JP7012221B2 - コモンモードチョークコイルの製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、コアとワイヤとを備えたコモンモードチョークコイルに関し、特にノイズを除去するコモンモードフィルタに用いて好適なコモンモードチョークコイルに関する。
従来、電源ラインの不要輻射ノイズ対策や高周波信号のコモンモードノイズ対策等に巻線型コモンモードチョークコイルの利用が知られている。
このような従来技術のコモンモードチョークコイルは、巻芯の両側に鍔部が形成されたフェライト磁性コアと、磁性コアの巻芯にバイファイラ巻等によって数ターン～数十ターン巻回された複数の絶縁被膜銅線からなるワイヤと、磁性コアとほぼ同じ透磁率を有し磁性コアの両方の鍔部間を接着剤により接合した磁性板とによって構成されている。磁性コアおよび磁性板はフェライト粉末に結合剤を混ぜてプレス成型し、これを焼成することによって得られる。さらに、両方の鍔部または一方の鍔部には複数の電極が形成され、ワイヤの巻始めの端部と巻終りの端部はこれらの電極に対してそれぞれ半田付け、熱圧着等によって導電接続されている。そして、このようなコモンモードチョークコイルでは、コアの巻芯に巻回するワイヤの巻回回数を適宜設定することによって所望のインピーダンス値を得ていた。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
しかしながら、磁性コアと磁性板を接着剤で接合しているため、この接合状態によりインピーダンス値にばらつきが生じやすい。特にこれら磁性コアおよび磁性板は焼結体を用いているため、焼結時の反り等によりインピーダンス値にばらつきが生じやすくなる。
本開示にかかる発明は上記課題を解決するために、巻芯部及びこの巻芯部の両端部に設けられた１対の鍔部を有して成る磁性コアと、各鍔部に形成された外部電極と、巻芯部に巻回され且つ各端部が外部電極まで引き出されて接合された１対の巻線と、１対の鍔部に接着剤で接合された磁性板とを備えるコモンモードチョークコイルであって、以下を特徴とする。すなわち、磁性板は、鍔部と接合される接合部と巻芯部と対向する対向部とを有し、接合部の表面粗さを対向部の表面粗さよりも小さくしたものである。
上記構成により、磁性板の反りを小さくすることができ、高いインピーダンスで、ばらつきの小さいコモンモードチョークコイルを得ることができる。
以下、本開示の一実施の形態におけるコモンモードチョークコイルについて、図面を参照しながら説明する。
図１は本開示の一実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの断面図、図２は同斜視図である。図３は、コモンモードチョークコイルの寸法を示す斜視図である。図４は、図１に示すコモンモードチョークコイルの、領域２３における部分拡大断面図である。磁性コア１１は巻芯部１２及びこの巻芯部１２の両端部に設けられた１対の鍔部１３からなり、この巻芯部１２に絶縁被覆された１対の導線がバイファイラ巻きされることによって巻線１７を構成している。それぞれの導線の端部は鍔部１３に設けられた外部電極１８に電気的に接続されている。
１対の鍔部１３の上部には磁性板１４が接着剤１９により接合されている。磁性板１４の、鍔部１３と接合される部分を接合部１５、接合部１５間の巻芯部１２と対向する部分を対向部１６と称する。
このコモンモードチョークコイルの大きさは、長さ（巻芯方向）Ｘｃが約４．５ｍｍ、幅Ｙｃが約３．２ｍｍ、高さＺｃが約２．８ｍｍとなっている。また、巻芯部１２の大きさは、長さＸｒが約２．９ｍｍ、幅Ｙｒが約２．５ｍｍ、高さＺｒが約１．４ｍｍとなっている。磁性板１４の対向部１６の厚さＺｍは約０．６ｍｍとなっており、接合部１５は対向部１６より約０．０４ｍｍ段差がついて薄くなっている（Ｚｄ＝０．０４ｍｍ）。また、鍔部１３については、巻芯方向の長さＸａが約０．８ｍｍである。巻芯部１２は、鍔部１３の端部より幅方向が約０．３５ｍｍ（Ｙｃ＝０．３５ｍｍ）、高さ方向が約０．５５ｍｍ（Ｚａｄ＝０．５５ｍｍ）内側に設けられている。また、巻芯部１２は、磁性板１４より約０．５１ｍｍ離れて配置されている（Ｚａｕ＝０．５１ｍｍ）。
