JP2010186910A - モールドコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型且つ生産性に優れ、コイルの端部と外部電極との接合信頼性が高いモールドコイルの製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】
本発明のモールドコイルの製造方法はプラスチック成形法を用いて、磁性体粉末と樹脂とを混練した磁性体モールド樹脂でコイルを封止する。コイルの端部と外部電極を接合させる。コイルと外部電極を磁性体モールド樹脂で一体成形して成形体とする。成形体の表面からコイルの端部と外部電極の少なくとも一部を露出させる。成形体の表面から露出したコイルの端部と外部電極の表面に導体膜を形成し、コイルの端部と外部電極とを二重接合してなることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明はモールドコイルの製造方法に関し、特にコイルの端部と外部電極との接合信頼性を高める技術に関する。

従来から、磁性体粉末と樹脂とを混練した磁性体モールド樹脂でコイルを封止してなるモールドコイルが広く利用されている。従来のモールドコイルの製造方法は、フェライトコアなどの巻芯に巻かれたコイルを金型のキャビティ内に配置し、その後キャビティ内に溶融状態の磁性体モールド樹脂を充填してコイルを封止する。巻芯を用いたモールドコイルの製造方法が特許文献１に開示されている。

例えば、巻芯を用いずに空芯コイルをそのまま磁性体モールド樹脂で封止しようとすると、磁性体モールド樹脂の充填圧力によって空芯コイルが変形したり、キャビティ内の片側に寄ったり、または傾いたりして所定の位置からずれてしまうこともあった。これらコイルの変形や位置ずれは、外観的不良を引き起こすだけではなく、インダクタンス値や直流重畳特性等の電気的特性にも影響を与えてしまう。そこで、従来ではコイルの変形や位置ずれを防止するために巻芯などを用いることが一般的だった。

特開平４−３３８６１３

近年における電子機器の小型化や高機能化の技術革新は著しく、それに伴い、モールドコイルのような電子部品もまた小型化や高性能化、更には低価格化などの要求が高まっている。しかし、従来のモールドコイルで用いられる巻芯などはモールドコイルの小型化や低背化の妨げになり、さらにコストの上昇を招く原因となっていた。

そこで出願人は、先に出願した特願２００８−９７８７４において、位置出しピンと支持ピンを有する成形金型を用いた巻芯が不要なモールドコイルの製造方法を提案した。この方法では、空芯コイルを位置出しピンと支持ピンによってキャビティ内の所定の位置に位置出しする。そして、空芯コイルを位置出しピンと支持ピンを用いて段階的に磁性体モールド樹脂に封止する。これらにより、空芯コイルは位置ずれせずに磁性体モールド樹脂に封止される。

特に、図１１に示すような空芯コイル１１の端部１１ａに外部電極１２をスポット溶接などで取り付けたコイル部材を磁性体モールド樹脂で封止すれば、所望の位置に空芯コイルの端部を引き出しやすく、さらに機械化やライン化がしやすい。しかしながら、磁性体粉末の充填率が６０Ｖｏｌ％以上の磁性体モールド樹脂を用いている場合、封止する間にコイル部材に高い充填圧力がかかる。高い充填圧力が端部１１ａと外部電極１２との接合部にかかると、接合部が変形したり、最悪の場合には断線してしまう可能性があった。そして、図１１に示すコイル部材を磁性体モールド樹脂で封止すると、図１２に示すように磁性体モールド樹脂１３の表面には外部電極１２のみが露出した状態の成形体が得られる。もし、端部１１ａと外部電極１２との接合部が磁性体モールド樹脂１３の充填圧力によって変形や断線しても、両者間の接合を回復させることは困難である。また、成形体の外装形状からこれらの不良は発見しにくく、コイルの端部と外部電極との接合信頼性を高める必要があった。

そこで、本発明は小型且つ生産性に優れ、コイルの端部と外部電極との接合信頼性が高いモールドコイルの製造方法の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のモールドコイルの製造方法はプラスチック成形法を用いて、磁性体粉末と樹脂とを混練した磁性体モールド樹脂でコイルを封止する。コイルの端部と外部電極を接合させる。コイルと外部電極を磁性体モールド樹脂で一体成形して成形体とする。成形体の表面からコイルの端部と外部電極の少なくとも一部を露出させる。成形体の表面から露出したコイルの端部と外部電極の表面に導体膜を形成し、コイルの端部と外部電極とを二重接合してなることを特徴とする。

本発明のモールドコイルの製造方法は、コイルの端部に外部電極を溶接などで接合し、それを磁性体モールド樹脂で一体成形して成形体とする。その成形体の表面からコイルの端部と外部電極の両方を露出させるため、コイルを封止した後でもコイルの端部と外部電極との接合を回復することができる。また、コイルの端部と外部電極は封止前の溶接と封止後の導体膜との両方で接合（二重接合）を得るため、コイルの端部と外部電極の間の接合信頼性が高い。また、コイルを封止する前にコイルの端部に外部電極に取り付けるため、所望の位置にコイルの端部を引き出しやすく、さらに機械化やライン化がしやすく生産性が高い。

