線圈用片材的製造方法以及線圈的製造方法與流程
2023-06-29 06:44:11
本申請涉及在線圈的製造中使用的線圈用片材的製造方法以及線圈的製造方法。
背景技術:
存在這樣的技術,即將絕緣層與細長的導電性板材結合而成的板狀部件進行線圈狀卷繞,從而形成線圈(參照專利文獻1)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利公開第4022181號公報
技術實現要素:
發明所要解決的問題
另外,本申請發明人設想出通過粘接層而將上述板狀部件(導體層以及絕緣層)與基層粘接而成的線圈用片材。並且,本申請發明人設想出在線圈用片材中,事先將板狀部件以及粘接層切割成預先規定的形狀。根據該線圈用片材,能夠通過使預定形狀的板狀部件以及粘接層從基層剝離並呈線圈狀卷繞,從而形成線圈。
然而,存在當切割板狀部件以及粘接層時粘接層變質而使基層與粘接層的剝離性下降的可能性。
本申請是為了解決這樣的課題而完成的,其主要目的在於,提供一種能夠抑制基層與粘接層的剝離性下降的線圈用片材的製造方法以及線圈的製造方法。
解決問題的手段
以下,記載用於解決上述課題的手段以及其作用效果。
第一手段是線圈用片材的製造方法,其特徵在於,包括:第一切割工序,使用以導體層、耐熱性的絕緣層、具有熱硬化性且未硬化的粘接層以及基層的順序層疊而成的初始片材,通過刻蝕而將所述導體層切割成預定形狀;以及第二切割工序,在所述第一切割工序之後,通過刻蝕而將所述絕緣層以及所述粘接層切割成所述預定形狀。
根據上述工序,由於通過刻蝕而將導體層、絕緣層以及粘接層切割成預定形狀,因此能夠以比粘接層發生熱硬化的溫度(熱硬化溫度)低的溫度切割這些層。與此相對,在利用雷射而燒斷絕緣層以及粘接層的情況下,存在由於產生的熱量而使具有熱硬化性的粘接層發生熱硬化從而使基層與粘接層的剝離性下降的可能性。在這一點上,根據上述工序,能夠抑制具有熱硬化性的粘接層發生熱硬化,從而能夠抑制基層與粘接層的剝離性下降。
在第二手段中,通過順序執行如下工序而製作所述初始片材,所述工序為:在所述導體層的一面塗敷形成所述絕緣層的溶液狀組合物並使其乾燥並硬化,從而在所述導體層的所述一面設置所述絕緣層;在所述絕緣層的與所述導體層相反一側的面設置具有熱硬化性且未硬化的所述粘接層;以及以比所述粘接層熱硬化的溫度低的溫度,在所述粘接層的與所述絕緣層相反一側的面設置所述基層。
根據上述工序,由於在導體層的一面塗敷形成絕緣層的溶液狀組合物並使其乾燥並硬化來設置絕緣層,因此能夠使絕緣層緊貼於導體層。由於在絕緣層的乾燥以及硬化時還未設置粘接層,因此能夠在絕緣層的乾燥以及硬化時避免具有熱硬化性的粘接層發生熱硬化。並且,由於以比粘接層發生熱硬化的溫度低的溫度,在粘接層的與所述絕緣層相反一側的面設置有基層,因此能夠在設置基層時抑制具有熱硬化性的粘接層發生熱硬化。
在第三手段中,以聚醯亞胺為主成分而形成所述絕緣層,所述第二切割工序包括通過不使所述導體層以及所述基層溶解而使聚醯亞胺溶解的刻蝕液來刻蝕所述絕緣層。
根據上述工序,由於絕緣層將聚醯亞胺作為主成分而形成,因此在耐熱性以及絕緣性方面優異。並且,第二切割工序包括通過不使導體層以及基層溶解而使聚醯亞胺溶解的刻蝕液來刻蝕絕緣層。因此,能夠避免導體層以及基層被刻蝕液溶解並且能夠通過刻蝕而切割絕緣層。
具體而言,如第四手段所述地,能夠採用使用包含有機鹼基和無機鹼基兩者的鹼性水溶液作為所述刻蝕液的工序。
在第五手段中,所述粘接層將環氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體作為主成分而形成,所述第二切割工序包括通過不使所述導體層以及所述基層溶解而使環氧樹脂及其硬化劑溶解的刻蝕液來刻蝕所述粘接層。
根據上述工序,由於以環氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體為主成分而形成粘接層,因此具有熱硬化性以及粘接性。並且,第二切割工序包括通過不使導體層以及基層溶解而使環氧樹脂及其硬化劑溶解的刻蝕液而刻蝕粘接層的工序。因此,能夠避免導體層以及基層被刻蝕液溶解並且能夠通過刻蝕而切割粘接層。
