JP2018133434A - コイル部品の製造方法及びコイル部品の製造装置 - Google Patents

コイル部品の製造方法及びコイル部品の製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】混合材の充填漏れを低減することが可能なコイル部品の製造方法を提供する。【解決手段】コイル組立体と、磁性粉末及び樹脂を含む混合材とを容器に投入する投入工程Ｓ４０１と、容器に投入された混合材に圧力を加える加圧工程Ｓ４０２と、少なくとも加圧工程Ｓ４０２による加圧中に、混合材が置かれた環境を大気圧よりも低い負圧環境にする減圧工程Ｓ４０３と、少なくとも減圧工程Ｓ４０３による減圧中に、混合材に振動を加えて容器内に混合材を充填する振動付与工程Ｓ４０４と、減圧工程Ｓ４０３及び振動付与工程Ｓ４０４を経過した混合材とコイル組立体の一体化物において混合材に含まれる樹脂を硬化させる硬化工程Ｓ４０９と、を含むコイル部品の製造方法でコイル部品を製造する。【選択図】図４

Description

本発明は、コイル部品の製造方法及びコイル部品の製造装置に関する。
磁性コアと巻線コイルを備えたコイル部品としては様々なものが提案されている。このようなコイル部品の中には、磁性体から形成される磁性体コアに、平角線等を巻回したコイルを装着し、これらの部材を覆う磁性カバー部をさらに備えたものがある（特許文献１参照）。この磁性カバー部は、金属製の磁性粉末と、樹脂とを混合した混合材を、溶融状態で射出成型手法を用いて型の内部に充填し、磁性材料を用いたモールド成形により形成される。
中国特許出願公開第１０３１５１１３９号明細書
ところで、上述のような構成では、コイル部品を量産するにあたっては、コイルの周囲等に混合材の充填漏れが発生しないことが求められる。そのために、混合材を加圧することが考えられる。しかしながら、上述した混合材は比較的粘度が高く、混合材を加圧したとしても、混合材が金型内部で十分に充填されない箇所（充填漏れ）が生じる虞がある。混合材の充填漏れは、コイル部品の品質にバラつきが生じる一因になる。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、混合材の充填漏れを低減することが可能なコイル部品の製造方法及びコイル部品の製造装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様のコイル部品の製造方法は、磁性体コアにコイルが装着されたコイル組立体を形成するコイル部品の製造方法であって、前記コイル組立体と、磁性粉末及び樹脂を含む混合材とを容器に投入する投入工程と、前記容器に投入された前記混合材に圧力を加える加圧工程と、少なくとも前記加圧工程による加圧中に、前記混合材が置かれた環境を大気圧よりも低い負圧環境にする減圧工程と、少なくとも前記減圧工程による減圧中に、前記混合材に振動を加えて前記容器内に前記混合材を充填する振動付与工程と、前記減圧工程及び前記振動付与工程を経過した前記混合材と前記コイル組立体の一体化物において、前記混合材に含まれる樹脂を硬化させる硬化工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の一態様のコイル部品の製造装置は、磁性体コアにコイルが装着されたコイル組立体を形成するコイル部品の製造装置であって、前記コイル組立体と、磁性粉末及び樹脂を含む混合材とを収容する容器と、前記容器内の前記混合材に圧力を加える押圧部材と、前記容器内の前記混合材に振動を加え、前記容器内に前記混合材を充填する振動発生機構と、少なくとも前記振動発生機構による振動の付与中に、前記混合材が置かれた環境を、大気圧よりも低い負圧環境にする減圧機構と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、混合材の充填漏れを低減することが可能なコイル部品の製造方法及びコイル部品の製造装置を提供することができる。
本発明の第一の実施の形態に係るコイル部品の内部構成を透過的に示す斜視図である。 図１に示した矢線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。 本発明の第一実施形態のコイル部品の製造装置を示した図である。 本発明の第一実施形態のコイル部品の製造方法を示したフローチャートである。 本発明の第二実施形態のコイル部品の製造方法を示した図である。 本発明の実施例について説明するための図である。 図６に示した実施例の結果を説明するためのグラフである。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態のコイル部品１０の製造方法、製造装置について説明する。以下の説明においては、必要に応じてＸＹＺ直交座標系を用いる。ＸＹＺ直交座標系においてＸ方向とは、図１において端末４３ａ、４３ｂが並ぶ方向を指し、Ｘ１側は図１における右手前を指し、Ｘ２側はそれとは逆の左奥側を指す。また、Ｙ方向は、端末４３ａ、４３ｂが下底面３１Ｃにて延伸する方向を指し、Ｙ１側は図１における右奥側を指し、Ｙ２側はそれとは逆の左手前側を指す。また、Ｚ方向は柱状芯部３２の軸線方向を指し、Ｚ１側は上側を指し、Ｚ２側は下側を指す。
＜コイル部品＞
先ず、第一実施形態のコイル部品１０の製造方法及び製造装置の説明に先立って、第一実施形態の製造方法及び製造装置によって製造される、コイル部品１０について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るコイル部品１０の内部構成を透過的に示す斜視図である。図２は、図１に示した矢線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。図２では、磁性カバー部５０のみの断面を示し、コイル組立体２０については側面図を示している。
