(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抜き孔を有する金属板の上下面及び前記抜き孔の内側部分に弾性材を設けて平板状となし、前記抜き孔の内側位置の弾性材に、ドラム状コアの巻芯部に巻線を施したコイル本体を嵌合させて支持する貫通孔部を形成したスクリーン印刷用コイル保持パレットであって、
前記貫通孔部は概略方形の開口を有し、長手方向両端部の開口幅（Ｗ１）が中間部の開口幅（Ｗ０）よりも狭く形成され、前記両端部の開口幅（Ｗ１）の部分で前記ドラム状コアの両側の鍔部分を挟持することを特徴とするスクリーン印刷用コイル保持パレット。
【請求項２】
前記金属板が磁性体である請求項１記載のスクリーン印刷用コイル保持パレット。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスクリーン印刷用コイル保持パレットの前記貫通孔部に、ドラム状コアの巻芯部に巻線を施したコイル本体を嵌合させて、前記ドラム状コアの両側の鍔部分を挟持して支持し、スクリーン版の前記巻芯部に対向するペースト透過部を通して前記巻線の周囲に樹脂ペーストを充填することを特徴とするスクリーン印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路においてインダクタンス素子として機能するチップインダクタの作製工程に用いられるスクリーン印刷用コイル保持パレット及びスクリーン印刷方法に係り、とくにドラム状コアの巻芯部に巻線を施したコイル本体の巻線外周にスクリーン印刷で樹脂を充填し、封止するために用いるスクリーン印刷用コイル保持パレット及びスクリーン印刷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、チップインダクタとして、ドラム状フェライトコアの両端面に厚膜又は薄膜技術で電極を形成し、このドラム状フェライトコアの小径となっている巻芯部に巻線を巻回し、その巻線端を予め電極にはんだ付けする、あるいは、はんだ付けに替えて溶接や導電性接着剤で接続してコイル本体を構成し、さらに前記巻芯部に巻線を巻回した外周を樹脂で封止して保護する構造が採用されている。ドラム状フェライトコアの鍔の形状は、方形あるいは円形にしておき、さらに巻芯部周囲も樹脂封止することで、全体形状を直方体状又は円柱状として実装し易いチップ部品形状としている。
【０００３】
このコイル本体を樹脂で封止する方法として、例えば、コイル本体を上下金型で挟んだ状態で樹脂が注入されるキャビティを形成し、キャビティに連通するランナーを通じて樹脂をキャビティに注入する工法が提案されている。トランジスタやＩＣ等の樹脂封止電子部品の製造に用いられるトランスファー樹脂封止方法と同じである。前記コイル本体はドラム状フェライトコアの両端面に形成された電極を内部電極（下地電極）として備え、この内部電極に巻線の端末を接続している。後から内部電極に覆い被せて電気的に導通する外部電極を形成し、このコイル本体が含まれるインダクタ部品をプリント基板等に実装すると、この外部電極が回路パターンと電気的に接続し導通する電極となる。従って、コイル本体を上下金型で挟んだ状態で樹脂が注入されるキャビティは、内部電極が外部電極と導通する部分を除いて樹脂が注入されることになり、樹脂が注入されない部分はコイル本体を収容するだけの空間にする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コイル本体はフェライト粉を成形し焼成するドラム状フェライトコア等が主体であり、上下金型のキャビティが高精度の機械加工で製作されることに比べると、寸法精度が悪く形状はばらついている。キャビティにコイル本体を収容するだけの空間は、コイル本体の寸法精度や形状が許容できる範囲で余裕を備えることになり、キャビティとコイル本体の間に間隙が生じ易く、樹脂が注入されるキャビティの部分から樹脂が注入されない部分に樹脂が押し出されることになる。
【０００５】
このような従来の製造方法では、フェライトコア自体の寸法ばらつきにより内部電極で樹脂封止しない部分と、上下金型を含め樹脂封止に用いる成形金型のキャビティとの間の間隙により、コイル本体において樹脂封止した端部にバリが発生する。このバリを取る後処理が必要になるが、バリは内部電極面にも貼り付く形で発生するため除去が困難である。
【０００６】
