(57)【要約】【課題】圧粉成形のための高価な設備を用いる必要がなく、また製造設備の共有化を幅広くすることができる磁性体コアの製造方法およびこれを用いたインダクタの製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】未焼成の第１の磁性体シート４および第２の磁性体シート６と、孔３の内部に磁性体ペースト５が入れられた未焼成の保持体シート１とを含む積層体７を得る工程と、積層体７を焼成して保持体シート１を消失させる焼成工程とを備えたもので、これにより、ドラムコアを得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未焼成の磁性体シートと、孔の内部に磁性体ペーストまたは磁性体粉が入れられた未焼成の保持体シートとを含む積層体を得る工程と、
前記積層体を焼成して前記保持体シートを消失または粒状に分解させる焼成工程と、
を備えた磁性体コアの製造方法。
【請求項２】
前記積層体を得る工程において、前記孔は複数形成されたものであり、
さらに、積層体を得る工程のあとに個片の積層体に分割する分割工程を付加した請求項１に記載の磁性体コアの製造方法。
【請求項３】
前記積層体を得る工程において、前記磁性体シートは、前記保持体シートの一方の面に第１の磁性体シートを、前記保持体シートの他方の面に第２の磁性体シートを配置させたものである請求項１または２のいずれかに記載の磁性体コアの製造方法。
【請求項４】
前記保持体シートは、樹脂スラリーにカーボンを混在させたものである請求項３に記載の磁性体コアの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の磁性体コアの製造方法の前記焼成工程の後に、前記磁性体コアの一部に導線を巻付ける工程を付加したインダクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線型のインダクタの磁性体コアの製造方法、およびこれを用いたインダクタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インダクタ部品は電気回路に広く用いられており、磁性体からなるコアに導体を巻きつけた巻線型のインダクタも広く知られている。この巻線型のインダクタのコアとして、コアの一部分であって導体を巻き付ける部分である巻線部を備え、この巻線部の両端にフランジを備えたドラムコアや、巻線部の片端のみにフランジを備えたＴ型コア、巻線部を中央にした３本の柱状のコアの一端を連結させた形状のＥ型コアなどが知られている。
【０００３】
このような磁性体コアの内の、ドラムコアの製造方法として、磁性体であるフェライト粉末を円柱状に粉体成形した後に、巻線部に相当する部分をダイヤモンド砥石などで切削する方法が広く知られている（特許文献１の「従来技術」の項目および図５参照。）。
【０００４】
また、Ｔ型コアの場合には、磁性体粉を金型でＴ型に粉体成形する方法が知られている（特許文献２参照。）。また、Ｅ型コアにおいても、Ｔ型コアの製造方法と同様に製造されている。
【特許文献１】特開平１１−２５１１５０号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のドラムコアに関する磁性体コアの製造方法と、上記特許文献２に記載のＴ型コアに関する磁性体コアの製造方法においては、本質的に製造に必要な設備の共有が難しく、それぞれの製造方法に応じた個別の設備等が必要であった。
【０００６】
また、いずれの製造方法においても、金型を用いて磁性体粉を円柱状、あるいはＴ型状に成形する粉体成形技術を用いたものであるが、この成形に要する圧力として９．８×１０7Ｐａ（１０００ｋｇｆ／ｃｍ2）以上という高い圧力が求められ、設備や金型も高価になってしまうものであった。また、ドラムコアの場合にはフランジの外形形状や２つのフランジ間の外形寸法が異なるごと、またＴ型コアの場合には外形が異なるごとに、前記のような高価な金型が必要になるものであった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、粉体成形のための高価な設備を用いる必要がなく、また製造設備の共有化をより幅広く図ることができる磁性体コアの製造方法およびこれを用いたインダクタの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、未焼成の磁性体シートと、孔の内部に磁性体ペーストまたは磁性体粉が入れられた未焼成の保持体シートとを含む積層体を得る工程と、前記積層体を焼成して前記保持体シートを消失または粒状に分解させる焼成工程とを備えたものである。