JP5699949B2

JP5699949B2 - コイル部品の製造方法とワイヤの継線方法

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Publication number: JP5699949B2
Application number: JP2012010843A
Authority: JP
Inventors: 赤坂　朗; 朗赤坂; 亨鷹島; 洋志斎藤; 啓己佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2032-01-23
Also published as: JP2013149893A

Description

本発明は、コイル部品の製造方法とワイヤの継線方法に関する。

トランスなどのコイル部品、あるいはその他の電子部品を製造する場合に、ワイヤのリード部を端子金具にレーザ溶接により接合するワイヤの継線方法が用いられることがある。たとえば特許文献１では、ワイヤのリード部の引き出し方向に対して、垂直方向からレーザを照射することにより、ワイヤのリード部と端子電極との接合を図ることが提案されている。

従来のレーザ照射を用いたワイヤの継線方法では、リード部における端子電極との接触部にレーザを照射することが一般的であり、リード部と端子電極とが同時に溶融するようにレーザ照射している。しかしながら、この従来の方法では、特にリード部の外径が細い場合には、端子電極とリード部との両者の材料が入り交じった溶融玉が形成されず、先にリード部が断線するなどの接合不良が発生するおそれがある。

たとえば特許文献１に示す従来例のように、端子金具が直立する方向からレーザ照射すると、受光面積が小さいために、端子金具の加熱が不十分となり、端子金具を溶かすべくレーザ出力を増大させるとワイヤが先に溶融して切れてしまう。一方、ワイヤに沿って配置されている端子金具へ垂直方向からレーザ照射すると、先に溶融した端子金具の融液がワイヤを伝って分散してしまうため、狙った位置に両者の混じりあった溶融玉を形成できない。

特開２００１−２４３９９７号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、リード部の外径が細い場合であっても太い場合でも、いずれの場合においても、端子電極とリード部との両者の材料が入り交じった溶融玉が形成され接合不良が少ないコイル部品の製造方法とワイヤの継線方法とを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル部品の製造方法は、
コアに対してワイヤをコイル状に巻回する工程と、
前記コアに設けられた端子金具に、前記ワイヤのリード部を継線する工程とを有するコイル部品の製造方法であって、
前記端子金具が、基部片と、当該基部片に対して折り曲げられた折曲片とを有し、
前記折曲片には、先端で開口して前記ワイヤのリード部が挿通する挿通溝が形成してあり、
前記ワイヤのリード部を引き出して前記挿通溝に挿通させ、当該挿通溝では、前記ワイヤの引き出し方向に対して、前記折曲片が所定角度で傾斜しており、
前記ワイヤのリード部が挿通している前記折曲片の挿通溝が、レーザスポット領域の内部に入るように、レーザを照射し、最初に前記折曲片を溶融させた後に前記折曲片と前記リード部の少なくとも一部とを溶融させて溶融玉を形成し、前記ワイヤのリード部と前記端子金具とを接合することを特徴とする。

本発明に係るワイヤの継線方法は、
ワイヤのリード部を端子金具に接合するワイヤの継線方法であって、
前記端子金具が、基部片と、当該基部片に対して折り曲げられた折曲片とを有し、
前記折曲片には、先端で開口して前記ワイヤのリード部が挿通する挿通溝が形成してあり、
前記ワイヤのリード部を引き出して前記挿通溝に挿通させ、当該挿通溝では、前記ワイヤの引き出し方向に対して、前記折曲片が所定角度で傾斜しており、
前記ワイヤのリード部が挿通している前記折曲片の挿通溝が、レーザスポット領域の内部に入るように、レーザを照射し、最初に前記折曲片を溶融させた後に前記折曲片と前記リード部の少なくとも一部とを溶融させて溶融玉を形成し、前記ワイヤのリード部と前記端子金具とを接合することを特徴とする。

本発明に係るコイル部品の製造方法およびワイヤの継線方法では、端子金具の折曲片には、先端で開口する挿通溝が形成してあるので、ワイヤのリード部が挿通溝に通されると、リード部が挿通溝の底部に接触し、リード部と端子金具との位置決めが自動的に成される。

しかも本発明の方法では、ワイヤの引き出し方向に対して折曲片が所定角度で傾斜している。このため、ワイヤのリード部が挿通している折曲片の挿通溝が、レーザスポット領域の内部に入るように、レーザを照射させることで、最初に折曲片を溶融させた後にリード部の少なくとも一部とを溶融させて溶融玉を形成することができる。そのため、特にリード部の外径が細い場合であっても、リード部が先に断線することが無く、端子電極とリード部との両者の材料が入り交じった良好な溶融玉が形成され、しかも接合不良が少なくなる。もちろん、リード部の外径が太い場合であっても同様である。