第一実施の形態のコイル部品１０は、インダクタ、トランスまたはチョークコイル等のような電子部品を構成する。コイル部品１０は、コイル組立体２０と、磁性カバー部５０とを主要な構成要素としている。コイル組立体２０は、磁性体コア３０と、コイル４０とを有している。
磁性体コア３０には、鍔部３１と、柱状芯部３２とが設けられていて、これらが一体的に設けられている。磁性体コア３０は、フェライトを焼成したフェライトコアや、磁性粉末を圧縮成型した圧粉コアを材料としている。ここで、圧粉コアの磁性粉末としては、鉄（Ｆｅ）を主成分とし、シリコン（Ｓｉ）及びクロム（Ｃｒ）がそれぞれ１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下の割合で添加された磁性粉末を用いることができる。磁性粉末は、防錆性や比透磁率等の面で優れている。コア損失を低減する観点から、磁性体コア３０は、磁性粉末と非晶質金属とを混合した金属磁性粉末を用いて構成されるものであってもよい。非晶質金属としては、鉄（Ｆｅ）を主成分とし、シリコン（Ｓｉ）とクロム（Ｃｒ）をそれぞれ１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下、更に炭素（Ｃ）を０．１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下含有する炭素含有非晶質金属を用いることができる。さらに、第一実施形態では、磁性体コア３０がマンガン（Ｍｎ）を含むようにしてもよい。
鍔部３１は、板状の形状を有し、図１に示す構成では、鍔部３１の平面形状は略正方形状を成している。ただし、鍔部３１の平面形状は略正方形に限られるものではなく、円形状、楕円形状、多角形状等、種々の形状であってもよい。また、鍔部３１の中央部には、柱状芯部３２が立設されている。柱状芯部３２は、上方側（Ｚ１側）に向かうように延伸している円柱形状を有しているが、円柱以外の形状（四角柱等の多角柱）であってもよい。柱状芯部３２は、後述するコイル４０のコイル孔４２ａに差し込まれる。
また、コイル４０は、幅寸法が厚み寸法よりも十分に大きい平角線４１（導線に対応）を用いており、平角線４１を巻回することで巻線部４２が形成され、巻線部４２の内周側にはコイル孔４２ａが設けられている。コイル孔４２ａには、上述した柱状芯部３２が差し込まれる。なお、図１及び図２に示す構成では、巻線部４２は、エッジワイズ巻きにて形成されていて、その巻線部４２の軸線方向は、柱状芯部３２の軸線方向と一致するように設けられている。また、巻線部４２の下面側は、鍔部３１の上面に対して接着剤によって固定されていてもよい。かかる接着剤としては、絶縁性の樹脂接着剤を用いることができる。
平角線４１の一方の端末４３ａは、巻線部４２の上面側から、磁性体コア３０の鍔部３１の上面３１Ａと平行を成す方向（Ｙ１側）に伸びた後、鍔部３１のうち図２のＹ１側の側面３１Ｂと平行に当接し、さらに鍔部３１の下底面３１Ｃと当接しつつＹ２側に向かうように折り曲げられている。下底面３１Ｃと当接している部分は、磁性カバー部５０から下方に露出し、他の基板等と電気的に接続される端子部４４ａとなる。端子部４４ａは、さらに、鍔部３１のＹ２側の側面３１Ｄと当接しつつ上方に向かうように折り曲げられ、最後に、鍔部３１の柱状芯部３２の側に傾くように折り曲げられている。
同様に、平角線４１の他方の端末４３ｂは、巻線部４２の下面側から、鍔部３１の上面と平行を成す方向（Ｙ１側）に伸びた後、鍔部３１のうち図１のＹ１側の側面３１Ｂと平行をなして当接し、さらに鍔部３１の下底面３１Ｃと当接しつつＹ２側に向かうように折り曲げられている。なお、この下底面３１Ｃと当接している部分は、磁性カバー部５０から下方に露出し、他の基板等と電気的に接続される端子部４４ｂとなる。かかる端子部４４ｂとなる部分となり、さらに鍔部３１のＹ２側の側面３１Ｄと当接しつつ上方に向かうように折り曲げられ、最後に、鍔部３１の柱状芯部３２側に傾くように折り曲げられている。
なお、鍔部３１の下底面３１Ｃには、端子部４４ａ、４４ｂを入り込ませるための溝部（図示省略）が上方に向かって窪むように設けられていてもよい。この溝部は、平角線４１の厚みよりも小さく、電極溝は端子部４４ａ、４４ｂの厚みの一部を収容する。そのため、端子部４４ａ、４４ｂの下方側は、下底面３１Ｃよりも下方に突出した状態となる。なお、端子部４４ａ、４４ｂの上面側を、接着剤により溝部の壁面に接着固定してもよい。
なお、導線としては、上述した平角線４１に代えて、断面形状が円形の丸線を用いるようにしてもよい。その場合、端子部４４ａ、４４ｂは、平坦に押し潰すことで形成してもよい。
また、鍔部３１のＹ２側の側面３１Ｄには、端末４３ａ、４３ｂを位置させるための側面凹部（図示せず）が形成されている。このため、端末４３ａ、４３ｂの厚みの一部または全部が側面凹部に収容され、鍔部３１の側面から端末４３ａ、４３ｂが突出するのを防止可能となる。また、側面凹部の壁面に対して、端末４３ａ、４３ｂが接着されるようにしてもよい。
次に、磁性カバー部５０について説明する。磁性カバー部５０は、磁性粉末及び熱硬化性樹脂を含む材料から形成されている。磁性粉末としては、上述した磁性体コア３０と同様の材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。また、樹脂としては、特定の条件の下で硬化するものであればよく、熱硬化性樹脂や二液硬化型樹脂及びＵＶ等の光の照射で硬化する光硬化性樹脂のいずれを用いてもよい。樹脂を熱硬化性樹脂とする場合、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシリコーン樹脂を用いることができる。
