JP6934611B2 - コモンモードチョークコイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる磁性コアとワイヤとを備えたコモンモードチョークコイルの製造方法に関する。

電源ラインの不要輻射ノイズ対策や高周波信号のコモンモードノイズ対策等に巻線型コモンモードチョークコイルの利用が知られている。

このコモンモードチョークコイルは、巻芯の両側に鍔部が形成されたフェライト磁性コアと、磁性コアの巻芯にバイファイラ巻等によって数ターン〜数十ターン巻回された複数の絶縁被覆導線からなるワイヤと、磁性コアとほぼ同じ透磁率を有し磁性コアの両方の鍔部間を接着剤により接合した磁性板とによって構成されている。磁性コアおよび磁性板はフェライト粉末に結合剤を混ぜてプレス成型し、これを焼成することによって得られる。さらに少なくとも一方の鍔部には複数の電極が形成され、ワイヤの巻始めの端部と巻終りの端部はこれらの電極に対してそれぞれ半田付け、熱圧着等によって導電接続されている。このようなコモンモードチョークコイルでは、コアの巻芯に巻回するワイヤの巻回数を適宜設定することによって所望のインピーダンス値を得る。この場合、１個１個の磁性コアに絶縁被覆導線を巻きつける必要があり、生産性が良くない。これに対し、リードフレームに磁性コアを接着させた状態で絶縁被覆導線を巻きつけるが提案されている。

上記コモンモードチョークコイルに類似の従来のコモンモードチョークコイルの製造方法が、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平７−１６１５６３号公報

磁性コアは、巻芯部と、巻芯部の端部に繋がる第１と第２の鍔部とを有する。リードフレームには第１と第２の端子電極が繋がっている。第１と第２の端子電極に磁性コアの第１の鍔部を接着する。第２の鍔部に第３と第４の端子電極を接着する。巻芯部に第１と第２の絶縁被覆導線を巻回する。第１と第２と第３と第４の端子電極に第１と第２の絶縁被覆導線を接続する。磁性コアをリードフレームに対し９０°回転させるようにリードフレームを曲げる。磁性コアに磁性板を接着する。第１と第２の端子電極をリードフレームから切り離すことにより磁性コアをリードフレームから切り離すことによりコモンモードチョークコイルを製造する。

この方法により、電気的性能の安定したコモンモードチョークコイルを効率よく生産することができる。

図１Ａは実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの側面図である。 図１Ｂは実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの回路図である。 図２は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの磁性コアの斜視図である。 図３は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法を説明する斜視図である。 図４は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法を説明する斜視図である。 図５は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法を説明する斜視図である。 図６は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法を説明する斜視図である。 図７は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法を説明する斜視図である。 図８は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法を説明する斜視図である。 図９は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法を説明する斜視図である。 図１０は実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法を説明する斜視図である。 図１１は実施の形態における他のコモンモードチョークコイルの回路図である。

図１Ａは実施の形態におけるコモンモードチョークコイル１００１の側面図である。図１Ｂはコモンモードチョークコイル１００１の回路図である。コモンモードチョークコイル１００１は、磁性コア１１と、磁性コア１１に巻回された絶縁被覆導線１８Ａ、１８Ｂと、磁性コア１１に接着した端子電極１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ、１７Ｂとを備える。絶縁被覆導線１８Ａの一方の端１１８Ａは端子電極１６Ａに接続され、絶縁被覆導線１８Ａの他方の端２１８Ａは端子電極１６Ｂに接続されている。絶縁被覆導線１８Ｂの一方の端１１８Ｂは端子電極１７Ａに接続され、絶縁被覆導線１８Ｂの他方の端２１８Ｂは端子電極１７Ｂに接続されている。絶縁被覆導線１８Ａ、１８Ｂは互いに磁気結合する。

以下、コモンモードチョークコイル１００１の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２から図１０はコモンモードチョークコイル１００１の製造方法を説明する斜視図である。

まず磁性コア１１を準備する。図２は磁性コア１１を示す。磁性コア１１は、長手方向Ｄ１２で互いに反対側の端部１２Ａ、１２Ｂを有する巻芯部１２と、巻芯部１２の端部１２Ａに繋がる鍔部１３と、巻芯部１２の端部１２Ｂに繋がる鍔部１４を有する。鍔部１３、１４の長手方向である幅方向の長さ１３Ｗは約３．２ｍｍである、鍔部１３、１４の外側寸法１３Ｄは約４．５ｍｍでる、鍔部１３、１４の高さ１３Ｈは約２．２ｍｍである。磁性コア１１は、フェライト粉末を混ぜた結合剤をプレス成型した後に焼成することによって得られる。

