JP2013110184A - 面実装インダクタの製造方法とその面実装インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 より小型で成形性の高い面実装インダクタの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の面実装インダクタの製造方法は、断面が平角形状を有する導線を巻回したコイルと、樹脂と磁性体粉末を含む封止材と、平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に樹脂もしくはセラミックスで成形されたガイド部材と、を用いる。ガイド部材にコイルを載置し、コイルの両端部をガイド部材の柱状凸部の外側側面に沿わせて成型金型に装填する。コイルの両端部がガイド部材の柱状凸部の外側側面と成型金型の内壁面との間に挟まれた状態で、樹脂成形法もしくは圧粉成形法を用いてコイルとガイド部材を封止材で封止しして成形体を得る。成形体の表面にコイルの両端部の少なくとも一部が露出する部分と接続する外部電極を成形体の表面または外周に設けることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は小型の面実装インダクタの製造方法に関する。

線材を巻回したコイルをコア内に内包する面実装インダクタが広く利用されている。近年の携帯電話などの電子機器の小型化や薄型化に伴い、面実装インダクタのような電子部品も小型化や低背化が要求されている。そこで出願人は、先に出願した特許文献１において、平角導線をその端部の両方が外周に引き出される様に外外巻きに巻回したコイルと予備成形されたタブレットを用いた小型の面実装インダクタとその製造方法を提案した。

特許文献１の面実装インダクタの製造方法では、まず樹脂と充填材とを含む封止材を平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に予備成形してタブレットを作製する。つぎに、断面が平角形状の導線を巻回してコイルを作製し、そのコイルをタブレット上に載置する。このとき、コイルの両端部をタブレットの柱状凸部に沿わせるように配置し、コイルの両端部をタブレットの柱状凸部の外側側面と成型金型の内壁面との間に挟むようにコイルとタブレットを成型金型に配置し、さらに成型金型に予備成形封止材を装填する。つぎに、コイルの両端部がタブレットの柱状凸部の外側側面と成型金型の内壁面との間に挟まれた状態でコイルと封止材を樹脂成形法もしくは圧粉成形法を用いて一体化させて成形体と得る。最後に成形体の表面にコイルの両端部の少なくとも一部が露出する部分と接続する外部電極を成形体の表面または外周に設けて、面実装インダクタを得る。

特開２０１０−２４５４７３

前述のとおり、特許文献１の方法では樹脂と充填材とを含む封止材を予め平面形状の周縁部に柱状凸部を有する形状のタブレットへと予備成形する。しかしながら、２ｍｍ角以下のサイズになるとタブレットのサイズも小さくなり、特に柱状凸部が薄くなる。そのため、樹脂と充填材とを含むような封止材（特に充填材の含有量が６０Ｖｏｌ％以上のもの）からなるタブレットでは、柱状凸部を有するような複雑な形状に予備成形すると、十分な機械的強度を確保することが困難になってくる。タブレットの機械的強度が低下すると、搬送や成型金型へ装填する際にタブレットの一部の欠損もしくは破損が生じやすくなる。タブレットの一部が欠損もしくは破損してしまうと、内部のコイルの位置ズレや成形不良が生じ、インダクタの特性不良やバラツキを生起する可能性がある。

そこで本発明では、より小型で成形性の高い面実装インダクタの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の面実装インダクタの製造方法は、断面が平角形状を有する導線を巻回したコイルと、樹脂と磁性体粉末を含む封止材と、平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に樹脂もしくはセラミックスで成形されたガイド部材と、を用いる。ガイド部材にコイルを載置し、コイルの両端部をガイド部材の柱状凸部の外側側面に沿わせて成型金型に装填する。コイルの両端部がガイド部材の柱状凸部の外側側面と成型金型の内壁面との間に挟まれた状態で、樹脂成形法もしくは圧粉成形法を用いてコイルとガイド部材を封止材で封止しして成形体を得る。成形体の表面にコイルの両端部の少なくとも一部が露出する部分と接続する外部電極を成形体の表面または外周に設けることを特徴とする。

本発明の面実装インダクタの製造方法によれば、容易に小型の面実装インダクタを得ることができる。そして、成形体の所定の位置にコイルの両端部の少なくとも一部を埋没させて固定することができる。さらに、両端部の平面を成形体の表面に露出させることができるため、外部電極との良好な接合面積を得ることができる。

