(57)【要約】【課題】コイル形状の保持性能を高める。【解決手段】コイル用平角電線１０は、横断面が平角形状の平角導体１１を絶縁被覆層１２で被覆したものである。平角導体１１は、銅で形成されており、その純度が４Ｎ以上であると共に、結晶粒度が０．０６０ｍｍ以上であり、且つ０．２％耐力が１００ＭＰａ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面が平角形状の平角導体を絶縁被覆層で被覆したコイル用平角電線であって、
前記平角導体は、銅で形成されており、その純度が４Ｎ以上であると共に、結晶粒度が０．０６０ｍｍ以上であり、且つ０．２％耐力が１００ＭＰａ以下であるコイル用平角電線。
【請求項２】
請求項１に記載されたコイル用平角電線において、
前記絶縁被覆層が電着皮膜で構成されているコイル用平角電線。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたコイル用平角電線において、
前記平角導体の抵抗率が１．７３μΩ・ｃｍ以下であるコイル用平角電線。
【請求項４】
横断面が平角形状の平角導体を絶縁被覆層で被覆したコイル用平角電線の製造方法であって、
純度が４Ｎ以上の銅で形成された平角導体を焼鈍することにより、結晶粒度を０．０６０ｍｍ以上で且つ０．２％耐力を１００ＭＰａ以下にする工程を含むコイル用平角電線の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載されたコイル用平角電線の製造方法において、
前記平角導体を焼鈍する工程をバッチ式で行うコイル用平角電線の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載されたコイル用平角電線の製造方法において、
前記焼鈍の温度を１５０〜１０００℃及び時間を１秒〜１００時間とするコイル用平角電線の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載されたコイル用平角電線の製造方法において、
前記平角導体を焼鈍する工程を連続式で行うコイル用平角電線の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載されたコイル用平角電線の製造方法において、
前記焼鈍の温度を５００〜９００℃及び時間を１〜６０秒とするコイル用平角電線の製造方法。
【請求項９】
横断面が平角形状の平角導体を絶縁被覆層で被覆したコイル用平角電線を巻回して形成されたコイルであって、
前記平角導体は、銅で形成されており、その純度が４Ｎ以上であると共に、結晶粒度が０．０６０ｍｍ以上であり、且つ０．２％耐力が１００ＭＰａ以下であるコイル。
【請求項１０】
請求項９に記載されたコイルにおいて、
前記コイル用平角電線の隣接するコイル形成部分間に融着層が介在していないコイル。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載されたコイルにおいて、
前記コイル用平角電線の曲げ径の最小値が２０００μｍ以下であるコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル用平角電線及びその製造方法、並びにそれを用いたコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等のモバイル機器のインダクタ部品では、電池の長寿命化を図るため、コイルの小型化及び高占積率化が求められている。そして、かかる要求に応えるコイルとして、平角状の電線を巻回した構成のものが挙げられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、冷間加工により平角状に形成した銅線の外周に電着塗装で絶縁層を設けたコイル用平角電線が開示されている。特許文献２には、外周形状を例えば正六角形等の隣接する絶縁電線と密接する形状に形成したコイル用平角電線が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０９３７８号公報
【特許文献２】特開２００９−０２６６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイルの小型化を図るために電線の曲げ径を小さくすると、電線の弾性反発力が大きくなるため、熱可塑性樹脂の融着層が介在してコイル形状を保持していても、例えばコイルをリフローや磁性粉を用いた高温焼結のために高温下熱処理した場合、融着層が融解して電線の弾性反発力によりコイル形状が解けてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、コイル形状の保持性能を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、横断面が平角形状の平角導体を絶縁被覆層で被覆したコイル用平角電線であって、前記平角導体は、銅で形成されており、その純度が４Ｎ以上であると共に、結晶粒度が０．０６０ｍｍ以上であり、且つ０．２％耐力が１００ＭＰａ以下であるものである。