好ましくは、前記レーザの照射方向が、前記ワイヤのリード部の引き出し方向に対して略直角であり、
前記ワイヤの引き出し方向に対して傾斜する前記折曲片の前記所定角度が、１５〜４０度、さらに好ましくは２０〜４０度である。

このような角度範囲である場合に、特にリード部と端子金具とで良好な溶融玉が形成されると共に、リード部切れやリード部外れ（溶融玉に対するリード部の外れ）が少なくなり、電気的な接続のみで無く、機械的な接合強度も向上する。また接合部における外観不良も少なくなる。

好ましくは、前記基部片には、前記折曲片との折曲部近傍で、前記レーザスポット領域の外部となる位置に、前記基部片の幅を狭める切り欠き部が形成してある。切り欠き部を形成することで、切り欠き部からさらに奥の基部片へ熱が逃げにくくなり（通路が狭く伝導しにくいため）、良好な溶融玉を作りやすくなる。

図１は本発明の一実施形態に係るコイル部品におけるワイヤ継線前の平面図である。図２は図１に示すワイヤ継線部の詳細を示すII部の拡大平面図である。図３は図２のIII−III方向から見たワイヤ継線部の詳細を示す側面図である。図４（ａ）〜図４（ｅ）はワイヤの継線方法を示すプロセス模式図である。図５はレーザ照射時のレーザ出力の例を示すグラフである。図６は外径が太いワイヤを用いた継線方法を示す図２に対応する平面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るコイル部品２は、フェライトコア８を有する。フェライトコア８は、たとえば（Ｎｉ，Ｚｎ）Ｆｅ_２Ｏ_４、（Ｍｎ，Ｚｎ）Ｆｅ_２Ｏ_４、ＣｏＦｅ_２Ｏ_４、ＣｕＦｅ_２Ｏ_４などのフェライト材料で構成され、少なくとも１本のワイヤ１０が巻回される巻芯部４と、巻芯部の軸方向の両端に形成される一対の鍔部６とを有する。フェライトコアのみならずアルミナなど他のセラミックスコアを用いてもよい。

それぞれの鍔部６には、少なくとも１つの端子金具２０が装着してあり、巻芯部４で巻回してあるワイヤ１０の端部であるリード部１０ａが端子金具２０に接続される。図１は、コア８の巻芯部４にワイヤ１０をコイル状に巻回した後に、ワイヤ１０の各リード部１０ａを、端子金具に継線する前の状態を示している。

各ワイヤ１０としては、たとえば丸線や角線のエナメル線（マグネットワイヤー）、撚り線、複層線などの導線の表面に絶縁被覆層が形成してある線材が用いられる。絶縁被覆層の材質は、特に限定されないが、たとえばポリウレタン、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステルイミドなどが例示される。

図２〜図４に示すように、本実施形態では、各端子金具２０は、たとえばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ（タフピッチ銅やリン青銅）、Ａ１、またはこれらにＳｎめっきを施したものなどの金属で構成され、基部片２２と、当該基部片２２に対して折曲線２３に沿って折り曲げられた折曲片２４とを有する。折曲片２２の幅方向の中央部には、先端で開口してワイヤ１０のリード部１０ａが挿通するＵ字形の挿通溝２６が形成してある。

図２に示すように、挿通溝２６の幅Ｗ１は、ワイヤ１０におけるリード部１０ａの外径ｄ０などに応じて決定され、好ましくは外径ｄ０の１．１〜１．６倍である。リードが１０ａが挿通溝２６を通過できるように決定される。ただし、たとえば図６に示すように、ワイヤ１０におけるリード部１０ａの外径ｄ０が、挿通溝２６の溝幅Ｗ１よりも多少大きくとも、問題は無い。なぜなら、挿通溝２６により２つに分離された折曲片２４の弾性力により、挿通溝２６の溝幅が、リード部１０ａとの接触部において広がるからである。

図３に示すように、挿通溝２６の溝深さＴ１は、リード部１０ａの外径ｄ０よりも大きいことが好ましく、Ｔ１／ｄ０は、好ましくは１４〜２０である。しかも図２に示すように、挿通溝２６の溝底部２６ａは、折曲線２３の近くまで伸びていることが好ましく、折曲線２３を超えないことが好ましいが、図２の点線で示すように、折曲線２３を超えて、切り欠き部３０近くまで伸びていても良い。

