(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融着銅線を供給する線供給装置と、線を巻き取る巻き取り軸の両端部に側板が設けられ該側板の間隔部に線を巻き取る巻き取り装置と、前記線供給装置から繰り出される線を巻き取り装置の巻き取り幅の範囲に案内する案内装置と、前記巻き取り装置を回転駆動する回転駆動装置とを具備する巻線機を備え、該巻線機に、前記線供給装置から繰り出される線を融着層の軟化温度以上に加熱する加熱装置と、少なくとも巻き取り装置を真空状態に保つ真空装置とを設けたことを特徴とする巻線コイル製造装置。
【請求項２】
融着銅線が巻かれる巻線コイルの製造方法であって、
前記融着銅線の融着層を軟化温度以上に加熱し、前記融着層を接着しながら前記融着銅線を真空状態で巻き取ることを特徴とする巻線コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品識別用のＩＣ回路チップ等に使用される巻線コイルの製造装置、及び、巻線コイルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば工作機械のツール管理等に使用される物品識別用のＩＣ回路チップは、図３に模式的に示すように、樹脂で作られたケースＫ内にＩＣチップＴとコイルＣを入れ、両者を接続してエポキシ樹脂等のモールド用樹脂Ｐで密封したものである。このコイルは、直径０．０４〜０．３０ｍｍの細線を巻いて形成したボビンレスコイルであり、図６に示すような巻線機で製作されている。
【０００３】
図６に模式的に示す巻線機は、巻線用の銅線を巻いたドラムを回転自在に保持し、順次線を供給する線供給装置１と、該線供給装置から繰り出される線を案内する案内装置２と、線を巻き取る巻き取り装置３と、該巻き取り装置を回転駆動する回転駆動装置４とを備えている。
【０００４】
巻き取り装置３は、外周部に線が巻き付けられる円筒状の巻き取り軸３ａと、該巻き取り軸３ａの基部側の端部に設けられ、前記回転駆動装置４の回転軸４ａに固定された固定側板３ｂと、巻き取り軸３ａの他方の端部に取り付けられる着脱自在な着脱側板３ｃとで構成される。また、案内装置２は、回転駆動装置４の回転と同期して図の左右方向（Ｘ，Ｙ方向）に往復移動しつつ、線供給装置１から繰り出される線を前記巻き取り装置３の固定側板３ｂと着脱側板３ｃとの間に均等に導くようになっている。
【０００５】
この巻線機を用いてボビンレスコイルを製造するに際しては、線供給装置１に原材料となる線を取り付け、そこから引き出した線の端部を案内装置２のノズル２ａに通して固定側板３ｂに仮り止めする。このときノズル２ａはそのストローク範囲内の左端に位置させておく。この状態で回転駆動装置４を駆動すると、巻き取り装置３が回転するとともに、それに同期して案内装置のノズル２ａが図の右方向（Ｙ方向）に移動する。このため、巻き取り装置の巻き取り軸３ａに線が密に巻かれた第１の層が形成される。ノズル２ａがストローク範囲の右端に達すると、移動方向が図の矢印Ｘ方向に反転し、第１の層の上に引き続き第２の層が形成される。このようにして巻き付け方向が順次反転しつつ線が巻き重ねられて巻線コイルが形成されるのである。
【０００６】
所定数の巻き層が形成されると、回転駆動装置４と案内装置２を停止し、着脱側板３ｃを取り外して、巻き取り軸３ａからコイル状に巻かれた巻線を抜き取る。なお、使用される線には接着剤層が設けられているので、コイル状に巻かれた線同士が互いに接着してコイル形状が保持される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにして得られた巻線コイルＣを、例えば上記ＩＣ回路チップに使用する場合は、巻線コイルＣをＩＣ（集積回路）Ｔとともに合成樹脂等で作られた所定のケースＫ内に収納して、互いに半田付け又は溶接で接続し、モールド材であるエポキシ系樹脂Ｐを未硬化の流動体の状態で充填した後、当該樹脂を硬化させるが、巻線コイルの線と線との隙間に空気その他のガスが残留していると、当該コイルをケース内に装着して、流動体である未硬化の樹脂を充填するときに、コイルが矢印Ｅで示すように浮き上がったり、気泡が発生して不良品となるという問題が発生している。特に、コイルの線が細い場合は、隙間に気体が残留することによる問題が生じやすい。また、空気が残留すると、コイルの線が酸化して劣化するという問題点もある。
【０００８】
上記空気による酸化の問題を解決するため、巻線間に不活性ガスを充満する方法や、コイルを加熱して巻線間に存在する気体を膨張させることによりその大部分を追い出す方法等も試みられているが、これらの方法では、密封のための樹脂の充填時にコイルが浮力によって移動し、正確な位置決めができないという問題は解決されない。
【０００９】
