JPH04171609A - はんだ付け可能な軽量耐熱マグネットワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子機器等に用いられるコイル部品の構成材料
であるマグネットワイヤに関し、特にアルミニウム、ア
ルミニウム合金を導体として用いる軽量マグネットワイ
ヤに関するものである。

〔従来の技術〕

従来から電子機器等のコイル部品に用いられているマグ
ネットワイヤは、銅導体上にポリウレタン、ポリエステ
ル等の絶縁皮膜を設りたものが一般的であるが、電子部
品の軽薄短小化に伴い導体の細線化がなされ、また導体
の軽量化要求に対しては比重が銅の１７３以下であるア
ルミニウム又はアルミニウム合金導体（以下アルミ導体
と略記する）が採用されてきており、これら軽量のアル
ミ導体においても細線化が進んできている。

第３図はこのアルミ導体ｌ上にポリウレタン等の絶縁皮
膜５′を設けた従来の軽量マグネットワイヤを示す断面
図である。

しかし、アルミ導体ははんだ付けが困難な金属材料であ
るため、電子部品或は電子機器の線材として使用される
場合、アルミ導体を部品或は機器の端子と接続するに際
しては、加熱アルカリ液でアルミ導体表面の酸化皮膜を
溶かしてから酸で中和し、湯洗後、更に超音波洗浄を行
ってからアルミはんだで接続しなければならず、端子接
続の作業工程が複雑であった。また、アルミ導体自身の
機械的強度不足もあって、接続箇所に対する十分な信頼
性を保持させるには特別な接続技術を必要としていた。

このようにアルミ導体は端子接続の点で問題があるため
、アルミ導体より若干比重が大きくなるが、第４図に示
すようにアルミ導体１の外周上に銅の電気めっき或は銅
パイプ被覆により銅被覆層３′を設けた複合金属導体４
′″を用い、この複合金属導体４″の外周にポリウレタ
ン等の絶縁皮膜５′を設けた銅クラツドアルミマグネッ
トワイヤが製品化され、はんだ付け可能な軽量マグネッ
トワイヤとして採用され、端子接続の問題は改善されて
きている。

〔発明が解決しようとする評題〕

しかしながら、最近コイル用マグネノ１〜ワイヤに対す
る要求として細径化、軽量化及びはんだ付け性に加えて
耐熱特性が同時に求められるようになった。これらの要
求から、マグネットワイヤの絶縁皮膜としてＩＥＣ耐熱
区分Ｂ種１３０℃以上の耐熱性を有し、しかも半田付け
可能なポリエステルイミド或はポリエステルなどが用い
られるようになってきている。しかし、銅りラノトアル
ミマグネソｌ−ワイヤにこれらポリエステルイミド或は
ポリエステルを絶縁皮膜として用いる場合、次のような
問題が生じてきた。

■　前記銅クラツドアルミマグネットワイヤの製造に当
って、ＩＥＣ耐熱区分Ｂ種以」二の耐熱絶縁皮膜を設け
るためには、塗料の焼付工程において絶縁皮膜の焼付温
度が４００℃以上となる。

■　はんだ付け接続をする際、導体へのはんだの濡れを
十分にするためには、はんだ付け温度を４００℃以」二
で行なう必要がある。例えば、前記はんだ付け可能なポ
リエステルイミＩ〜の場合では、はんだ付けの条件とし
て溶融はんだ畜温度が４５０℃、はんだ浸漬時間が５〜
８秒必要となるいところが前記鋼クラノドアルミマグネ
ノ１へワイヤはアルミ導体上に直接鋼被覆層を設けたも
のであるため、アルミ導体と銅被覆層の境界面において
相互拡散反応が起りやすいものであった。即ちアルミと
銅は温度が３００℃になるとアルミ原子と銅原子の相互
熱拡散反応が進行しはじめ、更に温度が４００℃以上に
なるとアルミと銅の原子の相互熱拡散反応は急激に増大
し、短時間のうちに拡散反応が進行して極めて脆い金属
間化合物ＣｕｘＡｌｙを生成する。また、銅クラツドア
ルミマグネットワイヤは複合金属導体の全導体断面積に
占める銅被覆層の断面積比率が５〜３０％のものが主と
して用いられていて、細線はど鋼被覆層の厚さも薄くな
っている。そのため鋼被覆層が薄くなればなるほど鋼被
覆層はアルミとの相互熱拡散反応により短い時間に金属
間化合物に変化して銅被覆層が脆化し、はんだ付け接続
の信頼性が損われる。

