JP2009295774A - チップインダクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】インダクタ素子の磁気損失を低減し、高いQ値等の良好な電気的特性が得られると共に、車載用途等で要求される高い信頼性が得られるチップインダクタを提供する。
【解決手段】軸部12と、その両端に配設した鍔部13とを備えたフェライトコア14と、軸部に巻回し、鍔部の上面に設けた内部電極15に両端を固定した巻線16と、鍔部と、軸部に巻回した巻線の一部または全部を被覆するゴム状樹脂23と、フェライトコアと、巻線と、ゴム状樹脂とを封止したモールド樹脂体11と、内部電極に接続し、モールド樹脂体の側面の上部から延出し、モールド樹脂体の側面および底面に沿って折り曲げて配置した金属板21からなる外部電極と、を備えた。
【選択図】図1
【解決手段】軸部12と、その両端に配設した鍔部13とを備えたフェライトコア14と、軸部に巻回し、鍔部の上面に設けた内部電極15に両端を固定した巻線16と、鍔部と、軸部に巻回した巻線の一部または全部を被覆するゴム状樹脂23と、フェライトコアと、巻線と、ゴム状樹脂とを封止したモールド樹脂体11と、内部電極に接続し、モールド樹脂体の側面の上部から延出し、モールド樹脂体の側面および底面に沿って折り曲げて配置した金属板21からなる外部電極と、を備えた。
【選択図】図1
Description
本発明は、フェライトコアに巻線を施した比較的大きなインダクタンス値を有する巻線型のインダクタ素子に係り、特に面実装が可能なチップインダクタに関する。
従来から、フェライトコアに巻線を施した比較的大きなインダクタンス値を有する巻線型のインダクタ素子が知られている。これらの素子は、円柱状または角柱状の軸部と、その両端に配設した鍔部とを備えたフェライトコアを準備し、フェライトコアの軸部に巻線を巻回し、鍔部に設けた電極に巻線の両端部を固定して面実装可能な電極としたものである(特許文献1参照)。また、フェライトコアの軸部に巻線を巻回し、鍔部に設けた内部電極に巻線の両端を固定し、全体を外装樹脂(モールド樹脂体)で封止し、内部電極に接続した外部電極をモールド樹脂体の底面に配置し、面実装可能とするとともに、外部電極をコア胴部の側方へ突出するように引き回す構造とすることで、インダクタ素子の磁気損失を低減し、特性劣化やQ値の低下を防止するようにしたものである(特許文献2参照)。
特開平9−213198号公報
特開2005−223147号公報
しかしながら、例えばこれらの素子が車載用途の場合には、極寒から高温の状態に曝される場合があり、また激しい振動・衝撃状態に曝される場合があり、これらの環境に耐えて所要の動作をする高い安定性・信頼性が要求される。
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、インダクタ素子の磁気損失を低減し、高いQ値等の良好な電気的特性が得られると共に、車載用途等で要求される高い信頼性が得られるチップインダクタを提供することを目的とする。
本発明のチップインダクタは、軸部と、その両端に配設した鍔部とを備えたフェライトコアと、軸部に巻回し、鍔部の上面に設けた内部電極に両端を固定した巻線と、鍔部と、軸部に巻回した巻線の一部または全部を被覆するゴム状樹脂と、フェライトコアと、巻線と、ゴム状樹脂とを封止したモールド樹脂体と、内部電極に接続し、モールド樹脂体の側面の上部から延出し、モールド樹脂体の側面および底面に沿って折り曲げて配置した金属板からなる外部電極と、を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のチップインダクタの製造方法は、軸部と、その両端に配設した鍔部とを備えたフェライトコアを準備し、鍔部の上面に内部電極を固定し、フェライトコアの軸部に巻線を巻回し、鍔部に設けた内部電極に巻線の両端を固定し、リードフレームを準備し、該リードフレームの一端部を内部電極の上面に固定して、該リードフレームを巻線の上方に配置し、フェライトコアの鍔部の全部と、フェライトコアの軸部に巻回した巻線の一部または全部と、リードフレームの一部をゴム状樹脂で被覆し、ゴム状樹脂で被覆した部分と、さらにリードフレームの一部とをモールド樹脂体に封止し、モールド樹脂体の側面上部からリードフレームの外部電極端子部分が延出し、リードフレームをリードカットし、リード端子となる金属板のモールド樹脂体から延出した外部電極端子部分を、モールド樹脂体の側面および底面に沿って折り曲げる、ことを特徴とするものである。