鍔部１３は、巻芯部１２に接続された表面２１３と、長手方向Ｄ１２において表面２１３の反対側に位置する表面１１３と、表面１１３、２１３に繋がる端面３１３、４１３、５１３、６１３とを有する。端面３１３、４１３は互いに反対側に位置し、端面５１３、６１３は互いに反対側に位置する。表面１１３は４つの辺１１３Ａ〜１１３Ｄで囲まれた矩形状を実質的に有する。すなわち、４つの辺１１３Ａ〜１１３Ｄは表面１１３の外縁１１３Ｐを構成する。端面３１３〜６１３は表面１１３と辺１１３Ａ〜１１３Ｄでそれぞれ繋がっている。辺１１３Ａ、１１３Ｂは互いに平行である。辺１１３Ｃ、１１３Ｄは互いに平行であり、辺１１３Ａ、１１３Ｂに直角である。同様に、鍔部１４は、巻芯部１２に接続された表面２１４と、長手方向Ｄ１２において表面２１４の反対側に位置する表面１１４と、表面１１４、２１４に繋がる端面３１４、４１４、５１４、６１４とを有する。端面３１４、４１４は互いに反対側に位置し、端面５１４、６１４は互いに反対側に位置する。

次に図３に示すフープ状のリードフレーム１５を準備する。リードフレーム１５はフープ状に繋がった複数のフレーム部１５Ａを有する。リードフレーム１５には端子電極１６Ａ、１６Ｂが繋がっている。詳細には、フレーム部１５Ａのそれぞれにおいて、リードフレーム１５は、フレーム部１５Ａから延びて端子電極１６Ａに繋がる部分１１６Ａ、２１６Ａと、フレーム部１５Ａから延びて端子電極１６Ｂに繋がる部分１１６Ｂ、２１６Ｂとをさらに有する。端子電極１６Ａ、１６Ｂが繋がったリードフレーム１５は厚さ約０．１ｍｍのりん青銅よりなる金属板を打ち抜き加工および曲げ加工して得られる。端子電極１６Ａ、１６Ｂは磁性コア１１の鍔部１３、１４にそれぞれ設けられる。端子電極１６Ａは２つの部分１１６Ａ、２１６Ａでリードフレーム１５につながっており、端子電極１６Ｂは２つの部分１１６Ｂ、２１６Ｂでリードフレーム１５につながっている。

次に図４に示すように磁性コア１１の鍔部１３の端子電極１６Ａ、１６Ｂが配置される部分に接着剤を塗布し、磁性コア１１が鍔部１３で端子電極１６Ａ、１６Ｂに接着されるように磁性コア１１を配置する。このあと約１５０℃で約１分加熱することにより、端子電極１６Ａ、１６Ｂを介して磁性コア１１をリードフレーム１５に仮固定する。このようにすることにより、磁性コア１１は、４つの部分１１６Ａ、１１６Ｂ、２１６Ａ、２１６Ｂでリードフレーム１５に支えられる。

次に図５に示すように磁性コア１１の鍔部１４に２個の端子電極１７Ａ、１７Ｂを接着剤で貼り付ける。なお端子電極１７Ａ、１７Ｂは、リードフレーム１５を形成するために金属板を打ち抜く際に、打ち抜く部分を端子電極１７Ａ、１７Ｂとなる形に打ち抜いておいて、端子電極１７Ａ、１７Ｂとして用いることにより、金属板の材料ロスを少なくすることができる。この後も同様に約１５０℃で約１分加熱することにより端子電極１７Ａ、１７Ｂを鍔部１４に仮固定する。

次に図６を示すように磁性コア１１の巻芯部１２に１対の絶縁被覆導線１８Ａ、１８Ｂを巻回する。端子電極１６Ａ、１６Ｂに絶縁被覆導線１８Ａの端１１８Ａ、２１８Ａをそれぞれ接続する。端子電極１７Ａ、１７Ｂに絶縁被覆導線１８Ｂの端１１８Ｂ、２１８Ｂ（図１Ｂ参照）をそれぞれ接続する。巻芯部１２に１対の絶縁被覆導線１８Ａ。１８Ｂを巻回するときに、図２に示す磁性コア１１は鍔部１３の表面１１３の外縁１１３Ｐの一直線上に無い３つの部分である３つの辺１１３Ａ、１１３Ｃ、１１３Ｄでリードフレーム１５につながっているため、絶縁被覆導線１８Ａ、１８Ｂを安定して巻芯部１２に巻きつけることができる。

