JP3120921U

JP3120921U - Ｓｍｄパワーチョークコイル

Info

Publication number: JP3120921U
Application number: JP2006000805U
Authority: JP
Inventors: 濤雄佐藤; 陽太郎豊嶋; 勝敏山本
Original assignee: 積進工業株式会社
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: CN200993900Y

Abstract

【課題】本考案は、従来の課題を解決するための具体的手段として、コイルと金属磁性丸棒磁芯を密着一体化することでコイルのスプリングバックをなくし磁性粉末での埋め込み成型時の際のヒビを解消するとともに成型体の密度の不均一化を解消することによりインダクタンスのバラツキを及び、所要のインダクタンスを得ることを目的とする。
【解決手段】ＳＭＤパワーチョークコイルとして、コイル２と金属磁性丸棒磁芯１を密着一体化したコアを金型内に挿入し、金属粉末の個々の粒子の表面に、１０⁹Ω以上の高絶縁抵抗を有するように、シリコーン、水ガラスで表面絶縁処理を施し各材料の使用条件にあった適正な温度、時間で熱処理を行った後、さらにエポキシ樹脂で表面絶縁処理をおこなう。この表面絶縁処理を行った金属粉末を金型に充填し３〜８ton/ｃｍ²の圧力で所望サイズにプレス仕上げしＳＭＤパワーチョークコイルを製造する。
【選択図】図１

Description

本考案は面実装型パワーチョークコイルのインダクタンス素子として、ノートパソコンやビデオカメラ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の回路素子に使用するＳＭＤパワーチョークコイルに関するものである。

従来のコイル埋め込み型ＳＭＤパワーチョークコイルは、成型時のコイルのスプリングバックによる一体成型時のヒビ、コイル内径に充填された金属磁性材料の密度の不均一化によるインダクタンスのバラツキの解消が困難で歩留まりが上がらず安価かつ、容易には工業製品としての提供は難しかった。
又、コイル内径の密度を上げるためコイルと丸棒磁芯は一体化せず挿入し金属磁性材料で固めるのみであった(特許文献１を参照)。
そのためコイルと挿入コア間にギャップが生じ、期待するほどインダクタンスは上がらず、またコイル・コアの固定が難しく作業性も悪かった。
ＳＭＤパワーチョークコイルとしての課題は、従来コイル及びコイル内に金属磁性粉を挿入する方法として、金型内にコイルを挿入して金属磁性粉末を一様に金型内に充填して一体成型する方法とコイル及びコイル内に挿入する金属磁性丸棒磁芯を別に成型して別々に金型内に挿入して金属磁性粉末を一様に金型内に充填して一体成型する方法で製造していた。
金型にコイルを挿入して同一金属磁性粉末又は、異種の金属磁性粉末の複合粉を一様に金型内に充填して一体成型する方法は、成型体の密度が均一でなく特にコイル内径側の密度が不足してヒビ、磁気特性であるインダクタンスのバラツキ及び、所要のインダクタンス値が得られないなどの欠点があった。

従来例の模式図を図３（ａ）従来の構造（丸棒型）、（ｂ）従来の構造（Ｔ型）に示す。
コイルの内径側に挿入する金属磁性丸棒を別に成型して、あらかじめ作成したコイルに組み込んで樹脂で固定、又は、丸棒磁芯をＴ型にしてコイル内につり下げて固定するなどの方法で得られたコイル・コアを金型内に挿入して同一金属磁性粉末又は、異種の金属磁性粉末の複合粉を一様に金型内に充填して一体成型する方法が提案されている。
しかし、この種の欠点はコイルと金属磁性丸棒磁芯間のギャップ、コイル間のギャップに充填した金属磁性粉末が一様に入らず結果的に密度の不均一化をまねき磁気特性のバラツキ、ヒビの原因となり、歩留まりも上がらない。
本考案のコイル・金属磁性丸棒磁芯の一体化は上記製造上の問題点を解決する手段として有用であることが判明した。
特開２００３−１６８６１０号公報

