(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と磁性体粉末等を混練させた磁性体モールド樹脂で空芯コイルを封止するモールドコイルの製造方法において、該空芯コイルの巻き芯を貫通できる形状に磁性体モールド材料を成形する工程と、金型内キャビティの巻き芯延長線上両面に摺動し、キャビティ面より小さな加圧パンチを有する金型を用い、該成形材料の少なくとも一部がパンチ雌型内に入り、かつ該空芯コイルの巻き芯内に挿入した状態にセットする工程と、該成形材料の少なくとも一部が加熱により溶融後、加圧パンチを摺動することによりプラスチック圧縮成形法にて加圧モールドさせる工程を有する一体型モールドコイルの製造方法。
【請求項２】
該成形金型内に、樹脂を選択的に排出する機構を設け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。
【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２００８−４００５において、プラスチック成形法により高精度に巻き線を埋設し、材料ロスが少なく、低コストの高性能モールドコイルの製造方法成形を提案した。
【０００７】
また、出願人は先に出願した特願２００９−２６７３５０において、供給材料を分離することなく、さらに高精度に巻き線を埋設でき、材料ロスが少なく、低コストの高性能モールドコイルの製造方法成形を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−４００５号公報
【特許文献１】特開２００９−２６７３５０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２００８−４００５は供給する材料が2つ分かれ、モールド工程が複雑化している上、粉末形式の材料供給の場合は成型体内部に気泡の巻きこみが発生しやすかった。
【００１０】
また、先に出願した特願２００９−２６７３５０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、図１比較型キャビティ１と摺動するパンチ、それぞれ単独に摺動可能な位置出しピン２、支持ピン３等によって構成された金型を使用し巻き線を位置出しピン２と支持ピン３により指定した位置に保持した後、モールド樹脂を段階的に加圧成形する手法である。
【００１１】
モールド樹脂は数段階に分けて加圧され、通常１段階の加圧の後、位置出しピン２を所定の位置に移動し、２段階目の加圧をする。最後に支持ピン３を所定の位置に移動し３段階目の加圧を実施する。
【００１２】
このように数度に分ける加圧は工程を複雑にするため、装置コストや工数がかかる上、支持ピンや、位置出しピンは直接モールド樹脂に接触しながら摺動するため、ピンとガイドの摩耗が激しく型寿命に問題がある。
【００１３】
また、各ピンとピンガイドとの隙間には樹脂や、混練材料が流れ込み固着するので、剥がす工程や異物の洗浄除去等に工数がかかる上、型の消耗やガタが発生するため型構造が大型になり、消耗の少ない高硬度な材質等を用いる必要がありコスト高なっている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
樹脂と磁性体粉末等を混練させた磁性体モールド樹脂で空芯コイルを封止するモールドコイルの製造方法において、該空芯コイルの巻き芯を貫通できる形状に磁性体モールド材料を成形する工程と、金型内キャビティの巻き芯延長線上両面に摺動する加圧パンチを有する金型を用い、該成形材料の少なくとも一部がパンチ雌型内に入り、かつ該空芯コイルの巻き芯内に挿入した状態にセットする工程と、該成形材料の少なくとも一部が溶融後、加圧パンチを摺動することによりプラスチック圧縮成形法にて加圧モールドさせる工程を有した一体型モールドコイルを製造することを特徴とする。
【００１５】
金型内に選択的に樹脂が多く排出される隙間１１を故意に設けたことを特徴とするモールドコイルの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のモールドコイルの製造方法は、金型内にセットした例えば中央支持巻き線４の巻き芯に予め巻き芯内に入る大きさに例えば粉末圧縮成型で作成した円筒状のペレット１６を用意し、巻き芯を貫通し、金型内に形成した上パンチ雌型部分１３と下パンチ雌型部分１４に入る様に該ペレット１６をいれ、該ペレットが溶融状態で上パンチ１７および下パンチ１５を摺動することによりコイル一体型のモールドコイルを形成するものである。