この方法によれば、本発明は、粉体成形を行う必要がなく、比較的簡単な設備で複数種類の磁性体コアの製造をすることができるという作用効果を有するものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、特に、前記積層体を得る工程において、前記孔は複数形成されたものであり、さらに、積層体を得る工程のあとに個片の積層体に分割する分割工程を付加したもので、この方法によれば、一つの大きな積層体から複数の磁性体コアを得ることが可能になり、生産性に優れるという作用効果を有するものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、特に、前記積層体を得る工程において、前記磁性体シートは、前記保持体シートの一方の面に第１の磁性体シートを、前記保持体シートの他方の面に第２の磁性体シートを配置させたもので、この方法によれば、比較的簡単な設備でドラム型の磁性体コアの製造をすることができるという作用効果を有するものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、特に、保持体シートは、樹脂スラリーにカーボンを混在させたもので、この方法によれば、焼成による寸法のバラツキが少ないという作用効果を有するものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、特に、磁性体コアの製造方法の前記焼成工程の後に、前記磁性体コアの一部に導線を巻付ける工程を付加したもので、この方法によれば、比較的簡単な設備で複数種類の磁性体コアに対応したインダクタの製造をすることができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の磁性体コアは、未焼成の磁性体シートと、孔の内部に磁性体ペーストまたは磁性体粉が入れられた未焼成の保持体シートとを含む積層体を得る工程と、前記積層体を焼成して前記保持体シートを消失または粒状に分解させる焼成工程とを備えたもので、粉体成形を行う必要がなく、比較的簡単な設備で複数種類の磁性体コアの製造をすることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態における磁性体コアの製造方法およびこれを用いたインダクタの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１〜図４は、本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す断面図であり、図５〜図８は同インダクタの製造方法を示す斜視図である。このうち、特に、図１〜図４（ａ）および図５〜図８（ａ）は磁性体コアの製造方法を示す図である。
【００１７】
図１（ａ）および図５（ａ）において、保持体シート１は樹脂からなるシートであり、具体的には溶媒としての酢酸ブチル、フィラとしてのカーボン、バインダとしてのブチラール樹脂、および可塑剤によるスラリーを用いてシート成形したものである。この保持体シート１はフィルム２上に形成されている。フィルム２は、保持体シート１との接着性を有しつつも、剥離も容易な材質のものが好ましく、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイト）を用いることができる。
【００１８】
図１（ｂ）および図５（ｂ）において、保持体シート１およびフィルム２に孔３を形成する工程を示している。この孔３の形成方法は、パンチなどの機械的な力による方法や、レーザを照射することで形成する方法もある。レーザで形成する場合には、孔３の形状の自由度を高くすることができる。本実施の形態において、孔３はレーザによる方法を用いて正方形の形状に形成されている。
【００１９】
図１（ｃ）および図５（ｃ）において、フィルム２に形成された保持体シート１をフィルム２が上側に位置するようにして第１の磁性体シート４へ重ね合わせる工程を示している。この第１の磁性体シート４としては、フェライトシートを用いることができる。
【００２０】
図２（ａ）および図６（ａ）において、孔３に磁性体ペースト５を入れる工程を示している。磁性体ペースト５には、フェライトをペースト化したものを用いている。ペースト化に当たっては、そのバインダや可塑剤を保持体シート１と同じものにすると、焼成の際の寸法変化のバラツキを抑えることができるので好ましい。なお、磁性体ペースト５に替えて磁性体粉を用いることもできる。磁性体粉としては、フェライト粉を用いることができる。
【００２１】
図２（ｂ）および図６（ｂ）において、保持体シート１からフィルム２を剥離した状態を示している。このとき、磁性体ペースト５が保持体シート１の上面より上部に出ていることがあるが、上から剛体で押さえつけることで平坦化している。
【００２２】
