JP6604295B2 - コイル部品の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、コイル部品の製造方法に関するもので、特に、ワイヤと金属端子との接続方法に関するものである。

この発明にとって興味ある技術として、たとえば特許第４１８４３９４号公報（特許文献１）に記載されたものがある。図９および図１０は、特許文献１から引用したもので、それぞれ、特許文献１における図２および図４に相当する。図９および図１０には、コイル部品に備えるコアの一部である一方の鍔部１およびそこに配置された金属端子２、ならびに金属端子２に接続されるワイヤ３の端部が図示されている。

ワイヤ３は、図９および図１０に示されるように、導体からなる芯線４および芯線４の周面を覆う絶縁樹脂被覆５を備えている。金属端子２は、鍔部１の外側端面６側に配置された基部７と、基部７から屈曲部８を介して延びるもので、ワイヤ３の端部を受ける受け部９とを備えている。金属端子２は、さらに、受け部９から第１の折返し部１０を介して延びるもので、ワイヤ３の芯線４に溶接される溶接部１１と、受け部９から第２の折返し部１２を介して延びるもので、ワイヤ３を保持して位置決めする保持部１３とを備えている。

上述した溶接部１１に関して、溶接工程を実施する前の状態が図９に示され、溶接工程後の状態が図１０に示されている。図１０には、溶接によって生じた溶融玉１４が図示されている。溶融玉１４は、溶接時において溶融した金属が表面張力により玉状となったまま冷却されて凝固して得られたものである。

ワイヤ３を金属端子２に接続するための工程の詳細は、以下のとおりである。この接続工程の前の段階では、金属端子２において、溶接部１１および保持部１３は、受け部９に対して開いた状態にあり、受け部９とは対向していない。図９には、保持部１３が受け部９と対向するが、溶接部１１については受け部９に対して開いた状態が図示されている。

まず、金属端子２の受け部９上に、ワイヤ３が置かれ、この状態を仮に固定するため、受け部９と保持部１３とによってワイヤ３が挟まれるように、保持部１３が受け部９に対して第２の折返し部１２を介して折り曲げられる。

次に、保持部１３より先端側の部分において、図９に示すように、ワイヤ３の絶縁樹脂被覆５が除去される。この絶縁樹脂被覆５の除去のために、たとえばレーザ光の照射が適用される。なお、図９によく示されているように、絶縁樹脂被覆５における受け部９に接する部分については、除去されずに残される。

次に、溶接部１１が受け部９に対して第１の折返し部１０を介して折り曲げられ、溶接部１１と受け部９との間にワイヤ３を挟んだ状態とされる。

次に、ワイヤ３の芯線４と溶接部１１とが溶接される。より具体的には、レーザ溶接が適用される。レーザ光は、溶接部１１に照射され、それによって、ワイヤ３の芯線４と溶接部１１とが溶融し合い、液状化した溶融部分は表面張力によって玉状になる。その後、玉状となったまま冷却されて凝固し、溶融玉１４が形成される。

特許第４１８４３９４号公報

上述した特許文献１に記載の技術では、溶接前のワイヤ３を仮固定するため、第２の折返し部１２を介して折り曲げることによって、保持部１３を受け部９に対向する状態とし、保持部１３と受け部９との間にワイヤ３を挟んだ状態としなければならない。このことは、以下のような不都合を招く。

まず、上述したような仮固定のため、金属端子２において、溶接部１１とは別に保持部１３を設けておかなければならない。そのため、金属端子２の形状が複雑化し、金属端子２を得るための加工が煩雑化するおそれがある。

また、ワイヤ３を金属端子２に接続するための工程において、第２の折返し部１２を介しての保持部１３の折り曲げ加工と、第１の折返し部１０を介しての溶接部１１の折り曲げ加工と、の２つの折り曲げ加工を別の時点で実施する必要がある。そのため、製造設備において、上記２つの折り曲げ加工をそれぞれ別個に実施するための装置が必要となる。

そこで、この発明の目的は、上述したような課題を解決し得る、コイル部品の製造方法を提供しようとすることである。

この発明は、導体からなる芯線および芯線の周面を覆う絶縁樹脂被覆を有する、ワイヤと、芯線に電気的に接続される接続部を有する、金属端子と、を備える、コイル部品を製造する方法に向けられる。

