JP2017204595A - セラミックコア、巻線型電子部品及びセラミックコアの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記セラミックコアにおいて、前記軸芯部の前記高さ方向の中心は、前記鍔部の前記高さ方向の中心からずれていることが好ましい。
この構成によれば、軸芯部の成形密度と鍔部の成形密度との差が小さくなる。すなわち、厚みの異なる軸芯部と鍔部とで成形密度の差が小さくなる。これにより、従来の製造方法では成形密度が小さくなりやすい鍔部の強度が低下することを抑制できる。
上記セラミックコアの製造方法において、前記成形工程は、前記下パンチと前記ダイとによって形成された充填空間に前記セラミック粉末を充填する充填工程と、前記充填空間内に前記上パンチを侵入させる工程と、前記充填空間内において、前記上パンチ及び前記下パンチにより前記セラミック粉末を加圧して前記成形体を成形する加圧工程と、前記上パンチ及び前記下パンチを前記ダイに対して相対的に上方に移動させ、前記成形体を前記ダイから脱離させる脱型工程と、前記上パンチを上方に移動させる解放工程と、を有し、前記加圧工程の後であって前記解放工程の前に、前記第2上パンチを前記第1上パンチよりも先に前記成形体から離間させる工程を有することが好ましい。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。また、構成要素の寸法比率は、実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを梨地模様に代えて示している場合がある。
次に、図1に示すように、コイル部品10は、セラミックコア20と、電極50と、巻線(コイル)55とを有している。セラミックコア20は、例えば、フェライトやアルミナ等のセラミック材料から構成されている。
セラミックコア20は、軸芯部30と、その軸芯部30の両端部に形成された一対の鍔部40とを有している。これら軸芯部30と鍔部40とは一体に形成されている。
まず、セラミック粉末を加圧成形して成形体を形成する(ステップS1)。次に、成形体を焼成炉で所定の温度(約1100℃)で所定時間(例えば、1時間)保持して焼成する(ステップS2)。この焼成により、焼結体が得られる。続いて、焼結体をバレル内に投入して研磨材により研磨する(ステップS3)。このバレル研磨により、焼結体からバリが除去され、焼結体の外表面(特に、角部や稜線部)に曲面状の丸みがもたらされる。以上の製造工程により、図2に示したセラミックコア20が製造される。
図5(a)に示すように、粉体成形装置60は、ダイ(ダイス)61と、下パンチ70と、上パンチ80と、フィーダ90とを有している。
粉体成形装置60は、鍔部用の一対の第1下パンチ71及び第1上パンチ81と、軸芯部用の一対の第2下パンチ72及び第2上パンチ82との複数対の上下パンチを有している。そして、粉体成形装置60では、ダイ61及びパンチ71,72,81,82が各々独立して駆動される。すなわち、粉体成形装置60は、多軸プレス方式(多段プレス方式)の粉体成形装置である。この粉体成形装置60を用いて以下の各工程が実施される。以下では、ダイ61を固定して成形を行うダイ固定方式の動作例を説明する。
次に、図6(b)に示す工程では、フィーダ90の開口部からセラミック粉末95が供給されるとともに、下パンチ70をダイ61に対して相対的に所定量下降させる。具体的には、第1下パンチ71を加圧開始位置(圧縮開始位置)よりもオーバーフィル量L1だけ下方に移動させ、第2下パンチ72を加圧開始位置よりもオーバーフィル量L2だけ下方に移動させる。これにより、最終的な所望の充填量よりも多量のセラミック粉末95を収容可能な充填空間に、フィーダ90からセラミック粉末95が充填される。なお、オーバーフィル量L1,L2は、例えば0.3mm程度である。
次に、図9(c)に示す工程では、第2下パンチ72を下方に移動させるとともに、第1上パンチ81及び第2上パンチ82を上方に移動させる(解放工程)。これにより、第2下パンチ72が成形体20Aから離間され、第1上パンチ81が成形体20Aから離間される。本工程において、第2下パンチ72を下方に移動させるタイミングと、上パンチ80を上方に移動させるタイミングとは特に限定されない。例えば、第2下パンチ72を下方に移動させるのと同時に、上パンチ80を上方に移動させるようにしてもよい。また、第2下パンチ72を下方に移動させた後に、上パンチ80を上方に移動させるようにしてもよい。また、上パンチ80を上方に移動させた後に、第2下パンチ72を下方に移動させるようにしてもよい。
(1)図16に示した従来の粉体成形装置100では、下パンチ103及び上パンチ105が共に単軸であるため、軸芯部30と鍔部40とで加圧方向の厚みが異なると、厚い方の鍔部40の圧縮比が軸芯部30の圧縮比よりも小さくなる。この圧縮比の差は、加圧方向における軸芯部30と鍔部40との段差が大きくなるほど大きくなる。したがって、加圧方向における軸芯部30と鍔部40との段差が大きくなると、鍔部40の成形密度が低くなり、鍔部40の強度が低下するという問題が発生する。特に、長さ寸法Lが1.1mm以下であって、比t/Tが0.6以下となるセラミックコアを製造する場合には、鍔部40の強度が著しく低下し、加圧成形時に鍔部40に欠けが発生して成形体を成形できなくなる。このため、従来の粉体成形装置100では、軸芯部30と鍔部40との加圧方向の段差を大きくした成形体を成形することができなかった。