磁性カバー部５０は、上述した端子部４４ａ、４４ｂを除き、コイル組立体２０を全体的に覆うように設けられている。なお、鍔部３１の下底面３１Ｃも露出していても良く、コイル組立体２０のうち、下底面３１Ｃや端子部４４ａ、４４ｂ以外の部分が露出していてもよい。図１に示すように、磁性カバー部５０は、略直方体形状に設けられている。ただし、磁性カバー部５０の形状は、任意の形状とすることができ、略直方体状に限られるものではない。磁性カバー部５０は、磁性体コア３０の柱状芯部３２及びコイル４０の巻線部４２を覆うように設けられている。
＜コイル部品の製造装置＞
次に、コイル部品１０を製造するために用いられる、コイル部品の製造装置（以下、単に「製造装置」とも記す）１００の構成を説明する。
図３は、コイル部品１０の製造に用いられる製造装置１００の構成を示す図である。図３においては、製造装置１００の断面を示し、このうち、コイル組立体２０、混合材２００及び押圧部材１５０については便宜上ハッチングを省略している。製造装置１００は、基台部１１０と、下方支持プレート１２０と、筒状のダイ１３０と、蓋部材１４０と、押圧部材１５０と、加圧機構１６０と、振動発生機構１７０と、制御部１８０と、を備えている。このような構成のうち、ダイ１３０は、コイル組立体２０と、磁性粉末及び熱硬化性樹脂を含む混合材２００とを収容する容器である。押圧部材１５０は、ダイ１３０の内部の混合材２００に圧力を加える。振動発生機構は、ダイ１３０内の混合材２００に振動を加え、ダイ１３０内に混合材２００を充填する。さらに、第一実施形態の製造装置１００は、少なくとも振動発生機構１７０による振動の付与中に、混合材２００が置かれた環境を、大気圧よりも低い負圧環境にする減圧機構１９０を備えている。制御部１８０は、加圧機構１６０、振動発生機構１７０及び減圧機構１９０の動作タイミングや動作条件を制御している。
上記した内容のうち、本明細書では、「充填」の語句を、内筒部１３２（図３）内に投入された混合材２００が振動付与の前よりも内筒部１３２内及びコイル組立体２０の隅々にまで行き渡り、混合材２００を空隙（ボイド）の少ない状態になることを指す。
以下、このような各構成について、順に説明する。
（基台部）
基台部１１０は、製造装置１００の土台となる部分であり、下方支持プレート１２０やダイ１３０を支持する部分である。また、基台部１１０は、後述する振動発生機構１７０によって、振動が付与される部分である。かかる基台部１１０への振動の付与により、ダイ１３０の内筒部１３２内の混合材２００に振動が与えられる。なお、図３に示す構成では、基台部１１０には、排気孔１１１が形成されている。この排気孔１１１は、下方支持プレート１２０の挿通孔１２２と連通していて、内筒部１３２の内部から外部に空気を排出させることができる。排気孔１１１は、図示しない排気ホースやバルブ等を介して減圧機構１９０と接続されている。
第一実施形態では、図３に示すように、挿通孔１２２を鍔部３１の下面に対向する位置に形成したことで、混合材２００が挿通孔１２２に侵入し難くなっている。また、挿通孔１２２を蓋部材１４０の反対側に配置したことにより、内筒部１３２内部全体が加圧されて内筒部１３２中の空気が挿通孔１２２から排気されやすくなる。
（下方支持プレート）
下方支持プレート１２０は、シート状または薄板状の部材であり、ダイ１３０の内筒部１３２の下側の開口部を封止する部分である。この下方支持プレート１２０には、その下方支持プレート１２０の上面よりも凹んだ位置決め凹部１２１が設けられていて、その位置決め凹部１２１には、コイル組立体２０の端子部４４ａ、４４ｂが入り込む。それにより、ダイ１３０の内筒部１３２に対するコイル組立体２０の位置が定められる。
また、下方支持プレート１２０には、挿通孔１２２が設けられていて、この挿通孔１２２は、上述した排気孔１１１と連通する。そのため、ダイ１３０の内筒部１３２で、混合材２００を押し込む場合に、内筒部１３２に存在している空気を、排気孔１１１と挿通孔１２２を介して、外部に排出することができる。
（ダイ）
ダイ１３０は、筒状の外筒部１３１を有する部材であり、その外筒部１３１で囲まれる部分（外筒部１３１の内壁１３１ａで囲まれる部分）が内筒部１３２となる。そして、この内筒部１３２にコイル組立体２０を配置したり、混合材２００を充填したりすることが可能となっている。
なお、ダイ１３０は、下方支持プレート１２０に対して、不図示の位置決め部材を介して位置決めされる。このような位置決め部材としては、例えば下方支持プレート１２０とダイ１３０のうちのいずれか一方に突起を設け、いずれか他方に突起が嵌まり込む凹部を設ける構成が挙げられるが、位置決め部材としては、その他の構成を用いてもよい。また、内壁１３１ａには、離型剤を塗布しておくことが好ましい。離型剤を塗布する場合、後述する取出工程Ｓ４０８を実行する際に、成形された混合材２００とコイル組立体２０の一体化物を、内筒部１３２から容易に取り出すことができる。
（蓋部材）
蓋部材１４０は、混合材２００を内筒部１３２に充填した後に、内筒部１３２の上方側（Ｚ１側）から混合材２００を覆うように配置される部材である。この蓋部材１４０は、良離型性の樹脂材料から形成されることが好ましい。そのような樹脂材料の一例としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂材料を用いることができる。なお、蓋部材１４０の厚さは特に限定されず、いわゆるシート状のほか、プレート状やブロック状等でもよい。また、蓋部材１４０は、内筒部１３２を平面視したときの形状と略同一に設けられていて、内筒部１３２に充填された混合材２００が蓋部材１４０と外筒部１３１の内壁１３１ａの隙間から漏れるのを防ぎながら良好に押圧することができる。
（押圧部材）
