JP2022018148A

JP2022018148A - コイル部品およびその製造方法

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Publication number: JP2022018148A
Application number: JP2020121046A
Authority: JP
Inventors: 直弥本田; Naoya Honda; 敦犬塚; Atsushi Inuzuka; 篤財田; Atsushi Saita; 睦泰大坪; Mutsuyasu Otsubo; 透井上; Toru Inoue
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-27

Abstract

【課題】小型で電気的性能に優れ、信頼性の高いコイル部品を得ることを目的とする。【解決手段】金属磁性体粉末とバインダ材料とを含有する複合磁性材料によって形成された成形体１２と、成形体１２に埋め込まれたコイル１１と、成形体１２の両端面１６に設けられた外部電極１３と、を備えたコイル部品であって、コイル１１は平角状の導線を巻回したものであり、コイル１１は巻回部１４とコイル端部１５とを有し、巻回部１４と成形体１２の端面１６との間にコの字状の絶縁壁１７を有し、コイル端部１５を絶縁壁１７の上に折り返し、外部電極１３は、コイル端部１５および絶縁壁１７の切断面と接しているように構成したものである。【選択図】図１

Description

本発明は、導線を巻いてコイルが形成され、コイルが磁性体粉末とバインダ材料とを含有する複合磁性材料で形成された成形体内に埋設されたコイル部品およびその製造方法に関するものである。

近年携帯電話や車載デバイスにおける電子部品に対する小型化のニーズが高まっている。これに対し、コイルを磁性材料の内部に埋設することによって、小さいサイズにおいても所定のインダクタンス値が得られるように設計されたコイル部品が開発されている。またパワー用途に用いられる場合、直流抵抗値が低く、高い電圧に耐えられるよう絶縁耐圧性が高いコイル部品が求められる場合がある。

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２０１８－１０７１９９号公報

しかしながら、通常コイルには絶縁被膜を施した導線を用いているが、この絶縁被膜にピンホール等が発生した場合、外部電極との間で絶縁破壊が生じてしまう場合がある。

本発明は上記課題を解決するために、金属磁性体粉末とバインダ材料とを含有する複合磁性材料によって形成された成形体と、この成形体に埋め込まれたコイルと、成形体の両端面に設けられた外部電極と、を備えたコイル部品であって、コイルは平角状の導線を巻回したものであり、コイルは巻回部とコイル端部とを有し、巻回部と成形体の端面との間にコの字状の絶縁壁を有し、コイル端部を絶縁壁の上に折り返し、外部電極は、コイル端部および絶縁壁の切断面と接しているように構成したものである。

上記構成により、コイル端部と外部電極との電気的接続を安定させて直流抵抗値を小さくできるとともに、巻回部と外部電極との絶縁性を絶縁壁により確実なものとすることができ、信頼性の高いコイル部品を得ることができる。

本発明の一実施の形態におけるコイル部品の側断面図本発明の一実施の形態におけるコイル部品の分解斜視図本発明の一実施の形態におけるコイル部品の外部電極を設ける前の透視斜視図本発明の一実施の形態における別のコイル部品の外部電極を設ける前の透視斜視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を説明する図

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

図１は本発明におけるコイル部品の側断面図、図２は同コイル部品の分解斜視図、図３は同コイル部品の外部電極を設ける前の透視斜視図である。

平角線をアルファ巻にしたコイル１１を、金属磁性体粉とバインダ材料とを混合して形成された成形体１２に埋設し、その両端面に外部電極１３を設けたコイル部品であって、成形体１２のサイズは幅約１．９ｍｍ、長さ約２．４ｍｍ、高さ約１．０ｍｍとなっている。

