モールドコイルの製造方法

【課題】小型且つ量産性に優れ、成形不良の少ないモールドコイルの製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】
プラスチック成形法を用いて、磁性体粉末と樹脂と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。形状が略真円状ではない空芯コイルを用いる。複数の金型から形成されるキャビティと、キャビティ内を垂直方向に移動可能な位置出しピンとを有する成形金型を用い、以下の動作を含むことを特徴とする。
（ａ）位置出しピンによってキャビティ内の所定の位置へ空芯コイルを配置する。
（ｂ）キャビティ内に磁性体モールド樹脂をキャビティ内に充填する。
（ｃ）その充填中に位置出しピンを所定の位置まで移動させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールドコイルの製造方法に関し、特に空芯コイルを磁性体モールド樹脂で封止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コイルを磁性体粉末と樹脂とを混練した磁性体モールド樹脂で封止してなるモールドコイルが広く利用されている。従来のモールドコイルの製造方法は、フェライトコアなどの巻芯に巻かれたコイルを金型のキャビティ内に配置し、その後キャビティ内に溶融状態の磁性体モールド樹脂を充填してコイルを封止する。特許文献１と特許文献２には巻芯を用いたモールドコイルの製造方法が開示されている。
【０００３】
例えば、巻芯を用いずに空芯コイルをそのまま磁性体モールド樹脂で封止しようとすると、磁性体モールド樹脂の充填圧力によって空芯コイルが変形したり、キャビティ内の片側に寄ったり、または傾いたりして所定の位置からずれてしまうこともあった。これらコイルの変形や位置ずれは、外観的不良を引き起こすだけではなく、インダクタンス値や直流重畳特性等の電気的特性にも影響を与えてしまう。そこで、従来ではコイルの変形や位置ずれを防止するために巻芯やフレーム等を用いることが一般的だった。
【特許文献１】特開平４−３３８６１３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年における電子機器の小型化や高機能化の技術革新は著しく、それに伴い、モールドコイルのような電子部品もまた小型化や高性能化、更には低価格化などの要求が高まっている。しかし、従来のモールドコイルで用いられる巻芯やフレームなどはモールドコイルの小型化や低背化の妨げになり、さらにコストの上昇を招く原因となっていた。
【０００５】
そこで出願人は、先に出願した特願２００８−９７８７４において、位置出しピンと支持ピンを有する成形金型を用いた巻芯やフレームが不要なモールドコイルの製造方法を提案した。しかし、この方法を用いるときに空芯コイルの内径の形状が真円に近い形状（以下、略真円状）であると、成形金型のキャビティ内に空芯コイルを配置するときやキャビティ内に磁性体モールド樹脂を充填するときに、図１７に示すように位置出しピン１０３ａを中心に空芯コイル１０１が回転移動してしまうこともあった。空芯コイルが回転移動した状態で封止してしまうと、コイルの端部が不適当な位置にずれてしまったり、コイルがゆがむこともあった。また、コイルの端部にスポット溶接などで外部電極を取り付けた状態で一体成形を行う場合に、外部電極が金属箔のような材料であると外部電極がゆがむこともあった。そして、コイルが回転移動したままで磁性体モールド樹脂を充填すると、外部電極とコイルの端部との接続部に応力がかかり、最悪の場合には断線などの成形不良を引き起こす可能性があった。
【０００６】
本発明は、小型且つ量産性に優れ、成形不良の少ないモールドコイルの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のモールドコイルの製造方法は、プラスチック成形法を用いて、磁性体粉末をと樹脂と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。形状が略真円状ではない空芯コイルを用いる。複数の金型から形成されるキャビティと、キャビティ内を垂直方向に移動可能な位置出しピンとを有する成形金型を用い、以下の動作を含むことを特徴とする。
（ａ）位置出しピンによってキャビティ内の所定の位置へ空芯コイルを配置する。
（ｂ）キャビティ内に磁性体モールド樹脂をキャビティ内に充填する。
（ｃ）その充填中に位置出しピンを所定の位置まで移動させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のモールドコイルの製造方法では、複数の金型から形成されるキャビティと、キャビティ内を垂直方向に移動可能な位置出しピンを有する成形金型と形状が略真円状でない空芯コイルとを用いる。そのため、空芯コイルはキャビティ内で位置出しピンによってキャビティ内の適正な位置に位置出しされる。さらに内径の形状が略真円状ではない空芯コイルを用いるため、キャビティ内で回転移動することがない。これにより成形精度の高いモールドコイルを成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施例）
