JP2018037523A - コイル部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】低抵抗化と小型化とを実現しつつ、コイル導線の接合強度の信頼性を高めることができるコイル部品を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係るコイル部品は、コア部材と、コイル導線と、端子電極とを具備する。上記コア部材は、柱状部を有する。上記コイル導線は、上記柱状部に巻回されたコイル部と、上記コイル部の両端部にそれぞれ設けられた扁平形状の接続端部とを有する。上記端子電極は、電極層と、接合層とを有する。上記電極層は、上記コア部材の表面に形成され、上記接続端部の厚み方向に上記接続端部と対向する。上記接合層は、上記接続端部と上記電極層との間に局所的に設けられた空隙部を含み、上記接続端部と上記電極層とを相互に接合する。【選択図】図３
Description
本発明は、巻線型のコイル部品に関する。
コイル部品の一類型として、巻線型のコイル部品が知られている。例えば特許文献１には、絶縁性基体に巻回されたＣｕからなるワイヤの端末を、該絶縁性基体に形成された電極（Ｓｎ−Ｃｕメッキ層）に、熱圧着により埋め込んだ状態でロウ付けした電子部品が記載されている。
また、特許文献２には、導線が巻き回されるコアと、コアの上端および下端にそれぞれ形成された上フランジおよび下フランジと、下フランジの底面端部の異なる位置に形成され導線の両端末部それぞれが接続される１対の外部電極部とを有する巻線型電子部品が開示されている。上記外部電極部は、下フランジの底面に形成された溝部を含む凹部と、凹部に充填されたハンダとを有し、溝部に引き込まれた導線の端末部が上記はんだに埋め込まれて構成される。
近年、携帯機器をはじめとする電子機器の高性能化に伴い、これに使用される部品も高い性能が要求されている。特に、携帯機器においては消費電力を重視することが多く、このためコイル部品は低抵抗化が要求されている。
ところが特許文献１の構成では、用いられるワイヤの直径が２０〜６０μｍと比較的細く、ワイヤ断面積に由来するコイル部品の低抵抗化が困難という問題がある。一方、特許文献２の構成によれば、３０〜３５０μｍの太さの導線が使用可能とされることから低抵抗化には有利である。しかしながら、この方法では、接続を確実に行うために凹部に大量のはんだを充填する必要があり、この結果、はんだの厚みにより小型化が困難であるという問題がある。
一方、導線の端部を電極に熱圧着して接合する方法では、接合部における導線の幅がその高さ（厚み）よりも大きくなるため、導線に幅方向の応力がかかり易くなる。このため、接合部にクラック等の欠陥が生じ、熱応力や落下衝撃などの負荷を受けることで、接合強度が大幅に低下するという問題がある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低抵抗化と小型化とを実現しつつ、コイル導線の接合強度の信頼性を高めることができるコイル部品を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るコイル部品は、コア部材と、コイル導線と、端子電極とを具備する。
上記コア部材は、柱状部を有する。
上記コイル導線は、上記柱状部に巻回されたコイル部と、上記コイル部の両端部にそれぞれ設けられた扁平形状の接続端部とを有する。
上記端子電極は、電極層と、接合層とを有する。上記電極層は、上記コア部材の表面に形成され、上記接続端部の厚み方向に上記接続端部と対向する。上記接合層は、上記接続端部と上記電極層との間に局所的に設けられた空隙部を含み、上記接続端部と上記電極層とを相互に接合する。
上記コア部材は、柱状部を有する。
上記コイル導線は、上記柱状部に巻回されたコイル部と、上記コイル部の両端部にそれぞれ設けられた扁平形状の接続端部とを有する。
上記端子電極は、電極層と、接合層とを有する。上記電極層は、上記コア部材の表面に形成され、上記接続端部の厚み方向に上記接続端部と対向する。上記接合層は、上記接続端部と上記電極層との間に局所的に設けられた空隙部を含み、上記接続端部と上記電極層とを相互に接合する。
上記接続端部の厚みに対する幅の比は、特に限定されず、例えば、２．５以上４．５以下である。
上記接続端部の幅に対する、上記幅方向に沿った上記空隙部の合計長さの比は、特に限定されず、例えば、０．０５以上０．５０以下である。
上記接合層は、上記電極層を被覆する第１の導体層と、上記第１の導体層を被覆する第２の導体層と、上記接続端部と上記第１の導体層との間に設けられた合金層とを有してもよい。
上記空隙部は、典型的には、上記接続端部と上記電極層との界面に設けられる。
