JP2013045927A - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的特性及び信頼性を向上させつつ、回路基板上への良好な高密度実装や低背実装が可能な小型の電子部品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】鉄（Ｆｅ）とケイ素（Ｓｉ）とクロム（Ｃｒ）を含有する軟磁性合金粒子群の集合体からなるドラム型のコア部材１１と、該コア部材１１に巻回されたコイル導線１２と、コイル導線１２の端部１３Ａ、１３Ｂが接続される一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂと、上記巻回されたコイル導線１２を被覆する、磁性粉含有樹脂からなる外装樹脂部１８と、を備え、上記磁性粉含有樹脂のうち樹脂材料のみが、コア部材１１の表面から内部方向に所定の深さで浸透した部分１１ｄを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品及びその製造方法に関し、特に、基材上に設けられた電気的な機能を有する部品や回路を保護する外装構造を備えた電子部品及びその製造方法に関する。

従来、基材や基板上に設けられた電気的な機能を有する部品や回路を、樹脂材料により被覆保護した樹脂外装（又は、樹脂封止）構造の電子部品が知られている。ここで、携帯電話機等の可搬型の電子機器に搭載される電子部品においては、使用環境（温度や湿度等）の変化に対して高い耐久性を有していることが信頼性の点からも強く求められている。

このような電子部品の例としては、例えば特許文献１に記載されているように、ドラム型のフェライトコアに導線を巻回し、当該導線を外装用の樹脂材料により被覆保護した面実装型の巻線型インダクタが知られている。ここで、特許文献１には、外装用の樹脂材料の組成を調整することにより、フェライトコアと外装樹脂の線膨張係数を近づけて、温度環境の変化に対する耐久性を高めることが開示されている。なお、このようなフェライトコアを適用したインダクタは、一般に外形寸法（特に高さ寸法）の小型化が可能であることから、回路基板上への高密度実装や低背実装に適しているという特長を有している。

特開２０１０−０１６２１７号公報

近年、電子機器の小型薄型化や高機能化に伴って、電子機器の小型薄型化や高機能化に伴って、所望の電気的特性（例えばインダクタ特性）及び高い信頼性を有しつつ、さらなる高密度実装や低背実装が可能な電子部品（例えばインダクタ）が求められている。また、一方では、電子機器の低価格下に対応するため、信頼性を低下させることなく、生産性をさらに向上させることができる電気部品の製造方法が求められている。

本発明は、電気的特性及び信頼性を向上させつつ、回路基板上への良好な高密度実装や低背実装が可能な小型の電子部品及びその製造方法を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、所望の電気的特性及び信頼性を有しつつ、生産性の向上が可能な小型の電子部品及びその製造方法を提供することを第２の目的とする。

請求項１記載の発明に係る電子部品は、
軟磁性合金粒子の集合体からなる基材と、
基材に巻回された被覆導線と、
フィラーを含む樹脂材料からなり、前記被覆導線部の外周を被覆する外装樹脂部と、
を備え、
前記基材は、前記外装樹脂部が接する界面から前記基材内部に前記樹脂材料が浸透していることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子部品において、
前記基材は、前記界面から前記基材内部に１０〜３０μｍの深さで前記樹脂材料が浸透していることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子部品において、
前記外装樹脂部を構成する前記樹脂材料は、前記フィラーを５０vol％以上含有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品において、
前記基材は、吸水率が１．０％以上、又は、空孔率が１０〜２５％であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の電子部品において、
前記基材は、鉄、ケイ素、及び、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する前記軟磁性合金粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該軟磁性合金粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して鉄より酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士は前記酸化層を介して結合されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の電子部品において、
前記鉄よりも酸化しやすい元素は、クロムであって、
前記軟磁性合金は、少なくとも、クロムが２〜１５ｗｔ％含有されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の電子部品において、
前記電子部品は、
柱状の巻芯部及びその両端に設けられた一対の鍔部を有する前記基材と、前記基材の前記巻芯部に巻回された前記被覆導線と、前記鍔部の外表面に設けられ、前記被覆導線の両端部が接続された一対の端子電極と、前記被覆導線部の外周を被覆するように前記一対の鍔部間に設けられた前記外装樹脂部と、を備え、
少なくとも前記外装樹脂部が接し、前記一対の鍔部の対向する面に、前記樹脂材料が浸透していることを特徴とする。

請求項８記載の発明に係る電子部品の製造方法は、
軟磁性合金粒子の集合体からなる基材に被覆導線を巻回する工程と、
前記被覆導線部の外周を被覆するように、前記基材の表面に、第１の含有率のフィラーを含む樹脂材料を塗布する工程と、
前記外装樹脂部が接する界面から前記基材内部に所定の深さで、前記樹脂材料を浸透させる工程と、
前記樹脂材料を乾燥、硬化させて、前記フィラーの含有率を前記第１の含有率よりも高い第２の含有率に変化させた前記樹脂材料からなる外装樹脂部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の電子部品の製造方法において、
前記基材に前記樹脂材料を浸透させる工程は、前記界面から前記基材内部に１０〜３０μｍの深さで前記樹脂材料を浸透させることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の電子部品の製造方法において、
前記樹脂材料を塗布する工程は、前記樹脂材料に含有される前記フィラーの前記第１の含有率が４０vol％以上であることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項８乃至１０のいずれかに記載の電子部品の製造方法において、
前記基材は、吸水率が１．０％以上、又は、空孔率が１０〜２５％であることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項８乃至１１のいずれかに記載の電子部品の製造方法において、
前記基材は、鉄、ケイ素、及び、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該軟磁性合金粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して鉄より酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士は前記酸化層を介して結合されていることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の電子部品の製造方法において、
前記鉄よりも酸化しやすい元素は、クロムであって、
前記軟磁性合金は、少なくとも、クロムが２〜１５ｗｔ％含有されることを特徴とする。

