(57)【要約】【課題】導電性を有するフェライトシートを積層してなるドラムコアであっても強固な絶縁層を形成するとともに工程も簡略化することができる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】第１のフェライトシート１２の両面に絶縁層２を形成し分割ライン８を入れることにより複数個の第１のフランジ部１ｃを形成する工程と、フェライトからなる巻線部１ａを形成する工程と、第２のフェライトシート１３に分割ライン８を入れることにより複数個の第２のフランジ部１ｂを形成する工程と、第１のフランジ部１ｃと巻線部１ａと第２のフランジ部１ｂとを積層して個片化して焼成する工程と、第１のフランジ部１ｃに端子電極４を形成する工程とを備えたドラムコアの製造方法である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するフェライトシートを積層してなるドラムコアの製造方法であって、第１のフェライトシートの両面に絶縁層を形成し分割ラインを入れることにより複数個の第１のフランジ部を形成する工程と、フェライトからなる巻線部を形成する工程と、第２のフェライトシートに分割ラインを入れることにより複数個の第２のフランジ部を形成する工程と、前記第１のフランジ部と前記巻線部と前記第２のフランジ部とを積層して個片化して焼成する工程と、前記第１のフランジ部に端子電極を形成する工程とを備えたことを特徴とするドラムコアの製造方法。
【請求項２】
前記第１のフェライトシート、前記巻線部、前記第２のフェライトシートにはＭｎ−Ｚｎ系フェライトを用い、前記絶縁層にはケイ酸カルシウムを用いたことを特徴とする請求項１記載のドラムコアの製造方法。
【請求項３】
前記第１のフランジ部を形成する工程において、前記第１のフェライトシートの両面に前記絶縁層を形成したあと分割する部分に溝を形成し、前記絶縁層と同じ材料を前記溝に埋め込み、前記溝よりも幅の狭い分割ラインを入れたことを特徴とする請求項１記載のドラムコアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の巻線コイル等に用いられるドラムコアの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年コイル部品の小型化に伴い、必要な特性を得るために、従来のＮｉ−ＺｎコアからＭｎ−Ｚｎコアの使用が検討されている。しかしながらＭｎ−Ｚｎコアは、導電性であるために、コアの表面に直接に端子電極を設けることができないため、コアの表面に絶縁膜を設ける必要がある。これに対してドラムコアを形成した後全体をガラスコーティングすることが提案されている。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３８８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のドラムコアでは、絶縁膜の厚さにバラツキが生じやすく、また個別にガラスコーティングするため工程が複雑化し、コストアップの要因となっていた。本発明は安定した絶縁性を確保するとともに、工程を簡略化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために、導電性を有するフェライトシートを積層してなるドラムコアの製造方法であって、第１のフェライトシートの両面に絶縁層を形成し分割ラインを入れることにより複数個の第１のフランジ部を形成する工程と、フェライトからなる巻線部を形成する工程と、第２のフェライトシートに分割ラインを入れることにより複数個の第２のフランジ部を形成する工程と、第１のフランジ部と巻線部と第２のフランジ部とを積層して個片化して焼成する工程と、第１のフランジ部に端子電極を形成する工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成により、ドラムコアの磁性材料となるフェライトと絶縁層とを同時焼成により形成することにより、強固な絶縁層を形成するとともに工程も簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態におけるドラムコアの構成を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態における別のドラムコアの構成を示す断面図