具體而言,如第六手段所述地,能夠採用如下工序:所述刻蝕液包含選自由有機溶劑以及有機鹼基構成的組中的至少一種作為使環氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體溶解的成分。
在第七手段中,所述第二切割工序包括:將通過所述第一切割工序而切割成所述預定形狀的所述導體層作為掩模,通過刻蝕而將所述絕緣層以及所述粘接層切割成所述預定形狀。
根據上述工序,由於以切割成預定形狀的導體層為掩模,將絕緣層以及粘接層以預定形狀刻蝕,因此能夠省略形成用於刻蝕絕緣層以及粘接層的掩模的工序。
第八手段是線圈的製造方法,其特徵在於,使用第一手段至第七手段中的任一手段的線圈用片材的製造方法。
附圖說明
圖1是示出線圈的冷卻結構的示意圖。
圖2是示出線圈用片材的製造方法的示意圖。
圖3是示出線圈用片材的截面圖。
圖4是示出線圈用片材的平面圖。
圖5是示出線圈用片材卷的立體圖。
圖6是示出層疊片材圖案的卷繞體的形成工序的示意圖。
圖7是示出卷繞體的粘接層圖案的熱硬化工序的示意圖。
圖8是圖1的區域c的擴大截面圖。
圖9是示出在粘接劑厚度為10μm的情況下冷卻水入口側的線圈的溫度上升的圖表。
圖10是示出在粘接劑厚度為30μm的情況下冷卻水入口側的線圈的溫度上升的圖表。
圖11是示出在粘接劑厚度為10μm的情況下冷卻水出口側的線圈的溫度上升的圖表。
圖12是示出在粘接劑厚度為30μm的情況下冷卻水出口側的線圈的溫度上升的圖表。
圖13是示出線圈用片材的製造方法的變更例的示意圖。
具體實施方式
以下,參照附圖對一實施方式進行說明。本實施方式作為用於電磁致動器的線圈的冷卻結構而具體化。作為電磁致動器,例如能夠將本實施方式的線圈的冷卻結構用於電磁閥。
如圖1所示,線圈30的冷卻結構10具有主體20、線圈30、固定鐵芯38、冷卻板41等。
主體20是電磁致動器的主體或框體等。主體20通過例如不鏽鋼、鋁等而形成為板狀(長方體狀)。
線圈30具有通過將帶狀的銅箔(導體)多次卷繞於圓柱狀的固定鐵芯38的外周而呈圓筒狀形成的卷繞體31。固定鐵芯38通過鐵等強磁性體而形成為圓柱狀。線圈30的軸線方向的下端(第一端)通過粘接劑45而與主體20粘接。粘接劑45例如是環氧類的粘接劑等。另外,固定鐵芯38的軸線以及線圈30的軸線相當於預定軸線。
在線圈30的軸線方向的上端(第二端)經由氧化鋁層39以及粘接劑40而安裝有冷卻板41。氧化鋁層39以及粘接劑40的結構以及冷卻板41的安裝方法將在下文中敘述。
冷卻板41以氧化鋁為主體而形成為板狀。在冷卻板41的內部形成有冷卻水(冷卻介質)的流路41a。流路41a沿板狀的冷卻板41的延展方向(板面方向)延伸。在流路41a中使冷卻水流通。
如果在這樣的構造中使電流在線圈30中流動,則在固定鐵芯38中產生磁通量。通過所產生的磁通量而使電磁致動器的可動部(閥體等)移動。這時,如果使電流在線圈30中流動,則上述卷繞體31發熱。通過向構成卷繞體31的帶狀銅箔通電而產生的熱量向帶狀銅箔的寬度方向、即卷繞體31(線圈30)的軸線方向(圖1的上下方向)有效傳遞。並且,卷繞體31的熱量從卷繞體31的軸線方向的上端面經由氧化鋁層39以及粘接劑40而向冷卻板41傳遞。傳遞至冷卻板41的熱量通過在冷卻板41的內部的流路41a中流通的冷卻水而向外部等移動。
另外,卷繞體31的熱量也從卷繞體31的軸線方向的下端面經由粘接劑45而向主體20傳遞。並且,卷繞體31的熱量的一部分從卷繞體31的內周面經由固定鐵芯38而向主體20以及冷卻板41傳遞。傳遞至主體20的熱量從主體20向其他部件傳遞或者向空氣中散去。
接著,對用於製造線圈30的線圈用片材的製造方法進行說明。圖2是示出線圈用片材37的製造方法的示意圖。
在工序1中,作為用於將絕緣層33設置於銅箔32(導體層)的頂面(一個面)的預處理,對銅箔32的表面進行溼噴(wetblasting)處理。在溼噴處理(粗化處理)中,使用酸等液體而將銅箔32的表面變得粗糙一些。由此,能夠提高銅箔32和絕緣層33的粘附性。另外,對銅箔32的兩面進行溼噴處理。
