(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個以上の空心コイルを埋め込んで、重量比率で１〜８％の絶縁材をコーティングした磁性粉末を圧縮成形してなるコイル封入型磁性部品において、
前記磁性粉末が圧縮成形された圧粉成形体の上面及び下面が互いに平行面をなし、前記空心コイルと一体の端子又は前記空心コイルに継線された端子が前記圧粉成形体の側面から引き出されており、前記端子の引出位置の真上及び真下に対応する前記圧粉成形体の上面及び下面の少なくとも一方に前記端子の幅よりも広い幅の凹部を形成し、前記圧粉成形体内部の前記端子の引出部分の成形体密度を均一にしたことを特徴とするコイル封入型磁性部品。
【請求項２】
前記磁性粉末が強磁性金属粒子である請求項１記載のコイル封入型磁性部品。
【請求項３】
前記凹部の底面が前記圧粉成形体の上面及び下面と平行面をなし、かつ前記凹部の深さが前記圧粉成形体の厚さの２％〜１０％である請求項１又は２記載のコイル封入型磁性部品。
【請求項４】
前記凹部の奥行方向長さは、前記圧粉成形体の側面から前記空心コイルの内径と外径との間に至るまでの長さである請求項１，２又は３記載のコイル封入型磁性部品。
【請求項５】
前記端子は前記圧粉成形体の側面及び前記凹部底面に沿って折り曲げ形成されている請求項１，２，３又は４記載のコイル封入型磁性部品。
【請求項６】
前記空心コイルは平角導線をエッジワイズ状に巻回したものであり、外周側が内周側よりも線材が引き伸ばされ薄くなっている請求項１，２，３，４又は５記載のコイル封入型磁性部品。
【請求項７】
臼、下パンチ及び上パンチを有する成形金型を用いて、重量比率で１〜８％の絶縁材をコーティングした磁性粉末と共に空心コイルを圧縮成形するコイル封入型磁性部品の製造方法において、
前記空心コイルと一体の端子又は前記空心コイルに継線された端子の成形体内部となる引出位置の真下及び真上に対応する前記下パンチ及び上パンチの少なくとも一方の加圧面に凸部を形成しておき、前記磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体の互いに平行な上面及び下面の少なくとも一方に前記端子の幅よりも広い幅の凹部を形成して、前記圧粉成形体内部の前記端子の引出部分の成形体密度を均一にすることを特徴とするコイル封入型磁性部品の製造方法。
【請求項８】
前記空心コイルは平角導線をエッジワイズ状に巻回したものであり、外周側が内周側よりも線材が引き伸ばされ薄くなっている請求項７記載のコイル封入型磁性部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁芯を一体化したインダクタ、トランス、その他の電子機器に用いるコイル封入型磁性部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気、電子機器の小型化が進み、小型（低背）で大電流に対応した圧粉磁芯を有する磁性部品が要求されている。圧粉磁芯の材料には、フェライト粉末や強磁性金属粉末が用いられている。
【０００３】
強磁性金属粉末は、フェライト粉末に比較して飽和磁束密度が大きいため、直流重畳特性が高磁界まで保たれ、大電流を必要とする用途に適している。
【０００４】
圧粉磁芯の小型化（低背）をさらに推進するため、コイルと磁性粉が一体になった磁性部品が提案されている。この構造の磁性部品を、本明細書では、コイル封入型磁性部品と呼ぶ。
【０００５】
従来から表面実装型のインダクタの構造が提案されている。例えば、特開２００１−２６７１６０号公報には、絶縁材をコーティングした強磁性金属粒子からなる磁性粉末中に、平角導線を使用したエッジワイズ巻線を埋め込んだ例が示されている。また、特開平５−２９１０４６号公報には、絶縁被覆した市販電線に外部電極を接続し、市販電線を巻回した巻線全体を絶縁被膜で覆い、さらにそれらを包み込むように磁性粉末とともに成形することが開示されている。
【０００６】
図１０は特開２００１−２６７１６０号公報と同様の構造の平角導線を用いたコイル封入型磁性部品の従来例であり、図１０（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図である。図において、１は空心コイル、５は圧粉成形体（圧粉磁芯）であり、圧粉成形体５はコイル１に継線された電極端子４の外部導出部分を除き当該コイル１及び電極端子４の周囲を覆っている。前記コイル１は、絶縁被膜された平角導線２（平角銅線）をエッジワイズ状に数ターン巻線したもの、すなわち、厚さ方向に積層しかつ幅方向に湾曲状に曲げて筒状に数ターン巻回したものである。
【０００７】
上記の如きコイル封入型磁性部品の場合、磁性粉末成形後に、適当なアニール温度で硬化させるが、図１１（Ａ）のように当初圧粉成形体５の側面より突出したコイル１の電極端子４を図１１（Ｂ）のように圧粉成形体５の側面及び下面に沿って折り曲げる工程で、図１１（Ｃ）のように電極端子４の引出部分の周辺に圧粉成形体５にクラック６が生じ、ひどい場合は圧粉成形体５が折れるという問題があった。
【０００８】