【図３】本発明の一実施の形態におけるドラムコア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別のドラムコアの製造方法を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態におけるドラムコアの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１、図２は、本発明の一実施の形態におけるドラムコアの構成を示す断面図、図３、図４はこれらのドラムコアの製造方法を示す工程図である。
【００１１】
図１において、ドラムコア１は巻線部１ａと一対のフランジ部１ｂ、１ｃとを有し、いずれもＭｎ−Ｚｎを主成分とするフェライト材料からなる。Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材料は体積固有抵抗が小さく絶縁性が低いことから、フランジ部１ｃの両面には絶縁性を確保するための厚み５〜１０μｍ程度の絶縁層２を有し、端子電極４とＭｎ−Ｚｎドラムコアとの短絡を防いでいる。端子電極４とフランジ部１ｃ間の絶縁性を確保するうえでは、端子電極４側のみに絶縁層２を配置すればよいが、磁性体材料と絶縁層材料の焼成時における収縮挙動が異なるため、フランジ部１ｃの両面に絶縁層２を形成する必要がある。仮に、絶縁層２を端子電極４側のみに形成したとするとフランジ部１ｃは材料の収縮挙動差によって反りが発生する。
【００１２】
ドラムコア１と絶縁層２の表面全体はより確実に絶縁性を確保するための１μｍ〜３μｍ程度の絶縁コーティング層３で覆われている。この絶縁コーティング層を施すことにより、コイル導体５の樹脂被覆が破断したときのコイル導体５とドラムコア１との短絡を防ぐとともに、端子電極上に電気めっきを施すときのドラムコアへのめっき付着を防ぐ働きがある。フランジ部１ｃの下面側には絶縁層２および絶縁コーティング層３を介して端子電極４が形成されている。
【００１３】
特にこの構成でのポイントは、端子電極４とドラムコアの絶縁性を確保するところにある。端子電極４は信頼性の観点から７００℃で焼き付けるＡｇ電極などが用いられる。この場合、仮に絶縁層２がない場合を想定すると厚みの薄い絶縁コーティング層３だけではＡｇ電極焼付け時にＡｇがドラムコア１側に拡散し、絶縁性が確保できない。それに対して５〜１０μｍ厚の絶縁層２を施した構成は、より確実に絶縁性が確保できる。
【００１４】
次にこの構成のドラムコアの製造方法について図３の工程フローを用いて説明する。図３（ａ）〜図３（ｂ）は端子電極を形成するフランジ部の準備工程を、図３（ｉ）〜図３（ｋ）は巻線部の準備工程を、図３（ｌ）〜図３（ｍ）はもう一方のフランジ部の準備工程を、そして図３（ｃ）〜図３（ｈ）は、フランジ部１ｃ上に巻線部１ａ、フランジ部１ｂを磁性体接着シート９で接合し、焼成、絶縁コーティング層３、端子電極４形成までの工程を示す。
【００１５】
図３において、巻線部１ａ、フランジ部１ｂおよびフランジ部１ｃを形成するフェライトシートはＭｎ−Ｚｎ粉体と、バインダとしてブチラール樹脂、可塑剤としてフタル酸ブチルベンジル、酢酸ブチル有機溶剤によるスラリーを用いて１００μｍ厚のフェライトシートを成形し、適宜必要な厚さになるよう１００μｍ厚シートを積み重ねて積層体としたものである。
【００１６】
