JP2017123406A - コイル部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】外部端子と磁性樹脂層との密着性を確保できるコイル部品を提供する。
【解決手段】コイル部品1は、互いに対向する第1面1aと第2面1bを含む。コイル部品1は、スパイラル状に形成されたコイル導体21、22と、コイル導体を覆う絶縁樹脂層35と、絶縁樹脂層の第1面側に設けられる一方、絶縁樹脂層の第2面側に設けられない磁性樹脂層40と、磁性樹脂層の少なくとも第1面側の一面に設けられ、コイル導体に電気的に接続された外部端子61、62とを有する。磁性樹脂層40は、樹脂および金属磁性粉のコンポジット材料からなる。外部端子61、62は、磁性樹脂層の樹脂および金属磁性粉に接触する金属膜63を含む。
【選択図】図3

Description

本発明は、コイル部品に関する。
従来、コイル部品としては、特開2014−13815号公報(特許文献1)に記載されたものがある。このコイル部品は、基板と、基板の両面に設けられたスパイラル状のコイル導体と、コイル導体を覆う絶縁樹脂層と、絶縁樹脂層の上下を覆う磁性樹脂層と、磁性樹脂層の一面に絶縁層を介して設けられた外部端子とを有する。このようなコイル部品では、外部端子は、例えば金属粉を含有する樹脂ペーストをスクリーン印刷などで塗布した樹脂電極膜からなる。
特開2014−13815号公報
ところで、本願発明者は、現在、コイル部品の第1面からの磁束漏れを抑制しつつ、コイル部品の第1面と反対側の第2面からの磁界の発生の妨げを防止したコイル部品を考えている。このコイル部品は、コイル導体と、コイル導体を覆う絶縁樹脂層と、絶縁樹脂層の第1面側に設けられる一方、絶縁樹脂層の第2面側に設けられない磁性樹脂層とを有する。
しかしながら、このコイル部品を実際に作製すると、熱によりコイル部品が第1面側または第2面側に反る場合があることが分かった。これは、コイル部品の第1面と第2面とでは、絶縁樹脂層と磁性樹脂層との熱膨張係数の差が生じるためである。このとき、コイル部品の磁性樹脂層の第1面側に樹脂電極膜からなる外部端子を設け、当該コイル部品を基板に実装すると、実装時の加熱や動作時の発熱、周囲温度の上昇などによって磁性樹脂層が反り、基板と接合された外部端子が磁性樹脂層から剥がれる可能性がある。
そこで、本発明の課題は、外部端子と磁性樹脂層との密着性を確保できるコイル部品を提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明のコイル部品は、
互いに対向する第1面と第2面を含むコイル部品であって、
スパイラル状に形成されたコイル導体と、
前記コイル導体を覆う絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層の前記第1面側に設けられる一方、前記絶縁樹脂層の前記第2面側に設けられない磁性樹脂層と、
前記磁性樹脂層の少なくとも前記第1面側の一面に設けられ、前記コイル導体に電気的に接続された外部端子と
を備え、
前記磁性樹脂層は、樹脂および金属磁性粉のコンポジット材料からなり、
前記外部端子は、前記磁性樹脂層の前記樹脂および前記金属磁性粉に接触する金属膜を含む。
本発明のコイル部品によれば、外部端子は、磁性樹脂層の樹脂および金属磁性粉に接触する金属膜を含むので、金属膜と磁性樹脂層との密着性を確保でき、外部端子と磁性樹脂層との密着性も確保できる。したがって、コイル部品に反りが発生したとしても、外部端子を磁性樹脂層から剥がれ難くすることができる。また、金属膜の膜強度を確保できるため、外部端子自体の強度も確保でき、コイル部品の反りによる外部端子の破壊を低減することができる。
また、コイル部品の一実施形態では、
前記磁性樹脂層の前記一面から端面が露出するように前記磁性樹脂層に埋め込まれ、前記コイル導体に電気的に接続された内部電極を有し、
前記外部端子の前記金属膜は、前記内部電極の前記端面に接触し、前記金属膜の前記端面側の面積は、前記端面の面積よりも大きい。
前記実施形態によれば、外部端子の金属膜は、内部電極の端面に接触し、金属膜の端面側の面積は、端面の面積よりも大きい。これにより、半田と接合する外部端子の第1面側の面積をコイル部品の幅に対して大きくすることができ、外部端子を半田により接合する際に、コイル部品の姿勢が安定して、コイル部品の実装安定性を向上できる。また、実装安定性を向上させる際に内部電極の端面の面積を大きくする必要がなく、磁性樹脂層の体積の減少を抑えて、特性の低下を防止できる。さらに、実装時に内部電極が半田と触れないため、内部電極の半田食われを抑制できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記外部端子は、前記金属膜と、前記金属膜の前記第1面側を覆う被覆膜とを有する。
