JP4436590B2 - Thin coil manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気・電子回路や駆動回路に用いられる薄型コイルとその製造方法及び製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電気・電子回路は小型、薄型化が進展し、電子部品の小型・薄型化が要求されている。電子回路においても、従来の挿入型実装の形態から、表面実装の形態へ移行しており、チップ部品も小型化が進んでいる。しかしながら、パッシブ部品等の大容量の部品や、巻線コイル等の空間の特性を利用している部品については、十分な小型化が達成されているとは言えない状況にある。
【0003】
コイルについて小型化を図った例として、例えば特開平5−168202号公報には、導体箔と絶縁層とからなる積層体を所定回数で巻回して巻回部を得、これを所定の厚さに切断して形成される薄型コイルが記載されている。
その薄型コイルを製造する方法は、図5にフローチャートを示しているように、導体箔の表面に絶縁層を積層して絶縁層付き導体箔である積層体を形成する工程(S051)と、その積層体の側縁部を巻芯上に仮固定し、上記積層体に接着剤を塗布した後、巻芯のまわりに上記積層体を所定回数巻回して巻回部を形成してコイル原材を得る工程(S052)と、上記積層体の層間が完全に接着された後、巻芯を抜き取り、上記巻回部を所定の幅(厚み)にて切断する工程(S053)と、上記巻回部の切断面をエッチングする工程(S054)と、上記巻回部の切断面をコーティングすることにより保護する工程(S055)とを有する方法である。
かかる方法によれば、一回のプロセスにて同程度の抵抗値を有する複数の薄型コイルを製造することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成を有するコイルは巻回部を形成した後に巻芯を抜き取っていることによって、得られるコイルは中空の構造を有するコアレスコイルとなっている。このコイルはそれ自体が、厚さおよび差し渡し長さについて小寸法化されているため、巻芯を抜き取った後の内部空間にコアを挿入して使用することも容易ではなく、この内部空間を有効に利用することができなかった。
また、コイルに配線処理する場合には、線状の形態の電極を少なくとも2本取り付けることが必要となるため、機能構成をする際に、基板上においてコイルの占有する面積が、その方法によって得られたコイルの面積よりも大きくなってしまい、十分に小型化を図ることができなかった。
【0005】
更に、上記のような構成を有するコイルを使用する場合には、芯(コア)が存在しないことによって、巻回する回数に対して得られるインダクタンスはあまり高くすることができなかった。従って、比較的高いインダクタンスを所望する場合には、巻回数を更に増やさなければならず、結果的にコイルの外形寸法が大きくなっていた。
上記のような構成を有するコイルを製造する際に、切断にはマルチワイヤソー等の剪断力を適用する処理を用いることから、切断時に、切断面において導体箔の切断面にダレ等の変形を生じ、その変形部分が隣接する又は近傍に位置する導体箔同士の間に短絡を生じる可能性が無視できない程度で存在していた。そのような短絡を防止するために、特開平5−168202号公報では、コイルの切断面をエッチングする処理が必要となり、その処理の分だけ製造コストが増大するという、重大な課題を有していた。
【0006】
また、レーザ光を用いて被加工物を切断する従来の方法では、コリメートレンズ系を用いてレーザ光の焦点深度を調節していた。この方法を用いてコイル原材を切断しようとすると、コイル原材の表面部分(従って巻回部の外周部分)にレーザ光の焦点を結ばせる場合と、そこからレーザ光の焦点深度を深くしてレーザ光の焦点を巻回部の中心部付近で結ばせる場合とでは、レーザ光のスポット径に変動を生じていた。レーザ光のスポット径が変化するということは、巻回部の切断面が巻回部の厚み方向についてテーパーを持つことにつながり、その結果として、得られたコイルの巻回部の側面が、コア材の長手方向に対して厳密に垂直な側面を有することは困難でもあった。
【0007】
本発明は上記問題点に鑑み、小型で薄く、低コストで得られるコイルであって、表面実装の形態を得ることが可能な薄型コイルとその製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願の薄型コイルの発明は、第1の要旨において、コア材の周囲に、導体箔と絶縁層とを積層してなる積層体を渦巻き状に巻回してなる巻回部を配して形成される薄型コイルであって、導体箔は、少なくとも表面が導電性を有するコア材に接触することを特徴とする。
【0009】
本願の薄型コイルの発明は、第2の要旨において、棒状のコア材の周囲に、前記コア材の長手方向中心軸上の少なくとも2個所にそれぞれ、導体箔と絶縁層とを積層してなる積層体を渦巻き状に巻回してなる巻回部を配して形成される薄型コイルであって、導体箔は、少なくとも表面が導電性を有するコア材に接触することを特徴とする。このコイルは、薄型の多極コイルと称することもできる。
【0010】
上記の薄型コイルは、コア材の少なくとも1つの端面にはその端面から突出する形態の第1の電極が設けられており、巻回部の少なくとも1つの端面は絶縁層によって被覆され、巻回部の外周部には導体箔に電気的に導通する第2の電極が設けられていることを特徴とすることもできる。
上記の薄型コイルにおいて、コア材は、ステンレス鋼、金、銀、銅及びそれらの合金等から選ばれる導電性材料によって形成されているという特徴を有することもできる。