本発明のチップインダクタによれば、内部に柔らかい樹脂により被覆された巻線コア部分を備えることで、外部から印加される振動・衝撃或いは温度変化に伴う応力を柔らかい樹脂により吸収することができ、巻線コア部分への応力の印加を低減でき、且つ、モールド樹脂体の側面に沿ってその上部(巻線コア部の上方位置)まで延びる外部電極端子部分(サイド電極)がバネ材・クッション材としての役割を果たし、実装基板に印加される振動・衝撃・膨張・収縮に伴う応力を吸収し、巻線コア部分への応力の印加を低減できる。これにより、車載用途等で要求される高い信頼性が得られる。
以下、本発明のチップインダクタの実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態のチップインダクタを示す。このチップインダクタは、外装樹脂(モールド樹脂体)11の内部に、円柱状または角柱状の軸部12と、その両端に配設した鍔部13,13とを備えたフェライトコア14と、軸部12に巻回し、鍔部13の上面に設けた内部電極15に両端を固定した巻線16とを備えている。内部電極15は銅板に錫メッキ等を施したもので、鍔部13の上面に接着剤により固定され、巻線16の両端が圧接等により接合されている。
内部電極15には、T字型の銅等の金属板(外部電極)21の導通部21aの一端が固定され、導通部21aの他端は金属板21の端子部21bの略中央部に垂直方向から接続されている。端子部21bは、巻線16の上方で内部電極15の上面と同一面で、且つモールド樹脂体11の内部に埋め込まれた上面部Aと、巻線16の側方のモールド樹脂体11の側面に沿って配置された側面部Bと、巻線16の下方のモールド樹脂体11の底面に沿って配置された底面部Cとから形成されている。金属板21の端子部21bの側面部Bと底面部Cの表面には必要に応じてハンダまたは錫メッキが施され、面実装用の電極端子部分となっている。従って、面実装用の電極端子部分Bは、モールド樹脂体11の側面上部から延出し、モールド樹脂体11の側面に沿って底面まで延伸した金属板からなる比較的長いサイド電極となっている。
フェライトコア14の内部電極15を含む鍔部13の全体と、軸部12に巻回した巻線16の全体と、金属板21の導通部21aの全体と端子部21bの一部は柔らかいシリコン樹脂からなるゴム状樹脂23により被覆されている。ゴム状樹脂23の硬度は柔らかい程クッション効果が高く、ゴム状樹脂の硬さは、ショアA硬度で25以下であることが好ましく、特にショアA硬度で10程度が好ましい。モールド樹脂体11は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂または液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂からなる硬い外装樹脂であり、T字型の金属板21の上面部Aを封止するとともに、鍔部13、フェライトコア14、巻線16、およびこれらを被覆するゴム状樹脂23の全体を封止する。従って、硬い外装樹脂により外部電極端子部分を安定に保持することができ、内部に柔らかい樹脂により被覆された巻線コア部分を備えることで、外部から印加される振動・衝撃或いは温度変化に伴う応力を柔らかい樹脂により吸収することができ、巻線コア部分への応力の印加を低減できる。
従って、温度サイクル試験等において、フェライトコア14およびモールド樹脂体11が熱膨張・収縮しても、フェライトコア13および巻線16に加わるストレスをゴム状樹脂23のクッション性により吸収することができ、温度サイクルによる巻線コア部分の疲労を低減できる。また、外装のモールド樹脂体11に強い衝撃が加わっても、フェライトコア13および巻線16に加わるストレスをゴム状樹脂23のクッション性により吸収することができる。これにより、インダクタンス温度係数を低減でき、また、衝撃試験等におけるインダクタンス変化量を低減することができ、チップインダクタの安定性・信頼性を向上できる。
図2は、本発明の第2実施形態のチップインダクタを示す。この実施形態では、フェライトコア14の内部電極を配置した鍔部13の全体と、巻線16を施した軸部12の一部と、金属板21の導通部21aの一部とが柔らかいシリコン樹脂からなるゴム状樹脂23により被覆されている。これによっても、巻線16の接続部分がゴム状樹脂23により被覆されているので、ゴム状樹脂23のクッション性により、各種試験において巻線コア部分に印加される応力を低減することができる。なお、その他の構成は第1実施形態のチップインダクタと同様である。
図3は、第1実施形態のチップインダクタ(図中、●で示す)、第2実施形態のチップインダクタ(図中、▲で示す)、比較例としてゴム状樹脂を用いず、直接外装樹脂で封止したチップインダクタ(図中、◆で示す)について、落下衝撃試験を行った結果を示す。試験は、1mの高さから試料を落下させ、衝撃印加後のインダクタンス値の変化量を測定したものである。横軸は落下回数を示し、縦軸は初期値からのインダクタンス変化量を示している。なお、試料は8.8mm×3.5mm×2.9mmのチップインダクタであり、初期インダクタンス値は12mH(125kHz)である。