本発明によれば、電気的特性及び信頼性を向上させつつ、回路基板上への良好な高密度実装や低背実装が可能な小型の電子部品及びその製造方法を提供することができ、当該電子部品を搭載する電子機器の小型薄型化や高機能化、信頼性の向上に寄与することができる。

また、本発明によれば、所望の電気的特性及び信頼性を有しつつ、生産性の向上が可能な小型の電子部品及びその製造方法を提供することができ、所定の信頼性を有する電子部品のコスト削減に寄与することができる。

本発明に係る電子部品として適用される巻線型インダクタの一実施形態を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る巻線型インダクタの内部構造を示す概略断面図である。 本実施形態に係る巻線型インダクタの製造方法を示すフローチャートである。 本発明に係る電子部品の基材に適用される軟磁性合金粒子の集合体（成形体）とフェライトとにおける、樹脂材料の浸透に関する特性を示す図である。 本発明に係る基材とフェライトからなる基材とにおける表面近傍の断面を示す模式図である。 本発明に係る基材における表面近傍の断面を説明するための拡大模式図である。 本発明に係る基材とフェライトからなる基材とに磁性粉含有樹脂を塗布した場合における、無機フィラーの含有率と線膨張係数との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る電子部品及びその製造方法について、実施形態を示して詳しく説明する。ここでは、本発明に係る電子部品として、巻線型インダクタを適用した場合について説明する。なお、ここで示す実施形態は、本発明に係る電子部品として適用可能な一例を示すものであって、これに何ら限定されるものではない。

まず、本発明に係る電子部品として適用される巻線型インダクタの概略構成について説明する。
（巻線型インダクタ）
図１は、本発明に係る電子部品として適用される巻線型インダクタの一実施形態を示す概略斜視図である。ここで、図１（ａ）は、本実施形態に係る巻線型インダクタを上面側（上鍔部側）から見た概略斜視図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る巻線型インダクタを底面側（下鍔部側）から見た概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る巻線型インダクタの内部構造を示す概略断面図である。ここで、図２（ａ）は、図１（ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った巻線型インダクタの断面を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したＢ部を拡大した要部断面図である。

本実施形態に係る巻線型インダクタは、図１、図２に示すように、概略、ドラム型のコア部材１１と、該コア部材１１に巻回されたコイル導線１２と、コイル導線１２の端部１３Ａ、１３Ｂが接続される一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂと、上記巻回されたコイル導線１２の外周を被覆する、磁性粉含有樹脂からなる外装樹脂部１８と、を有している。

具体的には、コア部材１１は、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、コイル導線１２が巻回される柱状の巻芯部１１ａと、該巻芯部１１ａの図面上端に設けられた上鍔部１１ｂと、巻芯部１１ａの図面下端に設けられた下鍔部１１ｃとを備え、その外観はドラム型の形状を有している。

ここで、図１、図２（ａ）に示すように、上記コア部材１１の巻芯部１１ａは、所定の巻回数を得るために必要なコイル導線１２の長さをより短くできるように、断面が略円形もしくは円形であることが好ましいが、これに限定されるものではない。コア部材１１の下鍔部１１ｃの外形は、高密度実装に対応して小型化を図るために、平面視形状が略四角形もしくは四角形であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、多角形や略円形等であってもよい。また、上記コア部材１１の上鍔部１１ｂの外形は、高密度実装に対応して小型化を図るために、下鍔部１１ｃに対応して類似の形状であることが好ましく、さらに、下鍔部１１ｃと同サイズもしくは下鍔部１１ｃよりやや小さめのサイズであることが好ましい。

このように、巻芯部１１ａの上端及び下端に上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃを設けることにより、巻芯部１１ａに対するコイル導線１２の巻回位置を制御しやすくなり、インダクタの特性を安定させることができる。また、上鍔部１１ｂの四隅に適宜面取り等を施すことにより、上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃ間に、後述する外装樹脂部１８を構成する磁性粉含有樹脂を容易に充填することができる。なお、上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃの厚さは、その下限値が上記コア部材１１における巻芯部１１ａからの上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃのそれぞれの張り出し寸法を考慮して、所定の強度を満足するように適宜設定される。

また、図１（ｂ）、図２（ａ）に示すように、コア部材１１の下鍔部１１ｃの底面（外表面）１１Ｂには、巻芯部１１ａの中心軸ＣＬの延長線を挟んで一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂが設けられている。ここで、底面１１Ｂには、一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂが形成される領域（電極形成領域）に、例えば図１（ｂ）、図２（ａ）に示すように、溝１５Ａ、１５Ｂが形成されているものであってもよい。

ここで、本実施形態に係る巻線型インダクタ１０においては、上記コア部材１１の吸水率が１．０％以上、又は、空孔率が１０〜２５％である、多孔質の成形体が適用される。具体的には、本実施形態に係る巻線型インダクタにおいては、コア部材１１として、例えば、鉄（Ｆｅ）と、ケイ素（Ｓｉ）と、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には、当該軟磁性合金粒子が酸化した酸化層が形成され、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して、上記鉄よりも酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士が当該酸化層を介して結合されて構成された、多孔質の成形体を適用することができる。特に、本実施形態においては、上記鉄よりも酸化しやすい元素として、クロム（Ｃｒ）を適用することができ、上記軟磁性合金粒子は、少なくともクロムが２〜１５ｗｔ％含有されていることが好ましく、また、軟磁性合金粒子の平均粒径が概ね２〜３０μｍ程度であることがより望ましい。