次に図７に示すように端子電極１６Ａ、１６Ｂとつながっているリードフレーム１５の部分２１６Ａ、２１６Ｂを切断部１９Ａ、１９Ｂで切断する。このとき端子電極１６Ａ、１６Ｂが鍔部１３の端面４１３（図２参照）から突出するようにリードフレーム１５の部分２１６Ａ、２１６Ｂを切断する。実施の形態では、端子電極１６Ａ、１６Ｂは鍔部１３の端面４１３から約０．１ｍｍ突出する。

次に図８に示すようにリードフレーム１５に固定された磁性コア１１をリードフレーム１５に対し所定の回転方向Ｒ１に９０°回転させるように部分１１６Ａ、１１６Ｂの折り曲げ部２１Ａ、２１Ｂでリードフレーム１５を曲げる。ここで９０°回転させるとは、厳密な意味の９０°ではなく、回転させた結果、鍔部１３、１４の端面４１３、４１４とを含む平面Ｐ１００１（図１Ａ参照）がほぼ水平になるということを意味する。

次に図９に示すように鍔部１３、１４の端面４１３、４１４に接着剤を塗布し、磁性板２３を貼り合わせ、約１５０℃で約１分加熱することにより仮固定する。このとき端子電極１６Ａ、１６Ｂが鍔部１３の端面４１３から約０．１ｍｍ突出しているので、磁性板２３を磁性コア１１に対して容易に位置あわせすることができる。なお、この場合、端子電極１７Ａ、１７Ｂ（図５参照）は鍔部１４の端面４１４から突出しないことが望ましい。このようにすることにより、磁性板２３の大きさがばらついても容易に磁性板２３を位置あわせすることができる。このように、鍔部１３、１４の端面４１３、４１４は磁性板２３に接着剤で接着される接着面として機能する。図１Ａは磁性コア１１の鍔部１３、１４の端面４１３、４１４（接着面）に塗布されて磁性板２３にそれぞれ接着する接着剤４１３Ａ、４１４Ａを示す。接着剤４１３Ａは鍔部１３の端面４１３を含む平面Ｐ１００１から突出している端子電極１６Ａ、１６Ｂの部分に達する。この構成により、磁性コア１１と磁性板２３との接合強度をより強くすることができる。

次に図１０に示すように、リードフレーム１５に固定された磁性コア１１をリードフレーム１５に対し９０°戻す。すなわち回転方向Ｒ１の反対の回転方向Ｒ２に回転するようにリードフレーム１５の部分１１６Ａ、１１６Ｂの折り曲げ部２２Ａ、２２Ｂでリードフレーム１５を曲げる。

次にフープ状のリードフレーム１５を所定の長さで切断し、それぞれをストッカーに収納し、約１５０℃で約３０分加熱することにより、端子電極１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ、１７Ｂを磁性コア１１に仮固定している接着剤を硬化させる。

次に図１０に示すように、端子電極１６Ａ、１６Ｂとつながっているリードフレーム１５の部分１１６Ａ、１１６Ｂを切断部２０Ａ、２０Ｂで切断し、個片のコモンモードチョークコイル１００１を得る。図１０に示すように、回転方向Ｒ２に回転するようにリードフレーム１５の部分１１６Ａ、１１６Ｂの折り曲げ部２２Ａ、２２Ｂでリードフレーム１５が曲げられているので、リードフレーム１５の切断部１９Ａ、１９Ｂ（図７参照）でリードフレーム１５を切断する方向と同じ方向に部分１１６Ａ、１１６Ｂを切断部２０Ａ、２０Ｂで容易に切断することができる。

特許文献１に開示されているコモンモードチョークコイルの製造方法では、一方の鍔部の底面側のみがリードフレームに接着されている状態で絶縁被覆導線を巻きつける。したがって、磁性コアが動き、安定して巻きつけることが難しく、電気的性能が安定しにくい。さらに直流抵抗値を下げるため絶縁被覆導線の径が大きくなってくると、安定して巻きつけることがさらに難しくなる。