押圧部材１５０は、蓋部材１４０を、その上方から押圧する部材であり、蓋部材１４０よりも小径に設けられている。そのため、押圧部材１５０が外筒部１３１と衝突するのを防止可能となっている。また、押圧部材１５０は、蓋部材１４０よりも厚みが大きく設けられていることが好ましい。押圧部材１５０としては、例えばブロック状の部材を用いることができる。ただし、押圧部材１５０は、ブロック状の部材に限定されるものでなく、例えば、蓋部材１４０を一方向に押し込むアーム等であってもよい。
（加圧機構）
加圧機構１６０は、押圧部材１５０の上方から、押圧部材１５０に加圧力を与える機構である。かかる加圧機構１６０によって、内筒部１３２の内部に存在する混合材２００を加圧させることが可能となる。なお、加圧機構１６０は、所定の加圧力を与え続けるものでも良く、所定の加圧力を周期的に与えるものでもよい。
第一実施形態の加圧機構１６０は、製品１個あたり１ｍｍ２から３０ｍｍ２の面積に対して加圧することを想定していて、このような範囲に０．０１ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以下の圧力を加えることが好ましい。さらに、０．５ＭＰａ以上、２ＭＰａ以下の圧力を加えることがより好ましい。
（振動発生機構）
振動発生機構１７０は、基台部１１０に取り付けられ、その基台部１１０に対して振動を与えるための機構である。振動発生機構１７０は、振動付与部材に対応する。振動発生機構１７０としては、例えばボールバイブレータ１７１と、コンプレッサ（図示省略）を用いる機構を採用することができる。ボールバイブレータ１７１は、鋼鉄製の鉄球と、鉄球を回転させるための円筒ケースを備えていて、円筒ケースの内部に、コンプレッサから圧縮空気が供給される。円筒ケース内に供給された圧縮空気の圧力によって鉄球が高速回転し、それによって基台部１１０に振動が与えられる。
基台部１１０に与えられた振動は、下方支持プレート１２０、ダイ１３０及び混合材２００に与えられる。混合材２００は、与えられた振動によって振動し、その成形度が高くなる。ここで、成形度とは、材料が変形して他の形状になる「成り易さ」を表すもので、成形度が高いとは、その材料が一定の条件の下で所定の形状になりやすいことを指し、成形度が低いとは、同様な条件でもその材料が所定の形状になり難いことを指す。混合材２００の成形度は、加えられる振動の周波数と相関関係を有する。本発明者らは、混合材２００の成形度が大きく向上する振動の周波数の範囲を見出し、この周波数で基台部１１０に振動を加えている。第一実施形態の基台部１１０に加えるのに好ましい振動は、例えば、１３０Ｈｚ以上、１９０Ｈｚ以下である。なお、第一実施形態で混合材２００に加えられる振動は、基台部１１０を縦方向に振動させるものであってもよいし、横方向に振動させるものであってもよい。換言すると、振動の方向は、加圧機構１６０の加圧方向に対して直交する方向でもよく、同方向でもよい。
混合材２００は、成形度が高まったことによって振動付与以前には入り込んでいなかった内筒部１３２の隅々やコイル組立体２０の間隙に入り込む。また、混合材２００も内部に空隙等のない状態になる。
ここで、ボールバイブレータ１７１は、上述したように、鉄球が直線方向に一次元的に移動する訳ではなく、円筒ケース内を円状に回転する。そのため、基台部１１０には、ボールバイブレータ１７１によって、直線的ではなく平面的な（二次元的な）振動が与えられる。したがって、混合材２００は、一層良好に空隙に充填される。なお、鉄球の回転によって形成される回転面は、ＸＹ平面に平行としても良く、ＸＺ平面やＺＸ平面のようにＺ方向が回転面に平行となるようにしてもよい。また、ＸＹ平面、ＹＺ平面、またはＺＸ平面に所定角度をなして傾斜するように取り付けても良く、その取り付け方は限定されない。このうち、加圧機構１６０の加圧方向に対して直交方向に基台部１１０を振動させると、加圧機構１６０による加圧状態を維持したまま、振動発生機構１７０で混合材２００を好適に振動させることができる。
なお、振動発生機構１７０は、ボールバイブレータ１７１を用いたものには限られない。例えば、モータに回転体を偏心した状態で取り付けて、その回転体を回転させることで、振動を発生させるタイプの駆動装置を、振動発生機構１７０に用いてもよい。その他、超音波方式の駆動装置、電磁石を用いるタイプの駆動装置等、種々のタイプの駆動装置を、振動発生機構１７０に用いることができる。
（減圧機構）
減圧機構１９０は、内筒部１３２と連通する排気孔１１１と連通する真空ポンプを有している。真空ポンプは、内筒部１３２内を混合材２００の充填に必要な真空度にできるものであればどのような構成のものであってもよい。第一実施形態では、減圧機構１９０の能力を、内筒部１３２内を大気圧以下から大気圧までとすることができるものとし、具体的には、１０−２Ｐａ以上、１０５Ｐａ以下の真空度を達成できるものとする。このような真空度を達成できる真空ポンプとしては、例えば、ロータリーポンプやダイヤフラムポンプ等がある。また、減圧機構１９０は、内筒部１３２内の真空度をモニターする真空計等を含むものであってもよい。
（制御部）
制御部１８０は、加圧機構１６０、振動発生機構１７０及び減圧機構１９０の動作を制御する構成である。ここで、加圧機構１６０の動作とは、加圧の開始、終了のタイミングや蓋部材１４０にかける圧力等を指す。また、振動発生機構１７０の動作とは、振動付与の開始、終了のタイミングや振動の周波数や方向を指す。さらに、減圧機構１９０の動作とは、減圧の開始、終了のタイミングや内筒部１３２内の圧力等を指す。第一実施形態の制御部１８０は、予め設定された条件にしたがって自動で各機構を制御するものであってもよいし、少なくとも一部の動作を操作者が入力する、あるいは手動で行うものであってもよい。このような制御部１８０は、汎用的なコンピュータや専用のマイコン等を使っても実現することができる。
＜コイル部品の製造方法＞
次に、以上説明したコイル部品の製造装置によって行われる、コイル部品の製造方法について説明する。