在工序2中,將絕緣層33(有機絕緣層)形成於銅箔32的頂面。詳細而言,將形成絕緣層33的溶液狀組合物塗敷於銅箔32的頂面。作為該溶液狀組合物,能夠適宜使用日本專利公開2003-200527等所記載的、使聚醯胺酸和/或聚醯亞胺與烷氧基矽烷部分縮合物反應而產生的含烷氧基的矽烷改性聚醯亞胺。含烷氧基的矽烷改性聚醯亞胺是聚醯亞胺和二氧化矽的混合材料,並且是將聚醯亞胺前體的聚醯胺酸與烷氧基矽烷化合物進行化學結合而產生的聚合物溶解於有機溶劑而成的物質。接著,使所塗敷的溶液的有機溶劑乾燥,並對固化的成分進行加熱而使其硬化。由此,聚醯胺酸發生閉環反應而成為聚醯亞胺,烷氧基矽烷化合物硬化而成為二氧化矽。並且,納米尺寸的二氧化矽分散且形成絕緣層33,絕緣層33作為聚醯亞胺與二氧化矽通過化學鍵交聯而成的硬化膜。即,絕緣層33是聚醯亞胺·二氧化矽混合物。這裡,設定銅箔32的線膨脹係數(熱膨脹率)和絕緣層33的線膨脹係數大致相等。具體而言,相對於銅箔32(銅)的線膨脹係數是17ppm/℃(μm/℃/m),絕緣層33的線膨脹係數設定為10ppm/℃~24ppm/℃。
在工序3中,在絕緣層33的頂面(絕緣層33的與銅箔32相反一側的面)上形成具有熱硬化性且未硬化的粘接層34。詳細而言,在絕緣層33的頂面塗敷形成粘接層34的溶液狀組合物。作為該溶液狀組合物,能夠適宜使用日本專利公開平10-335768、日本專利公開2005-179408等所記載的、使環氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體溶解於有機溶劑而成的物質。接著,使所塗敷的溶液的有機溶劑乾燥,並使環氧樹脂及其硬化劑固化。由此,粘接層34成為半硬化狀態、溶劑蒸發的狀態等雖然還未硬化但表面上已固化的b階段狀態。
在工序4中,以比粘接層34發生熱硬化的溫度低的溫度在粘接層34的頂面(粘接層34的與絕緣層33相反一側的面)上粘貼覆蓋膜(coverfilm)35(基層)。覆蓋膜35由pet(polyethyleneterephthalate,聚對苯二甲酸乙二醇酯)形成。詳細而言,由於粘接層34是b階段狀態,因此具有預定的粘著性(粘接力)。因此,通過使覆蓋膜35緊貼於粘接層34的頂面而將覆蓋膜35粘接於粘接層34的頂面。即,將覆蓋膜35經由粘接層34而粘接於絕緣層33。這樣一來,通過工序1~4,製作出順序層疊銅箔32、絕緣層33、粘接層34以及覆蓋膜35而成的初始片材37a(線圈用片材)。另外,將初始片材37a中的去除覆蓋膜35之外的層,即銅箔32、絕緣層33以及粘接層34的層疊體稱為層疊片材36。
在工序5中,在銅箔32的表面(銅箔32的與絕緣層33相反一側的面)形成用於將銅箔32切割成預定形狀的掩模m。掩模m通過例如將光刻膠膜粘貼於銅箔32並將其以預定形狀曝光並顯影而形成。另外,將光刻膠液通過絲網印刷等而印刷成預定形狀,從而也能夠形成掩模m。
在工序6中,通過酸等刻蝕液而刻蝕銅箔32。由此,銅箔32中未被掩模m覆蓋的部分溶解,使銅箔32切割成預定形狀。由此,形成預定形狀的銅箔圖案32a。這時,絕緣層33、粘接層34以及覆蓋膜35不被銅箔32的刻蝕液溶解。另外,工序5以及工序6相當於第一切割工序。
在工序7中,去除掩模m。詳細而言,通過使由光刻膠形成的掩模m剝離(溶解)的剝離液而去除掩模m。這時,絕緣層33、粘接層34以及覆蓋膜35不被掩模m的剝離液溶解。另外,也可以通過掩模m的剝離液而溶解少許絕緣層33以及粘接層34。
在工序8中,將切割成預定形狀的銅箔32(銅箔圖案32a)作為掩模,通過刻蝕而將絕緣層33切割成預定形狀。由此,形成預定形狀的絕緣層圖案33a。詳細而言,通過日本專利公開2001-305750等所記載的、不使銅箔32以及覆蓋膜35溶解而使聚醯亞胺溶解的刻蝕液來刻蝕絕緣層33。具體而言,作為絕緣層33的刻蝕液,使用含有有機鹼基和無機鹼基兩者的鹼性水溶液。另外,也可以通過絕緣層33的刻蝕液而溶解少許粘接層34。
