JP4778081B2 - 巻き線一体型モールドコイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は巻き線一体型モールドコイルの製造方法に関するものである。

従来から、フェライトコアなどの巻芯に巻き線し、磁性体モールド成形材料で封止してなるモールドコイルは広く利用されている。従来のモールドコイルのモールド方法は、移送成形（トランスファ成形）や射出成型（インジェクション成形）を用いて成型される。（特許文献１、特許文献２参照）

従来はフェライトコアなどの磁性巻芯がないと特性の良いコイル（特にパワーインダクタ）はできなかった。

そこで、出願人は先に出願した特願２００８−１７０１６１等の手法、材料を用いて従来では不可能であったプラスチック成型で特性の良い巻き線一体型モールドコイルを提案した。

さらに出願人は、特願２００９−１４６０４７ではプラスチック圧縮成形法で巻き線一体型コイルを複数個同時に作成する手法を提案した。

特開平４−３３８６１３号公報 特開２００６−３２８４７号公報

一般的に複数個のコイルを成形した集合体は切断等により個別の成型体に分離されるが、取り扱い上その他の応力により発生する割れやかけの抑止のため角やバリを取る処理をする。

また、切断後外部電極を形成する導電性樹脂外部電極等の場合、角を十分に丸めないと密着強度が低下してしまう。

通常角やバリを取る方法として、バレル研磨機が使われる。バレル研磨機は、球状のメディアと試料と水等を容器内に入れ容器を回転等することにより試料やメディアに運動エネルギーを与え、主に摩擦により角やバリを取る。バレル研磨は、複数個の試料を同時に均等処理できるため、コスト的、信頼性的に有利である。

ところが、特にバレル研磨後コイル端末と外部電極を接合する巻き線一体型モールドコイルにおいて、該巻き線一体型モールドコイルのモールド樹脂は柔らかく衝撃と熱に比較的弱いので、削れたモールド材や研磨メディアかすがバレル研磨によってモールド材表面およびコイル端末に擦りつけられ付着し端末接合部の導通を阻害する。

また、特にコイルに銅や銅合金を使用した巻き線一体型コイルでは、バレル研磨中コイル端末導体が酸化しさらに導通を阻害する。

特に外部電極に導電性樹脂を使用したパワーインダクタは巻き線抵抗に比較して端末接合抵抗の比率が大きくなるため導通阻害の影響が出やすい。

これらの導通阻害は、初期的な直流抵抗の増加で現れる場合もあるが、ヒートサイクル試験やリフローその他の環境試験によって出現する場合もあり問題である。

さらに、金属磁性体粉末を含むモールド樹脂では、バレル研磨により金属表面が露出し錆が発生し、外観不良や電気的特性の低下を起こすことがある。

また、特にモールド成形後外部電極形成する巻き線一体型コイルにおいて、成形時モールド樹脂と巻き線の熱膨張の差等や切断時の応力等でモールド樹脂と引き出し電極間に隙間が発生するものがある。

発生した隙間に、水洗溶液やメッキ工程がある場合メッキ液等が入り込み、コイル内の隙間にたくさん溜めてリフロー等の加熱により破壊する場合がある。

本発明の巻き線一体型モールドコイルの製造方法は、モールドコイル成型体２を製した後、角をサンドブラスト法により丸めた後コイル端末３と外部電極４を接合したことを特徴とするものである。

本発明の巻き線一体型モールドコイルの製造方法は、モールド成形後サンドブラスト処理する前に熱硬化性樹脂の含浸を行ったことを特徴とするものである。

本発明の巻き線一体型モールドコイルの製造方法は、サンドブラスト後の洗浄時洗浄液に酸化防止剤を添加したことを特徴とするものである。

本発明の巻き線一体型モールドコイルの製造方法は、外部電極４が導電性樹脂により形成されていることを特徴とするものである。

本発明の巻き線一体型モールドコイルの製造方法は、外部応力による欠けや割れ、外部電極密着強度改善ができる外部電極接合面の角丸め加工による導通不良や抵抗値不良を軽減し、耐候性に優れることを特徴とするものである。

