図面 (/)

技術 チョークコイルの製造方法

出願人 積進工業株式会社
発明者 佐藤濤雄豊嶋陽太郎
出願日 2005年9月28日 (15年2ヶ月経過) 出願番号 2005-281482
公開日 2007年4月12日 (13年8ヶ月経過) 公開番号 2007-095882
状態 特許登録済
技術分野 一般用変成器のコイル コイルの絶縁 コア、コイル、磁石の製造 一般用変成器の鉄心 変成器又はリアクトル一般
主要キーワード 一体型成型 粒半径 表面絶縁処理 成型用粉末 層間内 固定樹脂 インダクタンス変化率 応力緩衝
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年4月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

本発明は、パソコンチョークコイルとして、最近の低電圧大電流駆動回路に採用される小型形状で、且つ高密度集積回路に使用される部品として磁気漏洩の少ない構造でも、全面的なヒビ解決策を有する表面実装型チョークコイルの製造方法を得ることを目的とする。

解決手段

1.8mm幅×0.5mm厚さの平角線銅線)で3.5Ts巻線されたコイルを、接着箇所数や接着幅のコイル接着固定条件でエポキシ樹脂XA−1189−2BK(商品名)を塗り、120℃30分硬化で接着固定したコイルを埋め込み同時成型で、成型圧力5ton/cm2で縦10mm、横10mm、高さ4mmのコイル埋め込み圧縮成型し、連続して硬化温度70℃30分、150℃20分、170℃10分で硬化しコア、コイル一体型チョークコイルを製作した。

概要

背景

最近の低電圧大電流駆動回路で採用されるパワーチョークコイルは高密度実装化で使用される為磁気漏洩が少ない構造で且つ、直流電流に対してのインダクタンス変化率が小さいこと及び、小型で縦15mm、横15mm、高さ6mm以下の形状が市場からの要求が強い。
これに対してフェライト飽和磁化特性が0.4〜0.5テスラーと低く、本発明で用いる鉄系、アモルファス系及び他の金属系磁性材料の飽和磁化が1.0テスラーと高い特性を有し、フェライトに代わって採用されるようになりつつある。
しかしながら、金属系磁性材料粉末は粉末自体の絶縁抵抗が低く、高周波での渦電流損等によりそのままではインダクタンス直流重畳特性を除く他の磁気特性ではフェライトに大きく及ばない、これを解決するめ金属磁性材料粉末絶縁処理をほどこすため種々の方法と種々の絶縁材料を用い絶縁処理が行なわれている。
高密度集積回路に使用されるパソコン主体とした大電流チョークコイルは、磁気漏洩の少ない構造で、且つ小型が必須条件となっている。
大電流に対応するためには、従来の丸型断面積を有した一般銅線から、角型断面積を有した表面積の大きい銅線(平角線)の使用に変わって来ている。
平角線をコイル状に巻いて金属粉末内に埋め込み、一体型成型した際、高絶縁を得るための表面コーティングした樹脂成型後硬化して強度を保つ製品にしようとした際、コイルのスプリングバックによって製品表面にヒビを生ずる現象が多々発生する。
従来、この解決方法としては、金属粉末内に埋め込み同時成型し硬化させる際にスプリングバックによる形状内に発生する大きな応力変化に対応するため、成型時に数ターン巻くコイルの層間内に粉末が一様に入り込むような成型を行い、発生する応力を金属粉末間で分散させてヒビを防止するような製造が一般的にとられている。
この方法では、成型内面を見ることが出来ず、コイル間に粉末が一様に分散しているか、又成型時の成型機又は金型に何らかの工夫をする必要があり、再現性に問題があり、成型時におけるコイルの応力を最少とした構造でも、全面的なヒビ解決策には至っていない。
なお、ドラムコアに衝撃が加わった場合や低背化を図った場合でも、ドラムコアに割れが生じにくくしたチョークコイルが公知となっている(特許文献1、2を参照)。

