(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響用ボイスコイルの製造方法であって、円筒状に成形されたコイルボビン素材の表面に、導電樹脂を用いてコイルパターンを印刷し、前記コイルパターンが印刷されたコイルボビン素材の表面にポリシロキサン系耐熱樹脂を薄膜コーティングして絶縁皮膜を形成させたことを特徴とする音響用ボイスコイルの製造方法。
【請求項２】
前記音響用ボイスコイルの製造方法は、前記円筒状に成形されたコイルボビン素材を前記コイルボビン素材の円筒の中心が回転軸となるように回転させ、前記導電樹脂を前記コイルボビン素材表面上で前記回転軸と平行にスライドさせることにより前記コイルパターンを印刷したことを特徴とする請求項１記載の音響用ボイスコイルの製造方法。
【請求項３】
前記音響用ボイスコイルの製造方法は、薄膜コーティングしたポリシロキサン系耐熱樹脂の上に更にコイルパターンを印刷して、多層構造を成したことを特徴とする請求項１または２に記載の音響用ボイスコイルの製造方法。
【請求項４】
前記音響用ボイスコイルは、前記コイルボビン素材として、セラミックスの薄膜シートを用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の音響用ボイスコイルの製造方法。
【請求項５】
前記音響用ボイスコイルは、前記コイルボビン素材として、アルミニウム、チタンまたはマグネシウム合金の金属シートの表面をポリシロキサン系耐熱樹脂で薄膜コーティングしたものを用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の音響用ボイスコイルの製造方法。
【請求項６】
前記音響用ボイスコイルは、前記コイルボビン素材として、ポリイミド、ポリエーテルサルホンまたはポリエーテルイミドの耐熱性の高い有機系フィルムを用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の音響用ボイスコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ等の音響出力機器などに用いるボイスコイル、汎用電気機器に用いられるボイスコイル、およびこれらのボイスコイルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オーディオ関連業界においては、再生音楽ソースのデジタル化に伴い、音響出力機器としてのスピーカには、従来よりもさらに高音質化、高出力化が望まれている。
【０００３】
モニター用スピーカ等の大出力スピーカにおいては、使用時にはボイスコイルに大電流が流れるためボイスコイル温度が数百℃にもなり、ボイスコイルの部材である銅線にコーティングした絶縁材や接着剤が、発生熱によって劣化し、これが銅線間のショート、あるいは、線材のばらけといった原因となっている。また、コイル線の断面が円形であることや、皮膜層や接着剤の層が厚いため、単位体積当たりの線材の密度が低下し、十分な磁束を得るための磁気ギャップやコイルの巻幅に設計上大きな制限を強いられている。
【０００４】
また、ボイスコイルは、銅線を適当な線径にし、皮膜処理した後、ボビンに巻いて接着剤を加熱硬化するという一連の工程を経て製造されているが、それぞれの工程において高価な設備が必要であるためコストがかかるだけでなく、原材料から最終商品に至るまでに多くの時間を要するのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、多く用いられているボイスコイル用線材である銅線の絶縁コーティング剤は、ワニスなどの有機系材料を使用しているために耐熱性が低く、またボイスコイルボビンとコイルの接着剤に関しても同様に有機系材料を用いているため、モニター用スピーカなど大出力が必須であるスピーカでは、内部で発生する熱により、ボイスコイルの絶縁材および接着剤として用いられている有機系材料が劣化し、これにより、銅線間のショートや、コイルのばらけといった現象が生じてしまう。
【０００６】
このように、従来のスピーカ用ボイスコイルは、スピーカ内部で発生する熱により、スピーカとしての能力が制限されてしまい、従来使用されてきた紙パルプ振動板や布エッジに比べて著しく耐久性能の向上した複合材料振動板やゴムエッジなど、また従来より磁束密度のはるかに向上したネオジウム磁石、を用いても、その性能を極限まで発揮できないのが現状である。また、従来のボイスコイルの製造工程は、各々の工程処理に高価な設備が必要となり、そのためのコストダウンも要求されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み、熱の発生により線材の皮膜が劣化してショートすることなく、接着剤の劣化から線材がばらけることのない、すなわち耐熱性に優れ、かつ薄型化を可能とし、さらに製造工程を簡素化してコストダウンを実現したボイスコイルを提供することを目的とするものである。
【０００８】
