JP2013084701A - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】巻線型インダクタ10は、多孔質のコア部材11の下鍔部11cの底面11Bであって、端子電極16A、16Bが形成される電極形成領域に、端子電極16A、16Bを形成する際に用いられる電極ペーストに含まれるガラスフリットに起因するガラス成分が、コア部材11の表面(界面)からコア部材11の内部方向に所定の深さで拡散した部分11dを有している。
【選択図】図2
Description
このようなインダクタとしては、例えば特許文献1に記載されているように、フェライトコアにコイル導線を巻回し、該コイル導線の両端をフェライトコアの該表面に設けられた一対の端子電極に接続した構造のものが知られている。ここで、フェライトコアは、巻芯部と該巻芯部の上端及び下端に設けられた一対の鍔部とを有する、いわゆるドラム型の形状を有している。このような構造を有するインダクタは、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。
本発明は、所望の電気特性及び高い信頼性を有しつつ、回路基板上への良好な高密度実装や低背実装が可能なインダクタ等の電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
基体と、
前記基体の表面に設けられ、所定の電極材料を含む電極ペーストを焼付処理して形成される焼付電極を含む電極と、
を備え、
前記基体は、前記電極が接する界面から前記基体の内部方向に、前記電極ペーストに含まれるガラスフリットに起因するガラス成分が、概ね10μm以上拡散していることを特徴とする。
前記基体は、前記ガラス成分が前記基体の内部方向に、前記電極の膜厚に対して概ね30%以上の距離で拡散していることを特徴とする。
前記電極ペーストは、前記ガラスフリットの含有率が概ね10wt%以上に設定されていることを特徴とする。
前記電極は、複数の電極層が積層された構造を有し、少なくとも、前記基体に接する最下層の前記電極層は、前記ガラスフリットを含む前記電極ペーストを焼付処理して形成される前記焼付電極からなり、前記最下層の前記電極層の上層に設けられる、最上層の前記電極層は、前記ガラスフリットを含まない、前記電極材料のみからなることを特徴とする。
前記電極は、前記複数の電極層が前記電極ペーストを焼付処理して形成される前記焼付電極からなり、少なくとも、前記最上層の前記電極層が、前記ガラスフリットを含まない、前記電極材料のみからなる前記電極ペースト、または、ガラスフリット成分が10wt%未満である、前記電極材料を焼付処理して形成される前記焼付電極からなることを特徴とする。
前記電極は、少なくとも、前記最上層の前記電極層が、前記電極材料をスパッタリング法や蒸着法等を用いて形成される金属薄膜からなることを特徴とする。
前記基体は、吸水率が1.0%以上、又は、空孔率が10〜25%の金属粉の成形体であることを特徴とする。
前記基体は、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の酸化層があり、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して前記鉄より酸化しやすい元素を多く含み、前記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。
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%含有することを特徴とする。
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体と、前記基体の前記巻芯部に巻回された被覆導線と、前記基体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前記電極と、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外装樹脂部と、を備え、
前記一対の電極が接する前記基体の外表面から内部方向に、前記一対の電極を形成するための前記電極ペーストに含まれる前記ガラス成分が、概ね10μm以上拡散していることを特徴とする。
吸水率が1.0%以上、又は、空孔率が10〜25%の金属粉の成形体からなる基体の表面に、所定の電極材料にガラスフリットが概ね10wt%以上の含有率で含まれた電極ペーストを塗布する工程と、
前記基体を700℃以上の温度で焼付処理して、前記電極材料からなる電極を形成するとともに、前記電極ペーストに含まれる前記ガラスフリットに起因するガラス成分を、前記基体の表面から内部方向に概ね10μm以上拡散させる工程と、
を含むことを特徴とする。
前記ガラス成分は、前記基体の内部方向に、前記電極の膜厚に対して概ね30%以上の距離で拡散していることを特徴とする。
吸水率が1.0%以上、又は、空孔率が10〜25%の金属粉の成形体からなる基体の表面に、所定の電極材料にガラスフリットが概ね10wt%以上の含有率で含まれた第1の電極ペーストを塗布する工程と、
前記第1の電極ペースト上に、前記電極材料のみからなる第2の電極ペーストを塗布する工程と、
