JP3846798B2 - Coil device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、コア及びこのコアを用いたコイル装置に関する。本発明に係るコイル装置には、車載用トランスポンダ等に適用し得るアンテナ、または、通信機器用インダクタもしくはチョークコイル等が含まれる。 The present invention relates to a core and a coil device using the core. The coil device according to the present invention includes an antenna applicable to a vehicle-mounted transponder or the like, or an inductor or choke coil for communication equipment.
コイル装置としては、従来より種々のタイプのものが提案され、実用に供されてきた。そのうちの一つとして、最近、車載用アンテナまたはトランスポンダとして適用可能なコイル装置が提案されている。このような用途に適用されるコイル装置では、一般に、高周波特性の良好なコアが用いられる。そして、このコアに必要巻数のコイルを巻き付けるとともに、コイル端末を、コアの長手方向の両端に備えられた金属端子電極に接続し、全体を、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂によって被覆した構成をとる。 Various types of coil devices have been proposed and put into practical use. As one of them, recently, a coil device applicable as a vehicle-mounted antenna or a transponder has been proposed. In a coil device applied to such a use, a core having a good high frequency characteristic is generally used. And while winding the coil of required number of turns around this core, connecting the coil terminal to the metal terminal electrode provided at both ends in the longitudinal direction of the core, and covering the whole with a thermosetting resin such as epoxy resin Take.
ところで、車載用コイル装置の場合に限らず、通信機器用インダクタまたはチョークコイルとして用いられるコイル装置では、電気的特性は、コアサイズに大きく依存する。一般には、コアサイズが大きいほど、優れた電気的特性が得られる。 By the way, not only in the case of a vehicle-mounted coil device, but in a coil device used as an inductor for communication equipment or a choke coil, the electrical characteristics greatly depend on the core size. In general, the larger the core size, the better the electrical characteristics.
ところが、コイル装置の外形寸法は、その用途に応じて、制限されるから、制限された外形寸法において、コアサイズを大きくすると、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂によって構成された絶縁被覆体の厚みが、相対的に薄くなり、コア及びコイルの全体又は一部が外部に露出してしまい、絶縁被覆の目的である耐衝撃性、耐振動性、耐久性などを保証し得なくなる。これとは逆に、絶縁被覆体の厚みを増大させ、耐衝撃性、耐振動性、耐久性などを確保しようとすると、今度は、コアサイズが小さくなり、電気的特性が犠牲になる。即ち、この種のコイル装置では、絶縁被覆による耐衝撃性、耐振動性、耐久性を損なうことなく、いかにして、コアサイズを大きくし、高い電気的特性を確保するかが、重要な問題になる。 However, since the outer dimensions of the coil device are limited depending on the application, if the core size is increased in the limited outer dimensions, the thickness of the insulating covering formed of a thermosetting resin such as an epoxy resin is increased. However, it becomes relatively thin, and the whole or a part of the core and the coil are exposed to the outside, and it is impossible to guarantee the impact resistance, vibration resistance, durability, etc., which are the purposes of the insulation coating. On the other hand, if the thickness of the insulating covering is increased to ensure impact resistance, vibration resistance, durability, etc., the core size is reduced and the electrical characteristics are sacrificed. That is, in this type of coil device, how to increase the core size and ensure high electrical characteristics without impairing the impact resistance, vibration resistance and durability of the insulation coating is an important issue. become.
さらに、絶縁被覆体のコアに及ぼす影響を考慮し、コアの特性を劣化させない構造を採用しなければならない。 Furthermore, in consideration of the influence of the insulating coating on the core, a structure that does not deteriorate the core characteristics must be adopted.