本発明は上記従来技術が有する問題点を解決するために
為されたものであり、耐熱特性が良好ではんだ付け接続
の信頼性に優れた軽量マグネタ１〜ワイヤを提供するこ
とを目的とする。

１題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金からなる導体１（以下アルミ導体１と
略記する）上に、該導体１金属との間で金属間化合物を
生成し難い鉄又はニッケルからなる金属層２を設けて複
合金属導体４を形成するか又はこの金属層２の上にはん
だ濡れ性の良いニッケル、銅、銀又は金からなる金属層
３を設けて複合金属６体４′を形成し、更に複合金属感
体４又は複合金属導体４″外周上に、はんだ付け可能な
ポリエステルイミド又ははんだ付け可能なポリエステル
等のＩＥＣ耐熱区分８種以上のはんだ付け可能な耐熱絶
縁皮膜５（以下はんだ付け可能な耐熱絶縁皮膜５と略記
する）を塗布焼付したはんだ付け可能な軽量耐熱マグネ
ットワイヤにある。

本発明の上記アルミ導体１は、純度が９９．０％ＡＩ以
」二の工業用途のアルミニウム又はアルミ成分が９０％
Ａ１以上の加工用のアルミニウム合金が用いられる。更
に本発明のはんだ付け可能な軽量耐熱マグネットワイヤ
は複合金属感体４または複合金属導体４′の導体直径と
して１間φ以下で用いられる。また、複合金属導体４又
は４′に形成される金属層２の断面積又は金属層２と金
属層３との合計断面積は複合金属導体４又は４′の金属
体断面積の３０％以下が好ましい。

〔作用〕

本発明のはんだ付け可能な軽量耐熱マグネットワイヤは
導体としてアルミ導体１を用いているので銅導体を用い
たものと比較して軽量化される。

また、アルミ導体ｌ上には鉄又はニッケルからなる金属
層２が設けられているのでアルミ導体１とこの金属層２
の境界面において相互熱拡散反応が極めて起りにくくな
り、４００〜５００℃の高温においても金属間化合物の
生成を抑制する。また、前記金属層２の外周上にはんだ
濡れ性の良い金属層３を設けはんだ付け性を向上させる
。更に、前記金属層２或は金属層３の外周上には、はん
だ付け可能な耐熱絶縁皮膜５が設けられているので耐熱
性を有するとともにはんだ付けが可能である。このはん
だ付け時、溶融はんだ浴の温度は４００℃以」二（好ま
しくは４５０℃近辺）必要となるが、前記したようにア
ルミ導体１と金属層２間には金属間化合物が生成されな
い。

〔実施例〕

本発明のはんだ付け可能な軽量耐熱マグネットワイヤに
ついて実施例と従来の銅クラッドアルミマグネットワイ
ヤを比較例に挙げて説明する。先ず、本発明の複合金属
導体と銅クラッドアルミ複合金属導体の金属間化合物の
生成を比較した。

実施例１ 純度９９．９％、線径が０　、９　ｍｍφのアルミニウ
ム導体母線上に該導体との間で金属間化合物の生成をし
難い金属層として純度９９．５％の鉄を電気めっきによ
って１２μｍ厚に被覆し、約３００℃の温度で２０分間
熱処理を行ないめっき層の歪みを除去した後、線引加工
を施し、径が０．３關φの複合金属導体を製造した。

実施例２ 実施例１と同じアルミ導体母線上に金属層として純度９
９．５％のニッケルを電気めっきにより１２μｍ厚に被
覆し、実施例Ｉと同様にして径が０．３閣φの複合金属
導体を製造した。

実施例３ 純度９９．９％、線径が０　、９　＋ｗφのアルミニウ
ム導体母線上に第１の金属層として純度９９．５％の鉄
を電気めっきにより１５μｍ厚に被覆し、更にこの外周
上にはんだ濡れ性のよい第２金属層として純度９９．５
％のニッケルを電気めっきにより５μｍ厚に被覆し、約
３００℃の温度で２０分間熱処理を行ないめっき層の歪
みを除去した後、線引加工を施し、径が０．３閣φの複
合金属導体を製造した。

実施例４ 実施例３と同じアルミ導体母線上に、実施例３と同じ第
１の金属層を被覆し、更に第２の金属層として純度９９
．８％の銅を電気めっきにより５μｍ厚に被覆し、実施
例３と同様にして径が０．３＋ｎｎφの複合金属導体を
製造した。