【００１７】
該製造方法では、一度金型内に供給するペレット１６を例えば円筒状に成形するため、供給材料成形時に内部の気泡を除去することが可能となり、モールドコイル内の気泡を軽減することができる。
【００１８】
該製造方法では、上パンチ又は下パンチがそれぞれ単独や同期して動くことが可能であるので、モールド樹脂流動圧力や流れ方によって、巻き線へのダメージや巻き線位置のずれが少ない流動が可能で、例えば、中央支持巻き線４のような巻き線構造では、中央を支持し上下から同様にモールド樹脂を流動させることにより、巻き線の位置ずれや巻き線ストレスを極端に軽減することができる。
【００１９】
さらに、ペレット16は位置出しピン２のように巻き線位置を規定することが可能であるので、モールドコイルの特性や外観のバラツキを軽減することができ、位置出しピン等の金型内に複雑な機構を複数作る要因が軽減でき、金型コストやメンテナンス費用が軽減できる。
【００２０】
また、上パンチ又は下パンチのどちらかが加圧状態であれば、金型内に設けた隙間１１より選択的に樹脂成分を多く含んだモールド樹脂を排出することが可能であるので、どちらか一方の面のみに上下面どちらかの一部におうとつを作れば良く、高さ制限の厳しい面実装コイルなどに対応がしやすい。例えば、出っ張っていれば出っ張り部分のみ削れば良いし、へこんでいても一部であるので、特性への影響が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は従来工法を説明するために用いる金型の位置出しピン支持ピン構造を示した斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施例１で用いる巻き線の厚み方向中央に端末がある中央支持構造の巻き線の図である。
【図３】図３は本発明の実施例２で用いる巻き線の下部に支持構造を有する巻き線の図である。
【図４】図４は本発明の実施例で用いるモールドコイルの製造法を説明するための断面図である。
【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であるモールド材料を巻き線の巻き芯内に入る大きさに成形する。巻き芯の断面形状が円状である場合は、円柱状。巻き芯断面が楕円の場合は楕円中で、投入等に支障がない限り巻き線断面に該成型体断面が近い方がよい。なぜなら、巻き線と投入した該成形物（ペレット）の隙間は、圧縮成形時均一に投入材料が流動しない場合に巻き線位置を動かしてしまう力が働くためである。また、上下のパンチ雌型の位置と該ペレットの大きさで、巻き芯の位置を規定することができ、位置ずれの防止が可能である。
【００２３】
該ペレットは、押し出し成型等の溶融成形法でも製作可能であるが、磁性体モールド樹脂を一度粉末状に粉砕したのち圧縮成形法で成形するのが望ましい。圧縮成形法では、成型体の大きさを精度よく決めることができるので望ましい。
【００２４】
また、金型内に供給する該ペレットは、2つ以上であっても良い、供給材料の長さが、断面に比べ極端に大きくなってしまう場合、成形時の重量バラツキや、強度に問題がでることもある。少なくとも1つの供給材料がパンチ雌型内に入りかつ、巻き芯内に入っていれば、巻き線位置を大きく動かすストレス等が大きく軽減し、位置を安定できる。
【００２５】
金型は上下に上下のキャビティ面より小さな摺動可能なパンチ型を有する。該金型は、巻き線を固定する機能を持っていても良い。たとえば、巻き線端末を挟んで固定する機構や、支持ピンの様に中空に維持する機構が考えられる。パンチの大きさは巻き芯の大きさと形状が近いもので、上下のパンチ位置が一致することが理想的である。該成形材料の投入時に支障がなければそのパンチ雌型の位置と該成形材料の位置で巻き線位置を規定することができる。
【００２６】
また、キャビティの辺の少なくとも一部に、モールド樹脂成分を選択的に排出する隙間をスペーサや、クリアランス等で故意に形成することにより、モールド樹脂の磁性体体積比率を向上させ、インダクタンスを上げることができる。
【００２７】
