JP2004266047A - 高周波用チョークコイル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直接ボンディングパッドに接続して、コイルの高周波特性を向上させるとともに、省スペース化を図り、また、被膜を剥がす手間を無くし、コイルに残存した被膜による不良品を無くし、被膜から発生するガスを低減させる。
【解決手段】電波吸収体よりなるコア３と、コア３の外周面３ａ上に所定の間隔を開けて線材２としての金線２ａが略螺旋状に巻回形成された導体巻線４とで構成され、導体巻線４が所定の巻形状に形成される一方の端部４ａと、一方の端部４ａよりも大径な所定の巻形状に形成される他方の端部４ｂとを有する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波アンプ，ドライバにおいて、ＦＥＴ，バイアスなどに用いられ、例えば、１０Ｇｂ／ｓから４０Ｇｂ／ｓの高周波帯で使用可能な高周波用チョークコイル及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コイルは、各種電子機器、通信機器などに多用されており、近年は小型あるいは薄型のコイルがますます要求されており、しかも、回路の高周波化やデジタル化に伴ってノイズ対策部品としての高周波用コイルもますます重要になって来ている。
【０００３】
従来、コイルには様々な種類、形状のものがあるが、その中の一つとして下記特許文献１に開示され、図７に示すように、耐ハンダ溶食性を有する絶縁被覆が施された絶縁電線１０５を巻回して形成したものがあった。この絶縁電線１０５は、銅または銅合金からなる導体１０１の外周に鉄または鉄ニッケル合金メッキ層１０２とハンダ濡れ性の良い金属メッキ層１０３とハンダ付け可能な絶縁被覆１０４とを順次設けたものであった。
【０００４】
この絶縁電線１０５の金属メッキ層１０３は銅、ニッケル、銅ニッケル合金、金合金、銀、または銀合金のいずれかのメッキ層からなる。また、絶縁電線１０５の絶縁被覆１０４は、ポリウレタン塗料、ポリエステル塗料またはポリエステルイミド塗料を塗布焼付けした絶縁被覆から構成されていた。
【０００５】
また、従来のコイルの製造方法は、所定形状に加工された治工具にポリウレタン銅線を密接巻きし、接着剤等でポリウレタン銅線がほどけないように固めて治工具から取り外した後に、液体状の電波吸収体を所定形状に巻回形成されたポリウレタン銅線に充填して固めていた。さらに、ポリウレタン銅線の端末は、ポリウレタン被覆をＳｎＰｂハンダ等で溶融して溶かした後に金メッキを施していた。また、銅線に予め金メッキを施した後にポリウレタン被覆を行ったものもあった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１２１２３７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のコイルは、その製造過程において、ポリウレタン被覆を剥がすためにハンダや溶剤を使用していたため手間が多くかかっていた。また、完全に被覆を剥がしきれないものが発生して不良品が発生していた。さらに、ポリウレタンを使用していたためにポリウレタンから塩素等のハロゲン系の腐食性ガスが発生しマイグレーション等が発生することがあった。
【０００８】
また、上記の他にも、セラミック基板上の金パターンや表面が金電極の電気部品に接続する方法として、ハンダ付けや導電性接着剤を用いる手法があったが、接着面積が小さいＭＭＩＣ等のベアチップ上のボンディングパッドには接続することができなかった。そのため、中継端子等を介して接続しなければならないという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、上記課題を解消するために、直接ボンディングパッドに接続して、コイルの高周波特性を向上させ、省スペース化を図ることを第１の目的としている。また、その製造過程において、被膜を剥がす手間を無くし、完全に被膜を剥がしきれないことによるコイルの不良品を無くし、ガスの発生を低減させることを第２の目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
次に、上記課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
この発明の高周波用チョークコイルによれば、電波吸収体よりなるコア３と、該コアの外周面３ａ上に所定の間隔を開けて金線２ａが略螺旋状に巻回形成された導体巻線４とを有し、
前記導体巻線４が所定の巻形状に形成される一方の端部４ａと、
該一方の端部４ａよりも大径な所定の巻形状に形成される他方の端部４ｂと、
を有することを特徴とする高周波用チョークコイル。
【００１１】
