JP5623446B2 - 面実装インダクタの製造方法 - Google Patents

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ように渦巻き状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成する。次に、断面が平角形状の導線を巻回してコイルを作成し、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。特に、コイルの位置だしを考慮すると図１７に示すように、コイル１０１を囲うような柱状凸部１０２ａを有する形状にタブレット１０２を形成するのが望ましい。しかしながら、２ｍｍ角以下のサイズの面実装インダクタを得ようとすると、タブレットのサイズも小さくなり、柱状凸部も薄くせざるを得ない。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。そのため、タブレットの柱状凸部はある程度の厚みを確保しなければならず、特許文献１の方法での小型化や低背化には限界があった。

ところで、磁性粉末と樹脂を混合して得た磁性材含有樹脂を封止材として用いてコイルを内包するコア部を形成すれば閉磁路構造となる。磁束はコイルの芯部から外周部へコイルの周りを囲うようにコア部内を通過する。このようなコイルを内包するコア部の磁気飽和を考慮すると、コア部におけるコイルの外周部はコイルの芯部の面積と同等程度確保されていればよい。ここで図１８に従来の製造方法で作成したコア部の上面透過図を示すと、コア部１０３は芯部の面積Ｓ１よりも外周部の面積Ｓ２が大きく形成されている。これは、従来の製造方法の場合ではタブレットの柱状凸部にある程度の厚みを確保しなければならず、それに伴ってコア部１０３の外周部の面積Ｓ２を必要以上に大きく形成せざるを得ないからである。そして、コア部を小型化しようとすればするほど、コイル自体のサイズは小さくできるのにも拘わらず、タブレットの柱状凸部の厚みは一定以上薄くできないためこの傾向は顕著になってゆく。

そこで本発明では、より小型の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、成型金型を用いて樹脂と充填材とを含む封止材でコイルを封止する。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形成する。断面が平角形状の導線を巻回してコイルを形成する。タブレットにコイルを載置し、コイルの両端部をタブレットの柱状凸部の外側側面に沿わせて成型金型に配置する。そして、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コア部を形成する。コア部のコイルの両端部が露出する表面以外の少なくとも１つの表面を研磨もしくは切断してコア部をリサイズする。コア部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コア部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は、面実装インダクタの更なる小型化や低背化を実現する。もしくは、従来と同じサイズの面実装インダクタを作成すれば、従来よりも内蔵するコイルを大きくしたり、太い線材を選択することが可能となる。これより、直流抵抗の低減やインダクタンス値の向上などの面実装インダクタの特性向上を実現する。

本発明の第１の実施例で用いるコイルの斜視図である。 本発明の第１の実施例のコイルとタブレットと板状タブレットの配置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例の成型金型におけるコイルとタブレットの配置を示す上面図である。 本発明の第１の実施例の製造方法のコイルとタブレットを成型金型に配置する工程を説明する断面図であり、図３のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ組み合わせ断面に対応する。 本発明の第１の実施例の製造方法のコア部の成形工程を説明する断面図であり、図３のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ組み合わせ断面に対応する。 本発明の第１の実施例のリサイズする前のコア部の斜視図である。 本発明の第１の実施例のリサイズ後のコア部の上面透過図である。 本発明の第１の実施例のリサイズ後のコア部の斜視図である。 本発明の第１の実施例の面実装インダクタの斜視図である。 本発明の第２の実施例で用いるコイルの斜視図である。 本発明の第２の実施例のコイルとタブレットの配置を示す斜視図である。 本発明の第２の実施例の成型金型におけるコイルとタブレットの配置を示す上面図である。 本発明の第２の実施例の製造工程の一部を説明する断面図であり、図１２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ組み合わせ断面における各段階の様子を示す。 本発明の第２の実施例のリサイズ前のコア部の斜視図である。 本発明の第２の実施例のリサイズ後のコア部の斜視図である。 本発明の第２の実施例の面実装インダクタの斜視図である。 従来のタブレットを説明する斜視図である。 従来のコア部の上面透過図である。

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を説明する。

（第１の実施例）
図１〜図９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の実施例で用いるコイルについて説明する。図１に第１の実施例で用いるコイルの斜視図を示す。図１に示すように、平角線を両端部１ｂが最外周となるように２段の外外巻きに巻回して巻回部１ａを形成してコイル１を得る。端部１ｂは巻回部１ａを挟んで対向するように引き出されるようにした。

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たものを用いる。この封止材を用いてタブレットを作成する。図２に第１の実施例のコイルとタブレットと板状タブレットの配置関係を示す。タブレット２と板状タブレット３は加圧成型で作成する。本実施例ではタブレット２の強度を高めるために、さらに熱処理をして封止材を半硬化状態とした。図２に示すように、タブレット２はコイル１を囲うように平面部の周縁に２つの柱状凸部２ａを有する形状に形成する。コイル１の両端部１ｂは柱状凸部２ａの外側側面に沿うように配置する。