この発明に係るコイル部品の製造方法は、上述した技術的課題を解決するため、金属端子として、接続部が、ワイヤを受けかつワイヤが引き出される方向に延びる受け部と、ワイヤに当接して受け部との間にワイヤを位置させるもので、受け部と同じ方向に延びる当接片と、受け部と当接片との間に所定の空間を隔てた状態で受け部と当接片とを各々の基端部で連結するもので、折り曲げ予定部を含む連結部と、を有する金属端子を用意する工程を備えるとともに、ワイヤを受け部上に置いた状態で熱と圧力を加えることにより、溶融または軟化した絶縁樹脂被覆を接着剤としてワイヤを受け部に接着する、熱圧着工程と、次いで、当接片がワイヤを介して受け部と対向し、かつ当接片がワイヤに当接するように、折り曲げ予定部を介して接続部を折り曲げる、当接工程と、次いで、金属端子の一部にレーザ光を照射することによって、ワイヤと金属端子とを溶接する、溶接工程と、を備え、上記溶接工程において、上記受け部と上記当接片とは、ワイヤの先端側を位置させる各々の先端部において溶融玉を介して一体化され、ワイヤの端部は、その全周囲が溶融玉に覆われた状態となることを特徴としている。

この発明では、上述した熱圧着工程が、溶接前のワイヤを仮固定するための工程となる。

この発明において、熱圧着工程は、絶縁樹脂被覆の、受け部側とは反対側に位置する部分を除去し、芯線を絶縁樹脂被覆から露出させる工程を含んでいてもよい。熱圧着工程では、熱が絶縁樹脂被覆に付与されるので、この熱を利用すれば、熱圧着工程と同時に、芯線を絶縁樹脂被覆から露出させることが可能となる。そして、芯線を絶縁樹脂被覆から露出させておけば、後の溶接工程において、良好な溶接状態を達成することができる。

あるいは、熱圧着工程の後に、ワイヤにレーザ光を照射することによって、芯線を絶縁樹脂被覆から露出させる工程をさらに実施するようにしてもよい。この構成によれば、絶縁樹脂被覆から芯線をより確実に露出させることができる。また、この場合にも、後の溶接工程において、良好な溶接状態を達成することができる。特に、絶縁樹脂被覆として、ポリアミドイミドのような高耐熱樹脂を用いる場合は、熱圧着により絶縁樹脂被覆から芯線を露出させにくいため、有効である。

上述した２つの実施態様によれば、当接工程を実施しようとする段階で、芯線は絶縁樹脂被覆から露出した状態となっている。したがって、当接工程において、当接片が、絶縁樹脂被覆から露出した芯線に当接した状態を容易に得ることができる。このことも、後の溶接工程における、良好な溶接状態の達成に寄与する。

この発明において、当接工程は、金属端子の受け部と当接片とを密着させるようにかしめる工程を含むことが好ましい。このかしめ工程によれば、金属端子の接続部の折り曲げに際して生じがちなスプリングバック現象に抗して、当接片とワイヤとの密着状態を確実に得ることができる。このことも、後の溶接工程における、良好な溶接状態の達成に寄与する。

好ましくは、溶接工程において、レーザ光は、当接片におけるワイヤと接着した面とは反対側の面に照射される。この構成によれば、ワイヤの端部を全周囲から覆う溶融玉を形成しやすく、そのため、信頼性の高い接続状態をワイヤと金属端子との間で得ることができる。

この発明によれば、熱圧着工程において、ワイヤを受け部上に置いた状態で熱と圧力を加えることにより、溶融または軟化した絶縁樹脂被覆を接着剤としてワイヤを受け部に接着して、金属端子の接続部へのワイヤの仮固定を図るようにしているので、特許文献１に記載の保持部１３（図９および図１０参照）のような形状部分を金属端子に設けておく必要はない。

したがって、金属端子へのワイヤの接続にあたって実施すべき折り曲げ加工は、当接片がワイヤを介して受け部と対向し、かつ当接片がワイヤに当接するように、折り曲げ予定部を介して接続部を折り曲げる、当接工程における折り曲げ加工だけで済む。そのため、製造設備の簡略化を図ることができる。

