JP6004568B2 - チップコイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、両端部に鍔部が形成されたコアの巻胴部に線材を巻回するチップコイルの製造方法に関するものである。

従来、小型電子機器等に用いられるチップコイルとして、両端部に鍔部を有するコアの巻胴部に線材を巻回してコイルを得、そのコイルの端部における線材を鍔部に形成された電極に固定するものが知られている。ここで、線材の端部を鍔部に形成された電極に固定するには、ヒータを用いて線材の端部を鍔部に押圧して、線材の絶縁被膜を剥離すると共に、電極の半田を溶融させて線材を電極に接合している。

一方、近年では電子機器の小型化が進み、その小型化に伴い、チップコイルの小型化、高性能化の要求が強まっている。そのような要求を満たすため、コアの大きさに対して径の大きい線材を用いる場合がある。このように径の大きな線材を用いてチップコイルを製造する場合、ヒータを用いて線材の絶縁被膜を剥離すると共に、電極の半田を溶融させて線材を電極に加圧圧着させるには、線材を大きな力で鍔部に押圧しなければならない。そのため、鍔部や電極が破損してしまうことがある。

このような不具合を解消するために、本出願人は、線材を潰すことによって所定間隔を置いた二つの平角状部をそれぞれコアの鍔部に係合させることができる所定の長さに形成する工程と、一方の平角状部が線材保持部材にて保持された巻始めリード部に配置されると共に、他方の平角状部が巻終りリード部に配置されるように巻線を行う工程と、巻始めリード部及び巻終りリード部の平角状部をそれぞれ鍔部に形成された電極に位置合せするべく鍔部に係合させ、当該鍔部に沿って折曲げる工程と、それぞれの平角状部を電極に加熱押圧し、平角状部と電極とを接合する工程と、を含むチップコイルの製造方法を提案した（例えば、特許文献１参照。）。

このチップコイルの製造方法では、線材を平角状に潰した後に巻線し、巻線後にその平角状部を加熱押圧して電極に接合させるため、線材を大きな力で鍔部に押圧する必要がない。このため、鍔部や電極を破損する可能性が低く、線材と電極との接合状態が安定したチップコイルを得ることができるとしている。

特許第４８７５９９１号公報

しかし、上記特許文献１におけるチップコイルの製造方法では、巻線以前に所定間隔を置いた二つの平角状部を形成し、巻線後にその潰された二つの平角状部を電極にそれぞれ接合させるので、二つの平角状部の間の線材が巻胴部に直接巻線されるものとなる。このため、二つの平角状部の間の線材の長さは巻線する上で重要な要素となるものであるけれども、巻線される線材は、巻線時に加えられるテンションにより伸びることもある。また、線材が複数層に渡って巻線される場合には、層が変わる位置によって、巻線される線材の長さが異なる場合もある。よって、上記特許文献１におけるチップコイルの製造方法では、二つの平角状部の間の線材の全てが巻線されないような場合や、その間の線材の全てでは巻線の長さに満たないような場合を生じさせる。そのような場合には、巻線後にその潰された二つの平角状部は電極からずれることになり、それらの平角状部を電極に正常に接合させることができなくなるという未だ解決すべき課題が残存していた。

また、巻線以前に所定間隔を置いた二つの平角状部を形成する上記従来のチップコイルの製造方法では、巻線される線材の外径や巻線の回数等の巻線仕様が変わると、それにより巻線される線材の長さをその都度求める必要があり、巻線以前に行う作業が増加して、速やかな仕様変更が困難になる不具合もあった。

本発明の目的は、巻線仕様の変更を容易にするとともに、線材の端部を電極に確実に接合させ得るチップコイルの製造方法を提供することにある。

本発明のチップコイルの製造方法は、巻胴部の両端部に鍔部を有するコアの巻胴部に線材を巻回し、巻胴部に巻回された線材の両端部を鍔部に形成された電極に対峙させて接続するチップコイルの製造方法の改良である。