在工序9中,將切割成預定形狀的銅箔32(銅箔圖案32a)作為掩模,通過刻蝕而將粘接層34切割成預定形狀。由此,形成預定形狀的粘接層圖案34a。詳細而言,通過不使銅箔32以及覆蓋膜35溶解而使環氧樹脂和其硬化劑溶解的刻蝕液來刻蝕粘接層34。具體而言,粘接層34的刻蝕液包含選自由有機溶劑以及有機鹼基構成的組中的至少一種,作為使環氧樹脂及其硬化劑溶解的成分。上述工序8以及工序9以比粘接層34發生熱硬化的溫度低的溫度進行。另外,工序8以及工序9相當於第二切割工序。
在工序10中,為了去除殘留的刻蝕液,通過純水等而對所製作的線圈用片材37進行洗淨。通過上述,在覆蓋膜35的一面上形成有多個預定形狀的層疊片材圖案36a。
圖3是示出線圈用片材37的截面圖,圖4是示出線圈用片材37的平面圖。如圖4所示,在本實施方式中,在覆蓋膜35的一面上形成六列帶狀的層疊片材圖案36a。帶狀的層疊片材圖案36a沿覆蓋膜35的長度方向延伸並彼此平行地配置。並且,如圖5所示,將線圈用片材37繞卷芯51多次卷繞而製成線圈用片材卷37a。另外,作為將線圈用片材37卷繞於卷芯51的方式,覆蓋膜35可以作為外側也可以作為內側。
接著,參照圖6,對使用線圈用片材卷37a(線圈用片材37)而形成層疊片材圖案36a(層疊片材36)的卷繞體31的工序進行說明。
將線圈用片材卷37a的卷芯51a安裝於第一旋轉軸,將用於卷取的卷芯51b安裝於第二旋轉軸。並且,將線圈30的固定鐵芯38安裝於第三旋轉軸。在第一旋轉軸和第三旋轉軸之間設置有對片材施加預定的張力的張力輥tr。另外,也可以代替固定鐵芯38而將用於形成卷繞體的卷繞芯安裝於第三旋轉軸。
並且,一邊使第一旋轉軸沿順時針方向旋轉,一邊使一列層疊片材圖案36a從線圈用片材卷37a的覆蓋膜35剝離(剝離工序)。詳細而言,使覆蓋膜35與層疊片材圖案36a的粘接層圖案34a剝離。由於這時具有熱硬化性的粘接層圖案34a處於b階段狀態,因此覆蓋膜35和粘接層圖案34a並沒有那麼牢固地粘接,從而能夠保持覆蓋膜35與粘接層圖案34a的剝離性。
與上述剝離工序同時地,一邊使第三旋轉軸沿順時針方向旋轉,一邊將所剝離的層疊片材圖案36a繞固定鐵芯38卷繞(卷繞體形成工序)。即,將包含銅箔圖案32a、絕緣層圖案33a以及粘接層圖案34a的層疊片材圖案36a繞固定鐵芯38的軸線(預定軸線)多次卷繞而形成卷繞體31。這時,通過張力輥tr而對層疊片材圖案36a施加預定的張力。並且,通過傳感器s而檢測層疊片材圖案36a的寬度方向的端部,基於傳感器s所檢測出的端部的檢測結果,調節第三旋轉軸(固定鐵芯38或者卷繞芯)的軸線方向的位置,使得端部彼此在固定鐵芯38的軸線方向不偏移。由此,在繞固定鐵芯38多次卷繞的層疊片材圖案36a中,將層疊片材圖案36a的端部彼此在固定鐵芯38的軸線方向的偏移形成為相對於層疊片材圖案36a的寬度在2%以下。
在卷繞體31中,層疊片材圖案36a以在卷繞體31的徑向上重疊的方式卷繞。因此,在卷繞體31的徑向相鄰的層疊片材圖案36a之間,使一方的銅箔圖案32a緊貼於另一方的粘接層圖案34a。因此,在卷繞體31的徑向相鄰的層疊片材圖案36a之間通過粘接層圖案34a的粘接力而粘接。
並且,與上述剝離工序以及上述卷繞體形成工序同時地,一邊使第二旋轉軸沿順時針方向旋轉,一邊通過卷芯51b對剝離了一列層疊片材圖案36a的線圈用片材37進行卷取(卷取工序)。由此,製作出線圈用片材卷37b。
使一列層疊片材圖案36a從線圈用片材卷37a剝離並繞固定鐵芯38卷繞至末端,從而完成卷繞體31。之後,互換線圈用片材卷37a和線圈用片材卷37b,並將新的固定鐵芯38安裝於第三旋轉軸而進行與上述同樣的工序。重複以上的工序,直到使用線圈用片材37的六列層疊片材圖案36a的全部,從而完成六個卷繞體31。另外,也可以不互換線圈用片材卷37a和線圈用片材卷37b而使線圈用片材卷37a以及線圈用片材卷37b沿逆時針方向旋轉,使一列層疊片材圖案36a從線圈用片材卷37b的覆蓋膜35剝離並繞固定鐵芯38卷繞。
接著,參照圖7,對使卷繞體31的具有熱硬化性的粘接層圖案34a硬化的熱硬化工序進行說明。