上記の薄型コイルにおいて、コア材は、非導電性材料からなる本体部と、本体部の表面を被覆する導電性材料からなる被覆層とを有してなるという特徴を有することもできる。
【0011】
上記の薄型コイルにおいて、導体箔は、金、銀、銅及びそれらの合金から選ばれる導電性材料によって形成され、絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリスルホン(PS)、ポリイミド(PI)、 ポリエーテルニトリル(PEN)から選ばれる非導電性材料によって形成されるという特徴を有することもできる。
上記の薄型コイルは、全体として円板状の形態を有することを特徴とすることもできる。
上記のような薄型コイルは、携帯電話又はモータに適用することができる。
【0012】
また、本願の薄型コイルの製造方法の発明は、棒状のコア材の長手方向側面に、コア材の表面と導体箔との間を電気的に接続して、導体箔と絶縁層とからなる積層体を所定の回数で巻回することによって巻回部を形成し、コイル原材を得ること、並びに前記コイル原材を、その長手方向について所定の厚みを有するように、その長手方向に対して垂直な少なくとも2つの面において532nm〜10.6μmの波長のレーザ光を用いて巻回部を切断することを特徴とする。
上記の薄型コイルの製造方法の発明は、巻回部の切断面と同一平面の端面を有するようにコア材をも切断することを特徴とすることもできる。
【0013】
本願の薄型コイルの製造装置に係る発明は、棒状のコア材の長手方向側面に、導体箔と絶縁層との積層体を所定回数で巻回してなる巻回部が配されているコイル原材を保持するホルダ部と、前記ホルダ部の側方に配置されるレーザ光源と、ホルダ部を基準にしてレーザ光源の反対側に配置される集光用ミラーとを有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この出願に係る各発明について説明する。
尚、本願の明細書に添付する図面において、コア材1及び巻回部4、並びに得られる薄型コイルの端面における平面形状(以下、端面形状とも称する)は円形形状を示しているが、コア材1及び巻回部4並びに薄型コイルの端面形状はこれに限らず、種々の形状とすることができる。薄型コイルの端面形状は、基本的にはコア材1の端面形状によって定まることから、コイルの目的及び用途に応じて、コア材1の形状に、任意の種々の形状、例えば、円形、長円形、扇形、三角形、四角形、その他の多角形、またはこれら種々の多角形の形状の一部と、円若しくは長円の一部又はその他の種々の形状の曲線とを組み合わせた形状を採用することができる。
【0015】
(実施の形態1)
図1は、本願に係る薄型コイルを製造する工程を摸式的に示している。図1において、1はコア材、2は積層体、3は接合工具である。この積層体2は、コア材1に直接接触する側の導体箔2cの裏面側に絶縁層2iを積層して形成されており、絶縁層付き導体箔と表現することもできる。
【0016】
コア材1は、種々の導電性材料、例えば種々のステンレス鋼(SUS)、金、銀、銅及びそれらの合金等から選ばれる導電性材料によって形成することができる。また、コア材1は、本体部を非導電性材料を用いて形成し、本体部の表面を導電性材料被覆層によって被覆して形成することもできる。その被覆処理は、メッキ、スパッタリング、蒸着等、被覆層を形成するために既に知られている種々の方法によって行うことができる。この例では、コア材1の表面、特に長手方向に延びる側面の表面には、良好な導電性を確保するために金メッキを施している。また、上記のいずれの場合であっても、コア材1の一方の端面には、導電性材料被覆層と電気的に接続して突出する電極を設けることができる。
【0017】
導体箔2cは、種々の導電性材料によって形成することができるが、金、銀、銅及びそれらの合金等から選ばれる導電性材料を用いることが好ましい。また、絶縁層2iは、種々の非導電性材料によって形成することができるが、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリスルホン(PS)、ポリイミド(PI)、 ポリエーテルニトリル(PEN)等から選ばれる非導電性材料を用いることが好ましい。
【0018】
接合工具3は、接触している材料に対して熱及び/又は超音波を適用することができる工具である。図1において、絶縁層付き導体箔である積層体2を、コア材1の長手方向側面に対して導体箔2c側がコア材1に接触するように押し当てて、積層体2の絶縁層2iの上側から積層体2に対して接合工具3が熱及び/又は超音波を適用している状態を示している。従って、図1に示す状態で、接合工具3から積層体2に対して熱及び/又は超音波エネルギーを適用することによって、コア材1の表面に処理されている金と、コア材1に接触している導体箔2cの金属材料(例えば、銅)との間に金属結合的な接合を形成することができる。このようにして、コア材の少なくとも表面側を導電性材料によって形成すること、並びに、コア材1の表面と導体箔2cとの間を金属結合的な接合によって電気的に導通させる(電気的に接続する)ことにより、コア材1と導体箔2cの端部との間を非常に低いオーミック抵抗を有するように接続することができる。
【0019】
この状態から、コア材1を矢印の向きに回転させて、コア材1の周囲に積層体2を巻き付けることによって、図2に示すような端面を有する巻回部4を形成することができる。コア材1の側面に積層体2を巻き付けたことによって、図2の部分拡大図で示すように、巻回部4の端面において1つの半径方向について観察した場合に、最も外周側に絶縁層2iが現れ、その内側に導体箔2cが現れ、そこから半径方向内側へ向かって絶縁層2iと導体箔2cとが交互に現れる構成を巻回部4は有している。
