JP2012178532A - コイル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高さ寸法のばらつきを抑制して小型化を可能とするとともに、実装基板との接続信頼性をも向上することができるコイル部品の製造方法を提供するものである。
【解決手段】巻芯１１と巻芯１１の上下端に上鍔１２と下鍔１３を有したドラムコア１４にコイル１７を巻回し、下鍔１３の下面に形成した電極１５にコイル１７の引き出し線１８を接続する製造方法であって、コイル１７から引き出した引き出し線１８を下鍔１３の一方の側面１９に沿うように下面方向に折り曲げ、続けて下鍔１３の対向する他方の側面２０の方向に折り曲げ、続けて下鍔１３の他方の側面２０から遠のく方向に延びる引き出し線１８を、水平方向より上方向で且つ直線状に引き上げて保持し、溶融半田２６に下鍔１３を浸漬して半田接続することにより、引き出し線１８が電極１５から離れて半田接続されることを防止したものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる面実装型コイル部品の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化・高密度化に伴い、コイル部品の面実装部品化が進み、これらの面実装型のコイル部品としては、ドラムコアに導線を巻回してコイルを形成し、コイルの端部を実装面となるドラムコアの下面に形成した電極に半田接続したものが広く用いられている。

次に、このような従来の面実装型のコイル部品について図面を参照して説明する。

図８は従来のコイル部品を下面側から見た斜視図である。

図８に示すように従来のコイル部品は、巻芯１（図８ではコイルで隠れている）の上下端に上鍔２と下鍔３とを有したドラムコア４と、巻芯１に絶縁皮膜銅線を巻回したコイル５と、ドラムコア４の下鍔３の下面にめっきにより形成しコイル５の端部である引き出し線６と接続した電極７とを備えており、下鍔３の下面の両端部付近に溝８を形成し、電極７は、この溝８を含んでめっきにより形成されている。

そして、コイル５の引き出し線６を下鍔３の側面に沿うように下面方向に折り曲げて引き出し、さらに、下鍔３の溝８にあわせて折り曲げ、引き出し線６の銅線を塑性変形させて曲げ癖をつけることにより引き出し線６を溝８にはめ込み電極７に沿わせて配線していた。

そして、引き出し線６と電極７との接続は、下鍔３の電極７と引き出し線６とを溶融半田（図示していない）に浸漬し、引き出し線６の絶縁皮膜が溶融半田の熱で剥離され、電極７と引き出し線６とに溶融半田が付着し、その後、下鍔３を溶融半田から引き上げ半田が冷えて固まることにより行われていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１０−１７１０５４号公報

上記従来のコイル部品では、引き出し線６に曲げ癖をつけて電極７に配線したものを溶融半田に浸漬して半田付けしたものであるため、引き出し線６を配線してから半田付けするまでに、引き出し線６が配線した場所から動くことがあり、引き出し線６が電極７の溝８から離れた状態で半田付けされることがあった。その結果、電極７に付着した半田が大きな塊りになってコイル部品の高さ寸法のばらつきが大きくなり、コイル部品の外形寸法の問題が生じるだけでなく、引き出し線６が溝８をはみ出して電極７に乗り上げた場合には、実装基板に実装する際に電子部品の座りが悪くなり実装性が悪くなる恐れがあった。

また、引き出し線６と電極７を接続する別の方法として、引き出し線６と電極７を熱圧着したあとに電極７に溶融半田を付着させる方法も広く知られているものの、熱圧着する方法は生産設備と生産工程を増大させるだけでなく、熱圧着したときにドラムコア４の下鍔３を割ってしまうことがあり、コスト的、品質的に小型のコイル部品には不向きであった。