本発明の面実装インダクタの製造方法では、平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に樹脂もしくはセラミックスで成形されたガイド部材を用いる。樹脂もしくはセラミックスは成形性が高く、小型でも柱状凸部を有するような複雑な形状への加工が容易であり、十分な機械的強度を確保できる。そのため、樹脂と充填材とを含む封止材で複雑な形状のタブレットを作製する必要がなく、封止材は板状や柱状、もしくは粉末状など単純な形状であればよい。

コイルの端部を成型金型で挟まないためコイルの端部引出部を設ける必要がなく、成型金型を簡単な構造で安価にできる。

本発明で用いる空心コイルの斜視図である。 本発明の第１の実施例で用いるガイド部材の斜視図である。 本発明の第１の実施例の空心コイルとガイド部材と封止材（タブレット）の配置関係を説明する斜視図である。 本発明の第１の実施例の面実装インダクタの製造方法を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。 本発明の第１の実施例の面実装インダクタの製造方法を説明する図である。 本発明の第１の実施例の面実装インダクタの斜視図である。 本発明の第２の実施例で用いるガイド部材の斜視図である。 本発明の第２の実施例の空心コイルとガイド部材と封止材（タブレット）の配置関係を説明する斜視図である。 本発明の第２の実施例の面実装インダクタの製造方法を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。 本発明の第２の実施例の面実装インダクタの斜視図である。 本発明の第３の実施例で用いる空心コイルの斜視図である。 本発明の第３の実施例で用いるガイド部材の斜視図である。 本発明の第３の実施例の空心コイルとガイド部材の配置関係を説明する斜視図である。 本発明の第１の実施例の面実装インダクタの製造方法を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ組み合わせ断面図である。 本発明の第３の実施例の面実装インダクタの製造方法を説明する図である。 本発明の第３の実施例の面実装インダクタの斜視図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の面実装インダクタの製造方法の実施例を説明する。

（第１の実施例）
図１〜図６を参照しながら、本発明の表面実装インダクタの製造方法の第１の実施例について説明する。まず、第１の実施例で用いる空心コイルについて説明する。図１に、第１の実施例で用いる空心コイルの斜視図を示す。図１に示すように、第１の実施例で用いる空心コイル１は、平角線を２段の外外巻きに巻回して巻回部１ａを設け、両端部１ｂを巻回部１ａを挟んで対向するように引き出した。

次に、第１の実施例で用いるガイド部材について説明する。図２に第１の実施例で用いるガイド部材の斜視図を示す。第１の実施例で用いるガイド部材は、インジェクション成形法を用いて液晶ポリマーで作製する。図２に示すようにガイド部材２は、平面部２ａと２つの柱状凸部２ｂを有し、柱状凸部２ｂは平面部２ａの周縁部に対向するように設ける。

次に、第１の実施例で用いる封止材について説明する。本実施例では封止材として、鉄
系金属磁性粉末とエポキシ樹脂とを混合し、粉末状に造粒したものを用いる。このとき、封止材はその中の熱硬化性樹脂が未硬化状態もしくは半硬化状態となるようにする。

次に、図３〜図６を参照しながら第１の実施例の面実装インダクタの製造方法について説明する。図３に第１の実施例の空心コイルとガイド部材とタブレットの配置関係を説明する斜視図を示す。まず、図３に示すように、封止材を加圧予備成形して板状のタブレット３ａ、３ｂを作製する。このとき、タブレット３ａ、３ｂは、その中に含まれる熱硬化性樹脂が未硬化状態もしくは半硬化状態となるように作製される。

次に、空心コイル１とガイド部材２とタブレット３ａ、３ｂの配置関係に関して説明する。図４に第１の実施例の成型金型中の空心コイルとガイド部材とタブレットの配置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。図３に示すように、空心コイル１の巻回部１ａをガイド部材２の平面部２ａ上に載置する。そして、空心コイル１の両端部１ｂをそれぞれガイド部材２の柱状凸部２ｂの外側側面に沿うように配置する。

図４に示すように、第１の実施例ではダイ４と上パンチ５ａと下パンチ５ｂを有する成型金型を用いる。ダイ４は割型ダイ４ａと割型ダイ４ｂからなり、ダイ４は上パンチ５ａ、下パンチ５ｂと組み合わせることで成型金型のキャビティ（成形部）を形成する。上パンチ５ａと下パンチ５ｂは、割型ダイ４ａ、４ｂを組み合わせることで形成される開口部と嵌合し、上下方向に摺動できる。図３、図４（ｂ）に示すように、成型金型内にタブレット３ａ、空芯コイル１が載置されたガイド部材２、タブレット３ｂの順に配置されるように装填する。このように配置すれば、空芯コイル１はガイド部材２とタブレット３ｂの厚みによって成型金型内で適正な高さに配置される。そして、図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、空芯コイル１の両端部１ｂのそれぞれは、ガイド部材２の柱状凸部２ｂと割型ダイ４ａ、４ｂの内壁面とで挟まれた状態となり、空芯コイル１の両端部１ｂが適正な位置で固定される。