図２に示すように、基部片２２には折曲片２４との折曲線２３近傍で、レーザ光Ｌの照射によるスポット領域Ｌｓの外部となる位置に、基部片２２の幅を狭める切り欠き部３０が片側または両側に形成してある。リード部の引き出し方向Ｘに沿っての折曲線２３に対する切り欠き部３０の位置Ｘ１は、リード部１０ａの外径ｄ０に対して、−２ｄ０〜＋２ｄ０であることが好ましい。位置Ｘ１における数値の＋は、折曲線２３よりも、折曲片２４の先端側であるという意味であり、−は、折曲線２３よりも基部片２２の基端側という意味である。

切り欠き部３０が形成される部分の基部片２２の幅は、特に限定されないが、基部片２２の他の部分に比較して、たとえば６０〜７５％の幅である。

図３に示すように、端子金具２０の厚みｔ０は、リード部１０ａの外径ｄ０に対して、１．５〜２倍であることが好ましい。本実施形態では、リード部１０ａの引き出し方向Ｘと、端子金具２０における基部片２２の表面が略平行であり、引き出し方向Ｘに対する折曲片２６の角度θは、好ましくは１５〜４０度、さらに好ましくは２０〜４０度である。

なお、本発明では、ワイヤ１０のリード部１０ａを引き出して挿通溝２６に挿通させ、当該挿通溝２６では、リード部１０ａの引き出し方向Ｘに対して、折曲片２４が所定角度θで傾斜していれば良い。そのため、リード部１０ａの引き出し方向Ｘと、端子金具２０における基部片２２の表面とは、必ずしも平行である必要はないが、略平行である方が良い。

本実施形態では、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ワイヤ１０のリード部１０ａを引き出して挿通溝２６に挿通させ、図３に示すように、挿通溝２６では、リード部１０ａの引き出し方向Ｘに対して、折曲片２４が所定角度θで傾斜するように配置する。

その後に、図２および図４（ｂ）に示すように、本実施形態では、ワイヤ１０のリード部１０ａが挿通している挿通溝が形成してある折曲片２４のほぼ全体が、レーザスポット領域Ｌｓの内部に入り、切り欠き部３０が領域Ｌｓから外れるように、領域Ｌｓの中心Ｌｏを選択している。すなわち、リード部１０ａにおける引き出し方向Ｘに沿って折曲片２４の先端と折曲線２３とが、領域Ｌｓの境界近くに位置するように、レーザ光Ｌの照射スポット領域Ｌｓを選択する。

本実施形態では、図３に示すように、レーザ光Ｌは、引き出し方向Ｘに対して略直角方向であって、折曲片２４が所定角度θで折り曲げられた側から照射される。レーザ光Ｌによる照射パルスのパターンは、図５の点線に示すように、矩形パターンでも良いが、好ましくは、図５の実線で示すように、時間の経過と共に照射出力が徐々に増加し、その後に一定になる実線のパターンであることが好ましい。実線の照射パターンの照射時間は、点線パターンに比べて長くなるが、ピーク出力を、点線パターンに比較して、半分程度にすることができる。しかも、実線パターンの方が、図４（ｄ）および図４（ｅ）に示す溶融玉２４ｂの形状が良くなり、接合強度も向上する。

本実施形態の方法では、端子金具２０の折曲片２２には、先端で開口する挿通溝２６が形成してあるので、ワイヤ１０のリード部１０ａが挿通溝２６に通されると、図４（ｂ）に示すようにリード部１０ａが挿通溝２６の底部２６ａに接触し、リード部１０ａと端子金具２０との位置決めが自動的に成される。

しかも本実施形態の方法では、ワイヤ１０の引き出し方向Ｘに対して折曲片２４が所定角度で傾斜している。このため、前述した条件（領域Ｌｓと中心Ｌｏと折曲片２４との関係）でレーザ光Ｌを照射させることで、図４（ｃ）に示すように、最初に折曲片２４の先端部２４ａを溶融させることができる。その後に、図４（ｄ）に示すように、リード部１０ａの少なくとも一部と折曲片２４とを溶融させて溶融玉２４ｂを形成することができる。

その後、または同時に、図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、溶融玉２４ｂより先のリード部１０ｂは、溶断されて、自動的に溶融玉２４ｂから除去される。

本実施形態では、基部片２２には、折曲片２４との折曲線２３の近傍で、レーザスポット領域Ｌｓの外部となる位置に、基部片２２の幅を狭める切り欠き部３０が形成してある。このため、切り欠き部３０からさらに奥の基部片２２へ熱が逃げにくくなり（通路が狭く伝導しにくいため）、良好な溶融玉２４ｂを作りやすくなる。ただし、切り欠き部３０は、本発明では、必ずしも形成しなくとも良い。