そこで、本発明者は金型を用いたコイル本体の樹脂封止では電極面等への不必要な樹脂付着を避けることが困難であると考え、スクリーン印刷を利用してコイル本体の必要個所のみ樹脂ペースト（硬化後外装被覆となる）を充填することを着想した。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑み、ドラム状コアの巻芯部に巻線を施したコイル本体の巻線外周にスクリーン印刷で樹脂を充填、封止する用途に好適に使用可能なスクリーン印刷用コイル保持パレット及びスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
【０００８】
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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るスクリーン印刷用コイル保持パレットは、抜き孔を有する金属板の上下面及び前記抜き孔の内側部分に弾性材を設けて平板状となし、前記抜き孔の内側位置の弾性材に、ドラム状コアの巻芯部に巻線を施したコイル本体を嵌合させて支持する貫通孔部を形成したスクリーン印刷用コイル保持パレットであって、
前記貫通孔部は概略方形の開口を有し、長手方向両端部の開口幅（Ｗ１）が中間部の開口幅（Ｗ０）よりも狭く形成され、前記両端部の開口幅（Ｗ１）の部分で前記ドラム状コアの両側の鍔部分を挟持することを特徴としている。
【００１１】
さらに、前記金属板が磁性体で構成されるとよい。
本発明に係るスクリーン印刷方法は、前記スクリーン印刷用コイル保持パレットの前記貫通孔部に、ドラム状コアの巻芯部に巻線を施したコイル本体を嵌合させて、前記ドラム状コアの両側の鍔部分を挟持して支持し、スクリーン版の前記巻芯部に対向するペースト透過部を通して前記巻線の周囲に樹脂ペーストを充填することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスクリーン印刷用コイル保持パレット及びスクリーン印刷方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１３】
図１及び図２は本発明に係るスクリーン印刷用コイル保持パレットの実施の形態及び当該パレットを用いたチップインダクタの製造手順、図３は樹脂による外装被覆を形成する前後のコイル本体、図４は前記スクリーン印刷用コイル保持パレットの全体構成、図５及び図６はスクリーン印刷によるペースト充填工程をそれぞれ示す。
【００１４】
本実施の形態において、スクリーン印刷用コイル保持パレットが保持すべきコイル本体の構成について図３（Ａ）で説明する。図３（Ａ）のように、外装被覆を設けてチップインダクタとする前のチップ状のコイル本体１は、磁気コアとして両側の方形鍔３間に巻芯部４を有するドラム状フェライトコア２を用い、その巻芯部４（好ましくは円形断面）の周囲に巻線５が巻かれたものである。巻線５の両端部は方形鍔３の端面及び外周面の一部に形成された電極６にはんだ付け等で接続固定される。
【００１５】
また、図３（Ａ）のコイル本体１を複数個保持するスクリーン印刷用コイル保持パレットの全体構成は図４に、また部分断面は図１及び図２に示される。これらの図からわかるようにスクリーン印刷用コイル保持パレット（以下、平板状パレットという）１０は抜き孔１２を有する金属板１１の上下面及び前記抜き孔１２の内側部分にシリコンゴム等の弾性材１３を設けて平板状となし、前記抜き孔１２の内側位置の弾性材１３にコイル本体１を嵌合させて支持する貫通孔部１４を形成したものである。このような構造は金属板１１に弾性材１３をインサート成形等で一体化することにより得られ、抜き孔１２の内側部分の弾性材にて貫通孔部１４が形成されている。つまり、貫通孔部１４の周囲が弾性材で囲まれている。また、金属板１１は永久磁石又は電磁石による磁気吸着可能なように磁性体金属（例えばステンレス鋼）である。平板状パレット１０の４隅には位置決め用孔１５が形成されている。該位置決め用孔１５は金属板１１に形成され、弾性材１３はそれより大きい孔径で除去されているものである。ここで、平板状パレット１０において、弾性材１３の内部に金属板１１を設けるのは、熱膨張の小さな金属板１１を設けることで、熱膨張により弾性材１３の寸法が変動するのを金属板１１で防止するためである。
【００１６】