以上述べたように、本発明によれば、低抵抗化と小型化とを実現しつつ、コイル導線の接合強度の低下を抑えることで信頼性を高めることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るコイル部品を示す概略斜視図である。図２は、当該コイル部品におけるコア部材の概略図であり、Ａは平面図、Ｂは側面図、Ｃは底面図である。
なお各図において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は相互に直交する３軸方向をそれぞれ示している。
なお各図において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は相互に直交する３軸方向をそれぞれ示している。
［全体構成］
本実施形態のコイル部品１００は、コア部材１０と、コイル導線２０と、端子電極３０とを有する。コイル部品１００の大きさは特に限定されず、本実施形態では、Ｘ軸方向に沿った幅寸法は約２ｍｍ、Ｙ軸方向に沿った長さ寸法は約２．５ｍｍ、Ｚ軸方向に沿った高さ寸法は約１ｍｍである。
本実施形態のコイル部品１００は、コア部材１０と、コイル導線２０と、端子電極３０とを有する。コイル部品１００の大きさは特に限定されず、本実施形態では、Ｘ軸方向に沿った幅寸法は約２ｍｍ、Ｙ軸方向に沿った長さ寸法は約２．５ｍｍ、Ｚ軸方向に沿った高さ寸法は約１ｍｍである。
コア部材１０は、第１の板部１１と、第２の板部１２と、柱状部１３とを有する。
柱状部１３は、Ｚ軸方向に平行な軸心を有する角柱状に形成される。柱状部１３の形状はこれに限られず、円柱状、楕円柱状等の他の形状であってもよい。柱状部１３は、コイル２０の巻き芯として構成され、その長さや断面の大きさは、コイル２０の線径や長さ（巻き数）等に応じて適宜設定される。本実施形態では、Ｘ軸方向に沿った短辺の長さは約１．０ｍｍ、Ｙ軸方向に沿った長辺の長さは約１．４ｍｍである。
第１の板部１１は、柱状部１３の一端部（図２Ｂにおいて上端部）に接続され、第２の板部１２は、柱状部１３の他端部（図２Ｂにおいて下端部）に接続される。第１および第２の板部１１，１２は、Ｙ軸方向に長辺、Ｘ軸方向に短辺を有する長方形状に形成され、各々の中心部に柱状部１３の各端部が接続されている。第１および第２の板部１１，１３はそれぞれ同一の大きさに形成され、本実施形態では、短辺の長さは約２．０ｍｍ、長辺の長さは約２．５ｍｍ、厚みは約０．２４ｍｍである。
第２の板部１２は、図２Ｂ，Ｃにおける左右の両端に、その短辺および厚さ方向の辺で規定される２つの平面（以下、ＳＴ面という）を有し、図２Ｂの前後の両端（図２Ｃの上下の両端）に、その長辺および厚さ方向の辺で規定される２つの平面（以下、ＬＴ面ともいう）を有する。第２の板部１２はさらに、その長辺および短辺で規定される外側の主面（以下、ＬＳ面ともいう）を有する。
第１の板部１１、第２の板部１２および柱状部１３は、典型的には、電気絶縁性の磁性材料で構成され、それぞれ一体的に形成される。磁性材料の種類は特に限定されず、フェライト材料や金属磁性粒子などを用いることができる。
フェライト材料は、酸化鉄と他の金属酸化物との複合酸化物において磁性が発現するように構成された材料であり、公知のフェライト材料を特に限定なく用いることができる。例えば、Ｎｉ−ＺｎフェライトやＭｎ−Ｚｎフェライトなどが好適に用いられる。こういったフェライト材料をバインダと混合し、金型を使い圧力をかけてドラム型を形成し、その後焼成するなどして、第１および第２の板部１１，１２と柱状部１３とを得ることができる。フェライト材料で作られるコア部材１０にはガラスコートを施すなどの表面処理が行われてもよい。
金属磁性粒子は、酸化されていない金属部分において磁性が発現するように構成された材料であり、例えば、酸化されていない金属粒子が合金粒子、あるいはそれら粒子の周囲に酸化物等が設けられた粒子などが挙げられる。金属磁性粒子としては、例えばアトマイズ法で製造される粒子が挙げられる。金属磁性粒子は、例えば、合金系のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、非晶質のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ、またはＦｅ、またはこれらの混合材料などが挙げられ、これらの粒子から圧粉体を得たものが好適に用いられる。さらに、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉを用いて、熱処理により酸化膜を形成したものが高い飽和電流と高い機械的強度及び絶縁を呈する点で好適である。金属磁性材料には、金属酸化膜あるいはガラスコートを施すなどの粉体に表面処理、または、これらによって作られたコア部材１０にはガラスコートを施すなどのコア部材１０の表面処理が行われてもよい。