図１〜図６を参照しながら、本発明のモールドコイルの製造方法の第１の実施例について説明する。図中の参照符号はそれぞれ、１は空芯コイル、２は上型、３は下型、４はキャビティ、５は磁性体モールド樹脂、６はパンチ、７は外部電極を示す。
【００１０】
まず、第１の実施例で用いる空芯コイル１について説明する。図１に第１の実施例で用いる空芯コイル１の斜視図を示す。空芯コイル１は、幅が０．２５ｍｍ、厚さが０．０６ｍｍの自己融着性の平角線を用い、断面が長円状の芯材を用いて外外巻きで１２ターン巻いたものを用いる。
【００１１】
次に、本実施例で用いる成形金型について説明する。図２は本発明の実施例で用いる成形金型を示し、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。図２に示すように、本実施例で用いる成形金型は上型２と下型３を有し、上型２と下型３を組み合わせることによってキャビティ４が形成される。また、下型３は上型２と組み合わさることでキャビティ４の底部を形成する。さらに下型３は、キャビティ４の底部にキャビティ４の開口部方向に突出したキャビティ４の上下方向に昇降可能（垂直方向に移動可能）な位置出しピン３ａと支持ピン３ｂが設けられている。
【００１２】
本実施例では、位置出しピン３ａは断面が長円状で、空芯コイル１を形成したときの芯材よりも径が２０μｍ小さい柱状の金属棒を用いた。支持ピン３ｂは直径０．４ｍｍの円柱状の金属棒を用いた。そして、位置出しピン３ａはキャビティ４の底部から突出する高さｈ１を初期状態として０．７５ｍｍに設定し、支持ピン３ｂはキャビティ４の底部から突出する高さｈ２を初期状態として０．３８ｍｍに設定した。
【００１３】
次に、第１の実施例のモールドコイルの製造方法について説明する。図３は本発明の第１の実施例の空芯コイルの配置を示す上面図である。図４及び図５に第１の実施例のモールドコイルの製造工程の主要部分を示す。図６に本発明の第１の実施例のモールドコイルの斜視図を示す。なお、図４及び図５は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図における各段階での断面を示している。
【００１４】
図３及び図４（ａ）に示すように、空芯コイル１をキャビティ４内に配置し、成形金型（上型２、下型３）を１８０℃で予熱する。このとき、空芯コイル１は、位置出しピン３ａが空芯コイル１の内径部分に挿入され、さらに支持ピン３ｂ上に空芯コイル１の底面が載るように配置される。そうして空芯コイル１は、位置出しピン３ａによってキャビティ４内における水平方向が回転移動せずに固定され、支持ピン３ｂによって中空保持される。また、予熱温度は磁性体モールド樹脂が軟化できる温度以上（磁性体モールド樹脂中の樹脂の軟化温度以上の温度）に設定すればよく、本実施例では１８０℃に設定した。
【００１５】
図４（ｂ）に示すように、上型２の開口部から空芯コイル１の上に所定量秤量した磁性体モールド樹脂５をキャビティ４内に投入し、成形金型の予熱で磁性体モールド樹脂５を溶融させる。本実施例では磁性体モールド樹脂５として、アモルファス合金粉末とノボラック型エポキシ樹脂とを混練分散し、その混練物を冷却後粉砕した粉末状のものを用いた。なお、磁性体モールド樹脂中のアモルファス合金粉末の充填率は６０Ｖｏｌ％になるように調製した。
【００１６】
図４（ｃ）に示すように、上型２の開口部にパンチ６をセットする。次に、図５（ａ）に示すように、パンチ６を用いて３ｋｇｆで５秒間加圧する。次に、図５（ｂ）に示すように、位置出しピン３ａをキャビティ４の底部の位置まで下降させた後、パンチ６を用いて５ｋｇｆで２０秒間加圧する。このようにすると、位置出しピン３ａのあった部分に磁性体モールド樹脂５が充填される。次に、パンチ６からの加圧をやめてパンチ６をフリー状態とした上で、図５（ｃ）に示すように支持ピン３ｂをキャビティ４の底部の位置まで下降させる。続いて再びパンチ６を用いて１０ｋｇｆで２０秒間加圧する。このようにすると、支持ピン３ｂのあった部分に磁性体モールド樹脂５が充填される。その後、１８０℃で１０分間加熱放置して磁性体モールド樹脂５を硬化させる。
【００１７】
磁性体モールド樹脂５を硬化させて得た成形体を成形金型から取り出して、サンドブラストでバリ取りを行うとともに空芯コイル１の端部を露出させる。成形体の外部電極を形成する部分以外をエポキシ樹脂で被覆する。露出させた空芯コイル１の端部と接続するようにめっきにより外部電極７を形成して、図６に示すようなモールドコイルを得る。
【００１８】
（第２の実施例）
図７〜図９を参照しながら、本発明のモールドコイルの製造方法の第２の実施例について説明する。図７は本発明の第２の実施例で用いるコイル部材を示す図である。図８は本発明の第２実施例の空芯コイルの配置を示す図である。図９は本発明の第２の実施例のモールドコイルを示す図である。第２の実施例では外部電極に金属箔を用いて、空芯コイルと同時に一体成形する方法を示す。なお、第２の実施例では第１の実施例で用いた成形金型を用い、第１の実施例と共通する部分の説明は割愛する。