前記基体を700℃以上の温度で焼付処理して、前記第1の電極ペーストからなる第1の電極層と前記第2の電極ペーストからなる第2の電極層とを形成するとともに、前記第1の電極ペーストに含まれる前記ガラスフリットに起因するガラス成分を、前記基体の表面から内部方向に概ね10μm以上拡散させる工程と、
を含むことを特徴とする。
吸水率が1.0%以上、又は、空孔率が10〜25%の金属粉の成形体からなる基体の表面に、所定の電極材料にガラスフリットが概ね10wt%以上の含有率で含まれた電極ペーストを塗布する工程と、
前記基体を700℃以上の温度で焼付処理して、前記電極材料からなる第1の電極層を形成するとともに、前記電極ペーストに含まれる前記ガラスフリットに起因するガラス成分を、前記基体の表面から内部方向に概ね10μm以上拡散させる工程と、
前記第1の電極層上に、前記電極材料をスパッタリング法や蒸着法等を用いて第2の電極層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
前記電子部品は、前記第1の電極層及び前記第2の電極層を含む複数の複数層が積層された電極を有し、少なくとも、前記第1の電極層は、前記基体に接する最下層の電極層であり、前記第2の電極層は、前記第1の電極層の上層に設けられる、最上層の電極層であることを特徴とする。
前記基体は、吸水率が1.0%以上、又は、空孔率が10〜25%の金属粉の成形体であることを特徴とする。
前記基体は、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の酸化層があり、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して前記鉄より酸化しやすい元素を多く含み、前記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。
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%含有することを特徴とする。
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、本発明は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。
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構成例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の模式図である。図3は、本実施形態に係る巻線型インダクタに適用されるコア部材を示す概略斜視図である。図4は、本実施形態に係る巻線型インダクタを回路基板上に実装した状態を示す概略断面図である。
なお、上記溝15A、15Bの深さは、例えば図2(a)に示すように、溝15A、15Bの底部に端子電極16A、16Bが形成され、かつ、当該底部にコイル導線12の端部13A、13Bが位置する状態で、コイル導線12の端部13A、13B、もしくは、該端部13A、13Bと端子電極16A、16Bを接合する半田17A、17Bの一部が、底面11Bの平坦面の高さ位置を越えて溝15A、15Bから突出するように形成されることが好ましい。また、上記溝15A、15Bの長さ方向の両端は、図1(b)、図3に示すように、下鍔部11cの互いに対向する一対の外側面に達するように形成されていることが好ましい。なお、ここで示した溝15A、15Bの形状は、本実施形態に係る巻線型インダクタに適用可能な一例を示したものに過ぎず、これに限定されるものではない。例えば、溝15A、15Bは、底部と緩斜面に加え、緩斜面と下鍔部11cの底面11Bが接する領域に、端子電極16A、16Bの幅方向を規制するための、緩斜面よりも急な傾斜を有する側壁が設けられているものであってもよい。また、下鍔部11cの底面11Bに溝を形成することなく、底面11Bの平坦面に直接端子電極16A、16Bが設けられているものであってもよい。
次に、本実施形態に係る巻線型インダクタの製造方法について説明する。
図5は、本実施形態に係る巻線型インダクタの製造方法の一例を示すフローチャートである。
コア部材製造工程S101においては、まず、鉄(Fe)と、ケイ素(Si)と、鉄よりも酸化しやすい元素とを、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、鉄よりも酸化しやすい元素として例えばクロム(Cr)を用い、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、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、上述した電極材料を含む電極ペーストを塗布し、所定の温度で焼付処理して端子電極16A、16Bを形成する。この電極形成方法は、製造コストが安価で、生産性が高いという特長を有している。
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。
