JP4816706B2

JP4816706B2 - コイル部品の製造方法及びコイル部品

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Publication number: JP4816706B2
Application number: JP2008268972A
Authority: JP
Inventors: 誠森田; 淳東海林; 恭平殿山; 健油川; 雅俊進藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2028-10-17
Also published as: JP2010098182A

Description

本発明は、コイル部品の製造方法及びコイル部品に関する。

巻線型のコイル部品として、巻芯部と当該巻芯部の両端に配置された一対の鍔部とを有するコア（いわゆる、ドラム型コア）と、巻芯部に巻回された巻線と、巻線を覆いつつ一対の鍔部の間の空間に充填された被覆部とを備えたものが知られている。従来、被覆部を形成する被覆材料には、比較的高いガラス転移点（８０℃〜１２０℃）を持つ硬い樹脂が用いられていたが、被覆部とコアとの間の熱膨張係数の差異により、熱衝撃が加わったときにコアの鍔部にクラックが発生し易いという問題があった。

そこで、上述の樹脂に比べて低いガラス転移点（例えば−２０℃）を持つ柔らかい樹脂を被覆材料に用いたコイル部品として、例えば特許文献１に記載の面実装コイル部品がある。このコイル部品では、ガラス転移点が−２０℃以下の磁性粉含有外装樹脂を被覆材料として用いることにより、コアの鍔部におけるクラックの発生を抑制している。
特開２００５−２１００５５号公報

しかしながら、上述したようなガラス転位点の低い被覆材料を用いた場合であっても、クラック抑制効果が得られるのは鍔部間の距離が１ｍｍ以下程度のコイル部品に限られ、鍔部間の距離が数ｍｍ以上のコイル部品では、クラック抑制効果が十分でないことがわかってきた。

これに加え、ガラス転位点の低い被覆材料を用いた被覆部では、その柔らかさに起因して粘着性を呈するため、壁面へのキャリアテープ・ゴミ等の付着、コイル部品同士の付着、傷や変形が生じやすいといった問題があった。また、巻線の周辺に閉じ込められた空気が逃げにくく、被覆材料を乾燥・硬化させる際、まとまった体積の空気が外部に逃げる際の通り道がピンホールとなって被覆部に残ってしまうという問題があった。これらの問題は鍔部間の距離が大きくなるほど顕著に発生するため、解決すべき技術的課題となっていた。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、コアにおけるクラックの発生を抑制でき、かつ粘着性に起因する問題を回避できるコイル部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係るコイル部品の製造方法は、巻芯部及び巻芯部の両端に配置された一対の鍔部を有するコアと、巻芯部に巻き回された巻線と、巻線を覆うように鍔部に挟まれた領域に設けられた被覆部と、を備えたコイル部品の製造方法であって、樹脂粉末と無機粉末と溶剤とを混合し、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の樹脂粉末に対して８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の無機粉末を含有する被膜材料を準備する工程と、巻線を覆うように鍔部に挟まれた領域に被膜材料を塗布し、これを乾燥及び硬化させて被覆部を形成する工程と、を含むことを特徴としている。

このコイル部品の製造方法では、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の樹脂粉末に対して８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の無機粉末を被覆材料に含有させることにより、被覆部とコアとの間の熱膨張係数差が十分に小さくなり、熱衝撃が加わったときにコアの鍔部にクラックが発生することを抑制できる。被覆材料に無機粉末を十分に含有させることで、被覆部が粘着性を呈しない程度の硬さを持つため、粘着性に起因する付着等の問題を回避できる。また、固形の樹脂粉末を溶剤で溶かして無機粉末と混合することで被覆材料の滑らかさが確保され、塗布時の作業性を十分に確保できる。さらに、このコイル部品の製造方法では、被覆材料を乾燥させる際、被覆材料に豊富に含まれる無機粉末同士が樹脂で覆われて互いに結合することにより、多孔質体が形成される。このため、巻線の周辺に閉じ込められていた空気が逃げ易くなっており、ピンホールの発生を防止できる。