前記実施形態によれば、外部端子は、金属膜と、金属膜の第1面側を覆う被覆膜とを有するので、例えば、金属膜に電気抵抗の低い(低抵抗)な材料を、被覆膜に耐半田食われ性や半田濡れ性の高い材料を用いることで、導電性、信頼性および半田接合性に優れた外部端子を構成することができるなど、外部端子の設計自由度が向上する。
また、コイル部品の一実施形態では、
前記外部端子は、複数あり、前記複数の外部端子のそれぞれの前記金属膜は、前記磁性樹脂層の前記一面に設けられ、
前記磁性樹脂層の前記一面における前記金属膜が設けられていない部分に、樹脂膜が設けられている。
前記実施形態によれば、磁性樹脂層の一面における金属膜が設けられていない部分に、樹脂膜が設けられているので、複数の金属膜(外部端子)の間の絶縁性を向上できる。また、樹脂膜が金属膜のパターン形成時のマスク代わりとなり、製造効率が向上する。樹脂膜は、樹脂から露出する金属磁性粉を覆うので、金属磁性粉の外部への露出を防止することができる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記外部端子は、前記樹脂膜よりも前記一面と反対側に突出している。
前記実施形態によれば、外部端子は、樹脂膜よりも突出しているので、外部端子の実装安定性を向上できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記樹脂膜は、絶縁材料からなるフィラーを含有する。
前記実施形態によれば、樹脂膜は、絶縁材料からなるフィラーを含有するので、外部端子間の絶縁性を向上できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記樹脂膜は、フィラーを含有しない。
前記実施形態によれば、樹脂膜は、フィラーを含有しないので、絶縁樹脂層の熱膨張係数と樹脂膜の熱膨張係数との差が小さくなり、第1面側または第2面側へのコイル部品の反りを低減でき、外部端子の磁性樹脂層からの剥離や、外部端子の破壊を低減できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記金属膜の厚みは、前記コイル導体の厚みの1/5以下である。
前記実施形態によれば、金属膜の厚みは、コイル導体の厚みの1/5以下であり、コイル導体よりも十分に薄いため、コイル部品を低背化できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記金属膜の厚みは、1μm以上でかつ10μm以下である。
前記実施形態によれば、金属膜の厚みは、1μm以上でかつ10μm以下であるので、コイル部品を低背化できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記金属膜の材料と前記内部電極の材料とは、同種金属である。
前記実施形態によれば、金属膜の材料と内部電極の材料とは、同種金属であるので、接続信頼性を向上できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記磁性樹脂層は、前記一面の一部に凹部を有し、前記金属膜は、前記凹部に充填されている。
前記実施形態によれば、金属膜は、磁性樹脂層の凹部に充填されているので、金属膜と磁性樹脂層との密着性を向上できる。
また、コイル部品の一実施形態では、前記金属膜は、前記金属磁性粉の外面に沿って前記磁性樹脂層の内部側に回り込んでいる。
前記実施形態によれば、金属膜は、金属磁性粉の外面に沿って磁性樹脂層の内部側に回り込んでいるので、金属磁性粉と接触する面積が増えることにより金属磁性粉と強固に接合されるとともに、凹部の形状に沿って磁性樹脂層と接触することによるアンカー効果を得ることができ、金属膜と磁性樹脂層との密着性を向上できる。
本発明のコイル部品によれば、外部端子は、磁性樹脂層の樹脂および金属磁性粉に接触する金属膜を含むので、外部端子と磁性樹脂層との密着性を向上できる。
本発明のコイル部品を含む厚み検出装置の第1実施形態を示す簡略構成図である。 厚み検出回路の回路図である。 コイル部品の第1実施形態を示す断面図である。 図3のA部の拡大図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 本発明のコイル部品の製法の第1実施形態を説明する説明図である。 コイル部品の第1実施例を示す断面画像である。