このような高周波用チョークコイルによれば、導体巻線４の両端の一方の端部４ａ（小径部）が小径に形成され、他方の端部４ｂが大径（大径部）に形成されることによって、インダクタンス値等の電気特性を向上させることが可能となる。また、導体巻線４を形成する金線２ａ，２ａ間に隙間を開けることによって、チョークコイル１に高電流を流した際に導通を起こすことを防ぐことが可能となる。
【００１２】
さらに、コア３に電波吸収体を用いることによって高周波用チョークコイル１としての高周波特性を得ることが可能となる。
【００１３】
また、金線２ａで導体巻線４を構成することによって、チョークコイル１を電気部品やセラミック基板上の金パターンに直接ボンディングすることが可能となる。これによって中継端子が不要となるため、省スペース化が可能となり、高周波特性の向上も可能となる。
【００１４】
そして、線材２が金線２ａであり絶縁被膜を用いていないため、チョークコイル１を製造する際、絶縁被膜を剥がす手間を省くことが可能となる。つまり、容易にチョークコイル１を製造することが可能となる。
さらに、これまで絶縁被膜を完全に剥がしきれないことで発生していた不良品のチョークコイルを無くすことが可能となる。つまり、歩留まりよくチョークコイル１を得ることが可能となる。
また、絶縁被膜から発生していた塩素等のハロゲン系の腐食性ガスによるマイグレーション等を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、この発明の高周波用チョークコイルの製造方法によれば、小径の一方の端部から大径の他方の端部にかけて外径が拡大する形状の治具５を用い、線材２と治具用線材２０とを、前記一方の端部から他方の端部に向けて、前記治具５の外周面に二重螺旋を描くように、前記各線材２，２０を互い違いに巻回させて二重巻線１１を形成する第１の工程と、
前記二重巻線１１が形成された後、該二重巻線１１から前記治具５を取り外す第２の工程と、
前記二重巻線１１の中空部分にコア３を装填する第３の工程と、
前記二重巻線１１から前記治具用線材２０のみを取り外す第４の工程と、
からなることを特徴とする。
【００１６】
このような製造方法によれば、コイル製造用の治具５を用いて線材２と治具用線材２０を巻回させていくため、チョークコイル１に必要な所定の隙間を治具用線材２０によって決めることが可能となる。また、両線材２，２０は治具５の小径となる一端側から大径の他端側に向けて外周面に巻回していくので、線材２の巻き付け操作が容易である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明による高周波用チョークコイルの実施の形態を示す斜視図、図２は高周波用チョークコイルに充填されるコアを示す斜視図、図３は高周波用チョークコイルの製造方法を示す工程図、図４は高周波用チョークコイルの製造方法を示す側断面図である。
【００１８】
本発明の高周波用チョークコイル１は、図１に示すように、コア３と導体巻線４によって構成されている。
【００１９】
まず、コア３について説明する。本実施の形態では、コア３は、固体状の電波吸収体を採用しおり、略円錐形状に形成されている。このコア３の両端のうち一端側が小径に形成され、他端側が大径に形成されている。なお、この電波吸収体は、カーボン，フェライトなどの磁性材料によって構成されている。また、本実施の形態では、図１及び図２に示すように、コア３は、後述する巻回形成された導体巻線４の内部に充填されている。
【００２０】
次に、導体巻線４について説明する。導体巻線４は、線材２を巻回形成して構成されている。なお、この線材２は、直径が１０μｍ程度の金線２ａとされる。この導体巻線４は、上記したコア３の外形状に対応した形状とされ、略円錐螺旋状に形成されている。図１に示すように、導体巻線４は、小径に形成される一方の端部としての小径部４ａと、大径に形成される他方の端部としての大径部４ｂを備え、これら小径部４ａと大径部４ｂとの間を形成する中途部４ｃは、金線２ａ同士が密着せず、所定の間隔を開けて略螺旋状に巻回形成されている。そして、導体巻線４はコア３の外周面３ａに略螺旋状に巻回されるようになり、このコア３と略一体な構造となる。
なお、導体巻線４を構成する線材２は、金，銀，銅，ニッケルやこれらの合金などの金属素材よりなるが、高周波用途であることから、好ましくは金を素材とした構成とされる。また、本実施の形態で用いられる金線２ａを含むこの線材２は、金属素材のみで構成され、従来のような絶縁被覆層などは存在しない。
【００２１】
また、本実施の形態では、この導体巻線４は、軸線方向の長さが２．５ｍｍとされ、小径部４ａの直径（外径）が０．２ｍｍとされ、大径部４ｂの直径（外径）が１．０ｍｍとされる。
【００２２】