試験結果に示すように、ゴム状樹脂を用いず、直接外装樹脂で封止したチップインダクタは、落下衝撃試験において−1.6%程度インダクタンス値が変化するのに対し、第1実施形態のチップインダクタ(図中、●で示す)および第2実施形態のチップインダクタ(図中、▲で示す)では、インダクタンス値変化量が−0.4%程度と極めて小さいことが分かる。
図4は、第1実施形態のチップインダクタ(図中、●で示す)、第2実施形態のチップインダクタ(図中、▲で示す)、比較例としてゴム状樹脂を用いず、直接外装樹脂で封止したチップインダクタ(図中、◆で示す)について、L値温度特性試験を行った結果を示す。試験は、試料周囲の温度を変化させ、インダクタンス(L)値の変化量を測定したものである。横軸は温度を示し、縦軸は初期値からのインダクタンス値の変化量を示している。なお、試料は上記試験と同様に8.8mm×3.5mm×2.9mmのチップインダクタであり、初期インダクタンス値は12mH(125kHz)である。
図4の試験結果に示すように、ゴム状樹脂を用いず、直接外装樹脂で封止したチップインダクタは、温度特性試験において−1.1〜+0.6%程度インダクタンス値が変化するのに対し、第1実施形態のチップインダクタ(図中、●で示す)では、−0.7〜0%程度のインダクタンス値の変化に留まり、第2実施形態のチップインダクタ(図中、▲で示す)では、−0.9〜+0.5%程度と変化量が低減していることが分かる。
第1および第2実施形態のチップインダクタの構造によれば、フェライトコア14の鍔部13,13間に配置し、内部電極15に接続し、モールド樹脂体11の側面上部から延出し、モールド樹脂体11の側面および底面に沿って折り曲げて配置した金属板からなる外部電極端子部分B,Cを備えるので、広い電極幅の四端子で、チップインダクタを実装基板に面実装することができる。この際、モールド樹脂体11の底面の外部電極端子部分Cがハンダ接合により実装基板面に固定され、モールド樹脂体11の側面に沿ってその上部(巻線コア部の上方位置)まで延びる外部電極端子部分B(サイド電極)がバネ材・クッション材としての役割を果たす。このため、実装基板に振動・衝撃或いは温度変化に伴う膨張・収縮が印加されても、四端子で支えるので外部からの応力を分散することができ、外部電極端子部分Bがバネ材としての役割を果たすので、振動・衝撃・膨張・収縮に伴う応力を吸収し、巻線コア部分への応力の印加を低減できる。これにより、巻線コア部分での疲労を軽減し、長時間過酷な環境下で使用しても安定に動作し続ける高信頼性のチップインダクタを提供することができる。
なお、内部電極15に接続し、モールド樹脂体11の側面上部から延出し、モールド樹脂体11の側面および底面に沿って折り曲げて配置した金属板からなる外部電極端子部分A,B,Cを備えることで、小型・コンパクト化した構造で、チップインダクタとして良好な電気的特性が得られる。すなわち、外部電極端子部分A,B,Cは、フェライトコア14の鍔部13,13間の鍔部よりも僅かに大径な位置に配置されるので、フェライトコア14から生じる磁束の影響を最小限とすることができる。例えば、上記特許文献1に示す外部電極を鍔部間の外側に配置する構造では、外部電極に渦電流損が生じ、Q値が低くなるが、本実施形態の外部電極端子部分A,B,Cの配置では、渦電流損を最小限とし、良好なQ値等の特性が得られる。
また、外部電極端子部分A,B,Cは、フェライトコア14の巻線16の周囲に配置されるので、巻線16で発生する熱を外部電極端子部分A,Bで吸収し、外部電極端子部分Cから実装基板側に放熱することができる。これにより、小型・コンパクト化した構造で、電力容量を増加することができる。
次に、上記チップインダクタの製造方法について、図5を参照して説明する。まず、(a)に示すように、円柱状または角柱状の軸部12と、その両端に配設した鍔部13,13とを備えたフェライトコア14を準備する。そして、(b)に示すように、鍔部13,13の上面に内部電極15を接着材により固定する。内部電極15は、この実施形態ではCu板にSnメッキを施したものである。そして、フェライトコア14の軸部12に巻線16を巻回し、鍔部13に設けた内部電極15に巻線の両端を固定する。
次に、(c)に示すように、リードフレーム(金属板)21を準備し、該リードフレーム(金属板)21の一端部を内部電極15の上面にハンダ接合等により固定して、該リードフレーム(金属板)21を巻線16の上方位置に配置する。リードフレーム(金属板)21は、一端が内部電極と接続する導通部21aと、導通部21aの他端がT字型に中央に接続する端子部21bとを備える。なお、端子部21bの中央部の導通部21aとのT字型接合部近傍に設けられた円弧状切り欠きSは、実質的に端子部21bの幅を狭くしてハンダ接合に際して、熱の逃げを防止するためのものである。