本発明は、生産設備や生産工程を増大させることなく、引き出し線が電極から離れて半田接続されることを防止して、コイル部品の高さ寸法のばらつきを抑え、実装基板との接続信頼性をも向上したコイル部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、巻芯の上下端に上鍔と下鍔を有したドラムコアを準備し、下鍔の下面に電極を形成する電極形成工程と、ドラムコアの巻芯に絶縁皮膜銅線を巻きつけてコイルを形成する巻線工程と、コイルの端部である引き出し線を下鍔の下面に形成した電極に沿わせて配線する配線工程と、ドラムコアの下鍔を溶融半田に浸漬して引き上げることにより電極と引き出し線を半田接続する半田付け工程と、電極から見てコイルと反対側の引き出し線の余線部分を切断する余線切断工程とを備え、配線工程は、コイルから引き出した引き出し線を下鍔の一方の側面に沿うように下面方向に折り曲げ、続けて下鍔の対向する他方の側面の方向に折り曲げ、続けて下鍔の他方の側面から遠のく方向に延びる引き出し線を、水平方向より上方向で且つ直線状に引き上げて保持することにより配線するものである。

上記構成により、下鍔の他方の側面から遠ざかる引き出し線を水平方向より上方向で且つ直線状に引き上げて保持して半田付けしているので、電極と引き出し線を溶融半田に浸漬して半田付けしているときに引き出し線が電極に沿った状態になるため、コイル部品の高さ寸法のばらつきを抑えて小型化を可能とすることができ、実装基板との接続信頼性を向上することができる。

本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法の電極形成工程を説明する図 本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法の巻線工程を説明する図 本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法の配線工程を説明する図 本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法の半田付け工程を説明する図 本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法の半田付け工程の引き上げ方法を説明する図 本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法の余線切断工程を説明する図 本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法の完成品の下面側斜視図 従来のコイル部品の下面側斜視図

以下、本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図１から図６は本発明の一実施の形態におけるコイル部品の製造方法を説明する図である。

まず図１のように、巻芯１１の上下端にそれぞれ上鍔１２と下鍔１３を有したドラムコア１４を準備し、コイル部品の実装面となる下鍔１３の下面に一対の電極１５を形成する（電極形成工程）。

なお、図１は、ドラムコア１４を下面側から見た斜視図を示しており、図１の上側に下鍔１３、下側に上鍔１２を示している。

ドラムコア１４としては、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料などの固有抵抗の高い材質が望ましく、Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライト材料を用いることにより、ドラムコア１４の表面に電極１５を形成しても電極１５間でショートすることがなく、電極１５を含めたコイル部品の高さを低くして小型化したものである。

また、ドラムコア１４の寸法は、近年の小型、薄型の電子機器に用いられるコイル部品の一例として、上鍔１２と下鍔１３の平面寸法は略同等の２．５×２．０ｍｍ、上鍔１２の厚みを０．２５ｍｍ、下鍔１３の厚みを０．３１ｍｍ、そして上鍔１２と下鍔１３を含めたドラムコア１４の高さ寸法を１．０８ｍｍとしたものである。

このドラムコア１４の下鍔１３の下面には、両端部付近に一対の溝１６を形成している。溝１６は開口の幅が０．３５ｍｍ、底部の幅が０．１３ｍｍ、深さが０．１１ｍｍの断面が台形形状をしており、下鍔１３の短手方向の幅全体に形成している。

電極１５は、溝１６を含んで下鍔１３の下面の端部に一対に形成する。一例として、Ａｇペーストを０．８×１．５ｍｍの所定形状に塗布したのち７００〜８００℃の温度で焼成して下地層となるＡｇ層を形成し、Ａｇ層の上側に電解めっきによりＮｉ層、Ｓｎ層の順に積層して形成する。

次に、図２のように、ドラムコア１４の上鍔１２と下鍔１３との間の巻芯１１に絶縁皮膜銅線を複数ターン巻きつけてコイル１７を形成する（巻線工程）。

絶縁皮膜銅線は、銅線にポリウレタン樹脂などの絶縁性樹脂を皮膜したものを用い、銅線の直径は電子機器の電流の大きさによって選定されるが、近年の電子機器の高機能化による大電流化によって、小型のコイル部品においても銅線の直径が０．１２ｍｍもの太い絶縁皮膜銅線が用いられるようになり、さらに太くなる傾向にある。