【００１９】
第１の実施例で用いた空芯コイル１と金属箔８をスポット溶接し、図７に示すようなコイル部材を得た。このコイル部材を図８に示すように、位置出しピン３ａを空芯コイル１の内径部分に挿入し、金属箔８がキャビティ４の底部側になるようにコイル部材を配置する。このとき、長円状に形成された空芯コイル１は位置出しピン３ａによって回転移動することなく適正に配置される。コイル部材を配置した後、第１の実施例で図４、図５を参照しながら説明した操作を行い、磁性体モールド樹脂でコイル部材を封止して硬化させた。磁性体モールド樹脂を硬化させて得た成形体を成形金型から取り出して、サンドブラストでバリ取りを行うとともに空芯コイル１の端部と金属箔８を露出させる。露出させた空芯コイル１の端部と金属箔８の両方に接続するように半田浴に成形体をディップして半田層９を形成し、図９に示すようなモールドコイルを得る。
【００２０】
（第３の実施例）
図１０〜図１６を参照しながら、本発明のモールドコイルの製造方法の第３の実施例について説明する。第３の実施例は、キャビティの側面部に位置出しピンを設けた成形金型を用いる方法を示す。なお、第３の実施例では第１の実施例で用いた磁性体モールド樹脂と平角線を用い、第１の実施例と共通する部分の説明は割愛する。
【００２１】
まず、本実施例で用いる空芯コイルについて説明する。図１０に第３の実施例で用いる空芯コイルの斜視図を示す。第１の実施例で用いた平角線と芯材を用いて、外外巻きで１２ターン巻いた。さらに、平角線の両端部を同方向に引き出し、その端部を折り曲げ加工して図１０に示す空芯コイル１０を得た。
【００２２】
次に、第３の実施例で用いる成形金型について説明する。図１１に本発明の第３の実施例で用いる成形金型を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図を示す。図１１に示すように、第３の実施例で用いる成形金型は上型１１と下型１２を有し、上型１１と下型１２を組み合わせることによってキャビティ１３が形成される。上型１１の側面部の一つに、キャビティ１３内に突出する位置出しピン１１ａを設ける。このとき、位置出しピン１１ａは、位置出しピン１１ａが設けられる側面部に対して対向する側面部方向にキャビティ１１内に突出し、その突出する方向の前後方向（キャビティ１３の水平方向）に移動できるようにする。本実施例では、第１の実施例と同様に、位置出しピン１１ａに芯材よりも径が２０μｍ小さい柱状の金属棒を用い、その中心がキャビティ１３の底部から１．０ｍｍの位置になるように上型１１に設けた。
【００２３】
次に、第１の実施例のモールドコイルの製造方法について説明する。図１２〜図１５に第３の実施例のモールドコイルの製造工程の主要部分を示す。図１６に本発明の実施例のモールドコイルの斜視図を示す。なお、図１２〜図１５は、各工程における上面図と正面図を示し、（ａ）が上面図、（ｂ）が正面図である。
【００２４】
図１２に示すように、空芯コイル１０をキャビティ１３内に配置し、成形金型を１８０℃で予熱する。このとき、位置出しピン１１ａを空芯コイル１０の内径部分に挿入する。図１３に示すように、上型１１の開口部から空芯コイル１０の上に所定量秤量した磁性体モールド樹脂１４をキャビティ１３内に投入し、成形金型の予熱で磁性体モールド樹脂１４を溶融させる。
【００２５】
図１４に示すように、上型１１の開口部にパンチ１５をセットし、パンチ１５を用いて５ｋｇｆで５秒間加圧する。空芯コイル１０は位置出しピン１１ａのある部分を除いて、磁性体モールド樹脂１４に封止される。次に、パンチ１５からの加圧をやめてパンチ１５をフリー状態とした上で、図１５（ａ）に示すように、その端部がキャビティ１３の側面部の位置になるように位置出しピン１１ａを移動させる。さらに、図１５（ｂ）に示すように、パンチ１５を用いて１０ｋｇｆで２０秒間加圧する。このようにすると、位置出しピン１１ａのあった部分に磁性体モールド樹脂１４が充填される。その後、１８０℃で１０分間加熱放置して磁性体モールド樹脂１４を硬化させる。
【００２６】
磁性体モールド樹脂１４を硬化させて得た成形体を成形金型から取り出してサンドブラストでバリ取りを行い、成形体の側面に空芯コイル１０の端部を露出させる。成形体の外部電極を形成する部分以外をエポキシ樹脂で被覆する。露出させた空芯コイル１０の端部と接続するようにめっきにより外部電極１６を形成して、図６に示すようなモールドコイルを得る。
【００２７】
上記実施例では、長円状の空芯コイルを用いたが、それに限ることなく、略真円状でなければどのような形状でも実施できる。例えば、半円状、扇状、楕円状、略多角形状、またはそれらを組合せた形状で実施することができる。また、上記実施例では断面の形状が長円状の位置出しピンを１つ用いたが、それに限ることなく、用いる空芯コイルの形状に合わせて、断面の形状を変更、または複数の位置出しピンを使用しても良い。
