JPH0234446B2 - Indakutansusoshi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明はインダクタンス素子、特に導体を巻回
して形成するコイルを用いたインダクタンス素子
に関する。

(ロ) 従来の技術 最近チツプ部品の進歩に伴い、電子回路の混成
集積回路化が著しく発展して来た。混成集積回路
は半導体集積回路の他にその外付部品であるコン
デンサ、抵抗、コイル等を１パツケージに収容す
ることにより、電子機器の部品点数を大巾に低減
でき且つ組立の簡素化や保守点検の容易化が図れ
る利点を有する。

しかしインダクタンス素子に関しては小型チツ
プ化が大巾に遅れている状況にある。これは導体
を巻回して形成するコイルでは、チツプ部品とし
て基板に実装する場合のハンダ・デイツプにおい
て導体を被覆する絶縁体の耐熱性と導体と外部端
子との接続に解決できない問題点が残つているか
らである。

従来の小型インダクタンス素子としては第５図
及び第６図に示すものを挙げることができる（例
えば特開昭57−92807号公報参照）。第５図は磁性
体、例えばドラム型コア２０に巻線２１を施し、
巻線端末２２，２２をコア２０の両端鍔部２３，
２３の端面に形成された銀電極２４，２４の表面
に折り曲げた後、半田２５，２５を介して巻線端
末、電極及びリード線２６，２６を電気的に接続
してなる小型インダクタンス素子である。第６図
は、予じめ鍔部２３底面にリード線２６，２６を
突設したドラム型コア２０の巻回部に巻線２１を
施し、巻線端末２２，２２をそれぞれリード線２
６，２６に絡げて半田２５，２５により接続した
小型インダクタンス素子である。いずれの小型イ
ンダクタンス素子もリード線２６，２６、半田２
５，２５を必要とし、チツプ抵抗やチツプコンデ
ンサの様に小型化できないのである。

そこで第７図に示すチツプインダクタンス素子
が特開昭59−43513号公報に提案されている。第
７図ではドラム型コア２０に巻線２１を施し、コ
ア２０の鍔部２３底面に離間した銀電極２４，２
４を設け、巻線端末を銀電極２４，２４表面まで
折り曲げた後半田２５，２５で銀電極２４，２４
に接続されている。斯るチツプインダクタンス素
子は銀電極２４，２４上の半田２５，２５を用い
て所望の電極に固着される。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上述した小型インダクタンス素子
およびチツプインダクタンス素子では実装する際
の半田付け温度により巻線の絶縁被覆材料が溶け
てレアシヨート不良を招くことがあつた。またチ
ツプインダクタンス素子では多量の半田が銀電極
に付着しがちで且つその量も一定しないので傾い
た状態で固着されるおそれもあつた。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は斯点に鑑みてなされ、絶縁巻線を超音
波ボンデイング装置を用いて直線回路基板上に形
成するインダクタンス素子を実現するものであ
る。

(ホ) 作用 本発明に依れば、絶縁巻線が直線導電路上に超
音波ボンデイング行なえる点に着目し、超音波ボ
ンデイング装置のリールから送給されるボンデイ
ングワイヤーを巻回してインダクタンス素子を直
接回路基板に形成している。

(ヘ) 実施例 第１図は本発明に依るインダクタンス素子の断
面図であり、第２図イ乃至第２図ニは本発明に依
るインダクタンス素子の形成方法を示す断面図で
あり、第３図は本発明に用いる絶縁巻線の断面図
であり、第４図は本発明に用いる超音波ボンデイ
ング装置を示すブロツク図である。

本発明に依るインダクタンス素子は第１図に示
す如く回路基板１と、導電路２と、絶縁巻線３を
巻回して形成したコイル部４と、絶縁巻線３の端
末と導電路２とを接続する接続部５より構成され
ている。

回路基板１は支持基板として働き、セラミツク
基板、ガラスエポキシ樹脂等より成るプリント基
板あるいは表面をアルマイト処理したアルミニウ
ム基板等を用いる。この回路基板１上には混成集
積回路等を構成するのに必要な半導体素子、チツ
プコンデンサ、チツプ抵抗あるいはインダクタン
ス素子等の回路素子が組み込まれる。

導電路２は回路基板１の一主面に所望のパター
ンに形成される。導電路２はインダクタンス素子
の巻線を固着するパツドのみならず、混成集積回
路の形成に必要な導電パスを同時に形成してい
る。斯る導電路２は回路基板１上にその一主面に
銅箔を貼り付けた後、選択的に銅箔をエツチング
して所望のパターンの導電路２を形成している。

