JP4714779B2 - 表面実装インダクタの製造方法とその表面実装インダクタ - Google Patents

Description

本発明は表面実装インダクタの製造方法と表面実装インダクタに関する。

従来から、コイルを磁性粉末と樹脂とを有する封止材で封止してなる表面実装インダクタが広く利用されている。従来の表面実装インダクタの製造方法には、例えば特許文献１においてリードフレームを用いた表面実装インダクタの製造方法が開示されている。この方法は、リードフレームにコイルの端部を抵抗溶接などで接続し、コイル全体を封止材を用いて封止して成形体を得る。その成形体から露出するリードフレームを加工して外部電極を形成する。

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、表面実装インダクタなどの電子部品の高性能化や小型化、更には低価格化などの要求が高まっている。しかし、従来のようにリードフレームを用いることは、リードフレームのロス分が多いためコストの上昇を招く原因となっていた。また、抵抗溶接などの方法によってコイルの端部をリードフレームに接合した場合、コイルのスプリングバック現象によってリードフレームとの接合部が剥離することもあった。

特開２００３−２９０９９２ 特開２００３−２８２３４６ 特開２００５−２９４４６１

そこで、特許文献２や特許文献３に示されるようにコイルの端部を加工して外部電極とする方法が提案された。特許文献２の方法では上下一対の成型金型を用い、その上下一対の成型金型の間の端子引き出し部にコイルの端部を挟むことによってコイルを固定する。しかしながら、小型の表面実装インダクタを作製する場合、所定の巻数を得るためにコイルに使用する線材を細くせざるを得ない。線材が細すぎるとコイルの端部だけで固定することが容易ではなく、この方法を用いて小型の表面実装インダクタを作製することは困難であった。また、この方法では、使用する線材の線径ごとに成型金型の端子引き出し部の寸法を変更する必要があった。

一方、特許文献３の方法では、コイルの端部を下方に屈曲させ、その端部の外側面が成型型内の内側面に当接されるようにコイルを成型型内に載置する。成型型内に封止材を充填し、コイルを封止材で埋設させる。しかしながらこの方法の場合、端部がコイルの巻回部を中空に支えなければならず、ある程度の強度が必要となる。細い線材でコイルを作製すると、強度不足により端部が巻回部を支えることは困難であった。また、封止材を充填する際にコイルの位置ズレや変形が生じることもあり、小型の表面実装インダクタを作製することは困難であった。

そこで本発明では、外部電極と良好な接合ができる安価で小型の表面実装インダクタの製造方法とその表面実装インダクタを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、成型金型を用いて樹脂と充填材とを含む封止材でコイルを封止する。平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に封止材で予備成形されたタブレットと、タブレットとは別に封止材を予備成形した予備成形封止材と、断面が平角形状の導線を巻回したコイルとを用いる。タブレットにコイルを載置し、コイルの両端部をタブレットの柱状凸部の外側側面に沿わせて成型金型の内壁面との間に挟まれた状態となるようにコイルと封止材を成形金型に配置し、さらに予備成形封止材を装填する。コイルの両端部がタブレットの柱状凸部の外側側面と成形金型の内壁面との間に挟まれた状態で、コイルと封止材を樹脂成形法もしくは圧粉成形法を用いて一体化させて成形体とする。成形体の表面にコイルの両端部の少なくとも一部が露出する部分と接続する外部電極を成形体の表面または外周に設けることを特徴とする。

本発明の表面実装インダクタの製造方法によれば、容易に小型の表面実装インダクタを得ることができる。そして、成形体の所定の位置にコイルの両端部の少なくとも一部を埋没させて固定することができる。さらに、両端部の平面を成形体の表面に露出させることができるため、外部電極との良好な接合面積を得ることができる。

コイルの端部を成型金型で挟まないため、成型金型を簡単な構造で安価にできる。

本発明の第１の実施例で用いる空芯コイルの斜視図である。 本発明の第１の実施例のタブレットの斜視図である。 本発明の第１の実施例の空芯コイルとタブレットの配置関係を説明する斜視図である。 本発明の第１の実施例の成型金型中の空芯コイルとタブレットの配置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ組合せ断面図である。 本発明の第１の実施例の表面実装インダクタの製造方法の一部を示す断面図である。 本発明の第１の実施例の成形体の斜視図である。 本発明の第１の実施例の表面実装インダクタの斜視図である。 本発明の第２の実施例の空芯コイルとタブレットの配置関係を説明する斜視図である。 本発明の第２の実施例の成型金型中の空芯コイルとタブレットの配置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。 本発明の第２の実施例の表面実装インダクタの製造方法の一部を示す断面図である。 本発明の第２の実施例の成形体の斜視図である。 本発明の第２の実施例の表面実装インダクタの斜視図である。 本発明の変形実施例の空芯コイルとタブレットの配置関係を説明する斜視図である。