コイル導線２０は、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等からなる金属線の外周に、ポリウレタン樹脂やポリエステル樹脂等からなる絶縁被覆層が形成された被覆導線で構成される。
コイル導線２０は、コア部材１１の柱状部１３の周囲に巻回されるコイル部２１と、コイル部２１の両端部に設けられた扁平形状の接続端部２２とを有する。接続端部２２は、コイル導線２０の絶縁被覆が除去された状態で、端子電極３０（電極部３０１，３０２）にそれぞれ接続される。
コイル導線２０の長さや線径、断面形状は特に限定されず、仕様に応じて適宜設定される。本実施形態では、コイル導線２０として、線径が約１００μｍのポリウレタン銅線（ＵＥＷ）が用いられる。このように、これまでの小型のコイル部品より、比較的太い金属線を有するコイル導線を用いることで、直流抵抗が低く、大電流化にも対応可能なコイル部品を構成することができる。金属線の直径はこれに限られず、例えば、５０μｍ〜３００μｍのものを用いることができる。また、コイル導線２０は、断面が丸いものだけでなく、正方形や長方形、またはこれらの角に丸みを持たせたものなども用いることができる。更には、２本の導線を束ねたものなどでも同様であり、特に形状の制限はない。
端子電極３０は、第２の板部１２の表面に形成され、２つの電極部３０１，３０２で構成される。各電極部３０１，３０２は、図２Ａ，Ｂに示すように、第２の板部１２のＹ軸方向に対向する２つのＳＴ面側にそれぞれ形成される。
図２Ａ〜Ｃに示すように、一方の電極部３０１は、左側のＳＴ面に形成されるとともに、ＬＳ面およびＬＴ面各々の一部（左端付近）をも被覆するように延びている。他方の電極部３０２は、右側のＳＴ面に形成されるとともに、ＬＳ面およびＬＴ面各々の一部（右端付近）をも被覆するように延びている。好適には、電極部３０１，３０２は、ＬＳ面から第２の板部１２の厚みの半分以上まで延びている。コイル導線２０の両接続端部２２は、コイル部２１から第２の板部１２の一方側のＬＴ面に引き出され、端子電極３０（電極部３０１，３０２）にそれぞれ電気的に接続される。
図３Ａ，Ｂは、コイル導線２０の接続端部２２と端子電極３０との間の接合形態を説明する要部の概略断面図である。
端子電極３０への接合前のコイル導線２０の接続端部２２の断面形状は、断面の丸いコイル導線２０を用いる場合、図３Ａに示すように略円形である。そして、接続端部２２は、その周面の一部が端子電極３０の表面に接している状態で、所定温度に加熱されたヒータチップを用いて端子電極３０に熱圧着される。接続端部２２における絶縁被覆層は、熱圧着時の熱により分解し、昇華することで、接続端部２２から除去される。なお熱圧着法の詳細については後述する。
図３Ｂに示すように、端子電極３０に熱圧着されたコイル導線２０の接続端部２２は、その厚み寸法（Ｘ軸方向の長さ）に対して幅寸法（Ｙ軸方向の長さ）が大きな扁平形状を有する。この扁平形状の接続端部２２は、端子電極３０の外部に露出する第１の平面部２２１と、電極層３１に対向する第２の平面部２２２とを有し、Ｙ軸方向に対向する２つの側端面２２３は、円弧状の湾曲面で構成される。接続端部２２の厚み（または高さ）に対する幅の比（以下、寸法比（Ｗ／Ｈ）ともいう）は特に限定されず、例えば、２．５以上４．５以下である。
端子電極３０は、図３Ｂに示すように、電極層３１と、電極層３１の表面を被覆する接合層３２との多層構造を有する。
電極層３１は、コア部材１０の第２の板部１２の表面に形成され、接続端部２２の厚み方向（Ｘ軸方向）に接続端部２２（第２の平面部２２２）と対向する。接合層３２は、接続端部２２と電極層３１とを相互に接合する導電性材料で構成される。
電極層３１は、例えば、Ａｇ（銀）ペースト又はＣｕ（銅）ペーストの焼成体で構成される。電極層３１がＡｇペーストの焼成体で構成される場合、接合層３２は、図３Ｂに示すように、第１の導体層３２１と第２の導体層３２２との積層膜で構成される。典型的には、第１の導体層３２１は、Ｎｉ（ニッケル）めっきで構成され、第２の導体層３２２は、Ｓｎ（スズ）めっきで構成される。
なお図示せずとも、電極層３１がＣｕペーストの焼成体で構成される場合、接合層３２は、単一の導体層で構成され、この場合の接合層３２は、例えば、半田ペーストで構成される。上記半田ペーストには、Ｓｎ系、Ｉｎ系等の種々の半田材料を用いることができる。
電極層３１および接合層３２（第１の導体層３２１、第２の導体層３２２）の厚みは特に限定されず、コア部材１０の大きさやコイル導線２０の線径等に応じて適宜設定可能である。典型的には、電極層３１の厚みは１０μｍ、第１の導体層３２１の厚みは４μｍ、第２の導体層３２２の厚みは７．５μｍ〜９．５μｍである。