図３（ａ）において、フランジ部１ｃは１００μｍ厚フェライトシートを４枚積み重ねた第１のフェライトシート１２から作られる。絶縁層２ａ、２ｂシートはケイ酸カルシウム粉体と、ブチラール樹脂、フタル酸ブチルベンジル、酢酸ブチル有機溶剤によるスラリーを用いて成形した１０μｍ厚の絶縁シートである。巻線部フェライトシートが配置される側の絶縁層２ａシートは、打ち抜きまたはレーザ加工などの手法で孔を形成する。この孔のサイズは巻線部１ａと同じ底面積とする。
【００１７】
アライメント積層などの手法でフランジ部１ｃ上に絶縁層２ａシートを積層し、次いでその反対面に孔の開いていない絶縁層２ｂシートを積層する。これら積層体は発泡シート６を介して金属パレット７に貼り付けられた後、図３（ｂ）のように所定の位置で切断刃により分割ラインを入れる。図３（ｂ）〜図３（ｄ）中で８は仮想線の分割ラインを示している。
【００１８】
図３（ｉ）は巻線部１ａとして用いる１００μｍ厚フェライトシートを６枚積み重ねて積層したものを示している。
【００１９】
図３（ｊ）は巻線部１ａの両面に磁性体接着シート９を貼り付けた状態を示している。磁性体接着シート９はＭｎ−Ｚｎ粉体と、ブチラール樹脂、フタル酸ブチルベンジルとからなり、粉体に対する樹脂と可塑剤の量を多くし、フェライトシートと接着しやすくしている。
【００２０】
図３（ｋ）は巻線部１ａと両面に貼り付けられた磁性体接着シート９を個片のサイズに打抜いた状態を示したものであり、金型による打抜きによって自由な形状に打抜き可能である。
【００２１】
図３（ｃ）は、端子電極を形成するフランジ部１ｃ上に巻線部１ａを配置した状態を示し、アライメント積層した絶縁層２ａシートの孔を基準に配置する。
【００２２】
図３（ｌ）は、フランジ部１ｂを形成する１００μｍ厚磁性体シートを４枚積み重ねて積層した第２のフェライトシート１３に、発泡シート６を介して金属パレット７に貼り付けた状態を示し、その後切断刃により分割ラインを入れる。
【００２３】
図３（ｍ）は分割ラインを入れた状態を示し、図中８は仮想線の分割ラインを示している。
【００２４】
図３（ｄ）は、巻線部１ａ上に、もう一方のフランジ部１ｂをアライメント積層により配置し、次いで１００ｋｇ／ｃｍ2のプレス圧力で３つの積層体を接着した状態を示している。
【００２５】
図３（ｅ）は、接着の完了した積層体を１２０℃のオーブンに入れて、発泡シート６を発泡させ、個片にばらした状態を示している。
【００２６】
図３（ｆ）は、１２００℃、１〜５％酸素濃度の窒素雰囲気で焼成した状態を示している。雰囲気焼成により巻線部１ａ、フランジ部１ｂおよび１ｃの磁性体シートは一体化してドラムコア１となり、また、絶縁層２ａシート、絶縁層２ｂシートも一体化して絶縁層２を形成する。
【００２７】
図３（ｇ）は、ドラムコア１の全体を絶縁コートした状態を示し、ポリシラザン溶液にドラムコアをディッピングし、４００℃で硬化させることで強固な絶縁コーティング層３を被覆形成することが可能である。
【００２８】
ポリシラザンの基本構成単位は−(ＳｉＨ2ＮＨ)−からなり大気中の水分と反応し、ＮがＯに置き換わりＳｉＯ2へと転化する。アルコールと水が縮重合してＳｉＯ2となるゾル・ゲル法より重量減や収縮が小さく、１μｍ〜３μｍ程度まで厚くコーティングできるのが特徴である。ちなみにゾル・ゲル法によるコーティング限界は０．５μｍ程度である。
【００２９】
図３（ｈ）は、ドラムコア１のフランジ部に端子電極４を形成した状態を示しており、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。端子電極４の材料としてはＡｇ、ＣｕまたはＡｇＰｄなどを用いることができる。
【００３０】
印刷法で作製する場合、端子電極の焼き付けは空気中で脱バイしたのち、窒素雰囲気中で行う。Ｍｎ−Ｚｎフェライトの空気中焼成による特性劣化を防止するためである。
【００３１】
以上のようにして、ドラムコア全体の絶縁コーティング層と、端子電極を形成するフランジ部の両面および側面にケイ酸カルシウムからなる絶縁層シートを配置した構成のドラムコアは確実に絶縁性を確保することができる。
