JP4183487B2 - コイルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコイル製造方法に関し、特に小型かつ薄型のコイルに適したコイルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の平面モータとして、駆動用のコイルとマグネットとが対向されて配置され、電磁的な相互作用によってトルクを発生させる薄型の平面モータは既に知られている。この平面モータなどに使用されるコイルの製造方法は、例えば特許文献１〜３などに開示されているが、コイルの製造方法のひとつとして、絶縁層と導体層とからなるフィルムを巻き芯のまわりに巻回した後に所定の厚みに切断する方法がある。
【０００３】
以下、従来のコイルの製造方法について図８（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図８（ａ）において、１は巻き芯、２は導体層、３は絶縁層である。導体層２と絶縁層３とは接着されており、２層からなるフィルム４を形成している。巻き芯１は導電層２と電気的導通を確保した上で接合され、テンションをかけながらフィルム４を巻き芯１に巻き付けることにより、図８（ｂ）に示すような巻回体５を得る。次にこの巻回体５を所定の厚さに切断して図９に示すようなコイル６を得ていた。切断の具体的方法としてはダイシングソー、ワイヤソー、放電加工等の方法が用いられてきた。導体層２としては、電気抵抗の低いＣｕ等の金属が通常用いられ、切断時に伸びてバリを生じる。この際、積層された導体層２のバリ同士が互いに接触することにより、コイル６の短絡（コイル６における導体層２同士の短絡）を起こしてしまうという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、切断後にバリを除去するために、断面部分をエッチングする断面エッチング工程を加える工夫がなされてきた。すなわち、バリを良好に除去できれば、導体層２同士の接触によるコイル６の短絡を防止することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３０３０１３号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−２２３４２７号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平１０−３４１５４９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、断面エッチング工程を加えてコイル６を製造すると、以下のような課題を生じていた。すなわち、巻き芯１とフィルム４との間や、フィルム４同士間に間隙や巻きじわがあった場合、図９に示すような隙間９が生じ、この隙間９に臨む部分は導体層２が剥き出しになっているため、隙間９にエッチング液が入り込むことで導体層２が切断されてコイル６に断線部を生じることがあった。このため、切断前に隙間９に樹脂等の保護材を強制的に注入することも試みられてきたが、わずかな隙間９に保護材を均一に埋め込むことは困難であり、保護材の埋まらない隙間９ができてしまい、同様の問題を生じていた。
【０００９】
また、切断時にコイル６に加わる力によって、導体層２の材料が伸びたり、導体層２と絶縁層３との間が剥離したりして断面品質が低下し、巻き芯１とフィルム４との間や、フィルム４同士間に隙間を生じる問題もあった。この問題を解決するために、図８（ｃ）に示すように、巻回体５をジグ１１にはめ込んで樹脂等の保持材１２で固めた後に、ジグ１１ごと巻回体５を切断することが行われてきたが、切断時にかかる力で保持材１２および巻回体５に変形が生じ、十分な断面品質を得にくいという問題があった。
【００１０】
また、従来はコイル６の直径が数十ｍｍから数ｍｍ程度の比較的大きなサイズであったが、近年、コイル６を用いる電子機器の小型化に伴って直径が１ｍｍ程度の微小なコイル６が必要となっている。さらに、高占積率の実現のために、フィルム４の厚みも薄くなっている。このような、直径が５ｍｍ程度より小さい微小形状のコイル６では、隙間９の中に効果的に樹脂等の保護材を埋め込むことは非常に困難である。
【００１１】
本発明は上記問題や課題を解決するもので、小型化や薄型化に対応する場合でも、導体層同士の接触による短絡、ならびに導体層の断線や断面品質の低下を生じることがないコイルの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明のコイルの製造方法は、巻回体を保持材により固定した状態で切断した後、前記保持材を加熱することにより、コイルの切断面におけるフィルムとフィルムとの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に、前記保持材を埋め込んだことを特徴とする。
【００１３】