由於在由圖6的工序形成的卷繞體31中,具有熱硬化性的粘接層圖案34a是b階段狀態,因此粘接層圖案34a還未硬化。因此,通過加熱卷繞體31而使粘接層圖案34a發生熱硬化。詳細而言,在加熱器h上載置卷繞體31,使得加熱器h的表面與卷繞體31的軸線方向(預定軸線方向)垂直。使卷繞體31的軸線方向的一個端面與加熱器h的表面接觸。並且,從卷繞體31的軸線方向的端面通過加熱器h以大致120℃對卷繞體31加熱大致2小時。由此,利用銅箔圖案32a而在卷繞體31的軸線方向上有效傳遞熱量,並通過熱傳遞至卷繞體31的內部,卷繞體31的內部的粘接層圖案34a也被充分地熱硬化。
接著,參照圖8,對通過熱噴塗而在卷繞體31的軸線方向端面上形成氧化鋁層39的工序以及通過粘接劑40而粘接氧化鋁層39和冷卻板41的工序進行說明。圖8是圖1的區域c的擴大截面圖。
在由多次卷繞的層疊片材圖案36a形成的卷繞體31的軸線方向(圖8的上下方向)端面上,在層疊片材圖案36a的各層(32a、33a、34a)之間形成有凹陷。因此,通過氧化鋁的熱噴塗而在卷繞體31的軸線方向端面上形成氧化鋁層39,以填埋層疊片材圖案36a的各層之間的凹陷。由此,卷繞體31的軸線方向端面被氧化鋁層39覆蓋。氧化鋁使用純度98%以上的氧化鋁。接著,對氧化鋁層39的表面進行平坦化,加工為預定的平滑度。特別地,由於氧化鋁的純度是98%以上,因此能夠將氧化鋁層39的表面加工成非常平滑。通過以上的工序,製造出線圈30。
接著,以預定的厚度在氧化鋁層39的表面塗敷粘接劑40並粘接冷卻板41。冷卻板41的表面也以預定的平滑度加工。粘接劑40是電絕緣性的,並以耐熱性樹脂為主成分而形成。粘接劑40是以矽樹脂為主成分的粘接劑,並具有大致10μm的厚度。
以矽樹脂為主成分的粘接劑有時通過加熱而產生低分子矽氧烷。低分子矽氧烷是指以矽氧烷為單體單元的約3聚體~約20聚體的物質。低分子矽氧烷是導電部導通不良或者光學系統模糊不清的原因。為了降低低分子矽氧烷,能夠適宜使用日本專利公開平7-330905等所記載的方法。通過將粘接劑40中所含的低分子矽氧烷的總含量設置在50ppm以下,能夠抑制上述的不良情況。
在圖9~12中示出在上述的線圈30的冷卻結構10中使粘接劑40的厚度變化為10μm和30μm來測定冷卻水入口側以及出口側的線圈30的溫度上升的結果。圖9示出粘接劑40的厚度為10μm且冷卻水入口側的結果,圖10示出粘接劑40的厚度為30μm且冷卻水入口側的結果,圖11示出粘接劑40的厚度為10μm且冷卻水出口側的結果,圖12示出粘接劑40的厚度為30μm且冷卻水出口側的結果。以矽樹脂為主成分的粘接劑40的熱傳導率是0.2(w/mk),厚度10μm的情況下的熱阻是1.45(mk/w),厚度30μm的情況下的熱阻是4.34(mk/w)。
如果對冷卻水入口側的圖9的圖表和圖10的圖表進行比較,則在向線圈30供給功率p1的情況下,無論在哪個冷卻水流量下,粘接劑40的厚度為30μm的情況下的線圈30的溫度上升都比粘接劑40的厚度為10μm的情況下的線圈30的溫度上升高5℃左右。並且,如果對冷卻水出口側的圖11的圖表和圖12的圖表進行比較,則在向線圈30供給功率p1的情況下,無論在哪個冷卻水流量下,粘接劑40的厚度為30μm的情況下的線圈30的溫度上升都比粘接劑40的厚度為10μm的情況下的線圈30的溫度上升高5℃左右。
因此,粘接劑40的厚度越薄,越能夠抑制線圈30的溫度上升。然而,在向線圈30通電時,銅箔圖案32a的溫度上升而發生熱膨脹。因此,從銅箔圖案32a接收熱量的氧化鋁層39也發生熱膨脹。另一方面,由於冷卻板41通過冷卻水而冷卻,因此與氧化鋁層39比較,溫度上升較小,熱膨脹得以抑制。因此,氧化鋁層39和冷卻板41在熱膨脹量上產生差值,在氧化鋁層39以及冷卻板41上產生熱應力。
這裡,由於銅箔圖案32a的線膨脹係數(熱膨脹率)和絕緣層圖案33a的線膨脹係數大致相等,因此即使向線圈30通電時銅箔圖案32a以及絕緣層圖案33a發生熱膨脹,也能夠抑制在銅箔圖案32a的膨脹量和絕緣層圖案33a的膨脹量上產生差值。
