JP7339012B2 - コイル部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コイル部品の製造方法に関する。
コイルを覆うように混合磁性粉末を充填した後、混合磁性粉末をコイルの軸方向に圧密化することで、コイル部品を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１又は２）。また、磁性体粉末と樹脂を混合した磁性材料を１トン／ｃｍ２程度で加圧成形して圧粉体を形成した後、コイルと端子を圧粉体で挟むようにして５トン／ｃｍ２程度で再度加圧成形することで、コイル部品を形成する方法が知られている（例えば、特許文献３）。
磁性粒子と樹脂を含んで形成された磁性体部にコイルが内蔵されたコイル部品では、コイル特性を向上させるために、磁性粒子の充填率を高めることが望ましい。磁性粒子の充填率を高めるためには、磁性粒子と樹脂を混合した複合磁性材料を高い圧力で圧縮成形して磁性体部を形成することが考えられる。しかしながら、複合磁性材料を高い圧力で圧縮成形して磁性体部を形成するときに、コイルに高い圧力が加わると、コイルの変形、コイルの位置ズレ、コイルを形成する導体間の絶縁性の低下、又はコイルの端部及び電極での絶縁性の低下などが生じる場合がある。この場合、コイル特性が低下してしまう。特に、コイル部品の小型化及び薄型化が進められていることで、このようなコイルの変形などが起こり易くなっている。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、磁性粒子の充填率の向上とコイルなどの絶縁性の確保との両立を図ることを目的とする。
本発明は、絶縁被膜と金属導体から形成されるコイルとコイルの引出部を準備する工程と、第１磁性粒子と第１樹脂を混合した第１複合磁性材料を第１圧力でかつ加熱した第１温度により圧縮成形することで第１成形体を形成する工程と、前記第１成形体と前記コイルを組み合わせ複合体とする工程と、前記複合体を第２圧力でかつ前記第１温度より高い第２温度により圧縮成形することで前記コイルを有する磁性体部を形成する工程と、を備え、前記磁性体部を形成する工程において、前記引出部は前記第１成形体の外側に配置され、前記第１圧力よりも低い前記第２圧力とする圧縮成形により前記磁性体部を形成する、コイル部品の製造方法である。
上記構成において、前記磁性体部を形成する工程において、前記複合体と、第２磁性粒子と第２樹脂を混合した第２複合磁性材料とを、前記第２圧力でかつ前記第２温度により圧縮成形することで前記磁性体部を形成する構成とすることができる。
上記構成において、前記磁性体部を形成する工程において、前記複合体と、第２磁性粒子と第２樹脂を混合した第２複合磁性材料を第３圧力により圧縮成形することで形成された第３成形体とを、前記第３圧力より低い前記第２圧力でかつ前記第２温度により圧縮成形することで前記磁性体部を形成する構成とすることができる。
上記構成において、前記磁性体部を形成する工程において、前記第２圧力の圧縮方向に前記磁性体部の略中央部を見て、前記第１成形体の寸法に対し前記第１成形体から作られる前記磁性体部の寸法の変化率が１０％以下である構成とすることができる。
上記構成において、前記磁性体部を形成する工程において、前記磁性体部は金型内部に入れられることにより外形形状が形成され、前記第２圧力の圧縮方向に対し垂直な面で見て、前記金型の内側面の最大寸法に対する前記複合体の最大寸法の差が１０％以下の大きさである構成とすることができる。
上記構成において、前記第１温度は前記第１樹脂が硬化しない温度である構成とすることができる。また、上記構成において、前記第２温度は前記第１樹脂および前記第２樹脂が硬化しない温度である構成とすることができる。
上記構成において、前記磁性体部は、前記コイルの磁束が通過する部分における前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子の合計充填率が８８ｖｏｌ％以上である構成とすることができる。
上記構成において、前記複合体とする工程において、前記コイルの一部を曲げ加工して前記引出部が前記第１成形体の表面に沿った前記複合体とし、前記磁性体部を形成する工程において、前記引出部の表面と同一面の表面を有する前記磁性体部を形成する構成とすることができる。
