JPH08255717A

JPH08255717A - コイル素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08255717A
Application number: JP7059287A
Authority: JP
Inventors: Zenichi Kondo; 善一近藤
Original assignee: KONDO DENKI KK
Current assignee: KONDO DENKI KK
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】より小型化すると共に外形寸法に比べ従来より
大きい値のインダクタンスを安定して得ることができ、
かつその製造にあっては生産性の向上及び生産コストの
逓減。【構成】所定割合で熱硬化性樹脂が混合された金属粉
（１３）と空芯コイル（１２）とが樹脂製ケース又は金
属製ケース（１１）に収納され、前記金属粉が加圧され
固形化されていることを特徴とする。また、加圧後さら
に加熱されて固形化するようにしてもよい。金属製ケー
スの素材は強磁性体であることが好ましい。製造方法
は、支持枠内に収納された上方開放の樹脂製ケース内に
空芯コイルを載置し、これに熱硬化性樹脂を所定割合で
混合させた金属粉を充填させた後、該金属粉を加圧して
固形化させる。また、加圧後に外部から熱を供給して加
熱するようにしても良い。金属製ケースを用いれば、支
持枠を必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、コイル素子（又はイ
ンダクタ）、及びコイル素子の製造方法に関し、詳しく
は、鉄粉、銅粉、フェライト、等の金属粉内に空芯コイ
ルを封入したコイル素子、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかる磁性体内に空芯コイルを封
入したコイル素子、及びそのようなコイル素子の製造行
程としては、図４（Ａ）〜（Ｅ）の分解斜視図でその行
程を示したようなものがあった。

【０００３】これは、先ず巻回された空芯コイル５０の
リード線５０ａに、フレーム５１に多数配列された端子
用のフレーム片５１ａをそれぞれ接着固定する。次に、
金型等で予め所定形状に成形された磁性粉混入の樹脂ケ
ース５２を用意する。この樹脂ケース５２には、該空芯
コイル５０が適合嵌合する凹部５３と、位置決め用の円
柱状の突起５４が一体に形成されている。フレーム片５
１が付いた空芯コイル５０は、突起５４に環装するよう
にして凹部５３内に嵌合収納される。その後、この樹脂
ケース５２の開口部に、蓋板５５を被せてスポット溶接
等で固着させて、空芯コイル５０の密閉収納される。

【０００４】最後に、フレーム５１からフレーム片５１
を切り離し、これを樹脂ケース５２の側部に屈曲固定さ
せることにより、平面実装用のチップコイル５６を完成
するものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
コイル素子、及びその製造方法では、部品点数が多く、
また予め金属粉混入の樹脂ケース５２を金型等で成形し
ておく必要があると共に行程数も多く複雑になるため、
大層な設備装置が必要となり、生産性及びコスト上に問
題があった。

【０００６】また、かかる構成のコイル素子（又はイン
ダクタ）は、空芯コイル５０を取り囲む磁性材（金属粉
混入樹脂）の密度が低く、容積の割りには大きなインダ
クタンスを確保することが難しく、さらに周波数特性上
も不満の残るものであった。

【０００７】ところで、近年の電子デバイスの小型化、
高機能化、高密度化は、研究開発における、言わば常な
るテーマである。かかるコイル素子（Ｌ）の場合におい
ても、如何に小型化するか、又は同じ大きさで如何にイ
ンダクタンスを大きくするか、さらには如何に安定した
周波数特性を確保するかが、この種テーマの一つとして
挙げられていた。

【０００８】磁性体の中に空芯コイルを封入する形式の
コイル素子では、磁性体の量と密度にほぼ比例してイン
ダクタンスが大きくなる。この観点から上記従来のもの
を見直して見ると、未だ改善の余地があった。

【０００９】そこで、本願発明はかかる観点のもとに成
されたものであって、その目的とするところは、このよ
うな磁性体中に空芯コイルを封入する形式のコイル素子
について、より小型化すると共に外形寸法に比べ従来よ
り大きい値のインダクタンスを安定して得ることができ
る共に、その製造にあっては生産性の向上、生産コスト
の逓減に寄与することができる新規かつ進歩したコイル
素子、及びその製造方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため本願
各発明は、以下の手段が採られる。本願コイル素子は、
所定割合で熱硬化性樹脂が混合された金属粉と空芯コイ
ルとが樹脂製ケースに収納され、前記金属粉が加圧され
固形化されていることを特徴とする。また、加圧後さら
に加熱されて固形化するようにしてもよい。