次に、第１の実施例の製造方法のコイルとタブレットを成型金型へ配置する工程を説明する。図３と図４に成型金型におけるコイルとタブレットの配置について示す。なお、図４は図３のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ組み合わせ断面に対応する断面図である。図３と図４に示すように、第１の実施例では割型ダイ４ａと割型ダイ４ｂとからなるダイ４と、下型５と、パンチ６とを有する成型金型を用いる。この成型金型内にコイル１が配置されたタブレット２と、その上に板状タブレット３を装填する。このようにコイル１とタブレット２を配置すれば、コイル１はタブレット２の平面部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、コイル１の両端部１ｂはタブレット２の柱状凸部２ａとダイ４ｂの内壁面とで挟まれた状態となり、コイル１の両端部１ｂが適正な位置で固定される。そして、パンチ６をセットして成型金型を予熱する。本実施例では成型金型を封止材の軟化温度以上に予熱しており、タブレット２と板状タブレット３は軟化状態となるようにした。

次に、第１の実施例の製造方法のコア部を形成する工程を説明する。図５に第１の実施例の製造方法のコア部の成形工程を説明する断面図を示す。なお、図５の断面は図３のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ組み合わせ断面に対応する。図５に示すように、パンチ６を用いて加圧してタブレット２と板状タブレット３を一体化させ、封止材を硬化させる。このとき、タブレット２と板状タブレット３は軟化状態であり、容易にコイル１を封止する。そして、コイル１の両端部１ｂは位置ズレすることなく、少なくともその一部が封止材中に埋没した状態で封止される。そして封止材を硬化させて得たコア部７を成型金型から取り出す。図６に示すようにコア部７の表面にはコイル１の端部１ｂの平面が露出した状態となる。

次に、コア部のリサイズ工程について説明する。図７と図８にリサイズした後のコア部を示す。図７と図８に示すように、第１の実施例ではコア部７のコイルの端部１ｂが露出していない２つの側面について研磨を行い、コア部７をリサイズした。このとき、図７に示すように、コア部７においてコイル１の外周部の面積Ｓ２をコイル１の芯部の面積Ｓ１までの範囲となるようにコア部７をリサイズすればよく、Ｓ１とＳ２が同等程度となるようにリサイズするのがさらに好ましい。

最後に、コア部７の表面に露出した端部１ｂと接続するように、コア部７の表面に導電性樹脂を塗布する。本実施例では端部１ｂが露出する２つの側面と底面の一部に印刷法を用いて対向するようにＬ字状に塗布した。続いて、めっき処理を行い外部電極８を形成して図９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１０〜図１６を参照して、本発明の面実装インダクタの製造方法の第２の実施例について説明する。第２の実施例では、第１の実施例で用いた封止材と同組成のものを用いる。なお、第１の実施例と共通する部分の説明は割愛する。

まず、第２の実施例で用いるコイルについて説明する。図１０に第２の実施例で用いるコイルの斜視図を示す。図１０に示すように、コイル１は、平角線を２段の外外巻きに巻回して得る。端部１ｂはコイル１の同側面側に引き出されるようにした。

次に、第２の実施例で用いるタブレットについて説明する。図１１に第２の実施例のコイルとタブレットの配置を説明する斜視図を示す。封止材を加圧成形を用いてタブレット１２を作成する。本実施例ではタブレット１２は未硬化状態のまま用いる。図１１に示すように、タブレット１２コイル１１を囲うように平面部の周縁に柱状凸部１２ａを有する形状に形成する。コイル１１の両端部１１ｂは柱状凸部２ａの外側側面に沿わせてタブレット１２の同じ側面の引き出されるように配置する。

次に、第２の実施例の製造方法のコイルとタブレットを成型金型へ配置する工程とコア部を形成する工程について説明する。図１２に成型金型におけるコイルとタブレットの配置について示す。図１３に第２の実施例の製造工程の一部を説明する断面図を示す。なお、図１３の断面は図１２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ組み合わせ断面に対応する。図１２と図１３（ａ）に示すように、第２の実施例では割型ダイ１４ａと割型１ダイ４ｂとからなるダイ１４と、下型１５と、パンチ１６とを有する成型金型を用いる。この成型金型内にコイル１１が配置されたタブレット１２を装填する。

次に図１３（ｂ）に示すように、コイル１１とタブレット１２の上に所定量秤量した粉末状封止材１３を投入し、パンチ１６をセットする。本実施例では粉末状封止材として、タブレット１２を作成したときと同組成の封止材を粉末状にしたものを用いた。そして、粉末状封止材はタブレットと同様に未硬化、または半硬化状態に成形すれば良い。

