JP6575773B2 - コイル部品、及び該コイル部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明はコイル部品、及び該コイル部品の製造方法に関し、より詳しくは金属磁性粉末等のフィラー成分を樹脂材料中に分散させた磁性体部を有するコイル部品とその製造方法に関する。
従来より、金属磁性粉末樹脂材料中に分散させて磁性体部を形成したコイル部品が、パワーインダクタやトランス等で広く使用されている。
この種のコイル部品は、磁性体部を構成する樹脂材料が耐熱性に劣ることから、熱硬化性樹脂中に導電性粉末を分散させた導電性ペーストを使用し、該導電性ペーストを部品本体表面に塗布し、比較的低温で硬化させることにより外部電極を形成している。
しかしながら、このような導電性ペーストを使用して外部電極を形成した場合、外部電極と部品本体との密着強度の低下を招くおそれがある。
そこで、例えば、特許文献１には、互いに対向する第１および第２の主面、互いに対向する第１および第２の側面ならびに互いに対向する第１および第２の端面によって規定される直方体形状をなし、かつ樹脂および前記樹脂中に分散されたフィラーを含む、部品本体と、前記部品本体内に内蔵されたインダクタ導体と、前記インダクタ導体に電気的に接続されながら、前記部品本体の外表面上に形成された外部電極とを備え、前記部品本体の前記外表面における前記外部電極と接触する部分には、前記外表面からの前記フィラーの脱落によって生じた脱落跡が点在しているインダクタ部品が提案されている。
通常、この種のコイル部品は、良好な生産性を確保する観点から、いわゆる多数個取り方式で作製される。ここで、多数個取り方式とは、内部導体が埋設された磁性体部の集合体である集合基体を作製し、該集合基体を縦横に切断して個片化し、１個の集合基体から多数の磁性体部を得る方法である。
そして、この特許文献１では、集合基体をダイサーでハーフカットし、部品本体表面のフィラー成分を脱落させて脱落跡を形成し、これにより部品本体と外部電極との界面で発生する応力を緩和させ、さらに部品本体と外部電極との界面での接合面積を増加させることにより、外部電極の部品本体に対する接合力を高めようとしている。
しかしながら、特許文献１では、フィラー成分を脱落させているため、図１１に示すように、部品本体の端面には脱落跡１０１（凹状の窪み部）が点在する。したがってこの状態で部品本体１０２の両端部に導電性ペーストを付与し外部電極１０３を形成すると、脱落跡１０１が閉塞されて外部電極１０３と部品本体１０２との間に空隙部１０４が生じ、製造過程等で空隙部１０４には水分が滞留するおそれがある。
このように空隙部１０４に水分が滞留した状態でリフロー加熱等の加熱処理を行い、はんだ実装した場合、空隙部１０４内の水分が蒸発してはんだが弾け飛ぶいわゆる「はんだ爆ぜ」と称される現象が生じる。そして、このはんだ爆ぜによって弾け飛んだはんだが、他の実装部品や配線基板等に付着すると短絡不良等の不具合が生じるおそれがあり、好ましくない。
この場合、導電性ペーストによる塗布法に代えてスパッタ法を適用しても、図１２に示すように、外部電極１０５は、脱落跡１０６の内表面に沿うような形態で部品本体１０７の両端部に形成されることから、脱落跡１０６の開口部１０８付近でスパッタ原料同士が接合するおそれがある。したがって、脱落跡１０６が閉塞されて外部電極１０５と部品本体１０７との間に空隙部１０９が生じ、図１１と同様、リフロー加熱等ではんだ実装した場合にはんだ爆ぜを招くおそれがある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、部品本体の端部に凹状の窪み部が点在している場合であっても、実装時の加熱処理ではんだ爆ぜが生じるのを抑制することができるコイル部品、及び該コイル部品の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明に係るコイル部品は、金属磁性体を主成分とするフィラー成分が樹脂材料中に分散した磁性体部と、該磁性体部に埋設されたコイル導体と、該コイル導体と電気的に接続された外部電極とを有するコイル部品であって、前記磁性体部の少なくとも一方の端部に凹状の窪み部が形成されると共に、該窪み部の内表面には撥水性絶縁膜が形成され、絶縁性の保護膜が、前記窪み部及び前記コイル導体の引出端面を除く前記磁性体部の表面に形成され、部品本体が、前記磁性体部、前記コイル導体、及び前記保護膜で構成されると共に、前記外部電極は、めっき皮膜からなりかつ前記窪み部を除く前記部品本体の両端部に形成されていることを特徴としている。
また、本発明のコイル部品は、前記コイル導体が、平角形状の空芯コイルであるのが好ましい。
また、本発明のコイル部品は、前記フィラー成分が、ガラス材、フェライト材、及びセラミック材の群から選択された少なくとも一種を含むのが好ましい。