このように、コア部材１１を構成する軟磁性合金粒子におけるクロムの含有率や、当該軟磁性合金粒子の平均粒径を上記の範囲内で適宜設定することにより、高い飽和磁束密度Ｂｓ（１．２Ｔ以上）と高い透磁率μ（３７以上）を実現することができるとともに、１００ｋＨｚ以上の周波数においても、粒子内で渦電流損失が生じることを抑制することができる。そして、この高い透磁率μ、及び、高い飽和磁束密度Ｂｓを有することにより、本実施形態に係る巻線型インダクタ１０は、優れたインダクタ特性（インダクタンス−直流重畳特性：Ｌ−Ｉdc特性）を実現することができる。

また、コイル導線１２は、図２（ａ）に示すように、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等からなる金属線１３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１４が形成された被覆導線が適用される。そして、コイル導線１２は、上記コア部材１１の柱状の巻芯部１１ａの周囲に巻回されるとともに、図１、図２（ａ）に示すように、一方及び他方の端部１３Ａ、１３Ｂが、絶縁被覆１４が除去された状態で、上記端子電極１６Ａ、１６Ｂにそれぞれ半田１７Ａ、１７Ｂにより導電接続されている。

ここで、コイル導線１２は、例えば直径０．１〜０．２ｍｍの被覆導線が、コア部材１１の巻芯部１１ａの周囲に３．５〜１５．５回巻回されている。コイル導線１２に適用される金属線１３は、単線に限定されるものではなく２本以上の線や、撚り線であってもよい。また、該コイル導線１２の金属線１３は、円形の断面形状を有するものに限定されるものではなく、例えば長方形の断面形状を有する平角線や、正方形の断面形状を有する四角線等を用いることもできる。また、上記端子電極１６Ａ、１６Ｂが溝１５Ａ、１５Ｂの内部に設けられる場合には、コイル導線１２の端部１３Ａ、１３Ｂの直径が、溝１５Ａ、１５Ｂの深さよりも大きくなるように設定されていることが好ましい。

なお、上述したコイル導線１２の端部１３Ａ、１３Ｂと端子電極１６Ａ、１６Ｂとの半田による導電接続とは、両者が半田を介して導電接続されている箇所を有しているものであればばよく、半田のみで導電接続されているものに限らない。例えば、端子電極１６Ａ、１６Ｂと上記コイル導線１２の端部１３Ａ、１３Ｂとが熱圧着により金属間結合で接合された箇所を有するとともに、該接合箇所を覆うように半田で被覆された構造を有しているものであってもよい。

端子電極１６Ａ、１６Ｂは、例えば図１（ｂ）、図２（ａ）に示すように、溝１５Ａ、１５Ｂ内に設けられる場合には、当該溝１５Ａ、１５Ｂに沿って延在するコイル導線１２の各端部１３Ａ、１３Ｂに接続されている。また、端子電極１６Ａ、１６Ｂは、種々の電極材料を用いることができ、例えば、銀（Ａｇ）、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）の合金、銀（Ａｇ）と白金（Ｐｔ）の合金、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）とニッケル（Ｎｉ）とスズ（Ｓｎ）の合金、チタン（Ｔｉ）と銅（Ｃｕ）の合金、クロム（Ｃｒ）とニッケル（Ｎｉ）とスズ（Ｓｎ）の合金、チタン（Ｔｉ）とニッケル（Ｎｉ）と銅（Ｃｕ）の合金、チタン（Ｔｉ）とニッケル（Ｎｉ）と銀（Ａｇ）の合金、ニッケル（Ｎｉ）とスズ（Ｓｎ）の合金、ニッケル（Ｎｉ）と銅（Ｃｕ）の合金、ニッケル（Ｎｉ）と銀（Ａｇ）の合金、リン青銅等を良好に適用することができる。これらの電極材料を用いた端子電極１６Ａ、１６Ｂとしては、例えば銀（Ａｇ）や、銀（Ａｇ）を含む合金等にガラスを添加した電極ペーストを上記溝１５Ａ、１５Ｂ内や、下鍔部１１ｃの底面１１Ｂに塗布し、所定の温度で焼き付ける形成方法により得られる焼付電極を良好に適用することができる。また、端子電極１６Ａ、１６Ｂの他の形態としては、例えばリン青銅板等からなる板状部材（フレーム）を、エポキシ系の樹脂等からなる接着剤を用いて下鍔部１１ｃの底面１１Ｂに接着する手法により得られる電極フレームも良好に適用することができる。また、端子電極１６Ａ、１６Ｂのさらに他の形態としては、例えばチタン（Ｔｉ）や、チタン（Ｔｉ）を含む合金等をスパッタリング法や蒸着法等を用いて、上記溝１５Ａ、１５Ｂ内や、下鍔部１１ｃの底面１１Ｂに金属薄膜を形成する方法により得られる電極膜も良好に適用することができる。なお、端子電極１６Ａ、１６Ｂとして、上述した焼付電極や電極膜を適用する場合には、その表面に、電解メッキによりニッケル（Ｎｉ）やスズ（Ｓｎ）等の金属メッキ層が形成されているものであってもよい。

外装樹脂部１８は、磁性粉含有樹脂が、図２（ａ）に示すように、コア部材１１の対向する上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃ間の巻芯部１１ａに巻回されたコイル導線１２の外周を被覆し、かつ、巻芯部１１ａと、上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃに囲まれた領域に充填されるように設けられている。

磁性粉含有樹脂は、巻線型インダクタ１０の使用温度範囲において所定の粘弾性を有する樹脂材料に、磁性粉や例えばシリカ（ＳｉＯ_２）等の無機材料からなる無機フィラーが所定の比率で含有されているものが適用される。より具体的には、硬化時の物性として温度に対する剛性率の変化において、ガラス状態からゴム状態に移行する過程におけるガラス転移温度が１００〜１５０℃の磁性粉含有樹脂を良好に適用することができる。

