(57)【要約】【課題】磁性体の中に導線のコイル部を埋設してなる圧粉体を有するコイル部品において、磁性体粉末を加圧成型する際の圧力を低減する。【解決手段】磁性体粉末として、内部構造が海綿状となっている多孔質磁性体粉末を用いる。多孔質磁性体粉末は、従来の中実構造の磁性体粉末に比べて同じ外圧に対する変形量が大きいため、加圧成型ステップＳ１８における圧力を大幅に低減することができる。また、コーティング処理ステップＳ１０において、加圧成型ステップＳ１８における多孔質磁性体粉末の変形に追従可能な程度の可撓性を備える熱硬化性コーティング層で多孔質磁性体粉末を被覆しておき、熱処理ステップＳ２０において熱硬化させることで、絶縁性および機械的強度の向上を図ることができる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜を被覆した導線を用いて形成したコイルを磁性体の内部に有するコイル部品であって、
前記磁性体は多孔質磁性体粉末を用いて形成されることを特徴とするコイル部品。
【請求項２】
多孔質磁性体粉末は金属粉であることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
【請求項３】
前記多孔質磁性体粉末の表面は有機樹脂のコーティング層で被覆され、
前記磁性体は前記コーティング層を熱硬化することにより一体に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル部品。
【請求項４】
前記多孔質磁性体粉末の表面は複数のコーティング層で被覆されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のコイル部品。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のコイル部品の製造方法であって、
金型に充填した多孔質磁性体粉末の内部に、絶縁膜を被覆した導線を用いて形成したコイルを埋設する工程と、
前記コイルの埋設された多孔質磁性体粉末を金型プレスして圧粉体を形成する工程と、
を含むコイル部品の製造方法。
【請求項６】
前記多孔質磁性体粉末の表面は有機樹脂のコーティング層で被覆されており、
前記コーティング層を熱硬化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のコイル部品の製造方法。
【請求項７】
前記多孔質磁性体粉末の表面は少なくとも二つのコーティング層で被覆されていることを特徴とする請求項６に記載のコイル部品の製造方法。
【請求項８】
前記コーティング層として、金型プレス時に可撓性を有するコーティング層を含むことを特徴とする請求項５〜７のうちいずれか一つに記載のコイル部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁膜を被覆した導線を用いて形成したコイルを磁性体の内部に有するコイル部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコイル部品は、まず絶縁膜を被覆した導線を用いて形成したコイルを金型内にセットし、次いで磁性体粉末と結合材との混合粉、または一種類の樹脂でコーティングされた磁性体粉末を金型内に充填し、それを加圧成型することで、製造されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、成型圧力が高いと、導線の絶縁膜が剥がれたり、磁性体粉末を被覆する樹脂が破れたりして絶縁性が低下し、電流損失が増大してしまう場合がある。また成型圧力が高いほど、加圧成型に必要なエネルギが増大し、製造コスト増大の要因となってしまうという問題もある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるコイル部品は、絶縁膜を被覆した導線を用いて形成したコイルを磁性体の内部に有するコイル部品であって、上記磁性体は多孔質磁性体粉末を用いて形成される。
【０００５】