さらに、本発明のコイル部品は、前記めっき皮膜が、多層構造であるのが好ましい。
また、本発明に係るコイル部品の製造方法は、金属磁性体を撥水性絶縁膜で被覆する工程と、前記金属磁性体を主成分とするフィラー成分を樹脂材料中に分散させ、シート状に成形加工して磁性体シートを作製する工程と、平面上に配された複数のコイル導体を前記磁性体シート中に埋め込み、集合基体を作製する集合基体作製工程と、前記集合基体を個片化し、前記コイル導体の引出端面を表面露出させると共に、少なくとも一方の端部に凹状の窪み部が形成された磁性体部を得る工程と、絶縁性の保護膜を、前記窪み部及び前記コイル導体の引出端面を除く前記磁性体部の表面に形成し、部品本体を作製する部品本体作製工程と、前記窪み部を除く前記部品本体の両端部にめっき処理を施し、外部電極を形成する工程とを含むことを特徴としている。
また、本発明のコイル部品の製造方法は、前記めっき処理が、前記窪み部を除く前記部品本体の両端部に導電層を形成し、該導電層の表面に電解めっきを施し一層以上のめっき皮膜を形成するのが好ましい。
さらに、本発明のコイル部品の製造方法は、前記集合基体作製工程が、前記平面上に配された複数のコイル導体を磁性体シートの積層体中に埋め込むのも好ましい。
また、本発明のコイル部品の製造方法は、前記部品本体作製工程が、エッチング成分と樹脂成分とを含有したエマルジョン溶液に前記磁性体部を接触させ、前記保護膜を作製するのが好ましい。
この場合、前記エマルジョン溶液は、エッチング促進剤及び界面活性剤を含むのが好ましい。
本発明のコイル部品によれば、金属磁性体を主成分とするフィラー成分が樹脂材料中に分散した磁性体部と、該磁性体部に埋設されたコイル導体と、該コイル導体と電気的に接続された外部電極とを有するコイル部品であって、前記磁性体部の少なくとも一方の端部に凹状の窪み部が形成されると共に、該窪み部の内表面には撥水性絶縁膜が形成され、絶縁性の保護膜が、前記窪み部及び前記コイル導体の引出端面を除く前記磁性体部の表面に形成され、部品本体が前記磁性体部、前記コイル導体、及び前記保護膜で構成されると共に、前記外部電極は、めっき皮膜からなりかつ前記窪み部を除く前記部品本体の両端部に形成されているので、窪み部の内表面には撥水性絶縁膜が形成されていることから、めっき処理を行っても窪み部は撥水性絶縁膜によってめっき液を弾く。その結果窪み部に水分が付着したり滞留することもなく、また、閉塞されることもなく開口された状態を維持しつつ外部電極を構成するめっき皮膜を形成することができる。
したがって、リフロー加熱等の加熱処理を行ってはんだ実装した場合であってもはんだ爆ぜが生じることもなく、信頼性の良好なコイル部品を得ることができる。
また、本発明のコイル部品の製造方法によれば、金属磁性体を撥水性絶縁膜で被覆する工程と、前記金属磁性体を主成分とするフィラー成分を樹脂材料中に分散させ、シート状に成形加工して磁性体シートを作製する工程と、平面上に配された複数のコイル導体を前記磁性体シート中に埋め込み、集合基体を作製する集合基体作製工程と、前記集合基体を個片化し、前記コイル導体の引出端面を表面露出させると共に、少なくとも一方の端部に凹状の窪み部が形成された磁性体部を得る工程と、絶縁性の保護膜を、前記窪み部及び前記コイル導体の引出端面を除く前記磁性体部の表面に形成し、部品本体を作製する部品本体作製工程と、前記窪み部を除く前記部品本体の両端部にめっき処理を施し、外部電極を形成する工程とを含むので、集合基体を個片化した際に金属磁性体が脱粒し、脱粒跡に凹状の窪み部が形成されても、金属磁性体は撥水性絶縁膜で被覆されていることから、前記窪み部の内表面には撥水性絶縁膜が残存する。したがって、その後めっき処理を行っても、前記窪み部には水分が付着したり滞留することもなく、また、窪み部が閉塞されることもなく外部電極を形成することができる。
このように窪み部が閉塞することもなく、水分が滞留等するのを抑制できることから、リフロー加熱等の加熱処理を介してはんだ実装を行った場合でもはんだ爆ぜが生じるのを抑制でき、これにより信頼性の良好なコイル部品を得ることができる。
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
図１は、本発明に係るコイル部品の一実施の形態を示す斜視図である。
このコイル部品は、平角線が渦巻き状に巻回された空芯状のコイル導体１を有し、該コイル導体１が部品本体２に埋設されると共に、該部品本体２の両端部にはめっき皮膜からなる外部電極３ａ、３ｂが形成されている。
コイル導体１は、具体的にはワイヤ導線がポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の絶縁性樹脂で被覆され、平角帯状に形成されると共に空芯を有するように渦巻状に巻回され、一方の端部４ａは一方の外部電極３ａに接続され、他方の端部４ｂは他方の外部電極３ｂに電気的に接続されている。