【０００８】
本発明は、横断面が平角形状の平角導体を絶縁被覆層で被覆したコイル用平角電線の製造方法であって、純度が４Ｎ以上の銅で形成された平角導体を焼鈍することにより、結晶粒度を０．０６０ｍｍ以上で且つ０．２％耐力を１００ＭＰａ以下にする工程を含む。
【０００９】
本発明は、横断面が平角形状の平角導体を絶縁被覆層で被覆したコイル用平角電線を巻回して形成されたコイルであって、前記平角導体は、銅で形成されており、その純度が４Ｎ以上であると共に、結晶粒度が０．０６０ｍｍ以上であり、且つ０．２％耐力が１００ＭＰａ以下である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、平角導体が銅で形成されており、しかも、その純度が４Ｎ以上であると共に、結晶粒度が０．０６０ｍｍ以上であり、且つ０．２％耐力が１００ＭＰａ以下であることから、比較的柔らかく、従って、曲げ径が小さいコイルであっても、高いコイル形状の保持性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るコイル用平角電線の斜視図である。
【図２】実施形態に係るコイル用平角電線の変形例の斜視図である。
【図３】実施形態に係るコイル用平角電線の製造方法の工程順を示す図である。
【図４】実施形態に係るコイルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（コイル用平角電線）
図１及び２は、実施形態に係るコイル用平角電線１０を示す。本実施形態に係るコイル用平角電線１０は、携帯電話等のモバイル機器のインダクタ部品としてのコイルを製造するためのものである。
【００１４】
本実施形態に係るコイル用平角電線１０は、横断面が平角形状の平角導体１１と、それを被覆する絶縁被覆層１２とを備える。コイル用平角電線１０の横断面形状は、図１に示すような角部が円弧状に形成された横長矩形状であってもよく、また、図２に示すような一対の平行な長辺とそれらの両側のそれぞれを連結する円弧状の側辺とからなる陸上競技のトラック形状であってもよい。コイル用平角電線１０の幅は例えば０．１〜１０ｍｍであり、特に小型のコイルを製造するためのものでは例えば０．１〜０．５ｍｍである。コイル用平角電線１０の厚さは例えば０．０１〜２．０ｍｍであり、特に小型のコイルを製造するためのものでは例えば０．０１〜０．１ｍｍである。
【００１５】
平角導体１１は銅で形成されている。
【００１６】
平角導体１１を形成する銅の純度は４Ｎ以上（純度９９．９９％以上）であり、好ましくは５Ｎ以上（純度９９．９９９％以上）であり、また、コスト抑制の観点から、好ましくは６Ｎ以下（純度９９．９９９９％以下）である。
【００１７】
平角導体１１を形成する銅の結晶粒度は０．０６０ｍｍ以上であり、好ましくは０．０８０ｍｍ以上、より好ましくは０．１００ｍｍ以上であり、また、脆弱性を抑制する観点から、好ましくは０．２００ｍｍ以下、より好ましくは０．１８０ｍｍ以下である。ここで、銅の結晶粒度は、ＪＩＳ  Ｈ０５０１に基づいて測定される。
【００１８】
平角導体１１を形成する銅の０．２％耐力は１００ＭＰａ以下であり、コイル形状の保持性能の観点から、好ましくは９０ＭＰａ以下、より好ましくは８０ＭＰａ以下であり、また、好ましくは５０ＭＰａ以上、より好ましくは６０ＭＰａ以上である。ここで、０．２％耐力は、ＪＩＳ Ｚ２２４１  １３（耐力）のオフセット法に基づいて測定される。
【００１９】
平角導体１１の体積固有抵抗は、好ましくは１．７３μΩ・ｃｍ以下、より好ましくは１．７２μΩ・ｃｍ以下である。ここで、抵抗率は、ＪＩＳ Ｃ３２１６−５  ３項に基づいて測定される。
【００２０】
絶縁被覆層１２は電着皮膜で構成されている。平角導体１１を形成する銅の結晶粒度は０．０６０ｍｍ以上と大きく、従って、本実施形態に係るコイル用平角電線１０を用いてコイルを製造した場合、平角導体１１の表面にサイズの大きな凹凸が形成されるものの、電着皮膜の絶縁被覆層１２は、平角導体１１との密着性が高く、平角導体１１の表面の凹凸に追随して変形し、従って、絶縁被覆層１２の平角導体１１からの剥離を抑制することができる。
【００２１】
