JP2006261582A - コイル部品の製造方法及び樹脂の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コアに対して適切な樹脂を選択することが可能なコイル部品の製造方法を提供すること。
【解決手段】 この製造方法は、一平面に沿って形成されるコイルとそれに沿って設けられるコアとを備え、コイルとコアとの間に樹脂が介在しているコイル部品の製造方法であって、コアと同種の材料によって形成されると共に、溝が形成されている基板を準備する準備工程（Ｓ０１）と、溝に樹脂を充填する充填工程（Ｓ０２）と、溝を跨ぐようにフェライトスティックを基板に載置する載置工程（Ｓ０３）と、樹脂を硬化させて、溝に跨っている部分におけるフェライトスティックの凹み量を計測する計測工程（Ｓ０４）と、当該計測結果に応じて樹脂を選定する選定工程（Ｓ０５）と、当該選定した樹脂と、コイルと、コアとによってコイル部品を作製する作製工程（Ｓ０６）と、を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、コイル部品の製造方法及び樹脂の評価方法に関する。

張り合わせ構造の薄型コイル部品において、異種材料間の接合性を改善したものが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。下記特許文献１に記載のコイル部品は、磁性体板と平面コイルとを接着性樹脂層を介して貼り合わせたものであって、接着性樹脂層を構成する接着性樹脂の特性（ガラス転移温度、線膨張係数、ヤング率）をある範囲内に収めることで接合性を向上させようとしている（下記特許文献の段落番号００１６等参照）。
特開２００４−１４６６５５号公報

上記特許文献１においては、コイル部品の接合性をリフローサイクル試験によって評価している。上記特許文献１に記載のリフローサイクル試験は、最高温度２３０℃，４分で１０回のサイクルを行っている。しかしながら、より厳しい熱環境で耐えることができるコイル部品が求められる場合があり、その場合には、上記特許文献１に記載のコイル部品では対応することができない。

また、より厳しい熱環境で耐えることができるコイル部品を提供するためには、用いる樹脂と他の部品（例えばコア）とを組み合わせた場合の挙動を検証する必要があるが、上記特許文献１においてはその点について何ら開示されていない。

そこで本発明では、コイルとコアとの間に樹脂が介在しているコイル部品の製造方法であって、コアに対して適切な樹脂を選択することが可能なコイル部品の製造方法を提供することを目的とする。また、コアに対して適切な樹脂を選択するための樹脂の評価方法を提供することも目的とする。

本発明のコイル部品の製造方法は、一平面に沿って形成されるコイルとコイルに沿って設けられるコアとを備え、コイルとコアとの間に樹脂が介在しているコイル部品の製造方法であって、コアと同種の材料によって形成されると共に、少なくとも一つの凹部が形成されている基板を準備する準備工程と、凹部に樹脂を充填する充填工程と、凹部を跨ぐように評価用部材を基板に載置する載置工程と、樹脂を硬化させて、凹部に跨っている部分における評価用部材の凹み量を計測する計測工程と、当該計測結果に応じて樹脂を選定する選定工程と、当該選定した樹脂と、コイルと、コアとによってコイル部品を作製する作製工程と、を備える。

本発明によれば、コアと同種の材料によって形成される基板に形成された凹部に樹脂を充填し、その状態で硬化させた後に評価用部材の凹み量を計測するので、実際にコイル部品を作製した状態での樹脂の収縮量を適切に評価できる。従って、コアに対して適切な樹脂を選択してコイル部品を製造することが可能となる。

また本発明のコイル部品の製造方法では、選定工程においては、計測工程において計測された凹み量が４μｍ以下の樹脂を選定することも好ましい。凹み量が４μｍ以下の樹脂を選定するので、収縮量がコイル部品の品質に与える影響を効果的に低減できる。

また本発明のコイル部品の製造方法では、基板を形成する材料と、評価用部材を形成する材料とが同種であることも好ましい。基板を形成する材料と評価用部材を形成する材料が同種であるから、例えばコイル部品を同じ材料によって形成される２つの部材によって構成する場合に適切な樹脂を選択することができる。