前記貫通孔部１４はコイル本体１を弾性材１３の弾性により容易に脱落しないように保持する形状であり、図１（Ａ）及び図４の拡大部分からわかるように、貫通孔部１４の長手方向両端部の幅Ｗ１が中間部を含むその他の部分の幅Ｗ０よりも狭くなっている。例えば、コイル本体１の幅及び高さが０.８mm、長さが１.５mmのとき、貫通孔部１４の幅Ｗ１は０.７５mm、Ｗ０は０.８mm、長さＬは１.４５mmであり、深さは０.８mmである。従って、コイル本体１は貫通孔部１４に挿入されたとき、貫通孔部１４の４隅、換言すれば、前記開口幅（Ｗ１）の部分で前記コイル本体１が主に挟持されることになる（方形鍔３の両側で嵌合保持される）。
【００１７】
図１、図２及び図４に示した平板状パレット１０（コイル本体１を保持したもの）の貫通孔部１４内に樹脂ペーストを充填するスクリーン印刷のための構成を図５及び図６に示す。スクリーン枠２０にはスクリーン版２１が張られており、スクリーン版２１の下側には前記平板状パレット１０（コイル本体１を保持したもの）を図１（Ｂ）,（Ｃ）のようにベース４０上に位置決め配置しておく。また、樹脂ペースト３０を塗布、充填するための充填用ローラー２２がスクリーン版上を回転しながら移動（転動）するようになっている。但し、樹脂ペースト３０の粘度が低いと、充填用ローラー２２は自転しないでスリップし単なる横移動となる現象が発生し、スクリーン版２１のペースト透過部を通しての樹脂ペースト充填量が不足する。このため、スクリーン版２１上の樹脂ペースト３０の塗布領域以外でかつ平板状パレット１０に対向する位置を走行する自走用ローラー２３を、充填用ローラー２２の両側に一体化して設けている。つまり、充填用ローラー２２が固着された中心軸２４に自走用ローラー２３を固着している。自走用ローラー２３は樹脂ペースト３０の塗布されていない領域を走行するため、スリップすることなく確実に自転しながら移動し、これと一体に充填用ローラー２２も自転しながら移動することになり、スクリーン版２１のペースト透過部を通しての樹脂ペースト充填が確実に行われる。詳細は省略するが、図５のように充填用ローラー２２及び自走用ローラー２３の中心軸２４はローラー保持手段２５にて支持され、前後方向に駆動されるようになっている。
【００１８】
なお、図１（Ｂ）,（Ｃ）のように、スクリーン版２１のペースト透過部２１ａ（孔部又はメッシュとなっている部分）はベース４０上に位置決め載置された平板状パレット１０の貫通孔部１４に対応して設けられるが、とくに貫通孔部１４内に保持されているコイル本体１の巻芯部４（巻線５）に対向する部分のみに形成することが好ましい。
【００１９】
前記樹脂ペースト３０は、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂に磁性体粉が混入されたものであることが好ましい。例えば、磁性粉としてフェライトの球状粉（粒径１０μｍ〜３４μｍ）を５０重量％、フェライトの不定形粉（粒径１μｍ〜１５０μｍ）を５０重量％の割合でエポキシ系樹脂に混入したものを用いる。また、熱硬化性樹脂に対する磁性体粉の混合割合は、熱硬化性樹脂が２０〜５０重量％、残りを磁性体粉とする。磁性体粉の混合割合が５０％未満であると、磁性体粉を混入した効果が少なく、８０％を超えると流動性が悪くなり、充填不良が発生しやすくなる。
【００２０】
次に、前記平板状パレット１０を使用したチップインダクタの製造手順を図１及び図２を用いて説明する。まず、図１（Ａ）のようにパレット入れ工程にて、平板状パレット１０の貫通孔部１４内にコイル本体１をそれぞれ挿入し、嵌合保持させる。
【００２１】
それから、図１（Ｂ）のように各々の貫通孔部１４にコイル本体１を設けた後の平板状パレット１０をベース４０上に載置する。このとき、ベース４０の所定位置に立設されたテーパーピン（図示せず）に図４の平板状パレット１０の位置決め用孔１５を嵌合することで、平板状パレット１０はベース４０に対して位置決めされる。また、図示しないが、ベース４０には永久磁石又は電磁石が例えば等間隔で複数個所に埋設一体化されており、平板状パレット１０内の磁性体の金属板１１を磁気吸着する。
【００２２】