本発明では、磁性体粉末として、多孔質磁性体粉末を用いる。多孔質磁性体粉末は、図１に示すように海綿状構造を備えており、従来使用されていた略球状かつ中実の磁性体粉末に比べ、同じ外圧に対する変形量が大きい。このため、この多孔質磁性体粉末を用いることにより、同じ成型密度の圧粉体を得るのに必要な成型圧力を低減することができる。また、従来より磁性体粉末の変形の自由度が増す分、充填密度のばらつきが低減されるという効果もある。
【０００６】
また本発明では、上記多孔質磁性体粉末の表面は有機樹脂のコーティング層で被覆され、上記磁性体は上記コーティング層を熱硬化することにより一体に形成されるのが好適である。これにより、圧粉体の機械的強度を強くすることができる。
【０００７】
また本発明では、上記多孔質磁性体粉末の表面は複数のコーティング層で被覆されているのが好適である。これにより、圧粉体に要求される複数の性能の両立をより容易に図ることができるようになる。一例として、熱硬化性シリコン樹脂層と熱硬化性エポキシ樹脂層とをコーティング層として用いた場合には、熱硬化性シリコン樹脂層によって高い絶縁性を確保し、かつ熱硬化性エポキシ樹脂層によって高い機械的強度を確保することができる。なお、この場合、熱硬化性エポキシ樹脂層は熱硬化性シリコン樹脂層より外側に設けるのが望ましい。これにより、熱硬化性シリコン樹脂層の膨潤を抑制することができる。
【０００８】
また本発明では、上記コーティング層として、金型プレス時に可撓性を有するコーティング層を含むのが好適である。これにより、多孔質磁性体粉末の変形に追従してコーティング層が撓むため、より確実に磁性体の絶縁性を保つことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかるコイル部品の製造方法について図１〜図５を参照して説明する。図１は、多孔質磁性体粉末１０の外観図、図２は、本実施形態にかかるコイル部品の製造方法のフローチャート、図３は、本実施形態にかかる空芯コイル１４の斜視図、図４は、本実施形態にかかる圧粉体１６の斜視図、また図５は、本実施形態にかかるコイル部品としてのチョークコイル２０の斜視図である。
【００１０】
多孔質磁性体粉末１０は、図１に示すように、その内部全域にわたってポーラスを有し、いわゆる海綿状の内部構造を備える例えば純鉄の粉末である。海綿状の内部構造を備えるため、従来の中実構造のものに比べて外圧に対する変形量が大きい。この多孔質磁性体粉末１０は、例えば鉄鉱石を還元した後、粉砕することによって得られる純鉄粉であり、その平均粒径は、例えば３０μｍである。
【００１１】
この多孔質磁性体粉末１０の表面に、有機樹脂のコーティング層が形成される（コーティング処理ステップＳ１０）。ここでは、第一層目として、例えば、熱硬化性シリコン樹脂層が形成される（熱硬化性シリコン樹脂層の形成ステップＳ１０ａ）。この熱硬化性シリコン樹脂は絶縁性を有する。なお、この被覆処理は、例えばコーティング前の多孔質磁性体粉末１０に対する熱硬化性シリコン樹脂層の質量比が、１．５〜３．５％となるように行われる。
【００１２】
このステップＳ１０ａは、加熱しながら行われる。この加熱処理により熱硬化性シリコン樹脂層は熱硬化することになるが、次の条件が満たされるように設定されるのが好適である。
１．熱硬化性シリコン樹脂層が、後の加圧成型ステップＳ１８（後述）における多孔質磁性体粉末１０の変形に、できるだけ割れ等を生じることなく追従して撓む可撓性を有すること。
２．熱硬化性シリコン樹脂層が、後の充填ステップＳ１６（後述）など、加圧成型ステップＳ１８以前の工程において、外力の作用による割れ、欠け、または剥がれ等が生じない程度の硬度を備えること。
これら条件１および２を満たすことで、各製造工程における熱硬化性シリコン樹脂層の割れや剥がれが抑制され、圧粉体１６（図４；後述）においてより確実に絶縁性を確保することができる。上記条件１および２を満たすステップＳ１０ａの熱処理条件は、コーティング層の材質（成分）などによって異なる。一例として、熱硬化性シリコン樹脂層の場合については、熱処理条件を、処理温度：１２０℃〜２００℃、加熱時間：６０分〜１２０分、に設定することで、上記条件が満たされる。
【００１３】