また本発明のコイル部品の製造方法では、基板を形成する材料と、評価用部材を形成する材料とが異種であることも好ましい。基板を形成する材料と評価用部材を形成する材料が異種であるから、例えばコイル部品を異なる材料によって形成される２つの部材によって構成する場合に適切な樹脂を選択することができる。

また本発明のコイル部品の製造方法では、コアは、コイルをその間に挟んで配置される一対の第１のコア部分及び第２のコア部分を有しており、基板を形成する材料は第１のコア部分を形成する材料と同種であり、評価用部材を形成する材料は第２のコア部分を形成する材料と同種であることも好ましい。基板の材料を第１のコア部分の材料に、評価用部材の材料を第２のコア部分の材料に、それぞれ合わせているのでより適切な樹脂を選択できる。

本発明の樹脂の評価方法は、平面に沿って形成されるコイルとコイルに沿って設けられるコアとを備え、コイルとコアとの間に樹脂が介在しているコイル部品における樹脂の評価方法であって、コアと同種の材料によって形成されると共に、少なくとも一つの凹部が形成されている基板を準備する準備工程と、凹部に樹脂を充填する充填工程と、凹部を跨ぐように評価用部材を基板に載置する載置工程と、樹脂を硬化させて、凹部に跨っている部分における評価用部材の凹み量を計測する計測工程と、当該計測結果に応じて樹脂を選定する選定工程と、を備える。

本発明によれば、コアと同種の材料によって形成される基板に形成された凹部に樹脂を充填し、その状態で硬化させた後に評価用部材の凹み量を計測するので、実際にコイル部品を作製した状態での樹脂の収縮量を適切に評価できる。

本発明によれば、コアに対して適切な樹脂を選択することが可能なコイル部品の製造方法を提供することができる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態であるコイル部品の製造方法及び樹脂の評価方法を説明するのに先立って、本実施形態の製造方法によって製造されるコイル部品について図１を参照しながら説明する。図１は、コイル部品１の斜視図である。コイル部品１は表面実装型のコイル部品である。コイル部品１は、平板状のコア構造体１０（コア）と、他の基板と電気的に接続される外部端子２０とを備えている。コア構造体１０は、主に平板状の上部フェライトコア１１（第１のコア部分）及び主に平板状の下部フェライトコア１２（第２のコア部分）から構成されており、上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２が組み合わされることで全体として平板状の形状をなしている。

コイル構造体１０の分解斜視図を図２に示す。上部フェライトコア１１は、矩形平板状の平板部１１１と、その平板部１１１に対して垂直に延びる外脚部１１２とを有している。外脚部１１２は一対設けられており、一方の外脚部１１２は平板部１１１の一辺から、他方の外脚部１１２はその一辺と平行な辺から、それぞれ同じ方向に延びている。従って、外脚部１１２が下部フェライトコア１２に立脚するように上部フェライトコア１１を配置すると、上部フェライトコア１１の平板部１１１と下部フェライトコア１２との間に空隙が形成される。

下部フェライトコア１２は、矩形平板状の平板部１２１と、その平板部１２１の中央部分から突出する突起部１２２を有している。突起部１２２は、角柱形状をなしている凸部である。下部フェライトコア１２の平板部１２１に上部フェライトコア１１の脚部１１２の先端面を突き合わせてコア構造体１０を構成すると、実質的に閉磁路となった外殻部が構成されると共に、外殻部の内側に突起部１２２が配されることになる。

図１の状態から外部端子２０を取り除いた状態の斜視図を図３に示す。図３に示すように、コア構造体１０を構成する上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２との間における空隙部分にコイル基板３０が納められている。