上記構成において、少なくとも前記磁性体部の一部に研磨加工と絶縁処理を行った後に、前記磁性体部の表面に電極を形成する工程を備える構成とすることができる。
上記構成において、前記磁性体部の圧縮方向の寸法が０．５５ｍｍ以下である構成とすることができる。また、上記構成において、前記磁性体部の前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子の合計充填率は、前記第１成形体における前記第１磁性粒子の充填率より高く、かつ、前記第１成形体における前記第１磁性粒子の充填率に対する変化量が１０％以下である構成とすることができる。
本発明によれば、磁性粒子の充填率の向上とコイルなどの導体部分の絶縁性の確保との両立を図ることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１は、コイル部品を示す斜視図である。コイル部品１００は、磁性体部５０と、磁性体部５０に埋め込まれるコイル１０と、コイル１０の周回部１２の両端と繋がる引出部１４と、磁性体部５０の表面に設けられて引出部１４に接続される電極１６と、を含む。
図２（ａ）から図４（ｂ）は、上記のコイル部品１００の製造方法として、実施例１の製造方法を示す図である。図２（ａ）のように、平角線からなる導線をエッジワイズ方式で巻回して空芯コイルからなるコイル１０を形成する。コイル１０は、導線が巻回された周回部１２と、周回部１２から導線が直線状に適切な長さで引き出された互いに略平行な２本の引出部１４と、を有する。コイル１０の形成に用いられる導線は、金属導体が絶縁被膜で被覆されている。金属導体の材料は、例えば銅、銅合金、銀、又はパラジウムなどが挙げられるが、その他の金属材料であってもよい。絶縁被膜の材料は、例えばエポキシ系やアクリル系の樹脂などがあり、また耐熱性を高くするような場合には具体的にポリエステルイミド又はポリアミドなどの樹脂材料が挙げられる。また、これらに限らず、その他の絶縁材料であってもよい。コイル１０を形成する際、周回部１２における導線間の絶縁被膜を融着させて、周回部１２の形状が安定するようにしてもよい。
コイル１０を形成した後、引出部１４の先端部分の絶縁被膜を剥離して金属導体を露出させる。絶縁被膜の剥離は、例えばレーザ光の照射、カッター、又は化学薬剤などを用いて行うことができる。
図２（ｂ）のように、磁性粒子と樹脂を混合した顆粒状の複合磁性材料を金型内に充填して圧縮成形することで成形体２０を形成する。磁性粒子は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系、又はＦｅ－Ｓｉ－Ｃｒ－Ａｌ系などの軟磁性合金粒子、Ｆｅ又はＮｉなどの磁性金属粒子、アモルファス金属粒子、若しくはナノ磁性金属粒子などの金属磁性粒子である。また、Ｎｉ－Ｚｎ系又はＭｎ－Ｚｎ系フェライトなどの磁性材料、又は非磁性材料を含んでいてもよい。樹脂は、例えばエポキシ樹脂、シリコン樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂である。複合磁性材料に含まれる磁性粒子は、例えば合金磁性粒子又はＦｅの磁性金属粒子とアモルファス金属粒子との２種類の磁性粒子を混合、若しくは、３種類の磁性粒子を混合してもよい。材質以外に粒子の大きさの異なる磁性粒子を組み合わせてもよい。粒子の大きさとしては、大きな粒子の平均粒径が５μｍ以上であって、小さな粒子の平均粒径が１μｍより小さく、更に０．１μｍより小さくてもよく、ナノ粒子などの金属磁性粒子を含んでいてもよい。成形は、粉末を用いて圧粉成形又はシート状の材料を用いてシート成形などの圧縮成形する方法を適宜用いることができる。成形体２０は、巻軸２２と、巻軸２２の軸方向の一端に設けられた鍔部２４と、を有する構造をしている。巻軸２２は例えば円柱形状をし、鍔部２４は例えば直方体形状をしている。