接合部１５の表面粗さはＲａで約１．６μｍ、対向部１６の表面粗さはＲａで約４．７μｍと、対向部の表面粗さを接合部の表面粗さよりも大きくしている。ここでＲａは、レーザー波長４０８ｎｍ、出力０．９Ｗのレーザー顕微鏡を用い、対物レンズ１０倍、焦点距離１６．５ｍｍで測定したものである。
このように接合部１５の表面粗さを小さくすることにより、鍔部１３からの磁束の流れを良くしてインダクタンス値を向上させるとともに、対向部１６の表面粗さを接合部１５の表面粗さよりも大きくすることにより、磁性板１４を反りにくくしている。磁性板の反りが変動すると、鍔部１３から磁性板１４への磁束の流れやすさがばらつき、インダクタンス値のばらつきが大きくなる要因となる。これに対して本実施の形態の構成とすることで、十分なインダクタンス値が得られ、そのばらつきの小さいコモンモードチョークコイルを得ることができる。
また、図４に示すように、磁性板１４の、鍔部１３と対向する角部の曲率半径Ｒ１を約０．０５ｍｍ、鍔部１３の磁性板１４と対向する角部の曲率半径Ｒ２を約０．１５ｍｍとしている。このように磁性板１４の、鍔部１３と対向する角部の曲率半径を、鍔部１３の、接合部１５と対向する角部の曲率半径よりも小さくすることにより、磁性コア１１の位置に対して磁性板１４の位置が少しずれても、インダクタンス値のばらつきを小さくすることができる。
また図５のように、磁性板１４の対向部１６の巻芯部１２に対向する面に、巻芯部１２の延伸方向に伸びる溝２０を複数個設けても良い。ここで溝２０は約０．２ｍｍピッチ、深さ約０．０５ｍｍにて設けられている。磁性板にねじり方向のひずみが生じた場合、インダクタンス値のばらつきが生じやすくなるが、このような溝を設けることで、ねじり方向のひずみが生じにくくなり、さらにインダクタンス値を安定させることができる。
なお、図１のように磁性板１４に接合部１５と対向部１６とで段差を設け、鍔部１３の上面と接合部１５、および対向部１６の側面と鍔部１３を接着剤１９で接合することがより望ましい。このようにすることにより、磁性コア１１と磁性板１４との接合強度をより高めることができる。
また接着剤１９として、樹脂に磁性粉を混ぜたものを用いることがより望ましい。磁性粉を混ぜた接着剤１９を用い、対向部１６の側面と鍔部１３との間にも接着剤１９を配することにより、さらにインダクタンス値を向上させることができる。
次に本開示の一実施の形態におけるコモンモードチョークコイルの製造方法について説明する。
磁性コア１１は巻芯部１２及びこの巻芯部１２の両端部に設けられた１対の鍔部１３からなり、フェライト粉体にバインダーを混ぜてプレス成型し、これを焼結させることにより得られる。この巻芯部１２に絶縁被覆された１対の導線がバイファイラ巻きされることによって巻線１７を構成している。それぞれの導線の端部は鍔部１３に設けられた外部電極１８に電気的に接続されている。１対の鍔部１３の上部には磁性板１４が接着剤１９により接合されている。
磁性板１４は、フェライト粉体を、バインダーを含む有機溶剤に分散させスラリーとし、これをシート状に成型し、フェライトグリーンシートを得る。フェライトグリーンシートの厚さを約０．１ｍｍとする。これを８枚積層し、本加圧することにより、厚さ約０．７ｍｍとなる。これを所定の形状に切断したあと、焼成することにより個片の磁性板１４を得る。このときの中央部の厚みは約０．６ｍｍとなっている。