次に、図３のように、コイル１７の端部の引き出し線１８を下鍔１３の下面に形成した電極１５に沿わせて配線する（配線工程）。

この配線工程では、コイル１７の端部を引き出した引き出し線１８を下鍔１３の一方の側面１９に沿うように下面方向に折り曲げ、続けて下鍔１３の対向する他方の側面２０の方向に溝１６に合わせて電極１５に沿うように折り曲げる。そして、続けて下鍔１３の他方の側面２０から遠のく方向に延びる引き出し線１８を、水平方向より上方向で且つ直線状に引き上げて保持することにより、引き出し線１８を下鍔１３の下面に形成した電極１５に沿わせて配線する。

この水平方向より上方向に引き上げた引き出し線１８を保持する方法は種々の方法があり特に限定されるものではないが、例えば図３に示すように、ドラムコア１４の上鍔１２をマグネット２１でチャックして保持固定するドラムコア保持部２２と、水平方向より上方向に引き上げた引き出し線１８と対応する位置にクリップ２３とを設けた配線治具２４を用いることで行うことができる。

この場合、従来のコイル部品では、引き出し線を、溝を通すとともに電極に沿うように折り曲げの癖をつけながら配線していたので、配線することに工数がかかるだけでなく、一度折り曲げた引き出し線も銅線のスプリングバックにより電極から離れて浮き上がったりすることがあった。しかし本発明の製造方法とすることにより、引き出し線１８を下鍔１３の一方の側面１９から他方の側面２０の方向に配線する際に、下鍔１３の溝１６の位置に合わせて引き回し、その後、引き出し線１８を水平方向より上方向に引き上げて保持するだけで容易に引き出し線１８が溝１６にはまり込み電極１５に沿うように配線することができる。また水平方向より上方向に引き上げて引き出し線１８を保持しているために、引き出し線１８が電極１５から離れたり溝１６から外れたりすることをなくすことができる。

次に、図４のように、ドラムコア１４の下鍔１３を半田槽２５の溶融半田２６に浸漬して引き上げることにより電極１５と引き出し線１８を半田接続する（半田付け工程）。

半田接続は、３８０〜４２０℃の溶融半田２６にドラムコア１４の下鍔１３の電極１５と引き出し線１８を浸漬し、溶融半田２６の熱により引き出し線１８の絶縁皮膜が剥離されて電極１５と引き出し線１８とに溶融半田２６が付着し、その後、ドラムコアの下鍔１３を溶融半田２６から引き上げ、付着した溶融半田２６が冷えて固まることにより行なう。

この半田付け工程では引き出し線１８が動くように作用するいろいろな力が加わることが考えられる。

まず、溶融半田２６に浸漬するときには、溶融半田２６の温度と引き出し線１８との間に温度差があるために、引き出し線１８の表面は溶融半田２６ですぐには濡れず、引き出し線１８が温まるまで溶融半田２６の表面張力によって、引き出し線１８が押しのけられる力を受ける。

そして、溶融半田２６に浸漬している間には、溶融半田２６の熱により引き出し線１８の銅線が熱膨張することにより、引き出し線１８の折り曲げ部が延びるように力が働く。

さらに、溶融半田２６から引き上げるときには、半田槽２５の溶融半田２６と電極１５に付着した溶融半田２６が剥離するまでに、引き出し線１８に半田槽２５の溶融半田２６に引っ張られるように力がかかる。

このように、半田付け工程では引き出し線１８が動くようにいろいろな力が加わり、従来のコイル部品のように引き出し線６に折り曲げの癖をつけただけの配線では、引き出し線６が電極７から離れたり溝８から外れてしまうことがあり、その結果、電極７に付着した半田の塊が大きくなることがある。しかし本発明では、他方の側面２０より遠のく引き出し線１８を水平方向より上方向に引き上げて保持しているために、下鍔１３の下面に配線した引き出し線１８が電極１５から離れたり溝１６から外れたりすることをなくすことができる。