また、図１２は、前記特開平５−２９１０４６号公報と同様の丸導線を用いたコイル封入型磁性部品の従来例であり、１１はコイル、１５は圧粉成形体（圧粉磁芯）であり、圧粉成形体１５はコイル１１に継線された電極端子１４の外部導出部分を除き当該コイル１１及び電極端子１４の周囲を覆っている。この場合にも、圧粉成形体１５の成形、硬化後に電極端子１４を折り曲げ加工する際に、図１１で説明したのと同様のクラック発生、折れ発生の問題がある。
【０００９】
さらに、図１３のように、絶縁被膜された平角導線２（平角銅線）をエッジワイズ状に数ターン巻線した空心コイルの場合、実際には外周側が内周側よりも線材が引き伸ばされ薄くなるため、線材断面はくさび状になり、巻線外周側の各層間に隙間が生じる。このため、空心コイルの上下を磁性粉末で一体成形する場合は、巻線外周側に圧力がかかりにくいため、外側ほど圧粉成形体の強度が弱いという問題がある。
【００１０】
特に、端子の引出部分は、密度が不均一となりやすく、端子の折り曲げ時に力がかかるため、クラックが発生しやすい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑み、２つ以上の端子を圧粉成形体側面から引き出したコイル封入型磁性部品において、前記端子周りの圧粉成形体の強度を向上させ、前記端子の折り曲げ等の加工の際に圧粉成形体にクラックや折れが発生しないようにしたコイル封入型磁性部品を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、１個以上の空心コイルを埋め込んで、重量比率で１〜８％の絶縁材をコーティングした磁性粉末を圧縮成形してなるコイル封入型磁性部品において、
前記磁性粉末が圧縮成形された圧粉成形体の上面及び下面が互いに平行面をなし、前記空心コイルと一体の端子又は前記空心コイルに継線された端子が前記圧粉成形体の側面から引き出されており、前記端子の引出位置の真上及び真下に対応する前記圧粉成形体の上面及び下面の少なくとも一方に前記端子の幅よりも広い幅の凹部を形成し、前記圧粉成形体内部の前記端子の引出部分の成形体密度を均一にしたことを特徴としている。
本願請求項２の発明に係るコイル封入型磁性部品は、請求項１において、前記磁性粉末が強磁性金属粒子であることを特徴としている。
【００１４】
本願請求項３の発明に係るコイル封入型磁性部品は、請求項１又は２において、前記凹部の底面が前記圧粉成形体の上面及び下面と平行面をなし、かつ前記凹部の深さが前記圧粉成形体の厚さの２％〜１０％であることを特徴としている。
【００１５】
本願請求項４の発明に係るコイル封入型磁性部品は、請求項１，２又は３において、前記凹部の奥行方向長さは、前記圧粉成形体の側面から前記空心コイルの内径と外径との間に至るまでの長さであることを特徴としている。
【００１６】
本願請求項５の発明に係るコイル封入型磁性部品は、請求項１，２，３又は４において、前記端子は前記圧粉成形体の側面及び前記凹部底面に沿って折り曲げ形成されていることを特徴としている。
本願請求項６の発明に係るコイル封入型磁性部品は、請求項１，２，３，４又は５において、前記空心コイルは平角導線をエッジワイズ状に巻回したものであり、外周側が内周側よりも線材が引き伸ばされ薄くなっていることを特徴としている。
【００１７】
本願請求項７の発明に係るコイル封入型磁性部品の製造方法は、臼、下パンチ及び上パンチを有する成形金型を用いて、重量比率で１〜８％の絶縁材をコーティングした磁性粉末と共に空心コイルを圧縮成形する場合において、
前記空心コイルと一体の端子又は前記空心コイルに継線された端子の成形体内部となる引出位置の真下及び真上に対応する前記下パンチ及び上パンチの少なくとも一方の加圧面に凸部を形成しておき、前記磁性粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体の互いに平行な上面及び下面の少なくとも一方に前記端子の幅よりも広い幅の凹部を形成して、前記圧粉成形体内部の前記端子の引出部分の成形体密度を均一にすることを特徴としている。
本願請求項８の発明に係るコイル封入型磁性部品の製造方法は、請求項７において、前記空心コイルは平角導線をエッジワイズ状に巻回したものであり、外周側が内周側よりも線材が引き伸ばされ薄くなっていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコイル封入型磁性部品及びその製造方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１９】
図１乃至図３で本発明に係るコイル封入型磁性部品の第１の実施の形態を説明する。図１は平面図、図２は正断面図であり、図３は製造方法の説明図である。
【００２０】
これらの図において、２１は空心コイル、２５は絶縁材をコーティングした強磁性金属粒子からなる圧粉成形体（圧粉磁芯）であり、圧粉成形体２５は空心コイル２１と一体の引出端部である電極端子２４を除き当該コイル２１の周囲を覆った略直方体状で、上下面が平行である。前記コイル２１は、絶縁被膜された平角導線２２（平角銅線）をエッジワイズ状に数ターン巻線したもの、すなわち、厚さ方向に積層しかつ幅方向に湾曲状に曲げて筒状に数ターン巻回したものであり、その引出端部である電極端子２４は前記圧粉成形体２５の側面より引き出されている。
