JP5853625B2

JP5853625B2 - コイル装置の製造方法

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Publication number: JP5853625B2
Application number: JP2011251128A
Authority: JP
Inventors: 裕黒澤; 伊東　雅之; 雅之伊東
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: JP2013106011A; US8931165B2; US20130118003A1

Description

本明細書で論じられる実施の形態は、例えば、インダクタンス部品などの電子部品として用いられるコイル装置に関する。

従来、ソレノイドコイル状の導体をポリウレタンなどの絶縁物で被膜する方法が知られている。
また、チューブ型絶縁物を導体の間に挿入して、チューブ型絶縁物を巻き込みながら導体を巻き回してコイル状導体を形成する方法が知られている。

また、シート状の導体とシート状の絶縁物とを交互に配置する方法が知られている。

特開平１０−３０８３１５号公報特開平０６−２７６７０６号公報特開平０６−１２００６３号公報特開平０９−２１９３２６号公報特開平０９−２１９３２４号公報特開２００８−１８６８４８号公報特開２０００−２６０６１８号公報

ソレノイドコイル状の導体をポリウレタンなどの絶縁物で被膜する上記の方法では、例えば銅線である導体をコイル状に加工する際に、ピンホールが発生するなど被覆が損傷することで、絶縁劣化が生じる可能性がある。また、導体を磁性粉末で固める際に被覆が損傷してしまう可能性がある。

また、チューブ型絶縁物を導体の間に挿入して、チューブ型絶縁物を巻き込みながら導体を巻き回してコイル状導体を形成する上記の方法では、チューブ型絶縁物と導体とは、硬さや材質が異なる２つの材料からなるために精度良く加工するのが困難であり、また材質の異なる連続した材料を加工処理しなければならないという煩雑さがある。

また、シート状の導体とシート状の絶縁物とを交互に配置する上記の方法では、シート状の導体を互いに接続する必要がある。なお、シート状の導体を互いに接続した場合には、ソレノイドコイル状の単一の導体と比べて電流容量が小さく、直流重畳特性が悪いという欠点もある。

本明細書で開示するコイル装置の製造方法は、コイル装置の製造時における絶縁物の劣化を抑えることができると共に、製造を容易にすることができるようにする。

本明細書で開示するコイル装置の製造方法は、ソレノイドコイル状に形成された導体を備えるコイル装置を製造するコイル装置の製造方法である。また、該製造方法では、ソレノイドコイル状に形成された単一の前記導体に対し、該導体の巻き軸方向に交差する方向から、平面状の絶縁シートであって前記導体の半径以上の半径を有する半円形状または略半円形状を呈する該絶縁シートを挿入する。

本明細書で開示するコイル装置の製造方法によれば、コイル装置の製造時における絶縁物の劣化を抑えることができると共に、製造を容易にすることができる。

コイル装置の内部構造を示す正面図である。コイル装置の製造方法を説明するための説明図（その１）である。コイル装置の製造方法を説明するための説明図（その２）である。コイル装置の製造方法を説明するための説明図（その３）である。コイル装置の製造方法を説明するための説明図（その４）である。挿入過程の絶縁シートを示す、透視図法による平面図（その１）である。挿入過程の絶縁シートを示す、透視図法による平面図（その２）である。

図１は、コイル装置１の内部構造を示す正面図である。
図１に示すコイル装置１は、例えば銅線である導体２と、絶縁シート（例えば絶縁フィルム）３と、磁性体４と、を備える。

導体２は、例えば平角銅線であり、ソレノイドコイル状に形成された部分２ａと、この部分２ａの両端から、例えば円柱形状に形成された磁性体４の外周面をつたうように下方に延びる延出部２ｂ，２ｃとを含む。

延出部２ｂ，２ｃのうち図１における左側の延出部２ｂは、ソレノイドコイル状の部分２ａの上端において磁性体４の外周面から突出し、磁性体４の外周面に沿ってコイル装置１の底面まで延出する。

また、延出部２ｂ，２ｃのうち図１における右側の延出部２ｃは、ソレノイドコイル状の部分２ａの下端において一旦上方に屈曲された後、磁性体４の外周面から突出し、磁性体４の外周面に沿ってコイル装置１の底面まで延出する。

絶縁シート３は、導体２のソレノイドコイル状に形成された部分２ａの隙間に挿入され、このソレノイドコイル状に形成された部分２ａの巻き軸Ａ方向に隣接する各部が互いに接触するのを防ぐ。

絶縁シート３は、図３に示すように半円形状を呈するが、図４に示す絶縁シート５のような矩形状（角の丸まった矩形状）或いはその他の形状であってもよい。また、絶縁シート３は、厳密に半円形状ではなく、例えば、正六角形状を対向する頂点を通るように２つに分割した半六角形状、或いは、七角以上の多角形状を２つに分割した形状などの、半円形状に近似する略半円形状であってもよい。