コイル基板３０は保護樹脂層３３によって覆われている。保護樹脂層３３の周囲には接着樹脂層４０が設けられている。従って、コイル基板３０とコア構造体１０との間には保護樹脂層３３及び接着樹脂層４０が介在している。保護樹脂層３３はコイル基板３０を保護するために設けられている樹脂層である。

接着樹脂層４０は、保護樹脂層３３で覆われたコイル基板３０をコア構造体１０に対して固定するための樹脂層である。接着樹脂層４０は、エポキシ樹脂に球状のゴムフィラーを混入した樹脂で形成されている。接着樹脂層４０には更に球状のシリカが混入されている。接着樹脂層４０に用いられる樹脂は、エポキシ、フェノール、アクリルといった樹脂及びそれらの混合樹脂である。ゴムフィラーの材料としては、シリコーンが用いられることが好ましく、ブタジエンゴムやアクリルゴムでもよい。

コア構造体１０の空隙が臨む端面からは、コイル基板３０の一端面が露出している。この一端面においては、絶縁板３１、導出端電極３２、及び保護樹脂層３３が露出している。絶縁板３１はコイル基板３０を構成する基幹部分となる基板である。導出端電極３２は後述するコイルに電気的に接続されており、図１に示した外部端子２０とも電気的に接続される部分である。

コイル基板３０について図４を参照しながら説明する。図４はコイル基板３０の平面図である。コイル基板３０の中央部分には穴３５が形成されている。導体材料によって形成されたコイル３４が、穴３５を囲むように配置されている。コイル３４は、穴３５に望む部分から外側に向かって、穴３５を囲むように渦巻き状に形成されている。コイル３４はコイル基板３０の両面に形成されていて、それぞれ導出端電極３２に電気的に接続されている。

コイル基板３０の一方の面に形成されているコイル３４が接続されている導出端電極３２と、他方の面に形成されているコイル３４が接続されている導出端電極３２とは、それぞれコイル基板３０の対向する辺に設けられている。また、コイル基板３０の両面に設けられているコイル３４は、穴３５の周縁部に形成された表裏コンタクト部３６によって互いに電気的に接続されている。従って、コイル基板３０の一方の辺に設けられている導出端電極３２と、他方の辺に設けられている導出端電極３２との間に電圧を印加すると、コイル基板３０の一方の面に形成されているコイル３４から、他方の面に形成されているコイル３４へと流れる電流が生じる。

コイル基板３０の穴３５には下部フェライトコア１２の突起部１２２が挿入される。この様子を説明するために、図３における下部フェライトコア１２の突起部１２２近傍での断面図を図５に示す。図５に示すように、下部フェライトコア１２の突起部１２２はコイル基板３０の穴３５に挿入されている。上部フェライトコア１１の外脚部１１２と、下部フェライトコア１２の突起部１２２とはほぼ同じ長さとなるように形成されている。従って、上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２とを所定間隔をあけて配置すると、突起部１２２の先端と上部フェライトコア１１との間には空隙が生じ、微小ギャップ４１を形成できる。同様に、外脚部１１２の先端と下部フェライトコア１２との間にも空隙が生じ、微小ギャップ４２を形成できる。

本実施形態の場合、下部フェライトコア１２の突起部１２２が形成されている面と、上部フェライトコア１１の外脚部１１２が形成されている面とのそれぞれに沿って接着樹脂層４０が形成され、コイル基板３０を挟み込むように固定している。従って、微小ギャップ４１及び４２にはそれぞれ接着樹脂層４０が充填形成されている。

この微小ギャップ４１及び４２は、コイル基板３０のコイル３４に流れる電流で、上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２が磁気飽和するのを緩和するために設けられている。コア構造体１０は、その一辺が数ｍｍ以下の超小型形状をしていることから、微小ギャップ４１及び４２の寸法（突起部１２２の先端と上部フェライトコア１１との間の距離、外脚部１１２の先端と下部フェライトコア１２との間の距離）は好ましくは０．１〜１００μｍ、更に好ましくは０．１〜５０μｍに設定される。