図１は本発明の一形態である巻き線を埋設したモールドコイル成型体を示した透過斜視図である。 図２は本発明の一形態であるモールドコイルを示した斜視図である。 図３は本発明の作成方法の一例を示すための治具とモールドコイル成形体を示した斜視図である。

以下、本発明の巻き線一体型モールドコイルの製造方法について添付図面を参照にしながら説明する。

本発明のモールドコイル５は、コイル１のような空芯コイルを磁性モールド成形材料等にてモールドした巻き線一体型コイルである。

本発明のコイル１は、導線に絶縁被覆がされ、自己融着性を有している方が良い。自己融着性を有している方がモールドコイル内の空隙がすくなくなり、コイル端末３とモールド樹脂の隙間等から侵入する水分等を保持する量が少なくなり、加熱によるポンピング現象が起きにくい。また、同様の理由で、平角線の外外巻きが密に巻けるため良い。図１の巻き線１は平角線の外外巻きで示した。

本発明のモールド成形は、個別の成形でも複数個の集合体成形でも良いが、生産コストの面で複数個集合体成形が良い。端末はモールド樹脂の外部に露出していればどのような形式でもよいが、図1のモールドコイル成型体２は、複数個のコイル１を埋設し、切断にて分離した形式で、コイル露出部は切断断面で示した。

特に、切断断面ではコイル端末３の露出断面が少ないため、バレル研磨時の削れカス、メディアカスの付着によって導通不良が起きやすい。（モールド樹脂は熱や外部の応力により変形等しやすく、露出断面を大きくしても多量に作ると導通不良等の問題が発生しやすい。）

成型体は、切断後熱硬化性樹脂に含浸硬化してコイル１とモールド樹脂の隙間を埋めるのが良い。コイル１とモールド樹脂は熱膨張が異なり、高温で成形される熱膨張応力や切断応力により隙間が形成しやすい。特にモールドコイルはコイル１の外周がモールドコイル成型体２の壁面ぎりぎりにくるよう成形できるので、その場合引き出し部が短くなりコイル１の巻き線隙間に水分等が侵入しやすい。

また、特に磁性体粉末等の含有量が多くなるとコイル１とモールド樹脂の密着強度も低下するためコイル端末３とモールド樹脂の間に隙間が生じやすい。

含浸した熱硬化性樹脂は、不要な樹脂を拭き取りや、洗浄、遠心分離等で除去し、所定の温度で硬化するのが良い。

モールドコイル成型体２は、複数個保持できるホールド穴７を有する図３成型体ホールド治具６に入れる。成形体ホールド治具６は、ゴム状の樹脂と金属よりなり樹脂部分でモールドコイル成型体２を側面より保持している。押え板はモールドコイル成型体の型端面を下から押え上方向からの風圧に耐える。モールドコイル成型体は長手寸法の約半分程度が上面に露出している。

このように複数個同時に処理できれば加工コストが低減でき良いが、風圧でモールドコイル成型体２が飛んでしまう等が発生する場合、個別に機械的に挟んで実施しても良い。

治具にセットしたモールドコイル成型体は、プラスチックやガラスをメディアにしたサンドブラストによりコイル端末３が露出し、外部電極で覆う部分の角をすべて丸める様所定量削る。削る量は風圧やメディアの種類、供給量、時間等で決める。サンドブラストは衝撃により角を削るため、該バレル研磨のように擦れないため、メディア等の付着がない。

成型体ホールド治具６と押え位置８を離し、成型体ホールド治具６より突き出したモールドコイル成型体２を成型体ホールド治具６の片面まで押し逆のコイル端末３面を同様に押し出し、同様にサンドブラスト処理する。こうすることにより、簡単に両面処理できコスト的に有利になる。

バレル研磨処理をしてから、該サンドブラスト処理をしてもコイル端末に付着した削りカスやメディアカスを除去することができるが、工程数が増えコスト高になる。

該サンドブラスト処理終了後、成型体ホールド治具６よりはずし、水洗した。水洗時特に銅および銅合金のコイル端末３は酸化しやすいため銅酸化防止材を添加する。酸化防止剤がないと端末部分の導通を阻害する場合がある。水洗後所定の方法で水分を除去する。

角を丸めたモールドコイル成型体２に外部電極４を形成する。外部電極４はメッキや、導電性樹脂により形成される。コイル端末３のバレル研磨による導通不良は、接合抵抗の大きな導電性樹脂電極で顕著になる。

