JP2007141894A - 巻線コイル部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁性粉末を含有する被覆層を備え、被覆層とコア部材とで磁路を構成するとともに、被覆層の一部を非磁性とすることによって磁路を開磁路として直流重畳特性を向上させた巻線コイル部品において、被覆層でのクラックの発生を防止するとともに、製造コストを低減する。
【解決手段】 磁性体からなり巻芯部を有するコア部材と、前記巻芯部に巻回された巻線と、前記巻芯部の周囲の一部を覆う被覆層と、を備え、前記被覆層は磁性粉末を含有し、前記被覆層の磁性粉末含有率が前記巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁性体からなるコア部材の周囲に巻線を巻回してなる巻線コイル部品およびその製造方法に関する。

磁性体からなるコアの周囲に巻線を巻回してなる巻線コイルの一例として、図５に示す特許文献１に記載された巻線コイル部品がある。この巻線コイル部品は、特許文献２に記載された巻線コイル部品を改良したものであり、コア巻芯部１２とその両端に形成された鍔部１３とを有し磁性体からなるコア部材１１と、コア巻芯部１２に巻回された巻線１４と、コア部材１１の一周面側に形成された非磁性層１５と磁性含有層１６と、を備えている。巻線１４の一端は一方の鍔部１３に形成された電極１７に接続しており、他端は他方の鍔部１３に形成された電極１７に接続している。この巻線コイル部品は、コア巻芯部１２、非磁性層１５、磁性含有層１６を順に通る磁路を持ち、磁路の途中に非磁性層１５を有するためにこの磁路が開磁路となり、磁気飽和を生じにくく、直流重畳特性が良好である。
特開２００４−３６３１７８号公報 特開２００２−８９３１号公報

特許文献１に記載された発明は、非磁性層を有さない特許文献２に記載された巻線コイル部品において直流重畳特性が悪いという問題点を解決するために、磁性含有層とコア部材の間に非磁性層を設けることにより、磁路を開磁路としたものである。

これによって直流重畳特性は改善するが、以下の問題を生ずる。第１に、コア部材に対して非磁性層と磁性含有層という二つの層を塗布する必要が生じたため、工程が煩雑化して製造コストが上昇する。また第２に、線膨張係数の異なる非磁性層と磁性含有層を塗布するので、熱衝撃により非磁性層と磁性含有層の界面を基点とするクラックを生じることがあり、特性の劣化につながる。

よって本発明は、直流重畳特性を向上させるとともに、製造コストが安価で、クラックの発生を抑制した巻線コイル部品およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために本発明に係る巻線コイル部品は、磁性体からなり巻芯部を有するコア部材と、前記巻芯部に巻回された巻線と、前記巻芯部の周囲の一部を覆う被覆層と、を備え、前記被覆層は磁性粉末を含有し、前記被覆層の磁性粉末含有率が前記巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇することを特徴とする。

これにより、一の被覆層の内部で非磁性部分と磁性粉末含有部分とが存在するため、非磁性層と磁性含有層の界面がなくなり、クラックの発生が抑制される。また、一の層であるため、塗布工程が一度で済むから製造コストが低減される。被覆層の内部で磁性粉末の含有率が少ない実質的に非磁性の部分が存在するので、特許文献１に記載された発明とほぼ同等の直流重畳特性を得ることができる。

また、本発明に係る巻線コイル部品は、前記巻芯部は直方体形状であって、前記巻芯部の一の面に前記被覆層が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る巻線コイル部品の製造方法は、磁性体からなり巻芯部を有するコア部材を準備する工程と、前記巻芯部に巻線を巻回する工程と、前記巻芯部の一部に、樹脂と磁性粉末とを含有する樹脂組成物を塗布する工程と、前記樹脂組成物を塗布した面を下にした状態を一定時間維持することにより、前記磁性粉末を沈降させて、前記樹脂組成物中の磁性粉末含有率を、前記巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇させる工程と、前記樹脂組成物を硬化させる工程と、を備えることを特徴とする。

これにより、樹脂組成物を塗布する工程が一度で済むので工程が簡略化される。また、磁性粉末の含有率に勾配を持たせるために特別の工程を必要としないので、製造コストの上昇を招くことがない。また、非磁性層と磁性含有層との界面が存在しないから、クラックの発生を抑制できる。さらに、樹脂組成物の内部で磁性粉末の含有率が少ない実質的に非磁性の部分が存在するので、特許文献１に記載された発明とほぼ同等の直流重畳特性を得ることができる。

また、本発明に係る巻線コイル部品の製造方法は、前記巻芯部は直方体形状であって、前記巻芯部の一の面に前記被覆層が形成されていることを特徴とする。

これにより、樹脂組成物の内部で磁性粉を沈降させる工程を容易に行うことができる。例えば巻芯部が円柱状であったり、直方体形状の巻芯部の二以上の面に樹脂組成物が塗布されている場合には、磁性粉末を沈降させて磁性粉末含有率を前記巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇させる工程の難易度が高くなる。