尚、ワイヤ導線としては、特に限定されるものではないが、Ｆｅよりも電気化学的に貴な材料が好ましく、通常は安価なＣｕを好んで使用することができる。すなわち、本実施の形態では、後述するように金属粒子がエマルジョン溶液中でイオン化することを利用して保護膜を形成しているが、その一方で、コイル導体１は外部電極３ａ、３ｂと電気的に接続される必要があり、そのためにはコイル導体１の端部４ａ、４ｂ（引出端面）が保護膜で被覆されるのを避ける必要がある。斯かる観点からはワイヤ導線を形成する金属種のイオン化を避けるのが望ましく、そのためにはＦｅよりも電気化学的に貴なＣｕ等の材料を使用するのが好ましい。
図２は、図１の縦断面図である。
部品本体２は、コイル導体１が埋設された磁性体部５の表面に絶縁性の保護膜６が形成されている。
また、外部電極３ａ、３ｂは、第１〜第３のめっき皮膜７ａ〜９ａ、７ｂ〜９ｂからなる多層構造とされ、例えば、第１のめっき皮膜７ａ、７ｂはＣｕを主成分とするＣｕ系材料で形成され、第２のめっき皮膜８ａ、８ｂはＮｉを主成分とするＮｉ系材料で形成され、第３のめっき皮膜９ａ、９ｂはＳｎを主成分とするＳｎ系材料で形成されている。
図３は図２のＡ−Ａ断面の詳細を示す図である。
磁性体部５は、母材である樹脂材料１０中に金属磁性体粉末を主成分とするフィラー成分１１が分散されている。磁性体部５中のフィラー成分の含有量は、体積比率で６０ｖｏｌ％以上が好ましく、より好ましくは６０〜９９ｖｏｌ％である。フィラー成分の含有量が６０ｖｏｌ％未満になると、フィラー成分の主成分である金属磁性体粉末の含有量が過少となって透磁率や磁束飽和密度が低下し、磁気特性の低下を招くおそれがある。尚、フィラー成分１１は金属磁性体粉末を主成分（例えば、６０ｖｏｌ％以上）とするのであれば、例えばガラス成分やフェライト粉末等を含んでいてもよい。
また、この図３から明らかなように、コイル導体１の両端部４ａ、４ｂは、第１のめっき皮膜７ａ、７ｂと電気的に接続されており、これによりコイル導体１と外部電極３ａ、３ｂとの導通が確保されている。
図４は図３のＢ部拡大図である。
すなわち、部品本体２と外部電極３ａとの界面には前記部品本体２側に凹状の窪み部１２が形成され、該窪み部１２の内表面には撥水性絶縁膜１３が形成されている。そして、窪み部１２は外部電極３ａによって閉塞されることもなく、外部と連通する開口部１４が形成されている。
大判の集合基体を縦横に切断して１個の集合基体から多数のコイル部品を取得するいわゆる多数個取り方式の場合、集合基体の切断線に沿って磁性体部５の両端部には、通常、上述した窪み部１２が点在する。しかしながら、本実施の形態では、窪み部１２の内表面に撥水性絶縁膜１３が形成されており、これにより外部電極３ａ、３ｂ、特に第１のめっき皮膜７ａ、７ｂをめっき形成しても、窪み部１２が閉塞されることなく、これによりはんだ爆ぜが生じるのを回避している。
尚、撥水性絶縁膜１３は、撥水性を有する絶縁材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、Ｚｎ３（ＰＯ４）２、ＳｉＯ２、更にはホウケイ酸ガラス、アルカリケイ酸ガラス、石英ガラス等のガラス材を使用することができる。
このように本コイル部品は、金属磁性体を主成分とするフィラー成分１１が樹脂材料１０中に分散した磁性体部５と、該磁性体部５に埋設された空芯状のコイル導体１と、該コイル導体１と電気的に接続された外部電極３ａ、３ｂとを有し、磁性体部５の端部に凹状の窪み部１２が形成されると共に、該窪み部１２の内表面には撥水性絶縁膜１３が形成され、絶縁性の保護膜６が、窪み部１２及びコイル導体１の端部４ａ、４ｂ（引出端面）を除く磁性体部５の表面に形成され、部品本体２は、磁性体部５、コイル導体１、及び保護膜６で構成されると共に、外部電極３ａ、３ｂは、めっき皮膜７ａ〜９ａ、７ｂ〜９ｂからなりかつ前記窪み部１２を除く部品本体２の両端部に形成されているので、窪み部１２の内表面には撥水性絶縁膜１３が形成されていることから、外部電極３ａ、３ｂをめっき処理で形成することが可能となる。すなわち、めっき処理を行っても窪み部１２は撥水性絶縁膜１３によってめっき液を弾く。その結果窪み部１２に水分が付着したり滞留することもなく、また、閉塞されることもなく開口された状態を維持しつつ外部電極３ａ、３ｂを構成するめっき皮膜を形成することができる。
したがって、リフロー加熱等の加熱処理を行ってはんだ実装した場合であってもはんだ爆ぜが生じることもなく、信頼性の良好なコイル部品を得ることができる。
次に、上記コイル部品の製造方法を詳述する。
［金属磁性体粉末の準備］
