JP2006080127A - コイル素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルに高圧を加えることなくコイル素子を低コストにて製造する。
【解決手段】 成形型５内にコイル２を収納し、成形型５内にバインダ樹脂を含有する磁性粉７を充填し、磁性粉に誘導磁界８を印加して磁性粉を発熱させることによりバインダ樹脂を加熱成形して、コイル素子を製造する。成形型５としては、例えばポリ四フッ化エチレン樹脂製など、非金属製のものを用いることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、磁性粉中にコイルが埋設されてなる閉磁路型のコイル素子の製造方法に関する。

従来、チョークコイルやインダクタなどとして用いられるコイル素子には、コイルの巻芯（センターコア）や、コイルを収容するケース（ポット形コア等のリングコア）などとして、フェライトコアや圧粉コアが用いられている。
これらのうち、圧粉コアは、磁性粉末をバインダー樹脂と混合し、金型等を用いてプレス成形することにより得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２７４０２９号公報

しかしながら、コアの圧粉成形には、大型のプレス装置を用い、かなりの高温、高圧でプレス成形する必要がある。このため、製造設備が大型化し、設備の設置面積や床面の耐久性などの点で要求事項が厳しいことから、費用やコストが掛かるという問題がある。
また、コイル素子は、特性（インダクタンスなど）が用途や目的等に応じた一定の許容誤差の範囲内になるように製造される必要がある。コイル素子の製造工程が圧粉成形を有する場合、高圧によりコイルがダメージを受けるおそれがある。このため、コイル形状も、高圧に耐えやすいように制限されるので、コイル素子に要求される特性を発揮させることが難しい場合がある。

上述のコイルのダメージ等の問題を避けるためには、高圧のプレスをやめ、低圧（常圧付近）にて磁性粉の成形を行うことが考えられる。しかし、従来の方法では、バインダ樹脂によって磁性粉同士を結合させるには、圧粉成形による高圧が必要であり、加圧無しでは磁性粉が糊着しないと考えられている。これは、磁性粉に対するバインダ樹脂の配合量をあまり多くすると、磁性粉を成形してなる成形体（コア）の平均的な特性が磁性粉自身の特性から外れたものとなり、要求特性を満足できないため、バインダ樹脂の配合量が比較的少ないと言う事情もある。例えば、特許文献１には、磁性粉に対してバインダ樹脂は３ｗｔ％使用されている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コイルに高圧を加えることなくコイル素子を低コストにて製造することが可能なコイル素子の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、成形型内にコイルを収納し、前記成形型内にバインダ樹脂を含有する磁性粉を充填し、前記磁性粉に誘導磁界を印加して前記磁性粉を発熱させることにより前記バインダ樹脂を加熱成形することを特徴とするコイル素子の製造方法を提供する。
前記成形型としては、例えばポリ四フッ化エチレン樹脂製など、非金属製のものを用いることができる。

本発明によれば、バインダ樹脂を含有する磁性粉を誘導磁界により加熱するので、バインダ樹脂を含有する磁性粉が内部から均一に加熱される。これにより、常圧による磁性粉の成形が可能となる。コイルに高圧が加えることなく磁性粉の加熱成形が可能となったので、コイルが高圧によるダメージを受けることがなく、コイル形状を自由に製作することが可能となる。
誘導磁界を発生する装置は、圧粉成形装置に比べて小形かつ廉価であり、取り扱いも容易である。従って、製造設備の設置場所が限定されず、低コストにて設置や運用が可能である。
さらに本発明においては、成形型も、圧粉成形用の成形型と異なり、加圧に耐えうる強度を要しないことから、樹脂製等、廉価な非金属製の成形型を使用することができる。従って、コストを一層削減することができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、コイルの一例を示す正面図である。図２は、図１のコイルが成形型内に収納された様子を示す説明図である。図３は、図２の成形型内にバインダ樹脂を含有する磁性粉を充填した様子を示す説明図である。図４は、図３の成形型内に充填された磁性粉に誘導磁界を印加する様子を示す説明図である。図５は、加熱成形後のコイル素子の一例を示す正面図である。

図５に示すように、本発明によって得られるコイル素子１は、コイル２が磁性粉からなる成形体３中に埋設されてなる閉磁路型のコイル素子である。
コイル２は、例えば図１に示すように、導線を巻回してなる空芯コイルである。コイル２の個数や構造、巻回数等は特に限定されるものではなく、用途や目的等に応じて適当なものを採用することができる。
コイル２を構成する導線の材質や断面形状などは特に限定されないが、例えば銅等の良導体からなる丸線や平角線などが挙げられる。コイル２の端末４は、リード端末として磁性粉成形体３の外部に露出されている。リード端末４には、必要に応じて端子（図示せず）を接続することもできる。

磁性粉成形体３は、詳しくは後述するが、バインダ樹脂を含有する磁性粉を成形型に入れ、誘電加熱により加熱成形したものである。
磁性粉としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェライト系磁性粉、鉄系磁性粉、ニッケル系磁性粉、コバルト系磁性粉などが挙げられる。
具体例には、純鉄、パーマロイ、センダスト、カーボニル、フェライトなどの磁性粉を例示することができる。フェライトとしては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｇ−フェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト等が挙げられる。