この実施の形態によれば、導体巻線４の両端のうち一方の端部４ａ（小径部）が小径に形成され、他方の端部４ｂ（大径部）が大径に形成されることによって、インダクタンス値等の電気特性を向上させることができる。
【００２３】
また、導体巻線４を形成する際、巻回されている金線２ａ，２ａ間に隙間を開けることによって、絶縁体を用いなくても導通を起こすことを防ぐことが可能となる。つまり、チョークコイル１を構成する部品点数を減らし、単純な構造とすることができる。
【００２４】
また、導体巻線４の内部にコア３を充填させることで、高周波用チョークコイル１としての高周波特性を得ることができる。
【００２５】
さらに、導体巻線４を金線２ａとすることによって、チョークコイル１を電気部品やセラミック基板上の金パターンに直接ボンディングすることが可能となる。つまり、中継端子が不要となり、省スペース化が可能となる。さらに、高周波特性の向上も可能となる。
【００２６】
また、本実施の形態では線材２が金線２ａであり絶縁被膜を用いていないため、チョークコイル１を製造する際、絶縁被膜を剥がす手間を省くことが可能となる。従って、容易にチョークコイル１を製造することができる。
さらに、絶縁被膜を完全に剥がし切れないことで発生していた不良品のチョークコイル１を無くすことが可能となる。つまり、歩留まりよくチョークコイル１を得ることができる。
また、絶縁被膜から発生していた塩素等のハロゲン系の腐食性ガスによるマイグレーション等を抑制することが可能となる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、導体巻線４の形状を略円錐形としたが、図５（ａ）に示すように、導体巻線４の一方の端部４ａが小径に形成され、他方の端部４ｂが大径に形成されて、中途部４ｃが、一方の端部４ａから他方の端部４ｂにかけて段階的に外径が大きくなる複数の略円柱形状に巻回形成されたものが組み合わされ、略階段状に形成されている形状としてもよい。これにより、上記と同様の効果が得られる。
【００２８】
また、図５（ｂ）に示すように、中途部４ｃが、略円錐形状に巻回形成されているものと、略円柱形状に巻回形成されているものとを組み合わせた構成としてもよい。これによっても、上記と同様の効果が得られる。
【００２９】
さらに、図５（ｃ）に示すように、中途部４ｃが、一方の端部４ａから他方の端部４ｂにかけて角筒形状と角錘形状を組み合せた形状となるような構成としてもよい。これによっても、上記と同様の効果が得られる。
また、中途部４ｃが角錐形状になるように巻回形成されていてもよい。これによっても、上記と同様の効果が得られる。
【００３０】
さらに、本実施の形態では、図２に示すように、コア３は略円錐形状とし、導体巻線４の内部に充填されている構成としたが、図６に示すように、コア３が導体巻線４の両端部のうち小径部４ａ側にのみ配置されている構成としてもよい。この種のコイル１では電波吸収体としての機能は小径部側に配置した方がより効果的に発揮されるので、このような構成でも要求される高周波特性を十分に達成し得る場合がある。また、このようにすれば、導体巻線４の内部の全体に充填する場合に比べてチョークコイル１の軽量化が可能となる。
【００３１】
また、本実施の形態では、コア３は、固体状の電波吸収体を採用しているが、製造時にて液体状の電波吸収体を用い、その後電波吸収体を固化させてコア３とする構成としてもよい。これにより、コア３を導体巻線４の形状に関係なく導体巻線４の内部に充填することが可能となる。従って、予めコア３を導体巻線４の形状にあわせて形成する手間を省くことができる。
【００３２】
次に、本発明の高周波用チョークコイルの製造方法について説明する。この製造方法により得られる高周波用チョークコイルによれば、絶縁被膜を用いずに、高電流（１００ｍＡ〜４００ｍＡ）を流しても導通などを起こすことのないチョークコイル１を製造することができる。
【００３３】
なお、図３に示すように、この製造方法にはコイル製造用の治具５が使用されている。この治具５は、支持棒６と巻付部７と保持部８とで略構成されている。支持棒６は、略円柱状に形成されている。この支持棒６の両端は略円形の端面となっている。
この支持棒６は、例えば回転機構などに連結され、治具５を、中心軸線Ｘを回転軸として左右いずれかへ回転することができる。また、治具５を軸線方向Ｙに移動可能な機構へ連結し、同方向へ移動することができる。
さらに、支持棒６の一方の端面には、軸線方向Ｙに延出して、徐々に小径となっていく略円錐形状の巻付部７が設けられている。なお、この巻付部７は、導体巻線４の内部の形状と同等の形状となる。
また、巻付部７の小径側となる端面には先端面９が形成されている。さらに、先端面９上には保持部８が設けられている。
保持部８は、略円柱状に形成されている二本の引掛棒１０，１０によって構成されている。この引掛棒１０，１０は、先端面９上に軸線方向Ｙと同方向を向くとともに先端面９の周縁近傍のそれぞれ対向する位置に突設されている。