図１（Ｂ）の第１のペースト充填工程では、ベース４０上に位置決め固定された平板状パレット１０の一面（上面）に対して図５及び図６のスクリーン印刷機構を用いて樹脂ペースト３０を貫通孔部１４内に充填する。すなわち、貫通孔部１４内に保持されているコイル本体１の巻芯部４（巻線５）に対向する部分のみに形成されたペースト透過部２１ａを持つスクリーン版２１を平板状パレット１０上に位置合わせして配置し、スクリーン版上で充填用ローラー２２を自転させながら走行させることで、ペースト透過部２１ａを通してコイル本体１の巻芯部４、つまり巻線５の外周に樹脂ペースト３０を充填する。このとき、充填用ローラー２２の両側に自走用ローラー２３が一体化されていて、スクリーン版２１のペーストの無い領域を走行するため、スリップを防止して確実に自走用ローラー２３及びこれと一体的に連結した充填用ローラー２２を回転させることができ、充填不良の発生を防止できる。
【００２３】
また、ベース４０の貫通孔部１４に対応した位置には、空気抜き孔４２が形成されていて、充填部の空気を排出する役目をしている。
【００２４】
この第１のペースト充填工程だけでは、平板状パレット１０の裏側にまで樹脂ペースト３０を回り込ませるのは困難である。このため、第１のペースト充填工程を終了した平板状パレット１０を、第２のペースト充填工程において、図１（Ｃ）のように反転し、スクリーン印刷で前記平板状パレット１０の他方の面から巻芯部４（巻線５）の外周に樹脂ペースト３０を第１のペースト充填工程と同様にして充填する。これにより、貫通孔部１４内の空間、つまりコイル本体１の巻芯部４外周は完全に樹脂ペースト３０で満たされ、コイル本体１及び充填樹脂による直方体が形成される。
【００２５】
第１及び第２のペースト充填工程を終了したら、換言すれば、平板状パレット１０の両方の面からのスクリーン印刷終了後、図２（Ａ）のように、コイル本体１が嵌合している平板状パレット１０の上下面に平板５０を重ねた状態で貫通孔部１４内の樹脂ペースト３０を所定温度に加熱して硬化させるペースト硬化工程を実行する。ここで用いる平板５０は、平板状パレット１０の金属板１１と同材質の金属板５１の上下に平板状パレット１０の弾性材１３と同材質の弾性材５３を設けたものであり、金属板５１は金属板１１の抜き孔１２と同じ位置に同一形状の抜き孔５２を有している。但し、平板状パレット１０の貫通孔部１４に対応する部分は弾性材５３で平坦面に形成されている。このような平板状パレット１０と同材質の平板５０を用いるのは樹脂ペースト３０を加熱硬化させる際に、平板状パレット１０と平板５０の熱膨張を揃えることで平板状パレット１０に歪みが発生しないようにするためである。
【００２６】
なお、平板５０を用いないと、コイル本体１の巻芯部４に充填された樹脂ペースト表面が表面張力で丸みを帯びた形状となり好ましくない。
【００２７】
図２（Ａ）のペースト硬化工程により、コイル本体１の巻芯部４（巻線５）の周囲の樹脂ペーストは硬化して巻線５の外周を覆う外装被覆７が形成された直方体状のチップインダクタが各貫通孔部１４内にて作製される。
【００２８】
前記平板状パレット１０の各貫通孔部１４からのチップインダクタ１Ａの取り出しは、図２（Ｂ）のように、平板状パレット１０の上下を孔あき金属板６０で挟み、押し下げピン６５で各貫通孔部１４内のチップインダクタ１Ａを同時に押し下げることで実行する。金属板６０はチップインダクタ１Ａの縦横寸法よりも僅かに大きな（例えば縦横共に０.１mm（片側０.０５mm）ずつ大きな抜き孔６１が形成してあり、押し下げピン６５でチップインダクタ１Ａを平板状パレット１０から取り出すときに、外装被覆７にバリがあっても金属板６０の抜き孔６１のエッジで切除される。
【００２９】
前記平板状パレット１０から取り出した図３（Ｂ）,（Ｃ）のチップインダクタ１Ａの電極６上に覆い被せて電気的に導通する外部電極をメッキ等で所定膜厚に形成してチップインダクタの完成品とする。
【００３０】
なお、外部電極の被着形成前に外装被覆７のバリ取りのためにバレル研磨を行うと良い。
【００３１】
この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００３２】
(1)  平板状パレット１０の弾性材１３で囲まれた貫通孔部１４内にコイル本体１を嵌合保持し、スクリーン印刷により樹脂ペースト３０を充填するため、コイル本体１のドラム状フェライトコア２に寸法のばらつきがあっても弾性材１３にて吸収でき、樹脂ペースト３０がコイル本体１の電極６側に回り込むことなく巻芯部４の周囲に外装被覆７を形成可能であり、余分な樹脂のバリ取り作業も容易となる。
【００３３】
(2)  平板状パレット１０に多数個の貫通孔部１４を形成可能であり、スクリーン印刷で一度に各貫通孔部１４内に樹脂ペースト３０を充填でき、量産性が良好であり、また高価な金型を用いないため、射出成形若しくはトランスファ成形に比較して生産設備が安価であり、製造コストも低くすることが可能である。