本考案は、従来の課題を解決するための具体的手段として、コイルと金属磁性丸棒磁芯を密着一体化することで改善するものである。
コイルのスプリングバックをなくし磁性粉末での埋め込み成型時の際のヒビを解消するとともに成型体の密度の不均一化を解消することによりインダクタンスのバラツキを及び、所要のインダクタンスを得ることが可能となる。

本発明のＳＭＤパワーチョークコイルは、プレスで固められた金属磁性丸棒磁芯をコイルの内径側に装填してさらに加圧圧縮し、金属磁性丸棒磁芯を変形させて、コイル内径側表面積の６０％以上に接触、コイルと密着一体化させ、この一体化したコイル・金属磁性丸棒磁芯を金型に挿入し、金属磁性粉末で包み込むように加圧成型したものである。
プレスで固められた金属磁性丸棒磁芯がコイルへの充填時加圧でコイルの上部あるいは下部あるいはその両方に乗り上がるものである。

以上に説明したように本考案により、コイルと金属磁性丸棒磁芯の密着一体化した部品を埋め込み一体成型で得られたＳＭＤパワーチョークコイルは所要の高いインダクタンスが小型形状で得られ、しかもインダクタンスのバラツキが小さく又、ヒビの発生もなく特性的にも歩留まり的にも飛躍的に向上させることができ、しかも工業製品として容易に安価に製造する方法を提供するものである。

本考案のＳＭＤパワーチョークコイルを図１に示す工程（ａ）〜（ｆ）に基づいて詳細に説明する。
（ａ）金属磁性丸棒磁芯：金属磁性丸棒磁芯１は無機系絶縁材で絶縁処理を施し熱処理を行った鉄粉またはセンダスト粉を所望の圧力（６〜１３ton/ｃｍ²）で成型し円柱状の成型体に仕上げ作成する。
（ｂ）コイル：コイル２は平角銅線又は丸銅線を内径３〜６ｍｍ、外径６〜１０ｍｍで１．５〜５．５Ｔｓ巻いたものである。
（ｃ）圧縮前の組図：金属磁性丸棒磁芯１をコイル２内径側に挿入する。
（ｄ）圧縮後の組図：金属磁性丸棒磁芯１とコイル２を同時に加圧、圧縮して金属磁性丸棒磁芯１をコイル２内径側表面積の６０％以上に接触させる。
（ｅ）圧縮前の断面図：コイル２と金属磁性丸棒磁芯１の間にギャップがあり、コイル−コイル間にもギャップがある。
（ｆ）圧縮後の断面図：コイル２と金属磁性丸棒磁芯１の間にはギャップがなく密着し、又、コイル−コイル間にもギャップを無くし密着させた模式図である。

次に、本考案のＳＭＤパワーチョークコイルを図２の完成構造図に基づいて詳細に説明する。
図２（ａ）はＳＭＤパワーチョークコイルとしての外観図で（ｂ）はその内部構成図である。
ＳＭＤパワーチョークコイルとして、コイル２と金属磁性丸棒磁芯１を密着一体化したコアを金型内に挿入し、金属粉末（カーボニル鉄粉またはセンダストもしくはセンダストとカーボニル鉄粉の複合粉）の個々の粒子の表面に、１０⁹Ω以上の高絶縁抵抗を有するように、シリコーン、水ガラスで表面絶縁処理を施し各材料の使用条件にあった適正な温度、時間で熱処理を行った後さらにエポキシ樹脂で表面絶縁処理をおこなう。
この表面絶縁処理を行った金属粉末を金型に充填し３〜８ton/ｃｍ²の圧力で所望サイズにプレス仕上げしＳＭＤパワーチョークコイルを製造する。
なお、３は高絶縁金属粉末成型体、４は端子電極である。