まず、金属磁性体粉末を準備する。ここで、金属磁性体粉末としては特に限定されるものではなく、例えば、α−Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ等のＦｅ系軟磁性材料粉末を使用することができる。また、金属磁性体粉末の材料形態についても、良好な軟磁性特性を有する非晶質が好ましいが特に限定されるものではなく、結晶質であってもよい。
まず、金属磁性体粉末を準備する。ここで、金属磁性体粉末としては特に限定されるものではなく、例えば、α−Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ等のＦｅ系軟磁性材料粉末を使用することができる。また、金属磁性体粉末の材料形態についても、良好な軟磁性特性を有する非晶質が好ましいが特に限定されるものではなく、結晶質であってもよい。
金属磁性体粉末の平均粒径も特に限定されるものではないが、平均粒径の異なる２種類以上の金属磁性体粉末を使用するのが好ましい。すなわち、金属磁性体粉末は樹脂材料中に分散される。したがって、金属磁性体粉末の充填効率を向上させる観点からは、例えば、平均粒径が１〜２０μｍの金属磁性体粉末と平均粒径が１０〜４０μｍの金属磁性体粉末等、異なる平均粒径を有する金属磁性体粉末を使用するのが好ましい。
［撥水性絶縁膜の形成］
次に、図５に示すように、金属磁性体粉末１５の表面を撥水性絶縁膜１３で被覆する。ここで、撥水性絶縁膜１３の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ゾルーゲル法や機械的手法等を使用することができる。ゾルーゲル法で撥水性絶縁膜１３を形成する場合は、エタノール等の有機溶媒中に金属磁性体粉を分散させたゾル（コロイド溶液）を密封条件下、静置させてゲル化させ、その後、熱処理を行って有機溶媒や水酸基、アルコキシド基等を除去して結晶化させ、これにより金属磁性体粉末１５の表面に撥水性絶縁膜を形成することができる。また、機械的手法で撥水性絶縁膜１３を形成する場合は、ボールミル等の粉砕機を使用し、撥水性の絶縁材料粉末を金属磁性体粉末の表面に機械的に固着させ、撥水性絶縁膜１３を被覆形成したり、或いは金属磁性体粉末１５と撥水性の絶縁材料粉末とを回転容器に投入し、機械的エネルギーを負荷してメカノケミカル的な反応を生じさせて粒子複合化を行い、これにより金属磁性体粉末１５の表面に撥水性絶縁膜１３を被覆形成することができる。
次に、図５に示すように、金属磁性体粉末１５の表面を撥水性絶縁膜１３で被覆する。ここで、撥水性絶縁膜１３の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ゾルーゲル法や機械的手法等を使用することができる。ゾルーゲル法で撥水性絶縁膜１３を形成する場合は、エタノール等の有機溶媒中に金属磁性体粉を分散させたゾル（コロイド溶液）を密封条件下、静置させてゲル化させ、その後、熱処理を行って有機溶媒や水酸基、アルコキシド基等を除去して結晶化させ、これにより金属磁性体粉末１５の表面に撥水性絶縁膜を形成することができる。また、機械的手法で撥水性絶縁膜１３を形成する場合は、ボールミル等の粉砕機を使用し、撥水性の絶縁材料粉末を金属磁性体粉末の表面に機械的に固着させ、撥水性絶縁膜１３を被覆形成したり、或いは金属磁性体粉末１５と撥水性の絶縁材料粉末とを回転容器に投入し、機械的エネルギーを負荷してメカノケミカル的な反応を生じさせて粒子複合化を行い、これにより金属磁性体粉末１５の表面に撥水性絶縁膜１３を被覆形成することができる。
尚、撥水性絶縁膜１３の膜厚は、特に限定されるものではないが、通常は０．２〜２μｍ程度となるように形成される。
［磁性体シートの作製］
次に、樹脂材料を準備する。樹脂材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等を使用することができる。
次に、樹脂材料を準備する。樹脂材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等を使用することができる。
次いで、撥水性絶縁膜１３で被覆された金属磁性体粉末及びその他のフィラー成分（ガラス材、セラミック粉末、フェライト粉末等）を樹脂材料と湿式で混合させてスラリー化し、次いで、ドクターブレード法等を使用して成形加工を施し、その後乾燥させ、これによりフィラー成分１１が樹脂材料１０中に分散した厚みが１００〜３００μｍの磁性体シートを作製する。
［集合基体の作製］
次いで、Ｃｕをワイヤ導線とし、樹脂材料で被覆された平角線からなるα巻形状のコイル導体１を用意する。そして、コイル導体１を磁性体シートの積層体に埋め込ませて集合基体を作製する。
次いで、Ｃｕをワイヤ導線とし、樹脂材料で被覆された平角線からなるα巻形状のコイル導体１を用意する。そして、コイル導体１を磁性体シートの積層体に埋め込ませて集合基体を作製する。
