円形でなくてもよい。柱の断面形状は、楕円形であってもよく、多角形であってもよい。

【0043】

上述の実施形態では、ケースの内部には、発熱体としてトロイダルコイルが格納されていた。発熱体は、トロイダルコイルに限られない。発熱体が、リアクトル又はトランスであってもよい。発熱体が、その他の素子であってもよい。

【0044】

以上説明されたとおり、この電子部品では、低コストで良好な放熱性が実現されている。このことから、本実施形態の優位性は明らかである。

【0045】

［開示項目］
以下の項目は、好ましい実施形態の開示である。

【0046】

［項目１］
環状の発熱要素と、底及び側壁を有し前記発熱要素を格納する絶縁性のケースと、前記底から上方に延び前記発熱要素を通る柱と、前記ケースに充填された熱伝導性の充填体とを備え、
前記柱が、絶縁性の筒部と、前記筒部の中に位置し前記充填体よりも高い熱伝導率を有するバーとを備えている、電子部品。

【0047】

［項目２］
前記充填体が、前記筒部と前記バーとの間に存在している、項目１に記載の電子部品。

【0048】

［項目３］
上下方向において、前記柱が前記ケースの上端の位置まで延びている、項目１又は２に記載の電子部品。

【0049】

［項目４］
前記バーが、前記底と接触している、項目１から３のいずれかに記載の電子部品。

【0050】

［項目５］
前記柱が、前記ケースの底から延び上方に向けて径が徐々に小さくなる錐台状の下部と、前記下部から先端まで実質的に一定の径で延びる上部とを備えている、項目１から４のいずれかに記載の電子部品。

【0051】

［項目６］
前記発熱要素がコイルを含む、項目１から５のいずれかに記載の電子部品。

【産業上の利用可能性】

【0052】

以上説明された電子部品は、種々の電子機器に適用されうる。

【符号の説明】

【0053】

２、５０、７０・・・電子部品
４・・・トロイダルコイル（発熱体）
６、５２、７２・・・ケース
８、５４、７４・・・柱
９・・・充填体
１０・・・コア
１２・・・ワイヤ
１４・・・天板
１５・・・発熱要素の孔
１６・・・端子
１８・・・蓋部
１９・・・ケースの開口
２０・・・側壁
２２・・・底
２３・・・下部
２４・・・発熱要素
２５・・・上部
２６・・・胴部
２７、５６、７６・・・筒部
２８、５８、７８・・・バー
２９、６０・・・内部空間
３０・・・突起部
３２・・・取付孔
３４・・・天板の孔
３８・・・筐体
４０・・・ネジ
４２・・・回路基板
８０・・・ネジ孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】