JP3955854B2 - インダクタンス素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、チョークコイルやインダクタなどとして好適なインダクタンス素子の製造方法に関する。

従来、チョークコイルやインダクタなどとして用いられるインダクタンス素子としては、コイルからの磁束の漏洩を抑制するため、コイルの周囲に磁性体を含有する被覆層を形成し、コイルが巻装されたコア（センターコア）と、磁性体を含有する被覆層とにより閉磁路を構成するなどの方法が用いられている。
磁性体を含有する被覆層の形成方法としては、
（１）エポキシ樹脂等の樹脂溶液に磁性体（磁性粉）を混合し、樹脂を硬化させて成形する方法（例えば特許文献１参照）、
（２）磁性体（磁性粉）にバインダー樹脂を混合し、加熱及び加圧して成形する方法（例えば特許文献２参照）、
などが知られている。
特開２００２−００８９３１号公報 特開２００１−１８５４２１号公報

しかしながら、上記の方法（１）の場合、磁性粉の皮膜化のために樹脂溶液を用いているため、磁性体被覆層における磁性粉の比率が低くなりやすく、非磁性体である樹脂が混合されているため閉磁路特性に難がある。また、樹脂溶液と磁性体とを混合しているだけでは樹脂溶液と磁性体の比率が不均等になるおそれがある。樹脂溶液の比率が少なくなると流動性が乏しくなって型への充填が難しくなり、樹脂溶液の比率が多くなると充分な閉磁路特性を出しにくくなる。適切な比率に調整して管理する必要があるため、手間がかかる。
上記の方法（２）の場合、加熱及び加圧のため生産設備が大型、高価になり、コストがかかるという難点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安価な設備で容易に製造することができるインダクタンス素子の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、平角線をエッジ方向に２列に重ね巻きにして、該平角線の両端部が巻線部の側面の同じ側で折り返されて該巻線部の外側に延出されているコイルが巻装されたコアを、ゴムからなる型の凹部に、前記コイルの折返し部を巻線部の上側に向けて収容し、且つ前記コイルの両端部が前記型の凹部から外に引き出された状態で、前記凹部に加熱によって自己融着性を呈する皮膜が設けられた磁性粉を、前記コイルの折返し部が該磁性粉に覆われるまで充填し、加熱によって前記磁性粉を自己融着させることで、前記コイルの巻線部及び折返し部の周囲に、前記自己融着性皮膜を有する磁性粉の自己融着によって磁性体被覆層を形成することを特徴とするインダクタンス素子の製造方法を提供する。
本発明のインダクタンス素子の製造方法においては、前記コイルが巻装されたコアを前記ゴムからなる型の凹部に収容する際、コアの両端部が型の凹部の側面に突き当たるように嵌め込むことが好ましい。

本発明によれば、良好な閉磁路特性を有し、小型で高性能なインダクタンス素子を得ることができる。生産手段が簡単なため、安価な設備で廉価に量産することが可能となる。
コイルの両端部が磁性体被覆層の外側に露出されているので、この露出部に配線（回路）を直接接続することができる。従って、外部電極を省略し、製造工程を簡略化できる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明のインダクタンス素子の一例を示す（ａ）片側切欠平面図、（ｂ）片側断面正面図である。図２は、図１のインダクタンス素子の外観斜視図である。図３は、図１のインダクタンス素子におけるコア及びコイルを示す分解斜視図である。図４は、図１のインダクタンス素子の製造過程を説明する図面であって、コイルをセンターコアに巻装した状態を例示する斜視図である。図５は、コイルが巻装されたコアを型の凹部に収容した状態を説明する図面である。図６は、図１のインダクタンス素子の製造過程を説明する図面であって、コイルの外周に磁性体被覆層を設けた状態を例示する斜視図である。

図１，図２に示すように、本形態例のインダクタンス素子１は、コイル４と、該コイル４が巻装されるコイル装着部２ａを有するコア２と、コイル４の周囲に形成された磁性体被覆層３を有する。

コア２はここでは四角形の平板状であり、コイル装着部２ａはコア２の両端部２ｂを除く中央部に設けられている。ここではコイル装着部２ａの幅はコイル４を構成する平角線の幅の約２倍になっており、重ね巻きにされた平角線がエッジ方向に２列に並ぶように形成されたコイル４を装着できるようになっている。コア２の両端部２ｂは、コイル４の外側に突出している。インダクタンス素子１を低背化（薄型化）するためには、コア２が平板状であることが好ましい。コア２は、高インダクタンスを得るため、透磁率の高いものが好ましい。透磁率の高いコアの材料としては、パーマロイや鉄などが挙げられる。