図４は、第一実施形態のコイル部品の製造方法のフローチャートである。第一実施形態のコイルの製造方法は、磁性体コア３０にコイルが装着されたコイル組立体２０を形成するコイル部品の製造方法である。図４に示すように、第一実施形態のコイルの製造方法は、コイル組立体２０と、磁性粉末及び樹脂を含む混合材２００とを容器である内筒部１３２に投入する投入工程（Ｓ４０１）と、内筒部１３２に投入された混合材２００に圧力を加える加圧工程（Ｓ４０２）と、少なくとも加圧工程Ｓ４０２による加圧中に、混合材２００が置かれた環境を、大気圧よりも低い負圧環境にする減圧工程（Ｓ４０３）と、少なくとも減圧工程Ｓ４０３による減圧中に、混合材２００に振動を加えて内筒部１３２に混合材２００を充填する振動付与工程（Ｓ４０４）と、減圧工程及び振動付与工程Ｓ４０４を経過した混合材２００とコイル組立体２０の一体化物において混合材に含まれる樹脂を硬化させる硬化工程（Ｓ４０８）と、を含んでいる。ここで、「少なくとも加圧工程による加圧中に」とは、減圧工程Ｓ４０３が加圧工程４０２の開始以前から開始されてもよいし、開始後に開始されてもよいことを表している。また、「少なくとも減圧工程による減圧中に、」とは、振動付与工程Ｓ４０４が減圧工程Ｓ４０３の開始前に開始されてもよいし、開始後に開始されてもよいことを表している。なお、第一実施形態では、Ｓ４０８において熱硬化性樹脂を使用する例をあげて説明する。このため、上記工程においては、S４０８の硬化工程以外、全て室温の下で行われている。ただし、前記したように、第一実施形態は、熱硬化性樹脂を使用することに限定されず、二液硬化型樹脂や光硬化性樹脂を使用するものであってもよい。
以下、上記各工程について説明する。
（投入工程）
第一実施形態の投入工程Ｓ４０１では、コイル組立体２０を内筒部１３２の内部の下方支持プレート１２０に載置すると共に、混合材２００を内筒部１３２の内部に投入する。このとき、端子部４４ａ、４４ｂが下方支持プレート１２０の図示しない位置決め凹部に入り込むことで、コイル組立体２０が内筒部１３２の内部で位置決めされる。
第一実施形態の混合材２００は、金属製の磁性粉末と、樹脂とを混合して、溶剤を添加したパテ状（言い換えれば、粘土状）のものである。そのため、混合材２００の成形度は、例えば何らかの形状となるように形成した場合に、その形状を維持可能な、粘土と同程度またはそれに近い状態となっている。なお、混合材２００から磁性カバー部５０が形成されるので、磁性粉末と樹脂は、上述した磁性カバー部５０と同じ材料となっている。また、溶剤としては、アセトン、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、エタノール、αテルピネオール、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の公知の有機溶媒が適宜利用できる。
混合材２００の例としては、金属磁性粉末とエポキシ樹脂との構成比を、質量比で９０：１０〜９９：１（両端値を含む）で混合したものがある。さらに、混合材２００の粘度は、選択的に溶剤を添加して調製することができる。金属磁性粉末の一例としては、鉄、シリコン、クロム及び炭素を少なくとも含有する非晶質金属磁性粉末と、鉄−シリコン−クロム系の合金粉末と、を質量比で１：１で混合した粉末を挙げることができる。
また、混合材２００に添加される溶剤としてテルピネオールを用い、溶剤の添加量を混合材２００の質量に対して５ｗｔ％未満とすることができる。これにより、混合材２００を、比較的粘度が高いパテ（putty）状とすることができる。このとき、混合材２００の粘度は、３０〜３０００Ｐａ・ｓの範囲内となる。
また、混合材２００を内筒部１３２に投入する場合、予め適量の混合材２００となるように、また内筒部１３２に投入し易い形状となるように、混合材２００のブロック体を形成しておく。そして、コイル組立体２０を下方支持プレート１２０に載置した後に、混合材２００のブロック体をコイル組立体２０の上部に載置する。
（加圧工程）
次に、第一実施形態では、加圧工程Ｓ４０２を実行する。加圧工程Ｓ４０２では、混合材２００の上部に蓋部材１４０を載置し、蓋部材１４０の上部に押圧部材１５０を配置した後に加圧機構１６０を作動させる。それにより、蓋部材１４０が加圧機構１６０によって図３に示したＺ２方向に押し込まれ、加圧機構１６０が混合材２００に圧力を加える。加圧された混合材２００は、内筒部１３２内の間隙に入り込んで内筒部１３２内に充填されていく。このような本実施の形態の加圧工程Ｓ４０２は、混合材２００のうちの空隙を除いた体積を実質的に変えずに、混合材２００を内筒部１３２に充填させるものである。このため、加圧工程Ｓ４０２は、フェライトや鉄粉等の加工対象を高圧で圧縮して体積を有意に減少させる、周知の圧縮工程とは異なるものとなっている。周知の圧縮工程は、一般に０．５トン／ｃｍ２から数トン／ｃｍ２程度の高い押圧力を加工対象に負荷するのに対し、第一実施形態の加圧工程Ｓ４０２は、例えば０．５ｋｇ／ｃｍ２から５０ｋｇ／ｃｍ２程度の押圧力を混合材２００に負荷すれば足りる。したがって、加圧工程Ｓ４０２は、周知の圧縮工程に比べてダイ１３０へのダメージも少なくなり、ダイ１３０の材料の選択範囲が広くなるというメリットがある。加圧工程Ｓ４０２では、後の減圧等の工程の間にも押圧部材１５０の位置を維持して混合材２００に圧力を加え続けている。
（減圧工程）
次に、第一実施形態では、減圧工程Ｓ４０３を実行する。減圧工程では、加圧機構１６０が押圧部材１５０及び蓋部材１４０を加圧した状態を維持している。この加圧状態の維持は、加圧工程Ｓ４０２の継続と解しても良く、振動付与工程Ｓ４０４の一部と解してもよい。このように、混合材２００が加圧された状態で、制御部１８０が減圧機構１９０を作動させる。減圧機構１９０は、内筒部１３２内の圧力を、例えば１００Ｐａ以上、１０４Ｐａ以下にする。内筒部１３２内の圧力は、減圧機構１９０の排気能力と、内筒部１３２の内部に流れ込んでくる大気の流量（内筒部１３２の気密性）とのバランスによって決まる。