なお、引き出し線１８を水平方向より上方向に引き上げる角度２７は、水平方向に対して４５°以上９０°以下にすることが望ましい。このようにすることにより、下鍔１３の下面の引き出し線１８と上方向に引き上げた引き出し線１８とが溶融半田２６の熱で熱膨張してその長さ寸法が長くなっても、引き出し線１８が下鍔１３の下面から垂れ下がることを抑制することができる。この場合、上方向に引き出し線１８の長さは短い方が望ましい。このようにすることで、上方向に引き出し線１８の熱膨張の影響を小さくすることができる。

また、水平方向より上方向に引き上げる引き出し線１８は、引き上げる方向に張力を掛けながら保持することがより望ましい。このようにすることにより、引き出し線１８が下鍔１３の下面から垂れ下がることをなくすことができる。

この引き出し線１８に張力を掛けながら保持する方法は、図３に示すように引き出し線１８を保持するクリップ２３の固定部２８を上下方向に摺動可能にし、クリップ２３の固定部２８をスプリング２９などを用いて配線治具２４に取り付ければ容易に行うことができる。

そして、電極１５に溶融半田２６が付着した後、ドラムコア１４の下鍔１３を溶融半田２６から引き上げるときに、電極１５と溶融半田２６の液面とが柱状の溶融半田３０で繋がった状態で引き上げを停止し、柱状の溶融半田３０を掻き落とすことが望ましい。

通常、溶融半田２６から溶融半田２６が付着した電極１５を引き上げると、溶融半田２６は電極１５からすぐには剥離せず電極１５と繋がったまま柱状に引き上げられ、さらに引き上げると柱状の溶融半田３０が細くなって途中で切れて離れ、溶融半田２６が電極１５の表面に氷柱状の塊となって付着することになり、小型のコイル部品では高さ寸法を大きくする問題が発生する。

これに対して本発明では、図５（ａ）のように、電極１５と溶融半田２６が柱状の溶融半田３０で繋がった状態で引き上げを停止し、掻き落とし棒３１を電極１５と溶融半田２６との間で水平移動（図５（ａ）において矢印の方向）させて柱状の溶融半田３０を掻き落としたものである。図５（ｂ）に掻き落とし棒３１を水平移動させて柱状の溶融半田３０を掻き落とした状態を示す。

このようにすることにより、余分な溶融半田２６が電極１５に付着することを防止することができる。この場合、本発明では、他方の側面２０より遠のく引き出し線１８を水平方向より上方向に引き上げて保持しているために、掻き落とし棒３１を電極１５の下を水平移動させても、下鍔１３の下面に配線した引き出し線１８が電極１５から離れたり溝１６から外れたりすることをなくすことができるものである。

本実施の形態では、電極１５を溶融半田２６の液面から２ｍｍの高さまで引き上げて停止し、断面の直径が１．９ｍｍの円柱のステンレスからなる掻き落とし棒３１を、上側は電極１５から０．２ｍｍのギャップ３２を設け、下側は溶融半田２６の液面に接触させて水平移動したものである。

掻き落とし棒３１の形状は円柱に限定されるものではなく、角柱でもその他の形状でもよく、電極１５を液面から引き上げる高さや、ギャップ３２の寸法は電極１５の大きさや柱状の溶融半田３０の大きさを考慮して設定すればよいものである。

掻き落とし棒３１の下側は溶融半田２６の液面と接触させることが好ましく、このようにすることにより、掻き落とし棒３１の温度を溶融半田２６の温度に合わせることができるため、柱状の溶融半田２６に掻き落とし棒３１が接触したときに溶融半田２６が飛び散ることを防止できる。

そして、最後に、図６のように、電極１５から見てコイル１７と反対側の引き出し線１８の余線部分３３を切断する（余線切断工程）。

余線部分３３の切断は、刃３４で機械的に切り込みを入れ、その後、余線部分３３に張力を掛けて引きちぎったり、引き出し線１８の銅線の直径が細い場合などは単に張力を掛けて引きちぎるなどして行う。

