JP2017514308A - インダクタ部品を形成する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は各々コイルを含むそれぞれコイルを含むインダクタ部品（１５）を形成する方法に関し、各コイルを行列をなして配列された複数のワイヤ巻きピンを含むコイル巻きプレート上で巻くためのものである。コイルを備えた型が、モールディングプレス内で、コイルを周囲している強磁性の粉末材料とともにプレスされる。型を除去した後に、モールディングプレス内でコイルの内側の部分に再び粉末材料が入れられプレスされる。最後に接点が接続される。【選択図】図３

Description

本発明は、インダクタ部品を形成する方法及びこの方法に従って形成されたインダクタ部品に関する。

インダクタを形成する方法がすでに知られている（特許文献１）。その場合にコイルコア、コイルジャケット及びカバーが金属磁気粉末から形成されており、かつ前もって巻いてあるコイルと共に型内でプレスされる。巻き線端部は、このようにして形成されたインダクタの前側の領域内に位置している。

他の既知の方法（特許文献２）においては、多数の接続端子が第１の型内へ、かつ多数の個々のコイルが第２の型内へ挿入される。２つの型が互いに重ね合わされて、コイル接続端が接続端子と半田付けされる。
別の既知の方法（特許文献３）においては、コイルコア、コイルジャケット及びコイルカバーが１つの型内でコイルと共にプレスされる。このようにして形成されたインダクタの端面内に位置する巻き線端部が、スパッタリングによって接触される。

韓国特許第１０−１０４４６０７号明細書 韓国特許第１０−１０４４６０８号明細書 韓国特許第１０−２０１１−０１０００９６号明細書

本発明の課題は、容易に実施することができ、かつ多数のインダクタ部品を同時に形成することができる、インダクタ部品を形成する方法を提供することである。

この課題を解決するために、本発明は、請求項１に記載の特徴を有する方法を提案する。本発明の展開が、下位請求項の対象である。

この方法によれば、多数のコイルが並べて配置され、かつすべてのコイルに共通の、プレスされた強磁性の基材からなるブロック内へ埋め込まれる。ブロック内に配置されたコイルの内部空間が、粉末形状で存在する、たとえば強磁性の基材によって充填され、かつ基材粉末がその後プレスされる。それによって多数のコイルを有するブロックが生じる。各コイルのコイル巻きへ通じるワイヤが露出されて、接続接点を設けられる。その後に初めて、ブロックが個々のインダクタ部品に分割され、その後それらのインダクタ部品は、通常の場合には唯一のコイルのみを有する。個別場合においては、ブロックを分割することによって、１つより多いコイルを有するインダクタ部品を形成することもできる。

多数のコイルの個々のコイルは、互いに同一であってよい。しかし、コイルが、巻きの数においても形状においても、互いに異なることも、同様に可能である。

本発明によれば、本発明の展開において、ブロックはコイルを配置した後に初めて、たとえばコイルの回りに基材粉末を塗布し、その後プレスすることによって、形成することができる。

しかし同様に、本発明の枠内において、ブロックが基材粉末のプレスによって、まず各コイルのために、形状と大きさがそれぞれコイルに相当するキャビティを形成され、次にコイルがキャビティ内へ挿入されることも、可能である。

本発明の展開において、コイルを形成するために、多数の並べて配置された、互いに平行に延びるピンを有するゲージを使用することもできる。巻き線ワイヤは、適切な装置を用いて個々のピンに巻き付けることによってコイルを形成することができる。その場合に、多数のコイルのために、場合によってはすべてのコイルのためにも、つながったワイヤを使用することができる。

ゲージ上のピンに巻き付けた後に、このゲージは同時に、強磁性の材料からブロックを形成する間、コイルを配置するために用いることができる。そのために、ゲージはそのピン上に巻き付けられたコイルと共に成形プレス内へ挿入することができる。次に、成形プレス内へ基材粉末が、粉末でピンが完全に覆われるまで、充填される。その後、基材粉末のプレスが行われるので、結果として、埋め込まれたコイルを有するブロックが形成される。