また、樹脂粉末のガラス転移点は、８０℃以上であることが好ましい。この場合、被覆部の粘着性がより確実に抑えられる。

また、溶剤の沸点は、１００℃〜１６０℃であることが好ましい。沸点が１００℃未満の溶剤を用いると、巻線のワイヤ被膜を侵食してしまうおそれがある。また、沸点が１６０℃を超える溶剤を用いると、被覆材料が乾燥しにくくなるおそれがある。したがって、上記範囲の沸点を有する溶剤を用いることにより、ワイヤ被膜の侵食を抑え、かつ乾燥性に優れた被膜材料を形成できる。

また、無機粉末は、水酸化アルミニウムを含むことが好ましい。こうすると、被覆材料中での無機粉末の沈降を防止できる。また、被覆材料の難燃性を高めることが可能となる。

また、本発明に係るコイル部品は、巻芯部及び巻芯部の両端に配置された一対の鍔部を有するコアと、巻芯部に巻き回された巻線と、巻線を覆うように鍔部に挟まれた領域に設けられた被覆部と、を備えたコイル部品であって、被覆部は、樹脂粉末と無機粉末と溶剤とを混合し、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の樹脂粉末に対して８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の無機粉末を含有する被膜材料を、巻線を覆うように鍔部に挟まれた領域に被膜材料を塗布し、これを乾燥及び硬化させることにより多孔質体となっていることを特徴としている。

このコイル部品では、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の樹脂粉末に対して８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の無機粉末を被覆材料に含有させることにより、被覆部とコアとの間の熱膨張係数差が十分に小さくなり、熱衝撃が加わったときにコアの鍔部にクラックが発生することを抑制できる。被覆材料に無機粉末を十分に含有させることで、被覆部が粘着性を呈しない程度の硬さを持つため、粘着性に起因する付着等の問題を回避できる。また、固形の樹脂粉末を溶剤で溶かして無機粉末と混合することで被覆材料の滑らかさが確保され、塗布時の作業性を十分に確保できる。さらに、このコイル部品では、被覆材料を乾燥させる際、被覆材料に豊富に含まれる無機粉末同士が樹脂で覆われて互いに結合することにより、被覆部が多孔質体となっている。このため、巻線の周辺に閉じ込められていた空気が逃げ易くなっており、ピンホールの発生を防止できる。

本発明によれば、コアにおけるクラックの発生を抑制でき、かつ粘着性に起因する問題を回避できる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るコイル部品及びその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るコイル部品の製造方法を用いて製造されたコイル部品の一例を示す斜視図である。また、図２は、図１に示すコイル部品を反対側から示す斜視図であり、図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、コイル部品１は、ドラム型のコア２と、巻線３と、被覆部４と、一対の端子電極５，６とを備えている。

コア２は、例えばフェライト等の磁性材料によって形成され、図３に示すように、柱状の巻芯部７と、巻芯部７の両端に形成された一対の鍔部８，９とを有している。一対の鍔部８，９は、平面視において例えば正八角形状をなしており、略平行の状態で巻芯部７の周方向に張り出している。鍔部８，９間の間隔Ｌは、例えば２．６ｍｍとなっている。

巻線３は、例えば直径０．１ｍｍ程度のワイヤである。巻線３の金属導体には例えば銅が用いられ、被覆には例えばウレタンが用いられる。巻線３は、巻芯部７の外周部分に巻き回され、コア２における一対の鍔部８，９に挟まれた領域内に収容されている。巻線３とコア２とは、コイル部品１のコイル部１０を構成している（図３参照）。

被覆部４は、巻芯部７に巻き回されている巻線３を覆うように、一対の鍔部８，９に挟まれた領域に配置されている。被覆部４の外周面は、鍔部８，９の周面と同位置、或いはこれよりも内側（巻芯部７側）に位置している。被覆部４は、樹脂粉末と無機粉末と溶剤とが混合されて無機粉末を８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の範囲で含有する被膜材料を乾燥及び硬化させることにより形成され、多孔質体となっている。被覆部４の形成の詳細は後述する。

一対の端子電極５，６は、一方の鍔部９に対して配置されている。端子電極５は、鍔部９の主面の一方側の領域と、これに繋がる周面とにわたって形成されており、端子電極６は、端子電極５と離間した状態で鍔部９の主面の他方側の領域と、これに繋がる周面とにわたって形成されている。そして、端子電極５，６は、接着又はカシメなどによって鍔部９に強固に固定されている。