その特徴ある点は、巻胴部に線材を巻回した後に巻胴部に巻回された線材の端部を潰して潰し部を形成し、その潰し部を電極に対峙させて接続させるところにある。

このチップコイルの製造方法では、鍔部から延びる線材の端部を鍔部の径方向外側から支持部材により支持し、支持部材により支持された線材の端部に押圧部材を押し付けて押圧部材と支持部材により線材の端部を鍔部の近傍から挟んで潰すことにより潰し部を形成し、押圧部材を支持部材から離間させた後に支持部材を鍔部の中央に向かって移動させることが好ましい。

また、このチップコイルの製造方法では、鍔部に接触した線材を鍔部において折曲げて線材の端部に形成された潰し部を鍔部に形成された電極に対峙させることが好ましく、潰し部に連続する線材が収容可能なテーパ部を鍔部に形成することもできる。

本発明のチップコイルの製造方法では、巻胴部に線材を巻回した後に巻胴部に巻回された線材の端部を潰して潰し部を形成するので、巻胴部の巻線にかかる線材の長さが異なったとしても、その巻線が成された線材の両端部に適正に潰し部を形成することができる。この結果、その潰された二つの潰し部を電極に対峙させることにより、線材の端部である潰し部を電極に正確に接合させることが可能となる。

また、巻胴部に線材を巻回した後にその線材の端部を潰して潰し部を形成するので、巻線の回数等の巻線仕様が変わっても、その都度巻線される線材の長さを求めるようなことを必要としない。この結果、巻線仕様の変更を容易にするとともに、潰し部を電極に確実に接合させることが可能になる。

本発明実施形態の製造に用いるコアの斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 そのコアをチャックにより支持した状態を示す斜視図である。 そのコアに線材が巻回された状態を示す図４に対応する斜視図である。 その巻線されたコアの側面図である。 その巻線された線材の端部を支持部材により支持した状態を示す拡大側面図である。 その支持部材により支持された線材の端部に押圧部材を押し付けて潰した状態を示す図７に対応する側面図である。 その線材の端部潰した押圧部材を支持部材から離間させた状態を示す図８に対応する側面図である。 その押圧部材を離間させた支持部材を鍔部の中央に向かって移動させて線材を鍔部側に引き出した状態を示す図９に対応する側面図である。 その線材を鍔部において折曲げて潰し部を電極に対峙させた状態を示す図１０に対応する側面図である。 その電極に対峙させた潰し部をその電極に押し付けた状態を示す図１１に対応する側面図である。 図１２のＣ−Ｃ線断面図である。 その電極に潰し部がはんだにより接合された状態を示す図１３に対応する断面図である。 本発明の方法により得られたチップコイルの斜視図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の方法は、図１５に示すように、巻胴部１１ｃ（図１）の両端部に鍔部１１ａ，１１ｂを有するコア１１の巻胴部１１ｃに線材１３を巻回する。そして、その巻胴部１１ｃに巻回された線材１３の両端部を鍔部１１ａに形成された電極１２に対峙させて接続することにより、チップコイル４０を得るチップコイルの製造方法である。このため、図１に示すように、この製造方法によって巻線の対象とするコア１１は、巻胴部１１ｃの両端部に鍔部１１ａ，１１ｂが形成されたものを対象とする。また、鍔部１１ａ，１１ｂには電極１２が形成されることを要件とする。けれども、この実施の形態では、一方の鍔部１１ａに一対の電極１２，１２が形成され、他方の鍔部１１ｂには電極１２が形成されないものを巻線の対象とする場合を示す。

図１ないし図３に示すように、この実施の形態におけるコア１１は、誘電体、磁性体、絶縁体セラミックスやプラスチックスなどの絶縁性材料よりなる。その一方の鍔部１１ａの外側には、互いに平行な凹溝１１ｄが一対形成され、この凹溝１１ｄに電極１２がそれぞれ形成される。この電極１２は線材１３の端部が半田１６（図１４）により接合される部分であり、半田１６により線材１３を接合可能に構成される。

この実施の形態における電極１２は、図２の拡大図に示すように、ベース層１２ａ、Ｎｉメッキ層１２ｂ及びＳｎメッキ層１２ｃを積層した構造のものを例示する。ベース層１２ａは、例えばＡｇ含有導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより形成されている。もっとも、ベース層１２ａは、蒸着、メッキ、スパッタリング等の他の方法により形成されていてもよい。

