JP2019009432A - 高周波コイル用電線及び電子部品 - Google Patents
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Abstract
Description
芯線10は、銅導体1と、銅導体1の外周に設けられた強磁性層4とを有している。高周波コイル用電線20は、芯線10と、芯線10上に設けられた絶縁被覆層5とで少なくとも構成されている。
銅導体1は、銅又は銅合金を主な構成金属として含むものであり、本願では、タフピッチ銅、無酸素銅、銅−錫合金、銅−銀合金、銅−ニッケル合金、銅クラッドアルミニウム、銅クラッドマグネシウム等から選ばれる。これらの導体は、導電率60%IACS以上の低抵抗な良導電性であるので、導体径を細くした場合であっても、銅を主体とする金属が最外層にあるので酸化され難く、はんだ付け接合の信頼性を高めることができる。なお、銅−錫合金、銅−銀合金、銅−ニッケル合金、銅クラッドアルミニウム、銅クラッドマグネシウム等においては、高周波コイル用電線20として好ましい上記導電率(60%IACS以上)となるように、銅合金の場合はその合金組成が調整されていることが好ましく、クラッドの場合はコア材の材質やクラッド材とコア材との比が調整されていることが好ましい。
強磁性層4は、銅導体1上に設けられており、得られた芯線10で高周波コイル用電線20として高周波コイルに用いた場合、交流抵抗を低減して高周波特性が向上するように作用する。強磁性層4の構成材料は特に限定されないが、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、パーマロイ(Ni78−Fe22)、パーマロイ(Ni45−Fe55)、スーパーマロイ(Ni75−Cu5−Fe20)、Co−Ni−Fe(Co20−Ni40−Fe40)等を挙げることができる。強磁性層4の形成方法は特に限定されないが、銅導体1上に形成する方法としては電気めっき法が好ましいが、前記した各組成のものはいずれも電気めっきで成膜できるので好ましく用いることができる。本発明に係る高周波コイル用電線20では、この強磁性層4に後述する隙間Gが形成されていることに特徴がある。
鉄層2は、銅導体1上に設けられており、ニッケル層3とともに強磁性層4を構成する。この鉄層2の厚さは、0.2μm以上3.0μm以下の範囲内で設けられていることが好ましく、高周波コイル等に使用される場合に交流抵抗を低減して高周波特性が向上する。特に純鉄めっきは強磁性であるので好ましく採用される。なお、交流抵抗を低減する等の効果を阻害しない範囲であれば、鉄層2に他の元素(例えばニッケル、コバルト、リン、ホウ素等)が含まれていてもよい。
ニッケル層3は、鉄層2上に設けられており、鉄層2とともに強磁性層4を構成する。このニッケル層3の厚さは、0.01μm以上1.0μm以下の範囲内で設けられていることが好ましく、はんだ付け性を向上させるとともに、鉄層2とともに高周波コイル等に使用される場合に交流抵抗を低減して高周波特性を向上させることができる。ニッケル層3が厚すぎると、強磁性体である鉄の効果が薄れ、近接効果による高周波損失の抑制には至らない。一方、ニッケル層3が薄すぎると、はんだ付け温度が高い環境ではニッケル層3とはんだ中の錫とが瞬時に反応して拡散し、実際には下地の鉄層2とはんだ材料との接合になるため、濡れ応力が低く、良好な接合強度が得られ難い。
絶縁被覆層5は、図2に示すように、強磁性層4上に設けられている。絶縁被覆層5を設けることにより、高周波コイル用電線20を、各種高周波コイル、高周コイル用の電線(撚り線、集合させた素線の外周を絶縁被覆により一体化した絶縁電線等)として有用に利用できる。絶縁被覆層5としては、強磁性層4を形成した後の芯線10の外周に、はんだ付け可能な絶縁エナメル被膜、又は、はんだ付け可能な絶縁エナメル被膜と融着エナメル被膜が塗布焼付して形成される。はんだ付け可能な絶縁エナメル被膜は、例えば汎用ポリウレタン、変性ポリウレタン、ポリエステルイミド等のはんだ付け可能なエナメル塗料を塗布焼付けして形成できる。また、更にその外周に形成する融着エナメル被膜は、例えばナイロンやエポキシ等の融着エナメル塗料を塗布焼付けして形成できる。これらの被膜は、通常のエナメル線の製造装置を用いて製造できる。なお、はんだ付けできない絶縁被覆層5(ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステル等)を設けた場合には、絶縁被覆層5を機械的及び/又は化学的に剥離することで良好にはんだ付けできる。
本発明に係る電子部品は、上記した本発明に係る高周波コイル用電線20を用いて構成されている。電子部品としては、高周波コイル等の巻線部品、高周波コイル等の巻線部品を備えた回路基板等を挙げることができる。