本考案のＳＭＤパワーチョークコイルの一実施例を図１の工程にしたがって説明する。
（ａ）金属磁性丸棒磁芯１は絶縁抵抗値が１０³Ω以上になるように無機系絶縁材で絶縁処理を施し２００℃、１Ｈｒの熱処理を行った鉄粉またはセンダスト粉を１０ton/ｃｍ²の圧力で成型したφ４×２．５ｍｍの円柱状の成型体である。
（ｂ）コイル２は平角銅線（幅１．８ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）又は丸銅線（φ１．１ｍｍ）を内径４．２ｍｍ外径７．９ｍｍ（丸銅線では８．７ｍｍ）で３．５Ｔｓ巻いたものである。
(ｄ)圧縮後組図は金属磁性丸棒磁芯１とコイル２を同時に圧縮してコイル２の高さ寸法が圧縮前の高さ寸法の９５％〜８０％の寸法に加圧、圧縮することで金属磁性丸棒磁芯１をコイル２内径側に、コイル２内径表面積の６０％以上に接触させた。
このときのコイル２と金属丸棒磁芯１は密着一体化して固定されコイル高さ寸法が２．２ｍｍあったものが１．７６ｍｍ〜２．０９ｍｍとなる。

表１、表２はコイル、コアを圧縮したときのコイル、コアの寸法変化と密着率によるインダクタンスの変化を表す。

コイル圧縮率５％以上でコイル・コアの密着度は６０％以上が得られ、インダクタンスは１０％以上の増加となり、コイル圧縮率２０％でコイル・コアの密着度は１００％となり、インダクタンスは２５％の増加となる。
コイルと金属磁性丸棒磁芯を密着一体化したコアを金型内に挿入し、カーボニル鉄粉とセンダスト粉の複合粉またはセンダスト粉もしくはカーボニル鉄粉の個々の粒子の表面が１０⁹Ω以上の高絶縁抵抗を有するように、シリコーン１ｗｔ％、水ガラス３ｗｔ％で表面絶縁処理を施し２００℃、１Ｈｒの熱処理を行った後さらにエポキシ樹脂５ｗｔ％で表面絶縁処理を行った金属粉末を金型に充填し６ton／ｃｍ²の圧力でサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×高さ３．７ｍｍの図２のＳＭＤパワーチョーク試料を作成した。

金属磁性丸棒磁芯（コア）とコイル内径側とをコイル内径側表面積の６０％以上密着（密着度）させた時、その効果が顕著であることを見出した。
表２から金属磁性丸棒磁芯材料がコイルにかぶさった時、その効果はさらに大きくなる。
積層コイル間にはみ出す場合もあるがこの場合もインダクタンスを改善する方に働く。
今回の実験コイル製作条件ではコイル圧縮率が５％未満ではコイル・コアの密着度が悪く、効果が少なく、２０％を越えるとコイルの絶縁が保てなくなった。
しかし、コイルの製作条件でこの値は変化する。

本考案によるコイルと金属磁性丸棒磁芯の密着一体化の工程を示す説明図である。本考案を使用したＳＭＤパワーチョークコイルの構造を示す説明図である。従来のコイルと金属丸棒磁芯の組み合わせを示す一部断面正面図である。

符号の説明

１金属磁性丸棒磁芯
２コイル
３高絶縁金属粉末成型体
４端子電極

Claims

プレスで固められた金属磁性丸棒磁芯をコイルの内径側に装填してさらに加圧圧縮し、金属磁性丸棒磁芯を変形させて、コイル内径側表面積の６０％以上に接触、コイルと密着一体化させ、この一体化したコイル・金属磁性丸棒磁芯を金型に挿入し、金属磁性粉末で包み込むように加圧成型したことを特徴とするＳＭＤパワーチョークコイル。
プレスで固められた金属磁性丸棒磁芯がコイルへの充填時加圧でコイルの上部あるいは下部あるいはその両方に乗り上がることを特徴とする請求項１記載のＳＭＤパワーチョークコイル。