ベース層１２ａ上には、半田食われを防止するために、Ｎｉメッキ層１２ｂが半田食われ防止層として形成されている。なお、Ｎｉに代えて、ＣｕやＦｅなどを用いてもよい。Ｎｉメッキ層１２ｂの外表面には、実装時の半田付け性を高めるために、易半田付け層としてＳｎメッキ層１２ｃが形成されている。なお、Ｓｎに代えて、半田などの半田付け性に優れた他の材料によりメッキ層１２ｃを形成し、易半田付け層を構成してもよい。

そして、巻胴部１１ｃに巻回された線材１３は、巻胴部１１ｃから引き出されて一方の鍔部１１ａの外周から外表面に折り返される（図１２）。そして、その端部が凹溝１１ｄに進入して、その凹溝１１ｄに形成された電極１２に対峙させるように構成される。この電極１２が形成された鍔部１１ａには、線材１３を収容可能なテーパ部１１ｅが、その外周から凹溝１１ｄに連続するように形成される。即ち、このテーパ部１１ｅは、巻胴部１１ｃから引き出されてその鍔部１１ａの外周から外表面に折り返される線材１３、即ち、外周から凹溝１１ｄに向かって折り返された線材１３が収容可能に構成される。

一方、このような電極１２に半田１６（図１４）により接合されるこの実施の形態における線材１３は、絶縁被覆導線であって、Ｃｕよりなる導線と、その導線の外周面を被覆するように形成された絶縁被覆とを有するものを示す。絶縁被覆は、ポリエステルイミド等により構成されており、このポリエステルイミドからなる絶縁被覆を溶融させる温度は３３０℃以上であるので、半田１６の接合時における熱によりその絶縁被覆は溶融して導線が電極１２に半田付け可能になるものである。

そして、本発明の巻線方法の特徴ある点は、巻胴部１１ｃに線材１３を巻回した後に巻胴部１１ｃに巻回された線材１３の端部を潰して潰し部１４を形成するところにある。このため、巻胴部１１ｃに線材１３を巻回する巻線自体に本発明における特徴は無く、この巻線は従来から行われている公知の一般的な巻線方法により行うことができる（例えば、特開２０１２−８００３７）。

具体的に、図４に示すように、コア１１をチャック２１により保持し、線材１３を図示しないノズルから繰出して巻線する場合を例示して説明する。この巻線にあっては、チャック２１により他方の鍔部１１ｂを保持し、図示しないノズルから繰出された線材１３の端部を巻初めの線材１３ａとして図示しない支持部材に支持させる。そして、支持部材から巻初めの線材１３ａが接合される電極１２が形成された凹溝１１ｄの端部に形成されたテーパ部１１ｅからその線材１３を巻胴部１１ｃに引き込む。その後、支持部材とチャック２１を同期して同方向に回転させ、それにより図示しないノズルから繰出される線材１３をチャック２１とともに回転するコア１１の巻胴部１１ｃに巻回させる。

このとき、図示しないノズルを巻胴部１１ｃの幅の範囲で往復移動させることが好ましい。即ち、チャック２１がコア１１とともに１回転する毎に、図示しないノズルをその線材１３の線径に等しい量だけ移動させることにより、図示しないノズルから繰出される線材１３を巻胴部１１ｃに互いに密着した状態で整列に巻回させる。これにより、いわゆる線材１３の整列巻きが可能になる。そして、図５に示すように、線材１３が所定数巻回された段階で、その巻回された線材１３からなるコイル３０が得られる。

本発明の特徴ある点は、巻胴部１１ｃに線材１３を巻回した後に、その巻胴部１１ｃに巻回された線材１３の端部を潰して潰し部１４（図９）を形成する点にある。この潰し部１４の形成は、図６に示すように、巻胴部１１ｃに巻回されて巻胴部１１ｃから一点鎖線で示すように径方向に延びる線材の端部１３ａ，１３ｂを、実線矢印で示すように巻胴部１１ｃの軸方向に折曲げた後に行うことが好ましい。即ち、図５に示すように、巻初めの線材１３ａを巻胴部１１ｃからその巻胴部１１ｃの軸方向に伸ばして巻線を行う。そして、巻胴部１１ｃに線材１３が巻回された後に、巻終わりの線材１３ｂを、その巻終わりの線材１３ｂが接合される電極１２が形成された凹溝１１ｄの端部に形成されたテーパ部１１ｅ（図３）から引出して、巻胴部１１ｃの軸方向に延ばすことが好ましい。