実施例５ 実施例３と同じアルミ導体母線上に第１の金属層として
純度９９．５％のニッケルを電気めっきにより１５μｍ
厚に被覆し、更にこの外周」−にはんだ濡れ性のよい第
２金属層として純度９９．８％の銅を電気めっきにより
５μｍ厚に被覆し、実施例３と同様にして径が０　、３
　ｌ１ｍφの複合金属導体を製造した。

実施例６ 実施例３と同じアルミ導体母線上に実施例５と同じ第１
の金属層を被覆し、更に第２の金属層として純度９９．
８％の銀を電気めっきにより５μｍ厚に被覆し、実施例
３と同様にして径が０　、３１ｍφの複合金属導体を製
造した。

比較例 純度９９．９％、線径が０　、９　ｍｍφのアルミニウ
ム導体母線上に鋼被覆層として純度９９．８％の銅を電
気めっきによって１２μｍ厚に被覆し、約３００℃の温
度で２０分間熱処理を行ないめっき層の歪みを除去した
後、線引加工を施し、径が０．３帥φの複合金属導体を
製造した。

金属間化合物生成試験 前記実施例及び比較例により得られた各種複合金属導体
を軽量マグネッ１−ワイヤの製造工程及び使用工程で受
けると考えられる加熱温度（３００〜５５０℃）で５分
間加熱処理した後、これらの複合金属導体の断面を研磨
し、アルミ導体と鉄被覆層の境界、アルミ導体とニッケ
ル被覆層の境界、及びアルミ導体と銅被Ｍ層の境界を２
０倍の顕微鏡を用い観察し金属間化合物の生成について
試験した。

その結果を表１に示すが、比較例の銅りラツ（〜アルミ
複合金属導体は３５０℃以上になると金属間化合物が層
状に現われるのに対して、金属間化合物の生成をし難い
金属層として鉄被覆或はニッケル被覆を用いた実施例１
〜６の複合金属導体では５００℃まで金属間化合物の生
成が認められなかった。

次に、本発明のはんだ付け可能な軽量耐熱マグネットワ
イヤを製造後、金属間化合物の生成について試験した実
施例をしめす。

実施例７ アルミニウム成分が９２．３％、線径が０．９ｍｍφの
アルミ合金導体母線上に、第１の金属層として純度９９
゜５％の鉄を電気めっきにより６μｍ厚に被覆し、更に
この外周上に第２の金属層として純度９９．８％の銅を
電気めっきにより６μｍ厚に被覆し、約２５０℃の温度
で３０分間熱処理を行ないめっき層の歪みを除去した後
、線引加工を施し、径が０．３薗φの複合金属導体を製
造した。続いて、この複合金属導体をトンネル式の非酸
化性ガス雰囲気焼鈍炉（炉温４００℃）に導き２５　ｍ
　／　ｌｌ１ｉ　ｎの線速で焼鈍し、連続して直ちに焼
付炉（炉温４５０℃）に導き、はんだ付け可能なポリエ
ステルイミド塗料を塗布、焼付けして絶縁皮膜を０．０
１５＋ｎｍ厚設けたはんだ付け可能な軽量耐熱マグネッ
トワイヤを製造した。

実施例８ 実施例７と同しアルミ合金導体母線」二に、第１の金属
層として純度９９．５％のニッケルを電気めっきにより
６μｍ厚に被覆し、実施例７と同様にしてはんだ付け可
能な軽量耐熱マグネットワイヤを製造した。

実施例９ 実施例７と同じアルミ合金導体母線上に、金属層として
純度９９，５％の鉄を電気めっきにより１２μｍ厚に被
覆し、約２５０℃の温度で３０分間熱処理を行ないめっ
き層の歪みを除去した後、実施例７と同様にしてはんだ
付け可能な軽量耐熱マグネットワイヤを製造した。

前記実施例７〜９により得られたはんだ付け可能な軽量
耐熱マグネツ１−ワイヤを４５０℃に保った溶融はんだ
浴中に２〜２０秒間浸漬後取り出し、断面を研磨し、ア
ルミ合金導体と第１の金属層間の金属間化合物の生成の
状況を顕微鏡を用し）観察し、また表面はんだ付番ブ性
（濡れ性）を目視観察し、その結果を表２に示した。

表２．金属間化合物の生成状況及びはんだ付け性この表
２から明らかなように、４５０°ＣＸ４秒以」二のはん
だ浸漬によって、はんだ付け可能なポリエステルイミｌ
〜皮膜は分解しはんだ付けが可能番こなると共に、金属
間化合物の生成は４５０℃Ｘ２０秒によっても認められ
なかった。