この目的を達成するために、本発明の音響用ボイスコイルの製造方法は、円筒状に成形されたコイルボビン素材の表面に、導電樹脂を用いてコイルパターンを印刷し、前記コイルパターンが印刷されたコイルボビン素材の表面にポリシロキサン系耐熱樹脂を薄膜コーティングして絶縁皮膜を形成させたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の音響用ボイスコイルの製造方法は、前記円筒状に成形されたコイルボビン素材を前記コイルボビン素材の円筒の中心が回転軸となるように回転させ、前記導電樹脂を前記コイルボビン素材表面上で前記回転軸と平行にスライドさせることにより前記コイルパターンを印刷したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の音響用ボイスコイルの製造方法は、薄膜コーティングしたポリシロキサン系耐熱樹脂の上に更にコイルパターンを印刷して、多層構造を成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の音響用ボイスコイルの製造方法は、ボイスコイル用ボビンにセラミックスを素材とする薄膜シートを用いたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の音響用ボイスコイルの製造方法は、剛性および強度を高めるために、ボイスコイルボビン素材にアルミニウム、チタン、マグネシウム合金などの金属シートを用い、該シート上にポリシロキサン系耐熱樹脂を薄膜コーティングして、導電樹脂によりパターン印刷されたコイルと金属ボビンとの絶縁性を保持させたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の音響用ボイスコイルの製造方法は、ボイスコイルボビンにポリイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミドなどの耐熱性の高い有機系フィルムを素材として用いたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の音響用ボイスコイルは、ボイスコイルボビンを構成する材料に、図１の断面図に示すようにボビン用シート１の表面上にコイルパターン２を印刷し、そのコイルパターン２を覆うように表面に（化１）で示されるポリシロキサン系耐熱樹脂を薄膜コーティングして、絶縁皮膜を形成させた構成となっている。ボイスコイルボビン材料にはセラミック系フィルムやアルミ、チタン、マグネシウム合金などの金属を用いる。また、ボイスコイルボビンにはポリイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミドなどの耐熱性の高い有機系フィルムを素材として用いることができる。
【００１７】
【化１】
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【００１８】
また、ポリシロキサン系耐熱樹脂をコートした上に、さらにコイルパタ―ンを印刷して表面を上記と同様に樹脂コーティングすることにより、図２の断面図に示すような多層構造を持つ素材を容易に得ることが出来る。
【００１９】
ボイスコイルボビンの剛性及び耐熱性を向上させるために金属シートをボビン素材として用いた場合は、図６の断面図に示すように、金属シート４へ予めポリシロキサン系耐熱樹脂３を皮膜コートすることによって、絶縁性を保持させて線間ショートを防止する。その後、導電樹脂によりコイルパターン２を印刷し、表面をポリシロキサン樹脂でコーティングすることにより、金属シートをボビン材料に用いてコイルパターンを施したボビン材を得る。以上、図１、図２および図６は本発明の実施形態によって積層されたシートの断面図であり、図３はこのようなパターン印刷が施されたシートを上方から見た平面図（略図）である。
【００２０】
コイルパターンは図３に示すような短冊状のシートを図４に示すように円筒形に巻いて、図３上の端点Ａとａ、Ｂとｂが電気的に接続され、コイルとして機能するようなパターン配線を行なう。両端の（＊１）および（＊２）は端子に導かれる。実際のボイスコイルとして使用する場合には、所定のインピーダンスが得られるように巻き数を調節する。
【００２１】
パターンの印刷方法は、図３に示した様な短冊状のボビン材料５にスクリーン印刷により一度に印刷してしまう方法、および、図５に示すように、円筒状に成形されたボビン材料６を断面円の中心を軸８として回転させ、導電樹脂をペン７や筆、または吹き付け機などを前記回転中心軸に平行に上下にスライドさせてコイルパターン２を描く方法の２通りが考えられる。
【００２２】
さらに、実際のボイスコイルとして使用するためには、端子へ導くための端点（図３および図４における＊１、＊２）が、コイルの上下位置において同じ方向に付いている方が、上記端子とプリント基板との接続時等には都合がよい。このため、スクリーン印刷の場合は、まず表側にパターン９を印刷した後、裏面にもパターン１０を印刷して端点が同方向になるよう電気的に接続する（図７）。この場合、表面裏面の電気的な結合は、図７では端点Ｃ−ｃで行う。
【００２３】
また、回転させて印刷をする場合は、同様なコイルパターンを両面に描くか、もしくは片面をポリシロキサン系耐熱樹脂で絶縁皮膜コートして図２に示すような多層構造にして端点を同方向に来るようにする。
【００２４】
この構成によれば、耐熱性を有するボイスコイルボビンに、導電材料を用いてコイルパターンを印刷するが、金属の微粉末が固着し、被固着体であるボビン素材表面と物理的に結合するために、極めて剥離が生じにくい。従って、従来の線材とボビンとを有機系接着剤で行なっていたものに比較すると、熱による接着剤の溶融、劣化が引き金となる線材のばらけといった現象が生じることがない。また、印刷されたコイルは所定の空隙を有して配置されており、熱による金属線の膨張の繰り返しで有機被膜が劣化し、ショートを起こすといった従来のコイル特有の現象からも解放される。
【００２５】