並且,由於粘接劑40以矽樹脂為主成分並具有彈性,因此根據氧化鋁層39和冷卻板41的熱膨脹量的不同而發生彈性變形。但是,如果粘接劑40的厚度過薄,則存在粘接劑40的彈性變形無法追隨向銅箔圖案32a通電時的熱膨脹量的差值而粘接劑40從氧化鋁層39或者冷卻板41剝離的可能性。在這一點上,粘接劑40被形成的厚度使得粘接劑40不會因為向銅箔圖案32a通電時發生的彈性變形而從氧化鋁層39以及冷卻板41中剝離,並且使得粘接劑40的熱阻小於預定值。具體而言,根據本申請發明人的實驗,粘接劑40的厚度優選設定為比5μm厚且比30μm薄,最優選將厚度設定為10μm。
以上詳述的本實施方式具有以下的優點。
·由於通過刻蝕而將銅箔32、絕緣層33以及粘接層34切割成預定形狀,因此能夠以比粘接層34發生熱硬化的溫度(熱硬化溫度)低的溫度切割這些層。與此相對,在使用雷射燒斷絕緣層33以及粘接層34的情況下,存在由於產生的熱量使具有熱硬化性的粘接層34發生熱硬化而使覆蓋膜35與粘接層34的剝離性下降的可能性。在這一點上,根據上述工序,能夠抑制具有熱硬化性的粘接層34發生熱硬化,並能夠抑制覆蓋膜35與粘接層34的剝離性下降。
·由於通過在銅箔32的一面塗敷形成絕緣層33的溶液狀組合物並使其乾燥並硬化而設置絕緣層33,因此能夠使絕緣層33緊貼於銅箔32。由於在絕緣層33的乾燥以及硬化時還未設置粘接層34,因此在絕緣層33的乾燥以及硬化時,能夠避免具有熱硬化性的粘接層34發生熱硬化。並且,由於以比粘接層34發生熱硬化的溫度低的溫度在粘接層34的與絕緣層33相反一側的面設置有覆蓋膜35,因此能夠在設置覆蓋膜35時抑制具有熱硬化性的粘接層34發生熱硬化。
·由於絕緣層33將聚醯亞胺作為主成分而形成,因此在耐熱性以及絕緣性方面優異。並且,第二切割工序包括通過不使銅箔32以及覆蓋膜35溶解而使聚醯亞胺溶解的刻蝕液來刻蝕絕緣層33的工序。因此,能夠避免銅箔32以及覆蓋膜35被刻蝕液溶解並且能夠通過刻蝕而切割絕緣層33。
·由於粘接層34將環氧樹脂及其硬化劑作為主成分而形成,因此具有熱硬化性以及粘接性。並且,第二切割工序包括通過不使銅箔32以及覆蓋膜35而使環氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體溶解的刻蝕液來刻蝕粘接層34的工序。因此,能夠避免銅箔32以及覆蓋膜35被刻蝕液溶解並且能夠通過刻蝕而切割粘接層34。
·由於將切割成預定形狀的銅箔圖案32a作為掩模而將絕緣層33以及粘接層34刻蝕成預定形狀,因此能夠省略形成用於刻蝕絕緣層33以及粘接層34的掩模的工序。
·由於銅箔圖案32a的熱膨脹率和絕緣層圖案33a的熱膨脹率大致相等,因此即使向線圈30通電時銅箔圖案32a以及絕緣層圖案33a發生熱膨脹,也能夠抑制在銅箔圖案32a的膨脹量和絕緣層圖案33a的膨脹量上產生差。其結果是,能夠抑制熱膨脹量的差所引起的銅箔圖案32a與絕緣層圖案33a的剝離。
·相對於熱膨脹率是17ppm/℃的銅箔32,將絕緣層33的熱膨脹率確定為10ppm/℃~24ppm/℃,從而能夠抑制熱膨脹量的差所引起的銅箔32與絕緣層33的剝離。
·由於進行將銅箔32的表面變粗糙的溼噴處理,因此能夠提高與銅箔32相接的絕緣層33以及粘接層34與銅箔32的粘附性(粘接性)。
·通過使粘接層圖案34a發生熱硬化,能夠使層疊片材圖案36a之間的粘接力提高而抑制向線圈30通電時層疊片材圖案36a彼此偏移或剝離,並且,能夠提高線圈30自身的強度。
·由於在繞預定軸線多次卷繞的層疊片材圖案36a中,預定軸線方向的端部之間的偏移相對於層疊片材圖案36a的寬度在2%以下。並且,由於通過粘接層34的熱硬化而使層疊片材圖案36a之間的粘接力提高,因此能夠保持層疊片材圖案36a之間的偏移較小的狀態。
·在銅箔圖案32a以及耐熱性的絕緣層圖案33a經由具有熱硬化性且未硬化的粘接層圖案34a而與覆蓋膜35粘接的線圈用片材37中,使粘接層圖案34a與覆蓋膜35剝離(剝離工序)。由於這時具有熱硬化性的粘接層圖案34a未硬化,因此覆蓋膜35和粘接層圖案34a並沒有那麼牢固地粘接,從而能夠保持覆蓋膜35與粘接層圖案34a的剝離性。