この発明に係る製造方法によって製造されるコイル部品の一例の外観を示す正面図である。 図１に示したコイル部品２０を底面側から示す斜視図である。 図１および図２に示したコイル部品２０の一部を示す底面図であり、金属端子４１およびそれを配置するコアの鍔部２３の一部、ならびに金属端子４１に接続されるワイヤ３５を示している。 金属端子４１を示す、図３の線IV−IVに沿う断面図である。 この発明の一実施形態による製造方法、特に、図３に示した金属端子４１とワイヤ３５との接続工程を説明するためのもので、金属端子４１の受け部５０上にワイヤ３５を配置した状態を示している。 図５に示した金属端子４１の受け部５０に対してワイヤ３５を熱圧着して仮固定した状態を示している。 図６における熱圧着部分を示す、図６の線VII−VIIに沿う断面図である。 図６に示した工程の後、当接片５１が受け部５０上に重なるように、接続部４９を折り曲げ、受け部５０と当接片５１との間にワイヤ３５を挟んだ状態を示している。 特許文献１に記載されたコイル部品に備えるコアの鍔部１およびそこに配置された金属端子２、ならびに金属端子２に接続されるワイヤ３を示す斜視図であって、溶接工程前の状態を示す。 図９に示した部分の溶接工程後の状態を示す斜視図である。

図１および図２を主として参照して、この発明に係る製造方法によって製造されるコイル部品２０の構造について説明する。図示したコイル部品２０は、より具体的には、コイル部品の一例としてのコモンモードチョークコイルを構成するものである。

コイル部品２０は、巻芯部２１を有するコア２２を備えている。コア２２は、ドラム状をなし、巻芯部２１の各端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部２３および２４を備えている。コア２２は、たとえば、フェライト等の磁性体から構成される。

鍔部２３および２４は、それぞれ、巻芯部２１側に向きかつ巻芯部２１の各端部を位置させる内側端面２５および２６と、内側端面２５および２６の反対側の外側に向く外側端面２７および２８とを有し、さらに、実装時において実装基板（図示しない。）側に向けられる底面２９および３０を有している。

また、第１の鍔部２３における底面２９の両端部に、切欠き形状の窪み３１および３２が設けられる。同様に、第２の鍔部２４における底面３０の両端部に、切欠き形状の窪み３３および３４が設けられる。

コイル部品２０は、さらに、巻芯部２１に螺旋状に巻回された第１および第２のワイヤ３５および３６を備えている。これらワイヤ３５および３６は、後述する図６および図７に表わされているように、それぞれ、導体からなる芯線３７と、芯線３７の周面を覆う絶縁樹脂被覆３８とを有する。芯線３７は、たとえば銅線からなる。絶縁樹脂被覆３８は、たとえばポリウレタン、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミドのような樹脂からなる。

コイル部品２０がコモンモードチョークコイルであるとき、ワイヤ３５および３６は、互いに同方向に巻回される。このとき、ワイヤ３５および３６は、いずれか一方が内層側に、いずれか他方が外層側に、というように、２層巻きにされても、巻芯部２１の軸線方向において交互に配列されかつ互いに平行に並んだ状態で巻くバイファイラ巻きにされてもよい。

コイル部品２０は、さらに、第１ないし第４の金属端子４１〜４４を備えている。これら第１ないし第４の金属端子４１〜４４のうち、第１および第３の金属端子４１および４３は、第１の鍔部２３に接着剤を介して固定される。第２および第４の金属端子４２および４４は、第２の鍔部２４に接着剤を介して固定される。

第１の金属端子４１と第４の金属端子４４とは、互いに同じ形状であり、第２の金属端子４２と第３の金属端子４３とは、互いに同じ形状である。また、第１の金属端子４１と第３の金属端子４３とは、互いに面対称形状をなし、第２の金属端子４２と第４の金属端子４４とは、互いに面対称形状をなしている。したがって、第１ないし第４の金属端子４１〜４４のうちのいずれか１つの金属端子、たとえば第１の金属端子４１について、その詳細を説明し、第２、第３および第４の金属端子４２、４３および４４の詳細については、その説明を省略する。