【0020】
このようにしてコア材1の周囲に所定の巻回数の巻回部4を形成することによって、コイル原材が形成される。このようにして得られたコイル原材を、コア材1の長手方向について所定の厚み(例えば図6に示す厚みD1)を有するように、該長手方向に対して垂直な2つの面で切断することによって、図6に斜視図で示すような本願の発明に係る薄型コイルを得ることができる。
【0021】
以上のように本願発明の薄型コイルは、巻回部4の内側にコア材1が存在しているため、巻回部4の内側部分に空洞が存在する中空のコイル(コアレスコイル)とはならず、コイルが占める体積全体を十分かつ有効に利用することができる。
また、巻回部4を製造する過程において、コイルのインダクタンスをリアルタイムで測定しながら製造することが可能となる。従って、コイルのインダクタンスを測定しながら製造することによって、所望するインダクタンスが達成された時点を正確に認識することができ、その認識した時点とコイルの製造工程とをリンクさせることによって、必要な巻回数(従ってインダクタンス)を有するコイルを正確に得ることができ、精度の高い小型のコイルを製造することができる。
【0022】
従って、本発明によれば、コア材1、導体箔2c及び絶縁層2iのそれぞれの材料、並びに、薄型コイルとしての材料、寸法、形状等を適宜選択することによって、1nH〜1000μHのオーダーの範囲内で種々のインダクタンスを有する薄型コイルを得ることができる。
尚、本発明のコイルに関して「薄型」と称するのは、コイルの形状が薄型であること、即ちコイルの3次元的寸法に注目したときに、1つの方向の寸法(差し渡し長さL)よりももう1つの方向の寸法(厚さD)が相対的に小さいことを意味する。例えば図6に示すコイルは、差し渡し長さLよりも相対的に小さい厚みDを有している薄型コイルである。
【0023】
なお、本実施例ではコア材1の表面に金メッキを施したが、コア材1の材料として銅の棒材を用い、その表面に半田メッキを施してもよい。
また、接合工具3は必ずしも超音波を適用できる工具でなくてもよく、コア材1と導体箔2cとの接合には、熱を用いて金属ロウによる溶接を採用することもできる。
【0024】
(実施の形態2)
図3は、所定の巻回数の巻回部4がコア材1の長手方向側面に配されてなるコイル原材から、所定の厚み(例えば図6に示す厚みW1)を有する薄型コイルを切り出す(切断する)処理の方法及びその処理に用いる装置を摸式的に説明する図である。
図3に示す装置において、5は反射ミラー、6はレーザ光源、7は防禦板である。図3の装置の中央部にはホルダ部(図示せず)が設けられており、上記のようにして形成した長尺のコイル原材をそのホルダ部に取り付ける。図3においては、コイル原材は巻回部4として示している。
【0025】
ホルダ部の一方の側方には、コイル原材の切断に用いるレーザ光を発射できるレーザ光源6が配されており、ホルダ部を挟んでレーザ光源6の反対側の側方には集光用ミラーとしての機能を有する反射ミラー5が配されている。また、ホルダ部とレーザ光源6との間には、ホルダ部に取り付けたコイル原材をレーザ光が直接照射しないようにレーザ光を遮断する防禦板7が設けられている。
レーザ光源6から所定の波長のレーザ光を、図3において白抜きの矢印で示す向きに発射すると、防禦板7が存在する領域ではレーザ光が遮断されるため、防禦板7が存在しない領域のレーザ光だけが反射ミラー5に当たる。
【0026】
一方、反射ミラー5は、レーザ光源6からのレーザ光が当たって反射した後、所定の焦点距離で焦点を結ぶような程度に湾曲して設けられている。尚、反射ミラー5の背面側には1又はそれ以上の圧電素子8が本発明の目的に応じた位置に設置されており、圧電素子8は図外の制御機構に接続されている。従って、制御機構を制御することによって反射ミラー5の曲率を調節することができ、その結果、反射ミラー5によって反射されたレーザ光の焦点距離を微細に調節することができる。
【0027】
例えば、反射ミラー5は、鏡面を有するように研磨された片側表面を有する金属箔、例えばアルミニウム箔の背面側にベリリウム銅などの支持体を積層した構成とすることができ、その支持体の背面側には、PZT等の圧電素子8が適当な位置及び個数で取り付けられた構成を有することができる。圧電素子8に電圧を加えることによって反射ミラー5の形状を変形させ、反射ミラー5で反射したレーザ光が集光する焦点深度を制御することができる。この場合の反射ミラー5の構造、そこに配置する圧電素子8の種類及び取り付け位置、圧電素子8に加える電圧のレベルなどの条件については、当業者が目的に応じて実験等を通じて設定することができる。なお、積層体2における絶縁層がレーザ加工の熱に対して十分な耐性を有する場合には、防禦板7を省略することができる。
【0028】
反射ミラー5で反射したレーザ光がコイル原材上に結ぶ焦点深度を制御する処理と、コイル原材を保持するホルダ部を、コア材1の長手方向の中心軸を回転中心として回転させる動作とを連関させることによって、コア材1を切断することなく、巻回部4のみを切断することができる。この処理によって、コア材1を切断することなく、巻回部4のみをコア材1の長手方向について2以上の部分に分割することができ、例えば図7に示すような相互インダクタンス作用のある薄型コイルを形成することができる。当然のことながら、巻回部4と同じ平面にてコア材1を切断することによって、薄型コイルを形成することができる。