コイル部４は絶縁巻線３を巻枠体６に所望のタ
ーン数だけ巻回して形成される。巻枠体６はイン
ダクタンス素子を形成する巻線を巻回される役割
を有し、コイル部４のリアクタンス値によりフエ
ライト等の磁性体やプラスチツク等の絶縁体を用
いても良い。なお巻枠体６の形状は図示した筒状
でも良いが、その他に棒状あるいは型状でも良
い。巻枠体６は接着剤７により導電路２に近接し
た回路基板１上に固定配置されている。

上述した絶縁巻線３は第３図に示す如く、50〜
800μφの銅細線８とその表面を被覆するウレタン
あるいは弗化エチレンより成る絶縁被膜９で形成
されている。この絶縁被膜９は銅細線８をウレタ
ンあるいは弗化エチレン溶液中を通して10〜50μ
厚（平均的には20μ厚）に付着し、コイル部４の
各巻線間の絶縁を行つている。斯る絶縁巻線３は
超音波ボンデイング装置に備えられたリール１４
に貯蔵され、巻枠体６への巻回時にリール１４よ
り給送されている。

絶縁巻線３の端末と導電路２の接続部５は超音
波ボンデイング装置を用いて絶縁巻線３の銅細線
８と導電路２とを超音波ボンデイングして形成さ
れている。絶縁巻線３を導電路２もともに同一材
料である銅で形成されているので、容易に超音波
ボンデイングを行なえるのである。

次に本発明によるインダクタンス素子の形成方
法を第２図イ乃至第２図ニを参照して説明する。

第１の工程は回路基板１上に導電路２を形成し
且つ巻枠体６を配置することにある（第２図イ参
照）。

本工程では銅箔を所望パターンに選択的にエツ
チングして導電路２を形成し、インダクタンス素
子を形成する予定領域上に巻枠体６を吸着剤７で
固定配置する。

第２の工程は超音波ボンデイング装置を用いて
一の導電路２上に巻線３の一端を超音波ボンデイ
ングすることにある（第２図ロ参照）。

本発明に用いる超音波ボンデイング装置は第４
図に示す如く、テーブル１０、キヤピラリチツプ
１１、超音波振動源１２、クランプ１３、リール
１４および絶縁巻線３より構成されている。斯る
超音波ボンデイング装置は既知のものであり、半
導体装置の組立に広く利用されている。簡単に動
作を説明すると、テーブル１０上に載置したトラ
ンジスタ等の電極にキヤピラリチツプ１１の中央
の孔より導出されるアルミニウムボンデイング細
線の一端を20K〜60KHzの超音波振動を与えて固
着し、然る後キヤピラリチツプ１１を移動して他
のリードにアルミニウムボンデイング細線の他端
と超音波振動を与えて固着する様に作業する。本
発明に用いる超音波ボンデイング装置は斯る半導
体装置の組立に用いるものにいくつかの改良を加
えている。第１にリール１４にはインダクタンス
素子の形成のため絶縁巻線３が貯蔵されている。
第２に超音波振動源は半導体装置の組立用よりは
若干パワーアツプしている。第３にテーブル１０
にはXY軸移動装置１５とＺ軸移動装置１６が設
けられ、テーブル１０をＸ・Ｙ・Ｚ方向に自在に
可動できる構造となつている。第４にテーブル１
０は回転装置１７が設けられ、テーブル１０を
XYの任意の座標を中心に回転できる。

本工程では斯上の超音波ボンデイング装置のテ
ーブル１０上に回路基板１を真空の吸引力を利用
して固定し、一の導電路２がキヤピチリチツプ１
１の真下に来る様にテーブル１０がXY軸移動装
置１５で移動させる。続いてキヤピラリチツプ１
１を下降して一の導電路２に絶縁巻線３の一端を
超音波振動により固着する。絶縁巻線３は断面円
形の銅細線を用いているので、導電路２との接点
に超音波振動のエネルギーが集中して絶縁被覆膜
９が破れて銅細線が露出される。そして銅細線と
銅の導電路２との同一材料の結合により超音波ボ
ンデイングが実現できる。

第３の工程は回路基板１を回転させて絶縁巻線
３を巻枠体６に巻回させることにある（第２図ハ
参照）。

本工程では巻枠体６に所定のターン数だけ絶縁
巻線３を巻回し、所望の値のインダクタンス素子
を形成できる。前工程で絶縁巻線３の一端は一の
導電路２に固着されているので、XY軸移動装置
１５により回路基板１を移動して巻枠体６に絶縁
巻線３がからむ様にする。続いてXY軸移動装置
１５を用いて巻枠体６の中心あるいは中心近傍に
回転の中心が設定されている様に移動する。然る
後超音波ボンデイング装置の回転装置１７を作動
させて巻枠体６を回転させてリール１４より給送
される絶縁巻線３を巻枠体６に均一に所定のター
ン数だけ巻回する。なお巻枠体６に均一な厚みに
絶縁巻線３を巻回するためにＺ軸移動装置１６を
用いてテーブルを上下動させて巻枠体６の位置を
上下動させることにより均一な巻回を実現でき
る。更に本発明では巻枠体６を回転させることに
より絶縁巻線３を一定の張力で巻回でき、且つタ
ーン数が多くても全く任意に設定できる。