·包含銅箔圖案32a、絕緣層圖案33a以及粘接層圖案34a並通過剝離工序而剝離的層疊片材圖案36a繞預定軸線多次卷繞而形成卷繞體31(卷繞體形成工序)。由於這時在卷繞體31的徑向相鄰的層疊片材圖案36a彼此通過粘接層圖案34a的粘接力而粘接,因此能夠在卷繞層疊片材圖案36a而形成卷繞體31時抑制層疊片材圖案36a彼此偏移。
·加熱通過卷繞體形成工序而形成的卷繞體31,使粘接層圖案34a發生熱硬化(熱硬化工序)。由此,能夠提高層疊片材圖案36a之間的粘接力而抑制向線圈30通電時層疊片材圖案36a彼此偏移或剝離,並且能夠提高線圈30自身的強度。
·由於在對層疊片材圖案36a施加預定的張力的狀態下卷繞層疊片材圖案36a,因此能夠抑制在層疊片材圖案36a彼此之間產生空隙。這裡,如果在對層疊片材圖案36a施加預定的張力的狀態下卷繞層疊片材圖案36a,則層疊片材圖案36a彼此偏移的情況下的偏移量容易變大。在這一點上,由於粘接層圖案34a的粘接力而使層疊片材圖案36a彼此粘接,因此能夠抑制層疊片材圖案36a之間的偏移。
·通過傳感器s而檢測層疊片材圖案36a的寬度方向的端部,基於傳感器s所檢測出的端部的檢測結果,調節層疊片材圖案36a在預定軸線方向的位置。因此,當將層疊片材圖案36a繞預定軸線卷繞時,能夠抑制層疊片材圖案36a彼此在預定軸線方向上偏移。
·由於利用加熱器h而從作為卷繞體31的中心軸線的預定軸線的方向加熱卷繞體31,因此能夠通過銅箔圖案32a而在預定軸線的方向上傳遞熱量。因此,熱量易於傳遞至卷繞體31的內部,並易於使卷繞體31的內部的粘接層圖案34a發生熱硬化。另外,在利用加熱器h而從徑向加熱卷繞體31的情況下,由於絕緣層圖案33a和粘接層圖案34a抑制向徑向的熱傳遞,因此熱量難以傳遞至卷繞體31的內部。
·線圈30包含繞預定軸線多次卷繞的帶狀的銅箔圖案32a。並且,在線圈30的上述預定軸線方向的端面上通過熱噴塗而形成有氧化鋁層39,對氧化鋁層39的表面進行平坦化。因此,能夠通過氧化鋁層39而填埋由於多次卷繞的銅箔圖案32a而在線圈30的端面上形成的凹凸,能夠將線圈30的熱量高效地傳遞到已平坦化的氧化鋁層39的表面。
·冷卻板41將氧化鋁作為主體並形成為板狀,並在內部形成有冷卻水的流路41a。由於氧化鋁層39和冷卻板41通過粘接劑40粘接,因此能夠保證從氧化鋁層39向冷卻板41的熱傳遞性。傳遞至冷卻板41的熱量通過在冷卻板41的內部的流路41a中流通的冷卻水而向外部等移動。
·粘接劑40根據氧化鋁層39和冷卻板41的熱膨脹量的不同而發生彈性變形。因此,即使當向線圈30通電時在氧化鋁層39的熱膨脹量和冷卻板41的熱膨脹量上產生差,也能夠通過粘接劑40而消除其熱膨脹量的差。其結果是,能夠緩和作用於冷卻板41的熱應力,並能夠抑制冷卻板41的損壞。
·粘接劑40被形成的厚度使得粘接劑40不會因為向銅箔圖案32a通電時發生的彈性變形而從氧化鋁層39以及冷卻板41中剝離,並且使得粘接劑40的熱阻小於預定值。因此,粘接劑40能夠同時實現消除氧化鋁層39的熱膨脹量與冷卻板41的熱膨脹量的差和保證從氧化鋁層39向冷卻板41的熱傳遞性。
·由於粘接劑40是電絕緣性的,因此除了氧化鋁層39之外,通過粘接劑40也能夠提高線圈30在預定軸線方向的電絕緣性。
·由於粘接劑40將耐熱性樹脂作為主成分而形成,因此即使粘接劑40因線圈30的發熱而達到高溫,也能夠保持粘接劑40的特性。
·粘接劑40以矽樹脂為主成分並形成為比5μm厚且比30μm薄。因此,能夠有效地消除氧化鋁層39的熱膨脹量與冷卻板41的熱膨脹量的差,並且能夠充分地保證從氧化鋁層39向冷卻板41的熱傳遞性。
·由於粘接劑40中所含的低分子矽氧烷(以矽氧烷為單體單元的3聚體~20聚體)的總含量在50ppm以下,因此能夠有效地抑制向線圈30通電時產生矽氧烷。