このボイスコイルを製造するにあたり、スクリーン印刷技術を用いて、コイルパターンを印刷することで、一度に多数個のボイスコイルが得られ、極めて短時間での量産が可能となる。印刷後は短冊状に打ち抜き、円筒状に巻くことでボイスコイルの完成となる。
【００２６】
皮膜材料として無機系のポリシロキサン系耐熱樹脂を用い、またボイスコイルボビン材料にセラミック系フィルムやアルミ、チタン、マグネシウム合金などの金属を用いることで、より耐熱性を向上させることが可能である。ボビンに金属を用いた場合には、表面にまずポリシロキサン系耐熱樹脂で絶縁被覆した後、導電材料を印刷する。
【００２７】
ポリシロキサン系樹脂による絶縁皮膜処理を施すことにより、従来のＳＶワニスなどに代表される有機高分子絶縁皮膜に比べて耐熱性が向上するだけでなく、より薄膜化が実現され、コイルの厚み減少と併せてボイスコイル全体の厚みを低減させることができる。従って、磁気回路における磁気ギャップを狭く設計することが可能となり、磁束密度の向上に伴いスピーカの能率を増すことができる。
【００２８】
以上により、ボイスコイルそのものの性能が向上するだけでなく、従来ボイスコイルの耐熱性の限界によって制限されていたスピーカの性能を、それらを構成している振動板、エッジ、磁気回路など他の部材の性能を限界まで引き出すことにより、音響特性に優れ、かつ高出力のスピーカを得ることができる。
【００２９】
【実施例】
（実施例１：コイルの作成）
コイルボビンとなる材料のポリイミドを円筒形に成形したフィルム（厚さ１００μｍ）にコイルパターンを線幅５００μｍ  厚さ２０μｍ  線間１００μｍで導電銀ペーストを用いて、図３に示されるようにパターン印刷したものに、絶縁皮膜処理のためポリシロキサン樹脂をコイルパターン印刷面に塗布し、乾燥後、恒温槽にて１００℃  １時間放置したものをコイルとした。
【００３０】
この本実施例の結果を、従来のＳＶワニスを絶縁皮膜として用いた線径０．２２ｍｍの銅線によるボイスコイルと、耐熱温度、厚さにおいて比較すると（表１）となり、本実施例品の上記性能において優位性が確認された。
【００３１】
【表１】
0003624559.tif 000003
【００３２】
（実施例２：ボイスコイルの作成）
ボイスコイルボビンとなる材料のポリイミドを円筒形に成形したフィルム（厚さ１００μｍ）にコイルパターンを線幅５００μｍ  厚さ５０μｍ  線間１０μｍで、巻幅およそ１０ｍｍとして、導電銀ペーストを用いてコイルパターンを印刷した。
【００３３】
コイルの右端から左端まで印刷して２００℃で１時間処理した後、折り返す前に最終端（左端）を残してポリシロキサン系耐熱樹脂を塗布し、乾燥後、恒温槽にて１００℃で１時間放置して硬化させた。同様の処理を折り返しのたびに行ない、２往復８０巻き相当の印刷を行なった。最後に、絶縁皮膜処理のためにポリシロキサン樹脂をコイルパターン印刷面に塗布し、乾燥後、恒温槽にて１００℃で１時間放置したものをボイスコイルとした。
【００３４】
この本実施例の結果を、従来のＳＶワニスを絶縁皮膜として用いた線径０．２２ｍｍの銅線によるボイスコイルと、耐熱温度、厚さ、能率（音圧）において比較すると（表２）となり、本実施例品の上記性能において優位性が確認された。
【００３５】
【表２】
0003624559.tif 000004
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明による音響用ボイスコイルは、コイルボビンを構成する材料に、導電材料を用いてコイルパターンを印刷し、そのパターン印刷された材料の表面に耐熱性を有するポリシロキサン樹脂を薄膜コーティング処理して絶縁皮膜を形成させたことにより、熱による劣化破壊の可能性があった有機系接着剤や有機系絶縁皮膜を排除したので、従来のコイルに比べて耐熱性が向上する。
【００３７】
また、スクリーン印刷により精密なパターンを多数同時に描けるため、一度の工程で大量の生産が可能となる。
【００３８】
さらに、強靱な樹脂であるポリシロキサンは薄膜化が容易であり、耐熱性を高めるために用いられるアルミなどの金属ボビン上に絶縁皮膜を形成させて用いることができる。これにより、導電樹脂印刷のためにボビンを非金属のものに限って選択する必要がなくなる。
【００３９】
また、薄膜樹脂上にさらに導電材料による印刷を施してコイルの多層構造を形成させることが可能であり、コイルの高密度化が図られる。
【００４０】
以上により、従来のボイスコイルに比べて、耐熱性、薄型化、および磁気回路における能率を向上させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るボイスコイルの構造断面図
【図２】本実施形態に係るボイスコイルの構造断面図
【図３】本実施形態に係るボイスコイルの印刷パターン図
【図４】本実施形態における円筒形に成形したボイスコイルの斜視図
【図５】本実施形態におけるボイスコイルの製造方法を示した図
【図６】本実施形態に係るボイスコイルの構造断面図
【図７】本実施形態に係るボイスコイルの印刷パターン図
【符号の説明】
１  ボビン用シート
２  コイルパターン
３  ポリシロキサン樹脂
４  金属シート
５  ポイスコイル材料
６  ボイスコイル材料
７  ペン
８  中心軸
９  表側パターン
１０  裏側パターン
【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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