【0029】
レーザ光のスポット幅の寸法にもよるが、この加工の際に反射ミラー5によって反射されたレーザ光の焦点位置とコイル原材との間の、コア材1の長手方向についての相対的な位置関係を、微小な距離で変化(変位)させて切断を行うことによって、例えば図7に示すような相互インダクタンス作用のある薄型コイル(四極コイル)について、2つの巻回部4'及び4"のそれぞれの厚みD2及びD3や、2つの巻回部4'と4"との間隔Gをμm単位の精度で調節することができる。一例として、レーザ光源6から発射するレーザ光のビーム幅を10〜100μmとして、反射ミラー5の焦点深度を10μm〜10mmの範囲で調節できるようにすると、直径1μm〜10mmのコイル原材を切断することができる。
【0030】
また、レーザ光の波長に関しては、532nmの波長のレーザ光源を用いる場合には銅を切断する用途に適しており、10.6μmの波長のレーザ光源を用いる場合にはアルミニウムを切断する用途に適しており、532nm〜10.6μmの波長のレーザ光源を用いることによって種々の材料を用いたコイル原材を切断することができる。
【0031】
このように集光用ミラーとしての機能を有する反射ミラーを用いて、被加工物上にレーザ光の焦点を結ばせることによって切断を行うため、得られる薄型コイルの端面(レーザ光によって切断した面)がテーパーをもつことを防止して、実質的な平面の端面を有する薄型コイルを得ることが可能となり、また、そのような切断面の形状を安定して確保することが可能となる。
また、コリメートレンズ系を用いる場合には、コリメートレンズ系を物理的に移動させる必要があったために、加工する深さ方向に対して制約があったが、本発明の方法によれば、圧電素子を適切に配置及び制御して反射ミラーを操作することによって焦点深度をより広い範囲で自在に調節することが可能となり、深さ方向に対する従来の制約を取り除くことが可能となる。
【0032】
(実施の形態3)
次に、本発明の薄型コイルを実装する例を、図4を参照しながら説明する。図4において、9は基板、11は第1の電極、12は第2の電極、13は接合材料、14は絶縁層であり、また10は基板側に設けられた第3の電極である。尚、この実施の形態において、第1の電極としては中心部電極を、第2の電極としてコイルの外周側電極を想定している。
【0033】
図4に示しているコイルは、実施の形態1において説明した、コア材1の周囲に巻回部4を配して形成した本発明の薄型コイルであって、コア材1の下側に下向きに突出する電極を配することによって中心部電極11を設け、巻回部4の下側表面を絶縁層14によって被覆し、巻回部4の外周側に外周側電極12を設ける加工を施したものである。巻回部4の外周側において、絶縁層2iを剥離させて導体箔2cを露出させ、露出した導体箔2cに外周側電極12を接続している。
【0034】
また、コイルの下側表面は、例えば、コア材1に中心部電極11を形成した後、巻回部4の少なくとも一方の側面を覆うように絶縁層14を形成して、中心部電極11が絶縁層14よりも下側へ露出するように処理している。コア材1と中心部電極11との接続、及び巻回部4の外周側における導体箔2cと外周側電極12との接続は、例えば金属溶射等の手段によって行っている。更に、基板9側の電極10a及び10cは接合材料13(例えばハンダ)によって外周側電極12に電気的に接続されており、基板9側の電極10bは中心部電極11に直接接触することによって電気的に接続されている。
このようにして基板9に取り付けられた本発明の薄型コイルに対して、中心側の電極11と外周側の電極12との間で信号の出し入れを行わせることによって、コイルとしての機能を発揮させることが可能となる。
【0035】
【発明の効果】
以上のように本発明の薄型コイルによれば、コアをインダクタンスに利用することができるため、コイルの体積全体を有効に利用することができる。従って、コアを有さず同様の巻回部を有するコイルと比べると、本願の薄型コイルは相対的に少ない巻回数であっても、同等のインダクタンスを達成することができ、従ってコイルの外形寸法(体積)をより小さくすることができる。
本発明の薄型コイルでは、コア材の少なくとも表面を導電性とすることによって、コア材と導体箔の端部との間を非常に低いオーミック抵抗を有するように電気的に接合することができる。
【0036】
本発明の薄型コイルでは、コア材の1つの端面に直接中心部電極を設け、巻回部の外周側部分に直接外周側電極を設けることによって、コイルを基板に接続するための最初と最後の配線処理にリード線の形態の電極を用いる必要がないため、機能構成をする際に基板上でコイルが占有する面積を、従来の種類のコイルと比べてより小さくすることができ、従って、同等の特性を発揮するコイルどうしで比較した場合に、コイルの基板上での占有面積をより小さくすることができ、基板の一層の小型化を図ることができる。
更に、本発明の薄型コイルの製造方法によれば、巻回部及びコアの切断のために剪断力を適用せずにレーザ光を用いることから、切断時に導体の切断面を変形させることによって切断後の巻回部にショートを生じさせる可能性を排除して、切断面であるコイルの側面にエッチング等の処理を施す必要性をも排除できるため、製造コストを低減できる。
【0037】
本発明のコイルによれば、巻回部を形成する際の積層体の巻回数、巻回部の厚みD、四極コイルの場合には2つの巻回部の間隔Gを調節することによって、薄型でありながら、所望する大きさのインダクタンスを有するコイル、場合によって相互インダクタンス作用のある薄型コイルを形成することができる。
