(57)【要約】【課題】寸法ばらつきが少なく、低コストで特性や信頼性の高いモールドコイルの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のモールドコイルの製造方法は、プラスチック圧縮成形法を用いて樹脂と磁性体粉末を混練させた磁性体モールド樹脂でコイルを封止したモールドコイルの製造方法において、成形材料である樹脂と磁性材料混練物を粉砕した後、粉末圧縮成形し作成したペレット材７をダイス型８のキャビティ内に投入し、溶融圧縮成形することによりモールドコイルを作成する。ペレットの大きさによりコイルの大きさを規定し、ばらつきが少なく、低コストなことを特徴とする。【選択図】図２
2010267886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含有する樹脂を溶融後加圧成形するプラスチック圧縮成型法を用い、樹脂と磁性体粉末を混練させた磁性体モールド樹脂でコイルを封止したモールドコイルの製造方法において、該混練物を粉砕した後粉末圧縮成形体を作成し、キャビティを有する雌型と該キャビティと嵌合し摺動可能な雄型とを有する成形金型を用い。該キャビティ内に該粉末圧縮成形体を投入し溶融後雄型により圧縮成形したことを特徴とするモールドコイルの製造方法。
【請求項２】
該混練材料ペレットの大きさによりモールドコイルの大きさを規定したことを特徴とする請求項１に記載のモールドコイルの製造方法。
【請求項３】
該混練物粉砕後、該混練材料ペレット作成前に無機物を重量比で１ｗｔ％以下混合分散したことを特徴とする請求項１に記載のモールドコイルの製造方法。
【請求項４】
該磁性体モールド樹脂は磁性体粉末を容積比で６５VOL％以上含み、磁性体粉は主に金属磁性体であることを特徴とする請求項１に記載のモールドコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチック圧縮成形法を用いたモールドコイルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フェライトコアなどの巻芯にコイルを巻き、磁性体モールド成形材料で封止してなるモールドコイルは広く利用されている。従来のモールドコイルのモールド方法は、移送成形（トランスファ成形）や射出成型（インジェクション成形）を用いて成型される。
【０００３】
従来の移送成形や射出成型を用いるモールド材料は、流動性を保ちつつ比透磁率が十分高い材料ができなかったため、巻芯である磁性体を使わない一体成型モールドコイルはインダクタンスを得るためにたくさんの巻き数が必要になり直流抵抗が非常に高くなる上、巻き線体積も増える傾向なるにため磁性体の断面積が制限され直流重畳特性も非常に低下しパワーインダクタとしては特性を満足できるものはできなかった。
【０００４】
一方、バインダーと磁性体粉末等の造粒粉末と巻き線を粉末圧縮成形により一体化したインダクタは開示されている（例えば特許文献１参照）。  さらに、この手法を用いた金属鉄系磁性体パワーインダクタは高い評価を得られている。
【０００５】
しかし、圧粉成形法は粉末を加圧により一体化するため大きな圧力が必要となり、一体化成形する巻き線に大きなダメージを与えてしまう。また、充填した粉末は圧縮により体積が大きく変化するため、内部の巻き線の有無によって成形密度のばらつき等が発生してしまう。通常、それを緩和するために巻き線のない部分の体積を磁気回路上必要以上に要する。
【０００６】
そこで、出願人は先に出願した特願２００７−２６６１６８のモールド成形材料と特願２００８−１７０１６１等の手法を用いて、従来では不可能であったプラスチック成形で金属鉄系材圧粉成形一体型コイルと同等以上の特性を有する一体型モールドコイルを提案した。
【０００７】
ところで、近年における電子部品は小型化、高性能化の要求が高まっている。特に携帯機器等においては部品高さに対する要求が厳しい。そこで、出願人は、特願２００８−２０５２８３において厳しい高さ規格に対し、高さばらつきの少ないモールドコイルの製造方法を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−４９０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