【００１１】さらに、樹脂ケースの代わりに金属製ケー
スを用いる。この、金属製ケースの素材は強磁性体であ
ることが好ましい。本願コイル素子の製造方法は、支持
枠内に収納された上方開放の樹脂製ケース内に空芯コイ
ルを載置し、これに熱硬化性樹脂を所定割合で混合させ
た金属粉を充填させた後、該金属粉を加圧して固形化さ
せる。

【００１２】また、加圧後に外部から熱を供給して加熱
するようにしても良い。さらに、樹脂製ケースの代わり
に金属製ケースを用いれば、支持枠を必要としない。

【００１３】

【実施例】次に、本願発明の具体的実施の一例を、図面
に基づいて説明する。図１は本実施例の分解斜視図、図
２は本実施例の一部切欠き斜視図、図３は本実施例の行
程をしめす行程概略図である。

【００１４】図１において、１１は金属ケースで、鉄の
薄板の絞り加工で形成されている。１２は空芯コイル
で、耐熱エナメル被覆銅線で形成されている。１３は金
属粉で、鉄、銅、フェライトなどの粉末に所定割合のエ
ポキシその他の熱硬化性樹脂が混合されて成る。なお、
これら金属粉は単独で用いて良く、また所定割合で混合
して用いても良い。また、混合する熱硬化性樹脂の割合
は、金属粉の物性、樹脂の物性により区々であるが、本
実施例では少なくとも１０％以下ぐらいで好ましい結果
が得られた。

【００１５】１４は外部接続用金属端子で、絶縁のため
内側表面がコーティング１５されている。これら各部品
を組み立ててコイル素子２１が製造される。組み立て手
順を図３に基づいて説明する。先ず金属粉１３を金属ケ
ース１１に投入する。量は金属ケース１１の内容積の半
分程度で良い。量の多少により完成後の空芯コイル１２
の位置が少し変化するが、このことはインダクタンスの
大きさにあまり影響しない。１個毎のバラつきさえなけ
れば投入量は適宜で良い。

【００１６】金属粉１３を投入したらその上に空芯コイ
ル１２を置く（図３（Ａ））。次いで金属粉１３を追加
する（同（Ｂ））。最初に投入された金属粉１３とこの
追加された金属粉１３との合計の量、即ち金属粉１３の
総量は、要求されるインダクタンスの値に対応して定め
られる。

【００１７】金属粉１３の量はインダクタンスの大きさ
に影響する。従って総量はできるだけ一定にする。充填
量の制御は本発明の目的とするところではない。従っ
て、この制御は既存の量産技術に負うことになるが、簡
便な手法としては、外にこぼれ落ちる迄金属ケース１１
に金属粉１３を投入し、その後、適宜の棒、スクレーパ
等で金属ケース１１の上端縁１６をすり切るようにする
ことが考えられる。こうすれば常に一定の金属粉１３が
金属ケース１１内に残留する。

【００１８】次いで金属粉１３を加圧する。加圧は図３
（Ｃ）、又は図３（Ｄ）に示すように行なう。すなわ
ち、図３（Ｃ）は金属ケース１１の上端縁１６も一緒に
加圧する方式（以下「全部加圧方式」と略称。）で、こ
の場合は、加圧用金型３１の下面３２は単に平面であれ
ば良い。従ってわざわざ特注する必要もなく、身近にあ
る既存の治具を十分利用することができ、非常に経済的
である。

【００１９】またこの全部加圧方式では、金属粉１３を
充填した金属ケース１１を例えば１００個並べ、下面が
平な治具で一度にまとめて加圧する行程も採ることでき
る。したがって、生産性から言ってこの方式は有利であ
る。

【００２０】一方、図３（Ｄ）の方式（以下「要部加圧
方式」と略称。）では、充填された金属粉１３の開放上
面のみを加圧する。かかる場合、押型４１の底面４２
は、ケース開口１７の形に一致した形状とする必要があ
る。そのため、金型コストは高くなるが、金属粉１３の
みを加圧するので、金属粉１３を一層強く、均一に加圧
することができ、インダクタンスがより大きく確保する
ことができる。さらに金属ケース上端縁１６を含めて全
体を押し潰すものではないため、前記の全部加圧方式に
比べて仕上り寸法の精度が高いすることができる。