成形体２０の磁性粒子の充填率を高めるために、複合磁性材料を圧縮成形するときの圧力は、高い圧力である場合が好ましい。例えば、５０ＭＰａ以上である場合が好ましく、６０ＭＰａ以上である場合がより好ましく、７０ＭＰａ以上である場合が更に好ましい。一方、圧力を高くし過ぎると磁性粒子の変形により絶縁低下を生じ易くなるなどから、１５０ＭＰａ以下が好ましく、１４０ＭＰａ以下がより好ましく、１３０ＭＰａ以下が更に好ましい。また、複合磁性材料を加熱しつつ圧縮成形することで成形体２０を形成してもよい。この場合、複合磁性材料に含まれる樹脂が硬化しないように、加熱温度及び／又は加圧時間を調整することが好ましい。複合磁性材料を加熱しつつ圧縮成形することで、複合磁性材料を加熱しないで圧縮成形する場合に比べて、圧縮成形時の圧力を低く抑えても成形体２０の磁性材料の充填率を高めることができる。圧縮成形での圧力を低く抑える点から、加熱温度は、１００℃以上の場合が好ましく、１５０℃以上の場合がより好ましい。一方、加熱温度が高くなると樹脂が硬化し易くなってしまうため、加熱温度は、３００℃以下の場合が好ましく、２００℃以下の場合がより好ましい。複合磁性材料を加熱して圧縮成形するときの圧力は、一例として、２０ＭＰａでも上記の非加熱下（常温）の５０ＭＰａと同等の成形体を得ることができる。このように、複合磁性材料を加熱して圧縮成形することで、圧力を２０％～５０％程度低くすることができ、磁性粒子の変形を抑え、磁性材料の充填率を高くすることができる。
図２（ｃ）のように、コイル１０の空芯部が成形体２０の巻軸２２に挿入されるように、コイル１０を成形体２０の鍔部２４の上面に搭載する。次いで、コイル１０の引出部１４を折り曲げるフォーミング加工を行い、引出部１４の先端部分（絶縁被膜が剥離されて金属導体が露出した部分）が鍔部２４の下面に位置するようにする。これにより、成形体２０にコイル１０が組み合わされた複合体７０が形成される。
図３（ａ）及び図４（ａ）のように、金型３０内に複合体７０を配置する。金型３０は、下金型３２と上金型３４と枠金型３６を含んで構成されている。下金型３２及び上金型３４は、枠金型３６に対して上下方向に可動する。複合体７０は、下金型３２と枠金型３６で囲まれた空間内で下金型３２上に配置される。複合体７０と下金型３２との間は、コイル１０を形成する導線の太さ以下の幅の隙間３８となっている。また、複合体７０と枠金型３６との間隔Ｘ２は、成形体２０の外形最大寸法Ｘ１の５％以下の大きさとなっている。なお、図４（ａ）では、枠金型３６を透視して複合体７０を図示している。
図３（ｂ）のように、下金型３２と枠金型３６で囲まれた空間内に磁性粒子と樹脂を混合した顆粒状の複合磁性材料４０を充填する。複合磁性材料４０は、複合体７０と下金型３２との間の隙間３８及び複合体７０と枠金型３６との間の隙間にも充填される。これにより、複合体７０は複合磁性材料４０に埋め込まれる。複合磁性材料４０に含まれる磁性粒子は、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系、又はＦｅ－Ｓｉ－Ｃｒ－Ａｌ系などの軟磁性合金粒子、Ｆｅ又はＮｉなどの磁性金属粒子、アモルファス金属粒子、若しくはナノ磁性金属粒子などの金属磁性粒子である。また、Ｎｉ－Ｚｎ系又はＭｎ－Ｚｎ系フェライトなどの磁性材料、又は非磁性材料を含んでいてもよい。複合磁性材料４０に含まれる磁性粒子は、例えば合金磁性粒子、又はＦｅの磁性金属粒子とアモルファス金属粒子との２種類の磁性粒子を混合、若しくは、３種類の磁性粒子を混合してもよい。材質以外に粒子の大きさの異なる磁性粒子を組み合わせてもよい。粒子の大きさとしては、大きな粒子の平均粒径が５μｍ以上であって、小さな粒子の平均粒径が１μｍより小さく、更に０．１μｍより小さくてもよく、ナノ粒子などの金属磁性粒子を含んでいてもよい。複合磁性材料４０に含まれる樹脂は、例えばエポキシ樹脂、シリコン樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂である。
図３（ｃ）のように、下金型３２及び上金型３４を動かして、複合体７０と複合磁性材料４０とを圧縮成形することで、コイル１０が埋め込まれた磁性体部５０を形成する。磁性体部５０を圧縮成形で形成するときの圧力は、コイル１０へのダメージを抑制するために、成形体２０を圧縮成形で形成したときの圧力よりも低い圧力とする。磁性体部５０を圧縮成形で形成するときの圧力は、５０ＭＰａ以上としてもよいし、６０ＭＰａ以上としてもよいし、７０ＭＰａ以上としてもよい。ここでは、コイル１０へのダメージを抑制する点から、成形体２０の形成時の圧力を第１圧力として、磁性体部５０の形成時の圧力を第２圧力とし、第１圧力を高くし、第２圧力を第１圧力より低くして行う。第２圧力は、第１圧力を高くするほど低くでき、１００ＭＰａ以下が好ましく、９０ＭＰａ以下がより好ましく、８０ＭＰａ以下が更に好ましい。