以下に、本発明の表面実装インダクタの製造方法の実施例を説明する。

（第１の実施例）
図１〜図７を参照しながら、本発明の表面実装インダクタの製造方法の第１の実施例について説明する。まず、第１の実施例で用いる空芯コイルについて説明する。図１に、第１の実施例で用いる空芯コイルの斜視図を示す。図１に示すように、第１の実施例で用いる空芯コイル１は、平角線を２段の外外巻きに巻回して得る。さらに空芯コイル１の両端部１ａは空芯コイル１の同側面側に引き出されるようにした。

次に、第１の実施例で用いる封止材について説明する。本実施例では封止材として、鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂とを混合したものを用いる。この封止材を用いてタブレットを作製する。図２に第１の実施例のタブレットの斜視図を示す。図２に示すように、タブレット２は平面部２ａと２つの柱状凸部２ｂを有し、平面部２ａの一端部に設ける。そして、タブレット２は加圧成型後に熱処理をし、封止材を半硬化状態とした。

次に、第１の実施例の表面実装インダクタの製造方法について説明する。まず、空芯コイル１とタブレット２の配置関係に関して説明する。図３に第１の実施例の空芯コイルとタブレットの配置関係を説明する斜視図を示す。図４に第１の実施例の成型金型中の空芯コイルとタブレットの配置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ組合せ断面図である。図３に示すように、空芯コイル１をタブレット２の平面部２ａ上に載置する。そして、空芯コイル１の両端部１ａをそれぞれタブレット２の柱状凸部２ｂの外側側面に沿うように配置する。

図４に示すように、第１の実施例では上型３と下型４を有する成型金型を用いる。上型３は第１の上型３ａと第２の上型３ｂからなり、下型４は上型３と組み合わせることで成型金型の底面部を形成する。この成型金型内に空芯コイル１が載置されたタブレット２を配置する。このようにタブレット２を配置すれば、空芯コイル１はタブレット２の厚みによって成型金型内で適正な高さに配置される。そして、空芯コイル１の両端部１ａはタブレット２の柱状凸部２ｂと第２の上型３ｂの内壁面とで挟まれた状態となり、空芯コイル１の両端部１ａが適正な位置で固定される。

図５に第１の実施例の表面実装インダクタの製造方法の一部を説明する断面図を示す。なお、図５は図４（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ組合せ断面図における各段階での断面を示す。図６に第１の実施例の成形体の斜視図を示し、図７に第１の実施例の表面実装インダクタの斜視図を示す。

図５（ａ）に示すように、予め予備成形した未硬化の板状タブレット５を成型金型の開口部（上型３の開口部）から空芯コイル１を覆うように装填し、成型金型を予熱する。本実施例において予備成形封止材として用いる板状タブレット５は、タブレット２を作製したときと同組成の封止材を板状に予備成形したものである。また、本実施例では成型金型を封止材の軟化温度以上に予熱しており、タブレット２と板状タブレット５は軟化状態となるようにした。

図５（ｂ）に示すように、成型金型の開口部からパンチ６をセットする。図５（ｃ）に示すように、パンチ６を用いて加圧しタブレット２と板状タブレット５を一体化させ、封止材７を硬化させる。このとき、タブレット２と板状タブレット５は軟化状態であり、容易に空芯コイル１を封止する。そして、空芯コイル１の両端部１ａは位置ズレすることなく、少なくともその一部が封止材７中に埋没した状態で封止される。

封止材７を硬化させて得た成形体を成型金型から取り出す。図６に示すように成形体の表面には空芯コイル１の端部１ａの平面が露出した状態となる。端部１ａと接続するように、成形体の表面に導電性樹脂を塗布する。続いて、めっき処理を行い外部電極８を形成して図７に示す表面実装インダクタを得る。なお、めっき処理によって形成される電極は、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどから１つもしくは複数を適宜選択して形成すれば良い。

（第２の実施例）
図８〜図１２を参照して、本発明の表面実装インダクタの製造方法の第２の実施例について説明する。第２の実施例では、第１の実施例で用いた平角線と封止材と同組成のものを用いる。なお、第１の実施例と共通する部分の説明は割愛する。

