JP2006253320A

JP2006253320A - コイル部品

Info

Publication number: JP2006253320A
Application number: JP2005066037A
Authority: JP
Inventors: Rei Sato; 玲佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】磁性構造体とコイル部との接着性を向上させることができるコイル部品を提供する。
【解決手段】コイル部品１は、上フェライトコア２及び下フェライトコア３からなるコア構造体４と、コア構造体４の内部に配設されたコイル部１０とを備えている。コイル部１０は、絶縁基板１１の両面に形成されたコイル導体１２を有している。コイル部１０は、エポキシ系樹脂等の接着樹脂１８により上フェライトコア２及び下フェライトコア３と接着一体化されている。上フェライトコア２の内面には酸化膜１９が形成され、下フェライトコア３の内面には酸化膜２０が形成されている。これにより、コイル部１０とフェライトコア２，３とは、酸化膜１９，２０を介して接着されることになる。酸化膜１９，２０は、アルミナまたはＳｉＯ_２等の酸化シリコンからなっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば民生用機器や産業用機器等の電気製品に幅広く利用されるコイル部品に関するものである。

従来のコイル部品としては、例えば特許文献１に記載されているように、Ｔ型フェライトコアとコの字型Ｔ型フェライトコアとからなるコア構造体と、このコア構造体の内部に配設されたコイル部とを有し、エポキシ系樹脂等によりコア構造体とコイル部とを接着したものが知られている。
特開２００４−３４９４６８号公報

上記従来技術のコイル部品のように、コア構造体（磁性構造体）とコイル部とが接着一体化される構造においては、磁性構造体とコイル部との接着力が十分に高いことが要求される。

本発明の目的は、磁性構造体とコイル部との接着性を向上させることができるコイル部品を提供することである。

本発明は、第１磁性体及び第２磁性体からなる磁性構造体と、磁性構造体の内部に配置されたコイル部とを備えたコイル部品であって、第１磁性体及び第２磁性体の内面には酸化膜がそれぞれ形成されており、第１磁性体及び第２磁性体とコイル部とが酸化膜を介して接着されていることを特徴とするものである。

このように第１磁性体及び第２磁性体の内面に酸化膜をそれぞれ形成することにより、エポキシ系樹脂等の接着樹脂を用いて第１磁性体及び第２磁性体とコイル部とを接着する際に、第１磁性体及び第２磁性体の表面に含まれる粒子が接着樹脂によって脱落してしまうことが防止されるため、第１磁性体及び第２磁性体と接着樹脂との密着性が良くなる。また、第１磁性体及び第２磁性体の内面に形成する膜は、酸化膜であるため容易に割れることは無い。これにより、第１磁性体及び第２磁性体とコイル部との接着性を高めることができる。

好ましくは、酸化膜は、スパッタリングにより第１磁性体及び第２磁性体の内面にそれぞれ形成されている。スパッタリング法を採用すると、酸化膜の厚みの大小にかかわらず、酸化膜を厚み寸法精度良くしかも短時間で形成することができる。

また、好ましくは、酸化膜は、アルミナまたは酸化シリコンからなっている。これにより、第１磁性体及び第２磁性体の表面に含まれる粒子の脱落防止に好適な酸化膜を容易に形成することができる。このとき、酸化膜に対してプラズマ処理やフッ酸処理を施すと、酸化膜と接着樹脂との間で脱水反応が起きるため、第１磁性体及び第２磁性体と接着樹脂との密着性を更に良好にすることができる。また、酸化膜が酸化シリコンからなる場合には、酸化膜に対してシラン処理を施すと、酸化膜と接着樹脂との間で脱水反応が十分に起きるため、第１磁性体及び第２磁性体と接着樹脂との密着性向上にとって更に有利となる。

さらに、好ましくは、酸化膜の膜厚が１μｍ〜１０μｍである。これにより、酸化膜を必要以上に厚くすることなく、第１磁性体及び第２磁性体の表面に含まれる粒子の脱落を確実に防止することができる。

本発明によれば、磁性構造体とコイル部との接着性を向上させることができる。これにより、例えば安価な磁性構造体を使用しても特に支障は無く、低コスト化を図ることが可能となる。

以下、本発明に係わるコイル部品の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わるコイル部品の一実施形態を示す斜視図である。同図において、本実施形態のコイル部品１は、上フェライトコア２及び下フェライトコア３からなる直方体状のコア構造体４と、このコア構造体４の両端部に設けられた断面Ｕ字状の外部端子電極５Ａ，５Ｂとを備えている。