【００２１】
図３（Ａ）に示すように、平角導線２２をエッジワイズ状に巻回した空心コイル２１は磁性粉末で一体成形する前は、外周側が内周側よりも線材が引き伸ばされ薄くなるため、線材断面はくさび状になり、巻線外周側の各層間に隙間が生じ、従来技術の問題点で説明したように、特に電極端子２４の引出部分は成形体密度が不均一となりやすく、クラックが発生しやすい。
【００２２】
この電極端子２４の引出部分の成形体密度を上げるために、電極端子２４の引出位置の真上及び真下に対応する圧粉成形体２５の上面及び下面に電極端子２４の端子幅Ｗよりも広い幅の凹部２６を形成している。また、凹部２６の奥行方向長さＬは、圧粉成形体２５の側面から空心コイル２１の内径と外径との間に至るまでの長さである。そして、凹部２６の底面２６ａは圧粉成形体２５の上面及び下面と平行面をなし、かつ凹部２６の深さｔは圧粉成形体２５の厚さＴの２％〜１０％であることが好ましい。なお、凹部２６の深さｔが圧粉成形体２５の厚さＴの２％未満では、電極端子２４周辺の成形体密度を向上させる効果が不足し、また１０％を超えると、コイル２１を構成する導線２２に強圧がかかり、絶縁被膜損傷の可能性があるため好ましくない。
【００２３】
なお、圧粉成形体２５に用いる強磁性金属粒子としては、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金等があり、これらから適宜選択すればよい。強磁性金属粒子をコーティングする絶縁材としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等があり、これらの絶縁材を用いて前記強磁性金属粒子はコーティングされている。前記絶縁材の混合割合は、当該絶縁材をコーティングした強磁性金属粒子からなる磁性粉末に対する重量比率で１〜８％とする。なお、コーティングに使用する絶縁材の重量比を８％より多くすると、成形して得た圧粉成形体２５の透磁率が低下し、大きなインダクタンスを得ることができず、また絶縁材の重量比を１％未満にすると各強磁性金属粒子相互間の絶縁が不充分となり、磁芯としての特性が大幅に低下するため、コーティングに使用する絶縁材の重量比は１〜８％が適している。
【００２４】
図３は本実施の形態の場合の製造方法の概略であり、図３（Ａ）の平角導線２２をエッジワイズ状に巻回した空心コイル２１を、同図（Ｂ）の臼３０、下パンチ３１、上パンチ３２からなる成形金型で前記磁性粉末と一体成形（インサート成形）する場合に、下パンチ３１及び上パンチ３２に前記凹部２６に対応した凸部３１ａ，３２ａを設けておき（換言すれば、電極端子２４の引出位置の真下及び真上に対応する下パンチ３１及び上パンチ３２の加圧面に凸部３１ａ，３２ａを設け）、同図（Ｂ）の磁性粉末をすり切り充填した状態から上パンチ３２を下降して圧縮成形する。これにより、図１及び図２に示すような凹部２６が上下面にそれぞれ形成された圧粉成形体２５が得られ、凹部２６を形成することで電極端子２４の引出部分の成形密度を十分高めることができる。
【００２５】
この第１の実施の形態によれば、電極端子２４の真上及び真下に対応する圧粉成形体２５の上下面に凹部２６を形成することで、電極端子２４の引出位置周辺の圧粉成形体２５の密度を十分大きくでき、電極端子２４の折り曲げ等の加工の際にクラック発生や圧粉成形体２５の折れの発生を防止できる。また、前記凹部２６の奥行方向長さＬは、圧粉成形体２５の側面から空心コイル２１の内径と外径との間に至るまでの長さとなっているため、凹部２６の形成により図３（Ａ）の空心コイル２１の外周側の隙間を無くした状態として圧粉成形体２５を成形でき、この点からも成形体密度を向上させ得る。
【００２６】
図４及び図５（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）は本発明の第２の実施の形態であって、表面実装型の電極端子３４を備えたコイル封入型磁性部品を示す。この場合、内部構造及び製造工程は第１の実施の形態と同様であり、空心コイルから引き出された電極端子に折り曲げ加工を施して、圧粉成形体２５の側面及び凹部２６底面に沿って折り曲げ形成された表面実装型の電極端子３４を形成している。
【００２７】
なお、その他の構成は前述した第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図６及び図７（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態であって、圧粉成形体２５の幅方向全体に凹部３６を形成したコイル封入型磁性部品を示す。その他の構成は第２の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
この第３の実施の形態における凹部３６は幅寸法が第２の実施の形態の凹部２６と異なるのみで、凹部３６を形成したことによる作用、効果は第１及び第２の実施の形態の凹部２６と同様である。