空心コイル１とガイド部材２とタブレット３ａ、３ｂを成型金型のキャビティにセットした後、封止材中の樹脂の軟化温度以上の温度、例えば１５０℃で圧縮成形し、硬化して図５に示すようなコア６を得る。空心コイル１の両端部１ｂはガイド部材２の柱状凸部２ｂと成型金型の内壁面に挟まれ状態で、タブレット３ａ、３ｂ中の熱硬化性樹脂の軟化温度以上で圧縮成形で封止される。このため、成形中にタブレット３ａ、３ｂは軟化状態となり、空心コイル１の両端部１ｂを位置ズレさせることなく、コア６の側面に端部１ｂの少なくとも一部が露出するように封止する。

次に、コア６を成型金型から取り出してサンドブラスト処理を行いバリ取りと露出する両端部１ｂの表面の皮膜を除去した後、端部１ｂと接続するようにコア６の表面に導電性樹脂を塗布する。続いて、めっき処理を行い外部電極７を形成して図６に示す面実装インダクタを得る。なお、めっき処理によって形成される電極は、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどから１つもしくは複数を適宜選択して形成すれば良い。

（第２の実施例）
図７〜図１０を参照しながら、本発明の面実装インダクタの第２実施例を説明する。第２の実施例では、第１の実施例で用いた空心コイルと封止材と成型金型を用いる。なお、第１実施例と重複する部分の説明は割愛する。

まず、第２の実施例で用いるガイド部材について説明する。図７に本発明の第２実施例の面実装インダクタで用いるガイド部材の斜視図を示す。第２の実施例で用いるガイド部材は、アルミナ粉末を加圧成形して作製する。図７に示すようにガイド部材１２は、平面部１２ａと２つの柱状凸部１２ｂを有し、柱状凸部１２ｂは平面部１２ａの周縁部に対向するように設ける。さらに平面部１２ａの中央に貫通孔１２ｃを有する形状にガイド部材１２を作製する。

次に、図８、図９を参照しながら第２の実施例の面実装インダクタの製造方法を説明する。図８は第２の実施例の空心コイルとガイド部材とタブレットの配置を示し、図９は本発明の第２実施例の面実装インダクタの製造工程を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。

まず、空心コイル１とガイド部材１２とタブレット１３ａ、１３ｂ、１３ｃの配置関係に関して説明する。図８に示すように、空心コイル１の巻回部１ａをガイド部材１２の平面部１２ａ上に載置する。そして、空心コイル１の両端部１ｂをそれぞれガイド部材１２の柱状凸部１２ｂの外側側面に沿うように配置する。次に、粉末状の封止材を圧粉成形を用いて、２つの板状のタブレット１３ａ、１３ｂと１つの楕円柱状形状のタブレット１３ｃに予備成形する。図８、図９（ｂ）に示すように、空心コイル１を載置したガイド部材１２が板状のタブレット１３ａ、１３ｂに挟まれ、空心コイル１の中空部とガイド部材１２の貫通孔１２ｃに楕円柱状形状のタブレット１３ｃが配置されるように成型金型に装填する。このように配置すれば、空芯コイル１はガイド部材１２とタブレット１３ｂの厚みによって成型金型内で適正な高さに配置される。そして、図９（ａ）と図９（ｂ）に示すように、空芯コイル１の両端部１ｂのそれぞれは、ガイド部材１２の柱状凸部１２ｂと割型ダイ４ａ、４ｂの内壁面とで挟まれた状態となり、空芯コイル１の両端部１ｂが適正な位置で固定される。

空心コイル１、ガイド部材１２、タブレット１３ａ、１３ｂ、１３ｃを成型金型のキャビティにセットした後、１５０℃で圧縮成形する。第１の実施例と同様に、空心コイル１の両端部１ｂはガイド部材１２の柱状凸部１２ｂと成型金型の内壁面に挟まれ状態で、タブレット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ中の熱硬化性樹脂の軟化温度以上で圧縮成形で封止される。このため、成形中にタブレット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは軟化状態となり、空心コイル１の両端部１ｂを位置ズレさせることなく、コア１６の側面に端部１ｂの少なくとも一部が露出するように封止する。コア１６を成型金型から取り出してサンドブラスト処理を行いバリ取りと露出する両端部１ｂの表面の皮膜を除去した後、端部１ｂと接続するようにコア１６の表面に半田を用いて金属端子などの外部電極７を取り付けて図１０に示す面実装インダクタを得る。なお、金属端子はリン青銅板や銅板などを用いて作製すれば良く、錫めっき処理なども必要に応じて行っても良い。