端子電極５には、巻線３の一方端が接続されており、端子電極６には、巻線３の他方端が接続されている。巻線３の各端部は、対応する端子電極５，６の継線部１１，１２に絡げられた状態でレーザ溶接又はアーク溶接などによって固定されている。コイル部品１では、端子電極５，６が設けられた鍔部９の主面が、外部基板などの実装面に対向する面となる。なお、コア２に銀を直接焼き付けたものにニッケルとスズのメッキを施すことによって端子電極５，６を形成し、熱圧着によって巻線３の各端部を継線部１１，１２に固定してもよい。

続いて、上述したコイル部品１の製造方法について説明する。

まず、上述したドラム型のコア２を成型又は機械加工により形成する。次に、コア２の巻芯部７の周面に巻線３を巻き回し、コイル部１０を形成する。なお、巻線３は、一方向に巻き回してもよく、巻線３を複数本用いる場合には、交差する方向に巻き回してもよい。巻線３を巻き回した後、コア２の一方の鍔部９に端子電極５，６を取り付け、巻線３の両端部を端子電極５，６の継線部１１，１２にそれぞれ溶接する。

次に、被覆部４を形成するための被覆材料として、樹脂粉末、無機粉末、及び溶剤を混合し、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の樹脂粉末に対して８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の無機粉末を含有する被膜材料を準備する。樹脂粉末としては、例えばエポキシ樹脂（主剤）とフェノール樹脂（硬化剤）を含み、ガラス転移点が例えば８０℃〜１２０℃のものを用いることができる。また、樹脂粉末は、フェノール樹脂のみからなるものであってもよい。

無機粉末としては、例えばフェライト粉末、シリカ粉末、アルミナ粉末などを用いる。また、これらの粉末とは別に水酸化アルミニウム粉末を用いる。各無機粉末の粒径は、平均粒径１０μｍ〜２０μｍ程度であることが好ましく、粒径が１００μｍを超える粉末がふくまれていないことが好ましい。

また、溶剤としては、沸点が１００℃〜１６０℃であり、巻線の被覆であるウレタンを侵食しないものを用いる。好適な溶剤としては、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（沸点１４９℃）があるが、その他のフェノール、クレゾール、多価アルコールを用いることもできる。

樹脂粉末と無機粉末との含有量は、溶剤を除いた被覆材料の合計質量に対して、例えばエポキシ樹脂７ｗｔ％、フェノール樹脂３ｗｔ％、フェライト粉末５０ｗｔ％、シリカ粉末２６ｗｔ％、水酸化アルミニウム１４ｗｔ％とする。この場合、１０ｗｔ％の樹脂粉末に対して９０ｗｔ％無機粉末が含まれることとなる。溶剤の含有量は、被覆材料全体の合計質量に対して、例えば樹脂粉末及び無機粉末８３ｗｔ％、溶剤１７ｗｔ％とする。なお、樹脂粉末には、微量の硬化促進剤を添加してもよい。

次に、準備した被覆材料を一対の鍔部８，９に挟まれた領域内に供給し、巻線３を覆うように被覆材料を塗布する。その後、コイル部１０を所定の装置に投入し、被覆材料を乾燥・硬化させる。乾燥工程は、例えば８０℃の温度で３０分間実施する。これにより、被覆材料中の溶剤が揮発すると共に、樹脂成分で覆われた無機粉末同士が互いに結合し、多孔質体が形成される。また、硬化工程は、例えば１５０℃の温度で３０分間実施する。これにより、被覆材料が硬化して被覆部４が形成され、図１〜図３に示したコイル部品１が完成する。

以上説明したように、このコイル部品の製造方法では、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の樹脂粉末に対して８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の無機粉末を被覆材料に含有させることにより、被覆部４とコア２との間の熱膨張係数差が十分に小さくなり、熱衝撃が加わったときにコア２の鍔部８，９にクラックが発生することを抑制できる。被覆材料に無機粉末を十分に含有させることで、被覆部４が粘着性を呈しない程度の硬さを持つため、壁面へのキャリアテープ・ゴミ等の付着、コイル部品同士の付着、傷や変形が生じやすいといった粘着性に起因する問題を回避できる。また、固形の樹脂粉末を溶剤で溶かして無機粉末と混合することで、被覆材料の滑らかさが確保され、塗布時の作業性を十分に確保できる。