【００２８】
本実施例では圧縮成形法を用いてモールドコイルを作成したが、その他のトランスファ成形法やインジェクション成形法などのプラスチック成形法を用いても実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施例で用いるコイルを示す図である。
【図２】本発明の実施例で用いる成形金型を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の空芯コイルの配置を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例のモールドコイルの製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施例のモールドコイルの製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施例のモールドコイルを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例で用いるコイル部材を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例のコイル部材の配置を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例のモールドコイルを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施例で用いるコイルを示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施例で用いる成形金型を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例の空芯コイルの配置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図１３】本発明の第３の実施例のモールドコイルの製造方法を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図１４】本発明の第３の実施例のモールドコイルの製造方法を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図１５】本発明の第３の実施例のモールドコイルの製造方法を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図１６】本発明の第３の実施例のモールドコイルを示す図である。
【図１７】従来の空芯コイルの配置を示す上面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：空芯コイル、２：上型、３下型、３ａ：位置出しピン、３ｂ：支持ピン、４：キャビティ、５磁性体モールド樹脂、６：パンチ、７：外部電極、８：金属箔、９：半田層、１０：空芯コイル、１１：上型、１１ａ：位置出しピン、１２：下型、１３：キャビティ、１４：磁性体モールド樹脂、１５：パンチ、１６：外部電極

【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック成形法を用いて、磁性体粉末と樹脂とを混練させた磁性体モールド樹脂で空芯コイルを封止してなるモールドコイルの製造方法において、
形状が略真円状ではない該空芯コイルと、
複数の金型から形成されるキャビティと、該キャビティ内を垂直方向に移動可能な位置出しピンとを有する成形金型を用い、
該位置出しピンによって該キャビティ内の所定の位置へ該空芯コイルを配置し、
該キャビティ内に該磁性体モールド樹脂を該キャビティ内に充填し、その充填中に該位置出しピンを所定の位置まで移動させることを特徴とするモールドコイルの製造方法。
【請求項２】
前記空芯コイルの形状が、半円状、扇状、長円状、楕円状、略多角形状、またはそれらを組合せた形状のいずれかである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。
【請求項３】
プラスチック成形法を用いて、磁性体粉末と樹脂とを混練させた磁性体モールド樹脂で空芯コイルを封止してなるモールドコイルの製造方法において、
形状が略真円状ではない該空芯コイルと、
複数の金型から形成されるキャビティと、該キャビティ内を水平方向に移動可能な位置出しピンとを有する成形金型を用い、
該位置出しピンによって該キャビティ内の所定の位置へ該空芯コイルを配置し、
該キャビティ内に該磁性体モールド樹脂を該キャビティ内に充填し、その充填中に該位置出しピンを所定の位置まで下降させることを特徴とするモールドコイルの製造方法。
【請求項４】
前記空芯コイルの形状が、半円状、扇状、長円状、楕円状、略多角形状、またはそれらを組合せた形状のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のモールドコイルの製造方法。

【図１】