·在銅箔32的頂面塗敷形成絕緣層33的溶液狀組合物,使所塗敷的溶液狀組合物的有機溶劑乾燥,對固化的成分進行加熱而使其硬化,從而形成絕緣層33。因此,能夠不使用粘接劑等而將絕緣層33設置於銅箔32的一面。因此,能夠避免因粘接劑等而限制線圈30的耐熱性的情況。
·由於通過聚醯亞胺和二氧化矽的混合材料而形成聚醯亞胺·二氧化矽混合物來作為絕緣層33,因此與不混合二氧化矽的聚醯亞胺相比,能夠提高對於銅箔32的粘附性。
·由於將銅箔32的線膨脹係數(熱膨脹率)和絕緣層33的線膨脹係數設為大致相等,因此能夠在將絕緣層33形成於銅箔32的一面後抑制它們翹曲。
·由於卷繞體31的軸線方向端面由氧化鋁層39固定,因此能夠提高線圈30的強度。
另外,也能夠如下所述地改變並實施上述實施方式。
·刻蝕銅箔32時的掩模m也可以通過刻蝕絕緣層33時的刻蝕液或者刻蝕粘接層34時的刻蝕液來溶解。根據這樣的構造,能夠省略去除掩模m的工序7。並且,作為在工序9中使用的刻蝕液也可以與使在工序8中使用的聚醯亞胺溶解的刻蝕液相同,由於在該情況下能夠同時進行工序8以及工序9,因此基於簡化工序的原因而優選。
·作為粘接層34,也能夠採用將環氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體作為主成分而形成的物質之外的物質。
·作為絕緣層33,也能夠採用將聚醯亞胺作為主成分而形成的物質之外的物質。
·並不一定必須要將線圈用片材37形成為線圈用片材卷37a的形狀,也能夠保持片狀、帶狀而使用。
·在線圈用片材37中,也能夠改變各層的形成順序。如圖13所示,與圖2的工序1以及工序2同樣地進行工序1以及工序2,在工序3中,在銅箔32的與絕緣層33相反一側的面形成粘接層34。在工序4中,將覆蓋膜35粘貼於粘接層34。在工序5中,形成刻蝕絕緣層33時的掩模m,在工序6中,刻蝕絕緣層33。在工序7中,去除掩模m,在工序8中,刻蝕銅箔32。在工序9中,將銅箔圖案32a作為掩模,刻蝕粘接層34。在工序10中,進行線圈用片材37的洗淨。通過這樣的工序,也能夠製造以覆蓋膜35、粘接層圖案34a、銅箔圖案32a以及絕緣層圖案33a的順序層疊而成的線圈用片材37。另外,如果能夠抑制絕緣層33以及粘接層34發生熱硬化、或者能夠抑制覆蓋膜35與粘接層34的剝離性下降,則也可以利用雷射來燒斷絕緣層33以及粘接層34。
·線圈用片材37可以包含銅箔32、絕緣層33、粘接層34以及覆蓋膜35之外的層。例如,作為線圈用片材37,也能夠採用以覆蓋膜35、粘接層34、銅箔32、粘接層34、絕緣層的順序進行層疊的構造。在該情況下,通過粘接層34而將絕緣層粘接於銅箔32來代替使絕緣層乾燥並硬化,從而能夠將粘接層34保持為b階段狀態。
·作為導體層,也能夠採用銀箔或鋁箔來代替銅箔32。在該情況下也優選將導體層的熱膨脹率和絕緣層的熱膨脹率設為大致相等,但是導體層的熱膨脹率和絕緣層的熱膨脹率也可以不必大致相等。
·在對層疊片材圖案36a施加預定的張力的狀態下卷繞層疊片材圖案36a,但是該預定的張力從層疊片材圖案36a的卷繞開始到卷繞結束可以是恆定的,也可以在中途變更。
·作為對於以矽樹脂為主成分的粘接劑的低分子矽氧烷降低處理,也可以進行減壓處理來代替基於丙酮的洗淨處理。通過這樣的處理也能夠使低分子矽氧烷的含量顯著地減少。
·如果粘接劑40是不以矽樹脂為主成分的物質,則也可以省略低分子矽氧烷降低處理。例如,也能夠使用聚氨酯類的粘接劑、橡膠類的粘接劑中的熱傳導率比較高的物質。
·根據電磁致動器的種類,也能夠使用氧化鋁等非磁性體的固定芯來代替固定鐵芯38。例如,能夠用於將多個線圈30呈直線狀排列並使配置在冷卻板41上的包含永磁鐵的可動部移動的線性電動機等。
·冷卻板41的流路41a能夠採用任意的形狀。
符號說明
30線圈
31卷繞體
32銅箔(導體層)
32a銅箔圖案(導體層)
33絕緣層
33a絕緣層圖案(絕緣層)
34粘接層
34a粘接層圖案(粘接層)
35覆蓋膜(基層)
36層疊片材
36a層疊片材圖案(層疊片材)
37線圈用片材
37a線圈用片材卷
37b線圈用片材卷
37a初始片材
38固定鐵芯(軸芯)
39氧化鋁層
40粘接劑
41冷卻板
41a流路