図３ないし図８には、金属端子４１またはその一部が図示されている。

金属端子４１は、通常、たとえばリン青銅やタフピッチ銅などの銅系合金からなる１枚の金属板に対して板金加工を施すことにより製造される。しかし、金属端子４１は、他の製造方法、たとえば鋳込みなどによって製造されてもよい。

金属端子４１は、鍔部２３の外側端面２７に沿って延びる基部４５と、当該基部４５から、鍔部２３の外側端面２７と底面２９とが交差する稜線部分を覆う第１の屈曲部４６を介して、鍔部２３の底面２９に沿って延びる実装部４７と、を備えている。実装部４７は、コイル部品２０が図示しない実装基板上に実装されるとき、実装基板上の導電ランドに対して、はんだ付け等によって電気的かつ機械的に接続される部分となる。

さらに、金属端子４１は、実装部４７から第２の屈曲部４８を介して延びる接続部４９を有する。第２の屈曲部４８は、Ｓ字状の屈曲形態を与えている。接続部４９は、ワイヤ３５を受けて位置決めする機能とワイヤ３５を金属端子４１に電気的かつ機械的に接続する機能との双方を有している。

より詳細には、接続部４９は、ワイヤ３５を受けかつワイヤ３５が引き出される方向に延びる受け部５０と、ワイヤ３５に当接して受け部５０との間にワイヤ３５を位置させるもので、受け部５０と同じ方向に延びる当接片５１と、受け部５０と当接片５１との間に所定の空間を隔てた状態で受け部５０と当接片５１とを各々の基端部で連結するもので、後述する折り曲げ予定部５５を含む連結部５２と、を備える。接続部４９は、第１の鍔部２３に設けられた窪み３１内に位置される。

なお、上述した第１の金属端子４１における基部、第１の屈曲部、実装部、第２の屈曲部および接続部、ならびに受け部、当接片および連結部をそれぞれ指すために用いた参照符号４５、４６、４７、４８および４９、ならびに５０、５１および５２は、第２、第３および第４の金属端子４２、４３および４４における対応の基部、第１の屈曲部、実装部、第２の屈曲部および接続部、ならびに受け部、当接片および連結部をそれぞれ指すためにも用いることがある。

前述した第１のワイヤ３５の一方端は第１の金属端子４１に接続され、第１のワイヤ３５の他方端は第２の金属端子４２に接続される。他方、第２のワイヤ３６の一方端は第３の金属端子４３に接続され、第２のワイヤ３６の他方端は第４の金属端子４４に接続される。以下、コイル部品２０の製造方法に含まれる特徴的工程である、ワイヤ３５および３６を金属端子４１〜４４に接続するための工程について説明する。なお、ここでは、代表して、第１のワイヤ３５を第１の金属端子４１に接続する工程について説明する。

ワイヤ３５を接続する前の段階では、金属端子４１は、接続部４９において、図５に示すように、当接片５１が受け部５０に対して展開した状態となっている。この状態で、巻芯部２１上に巻回されたワイヤ３５の端部が、金属端子４１の受け部５０上にまでワイヤノズルで引き出され、受け部５０上に位置される。

次に、受け部５０にワイヤ３５が仮固定される。この仮固定のため、ワイヤ３５を受け部５０上に置いた状態で熱と圧力を加える、熱圧着工程が実施される。熱圧着工程では、図５において点線で示す領域を加熱する、たとえばヒーターチップ５３が用いられる。受け部５０上のワイヤ３５が、ヒーターチップ５３によって加熱されながら押圧されると、絶縁樹脂被覆３８が溶融または軟化する。その結果、図６および図７に示すように、絶縁樹脂被覆３８に由来する溶融／軟化物５４が接着剤の働きをし、ワイヤ３５が溶融／軟化物５４を介して受け部５０に接着される。このとき、ワイヤ３５の芯線３７は、熱圧着工程における加圧の結果、通常、図７に示すように、断面扁平状となる。

上述の熱圧着工程の結果、図７によく示されているように、絶縁樹脂被覆３８の、受け部５０側とは反対側に位置する部分が除去され、芯線３７が絶縁樹脂被覆３８から露出する状態となっていることが好ましい。このような芯線３７が絶縁樹脂被覆３８から露出する状態を熱圧着工程で得るには、たとえば、以下のような条件で熱圧着工程が実施される。