以下、図11に従って第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
図11(b)及び図11(c)に示したオーバーフィルにより、セラミック粉末95を充填孔62に充填する際に充填部62Aの充填不足を低減でき、充填部62A内にセラミック粉末95を密に充填することができる。このため、充填部62Aに対するセラミック粉末95の充填量が所望の充填量よりも少なくなることを抑制できる。これにより、軸芯部30の成形密度と鍔部40の成形密度との差を小さくできる。また、成形体20A(図9(c)参照)の重量のばらつきを低減することができる。この結果、焼成後のセラミックコア20の寸法のばらつきを低減することができる。
以下、図12及び図13に従って第3実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
図13に示すように、セラミックコア21の軸芯部30は、鍔部40(セラミックコア21)の高さ方向Tdの中心C1からずれた位置に設けられている。具体的には、軸芯部30の高さ方向Tdの中心C2は、鍔部40の高さ方向Tdの中心C1からずれた位置に設けられている。例えば、軸芯部30は、鍔部40の中心C1よりも端面45側に片寄って設けられている。なお、軸芯部30の中心C2と鍔部40の中心C1とのずれ量Bは、例えば、0.01〜0.025mm程度とすることができる。
以下、図14及び図15に従って第4実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第4実施形態では、長さ方向Ldに直交する本体部35の断面形状を楕円状に形成したが、例えば、長さ方向Ldに直交する本体部35の断面形状を円形状に形成してもよい。
・上記第2実施形態以外の各実施形態において、下パンチ70を、従来の下パンチ103と同様に、単軸の成形軸(パンチ)としてもよい。この場合であっても、上記第1実施形態の(1)〜(7)の効果と同様の効果を奏することができる。
[実施例]
次に、実施例及び比較例を挙げて上記各実施形態をさらに具体的に説明する。
上記第1実施形態の製造方法によりセラミックコア20を作製した。原料粉末であるセラミック粉末95は以下のように作製した。まず、Ni−Zn−Cuフェライト原料を準備し、有機バインダー、分散剤及び純水を添加してスラリーを作製した。次に、作製したスラリーを噴霧乾燥機で乾燥・造粒した後に、目開き0.18mmの篩を通過させて、平均粒径D50が50μmとなるように調整してセラミック粉末95を作製した。
上記第2実施形態の製造方法によりセラミックコア20を作製した。第1下パンチ71のオーバーフィル量L1を0.3mmに設定し、第2下パンチ72のオーバーフィル量L2を0.8mmに設定した。セラミックコア20の各種寸法の目標値は実施例5と同じ値に設定した。その他の製造方法及び製造条件は実施例1〜10と同じである。
上記第1実施形態の製造方法により、上記第3実施形態のセラミックコア21を作製した。充填孔62に充填されたセラミック粉末95を加圧成形する際に、鍔部40の中心C1と軸芯部30の中心C2とのずれ量Bが0.025mmとなるように、第2下パンチ72と第2上パンチ82との移動距離を調整した。セラミックコア20の各種寸法の目標値は実施例5と同じ値に設定した。その他の製造方法及び製造条件は実施例1〜10と同じである。
図16に示した従来の粉体成形装置100を用いて、比t/Tを0.63に設定し、比w/Wを0.5に設定したセラミックコアを以下の方法により作製した。
従来の粉体成形装置100を用いて、比t/Tを0.59に設定したセラミックコアを作製した。なお、セラミックコアの各種寸法の目標値は実施例5と同じ値に設定した。その他の製造方法及び製造条件は比較例1と同じである。
以上の条件により実施例1〜12及び比較例1,2のそれぞれの試料(セラミックコア)の各種寸法を測定した。具体的には、各実施例1〜12及び各比較例1,2では、作製した試料から10個の試料を抜き取り、デジタルマイクロスコープVHX−5000(キーエンス社製)で長さ寸法L、幅寸法W、高さ寸法T、厚み寸法D、厚み寸法t、幅寸法w及びずれ量Bをそれぞれ測定した。そして、測定した各種寸法について10個の試料の平均値を求めた。その結果を表1に示した。
Claims (13)
- 長さ方向に延在された軸芯部と、前記軸芯部の前記長さ方向の両端に設けられ、前記長さ方向と直交する高さ方向及び幅方向に向かって前記軸芯部の周囲に張り出した一対の鍔部とを有し、前記長さ方向に沿った寸法Lが、0mm<L≦1.1mmであるセラミックコアであって、
前記鍔部の前記高さ方向に沿った寸法Tに対する、前記軸芯部の前記高さ方向に沿った寸法tの比t/Tが、0<t/T≦0.6であり、