【００３２】
なお、本実施形態ではフランジ部１ｃのみに絶縁層２を設けているが、フランジ部１ｂにも設けても構わない。フランジ部１ｂとフランジ部１ｃを同じ形にして、両方に絶縁層２を設けることにより、上下をそろえる必要が無くなり、工程を簡略化することができる。
【００３３】
また巻線部１ａを印刷法で形成しても良い。このようにすることにより、工程がより簡略化できる。
【００３４】
次に本発明の一実施形態における別のドラムコアについて図２を用いて説明する。
【００３５】
フランジ部１ｃの両面と両側面には絶縁性を確保するための厚み５〜１０μｍ程度の絶縁層２を有し、端子電極４とＭｎ−Ｚｎドラムコアとの短絡を防いでいる。特にコイル導体５をフランジ部１ｃの側面で端子電極４と接合する場合には有効な構成である。
【００３６】
ドラムコア１と絶縁層２の表面全体はより確実に絶縁性を確保するための１μｍ〜３μｍ程度の絶縁コーティング層３で覆われている。この絶縁コーティング層を施すことにより、コイル導体５の樹脂被覆が破断したときのコイル導体５とドラムコア１との短絡を防ぐとともに、端子電極４上に電気めっきを施すときのドラムコア１へのめっき付着を防ぐ働きがあるため、絶縁コーティング層３を設けることがより望ましい。このときフランジ部１ｃの下面側には絶縁層２および絶縁コーティング層３を介して端子電極４が形成されている。
【００３７】
特にこの構成でのポイントは、端子電極４とドラムコアの絶縁性を確保するところにある。端子電極４は信頼性の観点から７００℃で焼き付けるＡｇ電極などが用いられる。この場合、仮に絶縁層２がない場合を想定すると厚みの薄い絶縁コーティング層３だけではＡｇ電極焼付け時にＡｇがドラムコア１側に拡散し、絶縁性が確保できない。それに対して５〜１０μｍ厚の絶縁層２を施した構成は、より確実に絶縁性が確保できる。
【００３８】
次にこの構成のドラムコアの作製方法について図４の工程フローを用いて説明する。図４（ａ）〜図４（ｄ）は端子電極を形成するフランジ部１ｃの準備工程を、図４（ｋ）〜図４（ｍ）は巻線部１ａの準備工程を、図４（ｎ）〜図４（ｏ）はもう一方のフランジ部１ｂの準備工程を、そして図４（ｅ）〜図４（ｊ）は、フランジ部１ｃ上に巻線部１ａ、フランジ部１ｂを磁性体接着シート９で接合し、焼成、絶縁コーティング層３、端子電極４形成までの工程を示す。
【００３９】
図４において、巻線部１ａ、フランジ部１ｂおよびフランジ部１ｃを形成するフェライトシートはＭｎ−Ｚｎ粉体と、バインダとしてブチラール樹脂、可塑剤としてフタル酸ブチルベンジル、その他有機溶剤によるスラリーを用いて１００μｍ厚のフェライトシートを成形し、適宜、必要な厚さになるよう１００μｍ厚シートを積み重ねて積層体としたものである。
【００４０】
図４（ａ）において、フランジ部１ｃは１００μｍ厚フェライトシートを４枚積み重ねた第１のフェライトシート１２から作られる。絶縁層２ａ、２ｂシートはケイ酸カルシウム粉体と、ブチラール樹脂、フタル酸ブチルベンジル、その他有機溶剤によるスラリーを用いて成形した１０μｍ厚の絶縁シートである。巻線部１ａが配置される側の絶縁層２ａシートは、打ち抜きまたはレーザ加工などの手法で孔を形成する。この孔のサイズは巻線部１ａと同じ底面積とする。アライメント積層などの手法でフランジ部１ｃ上に絶縁層２ａシートを積層し、次いでその反対面に孔の開いていない絶縁層２ｂシートを積層する。これら積層体は発泡シート６を介して金属パレット７に貼り付けられた後、絶縁層２ａシート上に厚み３０μｍの弱粘着性ポリエチレンフィルム１０を貼り合せたものである。
【００４１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の積層体を０．３ｍｍ厚のダイヤモンド回転ブレードを用い所定の位置に溝１１を形成した状態を示している。
【００４２】