このような観点から、公知技術を検討すると、例えば、特許文献1は、コアの長手方向の両端部に備えられたつば部に、射出成型による合成樹脂ベースを装着し、合成樹脂ベースの外周に、金属電極端子を、自己のバネ作用によって装着する構造を開示している。しかし、この先行技術は、上述した問題点を解決する手段を開示していない。
From this point of view, when examining the publicly known technology, for example, in
次に、特許文献2では、樹脂などの外装材で、全体を被覆する構造を開示しているが、外装材を構成する樹脂材料についての言及がなく、やはり、上述した問題点を解決する手段を開示していない。
本発明の課題は、絶縁被覆による耐衝撃性、耐振動性、耐久性を損なうことなく、コアサイズを大きくし、電気的特性を向上させたコイル装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a coil device in which the core size is increased and the electrical characteristics are improved without impairing the impact resistance, vibration resistance and durability of the insulating coating.
本発明のもう一つの課題は、温度変動によるインダクタンス値の変化量を小さくしたコイル装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a coil device in which the amount of change in inductance value due to temperature fluctuation is reduced.
上述した課題を解決するため、本発明は、コイルが巻かれたコアを収容するキャビティを備え且つ収容時の該コアに向けて突出する複数の突起を前記キャビティ内に備えた下型及び上型を用意し、前記コイルが巻かれた前記コアを前記キャビティ内に収容し、前記下型及び上型と前記コア及びコイルとの間に、溶融樹脂を注入し、該コア及びコイルの周囲に絶縁被覆体を形成する、コイル装置の製造方法であって、前記コア及びコイルは、前記複数の突起によって前記キャビティ内で位置決めされている。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a lower mold and an upper mold that include a cavity that accommodates a core around which a coil is wound and that have a plurality of protrusions that project toward the core when accommodated. The core around which the coil is wound is accommodated in the cavity, molten resin is injected between the lower mold and the upper mold, and the core and the coil, and is insulated around the core and the coil. A method of manufacturing a coil device that forms a covering, wherein the core and the coil are positioned in the cavity by the plurality of protrusions.
上述したように、本発明に係るコイル装置は、絶縁被覆体を含み、絶縁被覆体は、前記コア及び前記コイルを被覆している。この構造によれば、絶縁被覆体により、コア及びコイルを保護し、信頼性に優れたコイル装置を実現できる。 As described above, the coil device according to the present invention includes an insulating cover, and the insulating cover covers the core and the coil. According to this structure, the core and the coil are protected by the insulating cover, and a coil device having excellent reliability can be realized.
本発明において、重要な点の一つは、コア及びコイルが、絶縁被覆体のほぼ中央部に位置決めされていることである。このような構造によると、コア及びコイルの絶縁被覆体の内部に封じ込めて、コア及びコイルの全体的又は部分的な露出を防ぎ、耐衝撃性及び耐振動性に優れた高信頼度のコイル装置を実現することができる。しかも、絶縁被覆体の厚みを、必要最小値に設定できるから、定められたコイル装置の外形寸法に対して、内部のコア及びコイルの外形寸法を、相対的に大きく設定し、優れた電気的特性を得ることができる。 In the present invention, one of the important points is that the core and the coil are positioned substantially at the center of the insulating covering. According to such a structure, a highly reliable coil device that is sealed inside the core and coil insulation covering body, prevents the entire exposure of the core and the coil, and is excellent in impact resistance and vibration resistance. Can be realized. In addition, since the thickness of the insulation coating can be set to the minimum required value, the outer dimensions of the inner core and the coil are set relatively large with respect to the determined outer dimensions of the coil device, and excellent electrical Characteristics can be obtained.
本発明において、もう一つの重要な点の1つは、絶縁被覆体が熱可塑性絶縁樹脂でなることである。絶縁被覆体を、熱可塑性絶縁樹脂材料で構成すると、熱硬化性絶縁樹脂材料で構成した場合と比較して、温度変動によるインダクタンス値の変化量を小さくし得る。これは、絶縁被覆体を、熱可塑性絶縁樹脂材料で構成すると、熱硬化性樹脂材料で構成した場合よりも、コアに対する絶縁被覆体の熱膨張、収縮の影響が軽減され、コアにおける熱応力が低減され、コアが本来有する磁気特性を発揮させることができるためと推測される。絶縁被覆体は、好ましくは、液晶ポリマーで構成する。 In the present invention, another important point is that the insulating covering is made of a thermoplastic insulating resin. When the insulating cover is made of a thermoplastic insulating resin material, the amount of change in inductance value due to temperature fluctuation can be reduced as compared with a case where the insulating cover is made of a thermosetting insulating resin material. This is because if the insulating cover is made of a thermoplastic insulating resin material, the thermal expansion and contraction of the insulating cover on the core is less affected than the case where the insulating cover is made of a thermosetting resin material. This is presumably because the magnetic properties inherent to the core can be exhibited. The insulating covering is preferably composed of a liquid crystal polymer.