このように本発明の巻線コイル部品によれば、被覆層の磁性粉末含有率が巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇するように構成されることにより、一の被覆層の内部で非磁性部分と磁性粉末含有部分とが存在するため、非磁性層と磁性含有層の界面がなくなり、クラックの発生が抑制されるとともに、塗布工程が一度で済むから製造コストが低減される。また、良好な直流重畳特性を得ることができる。

さらに本発明の巻線コイル部品の製造方法によれば、樹脂組成物を塗布した面を下にした状態を一定時間維持することにより、磁性粉末を沈降させて、樹脂組成物中の磁性粉末含有率を、巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇させる工程を有することにより、磁性粉末の含有率が巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇する被覆層を容易に形成することができるので、クラックの発生が抑制されるとともに良好な直流重畳特性を有する巻線コイル部品を安価なコストで製造することができる。

添付図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明に係る巻線コイル部品を示す斜視図であり、図２は側面図である。また、図３は本発明に係る巻線コイル部品のコア部材を示す斜視図である。

この巻線コイル部品はフェライトからなるコア部材１を有し、コア部材１は直方体状の巻芯部２と、巻芯部２の長手方向の両端に設けられた鍔部３から構成されている。この巻線コイル部品は、巻芯部２の長手方向が実装面と略並行に構成された、いわゆる横巻構造のコイルである。

コア部材１の巻芯部２の周囲には巻線４が巻回されている。巻線４は例えばＣｕなどからなる導線に絶縁体からなる被覆が形成されてなり、直径φ２０〜１５０μｍ程度である。

鍔部３にはそれぞれ電極６が形成されており、巻線４の一端は電極６ａに接続し、巻線４の他端は電極６ｂに接続している。電極６は、ＡｇやＣｕなどからなる導体粉末を含む導電ペーストを焼き付けて形成された下地層と、下地層上に形成されたＮｉ，Ｓｎなどのめっき皮膜とからなる。

巻芯部２の上面には、被覆層５が形成されている。被覆層５は鍔部３にも接続するように形成されていて、巻芯部２、鍔部３、被覆層５によって磁路を構成している。被覆層５はフェライト粉末を含有したエポキシ樹脂硬化物である。被覆層５中のフェライト粉末の含有率は、図４に模式的に示すように、巻芯部２に接する側（距離０の面）からの距離が大きくなるほど上昇するようになっている。これにより、巻芯部２近傍のフェライト含有率の少ない部分の透磁率が低くなり、巻芯部２、鍔部３、被覆層５によって形成されている磁路が開磁路となる。

このような構成とすることにより、磁路が開磁路とされているから磁気飽和が生じにくく直流重畳特性が良好な巻線コイル部品となっている。また、開磁路を構成するための手段として、特許文献１に記載された巻線コイル部品のように非磁性層を設けているのではなく、一の被覆層の内部で磁性粉末（フェライト粉末）の含有率を勾配を持って変化させているので、線膨張係数の異なる層の境界面が存在せず、クラックの発生を抑制できる。また、被覆層が一の層からなっているから一度の塗布工程で形成可能であり、製造コストが低減される。

次に、本発明に係る巻線コイル部品の製造方法について説明する。まず、図３に示した、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトからなるコア部材１を用意した。そして、鍔部３にディップ法によって導電ペーストを付与した後に焼き付け処理を行って下地層を形成し、下地層に順にＮｉ、Ｓｎのめっき皮膜を形成して電極６を形成した。

次に、コア部材１の巻芯部２にφ２０μｍの巻線４を巻回した。巻線４の一端を電極６ａに、他端を電極６ｂにそれぞれ熱圧着によって接続した。

次に表１に示す組成の樹脂組成物を用意した。コア部材１の天面にマスクをセットし、スキージ速度１００ｍｍ／ｓで、厚みが２００μｍとなるようにこの樹脂組成物を塗布した。なお、表１においてエポキシ樹脂はテトラグリシジルメタキシレンジアミン型エポキシ樹脂（エポキシ当量１００ｇ／ｅｑ、比重１．２）、硬化剤はポリオキシプロピレンジアミン（平均分子量２３０、活性水素当量６０ｇ／ｅｑ、比重０．９）、フェライト粉末は平均粒径１．２μｍ、比重５．３のＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末である。

このとき、樹脂組成物は巻芯部の一の面に塗布されていることが好ましい。巻芯部の２以上の面に塗布されている場合、全ての面で巻芯部に接する側から離れるにつれてフェライト粉末含有率が上昇するようにフェライト粉末を沈降させることが困難だからである。なお、樹脂組成物の大部分が一の面に塗布されていればよく、若干部分がこれに隣接する面に延設されていても特性上の問題はない。