本発明の展開において、ピンを有するゲージがブロックから除去されるので、いまやコイルを有するブロックが残り、そのコイルの内部空間は中空である。そしてブロックを反転することができるので、コイルの内部空間へ通じる開口部は、上方に向けられている。この方位付けにおいて、ブロックが成形プレス内へ挿入されて、基材粉末が充填され、その基材粉末がコイルの内部空間を満たす。続いてプレスすることによって、コイルコアが形成されて、ブロックと結合される。代替的に、予め形成されているコイルコアを挿入することもできる。

本発明の展開においては、接続接点を取り付ける前に、ブロックの上側、したがってコイルの間にワイヤが延びている側に、コイルの間において切り込みを設けることができる。この切り込みを形成する場合に、つながったワイヤが分断されるので、このようにして同時にコイルの巻き線端部が定められる。その場合に、たとえばスパッタリングによる、接続接点の取り付けは、切り込みの内部へ行われるので、切り込みの壁が金属化される。

本発明の展開において、コイル領域の間の切り込みは、個々のインダクタ部品を形成するためにブロックを後に分割する箇所に設けることができる。

ブロック内にコイルを列と行のマトリクス配置で配置すると、特に有意義であることが明らかにされている。その場合に切り込みの配置は、コイルの列の間のみ、そして特にワイヤの延びに対して横方向に行われる。

接続接点を取り付ける前のマスキングも、列において行うことができる。

本発明の他の特徴、詳細及び利点は、参照によってそれらの文言が明細書の内容とされる請求項と要約、本発明の好ましい実施形態の以下の説明及び図面を用いて明らかにされる。その場合に様々な実施形態の個別特徴は、本発明の枠を逸脱することなしに、互いに任意に組み合わせることができる。

多数のコイルを巻くためのゲージを示す上面図である。 図１のゲージを示す側面図である。 図１のゲージを、個々のピンに巻き付けた後に図式的に示す上面図である。 コイルの形成後にゲージを示す、図２に相当する側面図である。 成形プレス内の巻かれたゲージの配置を図式的に示している。 成形プレス内で形成されたブロックを、ゲージの取り外し後に図式的に示している。 成形プレス内の反転されたブロックの配置を示している。 図７の成形プレスから取り出された、コイルを有するブロックを示している。 切り込みの形成後のブロックを示している。 接続接点の取り付け後のブロックを示している。 形成されたインダクタ部品を拡大した縮尺で示す側面図である。 例として異なる形状の８つのキャビティを有するブロックを簡単な形式で示す斜視図である。 コイルを示す斜視図である。 図１３のコイルを側方から示している。 挿入されたコイルを有するブロックを示す断面図である。 等方圧プレスの工程を示している。 コイルの巻き線端部を露出させる方法ステップを示している。 巻き線端部を露出させた結果を示している。 ブロックを分割することによって形成されたインダクタ部品を示している。 本発明に係るインダクタ部品を示す斜視図である。 図２０のインダクタ部品を一部開放して示す斜視図である。

本発明によって提案される、インダクタ部品を同時に形成する方法を、以下で可能な実施例を用いて説明する。

まず、何回も使用することができるゲージ１が利用される。このゲージ１が、図１と２に示されている。ゲージは、ワイヤ巻き付けプレート２を有しており、そのプレートは図示の例においては直角に形成されている。ワイヤ巻き付けプレート２の上側には、３列のピン３が配置されており、それらのピンは４行で配置されている。図示される例において、すべての真円筒状のピン３は、同一の直径と、図２から明らかなように同一の長さを有している。ワイヤ巻き付けプレート２の上側のすべてのピン３は、ワイヤ巻き付けプレートに対して垂直に延びており、かつそれによって互いに対して平行に方向付けされている。個々のピン３の間隔は、列方向においても、行方向においても同一である。ピン３は、コイルが（図４を参照）、巻き始めと巻き終わりのある側において円錐状の凹部を有するような半径をもってプレート２へ移行している。それによって巻き終わりと巻き始めが半径内のコイルから外側へ案内されている。これが、巻き線ワイヤの絶縁が損傷すること及び、基材内へ埋め込む際及び基材をプレスする際に巻き線ワイヤが折れ曲がって損傷することも阻止する。