この製造方法によれば、小型化や薄型化に対応する場合でも、導体層同士の接触による短絡、ならびに導体層の断線や断面品質の低下を生じることがないコイルの製造方法ならびにコイルを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の本発明のコイルの製造方法は、導体層と絶縁層とを有する複数層のフィルムを巻き芯のまわりに巻回して巻回体を形成し、前記巻回体を保持材により固定した状態で所定の厚みに切断した後、前記保持材を加熱することにより前記巻回体の切断面におけるフィルムとフィルムの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に、前記保持材を埋め込み、続いて、前記導体層同士の切断面での短絡を除去するための断面エッチングを行うことを特徴とする。
【００１５】
この方法により、小型化や薄型化に対応できるコイルを製造するに際し、巻回体の切断面におけるフィルムとフィルムの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に保持材が埋め込まれるので、断面エッチング工程を行った際でも、エッチング液が前記隙間に入り込まず、その結果、導体層同士の接触による短絡、ならびに導体層の断線や断面品質の低下を生じることがなく、小型かつ薄型のコイルの断面品質を向上することができる。
【００１６】
請求項２に記載の本発明のコイルの製造方法は、導体層と絶縁層とを有する複数層のフィルムを巻き芯のまわりに巻回して巻回体を形成し、熱可塑性を有する保持材により前記巻回体を固定した状態で所定の厚みに切断した後、切断後の巻回体を保持材から取り出す前に、前記保持材を加熱して軟化させた状態で保持することにより、前記巻回体の切断面におけるフィルムとフィルムの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に、前記保持材を埋め込み、続いて、前記導体層同士の切断面での短絡を除去するための断面エッチングを行うことを特徴とする。
【００１７】
この方法により、小型化や薄型化に対応できるコイルを製造するに際し、巻回体の切断面におけるフィルムとフィルムの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に、加熱して軟化された保持材が埋め込まれるので、断面エッチング工程を行った際でも、エッチング液が前記隙間に入り込まず、その結果、導体層同士の接触による短絡、ならびに導体層の断線や断面品質の低下を生じることがなく、小型かつ薄型のコイルの断面品質を向上することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のコイルの製造方法において、切断用のジグに設けた溝に巻回体をはめ込むことで前記巻回体を固定し、前記切断用のジグの溝における底面と壁面とのなす角度をθとした場合に、（θｎ＋２５°）＞θ＞（θｎ−２５°）であることを特徴とする。
【００１９】
この方法によれば、コイル断面の外周に接する多角形の少なくともひとつの内角をθｎと、前記切断用のジグの溝における底面と壁面とのなす角度をθとの差が小さいため、切断工程時に、導体層が伸びたり、フィルム間や巻き芯とフィルムとの間の隙間が大きくなったりすることが抑制され、断面品質が低下することを抑制でき、ひいては、小型かつ薄型のコイルの断面品質を向上することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のコイルの製造方法において、切断用のジグに設けた溝に巻回体をはめ込むことで前記巻回体を固定し、前記切断用ジグの溝の断面形状を、巻回体の断面形状と相似形にしたことを特徴とする。
【００２１】
この方法によれば、切断用ジグの溝の断面形状を、巻回体の断面形状と相似形にしたので、切断工程時に、導体層が伸びたり、フィルム間や巻き芯とフィルムとの間の隙間が大きくなったりすることが抑制され、断面品質が低下することを抑制でき、ひいては、小型かつ薄型のコイルの断面品質を向上することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載のコイルの製造方法において、切断用のジグに設けた溝に巻回体をはめ込むことで前記巻回体を固定し、切断工程での巻回体の切り出し厚さをＷとしたときに、前記切断用ジグの溝における底面および壁面から、保持材で保持された巻回体までの距離Ｌが、Ｌ＜（Ｗ×３．５）を満たすことを特徴とする。
【００２３】
この方法によれば、切断工程時に、導体層が伸びたり、フィルム間や巻き芯とフィルムとの間の隙間が大きくなったりすることが抑制され、断面品質が低下することを抑制でき、ひいては、小型かつ薄型のコイルの断面品質を向上することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載のコイルの製造方法において、巻き芯断面の各辺を結んだ多角形が鋭角を有することを特徴とする。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６を用いて以下に説明する。