先に出願した特願２００８−２０５２８３では、プラスチック圧縮成形法を用いた巻き線一体型モールドコイルの製造方法であり、キャビティと摺動するパンチ等によって構成された金型を使用し成形材料樹脂を溶融させた後摺動するパンチ等で加圧成型するが、その金型の一部に溝等を設け、巻き線をキャビティ内にセットした後モールドコイルが必要とする材料以上の材料を該キャビティ内に供給し、該キャビティに設けた溝等によって所定高さになるまで余分な材料をキャビティの外に排出しその後加圧して成形する手法であり、溝等に不要な材料を流し込んだあとキャビティ内の材料を加圧し樹脂を多く含んだモールド磁性樹脂を型等の隙間から絞り出すことによって、比透磁率を高くすくことができ特に高い磁性材料比率の場合に有効である。特に特願２００８−２０５２８３では磁性体粉末容積比６５％以上と規定している。
【００１０】
本発明は、さらに高さや特性のばらつきの低減を維持しつつ、排出する材料無駄や金型洗浄工数を軽減し、金型構造も複雑を簡略化することを特徴とする。
【００１１】
一般的に樹脂が溶融後流動するプラスチック成型にもちいられる磁性体コンポジット材料は、連続式かバッチ式で混練される。連続式の場合押し出し成型機とダイの組み合わせで該キャビティに入れる諸定量の粒状成形材料を連続的に作ることができるが透磁率等のばらつきが生じ易い、特に磁性体容積率６５ＶＯＬ％超える材料を用いる場合顕著である。
【００１２】
そこで磁性体容積率が高い材料は通常バッチ式で作られる。バッチ式の材料は一般的に混練後例えば５ｃｍ以上の塊になる。該塊を粒状にするには、該塊を押し出し成型機等により粒状にするか機械的に粉砕する必要がある。押し出し成型等により成形する場合、特に熱硬化性樹脂を使った場合など掃除その他に時間がかかる上、大量に作らないと材料のロスが大きい。また、機械的に粉砕する場合は、粉砕した粒の形状を一定にすることができず該型内に入れた場合該型からの排出量がばらつきロスが多い。
【００１３】
また、粉砕した粉末状の材料を該金型に供給し成形する場合成形体内に気泡の巻き込みが顕著になり特性のばらつきや割れかけ等の不良が生じ易くなるため、粉砕時生ずる細かい粉は再処理等の必要がありコストがかかる。
【００１４】
本発明は、材料混練後機械的に所定寸法以下の粉末状（例えば粒径０．５ｍｍ以下）に粉砕し、諸定量になるよう調整した打錠機等により例えば円筒状に粉末圧縮成形した後、該型内に該円筒状材料を入れプラスチック圧縮成形によって一体型モールドコイルを製造することを最も主要な特徴とする。
【００１５】
また、粉末圧縮成形する粉末材料に流動性を改善するための無機添加剤や離型剤等を添加しさらに粉末圧縮成形体の重量ばらつきを低減したことを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
含有する樹脂を溶融後圧縮するプラスチック圧縮成形を用い、樹脂と磁性体粉末を混練した磁性体モールド樹脂でコイル部材１等を封止するモールドコイルの製造方法において、該混練物を粉砕した後粉末圧縮成形によって該混練材料ペレット材７を作成し、キャビティを有するダイス型８と該キャビティと嵌合し摺動可能なパンチ型６とを有する成形金型を用い、該キャビティ内にコイル部材１等を設置した後、該混練物ペレット材７を投入し圧縮成形する。その際のペレット材７の量（ペレット材７の投入は複数個であっても良い）によりモールドコイル成形体（モールドコイル成形体は複数個の集合体であってもよい）の体積を規定した一体型モールドコイルを製造することを最も主要な特徴とする。
【００１７】
該混練物粉砕後、該混練物ペレット材７を作成前に粉体流動改質のため無機物を１ｗｔ％以下混合分散したことを特徴とする。（離型剤や潤滑剤の添加も加圧力の低下や離型に若干の効果はある）
【発明の効果】
【００１８】
本発明のモールドコイルの製造方法は、一度粉末状に粉砕し調整したモールドコイル成形体とほぼ同量（バリ等の分をプラスした）の混練材料を、粉末圧縮成形でペレット材７を作成した後ダイス型８のキャビティ内に入れ、コイル部材１等をプラスチック圧縮成形モールドする手法であるため、押し出し成型等により作成した粒状投入材料に比較し極端に重量ばらつきが少なくなる。また、粗粉砕した粉末を選別し規定量を測り等で定量後該ダイス型８キャビティ内に供給等の手法よりも極端に設備、工数が軽減されるためコスト的、信頼性的に優位である。
【００１９】
さらに、この手法では特願２００８−２０５２８３の型内の材料排出機構がいらないか、または、材料排出量を少なくすることができるので型コストまたは１個当たりの消費原材料量を抑制することができ、排出された材料の除去工程が不要または軽減され工数がさらに低減できる。
【００２０】