図４（ｃ）は、ケイ酸カルシウム粉体とブチラール樹脂バインダー、フタル酸ブチルベンジル可塑剤、α−テルピネオール有機溶剤からなる絶縁層２ｃペーストを弱粘性ポリエチレンフィルム１０上からゴムスキージを用いて溝１１に埋め込み、その後弱粘性ポリエチレンフィルム１０を除去し、８０℃で１５分間乾燥を行った状態を示している。
【００４３】
図４（ｄ）は、埋め込まれた絶縁層２ｃペーストのほぼ中央部で溝１１よりも幅の狭い切断刃により分割ラインを入れた状態を示している。図中８は仮想線の分割ラインを示している。このようにすることにより、フランジ部１ｃの側面にも絶縁層２を形成することができる。
【００４４】
図４（ｋ）は、巻線部１ａとして用いる１００μｍ厚磁性体シートを６枚積み重ねて積層したものを示している。
【００４５】
図４（ｌ）は、巻線部１ａの両面に磁性体接着シート９を貼り付けた状態を示している。磁性体接着シート９はＭｎ−Ｚｎ粉体と、ブチラール樹脂、フタル酸ブチルベンジル、酢酸ブチル有機溶剤とからなり、粉体に対する樹脂と可塑剤の量を多くし、フェライトシートと接着しやすくしている。
【００４６】
図４（ｍ）は巻線部１ａと両面に貼り付けられた磁性体接着シート９を個片のサイズに打抜いた状態を示したものであり、金型による打ちぬきによって自由な形状に打抜き可能である。
【００４７】
図４（ｅ）は、端子電極を形成するフランジ部１ｃ上に巻線部１ａを配置した状態を示し、アライメント積層した絶縁層２ａの孔を基準に配置する。
【００４８】
図４（ｎ）は、フランジ部１ｂを形成する１００μｍ厚磁性体シートを４枚積み重ねて積層し、発泡シート６を介して金属パレット７に貼り付けた状態を示し、その後切断刃により分割ラインを入れる。図４（ｏ）は分割ラインを入れた状態を示し、図中８は仮想線の分割ラインを示している。
【００４９】
図４（ｆ）は、巻線部１ａ上に、もう一方のフランジ部１ｂをアライメント積層により配置し、次いで１００ｋｇ／ｃｍ2のプレス圧力で３つの積層体を接着した状態を示している。
【００５０】
図４（ｇ）は、接着の完了した積層体を１２０℃のオーブンに入れて、発泡シート６を発泡させ、個片にばらした状態を示している。
【００５１】
図４（ｈ）は、１２００℃、１〜５％酸素濃度の窒素雰囲気で焼成した状態を示している。雰囲気焼成により巻線部１ａ、フランジ部１ｂおよび１ｃの磁性体シートは一体化してドラムコア１となり、また、絶縁層２ａ、２ｂシートおよび絶縁層２ｃペーストも一体化して絶縁層２を形成する。
【００５２】
図４（ｉ）は、ドラムコア１の全体を絶縁コートした状態を示し、ＳｉＯ2からなるポリシラザン溶液にドラムコア１をディッピングし、４００℃で硬化させることで強固な絶縁コーティング層３を被覆形成した状態を示している。
【００５３】
図４（ｊ）は、ドラムコア１のフランジ部に端子電極４を形成した状態を示しており、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。端子電極４の材料としてはＡｇ、ＣｕまたはＡｇＰｄなどを用いることができる。
【００５４】
印刷法で作製する場合、端子電極の焼き付けは空気中で脱バイしたのち、Ｎ2雰囲気中で行う。Ｍｎ−Ｚｎフェライトの空気中焼成による特性劣化を防止するためである。
【００５５】
以上のようにして、ドラムコア全体の絶縁コーティング層と、端子電極を形成するフランジ部の両面および側面にケイ酸カルシウムからなる絶縁層シートを配置した構成のドラムコアはより一層確実に絶縁性を確保することができる。
【００５６】
ここで、ケイ酸カルシウムの絶縁層２の組成について説明する。この絶縁層２はＭｎ−Ｚｎドラムコア１と同時焼成可能であるとともに、ドラムコア１と絶縁層２の成分の相互拡散を低く抑え、なおかつ相関の結合性と１ＭΩ・ｃｍ以上の絶縁性のあることが要求される。
【００５７】
ＣａＣＯ3とＳｉＯ2の配合組成比と同時焼成の可否、相互拡散性、Ｍｎ−Ｚｎ材との結合性、および焼成後の絶縁性を調べた。その結果を（表１）に示す。