端子電極３０に接続される接続端部２２は、第２の導体層３２２の表面の一部に象嵌するようにして接合層３２に固定される。接続端部２２の第１の平面部２２１と接合層３２の表面３２ａとの高さ関係は特に限定されず、典型的には図３Ｂに示すように、第１の平面部２２１が接合層３２の表面３２ａと同一の高さ、あるいは、表面３２ａから外方へ僅かに突出する高さに設定される。図示の例では、接続端部２２は、熱圧着の工程において、第２の導体層３２２の厚みにほぼ相当する厚みにまで圧縮変形される。
一方、接続端部２２の第２の平面部２２２は、第１の導体層３２１を挟んで電極層３１と対向する。接続端部２２と電極層３１との間に挟まれた第１の導体層３２１には、これらの合金層３２３が設けられる。合金層３２３は、接続端部２２の第２の平面部２２２に隣接して形成される。合金層３２３の厚みは特に限定されず、典型的には、第１の導体層３２１の厚み以下である。
合金層３２３は、典型的には、接続端部２２の構成金属（Ｃｕ）と第１の導体層３２１の構成金属（Ｎｉ）あるいは第２の導体層３２２の構成金属（Ｓｎ）との合金で構成され、接続端部２２の熱圧着工程において印加される熱による接続端部２２の構成金属の拡散現象と、合金化現象によって生成される。合金層３２３は、接続端部２２と電極層３１との間の領域だけでなく、接続端部２２の側端面２２３と第２の導体層３２２との界面付近にも設けられてもよい。
合金層３２３は、接合部３２内に比較的高強度の領域を形成する。合金層３２３は、第１の導体層３２１と第２の導体層３２２の金属成分、または第２の導体層３２２とコイル導線２０の金属成分、または第１の導体層３２１と第２の導体層３２２とコイル導線２０の金属成分を含んでいる。このような金属成分を含むことで、それぞれの部材の中間的な膨張係数を持つようになり、熱による収縮、膨張の差を小さくし、部材間に生じる応力を抑制することができる。合金層３２３は、金属成分として、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇなどがあり、主な合金としては、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ４、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ｃｕ３Ｓｎが挙げられ、これらは共晶合金からなる。特に、共晶合金とすることで、機械的強度を得られる。
合金層３２３の拡散範囲（厚み）は特に限定されず、本実施形態では１５μｍ以下とされ、かつ第２の導体層３２２の一部が存在する。これにより、第２の導体層３２２は、電極層３１との密着性を維持しつつ、合金層３２３は、第２の導体層３２２と接続端部２２の接合強度を高める。この結果、接続端部２２の安定した接続信頼性を確保することができる。このような合金層３２３を得るためには、接合時に掛けられる熱量を極力低く抑えることが望ましい。
接合層３２はさらに、図３Ｂに示すように、コイル導線２０の接続端部２２と電極層３１との間に局所的に設けられた空隙部３２４を含む。空隙部３２４は、典型的には、接続端部２２（第２の平面部２２２）と電極層３１との界面に設けられる。空隙部３２４は、接続端部２２における絶縁被覆層が昇華することで空間を形成し、これが合金層３２３の中に閉じ込められることで形成される。また、合金層３２３は、接続端部２２と電極層３１との間で合金化現象により高密度化し、この結果、体積減少した分が空間として形成され、空隙部３２４の一部となる。
空隙部３２４は、上述のように、主に接続端部２２の絶縁被覆層の昇華により形成されるが、これを実現するためには、急激に絶縁被覆層を昇華させることが望ましい。このため、接合開始から昇華するまでに要する時間を短くする。ここでは、ヒータチップにより接続端部２２に対する加圧と加熱を同時に行うが、加圧を掛けるときの速度を速く設定する。このようにすることで、昇華と同時に合金層３２３の形成が始まり、合金層３２３の内部に閉じ込めるようにして、空隙部３２４が形成される。空隙部３２４の割合は、昇華に要する時間が短いほど、高くできる。また、このときの温度に関しては、接続端部２２の絶縁被覆層の分解温度によって調整すればよく、概ね分解温度より１００℃高い温度を掛けることで、短時間で接合処理を行うことができる。
［本実施形態の作用］
巻線型のコイル部品においては、コイル導線と端子電極との接続に熱圧着法が広く用いられている。この方法は、コイル導線の接続端部に熱と圧力を加え、この接続端部を潰しながら端子電極の表面に接続する。端子電極に接続されたコイル導線の接続端部は、その幅寸法が高さ寸法よりも大きい扁平形状を有しており、その結果、当該幅方向に応力がかかり易い。このため、例えば図４に模式的に示すように、熱応力や外部衝撃等を受けることで、端子電極３０の接合層３２にクラック等の欠陥Ｃ１が発生し、端子電極３０に対するコイル導線２０の接合強度を長期にわたって維持できない場合がある。