成形体１２の金属磁性体粉には鉄粉あるいは鉄合金の粉末が用いられ、バインダ材料としてはシリコーン樹脂が用いられている。

コイル１１は平板状の銅製の導線の表面に絶縁被膜が施されたものを、幅方向がコイル１１の巻軸と平行になるように２段に巻回されたもので、導線の厚みは約０．０５ｍｍ、幅は約０．３ｍｍとなっている。コイル１１は巻回された巻回部１４とコイル端部１５とからなり、巻回部１４と成形体端面１６との間にはコの字の絶縁壁１７が設けられ、コイル端部１５は絶縁壁１７の上に折り返されている。

絶縁壁１７は液晶ポリマーの成形品により構成され、コイル端部１５が折り返されて重なる部分に高さ約０．０３ｍｍの段差部１８が設けられ、この段差部１８にコイル端部１５が配置されている。このようにすることにより、コイル端部１５の位置決めを正確に行うことができる。なお段差部１８の高さは、コイル１１の厚さの半分以上とすることが望ましい。このようにすることにより、位置決めを確実なものとすることができる。

成形体１２の両端面１６はダイシングによる切断面となっており、コイル端部１５および絶縁壁１７も切断面となっており、その上に外部電極１３が設けられている。コイル１１は絶縁被膜で覆われているが、端面１６部分ではコイル端部１５も切断面となっているため、銅製の導線が露出し、その上に外部電極１３が設けられるため、電気的に接続される。

以上のように構成することにより、外部電極１３とコイル端部１５との電気的接続を確保し、直流抵抗値を下げるとともに、コイル１１の巻回部１４と外部電極１３との間の絶縁を確実なものとすることができ、信頼性に優れたコイル部品を得ることができる。

図４は本発明の一実施形態における別のコイル部品の外部電極を設ける前の透視斜視図である。このコイル部品では巻回部１４からコイル端部１５に折り返した部分が側面２３側に膨らむようにし、折り返した部分の一部が切断面となって側面２３に露出し、この露出した部分を外部電極１３が覆うように構成したものである。このようにすることにより、端面１６部分だけでなく側面２３部分でも外部電極１３とコイル端部１５との間で電気的接続をとることができ、直流抵抗値をさらに下げることができる。

次に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説明する。

まず図５のように、樹脂成形により絶縁壁１７となるものを形成する。成形樹脂として
液晶ポリマーを用い、両側の絶縁壁１７を連結部１９で連結したものが一列につながった状態になるように成形する。成形樹脂は図５の矢印のように連結部１９の方から注入する。このとき連結したものの両端部には突起部２０を設けておくことが望ましい。

次に表面に絶縁被膜を形成した平角導線をアルファ巻することによりコイル１１を形成し、図６のように絶縁壁１７の間にコイル１１を挿入する。コイル１１は連結部１９とは反対側の方から挿入する。導線の厚みは約０．０５ｍｍ、幅は約０．３ｍｍで、絶縁被膜としてはポリアミドイミド樹脂を用いている。

次に図７のようにコイル１１の端部を捩じりながら絶縁壁１７の上に折り返すことによりコイル端部１５を形成する。

次に図８のように、連結した状態で枠体２１の中に入れる。このとき枠体２１の内側に凹部２２を設けておき、突起部２０がはめ込まれるようにしておくことが望ましい。このようにすることにより位置ずれを防ぐことができる。

次に枠体２１に固定した状態で、上下から磁性シートを挟み込んだ状態で圧力を加えて成形し、加熱することにより磁性シートを硬化させる。なお、この場合熱プレス機により圧力と熱を同時に加えて硬化させても良い。このときコイル、絶縁壁および枠体の周囲の隙間は磁性シートの変形および圧入によって埋めつくされ、複合磁性材料はコイル１１、絶縁壁１７、枠体２１と密着し、硬化して一体化する。このよう工程を経てコイル１１および絶縁壁１７は複合磁性材料の内部に埋設される。

次に図９のように、コイル部品の側面となる辺のみを回転式のダイシングブレード２４で切断して短冊状にする。ダイシングブレード２４の厚みは約０．３ｍｍのものを使用し、連結部１９をダイシングにより除去する。