実施の形態におけるコモンモードチョークコイル１００１の製造方法では、図２に示すように、磁性コア１１が鍔部１３の表面１１３の一直線上にない部分である３つの辺１１３Ａ、１１３Ｃ、１１３Ｄで図６に示すリードフレーム１５につながった状態で、絶縁被覆導線１８Ａ、１８Ｂを安定して巻芯部１２に巻きつけることができる。これにより、安定な電気的特性を有するコモンモードチョークコイル１００１を効率よく製造することができる。

図１１は実施の形態における他のコモンモードチョークコイル１００２の回路図である。図１１において図１Ａから図１０に示すコモンモードチョークコイル１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１１に示すコモンモードチョークコイル１００２は絶縁被覆導線１８Ａと端子電極１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ、１７Ｂの接続が図１Ａから図１０に示すコモンモードチョークコイル１００１と異なる。具体的には、図１１に示すコモンモードチョークコイル１００２では、絶縁被覆導線１８Ａの一方の端１１８Ａは端子電極１６Ａに接続され、絶縁被覆導線１８Ａの他方の端２１８Ａは端子電極１７Ａに接続されている。絶縁被覆導線１８Ｂの一方の端１１８Ｂは端子電極１６Ｂに接続され、絶縁被覆導線１８Ｂの他方の端２１８Ｂは端子電極１７Ｂに接続されている。絶縁被覆導線１８Ａ、１８Ｂは互いに磁気結合する。図１１に示すコモンモードチョークコイル１００２でも図１Ａから図１０に示すコモンモードチョークコイル１００１と同様に安定な電気的特性が得られる。

上述のように、実施の形態におけるコモンモードチョークコイル１００１では、絶縁被覆導線１８Ａが端子電極１６Ｂ、１７Ａのうちの一方の端子電極１６Ｂと端子電極１６Ａとに接続されてかつ端子電極１６Ｂ、１７Ａのうちの他方の端子電極１７Ａと端子電極１７Ｂとには接続されていない。絶縁被覆導線１８Ｂが端子電極１６Ｂ、１７Ａのうちの他方の端子電極１７Ａと端子電極１７Ｂとに接続されてかつ端子電極１６Ｂ、１７Ａのうちの一方の端子電極１６Ｂと端子電極１６Ａとには接続されていない。

実施の形態におけるコモンモードチョークコイル１００２では、絶縁被覆導線１８Ａが端子電極１６Ｂ、１７Ａのうちの一方の端子電極１７Ａと端子電極１６Ａとに接続されてかつ端子電極１６Ｂ、１７Ａのうちの他方の端子電極１６Ｂと端子電極１７Ｂとには接続されていない。絶縁被覆導線１８Ｂが端子電極１６Ｂ、１７Ａのうちの他方の端子電極１６Ｂと端子電極１７Ｂとに接続されてかつ端子電極１６Ｂ、１７Ａのうちの一方の端子電極１７Ａと端子電極１６Ａとには接続されていない。

１１ 磁性コア
１２ 巻芯部
１３ 鍔部（第１の鍔部）
１４ 鍔部（第２の鍔部）
１５ リードフレーム
１６Ａ 端子電極（第１の端子電極）
１６Ｂ 端子電極（第２の端子電極）
１７Ａ 端子電極（第３の端子電極）
１７Ｂ 端子電極（第４の端子電極）
１８Ａ 絶縁被覆導線（第１の絶縁被覆導線）
１８Ｂ 絶縁被覆導線（第２の絶縁被覆導線）
１９Ａ，１９Ｂ 切断部
２０Ａ，２０Ｂ 切断部
２１Ａ，２１Ｂ 折り曲げ部
２２Ａ，２２Ｂ 折り曲げ部
２３ 磁性板

Claims (9)