本発明は、すべての材料を一定粒径以下の粉末状に粉砕したのち該粉末圧縮成形によって投入材料を作るため、押し出し成型によって作成する粒状材料に比較して原材料の無駄がなく、該粉末圧縮成形によって投入されるペレット材７には、加圧により内部におおきな気泡を含有しないため、プラスチック圧縮成型時にも内部に気泡を含有することがなく高信頼性のモールドコイルを作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施例で用いるコイル部材を示した斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施例で用いる成形金型と投入ペレットを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のモールドコイルの製造方法は、磁性体粉末と熱硬化性樹脂などからなる磁性体モールド材料混練物を一度粉砕した後圧粉成形したペレット材７を、ダイス型８のキャビティ内に入れコイル部材をプラスチック圧縮成型にてモールドする。
【００２３】
該磁性体と該樹脂との混練はバッチ式ニーダー等で実施する。特に磁性体粉末を容積比６５ＶＯＬ％以上含む材料の混練は、バッチ式ニーダーが高分散のばらつきの少ない混練が得らやすい。
【００２４】
該混練した材料は最後に硬化促進剤を添加、冷却後、クラッシャーミル等により粗粉砕しハンマーミル等により微粉砕して目開き０．５ｍｍ以下の篩を通し粉末に調整する。
【００２５】
該０．５ｍｍ以上の粉末材料が混入していると、粉末圧縮成形時の材料量を規定するすり切り工程において、該０．５ｍｍ以上の粉末がすり切り刃により他の材料を引きずって押し出すことや、該０．５ｍｍ以上の粉末がキャビティ内に残る場合と残らない場合の差が激しくなるため、成形体の重量がばらつき、結果的に該成形体であるコイルの高さ等のばらつきが大きくなってしまう。
【００２６】
また、ハンマーミル等の粉砕機を使用すると70μｍ以下の細かい粉が多く含まれてしまい、その細かい粉が２次凝集を発生し粉体流動性を阻害することが多い。そのため、粉砕、篩通過粉末に硫酸バリウム等の無機物を１ｗｔ％以下特性の変動の少ない量を乾式混合し流動性改質するか、70μｍ以下の粉末を除去する。
【００２７】
調整した粉末を市販のプレス機で加圧成型してペレット材７を製する。この際のプレス機は、市販のロータリー式や単動式粉末プレス機でよい。
【００２８】
ペレット材７の形状は、一般的に円柱状で直径より高さが低い方がばらつきは少なくなるが、小さすぎてもばらつきは大きくなる。
【００２９】
また、該ペレット材７の厚みと該円柱直径がダイス型８のキャビティの幅または長手よりそれぞれ小さい場合、ペレットを転がして該型内に供給できるので装置が簡略化できる
【００３０】
モールドはコイル部材１を型内に設置後、プラスチック圧縮成形にて一体化させる。
【実施例１】
【００３１】
平均粒径３０μｍのアモルファス磁性粉を９２ｗｔ％、ノボラック型エポキシ樹脂とフェノールノボラック型樹脂が当量混合されたエポキシ樹脂混合物８ｗｔ％をニーダーにて１１０度４０分混合後、ＴＰＰをエポキシ樹脂混合物に対し０．１ｗｔ％添加しさらに３分混練後、材料をニーダーより取り出し冷却し直径８ｃｍ前後の混練物の塊を複数個得た。
【００３２】
混練物塊をクラッシャーミルで粒径２ｍｍ程度に粗粉砕しハンマーミル（２ｍｍΦメッシュ使用）にて微粉砕後目開き０．５ｍｍの篩を通過させ該原料粉体を得た。
【００３３】
該原材料粉末に表１の各改質剤を該原材料粉末１００に対して重量で添加し、乳鉢、乳棒で均一になるまで混合した。
【００３４】
該混合粉体は、ダイス形状２．３０ｍｍΦ、上下のパンチ形状２．２７ｍｍΦの金型を使用し、加圧成型したとき重量が約27ｍｇになるよう下パンチとダイスの空洞を調整した。該表１の混合材料を空洞内に充填し表面を摺り切ることにより該充填材料量を規定し、圧力約４ｔ／ｃｍ２で加圧し該ペレット材７各５０個作成後各重量を測定、表１の結果を得た。
【００３５】
無機添加剤の比透磁率に与える影響を調べるため、所定重量になるペレット材７を複数個トロイダル成形用トランスファ成形機に入れ、トランスファ成形によりトロイダルコアを作成し、表１における配合に対する各３個のインダクタンスを測定後、比透磁率を算出した。
【００３６】
次にモールドコイルを試作した。まず、図２成形金型すべて１５０度に加熱した。ダイス型８と下型５は強固に密着するようネジ等で固定した。このとき摺動可能な直径０．９７ｍｍΦの位置だしピン５ａと直径０．５ｍｍΦの支持ピン５ｂは、それぞれ０．８ｍｍ、０．３５ｍｍ下型５より突き出した状態にセットする。ダイス型８は上部から見て幅２．０ｍｍ長さ２．５ｍｍの長方形の四隅にＲ０．３ｍｍを有するキャビティを有し、コイル部材１は、１ｍｍΦの巻芯２と長手の大きさが２．４９ｍｍになる外部電極４を有し、巻き線３は１ｍｍΦ巻芯に、幅０．２５ｍｍ厚み０．０６ｍｍの自己融着平角線を外外巻きで１２ターン巻いてある。ダイス型８の幅方向側面に外部電極４がそれぞれ位置し、巻芯２が位置だしピン５ａの中に入り、支持ピン５ｂが巻き線３と接触する様セットする。