以上の製造方法により、図７のようなコイル部品を得ることができる。

本実施の形態によれば、電子機器の小型化に対応するために、厚み寸法が０．３１ｍｍの下鍔１３の厚みを薄くして深さ寸法が０．１１ｍｍの溝１６を形成し、この溝１６に電子機器の大電流化に対応する直径が０．１２ｍｍの太い引き出し線１８を配置して小型化する構成としても、従来の熱圧着による接続方法のように厚みを薄くした下鍔を割ることがなく、また従来の引き出し線に単に折り曲げの癖をつけた配線方法に比べて、引き出し線１８を確実に溝１６を通し電極１５に沿わせて半田付けできるので、半田付けした後のコイル部品の高さ寸法のばらつきを小さくして製造することができる。

特に、引き出し線１８の直径が溝１６の深さ寸法より大きく、引き出し線１８の下端が下鍔１３の下面よりはみ出す場合であっても、引き出し線１８が確実に電極１５に沿って半田付けされているので、実装基板（図示していない）に実装する際にコイル部品の座りがよく接続信頼性を向上することができる。

以上のように本発明の製造方法を用いることにより、電極１５と引き出し線１８を溶融半田２６に浸漬して半田付けしているときに引き出し線１８が電極１５に沿った状態となるため、コイル部品の高さ寸法のばらつきを抑えて製造することができ、コイル部品の小型化を可能とするとともに、実装基板との接続信頼性を向上することができる。

なお、本実施の形態では、ドラムコア１４の下鍔に溝１６を形成したもので説明したが、溝１６を形成せずに、下鍔１３の下面の平面に電極１５を形成し、本発明の製造方法を用いて引き出し線１８を配線し半田接続を行っても、同様の効果を得ることができる。

本発明に係るコイル部品の製造方法は、コイル部品の高さ寸法のばらつきを抑えて小型化を可能とすることができ、コイル部品と実装基板との接続信頼性をも向上することができるものであり、産業上有用である。

１１ 巻芯
１２ 上鍔
１３ 下鍔
１４ ドラムコア
１５ 電極
１６ 溝
１７ コイル
１８ 引き出し線
１９ 一方の側面
２０ 他方の側面
２１ マグネット
２２ ドラムコア保持部
２３ クリップ
２４ 配線治具
２５ 半田槽
２６ 溶融半田
２７ 角度
２８ 固定部
２９ スプリング
３０ 柱状の溶融半田
３１ 掻き落とし棒
３２ ギャップ
３３ 余線部分
３４ 刃

Claims (4)

1. 巻芯の上下端に上鍔と下鍔を有したドラムコアを準備し、前記下鍔の下面に電極を形成する電極形成工程と、
   前記ドラムコアの前記巻芯に絶縁皮膜銅線を巻きつけてコイルを形成する巻線工程と、
   前記コイルの端部である引き出し線を前記下鍔の下面に形成した前記電極に沿わせて配線する配線工程と、
   前記ドラムコアの前記下鍔を溶融半田に浸漬して引き上げることにより前記電極と前記引き出し線を半田接続する半田付け工程と、
   前記電極から見て前記コイルと反対側の前記引き出し線の余線部分を切断する余線切断工程とを備え、
   前記配線工程は、前記コイルから引き出した前記引き出し線を前記下鍔の一方の側面に沿うように下面方向に折り曲げ、続けて前記下鍔の対向する他方の側面の方向に折り曲げ、続けて前記下鍔の前記他方の側面から遠のく方向に延びる引き出し線を、水平方向より上方向で且つ直線状に引き上げて保持することにより配線することを特徴とするコイル部品の製造方法。
2. 配線工程において、引き出し線を引き上げる方向と水平方向とのなす角度を４５°以上９０°以下としたことを特徴とする請求項１記載のコイル部品の製造方法。
3. 水平方向より上方向に引き上げた引き出し線に張力を掛けながら半田付けしたことを特徴とする請求項１記載のコイル部品の製造方法。
4. 半田付け工程において、ドラムコアの下鍔を引き上げるときに、電極と溶融半田の液面とが柱状の溶融半田で繋がった状態で、前記柱状の溶融半田を掻き落とすことを特徴とする請求項１記載のコイル部品の製造方法。

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