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の外周に、所定の透磁率を有する磁性粉含有樹脂からなる外装樹脂部18が被覆形成される。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及び構造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。
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、本実施形態に係る電子部品及びそ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、電子部品の基体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体を有する電子部品は、例えば、上述した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、固着強度をはじめ、様々な信頼性試験において、市場の高い評価を受けているものである。
(検証例1)
図10は、本発明に係る電子部品の製造方法を適用した場合における、焼付処理条件と電極の固着強度との関係を示す実験結果である。図10(a)は、焼付温度に対する電極の半田接合性の評価結果を示す表であり、図10(b)は、焼付温度及びガラスフリット添加量に対する電極の固着強度との関係を示す実験結果である。図11は、巻線型インダクタの剥離強度試験(固着強度試験)の方法を説明するための図である。
上述した検証例1においては、電極材料として銅を用い、焼付温度に対するガラスフリット添加量及び固着強度の関係について説明した。次に、ガラスフリットの含有率と、焼付温度及び拡散距離との関係について検証する。
次に、本発明に係る電子部品及びその製造方法の第2の実施形態について説明する。
上述した第1の実施形態においては、所定量のガラスフリットを含む電極ペーストを焼付処理して、基体であるコア部材の内部にガラス成分を拡散させるとともに、コア部材表面に電極材料からなる端子電極を形成する場合について説明した。第2の実施形態においては、端子電極が2層以上の電極層により形成された構成を有している。
すなわち、上述した端子電極形成工程S102において、まず、コア部材11の電極形成領域に、銅(Cu)等の電極材料に、概ね10wt%以上の含有率のガラスフリットが含まれた第1の電極ペーストを塗布する。次いで、第1の電極ペーストの乾燥後、当該第1の電極ペースト上に、ガラスフリットを含まない第2の電極ペーストを塗布する。次いで、第2の電極ペーストの乾燥後、コア部材11を700℃以上の温度で焼付処理をして、電極層16xと電極層16yが積層された2層構造からなる端子電極16を形成する。
上述した各実施形態においては、電子部品の一例として、巻線型のインダクタを示して詳しく説明したが、本発明は、面実装型の電子部品であれば、積層型インダクタ等の他の構成を有するものであってもよい。以下、積層型インダクタの適用例について簡単に説明する。なお、ここで示す積層型インダクタの構成は、本発明が適用可能な一例を示すものであって、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
11 コア部材
11a 巻芯部
11b 上鍔部
11c 下鍔部
11d ガラス成分が拡散した部分
12 コイル導線
16、16A、16B 端子電極
16x 第1の電極層
16y 第2の電極層
20 回路基板
22 実装ランド
30 積層型インダクタ
31 部品本体
32 磁性体部
33 コイル部
34、35 端子電極
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 (18)
- 基体と、
前記基体の表面に設けられ、所定の電極材料を含む電極ペーストを焼付処理して形成される焼付電極を含む電極と、
を備え、
前記基体は、前記電極が接する界面から前記基体の内部方向に、前記電極ペーストに含まれるガラスフリットに起因するガラス成分が、概ね10μm以上拡散していることを特徴とする電子部品。 - 前記基体は、前記ガラス成分が前記基体の内部方向に、前記電極の膜厚に対して概ね30%以上の距離で拡散していることを特徴とする請求項1記載の電子部品。
- 前記電極ペーストは、前記ガラスフリットの含有率が概ね10wt%以上に設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子部品。
- 前記電極は、複数の電極層が積層された構造を有し、少なくとも、前記基体に接する最下層の前記電極層は、前記ガラスフリットを含む前記電極ペーストを焼付処理して形成される前記焼付電極からなり、前記最下層の前記電極層の上層に設けられる、最上層の前記電極層は、前記ガラスフリットを含まない、前記電極材料のみからな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。
- 前記電極は、前記複数の電極層が前記電極ペーストを焼付処理して形成される前記焼付電極からなり、少なくとも、前記最上層の前記電極層が、前記ガラスフリットを含まない、前記電極材料のみからなる前記電極ペースト、または、ガラスフリット成分が10wt%未満である、前記電極材料を焼付処理して形成される前記焼付電極からなることを特徴とする請求項4記載の電子部品。