コイル４としては、例えば銅の平角線をα巻き（重ね巻きにされた導線の両端部が巻線の外側に出る巻き方）にした空芯コイルを用いることができる。コイル４の両端部は、巻線部４ａの巻き方向と直角な方向に折り返された折返し部４ｅを介し、巻線部４ａから外側に突出するように延出されている。つまり、コイル４はコア２のコイル装着部２ａに巻装される部分である巻線部４ａと、この巻線部４ａから延出された部分である両端部４ｂ，４ｂとを有する。コイル４の巻回数は特に限定されるものではなく、所望の特性が得られるように設定するのがよい。コイル４を構成する導線は丸線などでもよいが、占積率を高くできることから帯状の平角線が好ましい。

コイル４は巻線部４ａの中空部４ｄにコア２を貫通させることにより、コイル装着部２ａの周りにコイル４が巻き回された状態に装着することができるようになっている。コイル４の端部４ｂは、コイル４の側面の同じ側（図１（ｂ）では上側）から引き出されている。コイル４の両端部４ｂは、図１に示すように、磁性体被覆層３の外側に露出されている（以下の説明中、コイル４の端部４ｂを露出部４ｂということがある）。
コイル４の端部４ｂは、コア２の端部２ｂとその周囲に設けられた磁性体被覆層３の外面に沿って折り込まれ、コイル４の両端４ｃは、コイル４の折返し部４ｅとは反対の側（図１（ｂ）では下側）に達している。

本発明において、磁性体被覆層３は、自己融着性皮膜を有する磁性粉の自己融着によって形成されている。自己融着性皮膜を有する磁性粉としては、例えば、加熱により自己融着性を呈する皮膜をフェライト等の磁性体粉末の外面に薄く均一に形成したものが用いられる。自己融着性皮膜は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、エナメル、ポリウレタン樹脂など、熱溶融性を有する熱可塑性樹脂を用いることができる。これらの樹脂皮膜を設けた場合、例えば２００〜２５０℃に加熱することで粒子同士を自己融着させることができる上、自己融着の際に加圧は不要であり、常圧で実施可能である。
自己融着性皮膜の厚さは、好ましくは１μｍ以下である。これにより磁性体被覆層３における磁性粉の比率が高くなり、より優れた閉磁路特性を得ることができる。磁性粉の粒子径は、好ましくは５０〜２００μｍが望ましい。このような自己融着性皮膜を有する磁性粉を自己融着することにより、性質の優れた磁性体被覆層３を成形することができる。
ここでは磁性体被覆層３は、コイル４の巻線部４ａの外周と、コア２の両端部２ｂを被覆するように設けられている。磁性体は、フェライト等、電気絶縁性を有するものが好ましい、これにより、磁性体被覆層３の樹脂皮膜から磁性体が露出しても、ショートするおそれがなくなる。

このインダクタンス素子１を例えば基板上に実装するためには、図１（ｂ）に示すように、コイル４の両端４ｃが基板６側に面するようにインダクタンス素子１を配置し、コイル４の露出部４ｂと基板６の配線（電子回路等）とを電気的に接続する。コイル４と基板６との接続は、例えば半田や無鉛半田、導電性接着剤、ボンディングワイヤなどを用いることによって行うことができる。

次に、本形態例のインダクタンス素子１の製造方法について説明する。本製造方法においては、まず、図３に示すように、コイル４の中空部４ｄにコア２を挿入し、コイル４の巻線部４ａをコア２のコイル装着部２ａに装着する。コイル４は、端部４ｂが巻線部４ａの側面の同じ側（図３では上側）から引き出されたものである。これにより、図４に示すように、コイル４の両端部４ｂはコア２の端部２ｂの側に延出された状態になる。

次いで、図５に示すように、コイル４が巻装されたコア２をゴム型などの型５の凹部５ａに収容する。ここでは、コア２の両端部２ｂが型５の凹部５ａの側面に突き当たるように嵌め込まれている。この際、コイル４の端部４ｂはゴム型５の外に露出させておき、コイル４の折返し部４ｅが磁性体被覆層３に覆われ、コイル４の端部４ｂは磁性体被覆層３の外に露出するようにする。

次いで、型５の凹部５ａに自己融着性皮膜を有する磁性粉を充填して加熱する。これにより、磁性粉の周囲の自己融着性皮膜が熱溶融しながら自己融着するとともに、コイル４及びコア２の周囲に付着し、磁性体被覆層３が形成される。
さらに、コイル４の端部４ｂを磁性体被覆層３の外面に沿って折り込むことにより、図１，図２に示すようなインダクタンス素子１が得られる。