なお、熱処理ステップＳ２０の前にさらに熱処理（例えば第二層目以降のコーティング層を形成するときの熱処理）を行うときは、既にコーティング済みのコーティング層（例えば第一層目）が、その追加の熱処理後に上記条件１および２を満たすように、熱処理条件を設定する必要がある。このため、内側のコーティング層としては、追加の熱処理（例えば被覆時の熱処理）によって硬度が大きく変化しないように、熱硬化がかなり進行して加熱による硬度変化が小さい状態（例えばそのコーティング層の熱硬化による最大硬度の８割程度の硬度となる状態）でも上記条件１および２を満たすような、外側のコーティング層より柔軟性の高いコーティング層を用い、その状態まで熱処理を行っておくのが望ましい。
【００１４】
次いで、熱硬化性シリコン樹脂層の外側に、第二層目のコーティング層として、例えば、絶縁性を有する熱硬化性エポキシ樹脂層が形成される（熱硬化性エポキシ樹脂層の形成ステップＳ１０ｂ）。この被覆処理は、例えばコーティング前の多孔質磁性体粉末１０に対する熱硬化性エポキシ樹脂層の質量比が、１％以下となるように行われる。また、外側層は内側層より薄く形成するのが望ましい。外側層が厚いと、熱処理時に内部応力が緩和し、圧粉体１６（図４）の寸法精度が悪くなるからである。さらに、内側層（特に最内層）は、絶縁性確保の観点から厚い方が望ましい。
【００１５】
このステップＳ１０ｂも、加熱しながら行われる。ここでの加熱処理により熱硬化性エポキシ樹脂層は若干熱硬化することになるが、ここでの熱処理条件も、上記条件１および２を満たすように設定されるのが好適である。ただし、この場合は、内側の熱硬化性シリコン樹脂層より、熱硬化性エポキシ樹脂層の硬度が低く、かつ柔軟性が高くなるように設定するのがさらに好適である。こうすることで、後の加圧成型ステップＳ１８において変形する多孔質磁性体粉末（および熱硬化性シリコン樹脂層）の隙間に熱硬化性エポキシ樹脂層が進入しやすくなり、圧粉体１６（図４）ひいてはチョークコイル２０としての機械的強度が一層向上される。なお、この場合における条件１および２を満たす熱処理条件は、熱硬化性シリコン樹脂とは材質（成分）が異なるため上記ステップＳ１０ａの場合とは異なり、例えば、処理温度：８０℃〜１００℃、加熱時間：３０分〜６０分、に設定される。また、このステップＳ１０ｂが最も外側のコーティング層に対しての熱処理である場合、ステップＳ１０ｂでは最外コーティング層の熱硬化があまり進行していない状態（未硬化状態）までに留めておき、熱処理ステップＳ２０において熱硬化が完了するようにするのが好適である。
【００１６】
一方、図３に示すように、ポリウレタン等の絶縁被膜を有する導線１２がコイル状に巻回され、コイル部１４ａを有する空芯コイル１４が形成される（コイル形成ステップＳ１２）。ここで、導線としては、例えば銅線、銀線、金線等を用いることができ、またその断面は、例えば丸形や角形等の任意の形状に形成することができる。
【００１７】
そして、この空芯コイル１４が図示しない成型用金型にセットされ（セッティングステップＳ１４）、ステップＳ１０において複数（上述の例では二つ）のコーティング層で被覆された多孔質磁性体粉末１０が、その成型用金型内に充填される（充填ステップＳ１６）。
【００１８】
次いで、多孔質磁性体粉末１０が加圧成型され、図４に示すような、磁性体１６ａの中に空芯コイル１４の埋設された圧粉体１６が形成される（加圧成型ステップＳ１８）。このステップＳ１８における加圧成型時の圧力は、４００〜６００ＭＰａとすることができる。同じ密度の圧粉体１６を生成するのに従来の略球状かつ中実の磁性体粉末の場合には８００〜１２００ＭＰａ必要であったのに対し、大幅に低減しているのがわかる。
【００１９】
こうして形成された圧粉体１６に対し、熱処理が施される（熱処理ステップＳ２０）。この工程により、熱硬化性のコーティング層（すなわち本実施形態では熱硬化性シリコン樹脂層および熱硬化性エポキシ樹脂層）が熱硬化し、圧粉体１６の機械的強度が向上される。ここでの熱処理条件は、例えば処理温度：１５０〜２００℃、加熱時間：６０〜９０分に設定される。以上のステップＳ１０〜Ｓ２０を経て形成された圧粉体１６における磁性体１６ａの成型密度は、例えば４〜７ｇ／ｃｍ３となる。
【００２０】