ワイヤ巻き付け機械によって、ピンの回りにワイヤ４が巻き付けられ、そのワイヤは、図３に図式的に示す例において、それぞれ１列のピン３についてつながっている。それによって、各ピン３についてコイル５が生じる。たとえば各コイル５において、巻き付ける数は同一とすることができる。

各列のピン３のために専用のワイヤ４が使用される、図３に示す配置の代わりに、すべてのピン３のためにつながったワイヤ４を使用する配置も、可能である。

図４は、図３の巻き付けられたゲージを側方から、したがって図２の表示と同じ方向から、図式的に示している。

ワイヤ４の、ワイヤ巻き付けプレート２のサイドエッジを越えて張り出す部分が切断されて、ゲージ１は、図式的に示す成形プレス６内へ挿入される。図５を参照。ゲージ１は、ワイヤ巻き付けプレート２が下方に位置し、コイル５を有するピン３が成形プレス６の内部空間内へ突出するように、方位を定められる。次に、成形プレス６の内部空間内へ第１の基材粉末７が、ピン３が基材粉末７内に完全に隠れるまで投入される。そして基材粉末７は、固体のブロックを形成するためにプレスされるが、その詳細は示されていない。第１の基材粉末７のこのプレス工程において、たとえば２５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えることができる。

次に、そのようにプレスされたブロック８がゲージ１と共に成形プレス６から取り出されて、反転される。その後ゲージ１がブロックから取り出され、そのブロック内にはコイル５が埋め込まれている。図６を参照。これまでピン３があった箇所において、ブロック８内に中空室９が生じる。

図７に示すように、ブロック８は、方向を反転させて再度成形プレス１０内へ挿入されて、開口部内へ第２の基材粉末１１が、コイル５の内部空間が完全に基材粉末１１で満たされるまで、充填される。第２の基材粉末１１は、第１の基材粉末７とは異なってもよい。中空室９は、前もってプレスされたコイルコアによって充填することもでき、その場合には間隙にさらに基材粉末が充填される。次に、再び、このように形成されたコイルコアがブロック８と結合されるまで、プレスが行われる。この第２のプレス工程において、たとえば２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えることができる。

結果として、埋め込まれたコイル５及び一列のすべてのコイル５の間のつながったワイヤ４を有するブロック８が生じ、コイルはそれぞれコイルコアも有している。結果が、図式的な側面で、もしくは図８に断面で示されている。

このブロック８は、必要な場合には、必要な寸法のブロック８を得るため、もしくはブロックから形成される、図１０に示すインダクタ部品を得るために、基材粉末からなる他の層を設けることができ、その層がその後プレスされる。その場合に基材粉末は、第１もしくは第２の基材粉末７、１１と同じでも、異なってもよい。個々のプレス工程において異なる磁気特性を有する異なる基材粉末を使用することは、形成されるインダクタ部品の所望のインダクタンスを調節することを許す。この第３のプレス工程において、たとえば２２０ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えることができる。このブロック８を形成又はプレスするためのプレス工程は、たとえば２００ｋｇ／ｃｍ²〜３００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で実施することができる。

次にブロック８は、等方圧でプレスすることができ、その場合に圧力は、先行するプレス工程におけるよりもずっと高く、たとえば少なくとも１０倍の圧力、特に４５００ｋｇ／ｃｍ²である。等方圧プレスする場合に、好ましくは時間にわたって温度及び圧力プロフィールに従う。

次のステップとして、１行のすべてのコイルにマスキング１２が設けられる。その後、ブロック８にコイル５の行の間で切り込み１３が形成され、その切り込みは、コイル５よりも深くない。図９を参照。したがって切り込み１３は、ワイヤ４の推移に対して横方向に延びている。図３を参照。