本発明の薄型コイルは、従来のコイルと対比して、同等の体積又は寸法を有する場合には、より優れたインダクタンス等の特性を有することができ、又は同等の特性を有する場合には、より小さな体積及び/又は寸法を有することができることから、より小型化することが目標とされている携帯電話やモータに用いることによって、携帯電話やモータの小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄型コイルを製造する工程を摸式的に説明する斜視図。
【図2】本発明の薄型コイルの側面図。
【図3】本発明の薄型コイルを製造する方法を説明する概略図。
【図4】基板上に実装した本発明の薄型コイルについて説明する断面図。
【図5】従来の薄型コイルの製造工程の概略を説明するフローチャート。
【図6】本発明の薄型コイルを摸式的に示す斜視図。
【図7】本発明の相互インダクタンス作用のある薄型コイルを摸式的に示す斜視図。
【符号の説明】
1・・・コア材、 2・・・積層体、 2c・・・導体箔、 2i・・・絶縁層、 3・・・接合工具、 4・・・巻回部、 5・・・反射ミラー、 6・・・レーザ光源、 7・・・防禦板、 8・・・圧電素子、 9・・・基板、 10a、10b、10c・・・電極、 11・・・第1の電極、 12・・・第2の電極、 13・・・接合材料、 14・・・絶縁層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin coil used in, for example, an electric / electronic circuit and a drive circuit, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electrical and electronic circuits have been reduced in size and thickness, and electronic components have been required to be reduced in size and thickness. Also in the electronic circuit, the conventional insertion-type mounting form has shifted to the surface-mounting form, and chip components are also becoming smaller. However, it cannot be said that sufficient miniaturization has been achieved for high-capacity components such as passive components and components utilizing space characteristics such as winding coils.
[0003]
As an example of miniaturization of a coil, for example, in JP-A-5-168202, a laminated body made of a conductive foil and an insulating layer is wound a predetermined number of times to obtain a winding portion, which has a predetermined thickness. A thin coil formed by cutting is described.
As shown in the flowchart in FIG. 5, the method of manufacturing the thin coil includes a step of forming a laminated body which is a conductive foil with an insulating layer by laminating an insulating layer on the surface of the conductive foil (S051), The side edges of the laminate are temporarily fixed on the core, and an adhesive is applied to the laminate, and then the laminate is wound a predetermined number of times around the core to form a winding portion to form a coil raw material. (S052), and after the layers of the laminate are completely bonded, the step of removing the winding core and cutting the winding portion with a predetermined width (thickness) (S053), and the winding The method includes a step of etching the cut surface of the part (S054) and a step of protecting the cut surface of the winding part by coating (S055).