ここで、樹脂材料としては、例えばシリコン樹脂を良好に適用することができ、コア部材１１の上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃ間に磁性粉含有樹脂を装入する工程におけるリードタイムを短縮するためには、例えばエポキシ樹脂とカルボキシル基変性プロピレングリコールとの混合樹脂を適用することができる。

また、磁性粉含有樹脂に含有される無機フィラーとしては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金又はＭｎ−Ｚｎフェライト又はＮｉ−Ｚｎフェライト等からなる種々の磁性粉や、粘弾性調整のためにシリカ（ＳｉＯ_２）等を用いることができるが、所定の透磁率を有する磁性粉として、例えばコア部材１１を構成する軟磁性合金粒子と同一の組成を有する磁性粉末、あるいは、当該磁性粉末を含有するものを用いることが好ましい。この場合、上記磁性粉の平均粒径は、概ね２〜３０μｍ程度であることが好ましい。また、磁性粉含有樹脂は、磁性粉からなる無機フィラーを、概ね５０vol％以上含有していることが好ましい。

そして、本実施形態に係る巻線型インダクタ１０においては、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、多孔質のコア部材１１の上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃに、外装樹脂部１８を構成する磁性粉含有樹脂が接する領域において、上記磁性粉含有樹脂のうち樹脂材料のみが、コア部材１１に外装樹脂部１８が接する界面（すなわち、コア部材１１の表面）からコア部材１１の内部方向に所定の深さで浸透した部分１１ｄを有していることを特徴としている。ここで、樹脂材料がコア部材１１の内部方向に浸透している深さは、概ね１０〜３０μｍであることが好ましい。

このように、外装樹脂部１８を構成する磁性粉含有樹脂のうち樹脂材料のみがコア部材１１に浸透した部分を有することにより、少なくとも、コア部材１１に外装樹脂部１８が接する界面近傍の磁性粉含有樹脂に含まれる無機フィラーの比率（含有率）を相対的に上昇させて、当該磁性粉含有樹脂の線膨張係数を低下させることができるので、コア部材１１の線膨張係数との差を小さくして、巻線型インダクタ１０の使用環境の変化（特に、温度変化）に対する耐性を向上させることができる。あるいは、巻線型インダクタ１０の使用環境の変化（特に、温度変化）に対する耐性を維持しつつ、外装樹脂部１８を構成する磁性粉含有樹脂に含まれる無機フィラーの比率（含有率）を低く設定することができるので、上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃ間に磁性粉含有樹脂を充填する塗布工程において、磁性粉含有樹脂の吐出性や流動性を改善して巻線型インダクタ１０の生産性を向上させることができる。

（巻線型インダクタの製造方法）
次に、上述した巻線型インダクタの製造方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る巻線型インダクタの製造方法を示すフローチャートである。
上述した巻線型インダクタは、図３に示すように、概略、コア部材製造工程Ｓ１０１と、端子電極形成工程Ｓ１０２と、コイル導線巻回工程Ｓ１０３と、外装工程Ｓ１０４と、コイル導線接合工程Ｓ１０５と、を経て製造される。

（ａ）コア部材製造工程Ｓ１０１
コア部材製造工程Ｓ１０１においては、まず、鉄（Ｆｅ）と、ケイ素（Ｓｉ）と、クロム（Ｃｒ）とを所定の比率で含有する軟磁性合金の粒子群を原料粒子として、所定の結合剤を混合して所定の形状の成形体を形成する。具体的には、クロム２〜１５ｗｔ％、ケイ素０．５〜７ｗｔ％、残部に鉄を含有する原料粒子に、例えば熱可塑性樹脂などの結合剤（バインダ）を添加し、攪拌混合させて造粒物を得る。次いで、この造粒物を粉末成形プレスを用いて圧縮成形して成形体を形成し、例えば研削ディスクを用いてセンターレス研摩により上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃ間に、柱状の巻芯部１１ａが形成されるように凹部を形成してドラム形の成形体を得る。

次いで、得られた成形体を焼成する。具体的には、上記成形体を大気中で４００〜９００℃で熱処理する。このように、大気中で熱処理を行うことで、混合した熱可塑性樹脂を脱脂（脱バインダ処理）するとともに、もともと粒子中に存在し熱処理により表面に移動してきたクロムと、粒子の主成分である鉄を酸素と結合させながら、金属酸化物からなる酸化層を粒子表面に生成させ、かつ、隣接する粒子の表面の酸化層同士を結合させる。生成された酸化層（金属酸化物層）は、主に鉄とクロムからなる酸化物であり、粒子間の絶縁を確保しつつ、軟磁性合金粒子の集合体からなるコア部材１１を提供することができる。

ここで、上記原料粒子の例としては、水アトマイズ法で製造した粒子を適用することができ、原料粒子の形状の例として、球状、扁平状があげられる。また、上記熱処理において、酸素雰囲気下での熱処理温度を上昇させると、結合剤が分解し、軟磁性合金の粒子が酸化される。このため、成形体の熱処理条件として、大気中、４００〜９００℃で、１分以上保持することが好ましい。この温度範囲内で熱処理を行うことにより、優れた酸化層を形成することができる。より好ましくは、６００〜８００℃である。大気中以外の条件、例えば、酸素分圧が大気と同程度の雰囲気中で熱処理してもよい。還元雰囲気又は非酸化雰囲気では、熱処理により金属酸化物からなる酸化層の生成が行われないため、粒子同士が焼結し体積抵抗率が著しく低下する。また、雰囲気中の酸素濃度、水蒸気量については特に限定されないが、生産面から考慮すると、大気あるいは乾燥空気であることが望ましい。