次に短冊状にした成形体を絶縁膜塗布剤に漬け熱硬化させることにより、表面全体に絶縁膜を形成する。絶縁膜塗布剤としてはポリイミドを有機溶剤で希釈したものを用いることができる。

次に複数の短冊状の成形体の端を合わせるようにしてそれぞれが互いに平行になるように整列させ、コイル部品の端面１６となる部分でダイシングする。このときコイル端部１５および絶縁壁１７の一部も同時に切断する。このようにダイシングして個片化することにより、端面１６ではコイル端部１５および絶縁壁１７が露出した状態となる。

次に個片化した成形体の両端面に銀ペーストを塗布して硬化し、その上にニッケル、錫のメッキを行い、外部電極を形成し、コイル部品を得る。成形体の上下面および側面は絶縁膜を形成しているため外部電極にメッキを施すことができる。また端面ではダイシングによりコイル端部は導線が露出した状態になっているため、絶縁被膜を剥離しなくても導線と外部電極との電気的接続を安定して得ることができる。

本発明のコイル部品は、コイル端部と外部電極との電気的接続を安定させて直流抵抗値を小さくできるとともに、巻回部と外部電極との絶縁性を絶縁壁により確実なものとすることができるため信頼性の高いコイル部品を得ることができ、産業上有用である。

１１コイル
１２成形体
１３外部電極
１４巻回部
１５コイル端部
１６端面
１７絶縁壁
１８段差部
１９連結部
２０突起部
２１枠体
２２凹部
２３側面
２４ダイシングブレード

Claims

金属磁性体粉末とバインダ材料とを含有する複合磁性材料によって形成された成形体と、前記成形体に埋め込まれたコイルと、前記成形体の両端面に設けられた外部電極と、を備えたコイル部品であって、前記コイルは平角状の導線を巻回したものであり、前記コイルは巻回部とコイル端部とを有し、前記巻回部と前記成形体の端面との間にコの字状の絶縁壁を有し、前記コイル端部を前記絶縁壁の上に折り返し、前記外部電極は、前記コイル端部および前記絶縁壁の切断面と接しているコイル部品。
前記絶縁壁の前記コイル端部が折り返される面には段差部が設けられ、前記段差部の凹部に前記コイル端部が配置されている請求項１記載のコイル部品。
前記段差部の高さを、前記コイルの厚さの半分以上とした請求項２記載のコイル部品。
前記巻回部から前記コイル端部に折り返した部分の一部が切断面となり、前記コイル部品の側面部で前記外部電極と接している請求項１記載のコイル部品。
平角状の導線をアルファ巻によりコイルを形成する工程と、樹脂成形によりコの字状の絶縁壁を形成する工程と、前記絶縁壁の間に前記コイルを挿入する工程と、前記コイルの端部を前記絶縁壁の上に折り返すことによりコイル端部を形成する工程と、金属磁性体粉末とバインダ材料とを混合して磁性シートを形成する工程と、前記絶縁壁の間に前記コイルを挿入したものを前記磁性シートで挟んで押圧して熱硬化させることによりコイル集合体を得る工程と、前記コイル集合体をダイシングにより個片化してコイル単体を得る工程と、前記コイル単体の端面に外部電極を形成する工程と、を備えたコイル部品の製造方法であって、前記コイル単体の端面は前記コイル端部および前記絶縁壁の切断面が露出している状態で前記外部電極が形成されるコイル部品の製造方法。
前記コイル集合体の前記コイル部品の側面となる辺のみをダイシングすることにより短冊状にし、この短冊状にしたもの全体に絶縁膜を形成する工程と、前記コイル部品の端面となる辺をダイシングすることで前記端面を前記コイル端部および前記絶縁壁の切断面が露出している状態にする工程と、を備えた請求項５記載のコイル部品の製造方法。