本発明のコイル装置の具体的適用例は、アンテナ、特に車載用アンテナ、トランスポンダ、電子機器のインダクタ等である。 Specific examples of application of the coil device of the present invention are antennas, particularly in-vehicle antennas, transponders, inductors for electronic devices, and the like.
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
(a)絶縁被覆による耐衝撃性、耐振動性、耐久性を損なうことなく、コアサイズを大きくし、電気的特性を向上させたコイル装置を提供することができる。
(b)温度変動によるインダクタンス値の変化量を小さくしたコイル装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(A) It is possible to provide a coil device in which the core size is increased and the electrical characteristics are improved without impairing the impact resistance, vibration resistance, and durability due to the insulating coating.
(B) It is possible to provide a coil device in which the amount of change in inductance value due to temperature fluctuation is reduced.
図1は本発明に係るコイル装置の断面図、図2は図1に示したコイル装置において、端子を曲げる前の状態を示す斜視図である。図示実施例のコイル装置は、アンテナ、車載用アンテナ、トランスポンダ、電子機器のインダクタ等に用いることもできる。図示されたコイル装置は、コア1と、コイル4と、2つの端子51、52と、絶縁被覆体7とを含む。
コア1は、コイル巻回部11と、2つのつば部21、22とを含む。図示実施例のコア1は、フェライトでなり、フェライト粉末の焼結体、フェライト棒材の機械加工または両者の組み合わせによって得ることができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a coil device according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a state before a terminal is bent in the coil device shown in FIG. The coil device of the illustrated embodiment can also be used for an antenna, an in-vehicle antenna, a transponder, an inductor of an electronic device, and the like. The illustrated coil device includes a
The
コイル巻回部11は、長手方向Xに延びている。図示実施例において、コイル巻回部11は、四角形断面である。この他、他の多角形断面、円形断面または楕円形断面等、任意の断面形状を採用することができる。コイル巻回部11は、長手方向Xに長く延びる細長い形状を有している。
The
つば部21、22のそれぞれは、コイル巻回部11の長手方向Xの両端に、コイル巻回部11と同体に備えられ、長手方向Xの外端面に、溝31、32を有している。つば部21、22は、溝31、32の存在しない位置における断面が四角形断面である。つば部21、22の外側エッジ部分及び内側角部は、丸みを持たせ、または、微少の面取りをしてあることが好ましい。
Each of the
溝31、32のそれぞれは、深さ方向が長手方向Xと一致し、厚さ方向Zの溝幅を有し、幅方向Yに延びており、溝幅Z3が底部に向かって狭くなっている。この構造によれば、つば部21、22の長手方向Xの寸法に対する溝31、32の深さ選定によって、耐衝撃性及び耐振動性に優れた高信頼度のコア及びコイル装置を得ることができる。
Each of the
溝31、32は、図示では、両傾斜面が底部で交わり、深さ方向が長手方向Xと一致するほぼ完全なV状である。この他、底部が平坦面となっている形状または円弧面となっている形状等であってもよい。また、図示では、つば部21、22の全幅にわたって形成されているが、全幅よりも短く、両端で閉じているような構造であってもよい。
In the drawing, the
コア1には、コイル4及び端子51、52が組み合わされている。コイル4は、コア1のコイル巻回部11に巻かれている。コイル4の巻数、線径等は得ようとするコイル装置によって異なる。
The
端子51、52のそれぞれは、金属板材でなり、内側に折り曲げられた2箇所の折り曲げ部分を有し、一端がコア1の溝31、32に挿入され、かつ、固定され、コイル4の端末41、42が接続されている。端子51、52を構成する金属板材としては、非磁性で、バネ性のあるもの、例えば、燐青銅板またはSUS 304−CSP等のステンレス系金属板を用いることができる。
Each of the