即ち、図示しないノズルから繰出された線材１３であって、巻胴部１１ｃに巻回されて引き出された線材１３を切断することにより、巻終わりの線材１３ｂが形成される。巻胴部１１ｃに巻回された線材１３が弾性を有している場合、線材１３を切断して巻終わりの線材１３ｂ部分を形成すると、その弾性により巻終わりの線材１３ｂ部分が巻胴部１１ｃに巻回された方向と逆方向に移動する。この巻終わりの線材１３ｂ部分の移動により、巻胴部１１ｃに巻回された線材１３が緩まるおそれがある。けれども、線材１３の両端部１３ａ，１３ｂを一方の鍔部１１ａにより折曲げてその鍔部１１ａに係止させることにより、その端部１３ａ，１３ｂがその一方の鍔部１１ａから離脱することは防止される。すると、その一方の鍔部１１ａから端部１３ａ，１３ｂが離脱することに起因して、巻胴部１１ｃに巻線された線材１３からなるコイル３０が緩むようなことを回避することができる。

特に、図７に示すように、テーパ部１１ｅを一方の鍔部１１ａの外周から凹溝１１ｄに連続して形成したので、巻胴部１１ｃからこの鍔部１１ａの外周を経由してそのテーパ部１１ｅに線材１３を進入させるようにすれば、線材１３の端部１３ａ，１３ｂはそのテーパ部１１ｅに係止される。これにより、その線材の端部１３ａ，１３ｂがその一方の鍔部１１ａから離脱してコイル３０が緩むようなことを有効に回避することができる。

そして、本発明では、一方の鍔部１１ａから延びる線材１３の両端部をその鍔部１１ａの近傍から潰すことにより潰し部１４を形成する。この潰し部１４の形成にあっては、断面が円形であった線材の端部１３ａ，１３ｂを潰して、その断面形状を長円状又は楕円形状にし得る限りどの様なものであっても良い。けれども、この実施の形態では、支持部材２５と押圧部材２６により線材の両端部１３ａ，１３ｂを同時に挟んで潰し、潰し部１４を同時に形成する場合を説明する。

図７に示すように、潰し部１４の形成にあって、支持部材２５は、一方の鍔部１１ａから延びる線材の両端部１３ａ，１３ｂをその鍔部１１ａの径方向外側から支持する。このように外側から支持することにより、引き出された線材の端部１３ａ，１３ｂが巻胴部１１ｃ側に戻ってコイル３０が緩むような事態を防止するものである。

次に、図８に示すように、支持部材２５により支持された線材の端部１３ａ，１３ｂに押圧部材２６を押し付け、その押圧部材２６と支持部材２５により線材の端部１３ａ，１３ｂを挟んで潰す。これにより潰し部１４を形成する。このとき、その押圧部材２６と支持部材２５により線材の端部１３ａ，１３ｂを鍔部１１ａの近傍から挟むことにより、その鍔部１１ａの近傍の線材１３に潰し部１４を形成する。この潰しの程度は、図１４に示すように、形成された潰し部１４の幅ｗが、電極１２が形成された凹溝１１ｄの幅Ｄよりも小さい範囲内で、その潰し部１４の厚さｄを、凹溝１１ｄの深さＨより薄くすることが好ましい。このような潰し部１４では、凹溝１１ｄに収容することが可能になり、得られたチップコイル４０の軸方向における厚さの拡大を防止することができる。