そして、既知の方法によって、たとえばスパッタリングによって、接触が行われる。その場合に金属が、ブロック８の上面にも、切り込み１３の側面にも塗布される。結果が図１０に示されており、そこでは接点１４がワイヤ４上にも、切り込み１３内にも設けられている。

次にブロック８が、特に切断によって、分割され、その切断はコイル５の列の間も、行の間でも案内される。その場合に切断は、切り込み１３の中央に延びる。

それによって多数のインダクタ部品１５が得られ、図１１を参照、それらはその下側１６にも、両方の隣接する側方１７にも、それぞれ接続接点１４を有している。導体基板１８と半田付けする際に、半田１９はインダクタ部品１５の側方１７にも付着する。したがって半田１９の存在が、導体基板に対して垂直の方向から光学的に認識できる。したがって自動的なエラー認識が実施される。

本発明によって提案される方法を、他の実施例を用いて説明する。図１２はブロック１０１を斜視図で示しており、そのブロックは方法の開始時に高圧方法でプレスされた基材として特に強磁性の混合粉末から形成されたものである。ブロック１０１は、平坦な上側１０２と、上側１０２に対して平行に延びる、同様に平坦な下側１０３とを有するフラットな矩形のプレートの形状を有している。上側１０２から始まってブロックには、図示される例において８つのキャビティ１０４が形成されており、それらは袋穴として形成され、したがってそれぞれ底１０５を有している。それらは、図示の例において、２つの矩形のキャビティ１０４、２つの方形のキャビティ１０４、２つの円形のキャビティ１０４及び２つの楕円形のキャビティ１０４である。したがって、ブロック１０１が様々な形状と大きさのインダクタ部品のために形成できることを、示すものである。

図１３は、コイル１０８を斜視図で示しており、そのコイルは、図１３の上に示す、その軸方向の端部に巻き線端部１０６、１０７を有している。２つの巻き線端部１０６、１０７は、それらがコイル１０８の軸線に対して横方向に延び、かつコイル１０８の外側輪郭を越えて外側へ張り出すように、屈曲されている。さらに２つの巻き線端部１０６、１０７は、コイル形状の直径に沿って延びている。認識されるように、巻き線端部１０６、１０７は、半径において巻き線から導出されている。

図１４は、図１３のコイル１０８を側方から示している。ここでも、コイルを形成する巻き線の巻き線端部１０６、１０７がコイルの外側輪郭を越えて張り出しており、かつ共通の平面内にあることが、見られる。巻き線端部１０６が、巻き線始端を形成している。

図１２のブロック１は、すでに説明したように、多数のコイルを収容するように定められている。以降の方法においては、すべてのコイル１０８が、対応づけられたキャビティ１０４内へ挿入される。コイル１０８においては、図１３と１４に示すように、キャビティ１０４は、巻き線端部１０６、１０７がキャビティ１０４内へ一緒に嵌まり込まず、ブロック１０１の上側１０２上に添接するように、コイル１０８に適合されている。その後、巻き線端部１０６、１０７は、上側１０２上に平坦に載置される。

図１５は、成形プレス１０９内のブロック１０１の配置を示している。まず、コイル１０８がそれぞれのキャビティ１０４内へ挿入され、その場合に巻き線端部１０６、１０７はブロック１０１の上側１０２上に添接する。それぞれのキャビティ内へコイル１０８を挿入する場合に、巻き線端部がキャビティに対して所定の方位付けを有するように、注意される。次にそれぞれのキャビティのあいた場所が粉末状の基材、特に強磁性の粉末によって、あるいは前もってプレスされたコアと付加的な粉末によって充填され、その粉末は、この粉末からなる層１１０がブロック１０１の上側１０２を中断なしに覆うように、充填される。この層１１０内に、巻き線端部１０６、１０７がある。ブロック１０１は、成形プレス内で土台プレート１１１上に位置する。成形プレス１０９の上部分１１２は、矢印１１３の方向に圧力を供給され、その場合に圧力の推移は、時間／圧力プロフィールに相当する。このプロフィールは、吸収されたエネルギがワイヤ絶縁または前もってプレスされた継ぎ目の損傷をもたらすことがないように、選択される。付加的に、予め定められた時間／温度プロフィールに従って温度供給を行うことができる。したがってプロフィールに相当する時間が経過した後に、コイル１０８を有するブロック１０１の前プレスはクリアされている。前プレスする場合に、たとえば２００ｋｇ／ｃｍ²〜３００ｋｇ／ｃｍ²の領域内の圧力が加えられる。