1. 互いに反対側の第１と第２の端部を有する巻芯部と、前記巻芯部の前記第１の端部に繋がる第１の鍔部と、前記巻芯部の前記第２の端部に繋がる第２の鍔部とを有する磁性コアを準備するステップと、
   第１と第２の端子電極が繋がったリードフレームを準備するステップと、
   前記第１と第２の端子電極が前記リードフレームに繋がっている状態で前記第１と第２の端子電極に前記磁性コアの前記第１の鍔部を接着するステップと、
   前記第２の鍔部に第３と第４の端子電極を接着するステップと、
   前記巻芯部に第１と第２の絶縁被覆導線を巻回するステップと、
   前記第１と第２の端子電極と前記第３と第４の端子電極とに前記第１と第２の絶縁被覆導線を接続するステップと、
   前記第１と第２の端子電極が前記リードフレームに繋がっておりかつ前記第１の鍔部に接着している状態で前記磁性コアを前記リードフレームに対し所定の回転方向に９０°回転させるように前記リードフレームを曲げるステップと、
   前記磁性コアに磁性板を接着するステップと、
   前記磁性コアの前記第１の鍔部が前記第１と第２の端子電極に接着した状態で前記第１と第２の端子電極を前記リードフレームから切り離すことにより前記磁性コアを前記リードフレームから切り離すステップと、
   を含む、コモンモードチョークコイルの製造方法。
2. 前記磁性コアに前記磁性板を接着する前記ステップは、前記磁性コアの前記第１の鍔部の接着面に前記磁性板を接着するステップを含み、
   前記第１と第２の端子電極に前記磁性コアの前記第１の鍔部を接着する前記ステップは、前記第１と第２の端子電極が前記リードフレームに繋がっている状態で前記第１と第２の端子電極が前記第１の鍔部の前記接着面を含む平面から突出するように前記第１と第２の端子電極に前記磁性コアの前記第１の鍔部を接着するステップを含む、請求項１に記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
3. 前記磁性コアに前記磁性板を接着する前記ステップは、前記磁性コアの前記第２の鍔部の接着面に前記磁性板を接着するステップをさらに含み、
   前記第２の鍔部に前記第３と第４の端子電極を接着する前記ステップは、前記第３と第４の端子電極が前記第２の鍔部の前記接着面を含む平面から突出しないように前記第２の鍔部に前記第３と第４の端子電極を接着するステップを含む、請求項２に記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
4. 前記磁性コアに前記磁性板を接着する前記ステップは、前記第１の端子電極の前記平面から突出する部分に前記磁性板を当接させて位置決めしている状態で前記磁性コアの前記第１の鍔部の前記接着面と前記第２の鍔部の前記接着面とに前記磁性板を接着するステップを含む、請求項３に記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
5. 前記磁性コアに前記磁性板を接着する前記ステップは、前記第１の端子電極の前記平面から突出する部分に前記磁性板を当接させて位置決めしている状態で前記磁性コアの前記第１の鍔部の前記接着面に前記磁性板を接着するステップを含む、請求項２または３に記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
6. 前記磁性コアに前記磁性板を接着する前記ステップの後で、前記磁性コアを前記リードフレームに対し前記所定の回転方向の反対の回転方向に９０°回転させるように前記リードフレームを曲げるステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
7. 前記第１と第２の端子電極を前記リードフレームから切り離す前記ステップは、前記第２の鍔部に前記第３と第４の端子電極を接着する前記ステップと、前記巻芯部に前記第１と第２の絶縁被覆導線を巻回する前記ステップと、前記第１と第２の端子電極と前記第３と第４の端子電極とに前記第１と第２の絶縁被覆導線を接続する前記ステップと、前記リードフレームを曲げる前記ステップと、前記磁性コアに前記磁性板を接着する前記ステップとの後で行われる、請求項１から６のいずれか一項に記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
8. 前記第１と第２の端子電極に前記磁性コアの前記第１の鍔部を接着する前記ステップは、前記第１と第２の端子電極が前記リードフレームに繋がっている状態で前記第１と第２の端子電極に前記磁性コアの前記第１の鍔部の表面に接着するステップを含み、
   前記巻芯部に前記第１と第２の絶縁被覆導線を巻回する前記ステップは、前記磁性コアの前記第１の鍔部の前記表面の外縁の一直線上に無い少なくとも３つの部分で前記リードフレームに接着されている状態で、前記巻芯部に前記第１と第２の絶縁被覆導線を巻回するステップを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
9. 前記第１と第２の端子電極と前記第３と第４の端子電極とに前記第１と第２の絶縁被覆導線を接続する前記ステップは、
   前記第１の絶縁被覆導線が前記第２と第３の端子電極のうちの一方の端子電極と前記第１の端子電極とに接続されてかつ前記第２と第３の端子電極のうちの他方の端子電極と前記第４の端子電極とには接続されず、前記第２の絶縁被覆導線が前記第２と第３の端子電極のうちの前記他方の端子電極と前記第４の端子電極とに接続されてかつ前記第２と第３の端子電極のうちの前記一方の端子電極と前記第１の端子電極とには接続されないように前記第１と第２の端子電極と前記第３と第４の端子電極とに前記第１と第２の絶縁被覆導線を接続するステップを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。

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