図２（ｃ）および図６（ｃ）において、保持体シート１の上面に第２の磁性体シート６を配置させる工程を示している。第２の磁性体シート６の材質は第１の磁性体シート４と同様の材料を用いることができる。ここまでの工程によって、第１の磁性体シート４および第２の磁性体シート６と、孔３の内部に磁性体ペースト５が入れられた未焼成の保持体シート１とを含む積層体７を得ることができる。
【００２３】
図３（ａ）および図７（ａ）において、第２の磁性体シート６の上面に外部電極８を形成する工程を示している。この外部電極８の製造方法としては、印刷工法を用いることができるが、薄膜工法などを用いてもよい。外部電極８の材質としては、Ａｇ、ＣｕまたはＡｇＰｄなどを用いることができる。
【００２４】
図３（ｂ）および図７（ｂ）において、個片の磁性体コアに分割するための分割位置を示した仮想線の分割線９を示している。この位置で、個片に分割する。分割の方法は、ダイシングや切断などの方法を用いることができる。
【００２５】
図３（ｃ）および図７（ｃ）において、実際に個片に分割した状態を示している。なお、図３においては紙面横方向には３つに分割し、図７においては紙面横方向に２個、紙面前後方向にも２個の合計４個に分割したものを示している。
【００２６】
図４（ａ）および図８（ａ）において、図３（ｃ）および図７（ｃ）の状態の個片に分割された積層体７を焼成した後の状態を示している。図３（ｃ）および図７（ｃ）の第１の磁性体シート４、磁性体ペースト５および第２の磁性体シート６は焼成により一体化して磁性体コア１０を形成する。この磁性体コア１０は、巻線部１０ａの両端にフランジ１０ｂおよびフランジ１０ｃを備えている。巻線部１０ａは焼成前の磁性体ペースト５が、フランジ１０ｂは焼成前の第２の磁性体シート６が、フランジ１０ｃは焼成前の第１の磁性体シート４がそれぞれ該当する。また、保持体シート１は焼成によって消失している。保持体シート１は完全に消失するのが理想であるが、保持体シート１を構成する物質の一部が残留しても、その量が僅かであれば特性に影響を与えないので構わない。焼成温度は、８５０〜１１００℃で行う。この焼成温度は、保持体シート１を消失させることができることと、第１の磁性体シート４、磁性体ペースト５および第２の磁性体シート６を焼結させることができる温度であることが求められる。さらに、外部電極８を印刷法で形成する場合にも、この外部電極８を焼結させることのできる温度であることが求められる。
【００２７】
図４（ｂ）および図８（ｂ）において、フランジ電極１１はフランジ１０ｂの側面の一部に設けたものであり、その製造方法は、印刷法でも薄膜法でも公知の製造方法を適用して製造することができる。印刷法で形成する場合には、図３（ｃ）および図７（ｃ）の個片に分割する工程の後に、印刷で導体ペーストを塗布すれば図４（ａ）および図８（ａ）の焼成工程でこの導体ペーストを焼結させることができる。コイル導体１２は巻線部１０ａに導体を巻きつけたものである。コイル導体１２の巻き方法は、エッジワイズ巻きやα巻きを必要に応じて選択することができる。このコイル導体１２はフランジ電極１１と接続する部分以外はその表面に絶縁処理がなされている。
【００２８】
以上のようにして製造された磁性体コアおよびインダクタは、磁性体粉を金型に入れて高圧で固める粉体成形をする必要がなく、簡単な設備で製造することができる。
【００２９】
ここで、保持体シート１の材質について説明する。既に述べたように、保持体シート１は、溶媒としての酢酸ブチル、フィラとしてのカーボン、バインダとしてのブチラール樹脂、および可塑剤によるスラリーを用いてシート成形したものである。しかし、保持体シート１としては、焼成工程で酸化や化学反応などにより消失することができるとの観点から、これら以外の材料を選択することができる。バインダとしては、実施の形態で用いたブチラール系樹脂に限られず、アクリル系樹脂を用いることもできる。また、フィラとしては、アクリルビーズやウレタンビーズ等の樹脂系の有機フィラだけでなく、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やジルコニア（ＺｒＯ2）等のセラミック系をはじめとする無機フィラを用いることもできる。例えば、セラミック系の無機フィラを用いた場合には、焼成工程でそのフィラが消失せずに残存するものもあるが、焼成工程によって保持体シート１の主成分である樹脂が消失して保持体シート１が粒状に分解される。この粒状の残存物がセラミック系の無機フィラであるが、この残存物は、非常に脆く、空気の吹き付けや水洗等によって容易に除去することができる。なお、アルミナの様な無機フィラを用いた場合には、焼成工程における焼成温度は、アルミナ等が焼結しない温度にする必要がある。また、実施の形態においては、溶媒として酢酸ブチルを用いたが、これに限られずシート成形が可能なものであれば、水であっても構わない。さらに、保持体シート１としては、樹脂を主成分とするものに限られず、例えば、紙を用いることもできる。
【００３０】