そしてブロック１０１が成形プレス１０９から取り出されて、圧力容器１１４内へ挿入され、その圧力容器は図１６に図式的に示されている。圧力容器１１４内には、ブロック１０１へ向いた上側１１６を有する載置プレート１１５が設けられており、その上側の表面品質は０．１μｍの粗度を上回らず、したがって研磨されたプレートと称することができる。この上側１１６は、各キャビティのために、マーキングを形成する、小さい円錐の形状の突出部１１７を有している。この円錐１１７の各々は、それぞれのコイル１０８の巻き線端部１０６、１０７の方向付けに、特に巻き線始端に、対応づけられている。換言すれば、各コイル１０８の巻き線始端１０６に、それぞれ円錐１１７が対向する。載置プレート１１５上へ、ブロック１０１が方向を定めて載置される。

ブロック１０１の上側１０２上に設けられた層１１０上に、今度はシリコン層１１８が設けられる。好ましくはブロック１０１、載置プレート１１５及びシリコン層１１８からなるユニットが、その後液密に梱包されて、場合によっては排気される。次に、圧力容器１１４が液体で、たとえば水で、完全に満たされて、矢印１１９によって示唆されるように、すべての側において圧力を受ける。圧力供給の間シリコン層１１８が、層１１０内に含まれる巻き線端部１０６、１０７の損傷を防止する。圧力の供給によって、円錐１１７がブロック１０１の下側１０３に相補的な凹部２１を形成する。

圧力供給の間に、温度供給も行われる。圧力供給は、好ましくは予め定められた時間／圧力プロフィールに従って行われる。温度供給も同様に、時間／温度プロフィールに従うことができる。等方圧でプレスする場合に、前プレスの場合よりもずっと高い圧力が加えられる。たとえば等方圧のプレスは、２０℃〜１００℃の、好ましくは８０℃の温度領域内で４５００ｋｇ／ｃｍ²の最大圧力において行われる。等方圧プレスにおいては、時間にわたって予め定められた温度と圧力推移に、いわゆる温度−圧力−時間プロフィールに従う。

等方圧のプレスの終了後に、このように形成された、層１１０を有するブロックが圧力容器１１４から取り出される。結果が、図１７の左に示されている。ブロック１０１の下側１０３には、それぞれマーキングを表す、円錐１１７によって発生された凹部１２１が形成されており、その凹部がそれぞれコイル１０８のそれぞれの巻き線始端１０６と対向する。

次に、図１７の左の端部に見られる、層１１０の上側が、研磨あるいはフライス装置１２２によって、それぞれのコイル１０８の巻き線端部１０６、１０７がその絶縁を除去され、そして特にその横断面のほぼ半分まで露出されるように、除去される。これが、図１７の右の部分に示されている。

結果として存在するブロック１０１において、すべてのコイル１０８の巻き線端部１０６、１０７が露出されている。これらの巻き線端部１０６、１０７に、既知の方法によって接続接点を設けることができる。

次に、ブロック１０１を分割することによって、最終製品として所望のインダクタ部品が形成される。図１９を参照。図１９は、図１８から始まって、どのようにしてつながりあったブロック１０１から鋸引きによって個々のインダクタ１２４が形成されるか、を示している。