特開2002−64023号公報
特開2002−64024号公報

概要

本発明は、パソコン用チョークコイルとして、最近の低電圧、大電流の駆動回路に採用される小型形状で、且つ高密度集積回路に使用される部品として磁気漏洩の少ない構造でも、全面的なヒビ解決策を有する表面実装型チョークコイルの製造方法を得ることを目的とする。1.8mm幅×0.5mm厚さの平角線(銅線)で3.5Ts巻線されたコイルを、接着箇所数や接着幅のコイル接着固定条件でエポキシ樹脂XA−1189−2BK(商品名)を塗り、120℃30分硬化で接着固定したコイルを埋め込み同時成型で、成型圧力5ton/cm2で縦10mm、横10mm、高さ4mmのコイル埋め込み圧縮成型し、連続して硬化温度70℃30分、150℃20分、170℃10分で硬化しコア、コイル一体型チョークコイルを製作した。

目的

そこで、本発明は、パソコン用チョークコイルとして、最近の低電圧、大電流の駆動回路に採用される小型形状で、且つ高密度集積回路に使用される部品として磁気漏洩の少ない構造でも、全面的なヒビ解決策を有する表面実装型チョークコイルの製造方法を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

平角線コイル内装した純鉄鉄系合金アモルファス合金およびその他の合金系磁性粉末を固めて製作したチョークコイルにおいて、平角線コイルをあらかじめコイルターンを通して2箇所以上、幅1mm/個所以上、固定樹脂間に2mm以上の間隙を開けて固定した後、埋め込み同時成型することを特徴とするチョークコイルの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、純鉄鉄系合金アモルファス合金、及び、他の金属冶金的方法によって製造される金属磁性材料による平角線コイル埋め込み型パワー用チョークコイルの製造方法に関するものである。

背景技術

0002

最近の低電圧大電流駆動回路で採用されるパワーチョークコイルは高密度実装化で使用される為磁気漏洩が少ない構造で且つ、直流電流に対してのインダクタンス変化率が小さいこと及び、小型で縦15mm、横15mm、高さ6mm以下の形状が市場からの要求が強い。
これに対してフェライト飽和磁化特性が0.4〜0.5テスラーと低く、本発明で用いる鉄系、アモルファス系及び他の金属系磁性材料の飽和磁化が1.0テスラーと高い特性を有し、フェライトに代わって採用されるようになりつつある。
しかしながら、金属系磁性材料粉末は粉末自体の絶縁抵抗が低く、高周波での渦電流損等によりそのままではインダクタンス直流重畳特性を除く他の磁気特性ではフェライトに大きく及ばない、これを解決するめ金属磁性材料粉末絶縁処理をほどこすため種々の方法と種々の絶縁材料を用い絶縁処理が行なわれている。
高密度集積回路に使用されるパソコン主体とした大電流チョークコイルは、磁気漏洩の少ない構造で、且つ小型が必須条件となっている。
大電流に対応するためには、従来の丸型断面積を有した一般銅線から、角型断面積を有した表面積の大きい銅線(平角線)の使用に変わって来ている。
平角線をコイル状に巻いて金属粉末内に埋め込み、一体型成型した際、高絶縁を得るための表面コーティングした樹脂成型後硬化して強度を保つ製品にしようとした際、コイルのスプリングバックによって製品表面にヒビを生ずる現象が多々発生する。
従来、この解決方法としては、金属粉末内に埋め込み同時成型し硬化させる際にスプリングバックによる形状内に発生する大きな応力変化に対応するため、成型時に数ターン巻くコイルの層間内に粉末が一様に入り込むような成型を行い、発生する応力を金属粉末間で分散させてヒビを防止するような製造が一般的にとられている。
この方法では、成型内面を見ることが出来ず、コイル間に粉末が一様に分散しているか、又成型時の成型機又は金型に何らかの工夫をする必要があり、再現性に問題があり、成型時におけるコイルの応力を最少とした構造でも、全面的なヒビ解決策には至っていない。
なお、ドラムコアに衝撃が加わった場合や低背化を図った場合でも、ドラムコアに割れが生じにくくしたチョークコイルが公知となっている(特許文献1、2を参照)。