バインダ樹脂は、加熱成形可能な樹脂であれば特に限定されるものではなく、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミドなどの熱可塑性樹脂、シリコーン系接着剤やアクリル系接着剤など、用途に応じて幅広く選定することができる。磁性粉に対するバインダ樹脂の配合量は、磁性粉の成形性が確保できる範囲で、樹脂をなるべく少なくするのが好ましい。
バインダ樹脂が熱可塑性樹脂である場合には、加熱により融解して磁性粉を糊着することができる。
バインダ樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、加熱により硬化しうる未硬化状態の樹脂を磁性粉に混合し、熱硬化により磁性粉を糊着することができる。
バインダ樹脂が接着剤である場合には、バインダ樹脂による糊着の効果が高い点で、優れている。

次に、本発明のコイル素子の製造方法について説明する。
本発明においては、まず、図２に示すように、コイル２を成形型５内に収納する。成形型５の内部空間６は、コイル２の周囲に空隙が確保されており、この空隙にバインダ樹脂を含有する磁性粉が充填される。また、コイル２の端末４は、成形型５の外部に引き出しておく。

成形型５の材質は、磁気遮蔽の作用が無いか、小さいものが好ましく、加圧に耐えうる強度を要しないことから、樹脂製等の非金属製の成形型を用いることができる。とりわけ、加熱成形時の発熱に耐えうる耐熱性があり、バインダ樹脂等に対する接着性の低いものが好ましい。成形型５の材質としては、例えばポリ四フッ化エチレン樹脂などが挙げられる。

次いで、図３に示すように、成形型５の内部空間６に、バインダ樹脂を含有する磁性粉７を充填する。バインダ樹脂を含有する磁性粉７は、コイル２の内外ともに密着するように、成形型５内に均等に充填される。バインダ樹脂を含有する磁性粉７の充填は、特に高圧を必要とせず、常圧にて作業可能である。

次いで、図４に示すように、成形型５の外部から、成形型５内の磁性粉に誘導磁界８を印加し、電磁誘導加熱を行う。誘導磁界８の発生は、図４に概略的に示すように、例えば、交流電源１０により交流電流が供給された磁界発生コイル１１を備える誘導加熱装置９を用いることができる。誘導加熱装置９は、磁界発生コイル１１から発生した誘導磁界８が成形型５を透過するような向きに配置される。

誘導磁界８が磁性粉の各粒子を透過することにより、磁性粉に渦電流が発生し、磁性粉が発熱する（同時にコイル２の発熱もありうる）。
このように、磁性粉７の誘導加熱を通してバインダ樹脂を加熱することにより、バインダ樹脂が変性し、バインダ樹脂を介して磁性粉同士が糊着される。磁性粉７の発熱による加熱温度は、例えば約２００〜３００℃である。

バインダ樹脂が磁性粉を糊着した後、成形型５からコイル素子１を取り出す。これにより、磁性粉７からなる成形体３中にコイル２が埋設されたコイル素子１を得ることができる。

以上説明したように、本形態例のコイル素子の製造方法によれば、バインダ樹脂を含有する磁性粉を誘導加熱により加熱するので、バインダ樹脂を含有する磁性粉が内部から均一に加熱される。これにより、常圧による磁性粉の成形が可能となる。
このように、コイルに高圧が加えることなく磁性粉の加熱成形が可能となったので、コイルが高圧によるダメージを受けることがなく、コイル形状を自由に製作することが可能となる。

誘電加熱装置は、圧粉成形装置に比べて小形かつ廉価であり、取り扱いも容易である。従って、設備の設置場所が限定されず、低コストにて設置や運用が可能である。
成形型も圧粉成形用の成形型と異なり、加圧に耐えうる強度を要しないことから、樹脂製等、廉価な非金属製の成形型を使用することができ、コストを一層削減することができる。

本発明によって製造されるコイル素子は、チョークコイル、ローパスフィルタ等のフィルタやインダクタ、アンテナコイルなど、各種の用途に利用することができる。

コイルの一例を示す正面図である。 図１のコイルが成形型内に収納された様子を示す説明図である。 図２の成形型内にバインダ樹脂を含有する磁性粉を充填した様子を示す説明図である。 図３の成形型内に充填された磁性粉に誘導磁界を印加する様子を示す説明図である。 加熱成形後のコイル素子の一例を示す正面図である。

符号の説明

１…コイル素子、２…コイル、５…成形型、７…バインダ樹脂を含有する磁性粉、８…誘導磁界、９…誘導加熱装置。

Claims (2)

1. 成形型内にコイルを収納し、前記成形型内にバインダ樹脂を含有する磁性粉を充填し、前記磁性粉に誘導磁界を印加して前記磁性粉を発熱させることにより前記バインダ樹脂を加熱成形することを特徴とするコイル素子の製造方法。
2. 前記成形型が非金属製であることを特徴とする請求項１に記載のコイル素子の製造方法。

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