According to this method, a plurality of thin coils having the same resistance value can be manufactured in one process.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the coil having the above-described configuration is a coreless coil having a hollow structure by removing the winding core after forming the winding portion. Since the coil itself is reduced in size and thickness, it is not easy to insert the core into the internal space after the winding core has been removed. Could not be used.
In addition, when wiring a coil, since it is necessary to attach at least two linear electrodes, the area occupied by the coil on the substrate can be obtained by the method when the functional configuration is performed. The area of the obtained coil becomes larger, and the size cannot be sufficiently reduced.
[0005]
Furthermore, when the coil having the above-described configuration is used, the inductance obtained with respect to the number of windings cannot be increased so much because the core does not exist. Therefore, when a relatively high inductance is desired, the number of turns must be further increased, resulting in an increase in the outer dimensions of the coil.
When manufacturing a coil having the above-described configuration, since a process that applies a shearing force such as a multi-wire saw is used for cutting, deformation such as sagging occurs on the cut surface of the conductive foil at the cut surface during cutting. Further, the possibility exists that the deformed portion may cause a short circuit between conductor foils that are adjacent or located in the vicinity of each other. In order to prevent such a short circuit, Japanese Patent Laid-Open No. 5-168202 has a serious problem that a process for etching the cut surface of the coil is required, and the manufacturing cost is increased by the amount of the process. It was.
[0006]
In the conventional method of cutting a workpiece using laser light, the depth of focus of the laser light is adjusted using a collimating lens system. When trying to cut the coil raw material using this method, the laser beam is focused on the surface portion of the coil raw material (and hence the outer peripheral portion of the winding portion), and the depth of focus of the laser light is increased from there. In the case where the focal point of the laser beam is connected near the center of the winding portion, the spot diameter of the laser beam varies. When the spot diameter of the laser beam changes, the cut surface of the winding portion has a taper in the thickness direction of the winding portion, and as a result, the side surface of the winding portion of the obtained coil becomes the core. It was also difficult to have sides that were strictly perpendicular to the longitudinal direction of the material.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a thin coil that can be obtained in a small, thin, and low cost, and that can obtain a surface-mounted form, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention of the thin coil of the present application is, in the first aspect, formed by arranging a winding part formed by winding a laminated body formed by laminating a conductor foil and an insulating layer in a spiral shape around the core material. The conductive foil is characterized in that at least the surface contacts the conductive core material.
[0009]
The thin coil invention of the present application is, in the second aspect, a laminate formed by laminating a conductor foil and an insulating layer in at least two places on the longitudinal central axis of the core material around the rod-shaped core material. It is a thin coil formed by arranging a winding part formed by winding a body in a spiral shape, and the conductive foil is characterized in that at least the surface is in contact with a conductive core material. This coil can also be referred to as a thin multipole coil.
[0010]
In the thin coil, at least one end face of the core material is provided with a first electrode protruding from the end face, and at least one end face of the winding part is covered with an insulating layer, and the winding part A second electrode that is electrically connected to the conductor foil may be provided on the outer peripheral portion of the substrate.
In the above-described thin coil, the core material may have a feature that it is formed of a conductive material selected from stainless steel, gold, silver, copper, and alloys thereof.
In the above thin coil, the core material may have a feature that it includes a main body portion made of a non-conductive material and a coating layer made of a conductive material covering the surface of the main body portion.
[0011]
In the above thin coil, the conductive foil is formed of a conductive material selected from gold, silver, copper and alloys thereof, and the insulating layer is polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PS), It may have a feature of being formed of a non-conductive material selected from polyimide (PI) and polyether nitrile (PEN).
The thin coil may have a disk shape as a whole.
The thin coil as described above can be applied to a mobile phone or a motor.
[0012]
In addition, the invention of the thin coil manufacturing method of the present application is a laminate comprising a conductor foil and an insulating layer electrically connected between the surface of the core material and the conductor foil on the longitudinal side surface of the rod-shaped core material. A winding part is formed by winding the body at a predetermined number of times to obtain a coil raw material, and the coil raw material has a predetermined thickness with respect to the longitudinal direction of the coil raw material. The winding portion is cut using laser light having a wavelength of 532 nm to 10.6 μm on at least two perpendicular surfaces.
The invention of the above-described method for manufacturing a thin coil can also be characterized in that the core material is also cut so as to have an end face that is flush with the cut surface of the winding portion.
[0013]
The invention relating to the thin coil manufacturing apparatus according to the present application provides a coil raw material in which a winding portion formed by winding a laminated body of a conductor foil and an insulating layer a predetermined number of times is disposed on a longitudinal side surface of a rod-shaped core material. And a laser beam source disposed on the side of the holder unit, and a condensing mirror disposed on the opposite side of the laser beam source with respect to the holder unit.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, each invention according to this application will be described with reference to the drawings.