【００３４】
(3)  射出成形若しくはトランスファ成形では製品以外にもランナ部分にて樹脂が消費され、材料効率が悪いが、平板状パレット１０を使用したスクリーン印刷により必要個所のみに樹脂ペースト３０を充填でき、材料効率は極めて高い。
【００３５】
(4)  平板状パレット１０の貫通孔部１４にコイル本体１を設けてから、スクリーン印刷で平板状パレット１０の一方の面、次に反転して他方の面に樹脂ペースト３０を巻芯部４の周囲に充填するが、貫通孔部１４であるため、充填される樹脂ペースト内に空気泡が発生せず、かつ平板状パレット両面から樹脂ペースト充填を行うため、貫通孔部１４内への樹脂ペースト充填が確実に行われる。
【００３６】
(5)  平板状パレット１０は貫通孔部１４より大きな抜き孔１２を有する金属板１１の上下面及び前記抜き孔１２の内側部分に弾性材１３を設けた構成であり、金属板１１を内側に設けることで平板状パレット１０の熱膨張を抑制でき、高精度の樹脂ペースト充填が可能である。
【００３７】
(6)  平板状パレット１０の金属板１１が磁性体であり、永久磁石又は電磁石を一体化したベース４０上に平板状パレット１０を磁気吸着して前記第１及び第２のペースト充填工程を実行可能なため、スクリーン印刷時に平板状パレット１０に位置ずれが発生することがなく、高精度のスクリーン印刷が可能である。
【００３８】
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。
【００３９】
【発明の効果】
従来の金型を用いたコイル本体の樹脂封止では、ドラム状コアの寸法ばらつきに起因して金型キャビティとコイル本体間に隙間が発生して電極面等への不必要な樹脂付着を避けることが困難であるが、本発明に係るスクリーン印刷用コイル保持パレットを用いたチップインダクタの製造方法によれば、スクリーン印刷を利用することでコイル本体の必要個所のみ樹脂ペースト（硬化後外装被覆となる）の充填が可能である。そして、前記スクリーン印刷用コイル保持パレットは弾性材で構成された貫通孔部を有するため、該貫通孔部にコイル本体を嵌合させて保持することで、スクリーン印刷の際に樹脂ペーストが不必要な領域に漏れないようにして、樹脂硬化による外装被覆形成後の不要樹脂除去作業を無くしたり軽減することが可能である。さらに、スクリーン印刷法を利用することで射出成形やトランスファ成形に比較して製造設備が安価で、樹脂ペーストの消費にも無駄がなく、材料効率が高い利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリーン印刷用コイル保持パレットの実施の形態であって、スクリーン印刷用コイル保持パレットの要部構成及び該パレットを使用したチップインダクタの製造手順のうちパレット入れ工程、第１及び第２のペースト充填工程を示す説明図である。
【図２】前記スクリーン印刷用コイル保持パレットを用いたチップインダクタの製造手順において、第２のペースト充填工程より後の工程を示す説明図である。
【図３】前記スクリーン印刷用コイル保持パレットで保持すべきコイル本体及びこれに外装被覆を設けたチップインダクタの１例を示す斜視図である。
【図４】前記スクリーン印刷用コイル保持パレットの全体構成の平面図である。
【図５】前記スクリーン印刷用コイル保持パレットを用いてスクリーン印刷を実行するための機構を示す正面図である。
【図６】同じくスクリーン印刷のための機構を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１  コイル本体
１Ａ  チップインダクタ
２  ドラム状フェライトコア
３  方形鍔
４  巻芯部
５  巻線
６  電極
７  外装被覆
１０  平板状パレット
１１，５１  金属板
１２，５２  抜き孔
１３，５３  弾性材
１４  貫通孔部
１５  位置決め用孔
２０  スクリーン枠
２１  スクリーン版
２１ａ  ペースト透過部
２２  充填用ローラー
２３  自走用ローラー
２４  中心軸
３０  樹脂ペースト
４０  ベース
４２  空気抜き孔
５０  平板
６０  孔あき金属板
６１  抜き孔
６５  押し下げピン
【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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