（振動付与工程）
第一実施形態の振動付与工程Ｓ４０４は、混合材２００に振動を与える工程である。振動付与工程Ｓ４０４では、制御部１８０が振動発生機構１７０を制御して混合材２００に対する振動の付与が開始される。このとき、内筒部１３２においては混合材２００が加圧され、内部の気圧が減圧状態になっている。このとき、基台部１１０に振動が与えられ、与えられた振動が混合材２００にも伝達される。
振動発生機構１７０で与えられる振動は、振幅が０．１μｍから１ｃｍの範囲内となっている。また、与えられる振動の周波数は、２Ｈｚから５００Ｈｚの範囲内となっている。このような範囲のうち、第一実施形態では、特に周波数が１３０Ｈｚ以上、１９０Ｈｚ以下の振動を混合材２００に与えることが好ましい。
また、第一実施形態において、振動発生機構１７０で振動を付与する時間は、１秒から３００秒の範囲内となっている。なお、振動付与の時間は上述の範囲に限られるものではなく、例えば１００秒を超える時間、混合材２００を振動させてもよい。
混合材２００は、振動が加えられることによって成形度が急激に高くなる。そのため、混合材２００の成形度が急激に高くなった状態で、混合材２００を上記のような条件にて一方向に加圧し、周囲気圧を減圧することにより、内筒部１３２の内部で混合材２００が空隙に充分入り込み、内筒部１３２の内部に充填される。また、混合材２００を加圧して減圧環境に置くことにより、混合材２００内に生じている空隙が押しつぶされて消滅する。このような現象により、第一実施形態は、混合材２００がコイル組立体２０の周囲を隙間なく覆うようになり、充填漏れをなくすことができる。
加圧工程Ｓ４０２、減圧工程Ｓ４０３及び振動付与工程Ｓ４０４の開始後、第一実施形態では、制御部１８０が、これら各工程の終了のタイミングを判断する（Ｓ４０５）。各工程終了のタイミングは、例えば、いずれかの工程の開始から予め定められた時間の経過によって判断してもよい。また、各工程の終了は、振動停止工程Ｓ４０６、減圧工程Ｓ４０７の順で停止するようにしてもよい。ただし、減圧工程Ｓ４０３、振動付与工程Ｓ４０４、振動停止工程Ｓ４０６及び減圧工程Ｓ４０７は、図４のフローチャートに示した順番で行われることに限定されない。例えば、減圧工程Ｓ４０３、振動付与工程Ｓ４０４は、同時に開始するものであってもよいし、減圧工程Ｓ４０３よりも振動付与工程Ｓ４０４を先に行うものであってもよい。また、蓋部材１４０が混合材２００に圧力を加えて閉じられるものであれば、減圧工程Ｓ４０３、振動付与工程Ｓ４０４に加えて加圧工程Ｓ４０２を同時に行ってもよい。
さらに、振動停止工程Ｓ４０６及び減圧工程Ｓ４０７は、同時に行ってもよいし、振動停止工程Ｓ４０６よりも減圧工程Ｓ４０７を先に行うものであってもよい。
（取出工程）
次に、第一実施形態では、取出工程Ｓ４０８を実行する。取出工程Ｓ４０８では、制御部１８０が加圧機構１６０を制御して押圧部材１５０を図３に示したＺ１の方向に押し上げて混合材２００の加圧を解除する。加圧の解除後に蓋部材１４０が開けられて、内筒部１３２の内部から混合材２００とコイル組立体２０の一体化物が取り出される。このとき、混合材２００の上面部分は、蓋部材１４０に密着しているので、例えばピン状の突き上げ部材を内筒部１３２内に一体物の下面に挿入して、一体化物を上方へ押し上げることにより、蓋部材１４０に上面が密着した状態で一体化物を取り出すことができる。
（硬化工程）
次に、第一実施形態では、硬化工程Ｓ４０９を実行する。硬化工程Ｓ４０９では、取り出された一体化物の混合材２００を、熱硬化温度以上に加熱して熱硬化させる。このとき、混合材２００に含まれている溶剤は、揮発して除去される。そして、混合材２００が十分に硬化して磁性カバー部５０となった後に、一体化物の上面から、蓋部材１４０を取り外す。それにより、コイル部品１０が形成される。
なお、取出工程Ｓ４０８と硬化工程Ｓ４０９については、このような手順で行われることに限定されるものではない。すなわち、取出工程Ｓ４０８を行う前に、内筒部１３２に一体化物が充填されたままの状態で、硬化工程Ｓ４０９を実行するようにしてもよい。そして、硬化工程Ｓ４０９において一体化物を完全に硬化させた後に、取出工程Ｓ４０８を実行するようにしてもよい。
また、第一実施形態では、取出工程Ｓ４０８を行う前に、第一温度で第一段階目の硬化工程Ｓ４０９を実行して一体化物の混合材２００を半硬化させる。このとき、第一温度は、熱硬化性樹脂の熱硬化温度未満とするものの、混合材２００に含まれている溶剤を揮発させる温度として、一体化物を半硬化させる。その後に取出工程Ｓ４０８を実行して、半硬化した混合材２００を含む一体化物を内筒部１３２から取り出す。そして、第一温度よりも高温の第二温度で第二段階目の硬化工程Ｓ４０９を実行する。このとき、第２温度は、熱硬化性樹脂の熱硬化温度以上とする。なお、第一温度は、熱硬化性樹脂の硬化開始温度以上、かつ完全硬化温度未満としてもよい。
また、硬化工程Ｓ４０９を実行した後に、後処理工程を行ってもよい。後処理工程としては、磁性カバー部５０の表面の研磨や、熱硬化性樹脂等による被膜形成等が挙げられる。
以上説明した第一実施形態によれば、ダイ１３０の内筒部１３２において、混合材２００が充填されない間隙が形成されるのを防ぐことができる。すなわち、パテ状の混合材２００は粘度が高く、内筒部１３２に投入された混合材２００を加圧したとしても、混合材２００が内筒部１３２の内部で十分に充填されない箇所（充填漏れ）が生じる虞がある。