【００５８】
まずは（表１）組成のケイ酸カルシウム粉体を作製するため、ＣａＣＯ３粉とＳｉＯ２粉を（表１）組成比で混ぜ合わせ、１０００℃、２時間仮焼する。冷却後ボールミルで２０時間粉砕しケイ酸カルシウム粉体を得る。ケイ酸カルシウムシートの作製方法は上述の実施の形態と同様である。
【００５９】
１００μｍ厚Ｍｎ−Ｚｎフェライトシートを４枚積層した積層体の両面に１０μｍ厚ケイ酸カルシウムシートを積層し、空気中４００℃で充分脱バイした後、１２００℃、３％酸素濃度の窒素雰囲気中で４時間同時焼成した。冷却後、焼成体の折り曲げ破壊による結合性、焼成体断面のＥＤＡＸ成分分析、絶縁抵抗測定を実施した。同時焼成できなかったものを×、できたものを○。折り曲げ破壊によりケイ酸カルシウム層が剥がれたものを×、剥がれなかったものを○。成分分析により５０μｍ以上相互拡散しているものを×、していないものを○。絶縁抵抗が１ＭΩ・ｃｍ以下のものを×、以上のものを○とした。表中の数字の単位はｍｏｌを示す。
【００６０】
Ｎｏ．１組成のケイ酸カルシウムは１２００℃では未焼結な状態で緻密な膜とはならなかった。焼成体の折り曲げによってケイ酸カルシウム層の一部が剥離した。Ｃａ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｆｅの相互成分拡散はなかったものの、膜質が多孔質であるため絶縁性が極めて低いものであった。
【００６１】
Ｎｏ．５組成のケイ酸カルシウムは緻密な膜質のものが得られ、接合性も問題なかったが、Ｃａ、Ｓｉ成分がＭｎ−Ｚｎフェライト層全域へ拡散していた。このことはＭｎ−Ｚｎフェライトの磁気特性を保つことができないことを意味する。
【００６２】
Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４組成においては、同時焼成、接合性、成分拡散、絶縁抵抗のいずれの項目も問題なかった。このことからケイ酸カルシウムの最適な組成範囲は、ＣａＣＯ3：４５ｍｏｌ％〜６５ｍｏｌ％、ＳｉＯ2：３５ｍｏｌ％〜５５ｍｏｌ％である。
【００６３】
【表１】
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また、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４の組成について、ケイ酸カルシウムの厚みと絶縁抵抗の関係を調べると、厚み５μｍ以上であればいずれの組成も１ＭΩ・ｃｍ以上あることが確認できた。
【００６４】
このことより、ケイ酸カルシウムの厚みとしては５μｍ以上あれば絶縁性は問題ないといえる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のドラムコアの製造方法によれば、電気絶縁性の低いＭｎ−Ｚｎフェライト系材料を用いてもドラムコアと端子電極間の絶縁性を確保することができ、磁性体粉を金型に入れて高圧で固める粉体成形法や、砥石などで切削加工する方法では作製できない構成を実現することが可能であり、絶縁性の確保とともに工程の簡略化が可能となり、産業上有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ドラムコア
１ａ  巻線部
１ｂ  フランジ部
１ｃ  フランジ部
２  絶縁層
２ａ  絶縁層
２ｂ  絶縁層
２ｃ  絶縁層
３  絶縁コーティング層
４  端子電極
５  コイル導体
６  発泡シート
７  金属パレット
８  分割ライン
９  磁性体接着シート
１０  ポリエチレンフィルム
１１  溝
１２  第１のフェライトシート
１３  第２のフェライトシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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