外部電極は、半田濡れ、半田食われ対策にニッケルやスズ等のメッキを施す。金属系磁性粉末を含有するモールド樹脂は、酸性のメッキ液により浸食される場合があるが熱硬化性樹脂の含浸よって軽減される。

本実施例で製した図２のモールドコイル５の形状は長手＊幅＊厚みが２．５ｍｍ＊２．０ｍｍ＊１．２ｍｍである。

平均粒径３０μｍのアモルファス磁性粉を９２ｗｔ％、ノボラック型エポキシ樹脂とフェノールノボラック型樹脂が当量混合されたエポキシ樹脂混合物８ｗｔ％をニーダーにて１１０度４０分混合後、ＴＰＰをエポキシ樹脂混合物に対し０．０５ｗｔ％添加し３分混合後、冷却、粉砕し、０、５ｍｍ以下の粉末に調整した。

図１の巻き線１を準備した。線材は幅０．２５ｍｍ、厚み０．０６ｍｍの自己融着性の平角線を用い、巻き芯１ｍｍΦに外外巻きで１２ターン巻き、巻き線端末先端間距離をモールドコイル長手大きさの２、５ｍｍより１ｍｍ大きい２、６ｍｍになるよう切断し、縦横複数個所定位置にモールド成形し、個別に切断しモールドコイル成型体２を得た。

次に、酸無水物を硬化剤にした２液性エポキシ樹脂と複数個のモールドコイル成型体２を容器に入れ０．１気圧以下に減圧し気泡がなくなるまで保持し、ゆっくり大気圧にした。モールドコイル成型体２を容器より出し、遠心分離機で余分な樹脂を飛ばし、さらに布等で拭いた。

１５０度１ｈ保持しエポキシ樹脂を硬化させ、冷却した。

図３ホールド穴７は、外周がゴム製の材料で形成され、モールドコイル成型体より小さな楕円形に加工されている。そのホールド穴７に該エポキシ含浸モールドコイル成型体２を治具にて方向をそろえて所定位置に設置し、成型体ホールド治具６と押え板８を固定した。この時該モールドコイル成型体は押え板８に接触するようにした。治具に方向をそろえて設置しなくても良いが、条件によっては形状のバラツキが生じる場合がある。

成型体ホールド治具６上面よりサンドブラストの圧力により、ガラス粉末をモールドコイル成型体２にぶつけ角を丸めた。噴射圧力、時間、ノズル距離その他の条件はＲ０．３ｍｍになるよう設定した。

次に、成型体ホールド治具６を押え板８より外し、表裏を逆にして押え板に８押し付け逆の端末面を露出し固定した。同様にサンドブラストで処理した。

処理したモールドコイル成型体を成型体ホールド治具６より取りだし洗浄した。洗浄液には市販の銅酸化防止剤を所定量添加した。洗浄後８０度で乾燥した。

導電性樹脂を両コイル端末３に接合するよう形成し、その上に中性浴でニッケルとスズめっきをそれぞれ３μｍ、６μｍ厚のせモールドコイル５を得た。

モールドコイル成型体２の角を丸めてから端末処理する巻き線一体型モールドコイルにおいて、導通、抵抗値不良をなくし、耐環境性のある端末接合を複数個同時に低いコストで製することができる。

モールドコイル成型体２の角を丸めてから端末処理する巻き線一体型モールドコイルにおいて、端末面からの水分の侵入を押え加熱に強いコイルを製することができる。

１ コイル
２ モールドコイル成型体
３ コイル端末
４ 外部電極
５ モールドコイル
６ 成型体ホールド治具
７ ホールド穴
８ 押え板

Claims (1)

1. 磁性体粉末とエポキシ樹脂を主成分とするモールド樹脂で巻き線を封止したモールドコイルにおいて、モールド成形後、熱硬化性樹脂を減圧工程を経て含浸させる工程と、含浸工程後、空気によって加速された粉末の衝撃により成形品角の丸め加工と同時にコイル端末を露出する工程と、導電性樹脂でコイル端末と外部電極の接合工程を有することを特徴とするモールドコイルの製造方法。

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