- 前記電極は、少なくとも、前記最上層の前記電極層が、前記電極材料をスパッタリング法や蒸着法等を用いて形成される金属薄膜からなることを特徴とする請求項4記載の電子部品。
- 前記基体は、吸水率が1.0%以上、又は、空孔率が10〜25%の金属粉の成形体であ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。
- 前記基体は、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の酸化層があり、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して前記鉄より酸化しやすい元素を多く含み、前記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7のいずれかに記載の電子部品。
- 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%含有することを特徴とする請求項8記載の電子部品。 - 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体と、前記基体の前記巻芯部に巻回された被覆導線と、前記基体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前記電極と、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外装樹脂部と、を備え、
前記一対の電極が接する前記基体の外表面から内部方向に、前記一対の電極を形成するための前記電極ペーストに含まれる前記ガラス成分が、概ね10μm以上拡散していることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の電子部品。 - 基体の表面に、所定の電極材料にガラスフリットが概ね10wt%以上の含有率で含まれた電極ペーストを塗布する工程と、
前記基体を700℃以上の温度で焼付処理して、前記電極材料からなる電極を形成するとともに、前記電極ペーストに含まれる前記ガラスフリットに起因するガラス成分を、前記基体の表面から内部方向に概ね10μm以上拡散させる工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記ガラス成分は、前記基体の内部方向に、前記電極の膜厚に対して概ね30%以上の距離で拡散していることを特徴とする請求項11記載の電子部品の製造方法。
- 基体の表面に、所定の電極材料にガラスフリットが概ね10wt%以上の含有率で含まれた第1の電極ペーストを塗布する工程と、
前記第1の電極ペースト上に、前記電極材料のみからなる第2の電極ペーストを塗布する工程と、
前記基体を700℃以上の温度で焼付処理して、前記第1の電極ペーストからなる第1の電極層と前記第2の電極ペーストからなる第2の電極層とを形成するとともに、前記第1の電極ペーストに含まれる前記ガラスフリットに起因するガラス成分を、前記基体の表面から内部方向に概ね10μm以上拡散させる工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。 - 基体の表面に、所定の電極材料にガラスフリットが概ね10wt%以上の含有率で含まれた電極ペーストを塗布する工程と、
前記基体を700℃以上の温度で焼付処理して、前記電極材料からなる第1の電極層を形成するとともに、前記電極ペーストに含まれる前記ガラスフリットに起因するガラス成分を、前記基体の表面から内部方向に概ね10μm以上拡散させる工程と、
前記第1の電極層上に、前記電極材料をスパッタリング法や蒸着法等を用いて第2の電極層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記電子部品は、前記第1の電極層及び前記第2の電極層を含む複数の複数層が積層された電極を有し、少なくとも、前記第1の電極層は、前記基体に接する最下層の電極層であり、前記第2の電極層は、前記第1の電極層の上層に設けられる、最上層の電極層であることを特徴とする請求項13又は14に記載の電子部品の製造方法。
- 前記基体は、吸水率が1.0%以上、又は、空孔率が10〜25%の金属粉の成形体であることを特徴とする請求項11乃至15のいずれかに記載の電子部品。
- 前記基体は、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の酸化層があり、当該酸化層は当該軟磁性合金粒子に比較して前記鉄より酸化しやすい元素を多く含み、前記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11乃至16のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 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%含有することを特徴とする請求項17記載の電子部品の製造方法。
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