絶縁被覆層１２の厚さは、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上であり、また、好ましくは５０μｍ以下である。また、絶縁被覆層１２の厚さのバラツキは、好ましくは±７μｍ以内、より好ましくは±５μｍ以内である。
【００２２】
（コイル用平角電線の製造方法）
実施形態に係るコイル用平角電線１０の製造方法は、図３に示す通り、伸線加工工程、冷間加工工程、焼鈍工程、油分除去工程、及び電着塗装工程を含む。
【００２３】
ここで、これらの工程は、それぞれの工程をバッチ式で行ってもよく、また、全ての工程を連続式で行ってもよく、さらに、例えば伸線加工工程及び冷間加工工程を連続式で行った後、焼鈍工程のみをバッチ式で行い、それ以降の油分除去工程及び電着塗装工程を連続式で行う場合のようにバッチ式と連続式とを組み合わせて行ってもよい。
【００２４】
＜伸線加工工程＞
伸線加工工程では、母線としての純度４Ｎ以上の高純度銅の荒引線を細径化して横断面が円形の丸線に伸線加工する。伸線加工としては、一般的には、荒引線を伸線ダイスに通す加工が挙げられる。荒引線の外径は例えば８．０ｍｍであり、伸線後の丸線の外径は例えば０．０５〜０．２ｍｍである。なお、伸線加工は通常は多段階で行い、例えば、まず外径が８．０ｍｍの荒引き線を外径が２．６〜３．２ｍｍとなるように伸線し、次いで０．６〜０．８ｍｍとなるように伸線し、さらに０．０５〜０．２ｍｍとなるように伸線する。
【００２５】
＜冷間加工工程＞
冷間加工工程では、伸線工程で伸線した丸線を横断面が平角形状の平角導線に冷間加工する。冷間加工としては、例えば、丸線を圧延機のローラー間に通す圧延加工、丸線をダイスに通す加工等が挙げられる。なお、圧延加工の場合、厚さ方向及び幅方向のそれぞれで圧延加工することにより図１に示す構成の平角導体１１を得ることができ、また、厚さ方向のみ圧延加工することにより図２に示す構成の平角導体１１を得ることができる。
【００２６】
＜焼鈍工程＞
焼鈍工程では、熱処理により、平角導体１１を形成する銅の結晶粒度が０．０６０ｍｍ以上となり、且つ０．２％耐力が１００ＭＰａ以下となるように物性調整を行う。
【００２７】
焼鈍工程は、長さ方向の特性を均一化させる観点からはバッチ式で行うことが好ましく、その場合、冷間加工工程後の平角導体１１を巻回したボビンを熱処理炉に投入後、所定の昇温速度で炉内の温度を所定の保持温度まで高め、その保持温度で所定の保持時間を保持した後、所定の降温速度で炉内の温度を低下させることが好ましい。このとき、昇温速度は、好ましくは２０℃／ｈ以上、より好ましくは５０℃／ｈ以上であり、また、好ましくは２０００℃／ｈ以下、より好ましくは１０００℃／ｈ以下である。保持温度（焼鈍温度）は、好ましくは１５０℃以上、より好ましくは２００℃以上であり、また、好ましくは１０００℃以下、より好ましくは８００℃以下である。保持時間（焼鈍時間）は、好ましくは１秒間以上、より好ましくは１０秒間以上であり、また、好ましくは１００時間以下、より好ましくは８０時間以下である。降温速度は、好ましくは１０℃／ｈ以上、より好ましくは２０℃／ｈ以上であり、また、好ましくは２０００℃／ｈ以下、より好ましくは１０００℃／ｈ以下である。また、焼鈍工程を連続式で行う場合、熱処理条件は好ましくは焼鈍温度５００〜９００℃で焼鈍時間１〜６０秒、より好ましくは焼鈍温度６００〜８００℃で焼鈍時間１〜１０秒である。
【００２８】
焼鈍工程は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００２９】
＜油分除去工程＞
油分除去工程では、平角導体１１の表面に付着した油分を洗浄除去する。この洗浄は、例えば、平角導体１１を洗浄液に浸漬して引き上げた後、窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて平角導体１１に付着した洗浄液を飛散させることにより行うことができる。
【００３０】
ここで、洗浄液としては、例えば、水（温水）、有機溶剤等が挙げられる。洗浄液を水とする場合、水温は例えば１０〜６０℃である。洗浄液には洗剤を含めてもよい。
【００３１】
＜電着塗装工程＞
電着塗装工程では、平角導体１１の表面に電着塗装を施して電着皮膜の絶縁被覆層１２を設ける。具体的には、平角導体１１を電着液に連続して通過させると共に平角導体１１を一方の電極として電着液に電圧を印加することにより平角導体１１の表面に絶縁被膜を付着させ、そして、それを焼付炉に通して平角導体１１に付着した絶縁被膜を焼き付けることにより絶縁被覆層１２を形成する。
【００３２】