図８に第２の実施例の空芯コイルとタブレットの配置関係を説明する斜視図を示す。第２の実施例で用いる空芯コイル１１は、第１の実施例と同様に平角線を２段の外外巻きに巻回して得た。第２の実施例で用いるタブレット１２は、平面部１２ａとその両端部に対向するように２つの柱状凸部１２ｂを有する形状に予備成形した。図８に示すように空芯コイル１１は、タブレット１２の平面部１２ａの上に載り、その両端部１１ａがそれぞれタブレット１２の柱状凸部１２ｂの外側側面に沿うように配置される。

図９に第２の実施例の成型金型中の空芯コイルとタブレットの配置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図である。図９に示すように、第２の実施例では上型１３と下型１４を有する成型金型を用いる。上型１３は第１の上型１３ａと第２の上型１３ｂからなり、下型１４は上型１３と組み合わせることで成型金型の底面部を形成する。この成型金型内に空芯コイル１１を載置したタブレット１２を配置する。このようにタブレット１２を配置することにより、空芯コイル１１は、一方の端部１１ａが柱状凸部１２ｂと第１の上型１３ａの内壁面、他方の端部１１ａが柱状凸部１２ｂと第２の上型１３ｂの内壁面との間に挟まれた状態となる。これにより、空芯コイル１１は成型金型内で適正な高さに配置されるとともに両端部１１ａが適正な位置で固定される。

図１０に第２の実施例の表面実装インダクタの製造方法の一部を説明する断面図を示す。なお、図９（ａ）のＡ−Ｂ断面図における各段階での断面を示す。図１１に第２の実施例の成形体の斜視図を示し、図７に第１の実施例の表面実装インダクタの斜視図を示す。

図１０（ａ）に示すように、成型金型の開口部（上型１３の開口部）から所定量秤量した粉末状封止材１５を空芯コイル１１の上に投入する。本実施例では粉末状封止材として、タブレット１２を作製したときと同組成の封止材を粉末状にしたものを用いた。そして、粉末状封止材はタブレットと同様に未硬化、または半硬化状態に成形すれば良い。

図１０（ｂ）に示すように、成型金型の開口部からパンチ１６をセットする。図１０（ｃ）に示すように、パンチ６を用いて圧粉成形法にてタブレット１２と粉末状封止材１５を一体化させ、封止材１７を硬化させる。このとき、タブレット１２は再成形されて、粉末状封止材１５とともに空芯コイル１１を封止する。そして、空芯コイル１１の端部１１ａは位置ズレすることなく、少なくともその一部が封止材１７中に埋没した状態で封止される。

封止材１７を硬化させて得た図１１に示す成形体を成型金型から取り出す。図１１に示すように成形体の対向する側面に空芯コイル１１の端部１１ａの平面が露出した状態となる。半田などを用いて端部１１ａと接続するように金属端子などの外部電極１８を取り付けて、図１２に示す表面実装インダクタを得る。なお、金属端子はリン青銅板や銅板などを用いて作製すれば良く、錫めっき処理なども必要に応じて行っても良い。

（その他の変形実施例）
図１３を参照しながら、その他の変形実施例について説明する。図１３に変形実施例の空芯コイルとタブレットの配置関係を説明する斜視図を示す。

図１３（ａ）に示すように、タブレット２２の平面部２２ａの四隅に柱状凸部２２ｂを設ければ、空芯コイル２１を封止するときに封止材の充填加圧が均等になり易く空芯コイル２１の位置ズレが生じにくく、成形精度の高い表面実装インダクタを得ることができる。

図１３（ｂ）に示すように、タブレット３２の柱状凸部３２ｂが空芯コイル３１を取り囲むような形状であれば、空芯コイル３１の位置決めが容易となる。そして、空芯コイル３１を封止するときに位置ズレが生じにくく、成形精度の高い表面実装インダクタを得ることができる。また、柱状凸部３２ｂを角部のみではなく側面全体に形成することによって、タブレットの強度を高め、工程中での破損を低減できる。また、図１３（ｂ）に示すように、空芯コイル３１の端部３１ａをタブレットの角を成す２側面の両方に沿うように配置すれば、得られる成形体の表面に端部３１ａの露出する面積が大きくなる。そのため、空芯コイルと外部電極との接合面積を十分に得られ、接触抵抗の少ない表面実装インダクタを得ることができる。

図１３（ｃ）に示すように、タブレット４２に空芯コイル４１の位置決め用の柱状凸部４２ｃを設ければ、空芯コイル４１の位置決めが容易となる。そして、空芯コイル４１を封止するときに位置ズレが生じにくく、成形精度の高い表面実装インダクタを得ることができる。