In the drawings attached to the specification of the present application, the
[0015]
(Embodiment 1)
FIG. 1 schematically shows a process for manufacturing a thin coil according to the present application. In FIG. 1, 1 is a core material, 2 is a laminated body, and 3 is a joining tool. This
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The joining
[0019]
From this state, the
[0020]
Thus, the coil raw material is formed by forming the winding
[0021]
As described above, the thin coil according to the present invention has the
Further, in the process of manufacturing the winding
[0022]
Therefore, according to the present invention, each material of the
The term “thin” for the coil of the present invention means that the shape of the coil is thin, that is, when attention is paid to the three-dimensional dimension of the coil, the dimension is smaller than the dimension in one direction (passing length L). It means that the dimension in the other direction (thickness D) is relatively small. For example, the coil shown in FIG. 6 is a thin coil having a thickness D that is relatively smaller than the passing length L.
[0023]
In the present embodiment, the surface of the
Moreover, the joining
[0024]
(Embodiment 2)
In FIG. 3, a thin coil having a predetermined thickness (for example, thickness W1 shown in FIG. 6) is cut out from a coil raw material in which winding
In the apparatus shown in FIG. 3, 5 is a reflecting mirror, 6 is a laser light source, and 7 is a fender. A holder portion (not shown) is provided at the central portion of the apparatus shown in FIG. 3, and the long coil raw material formed as described above is attached to the holder portion. In FIG. 3, the coil raw material is shown as a winding
[0025]
A laser light source 6 capable of emitting laser light used for cutting the coil raw material is disposed on one side of the holder portion, and a light collecting light is disposed on the side opposite to the laser light source 6 with the holder portion interposed therebetween. A
When laser light having a predetermined wavelength is emitted from the laser light source 6 in the direction indicated by the white arrow in FIG. 3, the laser light is blocked in the region where the fender plate 7 is present. Only the laser light strikes the
[0026]
On the other hand, the
[0027]
For example, the reflecting
[0028]
A process of controlling the depth of focus that the laser beam reflected by the reflecting
[0029]
Although it depends on the size of the spot width of the laser beam, the relative position in the longitudinal direction of the
[0030]
In addition, regarding the wavelength of the laser beam, it is suitable for cutting copper when using a laser light source having a wavelength of 532 nm, and suitable for cutting aluminum when using a laser light source having a wavelength of 10.6 μm. By using a laser light source with a wavelength of 532 nm to 10.6 μm, coil raw materials using various materials can be cut.
[0031]
Since the cutting is performed by focusing the laser beam on the workpiece using the reflection mirror having the function as a condensing mirror in this way, the end surface of the obtained thin coil (the surface cut by the laser beam) ) Can be prevented, and a thin coil having a substantially flat end face can be obtained, and the shape of such a cut surface can be stably secured.
Further, when the collimating lens system is used, it is necessary to physically move the collimating lens system, and thus there is a restriction on the depth direction to be processed. According to the method of the present invention, the piezoelectric element It is possible to freely adjust the depth of focus in a wider range by appropriately arranging and controlling the reflecting mirror and operating the reflecting mirror, and it is possible to remove the conventional restriction on the depth direction.
[0032]
(Embodiment 3)
Next, an example of mounting the thin coil of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, 9 is a substrate, 11 is a first electrode, 12 is a second electrode, 13 is a bonding material, 14 is an insulating layer, and 10 is a third electrode provided on the substrate side. In this embodiment, a central electrode is assumed as the first electrode, and an outer peripheral electrode of the coil is assumed as the second electrode.
[0033]
The coil shown in FIG. 4 is the thin coil of the present invention formed by arranging the winding
[0034]
The lower surface of the coil is formed, for example, by forming the
In this way, the thin coil of the present invention attached to the
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the thin coil of the present invention, since the core can be used for inductance, the entire volume of the coil can be used effectively. Therefore, compared to a coil without a core and having a similar winding part, the thin coil of the present application can achieve an equivalent inductance even with a relatively small number of turns, and thus the outer dimensions of the coil. (Volume) can be further reduced.
In the thin coil of the present invention, by making at least the surface of the core material conductive, the core material and the end portion of the conductor foil can be electrically joined so as to have a very low ohmic resistance.
[0036]
In the thin coil of the present invention, the center electrode is directly provided on one end face of the core material, and the outer peripheral electrode is directly provided on the outer peripheral portion of the winding portion, whereby the first and last coils for connecting the coil to the substrate are provided. Since it is not necessary to use electrodes in the form of lead wires for wiring processing, the area occupied by the coil on the substrate when functionally configured can be made smaller than that of conventional types of coils, and therefore equivalent. When the coils exhibiting the above characteristics are compared, the occupied area of the coil on the substrate can be further reduced, and the substrate can be further miniaturized.