次に、図５に示すように、折り曲げ加工の施された金属端子１８ａ，１８ｂが磁性体１６ａの側面に装着される。そして、金属端子１８ａ，１８ｂは、磁性体１６ａの外部に突出した導線１２の端部としての端子１２ａ，１２ｂに、それぞれ、溶接、はんだ、あるいは導電性接着剤によって接続され（端子形成ステップＳ２２）、チョークコイル２０が形成される。
【００２１】
なお、必要に応じて、磁性体１６ａの表面に熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂あるいはガラス質被覆剤を塗布し、熱処理や紫外線処理を施すことにより、絶縁性および機械的強度の更なる向上を図るようにしてもよい。また、多孔質磁性体粉末１０の表面（多孔質磁性体粉末１０と一層目のコーティング層との界面）に酸化皮膜を形成し、この部分における絶縁性を更に高めるようにしてもよい。
【００２２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、図６に示すように、予め金属端子３２ａ，３２ｂの接続された導線３０（コイル部３０ａを備える）を用いて（図６（ａ））、上記ステップＳ１０〜Ｓ２０と同様の工程によって圧粉体３４（磁性体３４ａを備える）を形成し（図６（ｂ））、圧粉体３４の外側に突出した金属端子３２ａ，３２ｂを折り曲げ成形することにより、チョークコイル３６を形成してもよい（図６（ｃ））。また、例えば、図７に示すような、金属端子４２ａ，４２ｂの接続された導線４０（コイル部４０ａを備える）が磁性体４４ａに埋設されたチョークコイル４４であっても、上記ステップＳ１０〜Ｓ２０と同様の工程によって製造することができる。
【００２３】
また、多孔質磁性体粉末を、二層以上の異なるコーティング層で被覆してもよい。また、最外層として熱可塑性樹脂を用いてもよい。ただしこの場合において、熱可塑性樹脂は、少なくとも加圧成形ステップＳ１８において、多孔質磁性体粉末の変形にできるだけ割れ等を生じることなく追従する程度の可撓性を有するのが望ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁性体粉末として多孔質磁性体粉末を用いることにより、加圧成型時の圧力を大幅に低減することができるため、加圧成型時に生じる被覆の破れによる絶縁性の低下が抑制されるとともに、加圧成形に必要なエネルギを低減し、製造コストを削減することができるようになる。また、少なくとも加圧成型時において多孔質磁性体粉末の変形に追従する程度の可撓性を有するコーティング層によって多孔質磁性体粉末を被覆することにより、圧粉体の絶縁性および機械的強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるコイル部品において使用される多孔質磁性体粉末の外観図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるコイル部品の製造方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態にかかるコイル部品の空芯コイルの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるコイル部品の圧粉体の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるコイル部品としてのチョークコイルの斜視図である。
【図６】本発明の別の実施形態にかかるコイル部品の製造工程における空芯コイル、圧粉体、およびチョークコイルを示す斜視図である。
【図７】本発明の別の実施形態にかかるコイル部品としてのチョークコイルの斜視図である。
【符号の説明】
１０　多孔質磁性体粉末、１２，３０，４０　導線、１４　空芯コイル、１４ａ，３０ａ，４０ａ　コイル部、１６，３４　圧粉体、１６ａ，３４ａ，４４ａ
磁性体、２０，３６，４４　チョークコイル。
【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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