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態にかかるコイルとその製造方法を示す。
【００３２】
図１および図２において、１は最終的にコイル６の中心電極となる巻き芯、２は導体箔からなる導体層、３は絶縁層、１２は樹脂等からなる保持材である。ここで、最終的にコイル６の中心電極となる巻き芯１は導電性のある材料を用いればよく、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、やこれらを含む合金、鉄、ステンレス等を使用する。導体箔からなる導体層２の材料は導電材料を用いればよく、例えばＣｕ、Ａｌ、または、それらを含む合金等を用いればよい。さらに好ましくは、導体層２として電気抵抗を低くするためにＣｕがよい。また、絶縁層３は絶縁性を有する樹脂フィルム等を用いればよく、さらにその上に接着性を有する接着層を塗布すれば、導体層２と絶縁層３との層間接着力を得ることができる。また、絶縁層３として、加熱処理により接着性を示す、例えばＰＥＴ樹脂フィルムを用いれば、絶縁層３と接着層とを単一層で兼ねることができるため、さらによい。保持材１２は、後述する切断工程において巻回体５を保持するときに使用するものであり、巻回体５を切断した後にフィルム４同士間、あるいは巻き芯１とフィルム４との間に生じる隙間９に充填することで、導体層２が露出することを防止し、エッチング工程において生じる断線を防止する。
【００３３】
上記のごときコイル６を得るための製造方法を、図２を用いて以下に示す。
先ず、導体層２と絶縁層３との２層からなるフィルム４の端部を巻き芯１に接合する。巻き芯１と導体層２との接合方法は導電性の接着剤やハンダによる接合や、超音波接合によって実現できる。
【００３４】
次に、巻き芯１の周りに前記２層のフィルム４を所定回数巻回して、図２（ｂ）に示す巻回体５を作成する（巻回体作成工程）。例えば、巻き芯１の材料として直径約１．０ｍｍ、長さ６０ｍｍの台形断面のものを用い、４μｍ厚のＣｕからなる導体層２と１μｍ厚の接着層を兼ねたＰＥＴからなる絶縁層３との２層からなるフィルム４を巻き芯１に３０回巻き付けた場合、巻回体５の直径は１．３ｍｍ程度になる。
【００３５】
この巻回体５を１２０℃、３０分の熱処理で層間接着を行った後、図４（ｃ）に示すような切断用のジグ１１にはめ込み、保持材１２を充填して固化させることで固定した（保持固定工程）。ここで、切断用のジグ１１としてはダイシングソーで容易に切断できる材料が好ましく、例えば等方性黒鉛材が適している。また、保持材１２としては、加熱することで繰り返し軟化する性質を示すホットメルト系の仮止め接着剤を用いればよい。この場合に、絶縁層３に用いる材料が溶解しないような範囲の温度において作業を行う必要があるため、保持材１２としては、比較的低温で粘度が低くなる材料が良く、例えば日化精工株式会社製アドフィックスやアドフィックス−Ａ（製品名）が好ましい。本実施の形態では絶縁層３としてＰＥＴを用いたため、１２０℃で十分な粘度低下を得られる保持材１２の材料としてアドフィックス（製品名）を用いた。また、ジグ１１は等方性黒鉛材からなる幅１５ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚み５ｍｍの板材に幅１．５ｍｍ×長さ５０ｍｍ×深さ１．５ｍｍの溝１１ａを設けたものを使用した。
【００３６】
次に、このジグ１１をダイシングソーにて２５０μｍ厚に切断して（切断工程）、図３（ａ）に示す状態にした後、ホットプレートで１００〜１１０℃に加熱することで保持材１２を軟化させた。この状態で少なくとも３０秒以上、好ましくは１分間保持することにより図３（ｂ）で示すように、巻回体５の切断面５ａに残る保持材１２が溶け出して切断面５ａに存在する隙間に流れ込む（隙間埋込工程）。
【００３７】
次に、巻回体５を取り出した後に超音波洗浄で１３分間エタノール洗浄を行った（洗浄工程）。洗浄不足を起こすと巻回体５の切断面５ａに保持材１２が残ってエッチング不良を生じるが、洗浄過剰になると隙間に埋め込んだ保持材１２までが剥離するので、切断面５ａに保持材１２が残ったり、隙間に埋め込んだ保持材１２までが剥離しないように洗浄する必要がある。隙間に埋め込んだ保持材１２を残したまま切断面５ａを清浄化できる洗浄時間の範囲は、概ね５〜２０分であるが、特に１３分付近が最適である。
【００３８】
次に、切断面５ａにおける導体層２間ショートを除去するために、４．９ｗｔ％の塩化第２鉄水溶液に温度範囲２２．５℃±０．５℃において６分間エッチング処理を行った（エッチング工程）。さらに純水で超音波洗浄を５分、流水洗浄を１０分間行って残留イオンを除去した。この処理によって切断面５ａの導体層２（Ｃｕ）が１０〜２０μｍ後退して層間ショートが完全に除去されたコイル６を得ることができる。なお、切断工程後の保持材１２を剥離する工程において、隙間に保持材１２を流し込む時間を取らず、完全に保持材１２を洗浄してしまった場合には、従来と同様に、エッチング工程においてコイル６の断線が見られたが、本実施の形態においては断線するものは全くなかった。
