JP2012028546A - モールドコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型構造が複雑でなく、モールド工程が簡略化でき、巻き線のモールド位置や寸法ばらつきが少なく、低コストで特性や信頼性の高いモールドコイルの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明のモールドコイルの製造方法は、プラスチック圧縮成形法を用いて樹脂と磁性体粉末等を混練させたモールド樹脂でコイルを封止したモールドコイルの製造方法において、溶融した混練材料に巻き線を埋設した後圧縮成形することを特徴とする。また、コイル端末は埋設時混練樹脂の外部に露出させ露出部に摺動する金型面を押し付けることにより混練材料、巻き線露出部、金型の順に密着させた後圧縮成形することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明はプラスチック圧縮成形法を用いたモールドコイルの製造方法に関するものである。

従来から、フェライトコアなどの巻芯にコイルを巻き、磁性体モールド成形材料で封止してなるモールドコイルは広く利用されている。従来のモールドコイルのモールド方法は、移送成形（トランスファ成形）や射出成型（インジェクション成形）を用いて成型される。

従来の移送成形や射出成型を用いるモールド材料は、流動性を保ちつつ比透磁率が十分高い材料ができなかったため、巻芯である磁性体を使わない一体成型モールドコイルはインダクタンスを得るためにたくさんの巻き数が必要になり直流抵抗が非常に高くなる上、巻き線体積も増える傾向なるにため磁性体の断面積が制限され直流重畳特性も非常に低下しパワーインダクタとしては特性を満足できるものはできなかった。

一方、バインダーと磁性体粉末等の造粒粉末と巻き線を粉末圧縮成形により一体化したインダクタは開示されている（例えば特許文献１参照）。 さらに、この手法を用いた金属鉄系磁性体パワーインダクタは高い評価を得られている。

しかし、圧粉成形法は粉末を加圧により一体化するため大きな圧力が必要となり、一体化成形する巻き線に大きなダメージを与えてしまう。また、充填した粉末は圧縮により体積が大きく変化するため、内部の巻き線の有無によって成形密度のばらつき等が発生してしまう。通常、それを緩和するために巻き線のない部分の体積を磁気回路上必要以上に要する。

そこで、出願人は先に出願した特願２００９−２６７３５０において、プラスチック成形法により高精度に巻き線を埋設し、材料ロスが少なく、低コストの高性能モールドコイルの製造方法成形を提案した。

特開２００７−４９０７３号公報

先に出願した特願２００９−２６７３５０では、プラスチック圧縮成形法を用いた巻き線一体型モールドコイルの製造方法であり、キャビティと摺動するパンチ、図１位置出しピン２、支持ピン３等によって構成された金型を使用し巻き線を位置出しピン２と支持ピン３により指定した位置に保持した後、モールド樹脂を段階的に加圧成形する手法である。

モールド樹脂は数段階に分けて加圧され、通常１段階の加圧の後、位置出しピン２を所定の位置に移動し、２段階目の加圧をする。最後に支持ピン３を所定の位置に移動し３段階目の加圧を実施する。

このように数度に分ける加圧は工程を複雑にするため、装置コストや工数がかかる上、支持ピンや、位置出しピンは直接モールド樹脂に接触しながら摺動するため、ピンとガイドの摩耗が激しく型寿命に問題がある。

また、各ピンとピンガイドとの隙間には樹脂や、混練材料が流れ込み固着するので、剥がす工程や異物の洗浄除去等に工数がかかる上、型の消耗やガタが発生するため型構造が大型になり、消耗の少ない高硬度な材質等を用いる必要がありコスト高なっている。

樹脂と磁性体粉末等を混練させた磁性体モールド樹脂でコイルを封止したモールドコイルの製造方法において、図２金型５にモールド材料４を入れ、一方向の面から図３巻き線６を埋設し図５加圧パンチ１１で加圧モールドさせるプラスチック圧縮成形法を用いモールドコイルを製造することを特徴とする。

図２モールド材料４は、巻き線６が埋設前に、所定の形状に成形することを特徴とするモールドコイルの製造方法。

巻き線端末8は、巻き線６埋設時モールド材料４の外部に露出し、押し型９で密着させた後圧縮成形することを特徴とするモールドコイルの製造方法。

該混練材料は樹脂以外無機物粉末等が容積比で６５％以上含んでいることを特徴とするモールドコイルの製造方法。

本発明のモールドコイルの製造方法は、予めキャビティ内に粘土状に溶融させてあるモールド材料４の中に巻き線６を埋め込み、埋め込んだ後にプラスチック圧縮成形するモールドコイルの製造方法である。