磁性体部５０を圧縮成形で形成するにあたって、複合体７０及び複合磁性材料４０を加熱しつつ圧縮成形してもよい。この場合、成形体２０に含まれる樹脂及び複合磁性材料４０に含まれる樹脂が硬化しないように、加熱温度及び／又は加圧時間を調整することが好ましい。複合体７０及び複合磁性材料４０を加熱して圧縮成形することで、圧縮成形での圧力を低く抑えて磁性体部５０を形成できるため、コイル１０へのダメージを効果的に抑制することができる。圧縮成形での圧力を低く抑えてコイル１０へのダメージを抑制する点から、加熱温度は、１００℃以上が好ましく、１５０℃以上がより好ましい。一方、加熱温度が高すぎると、加圧時間を調整しても樹脂の硬化を抑えることが難しくなるため、加熱温度は、３００℃以下が好ましく、２００℃以下がより好ましい。複合磁性材料４０を加熱して圧縮成形するときの圧力は、一例として、１０ＭＰａ以上且つ５０ＭＰａ以下とすることができる。
図３（ｄ）のように、下金型３２及び上金型３４を上昇させ、コイル１０が内蔵された磁性体部５０を取り出す。図４（ｂ）に、金型３０から取り出した磁性体部５０を示す。なお、図４（ｂ）では、磁性体部５０を透視してコイル１０を図示している。コイル１０の引出部１４の先端部分は、磁性体部５０の下面から露出している。引出部１４の先端部分の磁性体部５０の下面からの露出が不十分な場合又は露出していない場合では、磁性体部５０に対して研磨加工又はブラスト加工を行って引出部１４の先端部分を磁性体部５０の下面から露出させてもよい。
金型３０から磁性体部５０を取り出した後、磁性体部５０に含まれる樹脂を硬化させるために熱処理を行う。このときの加熱温度は、磁性体部５０の形成時に複合磁性材料４０及び複合体７０を加熱する場合での加熱温度よりも高い温度とすることができる。例えば、１００℃以上且つ２００℃以下としてもよいし、１２０℃以上且つ２００℃以下としてもよいし、１４０℃以上且つ２００℃以下としてもよい。これにより、樹脂硬化を確実に行うことができる。図１のように、磁性体部５０の下面に露出した引出部１４の先端部分にスパッタリング法又はメッキ法などによって金属膜を堆積して電極１６を形成する。以上の工程を含んでコイル部品１００が製造される。
実施例１によれば、図２（ｂ）のように、磁性粒子と樹脂を混合した複合磁性材料を第１圧力により圧縮成形することで成形体２０を形成する。図２（ｃ）のように、成形体２０とコイル１０を組み合わせて複合体７０とする。図３（ｂ）及び図３（ｃ）のように、成形体２０を形成した第１圧力よりも低い第２圧力で複合体７０を圧縮成形することで、コイル１０を有する磁性体部５０を形成する。このような製造方法によれば、複合磁性材料を高い第１圧力で圧縮成形して磁性粒子の充填率が高められた成形体２０を形成した場合でも、コイル１０に負荷が加わることはない。成形体２０を形成したときの第１圧力よりも低い第２圧力を用いてコイル１０を有する磁性体部５０を形成することで、コイル１０に掛かる負荷が抑えられる。したがって、磁性体部５０の磁性粒子の充填率を向上させることと、コイル１０に掛かる負荷を抑制してコイル１０などの導体部分の絶縁性を確保することと、の両立を図ることができる。例えば、磁性体部５０のコイル１０の磁束が通過する部分における磁性粒子の充填率を８８ｖｏｌ％以上とすることができる。また、コイル１０に掛かる負荷が抑制されるため、磁性体部５０を薄型化することができ、例えば０．５５ｍｍ以下の厚みとすることができる。この場合、厚み方向は加圧する方向であり、つまり圧縮方向に薄くできることになる。
図３（ａ）から図３（ｃ）のように、好適には、複合体７０を金型３０内に配置した後、金型３０内に磁性粒子と樹脂を混合した複合磁性材料４０を充填する。そして、成形体２０を形成したときの第１圧力よりも低い第２圧力で複合体７０と複合磁性材料４０を圧縮成形することで、コイル１０を有する磁性体部５０を形成する。すなわち、好適には、複合体７０と複合磁性材料４０とを、成形体２０を形成したときの第１圧力よりも低い第２圧力で圧縮成形することで、コイル１０を有する磁性体部５０を形成する。これによれば、磁性体部５０を形成する圧縮成形の前後でコイル１０が動くことを抑制できる。よって、コイル特性の変動を抑えることができる。また、薄型の磁性体部５０を容易に形成することができる。