直径0.1mmの硬銅線(HCW)を360℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した直径0.1mmの焼鈍材(ACW、引張強度:240MPa、伸び:27%)を銅導体1として用い、表面脱脂、酸活性処理した後、電気めっき法で厚さ1μmの鉄層2を形成し、続いて、電気めっき法で厚さ0.03μmのニッケル層3を形成し、強磁性層4(鉄層2とニッケル層3)を備えた芯線10を得た。鉄めっきは、硫酸鉄めっき液(硫酸第一鉄250g/L、塩化鉄50g/L、塩化アンモニウム30g/L)を用い、ニッケルめっきは、硫酸ニッケルめっき液(硫酸ニッケル250g/L、塩化ニッケル30g/L、ホウ酸15g/L)を用いた。得られた芯線10を、直径の350倍の滑車に120°の角度で接触させながら巻き取り、強磁性層4の径方向Xに隙間Gを設けた。こうして隙間Gを備えた芯線10を得た。
鉄層2の厚さを2μmとした他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
鉄層2の厚さを3μmとした他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
銅導体1として、直径0.1mmの硬銅銀合金線(HCAW)を650℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した直径0.1mmの焼鈍材(ACAW、引張強度:330MPa、伸び:24%)を用いた他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
銅導体1として、直径0.1mmの硬銅錫合金線(HCSW)を600℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した直径0.1mmの焼鈍材(ACSW、引張強度:300MPa、伸び:25%)を用いた他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
直径の300倍の滑車を用いた他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
直径の200倍の滑車を用いた他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
直径の100倍の滑車を用いた他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
300℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。焼鈍材(ACW)は、引張強度:280MPa、伸び:15%であった。
280℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。焼鈍材(ACW)は、引張強度:300MPa、伸び:5%であった。
滑車に90°の角度で接触させながら巻き取った。それ以外は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
直径の100倍の滑車を用い且つ滑車に90°の角度で接触させながら巻き取った。それ以外は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
直径0.05mmの硬銅線(HCW)を360℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した直径0.05mmの焼鈍材(ACW、引張強度:280MPa、伸び:18%)を銅導体1とした他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
直径0.08mmの硬銅線(HCW)を360℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した直径0.08mmの焼鈍材(ACW、引張強度:260MPa、伸び:22%)を銅導体1とした他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
直径0.12mmの硬銅線(HCW)を360℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した直径0.12mmの焼鈍材(ACW、引張強度:240MPa、伸び:28%)を銅導体1とした他は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
不活性ガス雰囲気で焼鈍しなかった。それ以外は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。焼鈍しなかった硬銅線(HCW)は、引張強度:400MPa、伸び:2%であった。
鉄層2の厚さを2μmとした他は、比較例1と同様にして、芯線10を得た。
鉄層2の厚さを3μmとした他は、比較例1と同様にして、芯線10を得た。
280℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍し、且つ直径の400倍の滑車を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、高周波コイル用電線を得た。焼鈍材(ACW)は、引張強度:300MPa、伸び:5%であった。
280℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍し、且つ直径の400倍の滑車に90°の角度で接触させながら巻き取った。それ以外は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。焼鈍材(ACW)は、引張強度:300MPa、伸び:5%であった。
銅導体1として、直径0.1mmの硬銅錫合金線(HCSW)を600℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍した直径0.1mmの焼鈍材(ACSW、引張強度:300MPa、伸び:25%)を用いた。さらに、直径の400倍の滑車に120°の角度で接触させながら巻き取った。それ以外は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。
300℃の不活性ガス雰囲気で焼鈍し、且つ直径の350倍の滑車に160°の角度で接触させながら巻き取った。それ以外は、実施例1と同様にして、芯線10を得た。焼鈍材(ACW)は、引張強度:240MPa、伸び:15%であった。
(隙間とはんだ付け特性)
表1に実施例と比較例で得た芯線10の要素を示した。各芯線10の隙間Gは、顕微鏡(株式会社キーエンス製、VX600型、500倍)で測定した。測定は、軸方向仮想線Y1と径方向仮想線X1とで形成した正方形(0.1mm角)の中に見える隙間Gの数を測定するとともに、その隙間Gの平均幅を測定した。隙間Gの数の測定は、径方向仮想線X1(=芯線の直径)の1/4の長さ以上のものをカウントした。隙間Gが連続又は非連続で枝分かれしているものと認識できる場合は、関連する同一(1つ)の隙間Gと見なした。その結果を表2に示した。
高周波特性をLCRメーター(プレシジョンLCRメーター、4284A、20Hz〜1MHz、Agilent社製)で測定した。測定は、試料長:1.50m、専用ボビン:内径φ67mm、ターン数:5ターンとし、端末は両端半田付けしてテクスチャーと接続して測定した。2種ウレタンを絶縁被覆層5として設けた下記の試料1〜3(高周波コイル用電線20)を用い、周波数を1kHz〜1MHzまで変化させて測定した。
試料2:2種ウレタン被覆エナメル鉄めっき撚り線(21本/φ0.10mm)、隙間G:なし、鉄めっき液(実施例1と同じ鉄めっき液、添加剤なし)、ニッケルめっき液(実施例1と同じニッケルめっき液)、Fe層の厚さ:0.8μm、Ni層の厚さ:0.05μm
試料3:2種ウレタン被覆エナメル鉄めっき撚り線(21本/φ0.10mm)、隙間G:あり、鉄めっき液(実施例1と同じ鉄めっき液、添加剤:サッカリン2m/L)、ニッケルめっき液(実施例1と同じニッケルめっき液)、Fe層の厚さ:0.8μm、Ni層の厚さ:0.05μm
2 鉄層
3 ニッケル層
4 強磁性層
5 絶縁被覆層
10 芯線
20 高周波コイル用電線
11 正方形
12 円
G 隙間
W 隙間の幅
X 径方向
X1 径方向仮想線
Y 軸方向
Y1 軸方向仮想線
Claims (6)
- 銅導体と該銅導体の外周に設けられた強磁性層とを有する芯線と、該芯線上に設けられた絶縁被覆層とで少なくとも構成された高周波コイル用電線であって、はんだ付け時の濡れ応力が3.4mN以上でゼロクロスタイムが0.4秒以下である、ことを特徴とする高周波コイル用電線。
- 前記銅導体の直径が、0.02〜0.40mmの範囲内である、請求項1に記載の高周波コイル用電線。
- 前記濡れ応力が、3.7mN以上でゼロクロスタイムが0.2秒以下である、請求項1又は2に記載の高周波コイル用電線。
- 前記強磁性層が、鉄層と、該鉄層の外周に設けられたニッケル層とを有し、前記鉄層のビッカース硬度が200HV以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の高周波コイル用電線。
- 前記強磁性層が、鉄層と、該鉄層の外周に設けられたニッケル層とを有し、前記鉄層の厚さが0.2μm以上3.0μm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の高周波コイル用電線。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の高周波コイル用電線がはんだ付けによって接続されている、ことを特徴とする電子部品。
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