【００２１】次に、これら全部加圧方式や要部加圧方式
で加圧した後、炉に入れるなどして外部から加熱する。
加熱温度及び加熱時間は使用した熱硬化性樹脂の仕様に
合わせる（例えば１８０゜Ｃで３０分）。そして、空芯
コイル１２のリード線１８を外部接続用金属端子１４に
溶接１９し、必要があれば表面全体に絶縁塗装による保
護被覆膜２０を施すことにより、コイル素子２１が完成
することになる。

【００２２】上記何れの手法でも、ケース１１は金属製
なので加圧力に対する耐性が高く、従って従来の樹脂製
ケースよりずっと大きな加圧力ＰＳが掛けられる。例え
ば従来の樹脂製ケースで３０Ｋｇ／平方ｃｍ程度であっ
たとすると、金属製ケース１１では、８０〜１００Ｋｇ
／平方ｃｍ程度掛けることが出来る（何れも、板厚０．
５ｍｍ、縦、横、高さ１０×７×５ｍｍの大きさのケー
スで）。

【００２３】加圧力ＰＳが上がったことで金属粉１３の
密度が高まる。また実施例のケース１１は強磁性体の鉄
で形成されている。従ってこれ自体もコアとして機能
し、両者が相俟って、インダクタンスを大幅に向上させ
ることができる。

【００２４】例えば従来の樹脂製ケースで３０マイクロ
ヘンリーであったとしたら、この実施例では８０マイク
ロヘンリーのインダクタンスになる（測定周波数１００
０Ｈｚ）。なおこの場合のケースも上記例と同じもので
ある。またコイルは線径０．３ｍｍ耐熱エナメル銅線を
コイル直径３．５ｍｍで２０回巻回したもので、空芯の
とき７マイクロヘンリーの値を示すものである。

【００２５】金属ケース１１と金属粉１３の素材に関し
ては、両者を同一にしたもの、例えば両方とも同じ純鉄
にしたものが最大のインダクタンスを示す。これはケー
ス１１と金属粉の継ぎ目が無くなって磁路の連続性が確
保されるからと考えられる。

【００２６】このようにすればケース自体もコアとして
機能し、インダクタンスが大いに増大する。また同じ肉
厚なら樹脂に比べ格段の強度があるので、金属粉加圧の
力を大幅に増大させることが出来、固形化後のコアの密
度が向上しこれもインダクタンス増大に貢献する。

【００２７】次に、本実施例の変形例を説明する。金属
ケース１１の素材は純鉄でなくとも良い。加工性はやや
劣るが透磁率の点では珪素鋼の方が有用である。強磁性
体でないもの、例えばステンレス鋼、銅、真鍮、アルミ
ニウムなどの金属でも構わない。但し強磁性体でない金
属の場合、実施例のようにケース１１自体がコアとして
機能しないから、インダクタンスはやや低くなる。しか
し加圧に対する耐性は十分だから、これでも十分目的は
達せられる。

【００２８】また、ケースは樹脂製のものであっても良
い。この場合は樹脂製ケースを適合嵌合する支持枠金型
（図示省略）に予め嵌め込んでおいて加圧力ＰＳを掛け
るようにする。樹脂製ケースはその外周が金型の壁に支
えられるので、高い加圧力ＰＳを掛けても破損を防止で
きると共に、これによっても金属粉の高密度化が図れ
る。

【００２９】更には、ケースを使用せず、それと同じ大
きさの凹部を備えた金型を用意し、それに直に空芯コイ
ル１２と金属粉１３とを充填して加圧するようにしても
良い。これによっても高い加圧力ＰＳを掛けることがで
きる。

【００３０】加圧力ＰＳを掛けるとその圧力で金属粉１
３が発熱する。この熱は金属粉１３に混合した樹脂を硬
化させる。従って実施例で行なっていた加圧後の加熱処
理を省略し、工程の簡略化を図るようにしてしも良い。

【００３１】更には、熱硬化性樹脂を混合せず、金属粉
そのままを空芯コイルと共に金属製或いは樹脂製のケー
スに充填し、これを金属ケースごと或いは金属粉のみ加
圧する（樹脂ケースの場合は金型に入れて加圧する）こ
とも考えられる。