（第３の実施例）
図１１〜図１７を参照しながら、本発明の面実装インダクタの第３実施例を説明する。第３の実施例では、第１の実施例と第２の実施例で用いた封止材用いる。なお、第１実施例と第２の実施例とで重複する部分の説明は割愛する。

まず、第３の実施例で用いる空心コイルについて説明する。図１１に第３の実施例で用いる空心コイルの斜視図を示す。図１１に示すように、断面形状が長円状の巻き芯を用いて、自己融着性の皮膜を有する平角導線を２段の外外巻きに巻回して巻回部２１ａを設け、両端部２１ｂを同じ側面側に引き出されるように空心コイル２１を作製した。

次に、第３の実施例で用いるガイド部材について説明する。図１２に第３の実施例で用いるガイド部材の斜視図を示す。第３の実施例で用いるガイド部材は、第２の実施例と同様にアルミナ粉末を加圧成形して作製する。図１２に示すようにガイド部材２２は、平面部２２ａと２つの柱状凸部２２ｂを有し、柱状凸部２２ｂは平面部２２ａの周縁部に対向するように設ける。さらに平面部２２ａの中央に楕円柱状形状の凸部２２ｃを有する形状にガイド部材２２を作製する。

次に、図１３〜図１６を参照しながら第３の実施例の面実装インダクタの製造方法を説明する。図１３に第３の実施例の空心コイルとガイド部材の配置関係を示す。図１４は第３の実施例の面実装インダクタの製造工程を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ組み合わせ断面図である。まず、第３の実施例で用いる成型金型について説明する。図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、第３の実施例ではダイ２４と下型２５とパンチ２６とを有する成型金型を用いる。ダイ２４は割型ダイ２４ａと割型ダイ２４ｂからなり、ダイ２４は下型２５と組み合わせることで成型金型のキャビティ（成形部）を形成する。パンチ２６は割型ダイ２４ａ、２４ｂを組み合わせることで形成される開口部と嵌合し、上下方向に摺動できる。

次に、空心コイル２１とガイド部材２２の配置関係に関して説明する。図１３に示すように、空心コイル２１の巻回部２１ａをガイド部材２２の平面部２２ａ上に載置する。このとき、空心コイル２１の中空部分にガイド部材２２の凸部２２ｃが侵入するように載置する。これにより、空心コイル２１はガイド部材２２上の適正な位置へ容易に位置だしされる。そして、空心コイル２１の両端部２１ｂをそれぞれガイド部材２２の柱状凸部２２ｂの外側側面に沿うように配置する。

図１４に示すように、ダイ２４の開口部からキャビティへ秤量した粉末状の封止材２７を投入し、パンチ２６を用いてその表面を平らにする。次に、平らにした封止材２７上に前述した配置関係にある空心コイル２１とガイド部材２２を載置する。このとき、空心コイル２１の両端部２１ｂのそれぞれは、ガイド部材２２の柱状凸部２２ｂと割型ダイ２４ａとに挟まれるようにキャビティに装填する。次に、空心コイル２１とガイド部材２２上に秤量した粉末の封止材２７をキャビティ内に投入し、ダイ２４の開口部にパンチ２６をセットする。

空心コイル２１とガイド部材２２と封止材２７を成型金型のキャビティに投入した後、パンチ２６を用いて圧粉成形して図１５に示すようなコア２８を得る。空心コイル２１の両端部２１ｂはガイド部材２２の柱状凸部２２ｂと成型金型の内壁面に挟まれ状態で封止材により封止される。そのため、空心コイル２１の両端部２１ｂは位置ズレすることなく、コア２８の１つの側面に少なくともその一部が露出するように封止された状態となる。

次に、第１の実施例と同様に、コア２８にサンドブラスト処理を行いバリ取りと露出する両端部２１ｂの表面の皮膜を除去した後、コア２８の空心コイル２１の端部２１が露出する側面に導電ペーストを転写塗布し硬化させる。これにより導電ペーストと内部の空心コイル１は導通する。最後に、めっき処理を行い導体ペーストの表面上に外部電極２９を形成し、図１６に示す面実装インダクタを得る。第３の実施例のようにコアの１つの側面にのみ外部電極を形成すれば、第１の実施例のように５面にわたって外部電極を形成したものと比較して電極面積が小さいので、漏れ磁束による渦電流が発生し難く回路効率上有利となる。