巻き線は、金型内の所定の位置に巻き芯断面がパンチ面とおよそ平行になるようにセットする。該巻き線は位置が決めやすいような加工がされてある方がより望ましい。たとえば、巻き線の弾性を利用したキャビティ側面を押しつける機構や圧縮方向に対して支持する構造（下部支持巻き線６）等がある。また、中央支持巻き線４のように端末を中心付近に曲げることにより、金型によって挟み込み位置を決める（図４（ａ）巻き線セット）ことも考えられる。
【００２８】
また、該巻き線は融着線等を用いある程度形状を維持でき、平角線のエッジワイズ巻きや、2段の外外巻き（巻き始めと巻き終わりが外側に来る上下2段構造）の巻き方が、密に巻くことができ電気特性的に有利である。ただし、巻き線自体が形状を維持できる程度の厚みや太さを有している場合は融着機能は不要である。
【００２９】
セットした巻き線の巻き芯内に該成形材料が少なくとも一部が入りかつ、少なくとも一部がパンチ雌型内に入る状態で、上下両方のパンチ雌型に、該成形材料が入る様にセットする。（図４（ｂ）ペレット挿入）
【００３０】
金型は、予め予熱状態で巻き線のセット等を行っても良いし、セット後加熱をしても良い。
【００３１】
次に、モールド樹脂を溶融させる。溶融させる温度は樹脂の粘性によって溶融温度以上で適当な温度を選択する。巻き線の構造や、支持方法等により、比較的粘度が高い低温で行う方が巻き線モールド位置精度が良くなる場合もあるし、比較的粘度の低い高温でモールド位置精度が良くなる場合もある。支持構造や、巻き線位置をある程度維持できる機構が強い場合は、比較的粘度の低い高温で成形する方が巻き線モールド位置精度が比較的良い傾向を示す。また、加熱を数段階に分けて位置精度に合わせて設定しても良い。
【００３２】
溶融後上下のパンチを摺動することによりプラスチック圧縮成形により、空芯コイルをモールドする。摺動するパンチは上下が異なった動きをしても良いし、同期して動いてもよい。支持構造により、下部に支持ピン等の構造がある場合は上面のパンチを先に動かし、充填後支持ピンを抜き、下面のパンチを動かし圧縮成形するのがよい。
【００３３】
支持構造が弱い場合や、金型により巻き線端末を挟みこむような中央付近に支持構造がある場合は上下のパンチを同期させて摺動し上下のモールド樹脂が均等に流動するのがよい。
【００３４】
加圧パンチはどちらか一方が所定位置で止まり、もう一方のパンチで圧力をかけモールドするのがよい。こうすることによって、出っ張りかへこみを片側にすることができる。また、モールド樹脂が過剰となった場合はその部分だけを削れば良いし、へこむのであればそのままバリだけ除去すればよい。
【００３５】
加圧状態で硬化温度に金型を上昇させる。ただし、初期のパンチ摺動時の温度が硬化温度の場合はそのままである。硬化温度は一般的に樹脂等に悪影響がない高温が望ましい。高温にすることによって硬化時間が早まるばかりか、粘度が低下し、樹脂成分が該金型に設けた隙間から選択的に排出しやすくなる。しかし、硬化時間が早くなりすぎると、該樹脂排出時間が短くなり、特性が不安定になることがあるので、硬化剤量や温度を適当に定める。
【００３６】
硬化したモールドコイルは、型から所定の方法で取り出し、バリ取り等の後、必要ならば外部電極等を形成し、モールドコイルとなる。外部電極は、巻き線自体を使っても良いし、リン青銅版等の金属を加工して物を所定の方法で接続形成しても良いし、メッキや導電性樹脂の様なもので形成してもよい。
【実施例１】
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
該混合粉体は、１．９ｍｍΦダイスを使い、所定量の円柱状のペレット１６を粉末圧縮成形で作成した。
【００４０】
中央支持巻き線４は、巻き芯２．０ｍｍΦに幅１．５ｍｍ厚み０．７ｍｍの平角線をエッジワイズ巻きし、それぞれの中央支持巻き線端末５を巻き方向のちょうど中央に位置し長手方向に突きだす様に加工した。  
【００４１】
図４（ａ）巻き線セットのように、キャビティの大きさが９ｍｍ角３ｍｍ高さで、上型８、中型１０、下型１２を有し、中型１０と下型１２の間にスペーサを使い４０μｍの隙間１１を形成し、上型と下型のそれぞれのキャビティほぼ中央に上パンチ雌型部分１３、下パンチ雌型部分１４を有し、摺動可能な上パンチ１７、下パンチ１５を挿入可能であり、長手方向に中央支持巻き線端末５がちょうど入る端末支持機構を有する金型を用い、上パンチ１７がない状態で設置巻き線９を両端末が端末支持機構に収まり、キャビティのちょうど中央に収まるよう載置し、挟み込み金型で固定した。