上記熱処理において、４００℃を越える温度に設定することにより、優れた強度と優れた体積抵抗率を得ることができる。一方、熱処理温度が９００℃を超えると、強度は増加するものの、体積抵抗率の低下が発生する。また、上記熱処理温度での保持時間は、１分以上とすることにより鉄とクロムを含む金属酸化物からなる酸化層が生成されやすい。ここで、酸化層厚は一定値で飽和するため保持時間の上限はあえて設定しないが、生産性を考慮し２時間以下とすることが妥当である。

このように、熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気中の酸素量等により、酸化層の形成を制御することができるので、熱処理条件を上記範囲とすることにより、優れた強度と優れた体積抵抗率を同時に満たし、酸化層を有する軟磁性合金粒子の集合体からなるコア部材１１を製造することができる。

なお、上記ドラム形の成形体は、原料粒子を含む造粒物により形成された成形体の周側面に、センターレス研摩により凹部を形成して得る方法に限定するものではなく、例えば、上記の造粒物を粉末成形プレスを用いて乾式一体成形することによりドラム形の成形体を得ることもできる。また、コア部材１１のさらに他の製造方法としては、上述したように、予めドラム形の成形体を準備して焼成する方法に限定するものではなく、例えば、上記の造粒物により形成された成形体（周側面に凹部が形成されていない成形体）を準備した後、脱バインダ処理を行い、所定の温度で焼成した後に、当該焼結体の周側面にダイヤモンドホイール等を用いて凹部を切削加工により形成するものであってもよい。

また、コア部材１１の底面１１Ｂに溝１５Ａ、１５Ｂを形成する場合には、上記コア部材１１の製造工程において、原料粒子を含む造粒物により成形体を形成する際に、押型の表面に予め一対の突条を設けておき、該成形体の成形と同時に形成する方法のほか、例えば、得られた成形体の表面に切削加工を施して一対の溝を形成するものであってもよい。

（ｂ）端子電極形成工程Ｓ１０２
次いで、端子電極形成工程Ｓ１０２においては、上記コア部材１１の下鍔部１１ｃの溝１５Ａ、１５Ｂ内、又は、底面１１Ｂに端子電極１６Ａ、１６Ｂを形成する。ここで、端子電極１６Ａ、１６Ｂの形成方法としては、上述したように、塗布した電極ペーストを所定の温度で焼き付ける方法や、電極フレームを接着剤を用いて接着する方法、スパッタリング法や蒸着法等を用いて薄膜形成する方法等、種々の手法を適用することができる。ここでは、一例として、製造コストが最も安価で、生産性の高い手法として電極ペーストを塗布して焼き付ける方法を示す。

端子電極形成工程は、まず、電極材料（例えば銀や銅等、あるいは、これらを含む複数種類の金属材料）の粉末と、ガラスフリットとを含む電極ペーストを、上記溝１５Ａ、１５Ｂ内、又は、下鍔部１１ｃの底面１１Ｂに塗布した後、コア部材１１を熱処理することにより、端子電極１６Ａ、１６Ｂを形成する。

ここで、電極ペーストの塗布方法としては、例えばローラー転写法やパッド転写法等の転写法、スクリーン印刷法や孔版印刷法等の印刷法のほか、スプレー法やインクジェット法等を適用することができる。なお、端子電極１６Ａ、１６Ｂが、上記溝１５Ａ、１５Ｂ内に良好に収納されて、安定した幅寸法を有するためには、転写法を用いる方がより好ましい。

また、電極ペーストにおける電極材料やガラスの含有量は、用いる電極材料の種類や組成等に応じて適宜設定される。なお、電極ペーストにおけるガラスは、例えばケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、カルシウム（Ｃａ）等からなるガラス及び金属酸化物を含む組成を有している。また、下鍔部１１ｃの底面１１Ｂに電極ペーストを塗布した後のコア部材１１の熱処理（電極焼き付け処理）は、例えば、大気雰囲気中や酸素濃度１０ｐｐｍ以下のＮ_２ガス雰囲気中で、７５０〜９００℃の温度条件で実行される。このような端子電極１６Ａ、１６Ｂの形成方法により、コア部材１１と所定の電極材料からなる導電層とが強固に接着される。

（ｃ）コイル導線巻回工程Ｓ１０３
次いで、コイル導線巻回工程Ｓ１０３においては、上記コア部材１１の巻芯部１１ａに、被覆導線を所定回数巻回する。具体的には、上記コア部材１１の巻芯部１１ａが露出するように、コア部材１１の上鍔部１１ｂを巻線装置のチャックに固定する。次いで、例えば直径０．１〜０．２ｍｍの被覆導線を下鍔部１１ｃの底面１１Ｂに形成された端子電極１６Ａ、１６Ｂ（又は、溝１５Ａ、１５Ｂ）のいずれか一方側に仮固定した状態で切断してコイル導線１２の一端側とする。その後、上記チャックを回転させて被覆導線を巻芯部１１ａに、例えば３．５〜１５．５回巻回する。次いで、被覆導線を上記端子電極１６Ａ、１６Ｂ（又は、溝１５Ａ、１５Ｂ）の他方側に仮固定した状態で切断してコイル導線１２の他端側とすることにより、巻芯部１１ａにコイル導線１２が巻回されたコア部材１１が形成される。コイル導線１２の一端側及び他端側は、上述した端部１３Ａ、１３Ｂに対応する。

（ｄ）外装工程Ｓ１０４
次いで、外装工程Ｓ１０４においては、上記コア部材１１の上鍔部１１ｂと下鍔部１１ｃとの間であって、巻芯部１１ａの周囲に巻回されたコイル導線１２の外周を被覆するように、無機フィラーが所定の比率で含有された磁性粉含有樹脂からなる外装樹脂部１８が形成される。具体的には、例えばコア部材１１を構成する軟磁性合金粒子と同一の組成を有する磁性粉が含有された磁性粉含有樹脂のペーストをディスペンサーにより、コア部材１１の上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃ間の領域に吐出して、コイル導線１２の外周を被覆するように充填する。次いで、例えば１５０℃で１時間加熱して、磁性粉含有樹脂のペーストを硬化させることにより、コイル導線１２の外周を被覆する外装樹脂部１８が形成される。