図３（ａ）のように、好適には、成形体２０の最大幅部分と金型３０の内側面（枠金型３６の内側面）との間隔Ｘ２は、成形体２０の最大幅寸法Ｘ１の５％以下である。すなわち、好適には、磁性体部５０を形成するときの第２圧力の圧縮方向に対し垂直な面で見て、金型３０の内側面の最大寸法Ｘに対する複合体７０の最大寸法の差は１０％以下の大きさである。これにより、磁性体部５０を形成するときにおける成形体２０の変形が低減されるため、磁性体部５０で磁性粒子の充填率の高い領域が小さくなることを抑制できる。また、成形体２０の変形が低減されることで、金型３０の角部に磁性体部５０が埋め込まれ難くなることを抑制できる。
図３（ｂ）及び図３（ｃ）のように、好適には、磁性体部５０を形成するための圧縮成形の前後での金型３０の内底面（下金型３２の上面）とコイル１０との間隔Ｌの変化率は１０％以下である。すなわち、好適には、磁性体部５０を形成するときの第２圧力の圧縮方向に磁性体部５０の略中央部を見て、成形体２０の寸法に対し成形体２０から作られる磁性体部５０の寸法の変化率が１０％以下である。これにより、コイル１０の位置の変動が抑制されるため、例えばコイル１０が傾くことなどが抑制される。よって、コイル特性の変動を抑えることができる。
図２（ｂ）で説明したように、好適には、複合磁性材料を加熱して圧縮成形することで成形体２０を形成する。これにより、圧縮成形時の圧力を低く抑えても成形体２０の磁性材料の充填率を高めることができる。圧縮成形時の圧力が低く抑えられることで、磁性粒子の変形を抑制できる。
図３（ｃ）で説明したように、好適には、複合体７０及び複合磁性材料４０を加熱して圧縮成形することで磁性体部５０を形成する。これにより、圧縮成形時の圧力を低く抑えることができるため、コイル１０に掛かる負荷を効果的に抑制できる。図３（ｃ）における磁性体部５０を形成するときに複合体７０及び複合磁性材料４０を加熱するときの温度は、図２（ｂ）における成形体２０を形成するときに複合磁性材料を加熱するときの温度よりも高い場合が好ましく、１．５倍以上である場合がより好ましく、２．０倍以上である場合が更に好ましい。複合体７０及び複合磁性材料４０を加熱するときの温度が高くなるほど、磁性体部５０を圧縮成形で形成するときの圧力を低く抑えることができるため、コイル１０に掛かる負荷を抑制できる。
図２（ｂ）のように、好適には、巻軸２２と鍔部２４を有する成形体２０を形成する。図２（ｃ）のように、好適には、コイル１０の空芯部が巻軸２２に挿入されるように、成形体２０にコイル１０を組み合わせる。これにより、コイル１０の磁束が通る空芯部に磁性粒子の充填率が高められた成形体２０が配置されるため、コイル特性を効果的に向上させることができる。
好適には、成形体２０を形成するときに用いられる複合磁性材料に含まれる磁性粒子及び樹脂は、磁性体部５０を形成するときに用いられる複合磁性材料４０に含まれる磁性粒子及び樹脂と同じ材料である。これにより、成形体２０の全体にわたって磁束を均一に設けることができ、部分的な磁気飽和を抑制できる。
図５（ａ）から図６（ｃ）は、実施例２に係るコイル部品の製造方法を示す図である。図５（ａ）のように、磁性粒子と樹脂を混合した複合磁性材料を金型内に充填して圧縮成形することで成形体２０ａ及び２０ｂを形成する。なお、複合磁性材料を加熱しつつ圧縮成形することで成形体２０ａ及び２０ｂを形成してもよい。図５（ｂ）のように、コイル１０の空芯部が成形体２０ａの巻軸２２に挿入されるように、コイル１０を成形体２０ａの鍔部２４の上面に搭載する。次いで、コイル１０の引出部１４の先端部分の絶縁被膜を剥離した後、引出部１４を折り曲げるフォーミング加工を行って、引出部１４の絶縁被膜が剥離された先端部分が鍔部２４の下面に位置するようにする。
図６（ａ）のように、コイル１０の周回部１２が成形体２０ａと成形体２０ｂで挟まれるように、成形体２０ａの巻軸２２と成形体２０ｂの巻軸２２とを接触させる。すなわち、コイル１０は、成形体２０ａと成形体２０ｂで挟まれるように、成形体２０ａと成形体２０ｂの間に搭載される。以下において、成形体２０ａ及び２０ｂでコイル１０を挟んだ構造を構造体６１とする。構造体６１は、金型３０内であって下金型３２と枠金型３６で囲まれた空間内で下金型３２上に配置される。