該製造方法では、特願２００９−２６７３５０のように金型底面等の加圧された磁性樹脂中の位置出しピン２や支持ピン３を移動させる必要がないため、ピンの摩耗の軽減や、加圧工程の単純化ができ、工数、機械コストにおいて有利である。

さらに、この手法では加圧硬化時、位置出しピン２や支持ピン３がない状態にすることが可能であるため、位置出しピン２、支持ピン３のガイドとの隙間に硬化した樹脂等が入り込むことがなく、型のひずみも抑えられる。

また、巻き線６を埋め込む工程において、巻き線端末８を一度溶融した磁性樹脂の外に引き出し、引き出した端末面を引き出した面のキャビティ側面で加圧しながら磁性樹脂に押し付けることにより、端末面を外部付近または外部に位置させることができる。

引き出し端末面は線材の側面を露出することが可能であるため、例えば導電性樹脂等で外部電極を形成した場合接触面を多くでき接合信頼性を高くすることができる。

また、加圧面７での樹脂の流動は内部に埋設した巻き線６の上部のみでほぼなされモールドするため、巻き線６を動かすことほとんどなく埋設位置の精度が出しやすい。そのため、電気特性のバラツキや外観上の不良が発生しにくい。

さらに、該混練材料に樹脂以外無機物粉末等が容積比で６５％以上含んでいる材料は、適度の粘度があり巻き線の移動その他がおきにくく特性バラツキが起きにくい。

図１は従来工法を説明するために用いる金型構造を示した斜視図である。 図２は本発明の実施例で用いる金型とモールド材料の状態を説明するための斜視図である。 図３は本発明の実施例で用いる巻き線の埋設状態を説明するための斜視図である。 図４は本発明の実施例で用いる端末露出機構を説明するための斜視図である。 図５は本発明の実施例で用いるモールドコイルの圧縮成形状態を説明するための斜視図である。

本発明のモールドコイルの製造方法は、粉末添加剤と熱硬化性樹脂などからなる磁性体モールド材料混練物であるモールド材料４を金型５キャビテイ内に充てん後、巻き線６をモールド材料４内に加圧埋設した後、さらに加圧により巻き線をほぼ樹脂内にモールドする。

磁性体モールド材料混練物は、樹脂以外無機物粉末等が容積比で６５％以上含んでいた方が好ましい。なぜなら、６５％以下の混練物は溶融粘度が柔らかく、埋設した巻き線が規定の位置を維持することが難しく、位置ずれによる特性不良を起こしやすい。

金型内に入れる混練材料は、予め規定の重量に金型内の収まる大きさに成形されていることが望ましい。図２モールド材料４は金型内にすっぽり収まる直方体に成形された例である。規定重量を入れることによりコイルの大きさ（実施例ではモールドコイルの高さ）を管理することができ、金型にすっぽり入る大きさに成形すると巻き線５埋設時にほぼキャビティ側面とモールド材料４は密着することになり、その後の圧縮成形による樹脂流動が少なく、成型体内の巻き線位置のずれを軽減することが可能である。

混練材料内に埋設する巻き線は、融着線等を使用し予めある程度線材どうしが結合していることが望ましい。なぜなら、埋設時の加圧によって巻き線の形状が変形する等が発生し特性に影響を与えることが考えられる。

また、線材は平角線のように線材どうしの接合面を多く取れる者がよい。接着力が強い上、巻き線の隙間を少なくすることができるのでモールド成型体内の空洞を少なくすることができ、電気的特性や機械的特性、耐環境特性が向上する。

モールド材料４を加圧パンチ１１の中央付近の所定位置に設置する方が該埋設する巻き線６が加圧成形時にずれにくくなり、特性等のバラツキが軽減される。所定の位置に設置するために型にへこみその他位置を出す機構を設けても良い。

巻き線６は、溶融した混練樹脂内に所定の位置に埋設できる様、位置がしっかり決められる押し付け機構を有し、巻き線をしっかり保持できる機構を有するもので埋設するのが良い。

モールドする巻き線６は外部電極と電気的に接続する必要がある。板状の金属と接合する場合は予め接合した巻き線を所定位置に埋設後、巻き線押し付け機構で押えながら押し型９で側面等押えるのが望ましい。そのようにすると巻き線位置がずれずに外部電極を外部に露出しやすいので望ましいが、適切な位置に精度良く埋設することができれば、埋設時と加圧成形時に混練樹脂は型に向かって流動する傾向があるので押え型がなくても露出することは可能である。