コイル３４及び表裏コンタクト部３６の表面には酸化膜３４ａが形成されている。酸化膜３４ａはコイル３４及び表裏コンタクト部３６の表面に一様に形成されている。従って、コイル基板３０の周囲に配置される保護樹脂層３３は、コイル３４の各巻き線の間に一様に入り込む。この結果、コイル３４と保護樹脂層３３との間に微小空洞が形成されにくくなり、コイル３４と保護樹脂層３３との密着性がより向上する。

引き続いて、コイル部品１の製造方法及び樹脂の評価方法について説明する。図６は、コイル部品１の製造方法の手順を示す図である。まず、上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２と同種の材料によって形成されている基板を準備する（ステップＳ０１）。また、フェライトスティック（評価用部材）も準備する。フェライトスティックは、幅５ｍｍ、厚み０．３ｍｍ、長さ８０ｍｍの角柱状部材である。

基板６及びフェライトスティック７の形状を図７に示す。図７に示す基板６は、その主面６１を掘り下げて３本の溝６１１，６１２，６１３（凹部）が形成されている。溝６１１〜６１３は、基板６の互いに対向する側面６２から側面６３に渡って形成されている。本実施形態の場合、基板６は、上部フェライトコア１１（下部フェライトコア１２）に用いるフェライト基板を厚み２ｍｍ、縦７０ｍｍ、横７０ｍｍの板状に加工したものが用いられている。基板６は、その加工された板に、深さ０．２ｍｍ、幅５．０ｍｍの溝６１１〜６１３を２０ｍｍピッチで３本形成することで作製される。この溝の形成は、スライサーによる研磨加工で行う。

以降の説明は、図６に加えて、図８も参照しながら説明する。図８は、図６に示す製造方法の手順に沿って、図７に示す基板６の状態を示す図である。図８の（Ａ）〜（Ｇ）は、基板６の溝６１２に相当する部分の断面を示した図である。ステップＳ０１においては、図８の（Ａ）に示すように、基板６の溝６１２には何も充填されていない状態である。

続いて、基板６の溝６１１〜６１３に樹脂Ｒ１を充填する（図６のステップＳ０２、図８の（Ｂ））。ここで溝６１１〜６１３に充填する樹脂Ｒ１は、コイル部品１の保護樹脂層３３を形成する樹脂を用いる。樹脂Ｒ１を硬化させた後、溝６１１〜６１３の略半分程度の深さに樹脂Ｒ１が残るように余分な樹脂を除去する（図８の（Ｃ））。

続いて、基板６の溝６１１〜６１３に充填されている樹脂Ｒ１に重ねて樹脂Ｒ２を充填する（図８の（Ｄ））。溝６１１〜６１３から溢れ出した樹脂Ｒ２をスキージによって除去する（図８の（Ｅ））。

続いて、樹脂Ｒ２を満たした溝６１１〜６１３と垂直に交わる方向に沿って、３本の溝６１１〜６１３全てにまたがるように、フェライトスティック７を２０ｍｍピッチで載置する（図６のステップＳ０３、図８の（Ｆ））。フェライトスティック７を載置した後に、基板６に向けて加圧しながら、基板６の主面６１とフェライトスティック７との間に介在している樹脂を押し流す。

続いて、コイル部品１の接着樹脂層４０を形成する樹脂を硬化させるのと同様の条件で硬化させる（図６のステップＳ０４、図８の（Ｇ））。硬化後、３本の溝６１１〜６１３の中央の溝６１２における、フェライトスティック７上部の凹み量を段差計によって測定する。この凹み量を組み込み硬化収縮量とする。

続いて、組み込み硬化収縮量に基づいて、樹脂を選定する（図６のステップＳ０５）。選定の例を図９を参照しながら説明する。図９は、樹脂１〜１０を上述の樹脂Ｒ２に相当するものとして組み込み硬化収縮量を測定した結果を示している。また、完成後クラック、試験後クラック、剥離、特性変動率についても測定した結果を示している。