巻線型のコイル部品においては、コイル導線と端子電極との接続に熱圧着法が広く用いられている。この方法は、コイル導線の接続端部に熱と圧力を加え、この接続端部を潰しながら端子電極の表面に接続する。端子電極に接続されたコイル導線の接続端部は、その幅寸法が高さ寸法よりも大きい扁平形状を有しており、その結果、当該幅方向に応力がかかり易い。このため、例えば図４に模式的に示すように、熱応力や外部衝撃等を受けることで、端子電極３０の接合層３２にクラック等の欠陥Ｃ１が発生し、端子電極３０に対するコイル導線２０の接合強度を長期にわたって維持できない場合がある。
これに対して本実施形態のコイル部品１００においては、端子電極３０の接合層３２がコイル導線２０の接続端部２２と電極層３１との間に空隙部３２４を有する（図３Ｂ）。このため、接続端部２２の幅方向（Ｙ軸方向）に作用する応力や亀裂の進展が当該空隙部３２４で吸収、緩和され、接合部における欠陥の発生や接合強度の低下の進行が抑制される。
空隙部３２４は単数に限られず、上記界面の複数個所に分布していてもよい。空隙部３２４の形状は、図示するような単純な形態である場合に限られない。空隙部３２４は、典型的には、接続端部２２の第２の平面部２２２と合金層３２３との界面に形成され、空隙部３２４の多くは、合金層３２３の内部に局所的に形成される。これらの空隙部３２４は、いずれも薄い層状であり、それぞれが隣り合うように並び、重ならずに形成される。このように形成された空隙部３２４は、スペース的に大きなロスを生じることはなく、したがって小型、薄型の部品に採用することができる。
接続端部２２の幅に対する、上記幅方向に沿った空隙部３２４の合計の長さの比は特に限定されず、例えば、０．０５以上０．５０以下である。上記比の大きさが０．０５未満の場合、空隙部３２４の存在割合が低すぎて、空隙部３２４による応力の緩和作用を効果的に発現させることが困難になる傾向がある。一方、上記比の大きさが０．５０を超えると、空隙部３２４の存在割合が高すぎて、接続端部２２（第２の平面部２２２）と接合層３２（第１の導体層３２１）との接合面積が低下し、接合強度が低下する傾向がある。上記比を０．０５以上０．５０以下の範囲とすることにより、接合部の強度変化を長期にわたり抑制し、接合部の信頼性を確保することができる。
さらに、合金層３２３は、接合部３２の内部において比較的高い強度を有するため、熱応力や外部応力等に対して高い耐久性が確保され、これにより端子電極３０に対する接続端部２２の信頼性が高められる。
以上のように本実施形態によれば、線径が比較的大きいコイル導線を用いた場合においてもその接続端部２２を端子電極３０に高い信頼性をもって接合することができるため、低抵抗化と小型化とを実現しつつ、コイル導線の接合強度の信頼性を高めることができる。
［製造方法］
次に、以上のように構成される本実施形態のコイル部品１００の製造方法について説明する。
次に、以上のように構成される本実施形態のコイル部品１００の製造方法について説明する。
図２Ａ〜Ｃに示すドラムコア型のＮｉ−Ｚｎフェライト製のコア部材１０が作製される。続いて、コア部材１０の第２の板部１２に端子電極３０（３０１，３０２）が形成される。
まず、第２の板部１２のＳＴ面を含む所定領域にＡｇペーストを転写により塗布後、例えば６８０℃での焼き付け処理を行うことで、厚み１０μｍの電極層３１が形成される。続いて、電極層３１の表面に厚み２〜６μｍのＮｉめっきからなる第１の導体層３２１が形成され、さらにその表面に厚み４〜１０μｍのＳｎめっきからなる第２の導体層３２２が形成される。
続いて、端子電極３０が設けられたコア部材１０の柱状部１３にコイル導線２０が所定の巻き数で巻回された後、コイル導線２０の両接続端部２２が端子電極３０（３０１，３０２）へそれぞれ接続される。
接続端部２２と端子電極３０との接続には、熱圧着法が用いられる。この工程では、コイル導線２０の接続端部２２が端子電極３０の直上に位置決めされた後、図示しないヒータチップ、はんだごて等を用いて接続端部２２が端子電極３０へ熱圧着される（図３Ａ，Ｂ）。このとき、接続端部２２は、絶縁被覆層により周囲が覆われた状態で端子電極３０に熱圧着される。
熱圧着工程では、ヒータチップにより接続端部２２に対する加重と加熱を同時に行うことで、接続端部２２の変形と端子電極３０とを結合反応させる。このため、ヒータチップは、接続端部２２を変形させるのに十分な温度に加熱され、接続端部２２に対して離れた位置から接続端部２２を所定の厚みとなる位置まで接続端部２２を加圧する。ヒータチップによる接続端部２２の加熱温度は、例えば、７００℃である。加重の大きさは、コイル導線２０の線径に合わせて設定可能であり、加重方法としては、十分な加重を掛けて、設定の接合端部２２の寸法となるよう、加重時の停止位置を決める方法が採用可能である。