また、絶縁シート３は、円形状（例えば、導体２よりも大径）であってもよいが、導体２との干渉を避けるため、上述の半円形状等の形状を呈し、巻き軸Ａを挟んで対向する両側から挿入されることが望ましい。

また、絶縁シート３の厚さは、例えば５０μｍであるが、導体２自体を被膜する厚さ３０μｍの絶縁物（例えばポリウレタン被膜或いは絶縁シート３と同一材料）と比較して、遜色のない絶縁性と加工性とを得ることができる。そのため、導体２の各部が互いに隣接する部分では、上記の絶縁物を用いる場合に６０μｍの厚さになるが、絶縁シート３は、それよりも薄い厚さとすることができ、ひいてはコイル装置１の厚みを薄くすることができる。

絶縁シート３の材料の好ましい一例としては、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））、カーボン等が挙げられる。フッ素樹脂のうち、例えば、ＰＦＡ（＝テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）またはＰＴＦＥ（＝ポリテトラフルオロエチレン(４フッ化)）は、２６０℃の耐熱性がある。

絶縁シート３に２６０℃の耐熱性があれば、絶縁シート３が導体２に対して挿入された後に、磁性粉末を固めて磁性体４を形成する際の温度や、コイル装置１を配線基板に搭載する際の実使用環境となるリフロー温度（例えば２４５℃）に耐久することができる。そのため、絶縁シート３の耐熱温度は、磁性体４の形成温度およびコイル装置１の実使用環境温度よりも高いことが望ましい。なお、絶縁シート３の材料は限定されないが、銅線の被膜材料として用いられることが多いポリウレタンでは、耐熱温度が１５５℃程度で融点が２００℃程度であるため、磁性体４の形成温度およびコイル装置１の実使用環境温度に十分に耐久できない場合がある。

また、フッ素樹脂製品であるニトフロンNo.900ULは、4フッ化エチレン樹脂（PTFE）のフィルムは融点も３２７℃であり、耐熱性・耐薬品性をはじめ電気特性・低摩擦係数・非粘着性など特長を備えている。そのため、このような材料から絶縁シート３を形成した場合、絶縁シート３を薄くしても十分な絶縁性および加工性が得られる。

磁性体４は、導体２のソレノイドコイル状に形成された部分２ａおよび絶縁シート３を覆うように例えば円柱形状に形成されている。磁性体４は、磁性粉末を固めることで形成され、絶縁性を有する。

図２Ａ〜図２Ｄは、コイル装置１の製造方法を説明するための説明図である。
図２Ａに示すように、まず、導体２がソレノイドコイル状に加工される。なお、この段階の導体２は、ポリウレタンなどの絶縁物では被膜されておらず、絶縁処理がなされていない。また、図２Ａに示す導体２は、自由状態（長さＬ０）にある。

図２Ｂに示すように、ソレノイドコイル状に加工された導体２は、図示しない引っ張り装置によって上下の両端を挟持され、巻き軸Ａ方向に引っ張られる。この引っ張られた導体２の長さＬ１は、図２Ａに示す自由状態の長さＬ０よりも大きくなる。

図２Ｃに示すように、導体２には、引っ張られた状態のまま、巻き軸Ａ方向に交差する方向から導体２の隙間のそれぞれに絶縁シート３が挿入される。このとき、導体２の巻き軸Ａを挟んで対向する両側（図２Ｃにおける右側および左側）から導体２に絶縁シート３が挿入される。また、巻き軸Ａを挟んで対向する両側のうち少なくとも片側の全ての絶縁シート３（例えば、図２Ｃの右側の絶縁シート３の全部または左側の絶縁シート３の全部）を導体２に対し一括して挿入することが望ましい。更には、両側の全ての絶縁シート３が一括して挿入されるようにしてもよい。

絶縁シート３が半円形状である場合、絶縁シート３は、導体２に対し半円の直線部分が導体２の巻き軸Ａに近づくように挿入されるとよい。また、絶縁シート３の幅（導体２の直径方向における幅）である半径Ｗ１は、導体２の半径（Ｄ／２）以上の大きさとすることが望ましい。図４に示すように、絶縁シート５が矩形状である場合には、導体２の直径方向における幅Ｗ２が導体２の半径（Ｄ／２）以上の大きさであることが望ましい。

図２Ｄに示すように、絶縁シート３が挿入された導体２は、引っ張られた状態が解除され、自由状態に戻る。この自由状態の導体２の隙間（巻き軸Ａ方向の隙間）が絶縁シート３の厚みよりも小さければ、導体２は、絶縁シート３を挟持する。