図６及び図７は集合基体の作製方法の一実施の形態を示す図である。
図６（ａ）はコイル導体の配列状態を示す斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。
すなわち、まず、この図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の金型１７ａを用意し、該第１の金型１７ａ上にコイル導体１をマトリックス状に配置する。
次に、図７（ｃ）に示すように、コイル導体１上に磁性体シート１８ａを配し、次いで、図７（ｄ）に示すように、磁性体シート１８ａを第１の金型１７ａと第２の金型１７ｂとで挟持させて一次成形を施し、これによりコイル導体１の一部が磁性シート１８ａ中に埋め込まれた一次成形体１９を作製する。
次に、第２の金型１７ｂを一次成形体１９から離脱させ、図７（ｅ）に示すように、一次成形体１９上に別の磁性体シート１８ｂを配する。次いで、図７（ｆ）に示すように、磁性シート１８ｂを第１の金型１７ａ上の一次成形体１９と第２の金型１７ｂとで挟持させ、加圧成形して二次成形を施し、これによりコイル導体１の全体が磁性体シート１８ａ、１８ｂ中、すなわち磁性体シートの積層体に埋め込まれた集合基体（二次成形体）２０を作製する。
［磁性体部５の作製］
次に、第１及び第２の金型１７ａ、１７ｂを離脱させ、図８に示すように、集合基体２０を得る。そして、ダイサー等の切断具を使用し、集合基体２０を切断線２１に沿って切断して個片化し、これによりコイル導体１の引出端面が表面露出するようにコイル導体１が埋設された磁性体部５を作製する。この際、切断線２１上に存在する金属磁性体粉末１５は磁性体５から脱粒して窪み部１２を形成すると共に、窪み部１２の内表面には撥水性絶縁膜１３が露出した状態となる。
次に、第１及び第２の金型１７ａ、１７ｂを離脱させ、図８に示すように、集合基体２０を得る。そして、ダイサー等の切断具を使用し、集合基体２０を切断線２１に沿って切断して個片化し、これによりコイル導体１の引出端面が表面露出するようにコイル導体１が埋設された磁性体部５を作製する。この際、切断線２１上に存在する金属磁性体粉末１５は磁性体５から脱粒して窪み部１２を形成すると共に、窪み部１２の内表面には撥水性絶縁膜１３が露出した状態となる。
［部品本体２の形成］
表面露出した撥水性絶縁膜１３及びコイル導体の端部４ａ、４ｂ（引出端面）を除く磁性体部５の外表面に保護膜６を形成し、部品本体２を作製する。
表面露出した撥水性絶縁膜１３及びコイル導体の端部４ａ、４ｂ（引出端面）を除く磁性体部５の外表面に保護膜６を形成し、部品本体２を作製する。
まず、エッチング成分及び樹脂成分が水系溶媒に分散した系に添加剤としてエッチング促進成分及び界面活性剤を含有したエマルジョン溶液を準備する。そして、個片化された磁性体部５をエマルジョン溶液に浸漬させる。すると磁性体部５に含有される金属磁性体粉末１５中のＦｅ成分がエッチング成分の作用によってエッチングされてイオン化する。そして、このイオン化されたＦｅイオンがエマルジョン溶液中の樹脂成分と反応し、厚みが２〜２０μｍｍの絶縁性の保護膜６が磁性体部５の表面に形成される。一方、磁性体部５の端面に表面露出しているコイル導体１のワイヤ導線を形成するＣｕは、Ｆｅに比べて電気化学的に貴であることからイオン化し難く、このためエマルジョン溶液中の樹脂成分と反応しない。同様に窪み部１２の内表面には撥水性絶縁膜１３が形成されており、金属磁性体粉末１５が表面露出していないことから、エマルジョン溶液中の樹脂成分と反応しない。すなわち、コイル導体１の端部４ａ、４ｂ（引出端面）及び窪み部１２を除く部分が樹脂成分と反応し、これにより引出端面及び窪み部１２を除く部分が磁性体部５の表面に絶縁性の保護膜６が形成され、部品本体２が形成される。
ここで、エッチング成分としては特に限定されるものではないが、成膜性の向上の観点からは、硫酸、フッ化水素酸、硝酸、塩酸、リン酸、酢酸等の群から選択された１種或いはこれらの組み合わせを使用するのが好ましい。
また、樹脂成分についても、特に限定されるものではなく、アクリル−エステル系共重合体、アクリロニトリル−スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体、アクリルシリコーン系、メタクリル酸メチル樹脂等のアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、フッ素系樹脂等を使用することができる。
水系溶媒についても特に限定されることはなく、例えば、純水、又は純水と各種水溶性有機溶媒（メタノール、エタノール等のアルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、メチルエチルケトン等のケトン類等）との混合溶媒を使用することができる。