図６（ｂ）のように、下金型３２及び上金型３４を動かして、成形体２０ａ及び２０ｂを圧縮成形することで、コイル１０が埋め込まれた磁性体部５０を形成する。磁性体部５０を圧縮成形で形成するときの圧力は、実施例１と同様、コイル１０へのダメージを抑制するために、成形体２０ａ及び２０ｂを圧縮成形で形成したときの圧力よりも低い圧力とする。なお、成形体２０ａ及び２０ｂを加熱しつつ圧縮成形することで磁性体部５０を形成してもよい。
磁性体部５０の磁性粒子の充填率は、成形体２０ａ及び２０ｂの磁性粒子の充填率よりも高くなるが、成形体２０ａ及び２０ｂの磁性粒子の充填率に対して１０％以下の変化に抑えられていることが好ましい。このように、磁性粒子の充填率の変化を低く抑えることで、コイル１０の変形を抑制することができる。
図６（ｃ）のように、下金型３２及び上金型３４を上昇させ、コイル１０が内蔵された磁性体部５０を取り出す。その後、磁性体部５０に含まれる樹脂を硬化させる熱処理と、磁性体部５０の下面に露出した引出部１４の先端部分への電極１６の形成と、を行う。以上の工程を含んで、実施例２のコイル部品が製造される。
実施例２によれば、図５（ａ）のように、磁性粒子と樹脂を混合した複合磁性粒子を圧縮成形することで、成形体２０ａと成形体２０ｂを形成する。図６（ａ）のように、成形体２０ａと成形体２０ｂで挟まれるように成形体２０ａと成形体２０ｂの間にコイル１０を搭載する。図６（ａ）及び図６（ｂ）のように、コイル１０を挟んだ成形体２０ａ及び２０ｂを金型３０内に配置した後、成形体２０ａ及び２０ｂを形成したときの圧力よりも低い圧力で成形体２０ａ及び２０ｂを圧縮成形することで、コイル１０が内蔵された磁性体部５０を形成する。このような製造方法によれば、コイル１０の磁束が磁性粒子の充填率が高められた領域を通る距離が長くなるため、コイル特性を更に向上させることができる。
図７（ａ）から図８（ｄ）は、実施例３に係るコイル部品の製造方法を示す図である。図７（ａ）のように、磁性粒子と樹脂を混合した複合磁性材料を金型内に充填して圧縮成形することで成形体６０を形成する。なお、複合磁性材料を加熱しつつ圧縮成形することで成形体６０を形成してもよい。成形体６０は、実施例１の成形体２０と比べて、巻軸２２と鍔部２４に加えて巻軸２２を３方向から囲むように鍔部２４上に設けられた壁部２６を有する構造をしている。磁性粒子は、実施例１と同じく、例えばＮｉ－Ｚｎ系又はＭｎ－Ｚｎ系などのフェライト磁性粒子であってもよいし、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系、又はＦｅ－Ｓｉ－Ｃｒ－Ａｌ系などの軟磁性合金粒子、Ｆｅ又はＮｉなどの磁性金属粒子、アモルファス金属粒子、若しくはナノ磁性金属粒子などの金属磁性粒子であってもよい。樹脂は、実施例１と同じく、例えばエポキシ樹脂、シリコン樹脂、又はフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂である。
図７（ｂ）のように、コイル１０の空芯部が成形体６０の巻軸２２に挿入されるように、コイル１０を成形体６０の鍔部２４の上面に搭載する。コイル１０は３方向を壁部２６で囲まれるようになる。次いで、コイル１０の引出部１４の先端部分の絶縁被膜を剥離した後、引出部１４を折り曲げるフォーミング加工を行って、引出部１４の絶縁被膜が剥離された先端部分が鍔部２４の下面に位置するようにする。
図８（ａ）のように、金型３０内にコイル１０が搭載された成形体６０を配置する。成形体６０は、下金型３２と枠金型３６で囲まれた空間内で下金型３２上に配置される。
図８（ｂ）のように、下金型３２と枠金型３６で囲まれた空間内に磁性粒子と樹脂を混合した複合磁性材料４０を充填する。これにより、コイル１０が搭載された成形体６０は複合磁性材料４０に埋め込まれる。