完成後クラックは、各樹脂を用いてコイル部品１を作製した場合に、その完成後における上部フェライトコア１１又は下部フェライトコア１２へ発生するクラックである。試験後クラックは、コイル部品１の熱衝撃試験後における上部フェライトコア１１又は下部フェライトコア１２へ発生するクラックである。

熱衝撃試験は、低温が−５５℃で高温が＋１２５℃の温度変化を、６５６サイクル与える試験である。尚、１サイクルは、低温３０分、高温３０分である。剥離は、この熱衝撃試験を行った後に発生する剥離である。

特性変動率は、リフロー試験を２回行った後のコイル部品１のインダクタンスの変化率を示している。リフロー試験は、１回当たり、２６０℃をピークとしてイン〜アウトを７分づつ行っている。

図９に示す例では、樹脂１〜３は、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂である。樹脂４〜１０は、エポキシ樹脂に球状のシリカ及び球状のゴムフィラー（シリコーンゴム）を混入した樹脂である。

図９によれば、各樹脂の組み込み硬化収縮量と、各樹脂を用いてコイル部品１を作製した場合に発生するクラック等との間には相関関係があることが分かる。組み込み硬化収縮量が４μｍ以下である樹脂６〜１０を用いると、完成後クラック、試験後クラック、剥離のいずれも発生せず、特性変動率も極めて低く抑えることができる。従って、組み込み硬化収縮量が４μｍ以下である樹脂６〜１０を選択する。

図６に戻り、選択した樹脂を用いてコイル部品１を作製する（ステップＳ０６）。コイル部品１の作製方法について、図１〜５を併せて参照しながらより具体的に説明する。まず、コイル部品１に用いられるコイル基板３０を作製する。

コイル基板３０の作成方法を説明する。まず、絶縁板３１を準備する。この絶縁板３１は板厚が６０μｍのものであって、ガラスクロスにＢＴレジンが含浸されており、既に穴３５が形成されているものとする。

続いて、絶縁板３１の全面に下地層を無電解めっきにてそれぞれ同時に形成する。この絶縁板３１の全面に同時に形成した下地層それぞれの上にフォトレジスト層をそれぞれ同時に電着成膜する。この表面及び裏面に形成したフォトレジスト層において、コイル３４を形成しようとするパターンに沿ってフォトリソグラフィ法で表面及び裏面の片面毎に露光を行い、その後表面及び裏面同時に現像し、除去部を形成する。

このようにパターン形成したフォトレジスト層をめっきマスクとして、除去部に相当する部分に選択的に電解めっき法により、表面及び裏面の両面同時にコイル用めっき層を形成する。このコイル導体用めっき層を形成した後、めっきマスクとしてのフォトレジスト層を表面及び裏面の両面同時に剥離除去する。

この状態から、コイル用めっき層が形成されている部分以外の下地層をエッチングして除去し、下地部６０をコイル用メッキ層と絶縁板３１との間に残す。

その後、選択めっきマスク無しで、電解めっき法によりコイル用めっき層を電着により更に成長形成させる。これにより、コイル３４としての十分な肉厚の導体部が得られる。隣り合うコイル間の間隔が１５μｍ以下になるまで高密度にコイル３４を成長形成させることができる。

コイル用めっき層の形成完了によりコイル３４を絶縁板３１の両面に形成し終えた後、コイル３４の表面に酸化膜３４ａを形成する。その後、保護樹脂層３３を絶縁板３１の両面に印刷し、保護樹脂層３３でコイル３４を被覆して保護することでコイル基板３０が完成する。

このように作製したコイル基板３０と、上部フェライトコア１１と、下部フェライトコア１２と、のそれぞれに接着樹脂層４０となる樹脂を塗布する。この樹脂は、上述のステップＳ０５で選択された樹脂である。その後、上部フェライトコア１１と下部フェライトコア１２との間にコイル基板３０を挟んで接着し、コイル部品１を得る。