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態にかかるコイルの製造方法を図４、図５を参照しながら説明する。
【００３９】
図４において、５は巻回体、１１は切断用のジグである。巻回体５における切断面５ａの外周に接する多角形のうちの２つの内角（この場合は、台形形状のコイル６の鈍角側の各内角）θｎは１１５°であり、切断用のジグ１１の溝１１ａにおける底面１１ｂと壁面１１ｃとのなす角度θも１１５°としている。このジグ１１を用いてダイシングソーにて２５０μｍ厚に切断したところ、断面における導体層２の伸び、およびフィルム４同士間や巻き芯１とフィルム４と間の隙間が抑制されており、良好な品質のコイル６を得た。
【００４０】
一方、図５に示すように、ジグ１１の溝の角度θを９０°とした場合は、切断時に保持材１２の変形が大きく、巻回体５が振動しながら切断される。したがって、導体層２の伸びや、フィルム４間や巻き芯１とフィルム４との間の隙間が大きくなり、断面品質が著しく低下した。また、場合によっては、巻回体５にかかる力によって巻回体５が破壊されてしまう場合もあった。
【００４１】
また、ジグ１１の溝の角度θが１４０°を超える場合も同様に、切断時における保持材１２の変形が大きくなり、断面品質の低下が見られた。
よって、断面品質の維持には、ジグ１１の溝の角度θとして、（θｎ＋２５°）＞θ＞（θｎ−２５°）なる範囲においての切断を行えばよく、さらに好ましくは、溝の角度θと巻回体５の内角θｎとの差を０として、切断用のジグ１１の断面形状を巻回体５の断面形状と相似形にすることで、良好な品質のコイル６を得る効果が最大となる。
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態にかかるコイルの製造方法を図６、図７を参照しながら説明する。
【００４２】
図６において５は巻回体、１１は切断用のジグである。巻回体５（コイル６）の内角（この場合は、台形形状のコイル５の鈍角側の内角）θｎは１１５°であり、ジグ１１に設けた溝１１ａの角度θも１１５°であるが、さらに、巻回体５からジグ１１の底面１１ｂまでの距離Ｌを０．４ｍｍとした。このジグ１１を用いてダイシングソーにて２５０μｍ厚に切断したところ、断面における導体層２の伸びや、フィルム４間や巻き芯１とフィルム４との間の隙間が抑制されており、良好な品質のコイル６が得られた。
【００４３】
一方、図７に示すように、巻回体５からジグ１１の底面１１ｂまでの距離Ｌを０．９ｍｍとした場合は、切削時に保持材１２の変形が大きくなり、巻回体５の倒れが生じ、切断面５ａが平面にならないことが多くなった。このことより、導体層２の伸びや、フィルム４間や巻き芯１とフィルム４との間の隙間が大きくなり、コイル６の断面品質が著しく低下した。
【００４４】
なお、保持材１２の変形量を小さくするためには保持材１２の量を低減すればよいが、巻回体５の切り出し厚さＷにも依存するため、切断用のジグ１１の溝１１ａにおける底面１１ｂおよび壁面１１ｃから保持された巻回体５までの距離をＬとしたとき、Ｌ＜（Ｗ×３．５）を満たす範囲であれば良好な断面を得ることができる。
【００４５】
また、これら第１〜第３の実施の形態に示したコイル６を、電子機器の１例としての平面モータに用いることで、平面モータとしても、小型かつ薄型で、かつ信頼性が高いものを実現できる。さらに、この平面モータを電子機器の他の例としての振動モータに用いることで、小型かつ薄型で、かつ信頼性が高い振動モータを実現できる。
【００４６】
また、この振動モータを電子機器のその他の例としての携帯端末の受信時動作用等に用いることで、携帯端末としても、小型かつ薄型で、かつ信頼性が高いものを実現でき、さらに、前記平面モータを記録媒体の回転手段として使用することで、電子機器のさらに他の例としての磁気記録用、あるいは層変化記録用、あるいは光磁気記録用のドライブ装置を、小型かつ薄型化して、かつ信頼性を向上させることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、導体層と絶縁層とを有する複数層のフィルムを巻き芯のまわりに巻回して巻回体を形成し、前記巻回体を保持材により固定した状態で所定の厚みに切断した後、前記保持材を加熱することにより前記巻回体の切断面におけるフィルムとフィルムの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に、前記保持材を埋め込むことで、導体層同士の接触による短絡、ならびに導体層の断線や断面品質の低下を生じることがなくなり、小型かつ薄型のコイルを実現できるだけでなく、その断面品質を向上することができて、信頼性が向上する。
【００４８】
また、切断後の巻回体を保持材から取り出す前に、前記保持材を加熱して軟化させた状態で保持することにより、前記巻回体の切断面におけるフィルムとフィルムの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に、前記保持材を埋め込むことにより、小さな隙間に対しても保持材を良好に埋め込むことができて、導体層同士の接触による短絡、ならびに導体層の断線や断面品質の低下を確実に防止することができる。