図８（ｃ）のように、下金型３２及び上金型３４を動かして、コイル１０が搭載された成形体６０と複合磁性材料４０とを圧縮成形することで、コイル１０が埋め込まれた磁性体部５０を形成する。磁性体部５０を圧縮成形で形成するときの圧力は、実施例１と同様、コイル１０へのダメージを抑制するために、成形体６０を圧縮成形で形成したときの圧力よりも低い圧力とする。なお、成形体６０及び複合磁性材料４０を加熱して圧縮成形することで磁性体部５０を形成してもよい。
図８（ｄ）のように、下金型３２及び上金型３４を上昇させ、コイル１０が内蔵された磁性体部５０を取り出す。その後、磁性体部５０に含まれる樹脂を硬化させる熱処理と、磁性体部５０の下面に露出した引出部１４の先端部分への電極１６の形成と、を行う。以上の工程を含んで、実施例３のコイル部品が製造される。
実施例３によれば、図７（ａ）のように、巻軸２２と鍔部２４と巻軸２２を囲むように鍔部２４上に設けられた壁部２６とを有する成形体６０を形成する。図７（ｂ）のように、コイル１０の空芯部が巻軸２２に挿入され且つコイル１０が壁部２６で囲まれるように、成形体６０にコイル１０を搭載する。これにより、コイル１０の磁束が磁性粒子の充填率が高められた領域を通る距離が長くなるため、コイル特性を効果的に向上させることができる。
図９（ａ）から図１０（ｃ）は、実施例４に係るコイル部品の製造方法を示す図である。図９（ａ）のように、磁性粒子と樹脂を混合した複合磁性材料を金型内に充填して圧縮成形することで成形体６０ａ及び６０ｂを形成する。なお、複合磁性材料を加熱しつつ圧縮成形することで成形体６０ａ及び６０ｂを形成してもよい。図９（ｂ）のように、コイル１０の空芯部が成形体６０ａの巻軸２２に挿入され且つコイル１０が成形体６０ａの壁部２６で囲まれるように、コイル１０を成形体６０ａの鍔部２４の上面に搭載する。次いで、コイル１０の引出部１４の先端部分の絶縁被膜を剥離した後、引出部１４を折り曲げるフォーミング加工を行い、引出部１４の絶縁被膜が剥離された先端部分が鍔部２４の下面に位置するようにする。
図１０（ａ）のように、コイル１０の周回部１２が成形体６０ａと成形体６０ｂで挟まれるように、成形体６０ａの巻軸２２及び壁部２６と成形体６０ｂの巻軸２２及び壁部２６とを接触させる。すなわち、コイル１０は、成形体６０ａと成形体６０ｂで挟まれるように、成形体６０ａと成形体６０ｂの間に搭載される。コイル１０の周回部１２は、成形体６０ａ及び６０ｂの壁部２６で囲まれる。以下において、成形体６０ａ及び６０ｂでコイル１０を挟んだ構造を構造体６２とする。構造体６２は、金型３０内であって下金型３２と枠金型３６で囲まれた空間内で下金型３２上に配置される。
図１０（ｂ）のように、下金型３２及び上金型３４を動かして、成形体６０ａ及び６０ｂを圧縮成形することで、コイル１０が埋め込まれた磁性体部５０を形成する。磁性体部５０を圧縮成形で形成するときの圧力は、実施例１と同様、コイル１０へのダメージを抑制するために、成形体６０ａ及び６０ｂを圧縮成形で形成したときの圧力よりも低い圧力とする。なお、成形体６０ａ及び６０ｂを加熱して圧縮成形することで磁性体部５０を形成してもよい。
図１０（ｃ）のように、下金型３２及び上金型３４を上昇させ、コイル１０が内蔵された磁性体部５０を取り出す。その後、磁性体部５０に含まれる樹脂を硬化させる熱処理と、磁性体部５０の下面に露出した引出部１４の先端部分への電極１６の形成と、を行う。以上の工程を含んで、実施例４のコイル部品が製造される。
実施例４によれば、成形体６０ａと成形体６０ｂで挟まれるように成形体６０ａと成形体６０ｂの間にコイル１０を搭載する。そして、成形体６０ａ及び６０ｂを形成したときの圧力よりも低い圧力で成形体６０ａ及び６０ｂを圧縮成形することで、コイル１０が内蔵された磁性体部５０を形成する。このような製造方法によれば、コイル１０の磁束が磁性粒子の充填率が高められた領域を通る距離が長くなるため、コイル特性を効果的に向上させることができる。
実施例１から実施例４において、コイル１０は空芯コイルである場合を例に示したが、その他の場合でもよい。コイル１０は、断面形状が矩形状の平角線からなる導線がエッジワイズ巻で巻回されている場合を例に示したが、この場合に限られる訳ではない。コイル１０は、導線がアルファ巻きなどの他の巻き方で巻回されている場合でもよい。導線は、平角線からなる場合に限られず、例えば断面形状が円形状の丸線など、その他の形状をしていてもよい。また、コイル１０は、導線が巻回されて形成されている場合に限られず、薄膜で形成されていてもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ コイル