0003

特開2002−64023号公報
特開2002−64024号公報

発明が解決しようとする課題

0004

そこで、本発明は、パソコン用チョークコイルとして、最近の低電圧、大電流の駆動回路に採用される小型形状で、且つ高密度集積回路に使用される部品として磁気漏洩の少ない構造でも、全面的なヒビ解決策を有する表面実装型チョークコイルの製造方法を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明のチョークコイルの製造方法は、コイルを内装した純鉄、鉄系合金、アモルファス合金およびその他の合金系磁性材料粉末を固めて製作したチョークコイルにおいて、コイルにあらかじめコイル全ターンを通して2箇所以上、幅1mm/個所以上、固定樹脂間に2mm以上の間隙を開けてエポキシ系樹脂で固定した後、埋め込み同時成型することを特徴とするチョークコイルの成型方法である。
さらに、縦15mm、横15mm、高さ6mm以下からなるコイルを内装したチョークコイルにおいて、コイルは平角線で数ターンのコイルからなり、埋め込み圧力2〜5ton/cm2で成型し、インダクタンス1.5μH以下としたものである。

発明の効果

0006

本発明のチョークコイルの製造方法により、コイルのスプリングバックをエポキシ系の樹脂で最初から応力を封じ込めて金属粉末内に埋め込み成型することにより硬化した後のコイルのスプリングバックによるヒビはほぼ皆無にすることができ、品質の良いチョークコイルを得ることができた。

発明を実施するための最良の形態

0007

以下、本発明の表面実装型チョークコイルの製造方法の具体的な実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明では、純鉄、鉄系合金、アモルファス合金、及びその他の合金系粉末高温度耐熱性エポキシ樹脂を添加してさらに表面絶縁処理を施し、その金属磁性材料粉末を粉末冶金的製造法で内部に平角線のコイルを埋め込み、エポキシ樹脂を70℃〜170℃で硬化させ漏洩磁束の少ない、市場の要求に合致した小型のパワーチョークを製造するものである。
その際、埋め込む1〜5Tsの平角線コイルは絶縁処理された金属磁性材料粉末内に成型圧力2〜5ton/cm2で封じ込まれるが、表面コーティングしたエポキシ樹脂硬化の際にコイルのスプリングバックで多々の製品表面にヒビが入る。
今まではこのヒビの解決のため前述したようにコイル間の応力緩衝目的で成型時に金属系磁性材料粉末を数μmから数十μmの範囲で一様コイル間に入れ込むなど特殊な成型方法で解決してきている。
本発明は、コイルのスプリングバックをエポキシ系樹脂(接着剤)で最初から応力を封じ込めて金属系磁性材料粉末内に埋め込み成型し、エポキシ樹脂が硬化することによってもコイルのスプリングバックに起因するヒビによる問題を大幅に改善することが出来るものである。

0008

まず、鉄(Fe)−珪素(Si)−アルミニュウム(Al)系センダストアトマイズ合金粉末の粒半径の二分の一以下の曲率半径突起を持つ粉末の割合が30%以下の粉末を大気中で600℃、1Hr焼成を行う。
得られた合金粉末30kgを温風で浮遊撹拌させた状態に絶縁層形成処理液2.4kg(エポキシ樹脂1.2kg、メチルエチルケトン1.2kg)を混合した表面コーティング液を吹き付け、合金粉末表面にコーティングする。
さらに、連続で前記絶縁層形成処理液を吹き付けながら造粒を行い、自然乾燥で完全にメチルエチルケトンを蒸発させ、355μmの網を通して(355μm篩下顆粒を製作した。
次に、表面に絶縁層を形成させた顆粒に成型性を上げる潤滑材と顆粒表面コーティングしたエポキシ樹脂による凝集を防ぐためにタルクを300g入れ、混合した成型用粉末を製作した。
1.8mm幅×0.5mm厚さの平角線(銅線)で3.5Ts巻線されたコイルを、接着箇所数や接着幅のコイル接着固定条件でエポキシ樹脂XA−1189−2BK(商品名)を塗り、120℃30分硬化で接着固定したコイルを埋め込み同時成型で、成型圧力5ton/cm2で縦10mm、横10mm、高さ4mmのコイル埋め込み圧縮成型し、連続して硬化温度70℃30分、150℃20分、170℃10分で硬化しコア、コイル一体型チョークコイルを製作した。