次に、(d)に示すように、フェライトコア14の鍔部13,13の全部と、フェライトコアの軸部12に巻回した巻線16の全部と、リードフレーム(金属板)21の一部分をゴム状樹脂23で被覆する。この被覆は、液体状の柔らかいシリコン樹脂(ショアA硬度で25以下、10程度が好ましい)を塗布し、加温硬化することで形成することが好ましい。
次に、(e)に示すように、ゴム状樹脂で被覆した部分23と、さらにリードフレーム(金属板)21の一部分とをモールド樹脂体11にインサート成形等により封止する。モールド樹脂体11は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂または液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂により形成する。この状態で、モールド樹脂体11の側面上部からリードフレーム(金属板)21の封止されていない部分が延出する。そして、リードフレームの不要部をリードカットし、リード端子となる金属板21の端子部21bのモールド樹脂体から露出した部分を、モールド樹脂体11の側面および底面に沿って折り曲げて、さらにハンダまたはSnメッキ等を施すことで、(f)に示すように、外部電極B,Cを形成する。
以上の説明は、鍔部13と巻線16の全部をゴム状樹脂で被覆する本発明の第1実施形態のチップインダクタについてのものであるが、鍔部13と巻線16の一部をゴム状樹脂で被覆する本発明の第2実施形態のチップインダクタについても、ゴム状樹脂の被覆の範囲を変えるだけで同様に製造可能である。
なお、ゴム状樹脂の例として、ショアA硬度25以下のシリコン樹脂を用いる例について説明したが、同等の柔らかさの樹脂を用いることで、同等の作用効果が得られることは勿論である。
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
11 モールド樹脂体
12 軸部
13 鍔部
14 フェライトコア
15 内部電極
16 巻線
21 金属板(リードフレーム)
21a 金属板の導通部
21b 金属板の端子部
23 ゴム状樹脂
A 外部電極端子部分(上面部)
B 外部電極端子部分(側面部、サイド電極)
C 外部電極端子部分(底面部)
12 軸部
13 鍔部
14 フェライトコア
15 内部電極
16 巻線
21 金属板(リードフレーム)
21a 金属板の導通部
21b 金属板の端子部
23 ゴム状樹脂
A 外部電極端子部分(上面部)
B 外部電極端子部分(側面部、サイド電極)
C 外部電極端子部分(底面部)
Claims (4)
- 軸部と、その両端に配設した鍔部とを備えたフェライトコアと、
前記軸部に巻回し、前記鍔部の上面に設けた内部電極に両端を固定した巻線と、
前記鍔部と、前記軸部に巻回した巻線の一部または全部を被覆するゴム状樹脂と、
前記フェライトコアと、前記巻線と、前記ゴム状樹脂とを封止したモールド樹脂体と、
前記内部電極に接続し、前記モールド樹脂体の側面の上部から延出し、前記モールド樹脂体の側面および底面に沿って折り曲げて配置した金属板からなる外部電極と、を備えたことを特徴とするチップインダクタ。 - 前記ゴム状樹脂の硬さは、ショアA硬度で25以下であることを特徴とする請求項1記載のチップインダクタ。
- 前記ゴム状樹脂は、シリコン樹脂であることを特徴とする請求項1記載のチップインダクタ。
- 軸部と、その両端に配設した鍔部とを備えたフェライトコアを準備し、
前記鍔部の上面に内部電極を固定し、
前記フェライトコアの軸部に巻線を巻回し、前記鍔部に設けた内部電極に巻線の両端を固定し、
リードフレームを準備し、該リードフレームの一端部を前記内部電極の上面に固定して、該リードフレームを前記巻線の上方に配置し、
前記フェライトコアの鍔部の全部と、前記フェライトコアの軸部に巻回した巻線の一部または全部と、前記リードフレームの一部をゴム状樹脂で被覆し、
前記ゴム状樹脂で被覆した部分と、さらに前記リードフレームの一部とをモールド樹脂体に封止し、前記モールド樹脂体の側面上部から前記リードフレームの外部電極端子部分が延出し、
前記リードフレームをリードカットし、リード端子となる金属板のモールド樹脂体から延出した外部電極端子部分を、前記モールド樹脂体の側面および底面に沿って折り曲げることを特徴とするチップインダクタの製造方法。
Priority Applications (4)
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-
2008
- 2008-06-05 JP JP2008147725A patent/JP2009295774A/ja active Pending
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