上フェライトコア２は、図２に示すように、矩形状の平板部６と、この平板部６の両側縁部に沿って延在するように設けられた１対の直方体状の脚部７とを有している。下フェライトコア３は、矩形状の平板部８と、この平板部８の中央部に設けられた直方体状の突起部９とを有している。このような上フェライトコア２及び下フェライトコア３からなるコア構造体４において、下フェライトコア３の平板部８に上フェライトコア２の各脚部７が突き合わされることで、実質的に閉磁路が形成されることになる。

コア構造体４の内部には、図３に示すようにコイル部１０が配設されている。コイル部１０は、図３〜図５に示すように、矩形状の絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の両面に形成されたコイル導体１２とを有している。絶縁基板１１は、薄型で十分な強度をもたせるべく、例えばガラスクロスにＢＴレジン、ポリイミド、アミラド等の樹脂を含浸させたものからなっている。コイル導体１２を形成する金属材料としては、導電率及びコストの点でＣｕが望ましいが、ＡｇやＮｉ等であっても良い。

絶縁基板１１の中央部には、下フェライトコア３の突起部９を通すための円形の孔部１１ａが設けられている。コイル導体１２は、孔部１１ａを取り囲むようにスパイラル状に形成されている。絶縁基板１１の両面に形成されたコイル導体１２は、孔部１１ａを通して接続されている。また、コイル導体１２は、絶縁基板１１全体を覆うように形成された保護樹脂層１３によって被覆保護されている。

絶縁基板１１の一端部には、コイル導体１２の一端と接続された導出端電極部１４Ａが設けられ、絶縁基板１１の他端部には、コイル導体１２の他端と接続された導出端電極部１４Ｂが設けられている。上記の外部端子電極５Ａ，５Ｂは、導出端電極部１４Ａ，１４Ｂにそれぞれ電気的に接続されている。これにより、外部端子電極部１４Ａ，１４Ｂ間に電圧が印加されると、絶縁基板１１の一面に形成されたコイル導体１２の一端から絶縁基板１１の他面に形成されたコイル導体１２の他端に電流が流れるようになる。

このようなコイル部１０の製造工程を図６に示す。同図において、まず図６（Ａ）に示すように、無電解めっきにより絶縁基板１１の両面にＣｕの下地導体層（シード層）１５を形成する。続いて、下地導体層１５上にフォトレジスト１６を電着成膜し、フォトリソグラフィ法によりコイル導体形成パターンに対応した選択めっき用マスクレジストを形成する。続いて、フォトレジスト１６をめっきマスクとして下地導体層１５が露出する部分に、電気（電解）めっき法により選択的にコイル導体用電気めっき層１７を形成する。

続いて、図６（Ｂ）に示すように、めっきマスクとしてのフォトレジスト１６を取り除いた上で、コイル導体用電気めっき層１７が形成されている部分以外の下地導体層１５をエッチングして除去する。続いて、図６（Ｃ）に示すように、電気めっき法によりコイル導体用電気めっき層１７を更に成長形成させる。これにより、十分な肉厚を有するコイル導体１２が得られる。その後、図６（Ｄ）に示すように、絶縁基板１１の両面に保護樹脂層１３を印刷することにより、コイル部１０が完成する。

このようにして作製されるコイル部１０は、図３及び図５に示すように、エポキシ系樹脂等の接着樹脂１８により上フェライトコア２及び下フェライトコア３と接着一体化されている。上フェライトコア２の内面には酸化膜１９が形成され、下フェライトコア３の内面には酸化膜２０が形成されている。具体的には、酸化膜１９は、上フェライトコア２の内面における各脚部７の先端面を除く領域全体に形成されている。酸化膜２０は、下フェライトコア３の内面において、上フェライトコア２の各脚部７が突き当たる平板部８の両側縁部を除く領域全体（突起部９の先端面を含む）に形成されている。これにより、コイル部１０と上フェライトコア２及び下フェライトコア３とは、酸化膜１９，２０を介して接着されることになる。

酸化膜１９，２０は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）またはＳｉＯ_２等の酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）からなっている。このような酸化膜１９，２０は、スパッタリングで形成するのが好ましい。スパッタリング法による成膜は、イオンをターゲットに衝突させることで、ターゲットから放出される原子・分子を膜として堆積させる手法であるが、１回の衝突によってターゲットから放出される原子・分子の量は微量である。このため、スパッタリング法を採用すると、酸化膜１９，２０の厚みを高精度に制御することが可能である。また、所望厚みの酸化膜１９，２０を容易に形成することができる。