次に図１３（ｃ）に示すように、パンチ１６を用いて圧粉成形法にてタブレット１２と粉末状封止材１３を一体化させコア部１７を形成する。このとき、タブレット１２は再成形されて、粉末状封止材１３とともにコイル１１を封止する。そして、コイル１１の端部１１ｂは位置ズレすることなく、少なくともその一部がコア部１７中に埋没した状態で封止される。封止材を硬化させた後成型金型から取り出し、図１４に示すコア部１７を得る。本実施例のコア部は、図１４に示すようにコア部１７の１つの側面にコイル１１の端部１１ｂの平面が露出した状態となる。

次に、コア部のリサイズ工程について説明する。図１５にリサイズ後のコア部の斜視図を示す。第２の実施例ではコア部１７のコイルの端部１１ｂが露出していない３つの側面と上下面について切断を行い、コア部１７をリサイズした。本実施例では、コア部の更なる小型化とともに低背化を実現する。このとき、切除される側面は、第１の実施例と同様に、コイルの外周部の面積をコイルの芯部の面積までの範囲となるようにコア部をリサイズすればよい。そして、上下面に対しては磁束の通過する最小の断面積分を確保すればよく、コイルの芯部の周囲長にコイルから上面または底面の高さを積した面積が、コイルの芯部の面積と同等以上あれば良い。本実施例の場合では、楕円の芯部の周囲長とコイルから上面または底面までの高さの積が、コイルの芯部の面積と等しくなるようにコア部を切除した。

最後に、端部１ｂと接続するように、コア部１７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１８を形成して図１６に示す面実装インダクタを得る。

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。また、フェライトコアなどの異種材料を用いたコアを組み合わせてコア部を形成しても良いが、研磨等を行う際に同一の材料でコア部の表面を形成しておいた方が、コア部にかかる応力が均一になるため加工性に優れる。

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、台形などの形状のコイルを用いても良い。

第１の実施例において、板状タブレットを用いたが、板状に限ることなくＴ型やＥ型などの形状に予備成形しても良い。また、未硬化状態ではなく半硬化状態でも良い。そして、その成形方法も加圧成形法やシート状成形物から切り出すなど用途に合わせて適宜選択すれば良い。

１、１１：コイル（１ａ、１１ａ：巻回部、１ｂ、１１ｂ：端部）
２、１２：タブレット
３：板状タブレット
４、１４：ダイ（４ａ、４ｂ、１４ａ、１４ｂ：割型ダイ）
５、１５：下型
６、１６：パンチ
７、１７：コア部
８、１８：外部電極
１３：粉末状封止材

Claims (3)

1. 成型金型を用いて樹脂と磁性粉末とを含む封止材で、断面が平角形状の導線を巻回した空芯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、
   該封止材を平板形状の周縁部に該コイルを囲う様に形成された柱状凸部を有する形状に予備成形してタブレットを形成する工程と、
   断面が平角形状の導線を引き出し端部が最外周に位置する様に巻回して該コイルを形成する工程と、
   該タブレットに該コイルを載置し、該コイルの引き出し端部を該タブレットの柱状凸部の外側側面に沿わせて該成型金型に配置する工程と、
   該コイルの引き出し端部が該タブレットの柱状凸部の外側側面と該成型金型の内壁面との間に挟まれた状態で該コイルと該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、対向する側面に該コイルの引き出し端部の表面をそれぞれ露出させたコア部を形成する工程と、
   該コア部の該コイルの引き出し端部が露出する側面と直交する２つの側面を研磨もしくは切断して該コア部をリサイズする工程と、
   該コア部の表面に該コイルの引き出し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コア部の表面または外周に設ける工程を有し、
   該コア部は、該コイルの外周部の面積と該コイルの芯部の面積が同程度に形成された面実装インダクタの製造方法。
2. 成型金型を用いて樹脂と磁性粉末とを含む封止材で、断面が平角形状の導線を巻回した空芯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、
   該封止材を平板形状の周縁部に該コイルを囲う様に形成された柱状凸部を有する形状に予備成形してタブレットを形成する工程と、
   断面が平角形状の導線を引き出し端部が最外周に位置する様に巻回して該コイルを形成する工程と、
   該タブレットに該コイルを載置し、該コイルの引き出し端部を該タブレットの柱状凸部の外側側面に沿わせて該成型金型に配置する工程と、
   該コイルの引き出し端部が該タブレットの柱状凸部の外側側面と該成型金型の内壁面との間に挟まれた状態で該コイルと該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、該コイルの引き出し端部の表面が同一の側面に露出したコア部を形成する工程と、
   該コア部の該コイルの引き出し端部が露出していない３つの側面を研磨もしくは切断して該コア部をリサイズする工程と、
   該コア部の表面に該コイルの引き出し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コア部の表面または外周に設ける工程を有し、
   該コア部は、該コイルの外周部の面積と該コイルの芯部の面積が同程度に形成された面実装インダクタの製造方法。
3. 前記コイルが載置された前記タブレット上に、板状タブレット又は粉末状封止材を前記成型金型内に装填して前記コイルと前記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た請求項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。

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