本発明で秀れた点は巻枠体６としてＥ型のもの
でもＩ型のものでも絶縁巻線３を巻回できること
にある。即ちＩ型の巻枠体６においてはキヤピラ
リチツプ１１の高さをＩ型の巻枠体６に対応する
様に配置すれば良いからである。またＥ型のコア
ではキヤピラリチツプ１１をＥ型のすき間に配置
すれば良いからである。

第４の工程は絶縁巻線３の他端を他の導電部２
に超音波ボンデイングすることにある（第２図ニ
参照）。

本工程では超音波ボンデイング装置のテーブル
１０をXY軸移動装置１５で移動させ、キヤピラ
リチツプ１１を他の導電路２上に持つて来る。続
いてキヤピヤリチツプ１１を下降させて他の導電
２と当接させて超音波振動を加え、絶縁巻線３の
他端を超音波ボンデイングする。なお絶縁巻線３
はキヤピラリチツプ１１の上昇時にカツター等を
用いて切断する。

以上に詳述した工程は１つのインダクタンス素
子を形成する工程であり、この工程を繰り返し行
うことによつて複数のインダクタンス素子を形成
することができる。即ち第１の位置に第１のイン
ダクタンス素子を形成した後、テーブル１０を
XY軸移動装置１５で移動して第２の位置に同様
に第２のインダクタンス素子を形成できる。また
複数のインダクタンス素子はキヤピラリチツプ１
１の回転数を制御することにより任意の値のイン
ダクタンス素子を形成でき、チユーナー回路等で
は有用である。

(ト) 発明の効果 本発明の第１の効果はインダクタンス素子を回
路基板１上に直接形成できることにある。即ち本
発明では巻枠体６と絶縁巻線３と最少限の部品で
インダクタンス素子を形成できるので、従来のチ
ツプインダクタンスに比べてきわめて小型で安価
なものを得ることができる。

本発明の第２の効果はインダクタンス素子を回
路基板１上の任意の位置に連続して形成できるこ
とにある。即ち超音波ボンデイング装置のテーブ
ル１０をXY軸移動装置１５で移動させてインダ
クタンス素子の形成工程を繰り返し行なえば良
い。

本発明の第３の効果はインダクタンス素子を任
意の値に設定できることにある。即ち各インダク
タンス素子の形成工程に於いて絶縁巻線３のター
ン数をプログラムすれば良い。この結果多種のイ
ンダクタンスを必要とするチユーナー回路等では
きわめて利用価値が高い。

本発明の第４の効果はインダクタンス素子の形
成工程で加熱工程を不要としたことにある。即ち
本発明では絶縁巻線３と導電路２との接続を超音
波ボンデイングで行うので、加熱により絶縁被膜
９が溶けてレアシヨートを発生することが皆無と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に依るインダクタンス素子を説
明する断面図、第２図イ乃至第２図ニは本発明の
インダクタンス素子の形成方法を説明する断面
図、第３図は本発明に用いる絶縁巻線を説明する
断面図、第４図は本発明に用いる超音波ボンデイ
ング装置を説明するブロツク図、第５図乃至第７
図は従来の小型インダクタンス素子およびチツプ
インダクタンス素子を説明する断面図である。 主な図番の説明、１は回路基板、２は導電路、
３は絶縁巻線、４はコイル部、５は接続部であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回路基板と該回路基板上に設けた導電路と超
   音波ボンデイング装置のリールに貯蔵した絶縁巻
   線を給送して巻回して形成したコイルと該コイル
   の絶縁巻線の両端と前記導電路とを結合する超音
   波ボンデイングで形成した接続部とを具備するこ
   とを特徴とするインダクタンス素子。 ２ 特許請求の範囲第１項に於いて、導電路と絶
   縁巻線とを同一導電材料としたことを特徴とする
   インダクタンス素子。 ３ 特許請求の範囲第１項に於いて、回路基板を
   表面をアルマイト処理したアルミニウム基板とし
   たことを特徴とするインダクタンス素子。 ４ 特許請求の範囲第２項に於いて、前記導電路
   と絶縁巻線とを銅で形成することを特徴とするイ
   ンダクタンス素子。