図９は本発明の一実施の形態における保持体シートの材料と焼成による寸法のバラツキを示した図である。保持体シート１の材料としては、溶媒を酢酸ブチル、バインダにはブチラール樹脂を用い、フィラとしてカーボンを使用したものと、同じく、溶媒を酢酸ブチル、バインダにはブチラール樹脂を用い、フィラとしてアクリルビーズを使用したものと、保持体シート１として紙を用いたものの３種類について実験を行った。また、それぞれの材料ごとに、１０個の試料について実験を行っている。寸法は、巻線部１０ａの高さ、即ち、フランジ１０ｂ、フランジ１０ｃ間の距離を測定している。図９の縦軸は変動係数であり、各材料ごとに焼成後の寸法の平均値を算出しておき、各試料の焼成後の寸法をこの平均値で減じたものを、さらにこの平均値で除したものである。なお、各試料の焼成前の寸法は、材料ごとに同じ寸法になるように設定している。
【００３１】
図９に示した、いずれの材料を保持体シート１に用いた場合でも、ドラムコアの製造は可能であるが、フィラにカーボンを使用したものの寸法変化のバラツキがもっとも少なく、ついでアクリルビーズを用いたもの、最後に紙を用いたものが続く。紙を用いた場合のバラツキが大きい理由は、紙が加熱された際に、紙の繊維が紙の厚み方向に解れて膨張し、この時の紙の膨張の大きさバラツキが大きいからと思われる。また、アクリルビーズを用いた場合は、アクリルが消失する前に軟化が生じ、この際に膨張すると考えられるが、その膨張による形状変化のバラツキが、紙の場合より小さく、カーボンの場合より大きいためではないかと思われる。カーボンを用いた場合には、カーボンは特に大きな膨張を行うことなく、最終的には酸素と結びついて気体である二酸化炭素になるためであると思われる。さらに、カーボンの場合には、保持体シート１の溶媒の酢酸ブチル等の樹脂やバインダとしてのブチラール樹脂が焼成により焼失した後に、カーボンの焼失が開始されるのであるが、保持体シート１のバインダや可塑剤の消失温度と、磁性体ペースト５中のバインダや可塑剤との消失温度も同等の温度になるため、磁性体ペースト５の焼結が進みつつある中で保持体シート１中のカーボンが消失するので、焼成後の寸法のバラツキが少なくなると思われる。
【００３２】
なお、本実施の形態の磁性体コアの製造方法は、ドラムコアを例に挙げて説明したが、他の形状の磁性体コアの製造方法にも適用可能である。例えば、第２の磁性体シート６を配置せずに形成すれば、巻線部１０ａの一方のみにフランジが形成される「Ｔ型コア」を製造することができる。この場合には外部電極８は第１の磁性体シート４に形成する必要がある。
【００３３】
また、このＴ型コアを製造する方法と同様に第２の磁性体シート６を配置せずに、Ｅ型コアを製造することができる。この場合には、図１（ｂ）に示した孔３の間にも貫通孔を形成し、この追加で形成した貫通孔にも磁性体ペースト５を入れることによりコイル導体１２の外側にも磁性体コアが存在するＥ型コアを得ることができる。
【００３４】
さらに一体的な閉磁路の磁性体コアを得ることも容易にできる。この場合は、上述したＥ型コアの製造方法において、第２の磁性体シート６を配置するようにすることで得ることができる。但し、この場合には導体の巻線部１０ａへの巻き付け方法が多少複雑になる。
【００３５】
さらに、磁気ギャップを形成する構成にすることもできる。この場合には、保持体シート１と第１の磁性体シート４との間に、これらとの密着に優れ、かつ焼成工程で消失しない非磁性体シートを形成することで可能となる。あるいは、保持体シート１に形成する孔３を貫通孔としない構成にすることでも可能である。この場合には、エアギャップを形成することになる。
【００３６】
また、外部電極８とコイル導体１２との電気的接続は、図４（ｂ）および図８（ｂ）の構成に限られず、幾つかのバリエーションの構成が考えられる。
【００３７】
以下、この外部電極８とコイル導体１２との電気的接続のバリエーションの構成について説明をする。
【００３８】
図１０は本発明の一実施の形態におけるインダクタの第１のバリエーションの斜視図、図１１は、同断面図である。
【００３９】
図１０、図１１において、フランジ１０ｂの構造を、その２箇所の隅をカットしたものにしている。いわゆる、「Ｃ面取り」をした構造である。そして、このＣ面取りを施した部分に外部電極８とコイル導体１２とを電気的に接続させるためのコーナー電極１３を形成したものである。このコーナー電極１３は、印刷法や薄膜法などの公知の製造方法により形成することができる。このような構成にすることによって、コーナー電極１３がフランジ１０ｃを投影した範囲内に入るので、図４（ｂ）および図８（ｂ）のようにフランジ電極１１を形成する構成よりも小型にすることができる。
【００４０】
また、図１２は本発明の一実施の形態におけるインダクタの第２のバリエーションの斜視図、図１３は、同断面図である。
【００４１】