ここで、コア部材１１の上鍔部１１ｂと下鍔部１１ｃとの間に吐出、充填される磁性粉含有樹脂は、無機フィラーの含有率（第１の含有率）が、例えば概ね４０vol％以上に設定され、加熱、硬化された後の磁性粉含有樹脂は、無機フィラーの含有率（第２の含有率）が、例えば概ね５０vol％以上に設定されることが望ましい。また、この外装工程において、吐出、充填された磁性粉含有樹脂が接する領域のコア部材１１（主に、上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃ；図２（ａ）参照）の表面からコア部材１１の内部に、磁性粉含有樹脂のうち樹脂材料のみが浸透した部分１１ｄが形成される。この場合の樹脂材料が浸透した部分１１ｄの深さは、概ね１０〜３０μｍに設定される。

なお、本実施形態において、上記樹脂材料が浸透した部分１１ｄの深さは、概ね、以下のような方法により測定される。まず、樹脂材料が浸透した部分１１ｄの基材について、倍率１０００〜５０００倍で写真を１０枚撮影する。次いで、撮影された各写真について、基材表面から樹脂材料の浸透した最大及び最小の距離を測定し、その中点となる距離を算出する。次いで、撮影された１０枚の写真について、算出された上記各中点の距離を平均して、当該平均値を、樹脂材料が浸透した部分１１ｄの深さと規定した。

（ｅ）コイル導線接合工程Ｓ１０５
次いで、コイル導線接合工程Ｓ１０５においては、まず、コア部材１１に巻回されたコイル導線１２の両端部１３Ａ、１３Ｂの絶縁被覆１４を剥離、除去する。具体的には、コア部材１１に巻回されたコイル導線１２の両端部１３Ａ、１３Ｂに、被覆剥離溶剤を塗布することにより、あるいは、所定のエネルギーのレーザー光を照射することにより、コイル導線１２の両端部１３Ａ、１３Ｂ近傍の絶縁被覆１４を形成する樹脂材料を溶解又は蒸発させて、完全に剥離、除去する。

次いで、絶縁被覆１４が剥離されたコイル導線１２の両端部１３Ａ、１３Ｂを、各端子電極１６Ａ、１６Ｂに半田接合して、導電接続する。具体的には、絶縁被覆１４が剥離されたコイル導線１２の両端部１３Ａ、１３Ｂを含む各端子電極１６Ａ、１６Ｂ上に、フラックスを含有する半田ペーストを、例えば孔版印刷法により塗布した後、２４０℃に加熱されたホットプレートにより加熱押圧して、半田を溶融、固着させることにより、コイル導線１２の両端部１３Ａ、１３Ｂが各端子電極１６Ａ、１６Ｂに半田１７Ａ、１７Ｂにより接合される。端子電極１６Ａ、１６Ｂへのコイル導線１２の半田接合後、フラックス残渣を除去する洗浄処理が行われる。

（作用効果の検証）
次に、本発明に係る電子部品及びその製造方法における作用効果について説明する。

ここでは、本発明に係る電子部品の電極形成方法における作用効果を検証するために、比較対象として、電子部品の基材が周知のフェライトからなる場合を示す。なお、フェライトからなる基材を有する電子部品は、例えば、上述した巻線インダクタ等をはじめとして、既に一般に市販されて種々の電子機器に搭載されているものであって、使用環境（温度や湿度等）の変化に対する耐久性や生産性の向上のために、様々な構成や手法が考案されており、市場の高い評価を受けているものである。

図４は、本発明に係る電子部品の基材に適用される軟磁性合金粒子の集合体（成形体）とフェライトとにおける、樹脂材料の浸透に関する特性を示す図である。ここで、図４（ａ）は、本発明に係る基材と、フェライトからなる基材とにおける吸水率、密度（見かけ密度、真密度）、空孔率の違いを示す表であり、図４（ｂ）は、本発明に係る基材と、フェライトからなる基材とにおける吸水率の違いを示す図である。また、図５は、本発明に係る基材とフェライトからなる基材とにおける表面近傍の断面を示す模式図である。図５（ａ）は、本発明に係る基材における表面近傍の断面を示す模式図であり、図５（ｂ）は、フェライトからなる基材における表面近傍の断面を示す模式図である。図６は、本発明に係る基材における表面近傍の断面を説明するための拡大模式図である。図６（ａ）は、本発明に係る基材における樹脂材料の浸透前の状態を示す拡大模式図であり、図６（ｂ）は、本発明に係る基材における樹脂材料の浸透後の状態を示す拡大模式図である。

上述したように、本発明に係る電子部品の基材に適用される軟磁性合金粒子の集合体は多孔質であるため、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、緻密な結晶構造を有する周知のフェライトと比較して、吸水率や空孔率が高い。具体的には、本発明に係る基材においては、例えば真密度が７．６ｇ／ｃｍ^３の基体が見かけ密度６．２ｇ／ｃｍ^３のとき、吸水率が２％、空孔率が１８．４％と高い値を示す。これに対して、フェライトからなる基材においては、例えば真密度が５．３５ｇ／ｃｍ^３の基体が見かけ密度５．３４ｇ／ｃｍ^３のとき、吸水率が０．２％、空孔率が０．２％と、本発明に係る基材に比較して概ね１／１０以下の低い値を示す。この状態を図５に示す。