その後、導体２の少なくとも一部の一例である図１に示すソレノイドコイル状に形成された部分２ａと、絶縁シート３の少なくとも一部の一例である全部とを覆うように磁性粉末が円柱形状に固められ、磁性体４が形成される。

以上説明した実施の形態では、ソレノイドコイル状に形成された単一の導体２に対し、導体２の巻き軸Ａ方向に交差する方向から平面状の絶縁シート３，５が挿入される。
そのため、導体２をソレノイドコイル状に加工する際には、絶縁シート３，５は配置されず、導体２の加工時に絶縁シート３が損傷するのを防ぐことができる。また、導体２をソレノイドコイル状に加工した後に絶縁シート３，５が配置されるため、導体２の加工が容易になる。

よって、本実施の形態によれば、コイル装置１の製造時における絶縁物（絶縁シート３）の劣化を抑えることができると共に、製造を容易にすることができる。
なお、導体２が単一でソレノイドコイル状を呈するため、シート状の導体に比べて電流容量を大きくすることができると共に、直流重畳特性を良好にすることができる。

また、本実施の形態では、導体２の巻き軸Ａを挟んで対向する両側から絶縁シート３，５が挿入される。そのため、導体２の隙間に絶縁シート３，５を確実に挿入することができる。

また、本実施の形態では、巻き軸Ａを挟んで対向する両側のうち少なくとも片側の全ての絶縁シート３，５が導体２に対し一括して挿入される。そのため、製造時間を短縮することができる。

また、本実施の形態では、導体２が巻き軸方向Ａに引っ張られ、引っ張られた状態の導体２に対し絶縁シート３，５が挿入され、その後、導体２が引っ張られた状態から解除される。そのため、導体２の隙間に絶縁シート３，５を確実に挿入することができる。

また、本実施の形態では、絶縁シート３は、導体２の半径（Ｄ／２）以上の半径Ｗ１を有する半円形状または略半円形状を呈する。そのため、導体２の隙間に絶縁シート３，５を確実に挿入することができる。

また、本実施の形態では、導体２に対し絶縁シート３，５が挿入された後に、導体の２少なくとも一部（ソレノイド状に形成された部分２ａ）が磁性体４で覆われる。そのため、絶縁シート３により確実に絶縁することができる。

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
ソレノイドコイル状に形成された導体を備えるコイル装置を製造するコイル装置の製造方法において、
ソレノイドコイル状に形成された単一の前記導体に対し、該導体の巻き軸方向に交差する方向から平面状の絶縁シートを挿入する、
ことを特徴とする、コイル装置の製造方法。
（付記２）
前記絶縁シートを挿入する工程では、前記導体の前記巻き軸を挟んで対向する両側から前記絶縁シートを挿入することを特徴とする付記１記載のコイル装置の製造方法。
（付記３）
前記絶縁シートを挿入する工程では、前記巻き軸を挟んで対向する両側のうち少なくとも片側の全ての前記絶縁シートを前記導体に対し一括して挿入することを特徴とする付記２記載のコイル装置の製造方法。
（付記４）
前記絶縁シートを挿入する工程では、
前記導体を前記巻き軸方向に引っ張り、
引っ張られた状態の前記導体に対し前記絶縁シートを挿入し、
前記導体を引っ張られた状態から解除する、
ことを特徴とする付記１記載のコイル装置の製造方法。
（付記５）
前記絶縁シートは、前記導体の半径以上の半径を有する半円形状または略半円形状を呈する。
（付記６）
前記導体に対し前記絶縁シートを挿入した後に、前記導体の少なくとも一部と前記絶縁シートの少なくとも一部とを磁性体で覆うことを特徴とする付記１記載のコイル装置の製造方法。

１コイル装置
２導体
２ａソレノイドコイル状部分
２ｂ，２ｃ延出部
３絶縁シート
４磁性体
５絶縁シート

Claims

ソレノイドコイル状に形成された導体を備えるコイル装置を製造するコイル装置の製造方法において、
ソレノイドコイル状に形成された単一の前記導体に対し、該導体の巻き軸方向に交差する方向から、平面状の絶縁シートであって前記導体の半径以上の半径を有する半円形状または略半円形状を呈する該絶縁シートを挿入する、
ことを特徴とする、コイル装置の製造方法。
前記絶縁シートを挿入する工程では、前記導体の前記巻き軸を挟んで対向する両側から前記絶縁シートを挿入することを特徴とする請求項１記載のコイル装置の製造方法。
前記絶縁シートを挿入する工程では、
前記導体を前記巻き軸方向に引っ張り、
引っ張られた状態の前記導体に対し前記絶縁シートを挿入し、
前記導体を引っ張られた状態から解除する、
ことを特徴とする請求項１記載のコイル装置の製造方法。