0009

以上のようにして製作されたチョークコイルのコイル接着固定条件を図1の接着箇所、図2の接着幅に示した。
図1の接着箇所は線状で幅1mmの接着箇所A方向側とB方向側各々1箇所の計2箇所と、A方向側とB方向側の各々2箇所の計4箇所と、A方向側とB方向側の各々3箇所の計6箇所、図2の接着幅はリード両端の真中にA方向側とB方向側(2箇所)に接着幅1mm、2mm、3mm、4mm、5mmの5パターン接着した。
図1図2のイ、ロは端子リード折り曲げ部の共通接着箇所で、ハはコイルである。
図3は、図1接着条件による硬化後のヒビの歩留まりとの関係グラフ図を示した。
図3から、接着箇所4箇所は若干のヒビ発生があり、それ以上では硬化後のヒビの発生はなく歩留まりは100%が得られ、2箇所では歩留まりが30%の向上であることが分かる。片側1箇所では10%の向上でしかなかった。2箇所以上でそれなりの効果が得られていることが判る。
図4は、図2の接着条件による硬化後のヒビの歩留まりとの関係グラフ図を示した。
図4から、接着幅は4mm以上で硬化後のヒビの発生は無くヒビの歩留まりは100%が得られ、接着幅3mmで90%であり、幅2mmで60%、幅1mmで30%の向上と効果のほどが判る。
図1において接着箇所と接着箇所との間、すなわち固定樹脂間の間隙は最短2mm未満では作業性が悪く2mm以上が良い。また、平角線コイルの外周の長さは有限であるから接着個所数も限定される。

0010

図5(1)〜(4)には、左から接着箇所、接着幅のコイル接着固定条件及びヒビの発生状態を示した。
図5(1)は、接着固定なしで、100%ヒビがコア中心位置で横一に発生している。
図5(2)は、1〜2mm幅の接着箇所A方向側、B方向側各々1本の場合と接着幅1mmで接着箇所A方向側、B方向側各々1箇所のときのヒビの発生状態を示す。
図5(3)は、1〜2mm幅の接着箇所A方向側、B方向側各々2本の場合と接着幅3mmで接着箇所A方向側、B方向側各々1箇所のときのヒビの発生状態を示す。
図5(4)は、1〜2mm幅の接着箇所A方向側、B方向側各々3本の場合と接着幅4mmで接着箇所A方向側、B方向側各々1箇所のときのヒビの発生状態を示す。
ヒビは全く入らない。
実施例として、鉄−シリコンアルミ合金の例を挙げたが、ヒビ割れ発生状況は金属磁性材料として純鉄、鉄系合金、アモルファス合金、合金系磁性材料(例えばパーマロイ)等の粉末を用いても同じ効果が得られた。

図面の簡単な説明

0011

線状の接着個所変化の接着方法を示す説明図である。
線状の接着幅変化の接着方法を示す説明図である。
線状の接着個所変化のヒビの歩留まりとの関係を示すグラフ図である。
線状の接着幅変化のヒビの歩留まりとの関係を示すグラフ図である。
(1)接着個所なしと接着幅なしのときのヒビの発生状態を示す説明図である。(2)接着箇所A方向側、B方向側各々1箇所と接着幅1mmのときのヒビの発生状態を示す説明図である。(3)接着箇所A方向側、B方向側各々2箇所と接着幅3mmのときのヒビの発生状態を示す説明図である。(4)接着箇所A方向側、B方向側各々4箇所と接着幅4mmのときのヒビの発生状態を示す説明図である。

符号の説明

0012

リード固定用接着箇所
ロ リード固定用接着箇所
ハ コイル

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