すなわち、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、本発明に係る基材においては、軟磁性合金粒子の表面に酸化膜が形成され、該酸化膜を介して軟磁性合金粒子同士が結合した構造を有しているため、基材表面から内部にかけて略同様に、軟磁性合金粒子間に比較的大きな空孔が存在する。これに対して、図５（ｂ）に示すように、周知のフェライトからなる基材においては、緻密な結晶構造を有しているため、基材内部には空孔が略皆無の状態になっている。

上述した実施形態においては、このような多孔質の基材に対して、磁性粉の含有率が第１の含有率となるように設定された磁性粉含有樹脂を塗布し、硬化させることにより、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、基材内部の軟磁性合金粒子間の空孔部分に、磁性粉含有樹脂の樹脂材料（例えばエポキシ樹脂等）のみが浸透して、相対的に磁性粉の含有率が第１の含有率よりも高い第２の含有率の磁性粉含有樹脂からなる外装樹脂部１８が形成される。

次に、上述した多孔質の基材に磁性粉含有樹脂を塗布した場合における、無機フィラーの含有比率と線膨張係数との関係について検証する。
図７は、本発明に係る基材とフェライトからなる基材とに磁性粉含有樹脂を塗布した場合における、無機フィラーの含有率と線膨張係数との関係を示すグラフである。

上述したような多孔質の基材に磁性粉含有樹脂を塗布し、硬化させた場合の線膨張係数は、図７に示すように、磁性粉含有樹脂における無機フィラーの含有率の増加に伴って低下する傾向を示す。また、フェライトからなる基材に磁性粉含有樹脂を塗布し、硬化させた場合の線膨張係数は、図７に示すように、上記多孔質の基材の場合に比較して、例えば５０％程度高い値を示すとともに、磁性粉含有樹脂における無機フィラーの含有率の増加に伴って低下する傾向を示す。ここで、上述したような多孔質の基材においては、塗布された磁性粉含有樹脂のうち樹脂材料が基材内に浸透しやすいため、磁性粉含有樹脂を硬化した後の磁性粉の含有率は、例えば５〜１０vol％程度高くなる傾向を示すことが確認された。

このことから、上述した実施形態に示したような巻線型インダクタにおいて、少なくとも、コア部材１１に外装樹脂部１８が接する界面近傍の磁性粉含有樹脂に含まれる磁性粉の比率（含有率）を相対的に上昇させて、当該磁性粉含有樹脂の線膨張係数を低下させることができるので、図７に示すように、コア部材１１（特に上鍔部１１ｂ及び下鍔部１１ｃ）の線膨張係数との差を小さくして、巻線型インダクタ１０の使用環境の変化（特に、温度変化）に対する耐性を向上させることができる。したがって、電子部品の信頼性を高めることができる。

なお、上述した実施形態に示した巻線型インダクタにおいて、具体的な数値を示すと、例えば粒度６〜２３μｍの金属粉（例えばアトミクス株式会社製の4.5Ｃｒ3ＳｉＦｅ）を成形（例えば６．０〜６．６ｇ／ｃｍ^３→理論空孔率２２〜１３％）、研削、焼き付けしてドラム型のコア部材１１を製造する。次いで、当該コア部材１１の下鍔部１１ｃに端子電極１６Ａ、１６Ｂを形成した後、巻芯部１１ａに被覆導線からなるコイル導線１２を巻回する。次いで、巻回されたコイル導線１２に磁性粉含有樹脂（例えば無機フィラー含有率５５vol％）を塗布、硬化した後、端子電極１６Ａ、１６Ｂとコイル導線１２を半田接続することにより、巻線型インダクタ１０を製造した。

ここで、磁性粉含有樹脂を塗布、硬化する工程において、上述したように、磁性粉含有樹脂のうち樹脂材料のみがコア部材１１内に浸透することにより、図７に示すように、無機フィラー含有率５５vol％の磁性粉含有樹脂の線膨張係数は、樹脂材料の浸透がほとんど生じないフェライトからなる基材に磁性粉含有樹脂を塗布、硬化した場合の１４ｐｐｍ／℃程度に比較して、１０ｐｐｍ／℃程度の低い値を示すので、コア部材１１との線膨張係数の差をより小さくすることができる。したがって、上述した作用効果の検証に示したように、電子部品又は当該電子部品が搭載される電子機器において、使用環境の変化に対する耐性を向上させて、信頼性（ヒートサイクル耐性）を高めることができる。また、コア部材１１に磁性粉含有樹脂を塗布する際の吐出の流動性を維持しつつ、塗布後にコア部材１１に樹脂材料を適度に浸透させることにより、磁性粉含有樹脂の流動性や濡れ性を制御することができ、生産性を向上させることができる。なお、このときの線膨張係数（１０ｐｐｍ／℃）を、フェライトからなる基材に適用した場合、図７に示すように、無機フィラーの含有率は５９vol％程度に相当することになり、これは、磁性粉含有樹脂の吐出性及び流動性が著しく低下して、良好に塗布を行うことができない含有率に相当する。

また、本実施形態における上述したような無機フィラー含有率と線膨張係数との関係は、換言すると、次のように言及することができる。すなわち、上記と同一の組成及び構造からなるコア部材１１に端子電極１６Ａ、１６Ｂを形成し、その後、巻芯部１１ａにコイル導線１２を巻回する。次いで、巻回されたコイル導線１２の外周に磁性粉含有樹脂（例えば無機フィラー含有率４４vol％）を塗布、硬化した後、端子電極１６Ａ、１６Ｂとコイル導線１２を半田接続することにより、巻線型インダクタ１０を製造した。