エッチング促進成分は、金属磁性体粉末のイオン化が進行し易く保護膜６の形成を促進する観点からは、酸化剤を含むのが好ましく、例えば、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸ナトリウム等のペルオキソ二硫酸塩を好んで使用することができる。尚、このエッチング促進成分は、エマルジョン溶液に含有していなくてもよい。
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤やノニオン性界面活性剤を使用することができるが、界面活性剤が失活し難いと保護膜６が形成され難く、一方界面活性剤が失活し易いとエマルジョン溶液が不安定となる。したがって、界面活性剤は適度な失活性を有するのが好ましく、斯かる観点からはオレイン酸ナトリウム等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩等のアニオン性界面活性剤を使用するのが好ましく、特に、アルキルベンゼンスルホン酸塩等のスルホン酸基を含有したアニオン性界面活性剤は、界面活性剤の失活程度を適度に制御することができ、より好ましい。
尚、エマルジョン溶液中には、必要に応じてフッ化鉄を含有させるのも好ましい。フッ化鉄は、エッチングにより生成されるＦｅイオンと界面活性剤の失活との均衡が良好であり、均一な保護膜６の形成に寄与する。
［外部電極３ａ、３ｂの作製］
図９（ａ）は、部品本体２を保持するための保持具の平面図である。図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。
図９（ａ）は、部品本体２を保持するための保持具の平面図である。図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。
すなわち、保持具２２は、この図９（ａ）、（ｂ）に示すように、部品本体２の保持が可能な多数の穴２３が、マトリックス状に形成されている。
そして、まず、部品本体２を水中又は大気中でバレル研磨して面取り加工を行った後、洗浄する。
次に、図１０（ａ）に示すように、部品本体２の一方の端部２ａが保持具２２から突出するように、部品本体２を保持具２２の穴２３に保持させる。
次いで、保持具２２を導電化溶液に浸漬し、図１０（ｂ）に示すように、一方の端部２ａに導電層２４ａを形成する。ここで、導電化溶液に含有される導電性材料としては、後述する電解めっきでめっき皮膜の形成が可能であれば、特に限定されるものではなく、例えば、Ｐｄ、Ｓｎ、Ａｇの群から選択された１種又はこれら主成分とした合金類を使用することができる。
次に、保持具２２から部品本体２を取り出し、他方の端部２ｂが保持具２２から突出するように部品本体２を保持具２２に保持させ、同様にして保持具２２を導電化溶液に浸漬し、他方の端部２ｂに導電層を形成する。
そしてこの後、保持具２２から部品本体２を取り出し、部品本体２に電解めっきを施し、第１のめっき皮膜７ａ、７ｂを作製する。その後引き続いて電解めっきを施し、第２及び第３のめっき皮膜８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂを順次作製し、これにより外部電極３ａ、３ｂを形成する。
このように本製造方法は、金属磁性体粉末１５を撥水性絶縁膜１３で被覆する工程と、金属磁性体粉末１５を主成分とするフィラー成分１１を樹脂材料１０中に分散させ、シート状に成形加工して磁性体シート１８ａ、１８ｂを作製する工程と、平面上に配された複数のコイル導体１を磁性体シート１８ａ、１８ｂに埋め込み、集合基体２０を作製する工程と、集合基体２０を個片化し、コイル導体１の端部４ａ、４ｂ（引出端面）を表面露出させると共に、端部に凹状の窪み部１２が形成された磁性体部５を得る工程と、絶縁性の保護膜６を、窪み部１２及びコイル導体１の引出端面を除く磁性体部５の表面に形成し、部品本体２を作製する工程と、窪み部１２を除く部品本体２の両端部にめっき処理を施し、外部電極３ａ、３ｂを形成する工程とを含むので、集合基体２０を個片化した際に金属磁性体１５が脱粒し、脱粒跡に凹状の窪み部１２が形成されても、金属磁性体１２は撥水性絶縁膜１３で被覆されていることから、窪み部１２の内表面には撥水性絶縁膜１３が残存する。したがって、その後めっき処理を行っても、窪み部１２には水分が付着したり滞留することもなく、また、窪み部１２が閉塞することもなく外部電極３ａ、３ｂを形成することができる。
このように窪み部１２が閉塞することもなく、水分が滞留等するのを抑制できることから、リフロー加熱等の加熱処理を介してはんだ実装を行った場合でもはんだ爆ぜが生じるのを抑制でき、これにより信頼性の良好なコイル部品を得ることができる。