このときのヒータチップの加圧動作については、加圧は比較的短時間とし、加圧力解除は比較的時間をかけるように調整されることが好ましい。これにより、接続端部２２と電極層３１との間に局所的に残存するコイル導線２０の絶縁被覆層の分解に伴う消失が促進され、接続端部２２と電極層３１との間に合金層３２３および空隙部３２４を比較的容易に形成することが可能となる。
ヒータブロックによる接続端部２２の加圧速度は、コイル導線２０の線径に応じて異なり、線径が大きいほど高く設定され、典型的には、概ね５ｍｍ／ｓ〜３０ｍｍ／ｓ（ミリ秒）である。加圧速度を上記範囲に設定することで、接合部３２内に合金層３２３および空隙部３２４を適切に形成することが可能となる。
以下、本発明の実施例について説明するが、勿論、本発明は以下の実施例に限定されることはない。
（実施例１）
図２Ａ〜Ｃに示す端子電極３０を有するコア部材１０を上述のような方法で作製した後、柱状部１３に巻回したコイル導線２０の接続端部２２を端子電極３０へ以下の手順で熱圧着した。
図２Ａ〜Ｃに示す端子電極３０を有するコア部材１０を上述のような方法で作製した後、柱状部１３に巻回したコイル導線２０の接続端部２２を端子電極３０へ以下の手順で熱圧着した。
７００℃に加熱したヒータチップを用いて、線径（φ）７５μｍの絶縁被覆層付き接続端部２２をその寸法比（Ｗ／Ｈ）が２．１となるまで端子電極３０に向けて１０ｍｍ／ｓの速度で加圧した後、ヒータチップを停止させ、その状態を０．３秒間保持した。その後、１０ｍｍ／ｓの速度でヒータチップを接続端部２２から引き離すことで、接続端部２２に対する加圧力を解放した。
続いて、コイル導線２０が接続された端子電極３０内の合金層３２３の範囲および空隙部３２４の割合をそれぞれ測定した。
合金層３２３の範囲は、合金の拡散範囲から求めた。測定方法は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による接合部３２の断面の５００倍および３０００倍の写真から、接続端部２２の幅方向の中点から第２の導体層３２２に見て、合金層３２３の厚みを求めた。より詳細には、図５に模式的に示すように、接続端部２２の両側端部間を結ぶ直線Ｌ１の中点から垂線を第２の導体層３２２に降ろし、この垂線上の接続端部２２と第１の導体層３２１と第２の導体層３２２のコントラストの異なる部分を合金層３２３とし、また、合金層３２３の厚みとしている。ただし、この合金層３２３の厚みは、空隙部３２４を含むものとしている。
空隙部３２４の割合に関しては、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による接合部３２の断面の５００倍および３０００倍の写真から、接続端部２２の幅方向に沿った個々の空隙部３２４の合計長さを算出し、接続端部２２の幅に対する上記合計長さの比を算出した。より詳細には、図５に模式的に示すように、接続端部２２の両側端部２２３間を結ぶ直線Ｌ１の長さを接続端部２２の幅（Ｗ）とし、この直線Ｌ１から空隙３２４に垂線をおろして各空隙部３２４の幅寸法（ｗ１）の合計長さを算出した。ここでは、ｗ１の値が２μｍ以上の空隙部を算出対象とした。
一方、作製したコイル部品について、ヒートサイクル試験の前後におけるコイル導線２０（接続端部２２）の端子電極３０に対する接合強度を比較して、その強度の変化を評価した。さらに、上記ヒートサイクル試験後における接合部３２の表面３２ａの欠陥（クラック）の有無を確認した。
ヒートサイクル試験は、−４０℃〜１２５℃の範囲で温度を変化させる処理を１０００サイクル繰り返した。接合強度は、接合したコイル導線２０にフックを掛けて、テンションメータで測定した引張り強度の平均値（サンプル数２０）とした。接合部３２の表面欠陥の有無は、１００倍の拡大画像から目視により評価した。
評価の結果、合金層の範囲は１μｍ、空隙部の割合は５％、試験後の接合強度は９９ｇｆ（試験前１００ｇｆ）、表面欠陥は認められなかった。
（実施例２）
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を２．５とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は４μｍ、空隙部の割合は１０％、試験後の接合強度は１０６ｇｆ（試験前１０８ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を２．５とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は４μｍ、空隙部の割合は１０％、試験後の接合強度は１０６ｇｆ（試験前１０８ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