ここで、この無機フィラー含有率４４vol％の磁性粉含有樹脂を塗布、硬化する工程において、上述したように、磁性粉含有樹脂のうち樹脂材料のみがコア部材１１内に浸透することにより、図７に示すように、線膨張係数は、例えば１５ｐｐｍ／℃程度の値を示す。この値は、樹脂材料の浸透がほとんど生じないフェライトからなる基材に、無機フィラーの含有率が５３vol％程度の磁性粉含有樹脂を塗布、硬化した場合の線膨張係数に相当し、無機フィラー含有率がフェライトの場合より低くても、コア部材１１の線膨張係数との差を比較的小さくすることができる。また、このとき、磁性粉含有樹脂のうち例えば５vol％の樹脂材料がコア部材１１内に浸透すると仮定すると、磁性粉含有樹脂を塗布する際の無機フィラーの含有率を低く設定することができることになる。したがって、上述した作用効果の検証に示したように、電子部品の使用環境の変化（特に、温度変化）に対する耐性をある程度維持しつつ、外装工程において、塗布する磁性粉含有樹脂の吐出性や流動性を改善して、生産性を向上させることができる。なお、このときの無機フィラーの含有率（４４vol％）を、フェライトからなる基材に適用した場合、図７に示すように、線膨張係数は２２ｐｐｍ／℃程度の高い値を示し、コア部材１１の線膨張係数との差が極端に大きくなり、これは、電子部品の使用環境の変化に対して、十分な耐性を確保できない線膨張係数に相当する。

なお、上述した実施形態においては、本発明に係る電子部品としてインダクタを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明に係る電子部品及びその製造方法は、多孔質の基材を有する電子部品に、無機フィラーを含有する樹脂材料（磁性粉含有樹脂）を塗布、硬化させて、電子部品を被覆保護するものであれば、他の電子部品であっても良好に適用することができる。

本発明は、回路基板上への面実装が可能な小型化されたインダクタ等の、外装構造を備えた電子部品に好適である。特に、多孔質の基材を有する電子部品において、使用環境に対する耐性を高めることができ極めて有効である。

１０ 巻線型インダクタ
１１ コア部材
１１ａ 巻芯部
１１ｂ 上鍔部
１１ｃ 下鍔部
１１ｄ 樹脂材料が浸透した部分
１２ コイル導線
１６Ａ、１６Ｂ 端子電極
１８ 外装樹脂部
Ｓ１０１ コア部材製造工程
Ｓ１０２ 端子電極形成工程
Ｓ１０３ コイル導線巻回工程
Ｓ１０４ 外装工程
Ｓ１０５ コイル導線接合工程

Claims (13)

1. 軟磁性合金粒子の集合体からなる基材と、
   基材に巻回された被覆導線と、
   フィラーを含む樹脂材料からなり、前記被覆導線部の外周を被覆する外装樹脂部と、
   を備え、
   前記基材は、前記外装樹脂部が接する界面から前記基材内部に前記樹脂材料が浸透していることを特徴とする電子部品。
2. 前記基材は、前記界面から前記基材内部に１０〜３０μｍの深さで前記樹脂材料が浸透していることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
3. 前記外装樹脂部を構成する前記樹脂材料は、前記フィラーを５０vol％以上含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品。
4. 前記基材は、吸水率が１．０％以上、又は、空孔率が１０〜２５％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品。
5. 前記基材は、鉄、ケイ素、及び、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する前記軟磁性合金粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該軟磁性合金粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して鉄より酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士は前記酸化層を介して結合されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子部品。
6. 前記鉄よりも酸化しやすい元素は、クロムであって、
   前記軟磁性合金は、少なくとも、クロムが２〜１５ｗｔ％含有されることを特徴とする請求項５記載の電子部品。
7. 前記電子部品は、
   柱状の巻芯部及びその両端に設けられた一対の鍔部を有する前記基材と、前記基材の前記巻芯部に巻回された前記被覆導線と、前記鍔部の外表面に設けられ、前記被覆導線の両端部が接続された一対の端子電極と、前記被覆導線部の外周を被覆するように前記一対の鍔部間に設けられた前記外装樹脂部と、を備え、
   少なくとも前記外装樹脂部が接し、前記一対の鍔部の対向する面に、前記樹脂材料が浸透していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子部品。
8. 軟磁性合金粒子の集合体からなる基材に被覆導線を巻回する工程と、
   前記被覆導線部の外周を被覆するように、前記基材の表面に、第１の含有率のフィラーを含む樹脂材料を塗布する工程と、
   前記外装樹脂部が接する界面から前記基材内部に所定の深さで、前記樹脂材料を浸透させる工程と、
   前記樹脂材料を乾燥、硬化させて、前記フィラーの含有率を前記第１の含有率よりも高い第２の含有率に変化させた前記樹脂材料からなる外装樹脂部を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
9. 前記基材に前記樹脂材料を浸透させる工程は、前記界面から前記基材内部に１０〜３０μｍの深さで前記樹脂材料を浸透させることを特徴とする請求項８記載の電子部品の製造方法。
10. 前記樹脂材料を塗布する工程は、前記樹脂材料に含有される前記フィラーの前記第１の含有率が４０vol％以上であることを特徴とする請求項８又は９記載の電子部品の製造方法。
11. 前記基材は、吸水率が１．０％以上、又は、空孔率が１０〜２５％であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
12. 前記基材は、鉄、ケイ素、及び、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する軟磁性合金の粒子群から構成され、各軟磁性合金粒子の表面には当該軟磁性合金粒子を酸化して形成した酸化層が生成され、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して鉄より酸化しやすい元素を多く含み、粒子同士は前記酸化層を介して結合されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
13. 前記鉄よりも酸化しやすい元素は、クロムであって、
    前記軟磁性合金は、少なくとも、クロムが２〜１５ｗｔ％含有されることを特徴とする請求項１２記載の電子部品の製造方法。

Images