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、コイル導体１に平角線を使用しているが、丸線や角線でも同様である。また、金属磁性体が脱粒して形成される窪み部１２は、切断線状に形成されることから、一方の端部にのみ窪み部１２が形成される場合もあり得、斯かる場合にも適用できるのはいうまでもない。また、磁性体シートについても、該磁性体シーとの厚みは金属磁性体粉末の平均粒径によって決定されることから、金属磁性体粉末の平均粒径が大きい場合は、一層の磁性体シートにコイル導体１を埋め込む形態であってもよい。
また、保護膜６の形成方法も上記実施の形態は一例であって、上記実施の形態に限定されるものではない。
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
［試料の作製］
金属磁性体粉末として平均粒径が１〜４０μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒを主成分とした非晶質の軟磁性粉末を準備した。
金属磁性体粉末として平均粒径が１〜４０μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒを主成分とした非晶質の軟磁性粉末を準備した。
次に、金属アルコキシドとしてオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を使用し、軟磁性粉末の表面をゾルーゲル法により厚みが約１μｍのＳｉＯ２（撥水性絶縁膜）で被覆した。
次に、ＳｉＯ２で被覆された軟磁性粉末と樹脂材料としてのエポキシ樹脂とを湿式で混合し、スラリー化した後、ドクターブレード法を使用して成形加工を施し、長さ１４０ｍｍ、幅１４０ｍｍ、厚み１５５μｍの軟磁性粉末がエポキシ樹脂中に分散した磁性体シートを作製した。
次に、Ｃｕからなるワイヤ導線がポリイミド樹脂で被覆され、α巻きされた空芯平角線形状のコイル導体を準備した。尚、コイル導体は、空芯は長軸が１．０ｍｍ、短軸が０．３ｍｍの楕円形状を有し、厚みが０．５０ｍｍであった。
次に、縦９４列、横６０列となるようにコイル導体を第１の金型上にマトリックス状に載置した後、磁性体シートを前記コイル導体上に配して第２の金型と第１の金型とで挟持させて加圧成形し、一次成形体を作製した。次いで、第２の金型を一次成形体から離脱させ、一次成形体上に別の磁性体シートを配して一次成形体を載置した第１の金型と第２の金型との間に磁性体シートを挟持させて加圧成形し、集合基体（二次成形体）を作製した。
次に、集合基体をダイサーで切断して個片化し、コイル導体が埋設された磁性体部を作製した。磁性体部の端部からは軟磁性粉末が脱粒し、ＳｉＯ２が表面露出した窪み部が形成されていることを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で確認した。
尚、磁性体部の外形寸法は、長さが１．７０ｍｍ、幅が０．９２ｍｍ、厚みが０．９２ｍｍであった。また、ＳＥＭで内部観察したところ、側面におけるコイル導体と磁性体部表面との間隙は約０．０８ｍｍであった。
次に、エマルジョン溶液を調製した。すなわち、ポリマー組成がアクリル−エステル系共重合体からなるラテックス（日本ゼオン社製、NipolＳＸ１７０６Ａ）、及びエッチング成分として濃度が５ｗｔ％の硫酸、水系溶媒として純水、エッチング促進成分として濃度が３０ｗｔ％の過酸化水素水、スルホン基を含有したアニオン系界面活性剤（三洋化成社製、エレミノールＪＳ−２）を用意した。そして、ラテックス、硫酸、純水、過酸化水素水、界面活性剤が、ｍＬ／Ｌ換算で１００：５０：８１３：２：３５の比率となるように調合し、これによりエマルジョン溶液を作製した。
次に、個片化された磁性体部をエマルジョン溶液に浸漬させてアクリル酸エステル共重合体と軟磁性粉末とを反応させ、これにより窪み部を除く磁性体部表面に厚みが約５μｍの保護膜を形成し、多数の部品本体を作製した。
次に、部品本体の一方の端部が突出するように多数の部品本体を保持具で保持した後、Ｐｄ溶液（導電化溶液）に浸漬させて前記一方の端部に導電層を形成し、同様に他方の端部にも導電層を形成した。次いで、市販のＣｕめっき浴を使用し、両端部にコイル導体と導通可能に電解めっきを施し、膜厚１０μｍのＣｕ皮膜（第１のめっき皮膜）を形成した。
その後、同様に市販のＮｉめっき浴を使用して電解めっきを施し、Ｃｕ皮膜の表面に膜厚４μｍのＮｉ皮膜（第２のめっき皮膜）を形成した。
最後に市販のＳｎめっき浴を使用して電解めっきを施し、Ｎｉ皮膜の表面に膜厚４μｍのＳｎ皮膜（第３のめっき皮膜）を形成し、これにより部品本体の両端部に外部電極を形成し、実施例試料を作製した。
また、Ｃｕ皮膜（第１のめっき皮膜）をめっき形成せずに導電性ペーストを塗布して硬化させた比較例試料を作製した。