ここで磁性板１４の、巻芯部１２と対向する対向部１６は、スタンパーを用いて本加圧することにより、凹凸が設けられている。このスタンパーは、磁性板１４の鍔部１３と接合される接合部１５を形成する位置の表面粗さをＲａで約２．１μｍ、接合部１５間の巻芯部１２と対向する対向部１６を形成する位置の表面粗さをＲａで約３．６μｍとしている。このスタンパーは、鏡面のステンレス板の一部に塩化第二鉄溶液を用いてエッチングを行い、エッチングされた面の表面粗さを大きくしている。すなわち接合部１５間の巻芯部１２と対向する対向部１６を形成する位置に相当するステンレス板にエッチングを施し、それ以外の部分は鏡面のままとしている。このスタンパーにより本加圧を行い、焼成した後の接合部１５の表面粗さはＲａで約１．６μｍ、対向部１６の表面粗さはＲａで約４．７μｍとなっている。このようにして作成した磁性板１４と、従来のようにプレス成型した後に焼成した磁性板を比べてみると、本実施の形態により作成した磁性板１４の反りを比較すると、従来のプレス成型の半分以下の反り高度差となり、またそのばらつきも小さい結果となった。
またプレス成型で磁性板を作成する場合、金型からの抜け性を改善するため、角部を面取りせざるを得ない。これに対して本実施の形態の磁性板１４では積層、本加圧した後切断し、焼成しているため、角部の曲率半径を小さくできる。このように磁性板１４の鍔部１３と対向する角部の曲率半径を、鍔部１３の磁性板と対向する角部の曲率半径よりも小さくすることにより、磁性コアの位置に対して磁性板の位置が少しずれても、インダクタンス値のばらつきを小さくすることができる。
さらに磁性板１４を積層体で構成しているため、図６のように異なるシートを組み合わせて積層体を構成しても良い。例えば、厚さ約０．４ｍｍ、平均粒径約１．０μｍの第１の粒度の磁性シート２１の上下面に、厚さ約０．２ｍｍ、平均粒径約０．５μｍの第２の粒度の磁性シート２２を重ねて積層し、磁性板１４を作成しても良い。このようにすることにより、さらに反りのばらつきの小さい磁性板１４を得ることができる。
なお、本実施の形態にかかるコモンモードチョークコイルについて、巻芯部１２、鍔部１３、磁性板１４等の寸法は上記に限られず、コモンモードチョークコイルの用途に応じて様々な値をとりうる。
本開示に係るコモンモードチョークコイルおよびその製造方法は、高いインピーダンスで、ばらつきの小さいコモンモードチョークコイルを得ることができ、産業上有用である。
１１ 磁性コア
１２ 巻芯部
１３ 鍔部
１４ 磁性板
１５ 接合部
１６ 対向部
１７ 巻線
１８ 外部電極
１９ 接着剤
２０ 溝
２１ 第１の粒度の磁性シート
２２ 第２の粒度の磁性シート
２３ 領域
１２ 巻芯部
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Claims (4)
- 巻芯部及び前記巻芯部の両端部に設けられた１対の鍔部を有して成る磁性コアと、各前記鍔部に形成された外部電極と、前記巻芯部に巻回され且つ各前記端部が前記外部電極まで引き出されて接合された１対の巻線と、前記１対の鍔部に接着剤で接合された磁性板とを備えるコモンモードチョークコイルの製造方法であって、前記磁性板は磁性シートを複数枚積層し、部分的に表面粗さを異ならせたスタンパーを用いてプレスすることにより、前記磁性シートに表面粗さが小さい第１領域と表面粗さが前記第１領域よりも大きい第２領域を形成し、前記磁性シートを個片に切断した後焼成したものであり、前記第１領域に前記鍔部を接着剤で接合させることを特徴とするコモンモードチョークコイルの製造方法。
- 前記第１領域の厚さを前記第２領域の厚さよりも薄くしたことを特徴とする請求項１記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
- 前記磁性板は、第１の粒度の磁性シートの上下に、前記第１の粒度よりも小さい第２の粒度の磁性シートを積層して焼成したものであることを特徴とする請求項１記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
- 前記磁性板は、第１の厚さの磁性シートの上下に、前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さの磁性シートを積層して焼成したものであることを特徴とする請求項１記載のコモンモードチョークコイルの製造方法。
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