（実施例３）
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を３．４とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は７μｍ、空隙部の割合は３０％、試験後の接合強度は１０８ｇｆ（試験前１０６ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を３．４とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は７μｍ、空隙部の割合は３０％、試験後の接合強度は１０８ｇｆ（試験前１０６ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
（実施例４）
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を４．０とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は８μｍ、空隙部の割合は４０％、試験後の接合強度は１０２ｇｆ（試験前１０２ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を４．０とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は８μｍ、空隙部の割合は４０％、試験後の接合強度は１０２ｇｆ（試験前１０２ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
（実施例５）
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を４．３とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は１０μｍ、空隙部の割合は５０％、試験後の接合強度は９６ｇｆ（試験前９６ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を４．３とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は１０μｍ、空隙部の割合は５０％、試験後の接合強度は９６ｇｆ（試験前９６ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
（実施例６）
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を３．４、ヒータチップの加圧速度を１５ｍｍ／ｓ、ヒータチップの加圧解放速度を２０ｍｍ／ｓとした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は７μｍ、空隙部の割合は４０％、試験後の接合強度は１０４ｇｆ（試験前１０４ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を３．４、ヒータチップの加圧速度を１５ｍｍ／ｓ、ヒータチップの加圧解放速度を２０ｍｍ／ｓとした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は７μｍ、空隙部の割合は４０％、試験後の接合強度は１０４ｇｆ（試験前１０４ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
（実施例７）
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を３．４、ヒータチップの加圧速度を２５ｍｍ／ｓ、ヒータチップの加圧解放速度を２０ｍｍ／ｓとした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は７μｍ、空隙部の割合は５０％、試験後の接合強度は９４ｇｆ（試験前９４ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
熱圧着時の接続端部の寸法比（Ｗ／Ｈ）を３．４、ヒータチップの加圧速度を２５ｍｍ／ｓ、ヒータチップの加圧解放速度を２０ｍｍ／ｓとした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は７μｍ、空隙部の割合は５０％、試験後の接合強度は９４ｇｆ（試験前９４ｇｆ）であり、表面欠陥は認められなかった。
（比較例）
ヒータチップの加圧速度および加圧解放速度をそれぞれ１ｍｍ／ｓ、保持時間を１秒とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は２０μｍ、空隙部の割合は０％、試験後の接合強度は８４ｇｆ（試験前１００ｇｆ）であり、表面欠陥が認められた。