まず、ヒーターチップ５３として、ワイヤ３５と受け部５０とを十分に覆う面積を持つものが用いられ、その接触面は平滑な表面を有する平面とされる。絶縁樹脂被覆３８がポリアミドイミドからなる場合、熱圧着温度として４００℃以上かつ５５０℃以下の温度が適用され、熱圧着時間は２秒以下とされる。この場合、ヒーターチップ５３が接触する箇所のみ、絶縁樹脂被覆３８が除去されるが、非接触箇所では、熱伝導による絶縁樹脂被覆３８の溶融は完了せず、溶け残った状態で、ワイヤ３５と受け部５０との接着に寄与する。

芯線３７の絶縁樹脂被覆３８からの露出が不十分な場合、たとえばレーザ光照射によって、絶縁樹脂被覆３８が除去されてもよい。なお、芯線３７の絶縁樹脂被覆３８からの露出は、必須ではなく、露出が不十分または露出がないまま、以後の工程が実施されもよい。

上述した熱圧着工程と同時に、ワイヤ３５の、受け部５０からはみ出した部分が切断されて除去される。

次に、図６において一点鎖線で示した折り曲げ予定部５５を介して連結部５２を折り曲げる、当接工程が実施される。この当接工程での折り曲げによって、図８に示すように、当接片５１が、ワイヤ３５に当接するとともに、ワイヤ３５を挟んで受け部５０と対向して重なるようにされる。当接片５１がワイヤ３５に当接するとき、絶縁樹脂被覆３８から露出した芯線３７に当接していることが好ましい。

上述した当接工程では、金属端子４１の基部４５から実装部４７までを固定した状態で、図６に示した状態にある接続部４９における当接片５１に対して、工具を図６の紙面裏側から表側に向かって突き上げることによって、折り曲げ予定部５５を曲げ中心として、まず、９０度曲げ状態を得る。次に、９０度曲げ状態の当接片５１に対して、工具を横から突き当てることによって、折り曲げ予定部５５を曲げ中心として、さらに９０度曲げを行なう。ここで、図８に示すような状態が得られ、当接片５１とワイヤ３５とが接触する。

上述のようにして、当接片５１とワイヤ３５とを接触させた後、好ましくは、受け部５０と当接片５１とを密着させるようにかしめる工程が実施される。かしめ工程では、たとえば５００℃に熱したヒーターを当接片５１に押し当て、ワイヤ３５を挟み込んだ状態で受け部５０と当接片５１とを圧着することが好ましい。このかしめ工程によれば、金属端子４１の接続部４９の折り曲げに際して生じがちなスプリングバック現象に抗して、当接片５１とワイヤ３５との密着状態を確実に得ることができる。また、ワイヤ３５と受け部５０および当接片５１との間において、隙間を実質的になくすことができる。

次に、溶接工程が実施される。溶接工程では、レーザ光が当接片５１におけるワイヤ３５と接着した面とは反対側の面に照射されることが好ましい。図８において、レーザ光照射位置５６が図示されている。一例として、当接片５１の先端から０．１ｍｍ内側に寄った箇所へ、１０６４ｎｍ波長のレーザ光が数ミリ秒照射される。

上述したレーザ溶接工程において、図４に示すように、受け部５０と当接片５１とは、連結部５２とは異なる位置において、溶融玉５７を介して一体化される。溶融玉５７は、レーザ溶接によって生じる。この実施形態では、受け部５０と当接片５１とは、ワイヤ３５の先端側を位置させる各々の先端部において溶融玉５７を介して一体化される。そして、図４に示すように、ワイヤ３５の端部は、その全周囲が溶融玉５７に覆われた状態となる。すなわち、ワイヤ３５の端部は、溶融玉５７の中に位置している。ワイヤ３５の熱圧着により変形した部分と変形していない部分の境界部分はワイヤ３５が薄くなるので断線しやすい。そのため、熱圧着により変形した部分すべてが溶融玉５７に取り込まれることが好ましい。これにより、ワイヤ３５の薄い部分がなくなって、ワイヤ３５が断線しにくくなる。

第１の金属端子４１と第１のワイヤ３５との接続について説明したが、他の金属端子４２〜４４とワイヤ３５または３６との接続についても同様の工程が実施され、図１および図２に示したコイル部品２０が完成される。