従来のように、例えば−２０℃程度の低いガラス転移点を持つ柔らかい樹脂を被覆材料に用いると、粘着性を呈する樹脂で巻線が密封された状態となる。このため、巻線の周辺に閉じ込められた空気が逃げにくく、図４に示すように、被覆材料を乾燥・硬化させる際、まとまった体積の空気が突沸して外部に逃げる際の通り道がそのまま硬化し、ピンホールＰとなって被覆部に残ってしまうという問題があった。

これに対し、このコイル部品の製造方法では、被覆材料中に無機粉末を豊富に含ませることに加え、固形の樹脂粉末と溶剤とを含有させることにより、被覆材料を乾燥させる際、被覆材料に豊富に含まれる無機粉末同士が樹脂で覆われて互いに結合し、図５に示すように、多孔質体Ｓが形成される。このため、巻線３の周辺に閉じ込められていた空気が逃げ易くなっており、ピンホールの発生を防止できる。

また、本実施形態では、樹脂粉末のガラス転移点が８０℃〜１２０℃であることにより、被覆部４の粘着性がより確実に抑えられるほか、無機粉末として水酸化アルミニウムを含むことにより、被覆材料中での無機粉末の沈降を防止、及び被覆材料の難燃性の向上が図られている。

また、本実施形態では、沸点が１４９℃のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを溶剤として用いている。沸点が１００℃未満の溶剤を用いると、巻線３のワイヤ被膜であるウレタンを侵食してしまうおそれがある。また、沸点が１６０℃を超える溶剤を用いると、被覆材料が乾燥しにくくなるおそれがある。したがって、上記の溶剤を用いることにより、ワイヤ被膜の侵食を抑え、かつ被覆材料の乾燥性を担保できる。

本発明に係るコイル部品の製造方法を適用して製造されるコイル部品の一例を示す斜視図である。図１に示したコイル部品を反対側から示す斜視図である。図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。従来の被覆材料を用いた場合の被覆部の様子を示した概念図である。本実施形態の被覆材料を用いた場合の被覆部の様子を示した概念図である。

符号の説明

１…コイル部品、２…コア、３…巻線、４…被覆部、７…巻芯部、８，９…鍔部、Ｓ…多孔質体。

Claims

巻芯部及び前記巻芯部の両端に配置された一対の鍔部を有するコアと、
前記巻芯部に巻き回された巻線と、
前記巻線を覆うように前記鍔部に挟まれた領域に設けられた被覆部と、
を備えたコイル部品の製造方法であって、
ガラス転移点が８０℃〜１２０℃（ただし１２０℃を除く）である樹脂粉末に無機粉末と溶剤とを混合し、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の前記樹脂粉末に対して８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の前記無機粉末を含有する被膜材料を準備する工程と、
前記巻線を覆うように前記鍔部に挟まれた領域に前記被膜材料を塗布し、これを乾燥及び硬化させ、前記被覆材料からの前記溶剤の揮発によって多孔質体の前記被覆部を形成する工程と、を含むことを特徴とするコイル部品の製造方法。
前記溶剤の沸点は、１００℃〜１６０℃であることを特徴とする請求項１記載のコイル部品の製造方法。
前記無機粉末は、水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のコイル部品の製造方法。
巻芯部及び前記巻芯部の両端に配置された一対の鍔部を有するコアと、
前記巻芯部に巻き回された巻線と、
前記巻線を覆うように前記鍔部に挟まれた領域に設けられた被覆部と、
を備えたコイル部品であって、
前記被覆部は、
ガラス転移点が８０℃〜１２０℃（ただし１２０℃を除く）である樹脂粉末に無機粉末と溶剤とを混合し、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の前記樹脂粉末に対して８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の前記無機粉末を含有する被膜材料を、前記巻線を覆うように前記鍔部に挟まれた領域に前記被膜材料を塗布し、これを乾燥及び硬化させることにより、前記被覆材料からの前記溶剤の揮発によって多孔質体となっていることを特徴とするコイル部品。