【００４９】
また、断面の外周に接する多角形の少なくともひとつの内角をθｎとし、前記切断用のジグの溝における底面と壁面とのなす角度をθとしたときに、（θｎ＋２５°）＞θ＞（θｎ−２５°）であるように製造したり、切断用ジグの溝の断面形状を、巻回体の断面形状と相似形にしたりすることで、切断工程時に、導体層が伸びたり、フィルム間や巻き芯とフィルムとの間の隙間が大きくなったりすることが抑制されて、断面品質が低下することを抑制できる。
【００５０】
また、巻回体の切り出し厚さをＷとしたときに、前記切断用ジグの溝における底面および壁面から、保持材で保持された巻回体までの距離Ｌが、Ｌ＜（Ｗ×３．５）を満たすように製造することで、切断工程時に、導体層が伸びたり、フィルム間や巻き芯とフィルムとの間の隙間が大きくなったりすることが抑制され、断面品質が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るコイルの製造方法により製造したコイルを示す正面断面図およびＩ−Ｉ線から見た矢視断面図
【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ同コイルの製造方法の巻回体作成工程を示す斜視図、（ｃ）は保持固定工程を示す斜視図
【図３】（ａ）および（ｂ）は同コイルの切断工程後の状態を示す斜視図および隙間埋込工程を示す斜視図
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るコイルの製造方法におけるコイル切断用のジグの形状を示す正面図
【図５】比較例としてのコイルの製造方法におけるコイル切断用のジグの形状を示す正面図
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るコイルの製造方法におけるコイル切断用のジグの形状を示す正面図
【図７】比較例としてのコイルの製造方法におけるコイル切断用のジグの形状を示す正面図
【図８】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来の製造方法の巻回体作成工程を示す斜視図、（ｃ）は同従来の製造方法の保持固定工程を示す斜視図
【図９】（ａ）および（ｂ）は従来の製造方法により製造したコイルを示す正面断面図およびＩＸ−ＩＸ線から見た矢視断面図
【符号の説明】
１ 巻き芯
２ 導体層
３ 絶縁層
４ フィルム
５ 巻回体
５ａ 切断面
６ コイル
９ 隙間
１１ ジグ
１２ 保持材

Claims (6)

1. 導体層と絶縁層とを有する複数層のフィルムを巻き芯のまわりに巻回して巻回体を形成し、前記巻回体を保持材により固定した状態で所定の厚みに切断した後、前記保持材を加熱することにより前記巻回体の切断面におけるフィルムとフィルムの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に、前記保持材を埋め込み、続いて、前記導体層同士の切断面での短絡を除去するための断面エッチングを行うことを特徴としたコイルの製造方法。
2. 導体層と絶縁層とを有する複数層のフィルムを巻き芯のまわりに巻回して巻回体を形成し、熱可塑性を有する保持材により前記巻回体を固定した状態で所定の厚みに切断した後、切断後の巻回体を保持材から取り出す前に、前記保持材を加熱して軟化させた状態で保持することにより、前記巻回体の切断面におけるフィルムとフィルムの間、あるいは巻き芯とフィルムとの間に生じる隙間に、前記保持材を埋め込み、続いて、前記導体層同士の切断面での短絡を除去するための断面エッチングを行うことを特徴としたコイルの製造方法。
3. 切断用のジグに設けた溝に巻回体をはめ込むことで前記巻回体を固定し、前記切断用のジグの溝における底面と壁面とのなす角度をθとした場合に、
   （θｎ＋２５°）＞θ＞（θｎ−２５°）
   であることを特徴とした請求項１または２に記載のコイルの製造方法。
4. 切断用のジグに設けた溝に巻回体をはめ込むことで前記巻回体を固定し、前記切断用ジグの溝の断面形状を、巻回体の断面形状と相似形にしたことを特徴とした請求項１または２に記載のコイルの製造方法。
5. 切断用のジグに設けた溝に巻回体をはめ込むことで前記巻回体を固定し、切断工程での巻回体の切り出し厚さをＷとしたときに、前記切断用ジグの溝における底面および壁面から、保持材で保持された巻回体までの距離Ｌが、
   Ｌ＜（Ｗ×３．５）
   を満たすことを特徴とした請求項１または２に記載のコイルの製造方法。
6. 巻き芯断面の各辺を結んだ多角形が鋭角を有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のコイルの製造方法。

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