第１の実施例で用いるコイル部材の斜視図である。 第１の実施例で用いる成形金型を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。 第１の実施例の成形金型内でのコイル部材の配置を示す図である。 第１の実施例のモールドコイルの主な製造工程を説明する図である。 第１の実施例の成形体の表面における空芯コイルの端部と外部電極の露出を示す図である。 第１の実施例のモールドコイルの斜視図である。 第２の実施例で用いるコイル部材の斜視図である。 第２の実施例で成形金型内でのコイル部材の配置を示す図である。 第２の実施例の成形体の表面における空芯コイルの端部と外部電極の露出を示す図である。 第２の実施例のモールドコイルの斜視図である。 従来のコイル部材の斜視図である。 従来の成形体の表面を示す図である。

（第１の実施例）
図１〜図６を参照しながら、本発明のモールドコイルの製造方法の第１の実施例を説明する。

まず、本実施例で用いるコイル部材について説明する。図１に第１の実施例で用いるコイル部材の斜視図を示す。幅が０．２５ｍｍで厚さが０．０６ｍｍの自己融着性の平角線を芯径１．０ｍｍの芯材を用いて、外外巻きで１２ターン巻き、空芯コイル１を得る。空芯コイル１の端部１ａと外部電極２をスポット溶接し、図１に示すコイル部材を得た。本実施例では端部１ａが露出しやすいように、空芯コイル１の巻回部を基本に外部電極２よりも外側に端部１ａを配置して接合した。なお、外部電極２はリン青銅や電解金属箔などで作製すればよい。

次に、第１の実施例で用いる成形金型について説明する。図２に本発明の第１の実施例で用いる圧縮成形用の成形金型を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図を示す。図２に示すように、第１の実施例で用いる成形金型は上型３と下型４を有し、上型３と下型４を組み合わせることによってキャビティ５が形成され、下型４は上型３と組み合わさることでキャビティ５の底部を形成する。下型４は、キャビティ５の底部にキャビティ５の開口部方向に突出したキャビティの上下方向に昇降可能な位置出しピン４ａと支持ピン４ｂが図２（ａ）に示す配置で設けられている。

本実施例では、位置出しピン４ａに直径０．９７ｍｍ、支持ピン４ｂに直径０．４ｍｍの円柱状の金属棒を用いた。そして、位置出しピン４ａはキャビティ５の底部から突出する高さｈ１を初期状態として０．７５ｍｍに設定し、支持ピン４ｂはキャビティ５の底部から突出する高さｈ２を初期状態として０．３８ｍｍに設定した。

次に、第１の実施例のモールドコイルの製造方法について説明する。図３に第１の実施例の成形金型内でのコイル部材の配置を示す。図４に第１の実施例のモールドコイルの製造工程の主要部分を示す。図５に第１の実施例の成形体の表面における空芯コイルの端部と外部電極の露出を示す。図６に第１の実施例のモールドコイルの斜視図を示す。なお、図４は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図における各段階での断面を示している。

図３と図４（ａ）に示すように、コイル部材１をキャビティ５内に配置し、成形金型を１８０℃で予熱する。コイル部材１は、位置出しピン４ａが空芯コイル２の中空部分に挿入され、さらに支持ピン４ｂ上に空芯コイル２の底面が載るように配置される。そうしてコイル部材１は、位置出しピン４ａによってキャビティ５内における水平方向が固定され、支持ピン４ｂによって中空保持される。このとき、空芯コイル２が支持ピン４ｂによって中空保持されるキャビティ５内の位置は、成形後のモールドコイル内の空芯コイル封止位置よりも高い位置に保持されていることが望ましい。また、予熱温度は磁性体モールド樹脂が軟化できる温度以上（磁性体モールド樹脂中の樹脂の軟化温度以上の温度）に設定すればよく、本実施例では１８０℃に設定した。

図４（ｂ）に示すように、上型３の開口部からコイル部材１の上に所定量秤量した磁性体モールド樹脂６をキャビティ５内に投入し、成形金型の予熱で磁性体モールド樹脂６を溶融させる。本実施例では磁性体モールド樹脂６として、アモルファス合金粉末とノボラック型エポキシ樹脂とを混練分散し、その混練物を冷却後粉砕した粉末状のものを用いた。なお、磁性体モールド樹脂中のアモルファス合金粉末の充填率は６０Ｖｏｌ％になるように調製した。

図４（ｃ）に示すように、上型３の開口部にパンチ７をセットする。次に、図４（ｄ）に示すように、パンチ７を用いて３ｋｇｆで５秒間加圧する。次に、図４（ｅ）に示すように、位置出しピン４ａをキャビティ５の底部の位置まで下降させた後、パンチ７を用いて５ｋｇｆで２０秒間加圧する。このようにすると、位置出しピン４ａのあった部分に磁性体モールド樹脂６が充填される。次に、パンチ７からの加圧をやめてパンチ７をフリー状態とした上で、図４（ｆ）に示すように支持ピン４ｂをキャビティ５の底部の位置まで下降させる。続いて再びパンチ７を用いて１０ｋｇｆで２０秒間加圧する。このようにすると、支持ピン４ｂのあった部分に磁性体モールド樹脂６が充填される。その後、１８０℃で１０分間加熱放置して磁性体モールド樹脂６を硬化させて成形体を得る。