また、下フェライトコア３の平板部８に上フェライトコア２の各脚部７が突き合わされた状態では、コア構造体４の中央部において酸化膜１９，２０同士が突き合わされる。つまり、上フェライトコア２の平板部６と下フェライトコア３の突起部９との間には、酸化膜１９，２０からなる微小ギャップＧが形成されることになる。このギャップＧを設けることによって、コイル部１０のコイル導体１２に流れる電流により上フェライトコア２及び下フェライトコア３が磁気飽和することが防止される。ギャップＧの寸法としては、２μｍ〜５０μｍであるのが好ましい。酸化膜１９，２０を必要以上に厚くすることなく、それを満足させるためには、酸化膜１９，２０の膜厚としては、１μｍ〜１０μｍであるのが好ましい。

次に、上記のように構成したコイル部品１を作る手順について説明する。まず、下フェライトコア３の平板部８に上フェライトコア２の各脚部７とを突き合わせたときに、上フェライトコア２の平板部６の内面（酸化膜１９）と下フェライトコア３の突起部９の先端面（酸化膜２０）との間に空間が生じないように、酸化膜１９，２０の膜厚に応じて脚部７を高精度スライサー等で切削加工する。これにより、高精度で且つ製品間ばらつきの少ないギャップＧ及び閉磁路構造を容易に得ることができる。

続いて、コイル部１０の絶縁基板１１に設けられた孔部１１ａに下フェライトコア３の突起部９を通すようにコイル部１０を配置し、下フェライトコア３の平板部８に上フェライトコア２の各脚部７とを突き合わせた状態で、接着樹脂１８によりフェライトコア２，３とコイル部１０とを接着する。フェライトコア２，３とコイル部１０との接着は、例えば１５０℃雰囲気の中で加圧しながら行う。

続いて、フェライトコア２，３からなるコア構造体４におけるコイル部１０の露出部分を覆うように、コア構造体４の両端部に外部端子電極５Ａ，５Ｂを形成する。外部端子電極５Ａ，５Ｂは、例えばＣｒ層及びＣｕ層をマスクスパッタで順次形成した後、バレルめっきによりＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎの順に電気めっき層を形成することにより得られる。なお、外部端子電極５Ａ，５Ｂを形成する金属材料としては、ＡｇやＣｕ等であっても良い。これにより、図１に示すようなコイル部品１が完成する。

ところで、上フェライトコア２及び下フェライトコア３として、強度があまり高くない安価なフェライトコアを使用する場合には、接着樹脂１８を用いてフェライトコア２，３とコイル部１０とを直接接着すると、フェライトコア２，３の表面部に含まれるフェライト粒子が接着樹脂１８に引っ張られて脱落することがある。この場合には、フェライトコア２，３と接着樹脂１８との密着性が悪くなるため、フェライトコア２，３とコイル部１０との接着力の低下につながる。

しかし、フェライトコア２，３とコイル部１０とは酸化膜１９，２０を介して接着されるので、フェライトコア２，３の表面部に存在する隣り合うフェライト粒子同士が酸化膜１９，２０を介して十分密着するようになり、フェライト粒子が接着樹脂１８に引っ張られて脱落することは無い。これにより、フェライトコア２，３と接着樹脂１８との密着性が高くなる。

このとき、酸化膜１９，２０に対してプラズマ処理やフッ酸処理を施すことで、酸化膜１９，２０の表面を水素終端させると、酸化膜１９，２０と接着樹脂１８との間で脱水反応が起きるため、酸化膜１９，２０と接着樹脂１８とがくっつきやすくなる。なお、プラズマ処理では、ガスとしてＡｒ、Ｏ_２等を用い、フッ酸処理では、例えば濃度１〜５％のＨＦを用いる。また、特に酸化膜１９，２０がＳｉＯ_ｘ膜である場合には、ＳｉＯ_ｘ膜に対してシラン処理を施すと、ＳｉＯ_ｘ膜と接着樹脂１８のＯＨ基との間で十分な脱水反応が起きるため、酸化膜１９，２０と接着樹脂１８とが一層くっつきやすくなる。