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明のコイル部品を含む厚み検出装置の第1実施形態を示す簡略構成図である。図1に示すように、厚み検出装置100は、例えば、ATM(Automatic Teller Machine)などに組み込まれ、紙幣の厚みを検出する。厚み検出装置100は、搬送路Mの上方に配置され、搬送路MのX方向に向けて搬送される紙葉類Pの厚みを検出する。
厚み検出装置100は、ケーシング110と、ケーシング110内に配置された実装基板120、コイル部品1および厚み検出回路130と、ケーシング110の搬送路M側の開口部110bに配置されたローラ150とを有する。
実装基板120は、取付部110aを介して、ケーシング110内に取り付けられている。コイル部品1は、実装基板120の搬送路M側の面に取り付けられている。厚み検出回路130は、実装基板120の搬送路Mと反対側の面に取り付けられている。ローラ150は、回転自在で、かつ、開口部110bから進退自在となるように、ケーシング110に取り付けられる。ローラ150は、コイル部品1に対向して配置され、コイル部品1に接近または離隔自在となる。
ローラ150は、紙葉類Pに当接した状態で回転されるとともに、紙葉類Pの厚みに応じてコイル部品1の方向に変位する。すなわち、ローラ150は、紙葉類Pの厚みを変位量として検出する。コイル部品1は、高周波信号が印加されて、高周波磁界を発生する。ローラ150は、導体からなり、コイル部品1から発生する磁界により渦電流を発生する。
図2に示すように、厚み検出回路130は、紙葉類Pの厚みを電気的に検出する回路であり、発振回路131、抵抗132、コンデンサ133、検波回路134および増幅回路135から構成される。発振回路131は、抵抗132を介して、高周波信号を出力する。コイル部品1(コイル導体)の一端は、抵抗132を介して、発振回路131に接続され、コイル部品1(コイル導体)の他端は、コンデンサ133を介して、接地される。
検波回路134は、発振回路131からの高周波信号の振幅に応じた直流信号を取り出す回路である。この直流信号は、後述するローラ150とコイル部品1との間の距離(紙葉類Pの厚み)に比例する信号である。増幅回路135は、検波回路134より入力される直流信号を増幅する。この増幅回路135の出力信号は、厚み検出結果としての紙葉類Pの厚みに対応する。
前記厚み検出装置100の動作について説明する。
発振回路131が駆動されると、発振回路131からは、抵抗132を介して、高周波信号がコイル部品1へ供給される。これにより、コイル部品1に高周波電流が流れ、コイル部品1の周囲に高周波磁界が発生する。
このような状態で紙葉類PがX方向に搬送されると、ローラ150は、紙葉類Pの表面に当接した状態で回転するとともに、紙葉類Pの厚みに応じてコイル部品1の方向に変位する。
ここで、ローラ150がコイル部品1に接近する方向に変位した場合、コイル部品1からの高周波磁界に伴う渦電流損が大きくなるため、発振回路131からの高周波信号の振幅が小さくなる。
一方、ローラ150がコイル部品1から離隔する方向に変位した場合、コイル部品1からの高周波磁界に伴う渦電流損が小さくなるため、発振回路131からの高周波信号の振幅が大きくなる。
このように、ローラ150とコイル部品1との間の距離は、発振回路131からの高周波信号の振幅に比例する。すなわち、ローラ150とコイル部品1との間の距離が紙葉類Pの厚みに比例することから、発振回路131からの高周波信号の振幅は、紙葉類Pの厚みに比例する。
そして、発振回路131からの高周波信号は、検波回路134により検波される。すなわち、検波回路134からは、高周波信号の振幅に応じた直流信号が増幅回路135へ出力される。これにより、直流信号は、増幅回路135により増幅される。この増幅回路135の出力信号は、紙葉類Pの厚みに対応する信号である。このように、厚み検出装置100は、搬送された紙葉類Pの厚みを、増幅回路135からの信号として出力する。
図3は、コイル部品1の第1実施形態を示す断面図である。図1と図3に示すように、コイル部品1は、例えば全体として直方体形状の部品であり、互いに対向する第1面1aと第2面1bを含む。第1面1aは、実装基板120に実装される側となる実装面である。第2面1bは、ローラ150(被検出導体の一例)に対向する側となる検出面であり、ローラ150に向かって磁界を発生する。なお、第1面1aは、コイル部品1の実装面側の表面であり、具体的には、後述する第1、第2外部端子61,62および樹脂膜65の表面から構成される。なお、コイル部品1の形状は、互いに対向する第1面1aと第2面1bを含む形状であれば特に限定されず、例えば円柱状や多角形柱状、円錐台形状、多角錐台形状などであってもよい。