前記鍔部の前記幅方向に沿った寸法Wに対する、前記軸芯部の前記幅方向に沿った寸法wの比w/Wが、0<w/W≦0.6であることを特徴とするセラミックコア。 - 前記各鍔部の前記長さ方向に沿った寸法Dは、0.08〜0.15mmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載のセラミックコア。
- 前記軸芯部の前記高さ方向の中心は、前記鍔部の前記高さ方向の中心からずれていることを特徴とする請求項1又は2に記載のセラミックコア。
- 前記軸芯部におけるポアの存在割合と前記鍔部におけるポアの存在割合との差が20%以内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のセラミックコア。
- 前記各鍔部は、前記軸芯部と接続され、他方の前記鍔部と対向する主面を有し、
前記主面は、前記軸芯部の前記長さ方向の端部と前記主面の前記高さ方向の端部の一部とを接続する帯状の面を有し、
前記帯状の面は、前記主面の他の部分の面と平行となるように形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のセラミックコア。 - 前記軸芯部は、前記長さ方向に直交する断面形状において、楕円状又は円形状に形成された本体部と、前記本体部の前記幅方向の両端部から外方に突出する突出部とを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のセラミックコア。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のセラミックコアと、
前記鍔部の前記高さ方向の一方の端面に形成された電極と、
前記軸芯部に巻回され、端部が前記電極に電気的に接続された巻線と、
を有することを特徴とする巻線型電子部品。 - 長さ方向に延在された軸芯部と、前記軸芯部の前記長さ方向の両端に設けられた一対の鍔部とを有し、前記長さ方向の寸法Lが、0mm<L≦1.1mmであるセラミックコアの製造方法であって、
下パンチと、前記鍔部用の第1上パンチと前記軸芯部用の第2上パンチとに分割された構造を有する上パンチとにより、ダイに充填されたセラミック粉末を加圧して、前記軸芯部と前記鍔部とを有する成形体を成形する成形工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程と、を有し、
前記成形工程において、前記焼成後の前記鍔部の加圧方向に沿った寸法Tに対する、前記焼成後の前記軸芯部の加圧方向に沿った寸法tの比t/Tが、0<t/T≦0.6となるように、前記下パンチと前記第1上パンチと前記第2上パンチとの前記ダイに対する相対的な移動量を個別に制御することを特徴とするセラミックコアの製造方法。 - 前記成形工程において、前記軸芯部の圧縮比R2に対する、前記鍔部の圧縮比R1の比R1/R2が0.9〜1.1の範囲になるように、前記下パンチと前記第1上パンチと前記第2上パンチとの前記ダイに対する相対的な移動量を個別に制御することを特徴とする請求項8に記載のセラミックコアの製造方法。
- 前記成形工程は、
前記下パンチと前記ダイとによって形成された充填空間に前記セラミック粉末を充填する充填工程と、
前記充填空間内に前記上パンチを侵入させる工程と、
前記充填空間内において、前記上パンチ及び前記下パンチにより前記セラミック粉末を加圧して前記成形体を成形する加圧工程と、
前記上パンチ及び前記下パンチを前記ダイに対して相対的に上方に移動させ、前記成形体を前記ダイから脱離させる脱型工程と、
前記上パンチを上方に移動させる解放工程と、を有し、
前記加圧工程の後であって前記解放工程の前に、前記第2上パンチを前記第1上パンチよりも先に前記成形体から離間させる工程を有することを特徴とする請求項8又は9に記載のセラミックコアの製造方法。 - 前記加圧工程の後であって前記脱型工程の前に、前記成形体から前記上パンチ及び前記下パンチが離間しない範囲で減圧する工程を有することを特徴とする請求項10に記載のセラミックコアの製造方法。
- 前記下パンチとして、前記鍔部用の第1下パンチと前記軸芯部用の第2下パンチとに分割された構造を有するものを用い、
前記充填工程は、
前記第1下パンチを加圧開始位置よりも第1オーバーフィル量だけ下方の位置に配置させるとともに、前記第2下パンチを加圧開始位置よりも第2オーバーフィル量だけ下方の位置に配置させて、前記充填空間内に前記セラミック粉末を充填する工程と、
前記第1下パンチ及び前記第2下パンチを前記ダイに対して相対的に上方に移動させて前記加圧開始位置に移送する工程と、を有し、
前記第2オーバーフィル量が前記第1オーバーフィル量よりも大きく設定されることを特徴とする請求項10又は11に記載のセラミックコアの製造方法。 - 前記第2オーバーフィル量は、前記第2下パンチの上面が前記第1下パンチの上面と面一になるように、又は前記第1下パンチの上面よりも下方に位置するように、前記第1オーバーフィル量よりも大きく設定されることを特徴とする請求項12に記載のセラミックコアの製造方法。
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