本形態例のインダクタンス素子１は、自己融着性皮膜を有する磁性粉の自己融着によって形成された磁性体被覆層３によってコイル４の周囲が被覆されているので、コア２と磁性体被覆層３とにより閉磁路が形成される。従って、良好な閉磁路特性を有する高性能なインダクタンス素子を得ることができる。
本形態例のインダクタンス素子の製造方法によれば、自己融着性を有する磁性粉の自己融着によって磁性体被覆層３を形成しているので、磁性体被覆層３の形成に圧粉や加圧成形が不要であり、コアと空芯コイルを組み立てることにより容易に製造できるので、小型のインダクタンス素子を得ることができる。生産手段が簡単なため、安価な設備で廉価に量産することができる。

自己融着の温度及び圧力は、従来の加圧成形による方法と比較して、より穏やかな条件を採用できるため、コイルを構成する線材へのダメージが少なく、品質や歩留まりを向上することができる。
自己融着性皮膜は磁性粉に対して薄く均一に形成されているので、磁性体被覆層３中の磁性粉の比率を高くし、優れた閉磁路特性を得ることができる。自己融着性皮膜を有する磁性粉は固体の微粒子であるために型に充填しやすく、計量も容易である。
樹脂皮膜と磁性体とが一体化されているので、樹脂と磁性体の比率が不均等になるおそれがなく、安定した閉磁路特性を得ることができる。

コイル４の両端部４ｂが磁性体被覆層３の外側に露出されているので、この露出部４ｂに回路を直接接続することができ、面実装型インダクタンス素子として好適である。基板の配線との接続のための外部電極を省略することができ、製造工程を簡略化できる。コイルと外部電極とを接続した溶接部がなく、レーザースポット溶接など微細な溶接技術の使用が不要であり、製造コストを低減することができる。コイル４の導線が平角線なので、露出部４ｂの幅が広く、基板側配線と接続しやすい。
コイル４の巻線部４ａや折返し部４ｅの外周が磁性体被覆層３で被覆されているので、導線の巻きずれや外力による傷つきを抑制できる。また、巻線部４ａが絶縁被覆されることにより、コイル４のショートを抑制することができる。

本発明のインダクタンス素子は、チョークコイルやインダクタなどとして利用することができ、また、基板に面実装するのに好適である。本発明のインダクタンス素子は、小型化が可能であり、携帯電話などの小型の機器に組み込む用途に最適である。本発明のインダクタンス素子は複数のコイルを設けることによりトランスを構成することもできる。また、本発明のインダクタンス素子の用途は、基板に実装される場合に限定されるものではなく、例えば導線などに接続して用いることもできる。

本発明のインダクタンス素子の一例を示す（ａ）片側切欠平面図、（ｂ）片側断面正面図である。 図１のインダクタンス素子の外観斜視図である。 図１のインダクタンス素子におけるコア及びコイルを示す分解斜視図である。 図１のインダクタンス素子の製造過程を説明する図面であって、コイルをセンターコアに巻装した状態を例示する斜視図である。 コイルが巻装されたコアを型の凹部に収容した状態を説明する図面である。 図１のインダクタンス素子の製造過程を説明する図面であって、コイルの外周に磁性体被覆層を設けた状態を例示する斜視図である。

符号の説明

１…インダクタンス素子、２…コア、３…磁性体被覆層、４…コイル、４ｂ…コイルの端部（露出部）、５…型、５ａ…型の凹部。

Claims (2)

1. 平角線をエッジ方向に２列に重ね巻きにして、該平角線の両端部が巻線部の側面の同じ側で折り返されて該巻線部の外側に延出されているコイルが巻装されたコアを、ゴムからなる型の凹部に、前記コイルの折返し部を巻線部の上側に向けて収容し、且つ前記コイルの両端部が前記型の凹部から外に引き出された状態で、前記凹部に加熱によって自己融着性を呈する皮膜が設けられた磁性粉を、前記コイルの折返し部が該磁性粉に覆われるまで充填し、加熱によって前記磁性粉を自己融着させることで、前記コイルの巻線部及び折返し部の周囲に、前記自己融着性皮膜を有する磁性粉の自己融着によって磁性体被覆層を形成することを特徴とするインダクタンス素子の製造方法。
2. 前記コイルが巻装されたコアを前記ゴムからなる型の凹部に収容する際、コアの両端部が型の凹部の側面に突き当たるように嵌め込むことを特徴とする請求項１に記載のインダクタンス素子の製造方法。

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