しかしながら、第一実施形態では、加圧工程Ｓ４０２で混合材２００を内筒部１３２に投入した後に、減圧工程Ｓ４０３を実行して混合材２００を内筒部１３２の内壁に押し付けると共に、振動付与工程Ｓ４０４を実行して混合材２００の成形度を高くする。なお、成形度とは、先に述べたように、材料が変形して他の形状になる「成り易さ」を表すものであるから、成形度が高まった混合材２００は、内筒部１３２やコイル組立体２０の形に合わせて変形し、内筒部１３２の間隙やコイル組立体２０の間隙に入り込み易くなる。したがって、第一実施形態は、内筒部１３２の内部で混合材２００が充填されない箇所（充填漏れ）が形成されることを防ぐことができる。このような第一実施形態は、その後の取出工程Ｓ４０８、硬化工程Ｓ４０９等を経て形成されたコイル部品１０の品質を均一化することができる。
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図５は、本発明の第二実施形態のコイル部品の製造方法を説明するための図である。第二実施形態においては、第一実施形態で説明した構成と同様の構成については同様の符号を付し、その説明及び図示を省く。
第二実施形態のコイル部品の製造方法は、第一実施形態の減圧工程Ｓ４０３において、複数の容器が収容可能な減圧室３００で複数の容器である空洞部６２を有する型体６０を同時に減圧するものである。このようなコイル部品の製造方法を実現するため、第二実施形態のコイル部品の製造装置４００は、複数の空洞部６２を備える型体６０と、型体６０を支持する基台部３１０と、型体６０に投入された混合材２００を加圧する蓋部材１４１、押圧部材１５１及び加圧機構１６１と、を有している。型体６０、基台部３１０及び蓋部材１４１は減圧室３００内に収容されている。
さらに、第二実施形態の製造装置４００は、基台部３１０に排気孔３１１が形成されていて、排気孔３１１から減圧室３００内を減圧する減圧機構１９１を有している。さらに、製造装置４００は、基台部３１０を介して混合材２００に振動を加える振動発生機構１７３と、加圧機構１６１、減圧機構１９１及び振動発生機構１７３の動作を制御する制御部１８０を備えている。なお、図示は略すが、型体６０の内部には各空洞部６２と排気孔３１１とを連通させる排気路が形成されていて、減圧機構１９１が排気を開始すると、空洞部６２の内部から空気が排気孔３１１を通って減圧機構１９１により排気される。
型体６０は、良離型性の樹脂材料で形成されている。型体６０の樹脂材料としてはシリコーンゴム材料を例示することができる。型体６０は、図５に示すように、一体治具５９と底部６４とが一体形成された構成を有している。型体６０は可撓性を有し、かつ配列された複数の空洞部６２を備えている。図４に示した投入工程Ｓ４０１では、複数の空洞部６２に混合材２００とコイル組立体２０をそれぞれ投入する。具体的には、空洞部６２にコイル組立体２０を投入し、空洞部６２の底面に設けられている図示しない凹部にコイル組立体２０を嵌合させて固定する。そして、混合材２００を空洞部６２に投入する。
次に、第二実施形態では、型体６０に蓋部材１４１で蓋をし、押圧部材１５１が蓋部材１４１上に置かれる。制御部１８０は、加圧機構１６１によって混合材２００を加圧し、続いて減圧室３００内を減圧機構１９１によって減圧し、振動発生機構１７３を制御して基台部３１０を介して混合材２００に振動を付与する。以上の動作により、第二実施形態は、複数の空洞部６２において同時に複数のコイル組立体２０と混合材２００との一体化物を製造することができる。
なお、第二実施形態では、第一実施形態と同様に、樹脂に熱硬化性樹脂を使用する例をあげて説明する。ただし、第二実施形態も、樹脂に熱硬化性樹脂を使用することに限定されず、二液硬化型樹脂や光硬化製樹脂を使用するものであってもよい。第二実施形態では、型体６０の内部で混合材２００をそれぞれ熱硬化させて、複数のコイル部品１０（図１、図２）を成形するそして、成形された複数のコイル部品１０を、型体６０を空洞部６２の配列方向に反り返るように撓ませることによって空洞部６２から取り出すとよい。
次に、以上説明した第一実施形態、第二実施形態の実施例を説明する。本実施例は、混合材２００を加圧しながら振動を加えることによって混合材２００の成形度が高くなることについて実験した結果を示すものである。
図６は、本実施例の実験に使用した装置を説明するための図である。図６に示した装置は、シリンダ６３と、シリンダ６３内の混合材２００を加圧する加圧ピン６１と、を有している。本実施例では、シリンダ６３内の混合材２００に対し、加圧ピン６１で加圧しながら図５中の下方から、周波数が連続的に変化する振動Ｖを与えている。シリンダ６３には吐出口６５が形成されていて、加圧、振動付与された混合材２００は、吐出口６５からシリンダ６３の外部に吐出する。混合材２００の吐出量は、混合材２００の成形度によって変化し、成形度が低いほど吐出量が多くなるものと考えられる。
なお、本実施例では吐出口６５の内径の直径を２．０ｍｍとした。また、振動Ｖの周波数の範囲を７０Ｈｚから２１０Ｈｚとした。
本実施例については、加圧ピン６１が混合材２００に対して０．５ＭＰａ以上、２ＭＰａ以下の圧力を加えている。混合材２００の粘度は、１０７ｃＰｓ以上、１０１２ｃＰｓ以下、より望ましくは３×１０１０ｃＰｓ以上、１０１１ｃＰｓ以下の範囲である。また、混合材２００の粘度の範囲を樹脂の含有量を指標として規定した場合、樹脂含有量の範囲は５Ｖｏｌ％以上、８０Ｖｏｌ％以下である。さらに、本実施例では。混合材２００に圧力及び振動Ｖを６０秒間付与している。
図７は、図６に示した装置を使って行った実験の結果を示すグラフである。図６に示したグラフの横軸は、混合材２００に加えた振動Ｖの周波数（振動数）を示し、縦軸は圧力及び振動Ｖを付与している間に吐出口６５から吐出された混合材２００の量を示している。図７に示したように、混合材２００の吐出量は、周波数が１３０Ｈｚを超えた辺りから急峻な傾きを持って上昇し、１５０Ｈｚにおいてピークに達する。吐出量は、振動Ｖの周波数１５０Ｈｚを超えてから比較的急峻に下降する。図７によれば、本実施例において、混合材２００に１４０Ｈｚ以上、１９０Ｈｚ以下の周波数を有する周波数を印加することによって混合材２００の成形度を効率的に高めることができることが分かる。