図８に戻って、鍔部１１ａの近傍の線材１３に潰し部１４を形成すると、潰し部１４が形成される鍔部１１ａ近傍の線材１３は、線材の端部１３ａ，１３ｂが潰されることにより、実線矢印で示すように、巻胴部１１ｃ側にその一部が伸びる場合もある。けれども、潰し部１４の形成後、図９に示すように、押圧部材２６を支持部材２５から離間させて、その押圧部材２６と支持部材２５による線材１３の挟持を解消する。そして、図１０に示すように、支持部材２５を鍔部１１ａの中央に向かって若干移動させる。これにより、鍔部１１ａの周囲にあって、潰し部１４に連続して若干弛んだ線材１３を、実線矢印で示すように電極１２側に引き出してテーパ部１１ｅに引き込み、線材１３が緩むことに起因するコイル３０の緩みを解消させる。このようにすることにより、線材１３の端部１３ａ，１３ｂが潰されることにより巻胴部１１ｃ側にその一部が延びて、鍔部１１ａの周囲における線材１３が若干弛むようなことがあっても、その緩みを解消させることが可能になる。

次に、図１１に示すように、一方の鍔部１１ａの外周において線材１３を折曲げることにより、その鍔部１１ａからコア１１の軸方向に延びる潰し部１４を電極１２に対峙させる。この折曲げは、上述した支持部材２５により行うこともできるけれども、他の装置により行っても良い。他の装置により線材１３を折曲げるために、コイル３０とともにコア１１を移動させると、コイル３０が緩むおそれがある。けれども、潰し部１４に連続する線材１３をテーパ部１１ｅに引き込んで鍔部１１ａに係止させることにより、その線材１３が鍔部１１ａの周囲から巻胴部１１ｃ側に移動するようなことは防止される。これによりコイル３０が緩むようなことは無い。

潰し部１４の折曲げを支持部材２５により行う場合を説明すると、図１１に示すように、潰し部１４に接触する支持部材２５を鍔部１１ａの中央に向かって更に移動させることにより行うことができる。このように潰し部１４を形成する支持部材２５を利用して線材１３の折曲げまで行うようにすれば、装置の大型化を防止できるので、好ましい。ただし、支持部材２５を鍔部１１ａの近傍においてその鍔部１１ａの中央に向かって移動させると、潰し部１４を折曲げることはできるけれども、その潰し部１４が電極１２に接触するとは限らない。このため、図１２に示すように、鍔部１１ａにおいて線材１３を折曲げた支持部材２５をコア１１の軸方向に移動させて、線材１３の端部に形成された潰し部１４を鍔部１１ａに形成された電極１２に一旦接触させる。これにより、その後この支持部材２５を離間させても、その潰し部１４は電極１２に対峙した状態で維持されることになる。

ここで、この実施の形態では、凹溝１１ｄに潰し部１４を引き込んで、その凹溝１１ｄの内部に形成された電極１２にその潰し部１４を対峙させるので、図１３に示すようにその潰し部１４を電極１２に接触させる支持部材２５には、その凹溝１１ｄの内部にまで進入して、潰し部１４を電極１２に接触させる一対の凸条２５ａ，２５ｂが形成されるものとする。そして、このような凸条２５ａ，２５ｂにより凹溝１１ｄの内部にまで進入してその潰し部１４を電極１２に接触させる。これにより、図１２に示すように、潰し部１４に連続する線材１３はテーパ部１１ｅに収容される。すると、その線材１３が鍔部１１ａの電極１２が形成された部分からコア１１の軸方向に突出するような事態を回避することができる。

電極１２に対峙させた潰し部１４は、その後この電極１２に接続させる。この潰し部１４の電極１２への接続は、従来から行われている公知の一般的な方法により行うことができる。例えば、フラックスを用いた半田付けにより行うことが例示される（特開２００９−１４２８３５）。この半田付けに際して、本発明では、絶縁被覆導線である線材１３を潰すので、その潰しによりその線材１３における絶縁被覆の一部又は全部は破壊されることになる。このため、その潰しにより形成された潰し部１４を電極に半田付けする温度は、その絶縁被覆が破壊されていない線材１３を半田付けする場合に比較して、その半田付け温度を低く抑えることができる。そして、潰し部１４を電極１２に接続させることにより、コア１１と、そのコア１１に巻回された線材１３からなるコイル３０とを備えた図１５に示すチップコイル４０を得ることができる。