端子51、52のそれぞれは、一端がコア1の溝31、32に挿入されている。溝31、32は、既に述べたように、溝幅が底部に向かって狭くなるから、端子51、52のそれぞれは、板厚によって定まる一定の位置で、溝31、32の内部に位置決めされる。このため、コア1に対する端子51、52の位置が、一義的に定まり、端子51、52の位置変動に伴う周波数−インダクタンス特性の変動、及び、周波数−Q特性の変動を生じなくなる。
One end of each of the
つば部21、22のそれぞれの溝31、32は、両傾斜面が底部で交わり、深さ方向が長手方向Xと一致し、厚さ方向Zの溝幅を有し、幅方向Yに延びている。したがって、端子51、52のそれぞれは、コア1のつば部21、22に対して、厚さ方向Zで見て、板面が互いに平行になるように、溝31、32に固定される。
Each of the
端子51、52は、溝31、32に充填された接着剤61、62により、溝31、32の内部に固定される。図示実施例において、端子51、52は、溝31、32の内部に挿入される一端に切欠を有している。このような構造であると、切欠の内部に接着剤61、62が充填されので、コア1に対する端子51、52の取り付け強度が向上する。
The
絶縁被覆体7は、コア1と、コイル4と、端子51、52の一部とを被覆する。この構造によれば、絶縁被覆体7により、コア1及びコイル4を保護するとともに、コア1に対する端子51、52の結合強度を向上させ、機械的信頼性に優れたコイル装置を実現できる。
The insulating cover 7 covers the
コア1及びコイル4は、絶縁被覆体7のほぼ中央部に位置決めされている。即ち、図1において、コア1の上面及び下面を被覆する絶縁被覆体7の厚みt1、t2がほぼ等しい。図示はされていないが、上面及び下面に垂直な断面で見て、上面及び下面に連なる両側面においても、絶縁被覆体7の厚みは、上面及び下面における被覆の厚みt1、t2とほぼ等しくなる。このような構造によると、コア1及びコイル4の絶縁被覆体7の内部に封じ込めて、コア1及びコイル4の全体的又は部分的な露出を防ぎ、耐衝撃性及び耐振動性に優れた高信頼度のコイル装置を実現することができる。
The
しかも、コア1及びコイル4を、絶縁被覆体7のほぼ中央部に位置決めしてあるから、絶縁被覆体7の厚みt1、t2を、必要最小値に設定できる。このため、定められたコイル装置の外形寸法に対して、内部のコア1及びコイル4の外形寸法を、相対的に大きく設定し、優れた電気的特性を得ることができる。
In addition, since the
図3は、コア1及びコイル4を、絶縁被覆体7のほぼ中央部に位置決めするのに適したモールド工程を示す図である。図3の例では、下型A及び上型Bのキャビティ内に、ほぼ同一高さの突起A1、B1を設け、突起A1、B1によって、コア1及びコイル4を、下型A及び上型Bの内部の所定位置に、正確に位置決めする。突起A1、B1は、その先端が、コア1の表面から僅かに離れていることが好ましい。これにより、コア1及びコイル4は、絶縁被覆体のほぼ中央部に位置決めされ、絶縁被覆体7から外部に露出することなく、絶縁被覆体7よって完全に被覆される。
FIG. 3 is a diagram showing a molding process suitable for positioning the
また、上記モールド工程によれば、突起A1、B1によるコア1及びコイル4の位置規制により、下型A及び上型Bとコア1及びコイル4との間の空隙G1、G2を一定に保つことができるので、絶縁被覆体7の厚みt1、t2(図1参照)を、必要最小値に設定できる。このため、定められたコイル装置の外形寸法に対して、内部のコア1及びコイル4の外形寸法を、相対的に大きく設定し、優れた電気的特性を得ることができる。
Further, according to the molding process, the gaps G1 and G2 between the lower mold A and the upper mold B and the
絶縁被覆体7は、熱可塑性絶縁樹脂でなる。絶縁被覆体7を、熱可塑性絶縁樹脂で構成すると、熱硬化性絶縁樹脂で構成した場合と比較して、コア1に対する絶縁被覆体の熱膨張、収縮の影響が軽減される。このため、コア1における熱応力が低減され、温度変動によるインダクタンス値の変化量を小さくし得る。
The insulating cover 7 is made of a thermoplastic insulating resin. When the insulating cover 7 is made of a thermoplastic insulating resin, the effects of thermal expansion and contraction of the insulating cover on the