【００４２】
図４（ｂ）ペレット挿入のように、上パンチ雌型部分１３の上部から該ペレット１６を中央支持巻き線４（設置巻き線９）を貫通し、下パンチ雌型部分１４に入るように入れた。
【００４３】
図４（ｃ）のように、上パンチ１７をセットし１００度に加熱した。モールド樹脂が溶融後上パンチ１７と下パンチ１５を同期させながら摺動し、溶融したモールド樹脂をキャビティ内に充填させた。充填の最終段階では、先に下パンチ１５を金型底面に一致する位置で止め、その後上パンチ１７に５０ｋｇ加重を加えた。
【００４４】
加重を加えたまま、１５０度に金型温度を上げ、５分保持することにより樹脂を硬化させた後、金型から取り出しモールドコイル成型体１８を得た。
【００４５】
バリ等を所定の方法で除去後、中央支持巻き線端末５の線材被覆を除去し、モールドコイルを得た。
【実施例２】
【００４６】
実施例１同様、材料を混練し、粉砕、同形状の粉末圧縮体を得た。
【００４７】
下部支持巻き線６は、巻き芯２．０ｍｍΦに幅１．５ｍｍ厚み０．７ｍｍの平角線をエッジワイズ巻きし、それぞれの端末を潰し、鍔部分と同じ厚みに加工した後、曲げ加工により巻き線下部に巻き線を支え、端末が底面と一致するよう加工し、巻き線自体も支えられる構造に加工した（下部支持巻き線端末７）。
【００４８】
実施例１と同様の型で、支持構造のない金型を用い、キャビティ底面に下部支持巻き線端末７の折り返し端面が接触するよう下部支持巻き線６をセットした。
【００４９】
同様に巻き芯を貫通し、下パンチ１５セット後下パンチ雌型部分１４に該ペレットをいれ、上パンチ雌型部分１３に該ペレット１６が入るようキャビティ上型８をかぶせ、上パンチ１７をセットした。
【００５０】
金型を固定し、１５０度に加熱後上パンチ１７を先に所定位置まで下げ、キャビティ内のおよそ半分にモールド樹脂を充填した。
【００５１】
次に、キャビティ底面まで下パンチ１５を動かしほぼキャビティ内にモールド樹脂を充填後、上パンチ１７を５０ｋｇで加圧し、５分放置し樹脂を硬化させた後、金型から取り出しモールドコイル成型体を得た。
【００５２】
バリ等を所定の方法で除去後、下部支持巻き線端末７の線材被覆を除去しモールドコイルを得た。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
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複雑な金型構造を要せず、精度良く巻き線を埋設でき、製造コストを低減できる上、特性的、信頼性的にばらつきを抑え高性能のモールドコイルの製造が可能。
【符号の説明】
【００５４】
１    比較型キャビティ
２    位置出しピン
３    支持ピン
４    中央支持巻き線
５    中央支持巻き線端末
６    下部支持巻き線
７    下部支持巻き線端末
８    上型
９    設置巻き線
１０    中型
１１    隙間
１２    下型
１３    上パンチ雌型部分
１４    下パンチ雌型部分
１５    下パンチ
１６    ペレット
１７    上パンチ
１８    コイル成型体
【要約】
【課題】金型構造が複雑でなく、モールド工程が簡略化でき、巻き線のモールド位置や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等を混練させた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、巻き芯を貫通できる大きさのペレットを作成し、金型キャビティにセットする巻き線の巻き芯延長線上に、摺動可能なパンチ型を有し、パンチ型の雌型と巻き芯内の両方に該ペレットの少なくとも一部を入れ、モールド材料を溶融後圧縮成形することを特徴とする。
【選択図】図４【図１】
0004755321.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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