また、樹脂組成物が塗布されている面が曲面である場合、フェライト粉末の沈降によって特定の部分にフェライト粉末が集中するおそれがあるので、樹脂組成物が塗布されている面は平面であることが好ましい。樹脂組成物の塗布面を平面とするためには、巻芯部は直方体状とすることが好ましい。なお上記趣旨からして、樹脂組成物の塗布面は概ね平面であると評価できる程度であれば十分であり、多少の凹凸などがあってもかまわない。また、巻芯部の形状も全体として直方体状と評価できればよく、例えば稜線に適当なＲを有していてもよい。

その後、樹脂組成物を塗布した面を下にして常温で０．５時間放置し、フェライト粉末を沈降させた。さらに、樹脂組成物を塗布した面を下にしたままでオーブンに投入して１５０℃で３時間の熱処理を行って樹脂組成物を硬化し、被覆層を形成した。これにより、フェライト粉末含有率が巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇する被覆層を有する巻線コイル部品が完成した。部品の寸法は縦３．２ｍｍ、横３．２ｍｍ、高さ１．８ｍｍとなるようにした。

（比較例）
比較例として、以下の方法によって非磁性層および磁性含有層を形成した。まず、表２に示す組成の非磁性樹脂組成物と磁性含有樹脂組成物を用意した。表２においてエポキシ樹脂、硬化剤、フェライト粉末は実施例と同じものである。

次に、コア部材の天面にマスクをセットし、スキージ速度１００ｍｍ／ｓで、厚みが６０μｍとなるように非磁性樹脂組成物を塗布し、オーブンに投入して１５０℃で３時間の熱処理を行って非磁性樹脂組成物を硬化させ、非磁性層を形成した。硬化後、同様の方法で非磁性層上に磁性含有樹脂組成物を厚み１４０μｍとなるように塗布し、同様の条件で硬化させて、比較例の巻線コイル部品が完成した。この巻線コイル部品は特許文献１に記載された巻線コイル部品に相当するものである。

実施例の巻線コイル部品と比較例の巻線コイル部品とを各々１００個ずつ作製し、−４０℃〜８５℃で１００サイクルの熱衝撃試験に供した後、巻線コイル部品の側面を研磨機によって１．０ｍｍ程度研磨し、被覆層の研磨面を顕微鏡で５００倍に拡大して観察し、クラックの有無を調べた。実施例の巻線コイル部品ではすべての試料でクラックは確認されなかったが、比較例の巻線コイル部品では８５個の試料でクラックの発生が確認された。

なお、上記実施例は本発明の一例に過ぎず、種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施例では樹脂組成物の樹脂成分として熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いたが、熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂を用いてもよい。また、樹脂組成物に含まれる磁性粉末はフェライト粉末に限らずＮｉ粉末やＦｅ粉末であってもよい。樹脂組成物の塗布方法も印刷に限らず、ディップ法など適当な方法を採用してもよい。

また、上記実施例ではフェライト粉末の含有率に勾配を持たせるためにフェライト粉末を沈降させるようにしたが、例えば直流磁界を印加することによってフェライト粉末の含有率に勾配を持たせるなどの方法でも良い。

本発明の巻線コイル部品を示す斜視図である。 本発明の巻線コイル部品を示す側面図である。 図１，２に示した巻線コイル部品部品のコア部材を示す斜視図である。 本発明の巻線コイル部品において、被覆層のフェライト粉末含有率を模式的に示すグラフである。 従来の巻線コイル部品を示す斜視図である。

符号の説明

１ コア部材
２ 巻芯部
３（３ａ，３ｂ） 鍔部
４ 巻線
５ 被覆層
６（６ａ，６ｂ） 電極

Claims (4)

1. 磁性体からなり巻芯部を有するコア部材と、
   前記巻芯部に巻回された巻線と、
   前記巻芯部の周囲の一部を覆う被覆層と、を備え、
   前記被覆層は磁性粉末を含有し、前記被覆層の磁性粉末含有率が前記巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇することを特徴とする巻線コイル部品。
2. 前記巻芯部は直方体形状であって、前記巻芯部の一の面に前記被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線コイル部品。
3. 磁性体からなり巻芯部を有するコア部材を準備する工程と、
   前記巻芯部に巻線を巻回する工程と、
   前記巻芯部の一部に、樹脂と磁性粉末とを含有する樹脂組成物を塗布する工程と、
   前記樹脂組成物を塗布した面を下にした状態を一定時間維持することにより、前記磁性粉末を沈降させて、前記樹脂組成物中の磁性粉末含有率を、前記巻芯部に接する側から遠ざかるにつれて勾配を持って上昇させる工程と、
   前記樹脂組成物を硬化させる工程と、を備えることを特徴とする巻線コイル部品の製造方法。
4. 前記巻芯部は直方体形状であって、前記巻芯部の一の面に前記被覆層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の巻線コイル部品の製造方法。