この浮き上がりの問題を解決するため、ケースに爪等を設けて巻線コイルを定位置に固定する方法も試みられている。しかしながら、このように機械的にコイルを固定する方法では、コイルの組み込み中に傷がついたり、断線したりするという問題がある。そこで本発明は、上記従来の巻線コイルにおける問題点を解決することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。
【００１１】
請求項１に記載の本発明にかかる巻線コイル製造装置は、融着銅線を供給する線供給装置と、線を巻き取る巻き取り軸の両端部に側板が設けられ該側板の間隔部に線を巻き取る巻き取り装置と、前記線供給装置から繰り出される線を巻き取り装置の巻き取り幅の範囲に案内する案内装置と、前記巻き取り装置を回転駆動する回転駆動装置とを具備する巻線機を備え、該巻線機に、前記線供給装置から繰り出される線を融着層の軟化温度以上に加熱する加熱装置と、少なくとも巻き取り装置を真空状態に保つ真空装置とを設けたことを特徴としている。この巻線コイル製造装置を使用して巻線コイルを製造するに際しては、線供給装置から繰り出された融着銅線が、まず加熱装置で加熱され、融着層を軟化させた状態で巻き取られる。このため、線同士が互いに接着するとともに、線と線との隙間に融着層が充填される。また、巻き取りは真空中で行われるので、線と線との間に若干の隙間が残留しても、そこに存在する空気や、発生するガス等の気体が吸引除去され、内部に気体の存在しない巻線コイルが得られるのである。
請求項２に記載の本発明にかかる巻線コイルの製造方法は、融着銅線が巻かれ、前記融着銅線の融着層を軟化温度以上に加熱し、前記融着層を接着しながら前記融着銅線を真空状態で巻き取ることを特徴とする。本構成であれば、線同士が互いに接着し、線と線との間に若干の隙間が残留しても、そこに存在する空気や、発生するガス等の気体が吸引除去され、内部に気体の存在しない巻線コイルが得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の巻線コイル製造装置を模式的に表すもので、この製造装置の主体をなす巻線機Ｍは、上記図６に示した従来の巻線機と基本的構造は同じであり、同じ部分には同じ記号を付している。この巻線機は、すでに述べたように、原材料である融着銅線を保持して逐次供給する線供給装置１と、該線供給装置１から繰り出される線を所定範囲内に巻き取られるように案内する案内装置２と、線を巻き取る巻き取り装置３と、該巻き取り装置を回転駆動する回転駆動装置４とを備えている。回転駆動装置４は、電動モータを動力源としている。
【００１３】
この製造装置で使用される融着銅線Ｗは、図２に示すように、銅線５０の外周面に樹脂（例えばポリウレタン）からなる絶縁層５１が設けられ、さらにその外周部に融着層５２が設けられている。融着層５２の材質としては、電子機器の接着剤として多用されるポリアミド酸ワニス、ポリイミドシート等が使用される。ボリアミド酸ワニスは、加熱時にガスを発生するので、ポリイミドシートを使用するのが好ましい。このポリイミドシートは、それ自体熱可塑性を有しており、加熱により接着剤の役割を果たすものである。これを使用すれば、ポリアミド酸ワニスを用いる場合のように、その中に含まれている溶剤を蒸発させる工程が不要となる。
【００１４】
上記線供給装置１は、原材料である融着銅線Ｗを巻いたドラム１ａを回転自在に支持したもので、線Ｗが引っ張られたときは、このドラムが回転して線を繰り出すようになっているが、惰性等による自由回転を防ぐため、摩擦力や電磁力等による若干の回転抵抗力が付与されている。このため、繰り出される線が弛むことなく整然と供給されるのである。
【００１５】
また、案内装置２は、図示例では、巻き取り装置３の回転と同期して所定範囲（Ｌ）を往復移動するノズル２ａに線を通して案内するようになっているが、このようなノズルの代りに、線の通る溝を外周部に設けたガイドローラを用いることもできる。また、案内装置２のノズルやガイドローラを移動させず、巻き取り装置３をその回転軸芯に沿って所定の巻き取り範囲内で左右往復移動させるようにしてもよい。なお、巻線コイル用の巻線機として、このような案内装置を設けず、線供給装置１と巻き取り装置３との距離を長くすることにより、線自体が側板の間を往復移動しつつ層状に巻き取られるように調節したものもあるが、巻き取り状態を均一にするためには、図示例のような案内装置２を備えた装置の方が好ましい。
【００１６】
この巻線機Ｍには、加熱装置２０と真空装置３０が付設されている。加熱装置２０は、加熱ヒータ２１等、公知の加熱手段で線Ｗをその融着層が軟化するまで加熱するものであればよい。この加熱温度は、ポリイミドシートが融着層５２として用いられている場合は、接着剤として機能する２３０〜５００℃程度とすればよい。
【００１７】