【００３２】この場合、金属ケースは特に加圧耐性が強
く、しかも加圧後も加圧時の形態を保つ性質があるか
ら、余分な処理を省き、熱硬化性樹脂を混ぜていない金
属粉を金属ケースに充填し、この金属ケースの封止力で
金属粉を中に閉じ込めるという方式も良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明は、熱硬
化性樹脂が混合された金属粉と空芯コイルとを金属ケー
ス内に収納して、前記金属粉のみ或いは金属製ケースと
共に前記金属粉を加圧するようにしているため、同じ外
形寸法でも従来に比し高いインダクタンスのコイル素子
を得ることができる外、金属粉は金属ケースの封止力で
その中に閉じ込められ、これによっても高インダクタン
スを実現できる。また加熱工程を省いた場合は、簡易な
行程とすることができる。

【００３４】加圧後、更に加熱を行なう場合は、工程数
は増えるが金属粉の密度が更に高くなるのでインダクタ
ンスが大きくなる効果がある。なお、樹脂製ケースに収
納し加圧して、さらに加熱行程を付加する場合も、同様
の効果を得られる。

【００３５】前記金属製ケースが鉄その他の強磁性体で
形成される場合は、金属ケース自体もコアとして機能
し、インダクタンスが更に大きくなる。また同じ肉厚な
ら樹脂に比べ格段の強度を確保できる。従って加圧力を
大幅に増大させることができるため、固形化後のコア密
度が向上し、これもインダクタンス増大に貢献する。

【００３６】さらに、金属粉に熱硬化性樹脂を混合して
いるため、金属粉のみを焼成する場合の温度（約１２０
０°Ｃ）に比較して、かなりの低温（約１５０°Ｃ）で
も固形化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例コイル素子の構成部品を示す分解斜視
図である。

【図２】本実施例コイル素子の完成状態を示す一部切欠
き斜視図である。

【図３】本実施例コイル素子の製造手順と金属粉１圧の
方式例を示す断面図である。

【図４】従来コイル素子の組立手順を示す分解斜視図で
ある。

【符号の説明】

１１・・・金属ケース１２・・・空芯コイル
１３・・・金属粉１４・・・金属端子１５・・・コーティング
１６・・・上端縁１７・・・開口１８・・・リード線
１９・・・溶接２０・・・保護被膜２１・・・コイル素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定割合で熱硬化性樹脂が混合された金
属粉と空芯コイルとが樹脂製ケースに収納され、前記金
属粉が加圧され固形化されていることを特徴とするコイ
ル素子。
【請求項２】所定割合で熱硬化性樹脂が混合された金
属粉と空芯コイルとが樹脂製ケースに収納され、前記金
属粉が加圧され、かつ加熱されて固形化されていること
を特徴とするコイル素子。
【請求項３】所定割合で熱硬化性樹脂が混合された金
属粉と空芯コイルとが金属製ケースに収納され、前記金
属粉が加圧され固定化されていることを特徴とするコイ
ル素子。
【請求項４】所定割合で熱硬化性樹脂が混合された金
属粉と空芯コイルとが金属製ケースに収納され、前記金
属粉が加圧され、かつ加熱されて固形化されていること
を特徴とするコイル素子。
【請求項５】前記金属製ケースの素材が強磁性体であ
ることを特徴とする請求項３、又は４記載のコイル素
子。
【請求項６】支持枠金型内に収納された上方開放の樹
脂製ケース内に空芯コイルを載置し、これに熱硬化性樹
脂を所定割合で混合させた金属粉を充填させた後、該金
属粉を加圧して固形化させることを特徴とするコイル素
子の製造方法。
【請求項７】支持枠金型内に収納された上方開放の樹
脂製ケース内に空芯コイルを載置し、これに熱硬化性樹
脂を所定割合で混合させた金属粉を充填させた後、該金
属粉を加圧し、さらに加熱して固形化させることを特徴
とするコイル素子の製造方法。
【請求項８】上方開放の金属製ケース内に空芯コイル
を載置し、これに熱硬化性樹脂を所定割合で混合させた
金属粉を充填させた後、該金属粉を加圧して固形化させ
ることを特徴とするコイル素子の製造方法。
【請求項９】上方開放の金属製ケース内に空芯コイル
を載置し、これに熱硬化性樹脂を所定割合で混合させた
金属粉を充填させた後、該金属粉を加圧し、さらに加熱
して固形化させることを特徴とするコイル素子の製造方
法。