すなわち、Ａｇ粉末と熱硬化性樹脂とを含有した導電性ペーストを用意した。そして、上述した部品本体の両端部に導電性ペーストを塗布し、その後焼き付け処理を行って硬化させて膜厚１０μｍのＡｇ皮膜を形成し、その後は上述と同様の方法・手順でＡｇ皮膜上にＮｉ皮膜及びＳｎ皮膜を順次作製し、比較例試料を作製した。
[試料の評価]
実施例試料及び比較例試料各４００個をプリント基板上に載置し、リフロー加熱を行って基板実装し、光学顕微鏡で外観を観察して試料を評価した。その結果、比較例試料では４００個中４０個の試料ではんだ爆ぜが発生したが、実施例試料でははんだ爆ぜが生じた試料は皆無であった。
実施例試料及び比較例試料各４００個をプリント基板上に載置し、リフロー加熱を行って基板実装し、光学顕微鏡で外観を観察して試料を評価した。その結果、比較例試料では４００個中４０個の試料ではんだ爆ぜが発生したが、実施例試料でははんだ爆ぜが生じた試料は皆無であった。
多数個取り方式でコイル部品を製造する場合に、金属磁性体粉末が磁性体部から脱粒した状態で外部電極を形成してもはんだ爆ぜが生じるのを抑制できる信頼性の良好なコイル部品を得る。
１ コイル導体
２ 部品本体
３ａ、３ｂ 外部電極
５ 磁性体部
６ 保護膜
７ａ〜９ａ、７ｂ〜９ｂ 第１〜第３のめっき皮膜
１０ 樹脂材料
１１ フィラー成分
１２ 窪み部
１３ 撥水性絶縁膜
１５ 金属磁性体粉末
１８ａ、１８ｂ 磁性体シート
２０ 集合基体
２ 部品本体
３ａ、３ｂ 外部電極
５ 磁性体部
６ 保護膜
７ａ〜９ａ、７ｂ〜９ｂ 第１〜第３のめっき皮膜
１０ 樹脂材料
１１ フィラー成分
１２ 窪み部
１３ 撥水性絶縁膜
１５ 金属磁性体粉末
１８ａ、１８ｂ 磁性体シート
２０ 集合基体
Claims (9)
- 金属磁性体を主成分とするフィラー成分が樹脂材料中に分散した磁性体部と、該磁性体部に埋設されたコイル導体と、該コイル導体と電気的に接続された外部電極とを有するコイル部品であって、
前記磁性体部の少なくとも一方の端部に凹状の窪み部が形成されると共に、該窪み部の内表面には撥水性絶縁膜が形成され、
絶縁性の保護膜が、前記窪み部及び前記コイル導体の引出端面を除く前記磁性体部の表面に形成され、
部品本体が、前記磁性体部、前記コイル導体、及び前記保護膜で構成されると共に、
前記外部電極は、めっき皮膜からなりかつ前記窪み部を除く前記部品本体の両端部に形成されていることを特徴とするコイル部品。 - 前記コイル導体は、平角形状の空芯コイルであることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
- 前記フィラー成分は、ガラス材、フェライト材、及びセラミック材の群から選択された少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコイル部品。
- 前記めっき皮膜は、多層構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコイル部品。
- 金属磁性体を撥水性絶縁膜で被覆する工程と、
前記金属磁性体を主成分とするフィラー成分を樹脂材料中に分散させ、シート状に成形加工して磁性体シートを作製する工程と、
平面上に配された複数のコイル導体を前記磁性体シート中に埋め込み、集合基体を作製する集合基体作製工程と、
前記集合基体を個片化し、前記コイル導体の引出端面を表面露出させると共に、少なくとも一方の端部に凹状の窪み部が形成された磁性体部を得る工程と、
絶縁性の保護膜を、前記窪み部及び前記コイル導体の引出端面を除く前記磁性体部の表面に形成し、部品本体を作製する部品本体作製工程と、
前記窪み部を除く前記部品本体の両端部にめっき処理を施し、外部電極を形成する工程とを含むことを特徴とするコイル部品の製造方法。 - 前記めっき処理は、前記窪み部を除く前記部品本体の両端部に導電層を形成し、該導電層の表面に電解めっきを施し一層以上のめっき皮膜を形成することを特徴とする請求項５記載のコイル部品の製造方法。
- 前記集合基体作製工程は、前記平面上に配された複数のコイル導体を磁性体シートの積層体中に埋め込むことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のコイル部品の製造方法。
- 前記部品本体作製工程は、エッチング成分と樹脂成分とを含有したエマルジョン溶液に前記磁性体部を接触させ、前記保護膜を作製することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のコイル部品の製造方法。
- 前記エマルジョン溶液は、エッチング促進剤及び界面活性剤を含むことを特徴とする請求項８記載のコイル部品の製造方法。
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