尚、樹脂の評価方法としての実施形態は、上述したステップＳ０１〜Ｓ０５によって実現される。

上述した本実施形態によれば、上部フェライトコア１１と同種の材料によって形成される基板６に形成された溝６１１〜６１３に樹脂Ｒ１及びＲ２を充填し、その状態で硬化させた後にフェライトスティック７の凹み量を計測するので、実際にコイル部品１を作製した状態での樹脂Ｒ１及びＲ２の収縮量を適切に評価できる。従って、上部フェライトコア１１及び下部フェライトコア１２に対して適切な樹脂を選択してコイル部品１を製造することが可能となる。

尚、本実施形態では、コイル部品１の形状に合わせて基板６に溝６１１〜６１３を形成したが、実際に製造するものの形態によっては丸穴といった凹部を形成してもよい。

本発明の実施形態である製造方法によって製造されるコイル部品の外観を示す図である。 図１のコア構造体を示す図である。 図１のコイル部品から外部端子を取った様子を示す図である。 図３のコイル基板の平面図である。 図３のコイル部品の中央付近における断面図である。 本発明の実施形態である製造方法の手順を示す図である。 図６に示す製造方法に用いられる基板の構成を示す図である。 図６に示す製造方法の手順に沿って、図７の基板の状態を示す図である。 本実施形態において選択される樹脂の例を示す図である。

符号の説明

１…コイル部品、１０…コア構造体、１１…上部フェライトコア、１２…下部フェライトコア、２０…外部端子、３０…コイル基板、３１…絶縁板、３２…導出端電極、３３…保護樹脂層、３４…コイル、３６…表裏コンタクト部、４０…接着樹脂層。

Claims (6)

1. 一平面に沿って形成されるコイルと前記コイルに沿って設けられるコアとを備え、前記コイルと前記コアとの間に樹脂が介在しているコイル部品の製造方法であって、
   前記コアと同種の材料によって形成されると共に、少なくとも一つの凹部が形成されている基板を準備する準備工程と、
   前記凹部に樹脂を充填する充填工程と、
   前記凹部を跨ぐように評価用部材を前記基板に載置する載置工程と、
   前記樹脂を硬化させて、前記凹部に跨っている部分における前記評価用部材の凹み量を計測する計測工程と、
   当該計測結果に応じて樹脂を選定する選定工程と、
   当該選定した樹脂と、前記コイルと、前記コアとによって前記コイル部品を作製する作製工程と、
   を備えるコイル部品の製造方法。
2. 前記選定工程においては、前記計測工程において計測された凹み量が４μｍ以下の樹脂を選定することを特徴とする、請求項１に記載のコイル部品の製造方法。
3. 前記基板を形成する材料と、前記評価用部材を形成する材料とが同種であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコイル部品の製造方法。
4. 前記基板を形成する材料と、前記評価用部材を形成する材料とが異種であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコイル部品の製造方法。
5. 前記コアは、前記コイルをその間に挟んで配置される一対の第１のコア部分及び第２のコア部分を有しており、
   前記基板を形成する材料は前記第１のコア部分を形成する材料と同種であり、前記評価用部材を形成する材料は前記第２のコア部分を形成する材料と同種であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコイル部品の製造方法。
6. 一平面に沿って形成されるコイルと前記コイルに沿って設けられるコアとを備え、前記コイルと前記コアとの間に樹脂が介在しているコイル部品における前記樹脂の評価方法であって、
   前記コアと同種の材料によって形成されると共に、少なくとも一つの凹部が形成されている基板を準備する準備工程と、
   前記凹部に樹脂を充填する充填工程と、
   前記凹部を跨ぐように評価用部材を前記基板に載置する載置工程と、
   前記樹脂を硬化させて、前記凹部に跨っている部分における前記評価用部材の凹み量を計測する計測工程と、
   当該計測結果に応じて樹脂を選定する選定工程と、
   を備える樹脂の評価方法。
   
   

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