次に、真空装置３０は、製造される巻線コイル内に気体が残留しないように気体を吸引除去するものである。要は、巻き取られた巻線コイル内に有害な量の気体が残留しなければよいので、真空度は高い方が好ましいが、最もコンパクトなものとする場合は、巻き取り装置３だけを真空チャンバー３１内に設置することが考えられる。しかしながら、巻き取り装置３には、線Ｗが外部から左右往復移動しながら供給されるので、巻き取り装置３だけを真空チャンバー内へ設置する方法では、この線導入部分のシールが困難となる。したがって、図示例のように、線供給装置１、案内装置２及び巻線装置３を一体として真空チャンバー３１内へ収納し、このチャンバー内の気体を真空ポンプ３２で吸引排出するように構成するのが好ましい。
【００１８】
この製造装置を用いて、図４に示す巻線コイルＣＡを製造する場合は、まず線供給装置１に材料である融着銅線Ｗを取り付ける。次に、この融着銅線の先端部を引き出して案内装置２を通し、巻き取り装置３の側板３ｂに仮止めする。一方、加熱装置２０を作動させて、通過する線Ｗが所定温度に加熱されるように調節する。また、真空装置３０を作動させて、少なくとも巻き取り装置３を真空状態に保つ。この場合、真空度は、必ずしもそれほど高くなくてもよく、巻線コイルＣＡ内の気体をおおむね除去できるような程度でよい。
【００１９】
この状態で巻線機を起動すると、巻き取り装置３が回転して線Ｗが線供給装置２から引き出され、案内装置２を経由して巻き取り軸３ａに巻き取られる。このとき、巻き取り装置３の回転と同期している案内装置２によって線Ｗが左右方向に往復移動するので、線Ｗは整然と密に層状に巻き付けられる。なお、線Ｗの融着層５２は加熱されて接着剤として機能するようになっているので、図４に示すように、巻き付けられた線Ｗ同士が融着層で互いに接着されコイル形状が維持される。また、巻き取り装置３内の空気や発生するガスは真空装置３０によって吸引除去されるので、巻線コイルＣＡ内間の隙間Ｓに有害な気体が残留しない。
【００２０】
所定の巻き数が得られたら、巻き取り装置３、加熱装置２０、真空装置３０等の運転を停止し、巻き取り装置３の着脱側板３ｃを取り外して、巻き取り軸３ａに巻き取られているコイルを取り外す。これにより、所望の巻線コイルＣＡが得られるのである。なお、巻線コイルＣＡの保護と空気の侵入を防ぐため、巻線コイル全体をエポキシ系樹脂、ポリイミド樹脂等の適当な樹脂でパックし、密封しておくのが好ましい。
【００２１】
次に、以上の説明では、巻線コイルの線と線の隙間の大部分を融着層で埋めるとともに、残留している隙間Ｓを真空状態とする例について述べたが、図５に示すように、材料である融着銅線の融着層５２の肉厚を大きくすることにより、溶融した融着層５２の樹脂Ｇで線と線の間の隙間をほぼ充填して固体化する方法も採用できる。この方法によると、気体の残留する隙間自体が固体である樹脂Ｇで充填されておおむね消滅するので、ケースに入れて樹脂で密封する場合の気泡の発生、浮き上がり、空気による酸化等の問題は防止できる。なお、融着層自体の樹脂を利用する代りに、別の樹脂で線と線の隙間を充填してもよい。
【００２２】
さらに、上記のように線と線の隙間を固体である樹脂で充填する代りに、液体を充填して空間を消滅させることも考えられる。この方法でも、隙間自体が消滅するので、有害な量の気体が残留するおそれはなくなる。なお、この場合の液体としては、流動性を有する樹脂や、シリコンオイル等が使用できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかる巻線コイル製造装置によれば、内部に気体が存在しない巻線コイルを簡単かつ能率的に製造することが可能となった。また、本発明にかかる巻線コイルの製造方法により製造された巻線コイルは、その線と線の隙間に気体が存在しないので、これをケース内に収納して封止用のモールド樹脂で密封する場合に、気泡が発生したり、浮力による位置ズレが生じたり、空気による酸化が生じて品質が劣化したりする問題が生じなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の巻線コイル製造装置を模式的に表す正面図である。
【図２】融着銅線の外観図である。
【図３】ＩＣ回路チップの断面図である。
【図４】巻線コイルの拡大断面図である。
【図５】巻線コイルの他の実施形態の拡大断面図である。
【図６】従来の巻線機を模式的に表す正面図である。
【符号の説明】
１      線供給装置
２      案内装置
３      巻き取り装置
４      回転駆動装置
２０      加熱装置
３０      真空装置
Ｗ      融着銅線
ＣＡ      巻線コイル
【図１】
0004359415.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004359415.tif 000004
【図４】
0004359415.tif 000005
【図５】
0004359415.tif 000006
【図６】
0004359415.tif 000007