【００３７】
ペレット材７をダイス型８キャビティ内に投入し５秒放置した。ダイス型８のキャビティにパンチ型６（２．４６ｍｍ＊１．９６ｍｍ  Ｒ０，３３ｍｍ）を嵌合させ３Ｋｇ５秒加圧した。次に支持ピン５ｂを下型５の表面位置まで下げ５ｋｇで５秒加圧した。一度加圧を開放し最後に位置出しピン５ａを下型５の表面まで下げ１０ｋｇで加圧５分放置硬化した。
【００３８】
下型５とダイス型８を開け、パンチ型６を突き出してモールドコイル成形体を型から分離した。モールドコイル成形体は、サンドブラスト等によりバリ取り後マイクロメーター等で高さ厚みを測定した。
【００３９】
【表１】
2010267886.tif 000003
【００４０】
コイル成形体外観はすべて異常がなかった。表１のように該無機物の添加で細かい粉末の大きな凝集体がなくなり粉体の流動性が改善されることによって、硫酸バリウムの添加のように少ないもので０．１ｗｔ％程度でも該圧粉成形体重量のばらつきが少なくなる。また、添加量の増加とともに該圧粉成形体の重量ばらつきは減少するものの一定以上の添加でばらつきの減少が止まってしまう。一方該無機物の添加量とともに比透磁率は小さくなる。本来磁性のあるマグネタイトは比較的多くまで添加しても比透磁率の低下は少ないが、１％以上の添加は流動性の改善効果がない上比透磁率の低下が起こるので無意味である。
【００４１】
ペレット重量ばらつきはコイル成形品高さばらつきと同様な傾向を示し、コイル成形体ばらつきの方が少し大きくなる。
【実施例２】
【００４２】
実施例１同様に原材料磁性粉とエポキシ系樹脂を混練し同様に粉砕した。
【００４３】
粉砕した表２のように目開き１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．８ｍｍ、０．５ｍｍ、０．３５ｍｍの篩１を通過させた材料と目開き０．５ｍｍの篩１を通過させた材料をさらに０．１ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０３ｍｍの篩２によって細かい粉体を取り除いた粉末を作成し、実施例１同様ペレット材７をつくり重量ばらつきを測定した。
【００４４】
【表２】
2010267886.tif 000004
【００４５】
表２のように篩の目開きが１以上ではペレット材７の重量ばらつきが非常に大きくなってしまう。該材料を観察するとかなり大きな粒が材料内に分散し、摺り切るときに他の材料を押し出す等の不安定要素がある。目開き０．５程度の以下ではペレット重量ばらつきは大きく変化しないが収率がおちてしまいコスト的に不利となる。
【００４６】
一方篩２で細かい粉体を除去した材料は、粉体流動性も改善されペレットばらつきは軽減するが収率異常に少ない。また、細かい粉体は大きくするには造粒や再溶融等の手段が必要になり大きな工数と設備を要しコスト高になる。篩１の篩上は再度粉砕機に通せば９９％程度の回収が見込めるのでコスト的には有利である。
（比較例１）
【００４７】
実施例１と同様原材料を混練し同様に粉砕篩通し、粉末材料を得た。
【００４８】
無機物混合していない粉末を２８ｍｇ定量し実施例１同様加熱した金型にコイル部材１をセットし型締した後、２７ｍｇ定量した粉末をキャビティに入れ同様な方法で加圧硬化させコイル成形品を５個作成した。
【００４９】
顕微鏡で外観検査したところすべてに気泡が確認でき、断面を観察すると無数の気泡を内部に取り込んでおり、特性のばらつきや強度の低下、ばらつきが容易に推測できた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
プラスチック圧縮成形を用いた巻き線一体成形型モールドコイルにおいて高さのばらつきを抑え高さ不良を低減でき、成形体内の気泡含有も少なく、特性的コスト的に有利なモールドコイルの製造が可能。
【符号の説明】
【００５１】
１    コイル部材
２    巻芯
３    巻き線
４    外部電極
５    下型
５ａ    位置出しピン
５ｂ    支持ピン
６    パンチ型
７    ペレット材
８    ダイス型
【図１】
2010267886.tif 000005
【図２】
2010267886.tif 000006