【００３４】
また、導体巻線４を構成する線材２に所定の隙間を開けるために使用する治具用線材２０は、図４に示すように、線材本体２１の外周面上に樹脂層２２が被覆されている。さらに、この樹脂層２２の外周面上には接着層２３が被覆されている構成となっている。なお、本実施の形態では、線材本体２１には銅線を使用しており、樹脂層２２はポリウレタンによって構成され、接着層２３は接着剤によって構成されている。
【００３５】
この高周波用チョークコイルの製造方法は、４つの工程によって略構成されている。
【００３６】
（１）第１の工程
この工程では、線材２と治具用線材２０とをコイル製造用の治具５に巻回させる。具体的には、図３（ａ）に示すように、線材２と治具用線材２０を保持部８の二本の引掛棒１０，１０に並べて挿通させる。そして、治具５を中心軸線Ｘを回転軸として左右いずれかへ回転させる。この両線材（本実施の形態では金線２ａとされる線材２と治具用線材２０を意味する。以下同じ。）は、巻付部７の小径側から巻き始められ、巻付部７の外周面に沿って巻回され、大径側まで巻回される。そのとき線材２と治具用線材２０は、巻付部７の外周面上で二重螺旋を描く様に巻回させ、二重巻線１１が形成される。
【００３７】
なお、本実施の形態では、接着層２３が被覆されている治具用線材２０が使用されている。そのため第１の工程において、両線材２，２０は、この接着層２３によって仮固定され、位置・形状を保持している状態となる。
【００３８】
また、形成された二重巻線１１にアルコールや熱を加える後処理によって、両線材２，２０のこの仮固定をさらに確実に行うことができる。または、接着層２３はそのままでは接着機能がないが、二重巻線１１を形成した後にかかる後処理をすることにより、接着機能が発揮されて二重巻線１１の形状が保持されるようにしてもよい。
【００３９】
（２）第２の工程
この工程では、形成された二重巻線１１を治具５から取り外す。具体的には、二重巻線１１を所定位置に保持しつつ、図３（ｂ）に示すように、治具５を軸線方向Ｙにおいて先端側と反対方向へ後退させて二重巻線１１を治具５から取り外す。
【００４０】
（３）第３の工程
この工程では、治具５から取り外された二重巻線１１の内部にコア３を装填する。具体的には、図３（ｃ）に示すように、二重巻線１１の内形状に略一致する略円錐形に形成された固体状のコア３を二重巻線１１の大径となる端部側から装填する。
【００４１】
（４）第４の工程
この工程では、二重巻線１１から治具用線材２０のみを取り外す。これにより、図３（ｄ）に示すように、線材２のみで構成され、所定の隙間を開けて略螺旋状に巻回されている導体巻線４が形成される。
【００４２】
以上の工程を順次行わせることにより、略円錐形状のコア３の外周面３ａ上に線材２のみが所定の隙間を開けて略螺旋状に巻回形成されている高周波用チョークコイル１が製造される。
【００４３】
この実施の形態によれば、コイル製造用の治具５を用いて線材２と治具用線材２０を並列に巻回させていくため、治具用線材２０によって導体巻線４に形成される所定の隙間を決めることが可能となり、また、二重巻線１１から治具用線材２０のみを取り外すという簡単な作業で一定の隙間を開けて略螺旋形状に巻回形成された導体巻線４を得ることが可能となる。
【００４４】
さらに、両線材２，２０は治具５の小径となる一端側から大径の他端側に向けて外周面に巻回していくので、線材２の巻き付け操作が容易である。
【００４５】
なお、上述した実施の形態では、第１の工程において、治具５を回転させる機構を用いて両線材２，２０を巻付部７に巻回させる工程としたが、治具５はそのまま定置され、線材２，２０側が治具５の外周を旋回する機構を用いて、両線材２，２０を巻付部７に巻回させる構成とした工程としてもよい。これによっても、上記と同様の効果が得られる。
【００４６】
また、上述した実施の形態では、第３の工程において、固体状のコア３を二重巻線１１内に充填しているが、二重巻線１１の小径部４ａ側に蓋をして大径部４ｂ側から液体状の電波吸収体を流し込み、二重巻線１１内に充填させ、その後、この液体状の電波吸収体を固化させたものをコア３としてもよい。これにより、コア３を導体巻線４の形状にあわせて予め所定形状に形成させる手間を省くことが可能となる。
【００４７】
さらに、導体巻線４の小径部４ａ側にのみコア３を設ける構成とした場合、第３の工程において、二重巻線１１の内部にシートを円錐台形にした支持部材を入れて、これを支えとして治具用線材２０を取り外す工程としてもよい。これにより、線材２が支持部材に支持されることで、螺旋形状を崩すことなく二重巻線１１から治具用線材２０を取り外すことが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による高周波用チョークコイルによれば、導体巻線の両端のうち一方の端部（小径部）が小径に形成され、他方の端部（大径部）が大径に形成されることによって、インダクタンス値等の電気特性を向上させることができる。