以上、この発明に係る製造方法によって製造されるコイル部品について、より具体的な実施形態に基づいて説明したが、この実施形態は、例示的なものであり、その他種々の変形例が可能である。

たとえば、図１および図２では図示しなかったが、第１および第２の鍔部２３および２４の各々の天面に一方主面を接触させながら、１対の鍔部２３および２４間に渡された板状のコアが設けられてもよい。この場合、ドラム状のコア２２および板状のコアが、ともにフェライトのような磁性体から構成されるとき、ドラム状のコア２２および板状のコアによって閉磁路が形成される。

なお、ドラム状のコア２２は、たとえば樹脂のような非磁性体から構成されてもよい。

また、この発明に係る製造方法の対象となるコイル部品は、コアを備えないものであってもよい。

また、コイル部品に備えるワイヤの本数および金属端子の個数は、コイル部品の機能に応じて変更され得る。

また、溶接工程では、当接片５１におけるワイヤ３５と接着した面とは反対側の面以外に、レーザ光を照射してもよい。たとえば、受け部５０におけるワイヤ３５と接着した面に、レーザ光を照射してもよい。

２０ コイル部品
２１ 巻芯部
２２ コア
２３，２４ 鍔部
３５，３６ ワイヤ
３７ 芯線
３８ 絶縁樹脂被覆
４１〜４４ 金属端子
５０ 受け部
５１ 当接片
５２ 連結部
５３ ヒーターチップ
５４ 溶融／軟化物
５５ 折り曲げ予定部
５６ レーザ光照射位置
５７ 溶融玉

Claims (6)

1. 導体からなる芯線および前記芯線の周面を覆う絶縁樹脂被覆を有する、ワイヤと、前記芯線に電気的に接続される接続部を有する、金属端子と、を備える、コイル部品を製造する方法であって、
   前記金属端子として、前記接続部が、前記ワイヤを受けかつ前記ワイヤが引き出される方向に延びる受け部と、前記ワイヤに当接して前記受け部との間に前記ワイヤを位置させるもので、前記受け部と同じ方向に延びる当接片と、前記受け部と前記当接片との間に所定の空間を隔てた状態で前記受け部と前記当接片とを各々の基端部で連結するもので、折り曲げ予定部を含む連結部と、を有する金属端子を用意する工程を備えるとともに、
   前記ワイヤを前記受け部上に置いた状態で熱と圧力を加えることにより、溶融または軟化した前記絶縁樹脂被覆を接着剤として前記ワイヤを前記受け部に接着する、熱圧着工程と、
   次いで、前記当接片が前記ワイヤを介して前記受け部と対向し、かつ前記当接片が前記ワイヤに当接するように、前記折り曲げ予定部を介して前記接続部を折り曲げる、当接工程と、
   次いで、前記金属端子の一部にレーザ光を照射することによって、前記ワイヤと前記金属端子とを溶接する、溶接工程と、
   を備え、
   前記溶接工程において、前記受け部と前記当接片とは、前記ワイヤの先端側を位置させる各々の先端部において溶融玉を介して一体化され、前記ワイヤの端部は、その全周囲が溶融玉に覆われた状態となる、
   コイル部品の製造方法。
2. 前記熱圧着工程は、前記絶縁樹脂被覆の、前記受け部側とは反対側に位置する部分を除去し、前記芯線を前記絶縁樹脂被覆から露出させる工程を含む、請求項１に記載のコイル部品の製造方法。
3. 前記熱圧着工程の後に、前記ワイヤにレーザ光を照射することによって、前記芯線を前記絶縁樹脂被覆から露出させる工程をさらに備える、請求項１に記載のコイル部品の製造方法。
4. 前記当接工程において、前記当接片は前記絶縁樹脂被覆から露出した前記芯線に当接する、請求項２または３に記載のコイル部品の製造方法。
5. 前記当接工程は、前記金属端子の前記受け部と前記当接片とを密着させるようにかしめる工程を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載のコイル部品の製造方法。
6. 前記溶接工程において、前記レーザ光は、前記当接片における前記ワイヤと接着した面とは反対側の面に照射される、請求項１ないし５のいずれかに記載のコイル部品の製造方法。

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