Furthermore, according to the thin coil manufacturing method of the present invention, the laser beam is used without applying a shearing force for cutting the winding part and the core, so that the cutting is performed by deforming the cut surface of the conductor at the time of cutting. Since it is possible to eliminate the possibility of causing a short circuit in the subsequent winding portion and to eliminate the necessity of performing processing such as etching on the side surface of the coil which is a cut surface, the manufacturing cost can be reduced.
[0037]
According to the coil of the present invention, the number of turns of the laminate when forming the winding part, the thickness D of the winding part, and in the case of a quadrupole coil, the gap G between the two winding parts is adjusted to reduce the thickness. However, it is possible to form a coil having an inductance having a desired magnitude, and in some cases, a thin coil having a mutual inductance action.
The thin coil of the present invention can have more excellent characteristics such as inductance when having the same volume or size as compared with the conventional coil, or more when having the same characteristic. Since it can have a small volume and / or size, it can contribute to miniaturization of a mobile phone or a motor by using it for a mobile phone or a motor that is targeted for further miniaturization.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a process for manufacturing a thin coil of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the thin coil of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view for explaining a method for producing the thin coil of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a thin coil of the present invention mounted on a substrate.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the outline of a manufacturing process of a conventional thin coil.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a thin coil of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a thin coil having a mutual inductance action according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コイル原材を、その長手方向について所定の厚みを有するように、その長手方向に対して垂直な少なくとも2つの面において、レーザ光を用いて切断することを含んでなり、
巻回工程で、コイルのインダクタンスをリアルタイムで測定しながら、所望のインダクタンスを有するコイルを製造することを特徴とする薄型コイルの製造方法。The longitudinal side of the rod-shaped core material, and electrical connection between the surface and the conductor foil of the core material, a winding portion is formed by winding a laminate comprising the conductor foil and insulating layer Obtaining the coil raw material, and cutting the coil raw material using laser light on at least two surfaces perpendicular to the longitudinal direction so as to have a predetermined thickness in the longitudinal direction. Comprising
A method of manufacturing a thin coil, wherein a coil having a desired inductance is manufactured while measuring the inductance of the coil in real time in a winding step.
前記コイル原材を、その長手方向について所定の厚みを有するように、その長手方向に対して垂直な少なくとも2つの面において、レーザ光を用いて切断することを含んでなり、
レーザ光と組み合わせて、湾曲した集光用ミラーを用い、
前記集光用ミラーに設置された圧電素子によって前記集光用ミラーの曲率を調節することにより、レーザ光の焦点距離を調節することを特徴とする薄型コイルの製造方法。The longitudinal side of the rod-shaped core material, and electrical connection between the surface and the conductor foil of the core material, a winding portion is formed by winding a laminate comprising the conductor foil and insulating layer Obtaining the coil raw material, and cutting the coil raw material using laser light on at least two surfaces perpendicular to the longitudinal direction so as to have a predetermined thickness in the longitudinal direction. Comprising
In combination with a laser beam, using a curved condenser mirror,
It said current by adjusting the curvature of the optical mirror, the manufacturing method of the thin type coil you characterized and Turkey to adjust the focal length of the laser beam by a piezoelectric element installed in the condensing mirror.
前記ホルダ部の側方に配置されるレーザ光源と、
前記ホルダ部を基準にしてレーザ光源の反対側に配置される集光用ミラーと、
コイルのインダクタンスを測定する手段と
を有してなり、
コイルのインダクタンスの測定と前記巻回の工程とをリンクさせて行うことができる、請求項1に記載の方法を実施するための薄型コイルの製造装置。A holder part for holding a coil raw material in which a winding part formed by winding a laminated body of a conductor foil and an insulating layer at a predetermined number of times on a longitudinal side surface of a rod-shaped core material is disposed;
A laser light source disposed on a side of the holder part;
A condensing mirror disposed on the opposite side of the laser light source with respect to the holder part;
Means for measuring the inductance of the coil,
The apparatus for manufacturing a thin coil for carrying out the method according to claim 1, wherein the coil inductance measurement and the winding step can be linked to each other.
前記ホルダ部の側方に配置されるレーザ光源と、
前記ホルダ部を基準にしてレーザ光源の反対側に配置される集光用ミラーと、
コイルのインダクタンスを測定する手段と
を有してなり、
集光用ミラーに、前記集光用ミラーの曲率を調節するための圧電素子が設置されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の方法を実施するための薄型コイルの製造装置。A holder part for holding a coil raw material in which a winding part formed by winding a laminated body of a conductor foil and an insulating layer at a predetermined number of times on a longitudinal side surface of a rod-shaped core material is disposed;
A laser light source disposed on a side of the holder part;
A condensing mirror disposed on the opposite side of the laser light source with respect to the holder part;
Means for measuring the inductance of the coil,
Collecting the light mirror apparatus for manufacturing a thin coil for carrying out the method according to claim 2 or 3, characterized in that the piezoelectric element for adjusting the curvature of the mirror said condensing is installed.
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