また、複合金属導体に及ぼす金属間化合物生成の影響は
、前記金属Ｍ２の厚さも関係してくるが、４００℃以」
二のはんだ付けの際においても金属層２は最低数ミクロ
ンあれば有効であることがわかった。

更に、前記金属層２がニッケル被覆であればはんだ付け
性に特に問題はないが、鉄被覆の場合、はんだ付け性に
劣るため、純度９９．５％以上の鉄を用い、直ちにこの
鉄被覆の」−にはんだ付け可能な耐熱絶縁皮膜５を設け
ておけば、はんだ付け性が保持されることがわかった。

〔発明の効果〕

本発明のはんだ付け可能な軽量耐熱マグネノ１〜ワイヤ
は、導体としてアルミ導体を用いているので軽量化され
ている。また、このアルミ導体の外周上には鉄又はニッ
ケルからなる金属層が被覆されているので、上記軽量耐
熱マグネットワイヤの製造中及び使用中の高温において
もアルミ導体との間に金属間化合物は殆ど生成されず、
従ってアルミ導体が脆化されない。

また、特に良好なはんだ付け性が要求される場合には、
鉄又はニッケルからなる金属層の外周上に、はんだ濡れ
性の良い銅、ニッケル、銀或は金からなる金属層を設け
ればはんだ付け性は更に向上する。更に、前記金＠層の
外周上には、はんだ付け可能なＩＥＣ耐熱区分８種以上
の耐熱絶縁皮膜を設けているので耐熱性を有し高温（４
００〜４５０℃近辺）ではんだ付けが可能であると共に
、このはんだ付けの際も金属間化合物が生成されない。

従って、耐熱性を要求される部品等に軽量なアルミ導体
を用いることが可能となり、高い信頼性が得られるうえ
に端子接続作業も容易となり、電子機器、部品の性能向
上と小型軽量化に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のはんだ付け可能な軽址耐熱
マグネットワイヤの一実施例を示す横断面図、第３図及
び第４図は従来の軽量マグ不ノ１−ワイヤを示す横断面
図である。 １−アルミニウム又はアルミニウム合金導体２・金属間
化合物の生成をし難い金属層（第１の金属Ｍ） ３−・−はんだ濡れ性の良い金属層（第２の金属Ｍ）４
　、４　’　−一複合金属導体 ５・・−はんだ付け可能な耐熱絶縁皮膜。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム又はアルミニウム合金からなる導体
   １上に、該導体１金属との間で金属間化合物を生成し難
   い金属層２を設けて複合金属導体４を形成し、該複合金
   属導体４外周上に、はんだ付け可能なＩＥＣ耐熱区分Ｂ
   種以上の耐熱絶縁皮膜５を塗布焼付けしたことを特徴と
   するはんだ付け可能な軽量耐熱マグネットワイヤ。
2. （２）アルミニウム又はアルミニウム合金からなる導体
   １上に、該導体１金属との間で金属間化合物を生成し難
   い金属層２とはんだ濡れ性の良い金属層３とを順次設け
   て複合金属導体４’を形成し、該複合金属導体４’外周
   上に、はんだ付け可能なＩＥＣ耐熱区分Ｂ種以上の耐熱
   絶縁皮膜５を塗布焼付けしたことを特徴とするはんだ付
   け可能な軽量耐熱マグネットワイヤ。
3. （３）前記金属層２が鉄又はニッケルからなることを特
   徴とする請求項（１）または（２）記載のはんだ付け可
   能な軽量耐熱マグネットワイヤ。
4. （４）前記金属層３がニッケル，銅，銀又は金からなる
   ことを特徴とする請求項（２）または（３）記載のはん
   だ付け可能な軽量耐熱マグネットワイヤ。
5. （５）前記金属層２の断面積又は金属層２と金属層３を
   加えた断面積の占める割合が前記複合金属導体の全導体
   断面積の３０％以下であることを特徴とする請求項（１
   ），（２），（３）または（４）記載のはんだ付け可能
   な軽量耐熱マグネットワイヤ。
6. （６）前記はんだ付け可能なＩＥＣ耐熱区分Ｂ種以上の
   耐熱絶縁皮膜５がはんだ付け可能なポリエステルイミド
   又ははんだ付け可能なポリエステルからなることを特徴
   とする請求項（１），（２），（３），（４）または（
   ５）記載のはんだ付け可能な軽量耐熱マグネットワイヤ
   。