図１２、図１３においてフランジ１０ｂにビア電極１４を形成したものである。このビア電極１４の形成方法としては、あらかじめ第１の磁性体シート４に貫通孔を形成し、この貫通孔に導体ペーストを充填しておき、このような第１の磁性体シート４を図１（ｃ）の工程に用いればよい。この様な構成の場合も、図１０、図１１の場合と同様にサイズの小型化を可能とするものである。
【００４２】
なお、第１の磁性体シート４および第２の磁性体シート６としては、フェライトの中でも、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系などのフェライトを使用することができる。また、フェライト以外の磁性体を用いることも可能である。
【００４３】
磁性体ペースト５の材質も、前記した第１の磁性体シート４および第２の磁性体シート６と同じ材質のものを用いることができるが、磁気特性等を考慮して、第１の磁性体シート４および第２の磁性体シート６とは異なる材質にすることもできる。
【００４４】
また、一度に複数の磁性体コアを製造するのではなく、１つだけの磁性体コアを製造することができる。この場合には、ドラムコアを得るにあたって、保持体シート１に孔３を一つだけ形成し、図３（ｃ）の分割工程を削除することになるが、生産性の面からは、本実施の形態のように一度に複数の磁性体コアを製造する方が優れている。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によれば、未焼成の第１の磁性体シート４と、孔３の内部に磁性体ペースト５が入れられた未焼成の保持体シート１とを含む積層体７を得る工程と、積層体７を焼成して保持体シート１を消失または粒状に分解させる焼成工程とを備えているため、粉体成形を行う必要がなく、比較的簡単な設備で複数種類の磁性体コアの製造をすることができる。
【００４６】
また、積層体７を得る工程において、孔３は複数形成されたものであり、さらに、積層体７を得る工程のあとに個片の積層体７に分割する分割工程を付加したため、一つの大きな積層体から複数の磁性体コアを得ることが可能になり、生産性に優れる。
【００４７】
さらに、積層体７を得る工程において、磁性体シートとしては、保持体シート１の一方の面に第１の磁性体シート４を、保持体シート１の他方の面に第２の磁性体シート６を配置させたので、比較的簡単な設備でドラム型の磁性体コアの製造をすることができる。
【００４８】
そして、磁性体コアの製造方法の焼成工程の後に、磁性体コア１０の一部に導線を巻付ける工程を付加したので、比較的簡単な設備で複数種類の磁性体コア１０に対応したインダクタの製造をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る磁性体コアおよびこれを用いたインダクタの製造方法は、粉体成形を行う必要がなく、比較的簡単な設備で複数種類の磁性体コアおよびインダクタを得ることができ有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す断面図
【図３】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す断面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す断面図
【図５】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す斜視図
【図６】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す斜視図
【図７】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す斜視図
【図８】本発明の一実施の形態におけるインダクタの製造方法を示す斜視図
【図９】同インダクタの保持体シートの材料と寸法のバラツキを示す図
【図１０】本発明の一実施の形態におけるインダクタの第１のバリエーションの斜視図
【図１１】本発明の一実施の形態におけるインダクタの第１のバリエーションの断面図
【図１２】本発明の一実施の形態におけるインダクタの第２のバリエーションの斜視図
【図１３】本発明の一実施の形態におけるインダクタの第２のバリエーションの断面図
【符号の説明】
【００５１】
１  保持体シート
２  フィルム
３  孔
４  第１の磁性体シート
５  磁性体ペースト
６  第２の磁性体シート
７  積層体
８  外部電極
９  分割線
１０  磁性体コア
１０ａ  巻線部
１０ｂ  フランジ
１０ｃ  フランジ
１１  フランジ電極
１２  コイル導体
１３  コーナー電極
１４  ビア電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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