図５に示すように、成形体を成形金型から取り出してサンドブラストでバリ取りを行うとともに、成形体の表面に空芯コイル１の端部１ａと外部電極を露出させる。図６に示すように、半田ディップを行って成形体の表面に露出した端部１ａと外部電極２の表面に半田層８を形成し、半田層８によって端部１ａと外部電極２とを電気的に接続させたモールドコイルを得る。

（第２の実施例）
図７〜図１０を参照しながら、本発明のモールドコイルの製造方法の第２の実施例を説明する。第２の実施例では、空芯コイルと外部電極との接続に半田ディップを行わずにめっき処理を行う。なお、第１の実施例で用いたコイル部材と磁性体モールド樹脂と同様のものを用い、同様の成形金型を用いてモールドコイルを成形する。第１の実施例と共通する部分の説明は割愛する。

まず、本実施例で用いるコイル部材について説明する。図７に第２の実施例で用いるコイル部材の斜視図を示す。第１の実施例で用いた平角線を芯径１．０ｍｍの芯材を用いて、外外巻きで１２ターン巻き、空芯コイル１を得る。空芯コイル１の端部１ａと外部電極２をスポット溶接し、図１に示すコイル部材を得た。本実施例では端部１ａが露出しやすいように、空芯コイル１の端部１ｂが外部電極２からはみ出るようにした。

次に、第１の実施例のモールドコイルの製造方法について説明する。図３に第１の実施例の成形金型内でのコイル部材の配置を示す。図５に第１の実施例の成形体の表面における空芯コイルの端部と外部電極の露出を示す。図６に第１の実施例のモールドコイルの斜視図を示す。

図８に示すように、位置出しピン３ａを空芯コイル１の内径部分に挿入し、外部電極２がキャビティ４の底部側になるようにコイル部材を配置する。コイル部材を配置した後、第１の実施例で図４を参照しながら説明した操作を行い、磁性体モールド樹脂でコイル部材を封止して硬化させた。磁性体モールド樹脂を硬化させて得た成形体を成形金型から取り出して、図９に示すようにサンドブラストでバリ取りを行うとともに空芯コイル１の端部１ａと外部電極２を露出させる。図１０に示すように、めっき処理を行って端部１ａと外部電極２の表面にめっき層９を形成し、めっき層９によって端部１ａと外部電極２とを電気的に接続させたモールドコイルを得る。

上記実施例に示すように本発明のモールドコイルの製造方法は、コイル部材において空芯コイルの端部と外部電極を溶接するとともに、モールド成形体とした後にさらに導体膜による接合を行う二重接合法を用いることによって接合信頼性を高めることができる。

上記実施例では、コイルを磁性体モールド樹脂で封止する方法として圧縮成形法を用いたが、これに限ることなく、トランスファ成形法やインジェクション成形法などのプラスチック成形法を用いても実施できる。

第２の実施例において、めっき処理を用いてコイルの端部と外部電極とを接続したが、めっき処理を行う前に導電性樹脂の塗布や複数のめっき処理を行っても良い。また、めっき層を形成する位置もコイルの端部や外部電極の表面だけではなく、成形体の表面の一部にも形成しても良い。

１：空芯コイル、１ａ：端部、２：外部電極、３：上型３：下型、４ａ：位置出しピン、４ｂ：支持ピン、５：キャビティ、６：磁性体モールド樹脂、７：パンチ、８：半田層、９：めっき層、１１：空芯コイル、１１ａ：端部、１２：外部電極、１３：磁性体モールド樹脂

Claims (5)

1. プラスチック成形法を用いて、磁性体粉末と樹脂とを混練した磁性体モールド樹脂でコイルを封止したモールドコイルの製造方法において、
   該コイルの端部と外部電極を接合させ、
   該コイルと該外部電極を該磁性体モールド樹脂で一体成形して成形体とし、
   該成形体の表面から該コイルの端部と該外部電極の少なくとも一部を露出させ、
   該成形体の表面から露出した該コイルの端部と該外部電極の表面に導体膜を形成し、
   該コイルの端部と該外部電極とを二重接合してなることを特徴とするモールドコイルの製造方法。
2. 前記磁性体モールド樹脂において、
   前記磁性体粉末が該磁性体モールド樹脂中に６０ｖｏｌ％以上有することを特徴とする請求項１に記載のモールドコイルの製造方法。
3. 前記コイルの端部と外部電極の接合が溶接によって接合されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールドコイルの製造方法。
4. 前記導体膜が半田ディップによって形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のモールドコイルの製造方法。
5. 前記導体膜がめっき処理によって形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のモールドコイルの製造方法。

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