また、導電性樹脂等による外部電極では、巻き線の断面だけの接続では断線や高抵抗化の可能性が高いため、線材側面を利用すると接合面積が多く取れ有効である。巻き線端面を溶融した混練樹脂の外部に出した状態で埋設し、巻き線押し付け機構で押えながら押え型で露出部分を抑えると内部電極の位置ずれが少なく巻き線側面が露出しやすくなるので望ましいが、該板状金属外部電極同様埋設位置が適切であれば押え型は不要である

巻き線を埋設させる装置は、埋設後混練樹脂の硬化前に型内から移動するため、図１従来の支持ピン３、位置出しピン２機構に比べ保持部、埋設部の汚れの除去工程や摩耗等が軽減される。

加圧パンチ１１で加圧し硬化させる。図５では加圧時埋設された巻き線の主に上部の混練樹脂を加圧流動させる。モールドするために流動する混練樹脂の大部分は巻き線の上部にあるので、加圧時に巻き線の位置ずれはおきにくい。

このような方法でモールドコイルを製造すると図１の型を使用した場合と比較して、型による加圧は数段階に分ける必要がなく、成形金型の機構が単純化できるので、部品数や加工コストが軽減でき製造コストを抑えることができる。

アモルファス磁性粉を９２ｗｔ％、ノボラック型エポキシ樹脂とフェノールノボラック型樹脂が当量混合されたエポキシ樹脂混合物８ｗｔ％をニーダーにて１１０度４０分混合後、ＴＰＰをエポキシ樹脂混合物に対し０．１ｗｔ％添加しさらに３分混練後、材料をニーダーより取り出し冷却し直径８ｃｍ前後の混練物の塊を複数個得た。

混練物塊をクラッシャーミルで粒径２ｍｍ程度に粗粉砕しハンマーミル（２ｍｍΦメッシュ使用）にて微粉砕後目開き０．５ｍｍの篩を通過させ該原料粉体を得た。

該混合粉体は、ダイス形状２．３０ｍｍ＊１．８ｍｍ角に平均約27ｍｇになるよう該原材料粉末をダイス内に入れ粉末圧縮成形にて長方形の投入材料４を得た

予め１５０度に予熱してある図２金型５に投入材料４を所定の位置に置いた。

予め高さが０．５ｍｍ、長手＊幅が２．３＊１．８ｍｍで中心が楕円の自己融着型平角線で外外巻きした巻き線６を加圧面７より所定の位置に埋設した。この時実施例１では巻き線端末８がモールド材料４の外に出るように埋設した。

次に、埋設する巻き線６が上部に動かない様に押えながら、押し型９をキャビテイ長手寸法が２．５ｍｍになるよう移動し、巻き線端末８を押し型９に密着させた。

予め１５０度に予熱しておいた加圧パンチ１１を金型５と押し型９で囲まれたキャビティに入れ加圧しながら１０分間硬化させ、コイル成形物１０を得た

バリ等を所定の方法で除去後、巻き線端末８の線材被覆を除去し、導電性樹脂を塗布硬化しモールドコイルを得た。

プラスチック圧縮成形を用いた巻き線一体成形型モールドコイルにおいて複雑な金型構造を要せず、精度良く巻き線を埋設でき、製造コストを低減できる上、特性的、信頼性的にばらつきを抑え高性能のモールドコイルの製造が可能。

１ 比較型
２ 位置出しピン
３ 支持ピン
４ モールド材料
５ 金型
６ 巻き線
７ 加圧面
８ 巻き線端末
９ 押し型
１０ コイル成形物
１１ 加圧パンチ

Claims (4)

1. 含有する樹脂を溶融後加圧成形するプラスチック圧縮成型法を用い、樹脂と磁性体粉末等を混練させたモールド樹脂でコイルを封止したモールドコイルの製造方法において、溶融した混練材料内に巻き線を一方向から埋設し、その後埋設した面を加圧モールド成形することを特徴とするモールドコイルの製造方法。
2. 該溶融混練材料は、該巻き線が埋設前に所定の大きさと形状に成形され、金型内の所定位置に設置されていることを特徴とする請求項１に記載のモールドコイルの製造方法。
3. 該巻き線の端末は、該巻き線の埋設時、該混練材料の外側になるように該巻き線を埋設し、該端末露出面の金型面が摺動し該端末露出面と該混練材料を密着させた後プラスチック圧縮成形したことを特徴とする請求項１に記載のモールドコイルの製造方法。
4. 該混練材料は樹脂以外無機物粉末等が容積比で６５％以上含んでいることを特徴とする請求項１に記載のモールドコイルの製造方法。

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