ヒータチップの加圧速度および加圧解放速度をそれぞれ１ｍｍ／ｓ、保持時間を１秒とした以外は、上述の実施例１と同様な方法でコイル部品を作製し、その評価を行った。その結果、合金層の範囲は２０μｍ、空隙部の割合は０％、試験後の接合強度は８４ｇｆ（試験前１００ｇｆ）であり、表面欠陥が認められた。
実施例１〜７および比較例の評価結果を表１にまとめて示す。表１において側面欠陥の評価は、欠陥有りの場合を「×」、欠陥無しの場合を「○」とした。
比較例では、試験前の接合強度は比較的高いが、試験後において接合強度が著しく低下する。これは、熱圧着時においてコイル導線の接続端部がヒータチップと接触している時間が実施例１〜７と比較して長いため、端子電極の入熱量が過度に大きくなり、合金層が広い範囲にわたって形成される。その結果、ヒートサイクル試験において接続端部と電極層との間に剥離が生じやすくなり、熱応力による耐久性が低下して接合部の表面に欠陥が生じるなどして、接合強度の低下につながったと推定される。
これに対して実施例１〜７によれば、ヒータチップによる接続端部の加圧速度、保持時間および加圧解放速度が比較例よりも小さい（あるいは短い）ため、端子電極への入熱量が抑えられ、合金層の形成範囲を制限することができる。これにより、熱応力等に対する耐久性が高まり、ヒートサイクル前後の接合強度の変化がゼロ又は極力小さく抑えられ、接合部の信頼性が高まる。
また、空隙部の割合が５％以上４０％以下である実施例１〜４，６によれば、空隙部の割合が５０％である実施例５，７と比較して、試験前後において比較的高い接合強度が得られた。空隙部の割合を適正範囲に抑えることで、接合強度の高いコイル部品をより安定に製造することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば以上の実施形態では、コイル導線２０として断面が円形の被覆導線が用いられたが、これに限られず、平角線等の扁平形状の被覆導線が用いられてもよい。
また以上の実施形態では、コイル導線２０の接続端部２２の表面（第１の平面部２２１）が端子電極３０の接合層３２の表面３２ａと略同一面となるように形成されたが（図３Ｂ参照）、これに限られず、例えば図６に示すように、接続端部２２の表面（第１の平面部２２１）が接合層３２の表面３２ａから外方へ突出するように形成されてもよい。
この場合、接合層３２には、接続端部２２の側端面２２３から離れるに従って電極層３１からの高さが小さくなる裾野部３２ｂが形成されることになる。このような形態の接合層３２が接続端部２２の周囲に設けられることで、端子電極３０に対する接続端部２２の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
１０…コア部材
１１，１２…板状部
１３…柱状部
２０…コイル導線
２１…コイル部
２２…接続端部
３０，３０１，３０２…端子電極
３１…電極層
３２…接合層
１００…コイル部品
３２１…第１の導体層
３２２…第２の導体層
３２３…合金層
３２４…空隙部
１１，１２…板状部
１３…柱状部
２０…コイル導線
２１…コイル部
２２…接続端部
３０，３０１，３０２…端子電極
３１…電極層
３２…接合層
１００…コイル部品
３２１…第１の導体層
３２２…第２の導体層
３２３…合金層
３２４…空隙部
Claims (5)
- 柱状部を有するコア部材と、
前記柱状部に巻回されたコイル部と、前記コイル部の両端部にそれぞれ設けられた扁平形状の接続端部とを有するコイル導線と、
前記コア部材の表面に形成され前記接続端部の厚み方向に前記接続端部と対向する電極層と、前記接続端部と前記電極層との間に局所的に設けられた空隙部を含み前記接続端部と前記電極層とを相互に接合する接合層と、を有する端子電極と
を具備するコイル部品。 - 請求項１に記載のコイル部品であって、
前記接続端部の厚みに対する幅の比は、２．５以上４．５以下である
コイル部品。 - 請求項１又は２に記載のコイル部品であって、
前記接続端部の幅に対する、前記幅方向に沿った前記空隙部の合計長さの比は、０．０５以上０．５０以下である
コイル部品 - 請求項１〜３のいずれか１つに記載のコイル部品であって、
前記接合層は、前記電極層を被覆する第１の導体層と、前記第１の導体層を被覆する第２の導体層と、前記接続端部と前記第１の導体層との間に設けられた合金層とを有する
コイル部品。 - 請求項１〜４のいずれか１つに記載のコイル部品であって、
前記空隙部は、前記接続端部と前記電極層との界面に沿って設けられる
コイル部品。
Priority Applications (4)
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