ここで、電着塗装に用いる電着液は、アニオン型のものであってもよく、また、カチオン型のものであってもよい。電着液に含まれる樹脂成分としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ・アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
【００３３】
上記のうち、分子骨格中にシロキサン結合を有し、分子中にアニオン性基を有するブロック共重合ポリイミドを樹脂成分とし、それに加えて塩基性化合物、水溶性極性溶媒、水及びブロック共重合ポリイミドの貧溶媒を含有するサスペンジョン型電着組成物が好ましい。電着液がこのサスペンジョン型電着組成物の場合、電着液の固形分濃度は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上であり、また、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。
【００３４】
電着液の粘度は、好ましくは１ｍＰａ・ｓ以上であり、また、好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは２０ｍＰａ・ｓ以下である。電着液の粘度はＢ型粘度計により測定される。電着液のｐＨは、好ましくは７以上であり、また、好ましくは９以下、より好ましくは８以下である。電着液のｐＨはｐＨメーターにより測定される。
【００３５】
電着液への電圧印加は、定電流法で行ってもよく、また、定電圧法で行ってもよい。その印加電圧は、好ましくは４０Ｖ以上、より好ましくは５０Ｖ以上であり、また、好ましくは１００Ｖ以下、より好ましくは８０Ｖ以下である。
【００３６】
電着液の液温は、好ましくは１０以上、より好ましくは１５℃以上であり、また、好ましくは３０℃以下、より好ましくは２５℃以下である。平角導体１１の電着液への浸漬時間は、好ましくは５秒以上、より好ましくは３０秒以上であり、また、好ましくは１２０秒以下、より好ましくは６０秒以下である。なお、浸漬時間は、平角導体１１の走行速度の設定によって調節することができる。
【００３７】
電着塗装工程では、電着液を入れた槽を隔室に収容し、低真空雰囲気（１００Ｐａ以上）或いは窒素ガス雰囲気で平角導体１１の電着液への浸漬を行ってもよい。
【００３８】
焼付処理温度、つまり、焼付炉の炉内温度は、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１５０℃以上、更に好ましくは２００℃以上であり、また、好ましくは６００℃以下、より好ましくは５５０℃以下、更に好ましくは５００℃以下である。焼付処理時間は、好ましくは３００秒以上、より好ましくは６００秒以上であり、また、好ましくは１８００秒以下である。なお、焼付処理時間は、平角導体１１の走行速度の設定によって調節することができる。
【００３９】
焼付処理は、単一の焼付処理温度により一段階で行ってもよく、また、相互に異なる焼付処理温度の多段階で行ってもよい。後者の場合、例えば、各段階での焼付処理時間を１００〜６００秒の一定としつつ、第１段階では焼付処理温度を１５０〜１８０℃とし、第２段階では第１段階よりも焼付処理温度を高く設定して１８０〜２１０℃とし、第３段階では第２段階よりもさらに焼付処理温度を高く設定して２１０〜２４０℃とし、最後に室温まで冷却する焼付処理が挙げられる。このように焼付処理温度を順次高く設定することにより絶縁被覆層１２における発泡を抑制することができる。
【００４０】
（コイル）
図４は、本実施形態に係るコイル用平角電線１０を用いて製造されたコイル２０を示す。このコイル２０は、携帯電話等のモバイル機器のインダクタ部品として用いられるものである。
【００４１】
本実施形態に係るコイル２０は、いわゆるアルファ巻きコイルであり、一方のリード部分２１ａ及びそれに続く一方の巻回部分２２ａと他方のリード部分２１ｂ及びそれに続く他方の巻回部分２２ｂとを有する。巻回部分２２ａ，２２ｂの形状は、円形であってもよく、その場合の外径は２００〜５０００μｍであり、また、楕円形であってもよく、その場合の外径は、短径が１００〜５０００μｍ及び長径が２００〜１００００μｍである。
【００４２】
一方の巻回部分２２ａは、一方のリード部分２１ａに続いて厚さ方向に曲げられると共に外側から内側に重畳するように反時計回りに巻回されて構成されている。他方の巻回部分２２ｂは、一方の巻回部分２２ａの内側から側方に張り出すのに続いて厚さ方向に曲げられると共に内側から外側に重畳するように反時計回りに巻回されて構成され、他方のリード部分２１ｂに続いている。そして、それらの一方及び他方の巻回部分２２ａ，２２ｂは、重なって側面同士が当接すると共に、一方及び他方のリード部分２１ａ，２１ｂがそれらの巻回部分２２ａ，２２ｂを挟んで平行に引き出されるように設けられている。