【００３０】
図８（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）は本発明の第４の実施の形態であって、複数の空心コイルを封入したコイル封入型磁性部品を示す。すなわち、図８では圧粉成形体２５内には２個の空心コイル２１がインサート成形で封入されており、各コイル２１の電極端子２４の引出位置に対応させて凹部２６が形成されている。
【００３１】
なお、その他の構成は前述した第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図９（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）,（Ｄ）は本発明の第５の実施の形態であって、トランスを構成したコイル封入型磁性部品を示す。すなわち、図９では圧粉成形体２５内には１次巻線となる空心コイル４１及び２次巻線となる空心コイル４２がインサート成形で封入されており、各コイル４１，４２の電極端子４４，４５の引出位置に対応させて凹部４６が形成されている。
【００３３】
なお、その他の構成は前述した第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
この第５の実施の形態における凹部４６を形成したことによる作用、効果は第１及び第２の実施の形態の凹部２６と同様である。
【００３５】
以下の表１は図４（第２の実施の形態）、図６（第３の実施の形態）、図８（第４の実施の形態）及び図９（第５の実施の形態）の各場合について、凹部の無いものと凹部の有るもののサンプルをそれぞれ１００個作製し、端子の折り曲げ時にクラックが発生するかどうかを実験した結果を示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
磁性粉末を構成する強磁性金属粒子には、平均粒子径１５μｍのＦｅ−Ｎｉ合金を用い、その強磁性金属粒子をコーティングする絶縁材としてはシリコーン樹脂を用いた。成形圧力は３〜６トン／cm２で実験した（なお、１トン／cm２ ＝９.８×１０７Ｐａ）。クラックの観察は、２０倍の実体顕微鏡により、１mm以上のクラックが発生したサンプルの個数を数えた。
【００３８】
前記表１に示すように、凹部が無い場合には、端子折り曲げ工程でクラックの発生が多発していたが、凹部を設けたサンプルではクラックの発生は無くなった。
【００３９】
なお、上記各実施の形態では圧粉成形体の上面と下面の両方に凹部を形成したが、いずれか一方に凹部を形成する構成としてもよい。但し、両方に凹部を形成することがより望ましい。
【００４０】
また、上記各実施の形態では、空心コイルの引出端部が電極端子となっているが、電極端子が圧粉成形体内で空心コイルの端部に継線された構成の場合でも本発明は適用可能である。
【００４１】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧粉成形体の側面より端子を導出したコイル封入型磁性部品の場合に、前記端子の引出位置の真上及び真下に対応する前記圧粉成形体の上面及び下面の少なくとも一方に前記端子の端子幅よりも広い幅の凹部を形成することで、端子引出部分の周囲の成形体密度を向上させ、端子折り曲げ等に起因するクラック発生や成形体の折れ発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコイル封入型磁性部品の第１の実施の形態を示す平面図である。
【図２】同正断面図である。
【図３】第１の実施の形態の場合のコイル封入型磁性部品の製造方法の概略を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】第２の実施の形態であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】第３の実施の形態であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は背面図、（Ｄ）は側面図である。
【図１０】コイル封入型磁性部品の従来例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正断面図である。
【図１１】従来例の端子折り曲げに伴う問題点を示す説明図である。
【図１２】コイル封入型磁性部品の他の従来例を示す正断面図である。
【図１３】平角導線をエッジワイズ巻きした空心コイルの例を示す正断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，４１，４２  コイル
２，２２  平角導線
４，１４，２４，３４，４４，４５  電極端子
５，１５，２５  圧粉成形体
６  クラック
２６，３６，４６  凹部
３０  臼
３１  下パンチ
３１ａ，３２ａ  凸部
３２  上パンチ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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