１２ 周回部
１４ 引出部
１６ 電極
２０～２０ｂ 成形体
２２ 巻軸
２４ 鍔部
２６ 壁部
３０ 金型
３２ 下金型
３４ 上金型
３６ 枠金型
３８ 隙間
４０ 複合磁性材料
５０ 磁性体部
６０～６０ｂ 成形体
１２ 周回部
１４ 引出部
１６ 電極
２０～２０ｂ 成形体
２２ 巻軸
２４ 鍔部
２６ 壁部
３０ 金型
３２ 下金型
３４ 上金型
３６ 枠金型
３８ 隙間
４０ 複合磁性材料
５０ 磁性体部
６０～６０ｂ 成形体
Claims (12)
- 絶縁被膜と金属導体から形成されるコイルとコイルの引出部を準備する工程と、
第１磁性粒子と第１樹脂を混合した第１複合磁性材料を第１圧力でかつ加熱した第１温度により圧縮成形することで第１成形体を形成する工程と、
前記第１成形体と前記コイルを組み合わせ複合体とする工程と、
前記複合体を第２圧力でかつ前記第１温度より高い第２温度により圧縮成形することで前記コイルを有する磁性体部を形成する工程と、を備え、
前記磁性体部を形成する工程において、前記引出部は前記第１成形体の外側に配置され、前記第１圧力よりも低い前記第２圧力とする圧縮成形により前記磁性体部を形成する、コイル部品の製造方法。 - 前記磁性体部を形成する工程において、前記複合体と、第２磁性粒子と第２樹脂を混合した第２複合磁性材料とを、前記第２圧力でかつ前記第２温度により圧縮成形することで前記磁性体部を形成する、請求項１記載のコイル部品の製造方法。
- 前記磁性体部を形成する工程において、前記複合体と、第２磁性粒子と第２樹脂を混合した第２複合磁性材料を第３圧力により圧縮成形することで形成された第３成形体とを、前記第３圧力より低い前記第２圧力でかつ前記第２温度により圧縮成形することで前記磁性体部を形成する、請求項１記載のコイル部品の製造方法。
- 前記磁性体部を形成する工程において、前記第２圧力の圧縮方向に前記磁性体部の略中央部を見て、前記第１成形体の寸法に対し前記第１成形体から作られる前記磁性体部の寸法の変化率が１０％以下である、請求項１から３のいずれか一項記載のコイル部品の製造方法。
- 前記磁性体部を形成する工程において、前記磁性体部は金型内部に入れられることにより外形形状が形成され、前記第２圧力の圧縮方向に対し垂直な面で見て、前記金型の内側面の最大寸法に対する前記複合体の最大寸法の差が１０％以下の大きさである、請求項１から４のいずれか一項記載のコイル部品の製造方法。
- 前記第１温度は前記第１樹脂が硬化しない温度である、請求項２または３に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記第２温度は前記第１樹脂および前記第２樹脂が硬化しない温度である、請求項６記載のコイル部品の製造方法。
- 前記磁性体部は、前記第１磁性粒子と前記第２磁性粒子からなる磁性粒子の前記コイルの磁束が通過する部分における充填率が８８ｖｏｌ％以上である、請求項２または３記載のコイル部品の製造方法。
- 前記複合体とする工程において、前記コイルの一部を曲げ加工して前記引出部が前記第１成形体の表面に沿った前記複合体とし、
前記磁性体部を形成する工程において、前記引出部の表面と同一面の表面を有する前記磁性体部を形成する、請求項１から８のいずれか一項記載のコイル部品の製造方法。 - 少なくとも前記磁性体部の一部に研磨加工と絶縁処理を行った後に、前記磁性体部の表面に電極を形成する工程を備える、請求項１から９のいずれか一項記載のコイル部品の製造方法。
- 前記磁性体部の圧縮方向の寸法が０．５５ｍｍ以下である、請求項１から１０のいずれか一項記載のコイル部品の製造方法。
- 前記磁性体部における前記第１磁性粒子と前記第２磁性粒子からなる磁性粒子の充填率は、前記第１成形体における前記第１磁性粒子の充填率および前記第３成形体における前記第２磁性粒子の充填率より高く、かつ、前記第１成形体における前記第１磁性粒子の充填率および前記第３成形体における前記第２磁性粒子の充填率に対する変化量が１０％以下である、請求項３記載のコイル部品の製造方法。
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