次の図２０は、インダクタ１２４を斜視図で示している。ブロック１０１のかつての下側１０３が、今ではインダクタ１０４の上側を形成している。この上側に穴１２１が見られ、その穴は土台プレート１１５の円錐１１７によって形成されたものである。インダクタ１２４の下側を形成する、ブロック１０１のかつての上側上に、２つの接続接点部材１２６、１２６が取り付けられており、それらがそれぞれ巻き線端部１０６もしくは１０７と電気的及び機械的に接続されている。接触部材１２６、１２７の巻き線端部１０６、１０７とのこの接続が、図２１に示唆されており、同図において本来コイル１０８を密に包囲する強磁性の材料は示されていない。インダクタ１２４の上側は、研磨された載置プレート１１５によって押圧されたので、その表面粗度は極めてわずかであって、したがってピックアンドプレイス（pick-and-place）方法において最小の吸引把持器によって確実に把持することができる。典型的に、インダクタ１２４は約１ｍｍ〜５ｍｍのエッジ長さを有する。円錐形状の袋穴として形成されている穴１２１は、巻き線始端１０６の方位付けを示しているので、インダクタ部品１２４は、巻き線始端１０６の所望の方位付けをもって自動的に位置決めすることができる。

本発明は、インダクタ部品を形成する方法に関する。

Claims (14)

1. インダクタ部品（１５）を形成する方法であって、
   −多数のコイル（５）を次々に平行なコイル軸線を有して配置するためにコイル（５）が巻かれ、
   −コイル（５）が、プレスされた基材からなるブロック（８）内に相互に間隔をもって埋め込まれ、
   −ブロック（８）内のコイル（５）の内部空間が、粉末材料で存在する基材によって充填され、
   −基材粉末がプレスされ、
   −すべてのコイル（５）のコイル巻き線の両方の端部が露出され、
   −コイル巻き線の露出された端部に、接続接点（１４）が設けられ、
   −次にブロック（８）が、個々のそれぞれ少なくとも１つのコイル（５）を有するインダクタ部品（１５）を形成するために分割される、
   ステップを含む、
   ことを特徴とするインダクタ部品を形成する方法。
2. ブロック（８）が、配置されているコイル（５）の回りに基材粉末をプレスすることによって形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ブロック（８）に、それぞれ、形状と大きさにおいて多数のコイル（５）の少なくとも１つのコイル（５）に相当するキャビティが形成され、かつコイル（５）がそれぞれのキャビティ内へ挿入される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. コイル（５）を形成するために、多数の並べて配置され、かつ互いに対して平行に延びるピン（３）を有するゲージ（１）が使用され、前記ピンの回りにワイヤ（４）が巻き付けられる、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. そのピン（３）上に巻かれたコイル（５）を有するゲージが成形プレス（６）内へ挿入され、次に基材粉末がゲージ（１）上へもたらされて、成形プレス（６）内でプレスされる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ゲージ（１）が、基材粉末のプレス後に、基材粉末のプレスによって形成されたブロック（８）から取り出され、ブロック（８）が成形プレス（１０）内へ挿入され、次に基材が、コイル（５）の内部空間を充填するために成形プレス（１０）内へ充填されて、プレスされる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. コイルの内部空間が、少なくとも部分的に予め形成されているコアによって充填される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 接続接点（１４）を取り付ける前に、ブロック（８）の上側が、コイル（５）を含む個々の領域の間でブロックの高さの一部まで切り込まれ、接続接点（１４）が切り込み（１３）の壁上にも取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 切り込み（１３）が、ブロック（８）が後に個々のインダクタ部品（１５）を形成するために分割される箇所で行われる、
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. コイル（５）がブロック（８）内で、列と行のマトリクス配置で配置される、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. すべてのコイル（５）のコイル巻き線の端部を露出した後に、細片形状のマスキング（１２）が行われる、
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. ブロック（８）が等方圧で、特に液体を充填した圧力容器内で、プレスされる、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. コイル方向の端部の露出が、機械的な除去工程によって行われる、
    ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法によって形成可能な、インダクタ部品。