上記実施例では、封止材として充填物に鉄系金属磁性粉末、樹脂にエポキシ樹脂を用いた。鉄系金属磁性粉末を用いることで直流重畳特性の優れた表面実装インダクタを作製することができる。しかしながら、これに限らず例えば、充填物としてフェライト系磁性粉末やガラス粉末などを用いても良い。そして、樹脂としてポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂やポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を用いても良い。

上記実施例ではコイルとして２段の外外巻きに巻回した空芯コイルを用いたが、これに限らず、例えばエッジワイズ巻きなどの巻回方法や円形や矩形などの形状のコイルを用いても良い。また、平角導線を用いずに、丸線を用いる場合にはその端部を潰して扁平な面を作成すればよい。

上記実施例では、ガイド部材として液晶ポリマーとアルミナを用いたが、これに限らず成形性の高い材料を用いればよく、例えばポリアミド樹脂や飽和ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂やフェライトやマグネシアなどのセラミックス材料を用いてもよい。その際、フェライトなどの磁性材料でガイド部材を作製すれば、樹脂で作製したものと比べて磁気的性質の損失を緩和することができる。また、樹脂で作製する場合には、エンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチックのような耐熱性に優れた樹脂を選択することがより好ましい。そして第１の実施例において、ガイド部材をインジェクション成形で作製したが、これに限らず、例えばトランスファ成形や圧縮成形などの樹脂成形法を用いてもよい。

１、２１：空心コイル
１ａ、２１ａ：巻回部
１ｂ、２１ｂ：端部
２、１２、２２：ガイド部材
２ａ、１２ａ、２２ａ：平面部
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ：柱状凸部
１２ｃ：貫通孔
２２ｃ：凸部
３ａ、３ｂ、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ：タブレット
４、２４：ダイ
４ａ、４ｂ、２４ａ、２４ｂ：割型ダイ
５ａ：上パンチ
５ｂ：下パンチ
６、１６、２８：コア
７、１７、２９：外部電極
２５：下型
２６：パンチ
２７：封止材

Claims (5)

1. 成型金型を用いて封止材でコイルを封止した面実装インダクタの製造方法において、
   断面が平角形状を有する導線を巻回した該コイルと、
   樹脂と磁性体粉末を含む該封止材と、
   平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に成形されたガイド部材と、を用い、
   該ガイド部材に該コイルを載置し、該コイルの両端部を該ガイド部材の柱状凸部の外側側面に沿わせて該成型金型に装填し、
   該コイルの両端部が該ガイド部材の柱状凸部の外側側面と該成形金型の内壁面との間に挟まれた状態で、樹脂成形法もしくは圧粉成形法を用いて該コイルと該ガイド部材を該封止材で封止しして成形体とし、
   該成形体の表面に該コイルの両端部の少なくとも一部が露出する部分と接続する外部電極を該成形体の表面または外周に設けることを特徴とする面実装インダクタの製造方法。
2. 成型金型を用いて封止材でコイルを封止した面実装インダクタの製造方法において、
   断面が円状を有する導線を巻回し、その両端部を潰して平坦な面を設けた該コイルと、
   樹脂と磁性体粉末を含む該封止材と、
   平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に成形されたガイド部材と、を用い、
   該ガイド部材に該コイルを載置し、該コイルの両端部の平坦な面を該ガイド部材の柱状凸部の外側側面に沿わせて該成型金型に装填し、
   該コイルの両端部が該ガイド部材の柱状凸部の外側側面と該成形金型の内壁面との間に挟まれた状態で、樹脂成形法もしくは圧粉成形法を用いて該コイルと該ガイド部材を該封止材で封止しして成形体とし、
   該成形体の表面に該コイルの両端部の少なくとも一部が露出する部分と接続する外部電極を該成形体の表面または外周に設けることを特徴とする面実装インダクタの製造方法。
3. 前記封止材を予備成形して板状タブレットを少なくとも１つ以上成形し、
   該板状タブレットによって前記コイルと前記ガイド部材の前記成型金型内における高さ方向の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面実装インダクタの製造方法。
4. 前記ガイド部材が樹脂もしくはセラミックスからなる請求項１乃至請求項３に記載の面実装インダクタの製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４に記載の表面実装インダクタの製造方法を用いて作製されたことを特徴とする表面実装インダクタ。

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