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１） 磁性体コアにコイルが装着されたコイル組立体を形成するコイル部品の製造方法であって、前記コイル組立体と、磁性粉末及び樹脂を含む混合材とを容器に投入する投入工程と、前記容器に投入された前記混合材に圧力を加える加圧工程と、少なくとも前記加圧工程による加圧中に、前記混合材が置かれた環境を大気圧よりも低い負圧環境にする減圧工程と、少なくとも前記減圧工程による減圧中に、前記混合材に振動を加えて前記容器内に前記混合材を充填する振動付与工程と、前記減圧工程及び前記振動付与工程を経過した前記混合材と前記コイル組立体の一体化物において、前記混合材に含まれる樹脂を硬化させる硬化工程と、を含むことを特徴とするコイル部品の製造方法。
（２） 前記減圧工程においては、複数の前記容器が収容可能な減圧室において、前記複数の容器を同時に減圧する、（１）のコイル部品の製造方法。
（３） 前記振動付与工程は、前記振動を加えることによって前記容器における前記混合材の成形度を低下させる、（１）または（２）のコイル部品の製造方法。
（４） 前記振動付与工程は、１３０Ｈｚ以上、１９０Ｈｚ以下の周波数を前記混合材に加える、（１）から（３）のいずれか一つのコイル部品の製造方法。
（５） 前記減圧工程が前記加圧工程の開始後に開始され、前記振動付与工程が前記減圧工程の開始後に開始される、（１）から（４）いずれか一つのコイル部品の製造方法。
（６） 前記硬化工程を除き、全ての前記工程は室温の下で行われている、（１）から（５）いずれか一つのコイル部品の製造方法。
（７） 磁性体コアにコイルが装着されたコイル組立体を形成するコイル部品の製造装置であって、前記コイル組立体と、磁性粉末及び樹脂を含む混合材とを収容する容器と、前記容器内の前記混合材に圧力を加える押圧部材と、前記容器内の前記混合材に振動を加え、前記容器内に前記混合材を充填する振動発生機構と、少なくとも前記振動発生機構による振動の付与中に、前記混合材が置かれた環境を、大気圧よりも低い負圧環境にする減圧機構と、を備えることを特徴とする、コイル部品の製造装置。
１０・・・コイル部品
２０・・・コイル組立体
３０・・・磁性体コア
３１・・・鍔部
３１Ａ・・・上面
３１Ｂ・・・側面
３１Ｃ・・・下底面
３１Ｄ・・・側面
３２・・・柱状芯部
４０・・・コイル
４１・・・平角線
４２・・・巻線部
４２ａ・・・コイル孔
４３ａ、４３ｂ・・・端末
４４ａ、４４ｂ・・・端子部
５０・・・磁性カバー部
６０・・・型体
５９・・・一体治具
６１・・・加圧ピン
６２・・・空洞部
６３・・・シリンダ
６４・・・底部
６５・・・吐出口
１００，４００・・・製造装置
１１０，３１０・・・基台部
１１１，３１１・・・排気孔
１２０・・・下方支持プレート
１３１・・・外筒部
１３１ａ・・・内壁
１３２・・・内筒部
１４０，１４１・・・蓋部材
１５０，１５１・・・押圧部材
１６０，１６１・・・加圧機構
１７０・・・振動発生機構
１７１・・・ボールバイブレータ
１７３・・・振動発生機構
１８０・・・制御部
１９０，１９１・・・減圧機構
２００・・・混合材

Claims (7)

  1. 磁性体コアにコイルが装着されたコイル組立体を形成するコイル部品の製造方法であって、
    前記コイル組立体と、磁性粉末及び樹脂を含む混合材とを容器に投入する投入工程と、
    前記容器に投入された前記混合材に圧力を加える加圧工程と、
    少なくとも前記加圧工程による加圧中に、前記混合材が置かれた環境を大気圧よりも低い負圧環境にする減圧工程と、
    少なくとも前記減圧工程による減圧中に、前記混合材に振動を加えて前記容器内に前記混合材を充填する振動付与工程と、
    前記減圧工程及び前記振動付与工程を経過した前記混合材と前記コイル組立体の一体化物において、前記混合材に含まれる樹脂を硬化させる硬化工程と、
    を含むことを特徴とするコイル部品の製造方法。
  2. 前記減圧工程においては、複数の前記容器が収容可能な減圧室において、複数の前記容器を同時に減圧する、請求項１に記載のコイル部品の製造方法。
  3. 前記振動付与工程は、前記振動を加えることによって前記容器における前記混合材の成形度を高める、請求項１または２に記載のコイル部品の製造方法。
  4. 前記振動付与工程は、１３０Ｈｚ以上、１９０Ｈｚ以下の周波数を前記混合材に加える、請求項１から３のいずれか１項に記載のコイル部品の製造方法。
  5. 前記減圧工程が前記加圧工程の開始後に開始され、前記振動付与工程が前記減圧工程の開始後に開始される、請求項１から４のいずれか１項に記載のコイル部品の製造方法。
  6. 前記硬化工程を除き、全ての前記工程は室温の下で行われている、請求項１から５のいずれか１項に記載のコイル部品の製造方法。
  7. 磁性体コアにコイルが装着されたコイル組立体を形成するコイル部品の製造装置であって、
    前記コイル組立体と、磁性粉末及び樹脂を含む混合材とを収容する容器と、
    前記容器内の前記混合材に圧力を加える押圧部材と、
    前記容器内の前記混合材に振動を加え、前記容器内に前記混合材を充填する振動発生機構と、
    少なくとも前記振動発生機構による振動の付与中に、前記混合材が置かれた環境を、大気圧よりも低い負圧環境にする減圧機構と、を備えることを特徴とする、コイル部品の製造装置。
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