図１４に示すように、凹溝１１ｄの内部にまで進入して電極１２に対峙した潰し部１４を半田１６によりその電極１２に接続させることにより、線材１３の端部における潰し部１４をその凹溝１１ｄに収容した状態で、電極１２に接続することが可能になる。このため、線材１３が比較的大径であったとしても、その線材１３が鍔部１１ａの電極１２が形成された部分からコア１１の軸方向に突出するような事態は回避される。よって、得られた図１５に示すチップコイル４０の軸方向における厚さが、この突出する線材１３により拡大するようなことは防止される。

また、本発明では、巻線後に巻初めの線材１３ａと巻終わりの線材１３ｂを潰し、それにより形成された潰し部１４を電極１２にそれぞれ接合する。このため、その線材１３の伸びや、その線材１３が複数層に渡って巻線される場合の層が変わる位置によって、巻胴部１１ｃに直接巻線される線材１３の長さが異なったとしても、巻胴部１１ｃに巻線された線材１３の両端部に形成された二つの潰し部１４を電極１２に確実に接合させることができる。

また、本発明では、線材１３を巻回した後にその線材１３の端部を潰して潰し部１４を形成するので、巻線の回数等の巻線仕様が変わっても、その都度巻線される線材１３の長さを求めるようなことは不要となる。このため、速やかな仕様変更が可能になる。この結果、巻線仕様の変更を容易にするとともに、潰し部１４を電極１２に確実に接合させることが可能になる。

また、本発明では、線材１３を潰した潰し部１４を電極１２に接合するので、その線材１３と電極１２の接合面積が増加することから、それらの線材１３と電極１２との接合状態を機械的に及び電気的に安定させることもできる。

なお、上述した実施の形態では、潰し部１４に連続する線材１３をテーパ部１１ｅに収容させ、それによりその線材１３が鍔部１１ａの電極１２が形成された部分からコア１１の軸方向に突出するような事態を回避する場合を説明したけれども、潰し部１４に連続する線材１３が鍔部１１ａの電極１２が形成された部分からコア１１の軸方向に突出するおそれが無いようであれば、このテーパ部１１ｅを形成しなくても良い。

また、上述した実施の形態では、巻胴部１１ｃに巻回された線材１３の両端部１３ａ，１３ｂを同時に挟んで潰し、潰し部１４を同時に形成する場合を説明したけれども、この潰し部１４の形成は、巻胴部１１ｃに線材１３を巻回した後であれば、その巻初めの線材１３ａと巻終わりの線材１３ｂを別々に潰して、潰し部１４を別々に形成しても良い。

１１ コア
１１ａ 一方の鍔部
１１ｂ 他方の鍔部
１１ｃ 巻胴部
１１ｅ テーパ部
１２ 電極
１３ 線材
１４ 潰し部
２５ 支持部材
２６ 押圧部材
４０ チップコイル

Claims (3)

1. 巻胴部(11c)の両端部に鍔部(11a,11b)を有するコア(11)の前記巻胴部(11c)に線材(13)を巻回し、前記巻胴部(11c)に巻回された前記線材(13)の両端部を前記鍔部(11a)に形成された電極(12)に対峙させて接続するチップコイルの製造方法において、
   前記巻胴部(11c)に前記線材(13)を巻回した後に前記鍔部(11a)から延びる前記線材(13)の端部を前記鍔部(11a)の径方向外側から支持部材(25)により支持し、
   前記支持部材(25)により支持された前記線材(13)の端部に押圧部材(26)を押し付けて前記押圧部材(26)と前記支持部材(25)により前記線材(13)の端部を前記鍔部(11a)の近傍から挟んで潰すことにより潰し部(14)を形成し、
   前記押圧部材(26)を前記支持部材(25)から離間させた後に前記支持部材(25)を前記鍔部(11a)の中央に向かって移動させて前記潰し部(14)を前記電極(12)に対峙させて接続させる
   ことを特徴とするチップコイルの製造方法。
2. 鍔部(11a)に接触した線材(13)を前記鍔部(11a)において折曲げて前記線材(13)の端部に形成された潰し部(14)を前記鍔部(11a)に形成された電極(12)に対峙させる請求項１記載のチップコイルの製造方法。
3. 潰し部(14)に連続する線材(13)が収容可能なテーパ部(11e)を鍔部(11a)に形成する請求項２記載のチップコイルの製造方法。
   

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