そのため、特にリード部１０ａの外径が細い場合であっても、リード部１０ａが先に断線することが無く、端子電極２０とリード部１０ａとの両者の材料が入り交じった良好な溶融玉２４ｂが形成され、しかも接合不良が少なくなる。もちろん、図６に示すように、リード部１０ａの外径が太い場合であっても同様である。

本実施形態では、図３に示すように、ワイヤ１０の引き出し方向Ｘに対して傾斜する折曲片２４の所定の傾斜角度θが、１５〜４０度、さらに好ましくは２０〜４０度である。このような角度範囲である場合に、図４（ｄ）および図４（ｅ）に示すように、特にリード部１０ａと端子金具２０とで良好な溶融玉２４ｂが形成されると共に、リード部切れやリード部外れ（溶融玉２４ｂに対するリード部１０ａの外れ）が少なくなり（４０個中の良品率１００％）、電気的な接続のみで無く、機械的な接合強度も向上する（４０個中の良品率１００％）。また接合部における外観不良も少なくなる（４０個中の良品率１００％）。

なお、傾斜角度θが前述した角度範囲より大きすぎると、レーザ光の照射条件を工夫しない場合に、リード部の断線などの不良が生じやすくなる（４０個中の良品率４０〜５７％）傾向にある。また、外観不良率も増大する（４０個中の良品率４０〜５７％）。また、傾斜角度θが前述した角度範囲より小さすぎると、レーザ光の照射条件を工夫しない場合に、リード部の断線などの不良が生じやすくなる（４０個中の良品率８２．５％以下）傾向にある。また、外観不良率も増大する（４０個中の良品率８２．５％以下）。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、上述した実施形態では、コイル部品の製造方法に用いられるワイヤの継線方法について説明したが、本発明に係るワイヤの継線方法は、コイル部品以外に、トランス、ヒーター、リードリレー、抵抗やコンデンサ等のリード付き受動部品、小型コネクタなどの電子部品におけるリード部と端子電極との接合方法にも適用することができる。

２… コイル部品
４… 巻芯部
６… 鍔部
８… コア
１０… ワイヤ
１０ａ… リード部
２０… 端子金具
２２… 基部片
２４… 折曲片
２４ａ… 先端
２４ｂ… 溶融玉
２６… 挿通溝
３０… 切り欠き
Ｘ… 引き出し方向
Ｌ… レーザ光

Claims

コアに対してワイヤをコイル状に巻回する工程と、
前記コアに設けられた端子金具に、前記ワイヤのリード部を継線する工程とを有するコイル部品の製造方法であって、
前記端子金具が、基部片と、当該基部片に対して折り曲げられた折曲片とを有し、
前記折曲片には、先端で開口して前記ワイヤのリード部が挿通する挿通溝が形成してあり、
前記ワイヤのリード部を引き出して前記挿通溝に挿通させ、当該挿通溝では、前記ワイヤの引き出し方向に対して、前記折曲片が１５〜４０度で傾斜しており、
前記折曲片および前記挿通溝がレーザスポット領域の内部に入るように、前記ワイヤのリード部の引き出し方向に対して略直角にレーザを照射することで、最初に前記折曲片を溶融させた後に前記折曲片と前記リード部の少なくとも一部とを溶融させて溶融玉を形成し、前記ワイヤのリード部と前記端子金具とを接合することを特徴とするコイル部品の製造方法。
前記基部片には、前記折曲片との折曲部近傍で、前記レーザスポット領域の外部となる位置に、前記基部片の幅を狭める切り欠き部が形成してある請求項１に記載のコイル部品の製造方法。
ワイヤのリード部を端子金具に接合するワイヤの継線方法であって、
前記端子金具が、基部片と、当該基部片に対して折り曲げられた折曲片とを有し、
前記折曲片には、先端で開口して前記ワイヤのリード部が挿通する挿通溝が形成してあり、
前記ワイヤのリード部を引き出して前記挿通溝に挿通させ、当該挿通溝では、前記ワイヤの引き出し方向に対して、前記折曲片が１５〜４０度で傾斜しており、
前記折曲片および前記挿通溝がレーザスポット領域の内部に入るように、前記ワイヤのリード部の引き出し方向に対して略直角にレーザを照射することで、最初に前記折曲片を溶融させた後に前記折曲片と前記リード部の少なくとも一部とを溶融させて溶融玉を形成し、前記ワイヤのリード部と前記端子金具とを接合することを特徴とするワイヤの継線方法。