このようなシラン処理、プラズマ処理及びフッ酸処理のいずれかを行った場合とこれらの処理を全く行わない場合とで、実際に接着性の比較を行ってみた。

図７に示すように、まず２つのフェライト基板（３×３×３ｍｍ）２１を用意し、各フェライト基板２１の一面に酸化膜２２を形成し、各フェライト基板２１の酸化膜２２を対向させた状態で、各フェライト基板２１をエポキシ樹脂２３で接着した。なお、酸化膜はＳｉＯ_２膜とした。このとき、酸化膜２２に対して何の処理を施さずに接着を行ったものと、酸化膜２２に対してシラン処理を施して接着を行ったものと、酸化膜２２に対してプラズマ処理を施して接着を行ったものと、酸化膜２２に対して別のプラズマ処理を施して接着を行ったものと、酸化膜２２に対してフッ酸処理を施して接着を行ったものとを得た。

シラン処理としては、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤を用いた。一方のプラズマ処理の条件としては、使用するガスをＡｒ、ガス流量を４sccm、ＲＦ電力を６００Ｗ、処理時間を３分とした。また、もう一方のプラズマ処理の条件としては、使用するガスをＯ_２、ガス流量を４sccm、ＲＦ電力を３００Ｗ、処理時間を３分とした。フッ酸処理では、１％ＨＦを塗布してＮ_２雰囲気で乾燥させた後に、エポキシ樹脂２３を塗布した。

このようにして各フェライト基板２１同士の接着を行ったときの接着強度を図８に示す。なお、表中のプラズマ処理Ａは、Ａｒガスを使用した時の接着強度であり、表中のプラズマ処理Ｂは、Ｏ_２ガスを使用した時の接着強度である。この表から明らかなように、酸化膜２２に対してシラン処理、プラズマ処理やフッ酸処理のいずれかを施した場合には、それらの処理を施さない場合に比べて、各フェライト基板２１同士の接着強度が高くなる。

以上のように本実施形態によれば、上フェライトコア２の内面に酸化膜１９を形成し、下フェライトコア３の内面に酸化膜２０を形成したので、上述したようにフェライトコア２，３と接着樹脂１８との密着性が良好になる。また、酸化膜１９，２０は、酸素成分を含んだ比較的割れにくい膜である。従って、フェライトコア２，３（コア構造体４）とコイル部１０との接着性が向上する。これにより、上フェライトコア２及び下フェライトコア３として、高強度で高価なフェライトコアを使用しなくて済むので、コイル部品１の品質を確保しつつ、部品コストの削減を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、コア構造体４を、脚部７を有する上フェライトコア２と突起部９を有する下フェライトコア３とで構成したが、上フェライトコア及び下フェライトコアの構造としては、特にこれには限られない。

また、上記実施形態では、スパッタリング法を用いて、フェライトコア２，３の内面に酸化膜１９，２０をそれぞれ形成したが、所望の膜厚の酸化膜が得られるのであれば、イオン蒸着法やイオンプレーティング法等を用いて酸化膜を形成しても良い。

本発明に係わるコイル部品の一実施形態を示す斜視図である。図１に示すコア構造体の分解斜視図である。図１に示す外部端子電極を除いた状態のコイル部品の斜視図である。図３に示すコイル部の要部平面図である。図１に示すコイル部品の断面図である。図３に示すコイル部の製造工程を示す図である。酸化膜に対してシラン処理、プラズマ処理、フッ酸処理を施した場合とそうでない場合とで接着強度の比較を行うためのフェライト基板の接着構造を示す図である。酸化膜に対してシラン処理、プラズマ処理、フッ酸処理を施した場合とそうでない場合とで接着強度の比較を行った結果を示す表である。

符号の説明

１…コイル部品、２…上フェライトコア（第１磁性体）、３…下フェライトコア（第２磁性体）、４…コア構造体（磁性構造体）、１０…コイル部、１９…酸化膜、２０…酸化膜。

Claims

第１磁性体及び第２磁性体からなる磁性構造体と、前記磁性構造体の内部に配置されたコイル部とを備えたコイル部品であって、
前記第１磁性体及び前記第２磁性体の内面には酸化膜がそれぞれ形成されており、
前記第１磁性体及び前記第２磁性体と前記コイル部とが前記酸化膜を介して接着されていることを特徴とするコイル部品。
前記酸化膜は、スパッタリングにより前記第１磁性体及び前記第２磁性体の内面にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
前記酸化膜は、アルミナまたは酸化シリコンからなっていることを特徴とする請求項１または２記載のコイル部品。
前記酸化膜の膜厚が１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のコイル部品。