上記実施例では、封止材として充填物に鉄系金属磁性粉末、樹脂にエポキシ樹脂を用いた。鉄系金属磁性粉末を用いることで直流重畳特性の優れた表面実装インダクタを作製することができる。しかしながら、これに限らず例えば、充填物としてフェライト系磁性粉末やガラス粉末などを用いても良い。そして、樹脂としてポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂やポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を用いても良い。

上記実施例では、タブレットを半硬化状態に予備成形したが、これに限らず未硬化状態でも良い。また、タブレットの柱状凸部を角柱状に予備成形したが、側面に曲面を持つ構造など用途に合わせて適宜変更することができる。また、柱状凸部はタブレットの周縁部を囲うように形成しても良い。

上記実施例ではコイルとして２段の外外巻きに巻回した空芯コイルを用いたが、これに限らず、例えばエッジワイズ巻きなどの巻回方法や楕円や矩形などの形状のコイルを用いても良い。

第１の実施例において、予備成形封止材として未硬化の板状タブレットを用いたが、板状に限ることなくＴ型やＥ型などの形状に予備成形しても良い。また、未硬化状態ではなく半硬化状態でも良い。そして、その成形方法も加圧成形法やシート状成形物から切り出すなど用途に合わせて適宜選択すれば良い。

１、１１、２１、３１、４１：空芯コイル
１ａ、１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ：端部
２、１２、２２、３２、４２：タブレット
２ａ、１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ：平面部
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、４２ｃ：柱状凸部
３、１３：上型
３ａ、１３ａ：第１の上型
３ｂ、１３ｂ：第２の上型
４、１４：下型
５：板状タブレット
６、１６：パンチ
７、１７：封止材
８：外部電極（めっき電極）
１５：粉末状封止材
１８：外部電極（金属端子）

Claims (7)

1. 成型金型を用いて樹脂と充填材とを含む封止材でコイルを封止した表面実装インダクタの製造方法において、
   該封止材を平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に予備成形してタブレットを形成し、
   該タブレットとは別に該封止材を予備成形して予備成形封止材を形成し、
   断面が平角形状の導線を巻回して該コイルを形成し、
   該タブレットに該コイルを載置し、該コイルの両端部を該タブレットの柱状凸部の外側側面に沿わせて該成型金型の内壁面との間に挟まれるように該コイルと該タブレットを該成型金型に配置し、
   該成型金型に該予備成形封止材を装填し、
   該コイルの両端部が該タブレットの柱状凸部の外側側面と該成形金型の内壁面との間に挟まれた状態で該コイルと該封止材を樹脂成形法もしくは圧粉成形法を用いて一体化させて成形体とし、
   該成形体の表面に該コイルの両端部の少なくとも一部が露出する部分と接続する外部電極を該成形体の表面または外周に設けることを特徴とする表面実装インダクタの製造方法。
2. 前記予備成形封止材を、板状、Ｔ型、Ｅ型のいずれかの形状に形成することを特徴とする請求項１に記載の表面実装インダクタの製造方法。
3. 成型金型を用いて樹脂と充填材とを含む封止材でコイルを封止した表面実装インダクタの製造方法において、
   該封止材を平板形状の周縁部に柱状凸部を有する形状に予備成形してタブレットを形成し、
   該封止材を粉末状にした粉末状封止材を準備し、
   断面が平角形状の導線を巻回して該コイルを形成し、
   該タブレットに該コイルを載置し、該コイルの両端部を該タブレットの柱状凸部の外側側面に沿わせて該成型金型の内壁面との間に挟まれるように該コイルと該タブレットを該成型金型に配置し、
   該成型金型に該粉末状封止材を投入し、
   該コイルの両端部が該タブレットの柱状凸部の外側側面と該成形金型の内壁面との間に挟まれた状態で該コイルと該封止材を樹脂成形法もしくは圧粉成形法を用いて一体化させて成形体とし、
   該成形体の表面に該コイルの両端部の少なくとも一部が露出する部分と接続する外部電極を該成形体の表面または外周に設けることを特徴とする表面実装インダクタの製造方法。
4. 前記封止材において、
   前記樹脂が熱硬化性樹脂を有し、
   前記タブレットが未硬化状態もしくは半硬化状態であることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の表面実装インダクタの製造方法。
5. 前記タブレットにおいて、
   前記柱状凸部が複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の表面実装インダクタの製造方法。
6. 前記充填材が磁性材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の表面実装インダクタの製造方法。
7. 請求項１乃至請求項６に記載の表面実装インダクタの製造方法を用いて作製されたことを特徴とする表面実装インダクタ。

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