【００４３】
以上の構成の本実施形態に係るコイル２０によれば、コイル用平角電線１０における平角導体１１が４Ｎ以上の高純度の銅で形成されているので、従来の一般的な同一サイズ及び同一形状のものに比べて導体抵抗が低く、従って、コイル２０の抵抗も低くなって高性能を得ることができる。
【００４４】
本実施形態に係るコイル２０を構成するコイル用平角電線１０の曲げ径の最小値、従って、一方及び他方の巻回部分２２ａ，２２ｂの最も内周側の部分の曲げ径は、コイル２０の小型化を図る観点から、好ましくは２０００μｍ以下、より好ましくは１５００μｍ以下であり、また、コイル形状の保持性能の観点から、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上である。コイル２０を小型化すると、電線の弾性反発力によりコイル形状が解けてしまうという問題があるが、本実施形態に係るコイル２０によれば、コイル用平角電線１０における平角導体１１が銅で形成されており、しかも、その純度が４Ｎ以上であると共に、結晶粒度が０．０６０ｍｍ以上であり、且つ０．２％耐力が１００ＭＰａ以下であることから、比較的柔らかく、従って、曲げ径が小さい小型のコイル２０であっても、高いコイル形状の保持性能を得ることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態に係るコイル２０は、コイル用平角電線１０の隣接するコイル形成部分間、従って、一方及び他方の巻回部分２２ａ，２２ｂのそれぞれの重畳された外側部分の内周面と内側部分の外周面との間、並びに一方及び他方の巻回部分２２ａ，２２ｂの側面間に、熱可塑性樹脂等の融着層が介在していない。本実施形態に係るコイル２０によれば、コイル用平角電線１０における平角導体１１が比較的柔らかく、従って、コイル用平角電線１０の隣接するコイル形成部分間に融着層が介在していなくても、高いコイル形状の保持性能を得ることができる。しかも、融着層が介在しないのでコイル２０の小型化を図ることができる。加えて、コイル２０をリフローや磁性粉を用いた高温焼結のために高温下熱処理した場合でも、融着層が融解してコイル用平角電線１０の弾性反発力によりコイル形状が解けてしまうこともない。
【００４６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、絶縁被覆層１２が電着皮膜である構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、絶縁被覆層１２が電着皮膜以外の絶縁皮膜である構成であってもよい。
【００４７】
上記実施形態では、焼鈍工程の後に油分除去工程を行ったが、特にこれに限定されるものではなく、油分除去工程を冷間加工工程と焼鈍工程との間に行ってもよい。また、油分除去工程の後にエッチング加工等により平角導体１１の表面層を除去する工程を行ってもよい。
【００４８】
上記実施形態では、アルファ巻きのコイル２０としたが、特にこれに限定されるものではなく、幅方向にエッジワイズ曲げ加工が施されると共に螺旋状に巻回された構成であってもよい。この場合、コイル２０は、曲げ加工部分の曲げ外周部で曲げに沿って生じる伸び歪みを均一化させる観点から、横断面形状が一対の平行な長辺とそれらの両側のそれぞれを連結する円弧状の側辺とからなる陸上競技のトラック形状である図２に示す構成のコイル用平角電線１０で構成されていることが好ましい。
【００４９】
上記実施形態では、コイル用平角電線１０の隣接するコイル形成部分間に融着層が介在していない構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、コイル形成部分間にポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂の融着層が介在した構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、コイル用平角電線及びその製造方法、並びにそれを用いたコイルについて有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  コイル用平角電線
１１  平角導体
１２  絶縁被覆層
２０  コイル
２１ａ，２１ｂ  リード部分
２２ａ，２２ｂ  巻回部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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