【００４９】
また、導体巻線を形成する際、巻回されることによって隣り合う金線同士の間に隙間を開けることによって、絶縁体を用いなくても導通を起こさないチョークコイルを得ることができる。また、これにより、チョークコイルを構成する部品点数を減らし、単純な構造とすることができる。
【００５０】
さらに、コアに電波吸収体を用いることによって、高周波用チョークコイルとしての高周波特性を得ることができる。
【００５１】
また、金線で導体巻線を構成することによって、チョークコイルを電気部品やセラミック基板上の金パターンに直接ボンディングすることができる。また、これにより、従来必要であった中継端子が不要となり、省スペース化を図ることができ、高周波特性を向上させることができる。
【００５２】
さらに、線材が金線であり絶縁被膜を用いていないため、チョークコイルを製造する際、絶縁被膜を剥がす手間を省くことができる。従って、容易にチョークコイルを製造することができる。
また、絶縁被膜を完全に剥がしきれないことで発生していた不良品のチョークコイルを無くすことができる。つまり、歩留まりよくチョークコイルを得ることができる。
さらに、これまで絶縁被膜から発生していた塩素等のハロゲン系の腐食性ガスによるマイグレーション等を抑制することができる。
【００５３】
また、本発明による高周波用チョークコイルの製造方法によれば、コイル製造用の治具を用いて線材と治具用線材を並列に巻回させていくため、治具用線材によって導体巻線に形成される所定の隙間を決めることができ、さらに、二重巻線から治具用線材のみを取り外すという簡単な作業で一定の隙間を開けて略螺旋形状に巻回形成された導体巻線を得ることができる。
【００５４】
さらに、両線材は治具の小径となる一端側から大径の他端側に向けて外周面に巻回していくので、線材の巻き付け操作が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用チョークコイルの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の高周波用チョークコイルを構成するコアの一実施の形態を示す斜視図である。
【図３】本発明の高周波用チョークコイルの製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の高周波用チョークコイルを構成する一実施の形態を示す断面図である。
【図５】（ａ）本発明の高周波用チョークコイルを構成する導体巻線の他の実施の形態を示す斜視図である。
（ｂ）本発明の高周波用チョークコイルを構成する導体巻線の他の実施の形態を示す斜視図である。
（ｃ）本発明の高周波用チョークコイルを構成する導体巻線の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の高周波用チョークコイルを構成するコアの他の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】従来のコイルのを構成する絶縁電線の一実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
２…線材
２ａ…線材としての金線
３…コア
３ａ…外周面
４…導体巻線
４ａ…一方の端部（小径部）
４ｂ…他方の端部（大径部）
４ｃ…中途部
５…治具
１１…二重巻線
２０…治具用線材
２３…接着層

Claims (2)

1. 電波吸収体よりなるコア（３）と、該コアの外周面（３ａ）上に所定の間隔を開けて金線（２ａ）が略螺旋状に巻回形成された導体巻線（４）とを有し、
   前記導体巻線が所定の巻形状に形成される一方の端部（４ａ）と、
   該一方の端部よりも大径な所定の巻形状に形成される他方の端部（４ｂ）と、
   を有することを特徴とする高周波用チョークコイル。
2. 小径の一方の端部から大径の他方の端部にかけて外径が拡大する形状の治具（５）を用い、線材（２）と治具用線材（２０）とを、前記一方の端部から他方の端部に向けて、前記治具の外周面に二重螺旋を描くように、前記各線材を互い違いに巻回させて二重巻線（１１）を形成する第１の工程と、
   前記二重巻線が形成された後、該二重巻線から前記治具を取り外す第２の工程と、
   前記二重巻線の中空部分にコアを装填する第３の工程と、
   前記二重巻線から前記治具用線材のみを取り外す第４の工程と、
   からなることを特徴とする高周波用チョークコイルの製造方法。

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