図4は温度−L変化率特性データを示す図である。図において、横軸に温度(℃)をとり、縦軸にインダクタンスの変化率であるL変化率(%)をとってある。曲線Crは絶縁被覆体7を持たない場合の特性、曲線C1は、絶縁被覆体7として、熱可塑性樹脂(液晶ポリマー)を用いた本発明に係るコイル装置の特性、曲線C2は、絶縁被覆体7として、熱硬化性樹脂(ジアリル樹脂)を用いたコイル装置の特性を示している。特性曲線Cr、C1、C2のいずれも、絶縁被覆体7の点を除いて、図1、図2に示した構造を持つコイル装置によって得られたものである。 FIG. 4 is a diagram showing temperature-L change rate characteristic data. In the figure, the horizontal axis represents temperature (° C.), and the vertical axis represents L change rate (%), which is the change rate of inductance. Curve Cr is a characteristic when the insulation coating body 7 is not provided, curve C1 is a characteristic of the coil device according to the present invention using a thermoplastic resin (liquid crystal polymer) as the insulation coating body 7, and curve C2 is an insulation coating body 7 shows the characteristics of a coil device using a thermosetting resin (diallyl resin). The characteristic curves Cr, C1, and C2 are all obtained by the coil device having the structure shown in FIGS. 1 and 2 except for the point of the insulating cover 7.
図4を参照すると、絶縁被覆体7として、熱硬化性樹脂を用いた場合、特性曲線C2として示すように、温度―L変化率特性が、基準となる特性曲線Crから大きく乖離する。これに対して、本発明に係るコイル装置は、基準となる特性曲線Crにきわめて近似した温度―L変化率特性を示す。これは、絶縁被覆体7を、熱可塑性絶縁樹脂で構成すると、熱硬化性樹脂で構成した場合(特性曲線C2)よりも、コア1に対する熱膨張、収縮作用の影響が小さくなり、コア1の応力が低減され、コア1が本来有する磁気特性(特性曲線Cr)を発揮させることができるためと推測される。
Referring to FIG. 4, when a thermosetting resin is used as the insulating coating 7, the temperature-L change rate characteristic is greatly deviated from the reference characteristic curve Cr as shown as a
1 コア
11 コイル巻回部
4 コイル
7 絶縁被覆体
1
Claims (4)
前記コイルが巻かれた前記コアを前記キャビティ内に収容し、
前記下型及び上型と前記コア及びコイルとの間に、溶融樹脂を注入し、該コア及びコイルの周囲に絶縁被覆体を形成する、
コイル装置の製造方法であって、
前記コア及びコイルは、前記複数の突起によって前記キャビティ内で位置決めされている
コイル装置の製造方法。 A lower mold and an upper mold having a cavity for housing a core wound with a coil and having a plurality of protrusions projecting toward the core at the time of housing are prepared in the cavity,
The core around which the coil is wound is accommodated in the cavity,
Injecting a molten resin between the lower mold and the upper mold and the core and the coil to form an insulating coating around the core and the coil.
A method of manufacturing a coil device,
The method of manufacturing a coil device, wherein the core and the coil are positioned in the cavity by the plurality of protrusions.
前記複数の突起は、前記一対のつば部を上下から挟むような位置に形成されている
請求項1に記載のコイル装置の製造方法。 The core has a coil winding part and a pair of collar parts provided at both ends in the longitudinal direction,
The method of manufacturing a coil device according to claim 1, wherein the plurality of protrusions are formed at positions that sandwich the pair of flange portions from above and below.
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