コイル部品1は、コイル基板5と、コイル基板5の一部を覆う磁性樹脂層40とを有する。コイル基板5は、2層のコイル導体21,22(第1コイル導体21および第2コイル導体22)と、2層のコイル導体21,22を覆う絶縁樹脂層35とを有する。
第1、第2コイル導体21,22は、下層から上層に順に、配置される。第1、第2コイル導体21,22は、例えば、Cu、Ag、Auなどの低抵抗な金属によって構成される。好ましくは、セミアディティブ工法によって形成されるCuめっきを用いることで、低抵抗でかつ狭ピッチなコイル導体を形成できる。
第1コイル導体21は、例えば、外周から内周に向かって時計回りとなる平面スパイラル状である。第2コイル導体22は、例えば、内周から外周に向かって時計周りとなる平面スパイラル状である。なお、図3では、コイル導体21,22のターン数を実際よりも少なく描いている。
第1コイル導体21の外周部21aは、第2コイル導体22と同層に設けられ第2コイル導体22に接続されていない引出配線25と、この引出配線25より上層の第1内部電極11とを介して、第1外部端子61に接続される。同様に、第2コイル導体22の外周部22aは、この外周部22aより上層の第2内部電極12を介して、第2の外部端子62に接続される。
第1コイル導体21の内周部と第2コイル導体22の内周部は、接続ビア(不図示)を介して、互いに電気的に接続される。これにより、第1外部端子61から入力された信号が、第1コイル導体21と第2コイル導体22とを順に経由して、第2外部端子62から出力される。
第1、第2コイル導体21,22の中心軸は、同心上に配置され、第1面1aと第2面1bに交差する。この実施形態では、第1、第2コイル導体21,22の中心軸は、第1面1aと第2面1bに直交している。
絶縁樹脂層35は、ベース絶縁樹脂30および第1、第2絶縁樹脂31,32を有する。ベース絶縁樹脂30および第1、第2絶縁樹脂31,32は、下層から上層に順に、配置される。絶縁樹脂30〜32の材料は、例えば、エポキシ系樹脂やビスマレイミド、液晶ポリマ、ポリイミドなどからなる有機絶縁材料の単独材料もしくは、これら有機絶縁材料とシリカフィラーなどの無機フィラー材料や、ゴム系材料からなる有機系フィラーなどとの組み合わせからなる絶縁材料である。好ましくは、全ての絶縁樹脂30〜32は、同一材料で構成される。この実施形態では、全ての絶縁樹脂30〜32は、シリカフィラーを含有したエポキシ樹脂で構成される。
第1コイル導体21は、ベース絶縁樹脂30上に積層される。第1絶縁樹脂31は、第1コイル導体21に積層され、第1コイル導体21を覆う。第2コイル導体22は、第1絶縁樹脂31上に積層される。第2絶縁樹脂32は、第2コイル導体22に積層され、第2コイル導体22を覆う。
磁性樹脂層40は、絶縁樹脂層35の第1面1a側に設けられる一方、絶縁樹脂層35の第2面1b側に設けられない。さらに、磁性樹脂層40は、第1、第2コイル導体21,22の内径および絶縁樹脂層35の内径孔部35aに設けられている。つまり、磁性樹脂層40は、絶縁樹脂層35の内径孔部35aに設けられた内部分41と、絶縁樹脂層35の第1面1a側の端面に設けられた端部分42とを有する。内部分41は、コイル部品1の内磁路を構成し、端部分42は、コイル部品1の外磁路を構成する。また、磁性樹脂層40の端部分42は、絶縁樹脂層35の第1面1a側の端面および内部分41を覆う形状を有しており、これにより、磁性樹脂層40は第1面1a側に主面として一面43を有する。
磁性樹脂層40は、樹脂45および金属磁性粉46のコンポジット材料からなる。樹脂45は、例えば、エポキシ系樹脂やビスマレイミド、液晶ポリマ、ポリイミドなどからなる有機絶縁材料である。金属磁性粉46は、例えば、FeSiCrなどのFeSi系合金、FeCo系合金、NiFeなどのFe系合金、または、それらのアモルファス合金である。金属磁性粉46の含有率は、好ましくは、磁性樹脂層40に対して、20Vol%以上70Vol%以下である。
第1、第2内部電極11,12は、磁性樹脂層40に埋め込まれ、第1、第2コイル導体21,22に電気的に接続される。第1、第2内部電極11,12の端面11a,12aは、磁性樹脂層40の第1面1a側の一面43から露出する。ここで、露出とは、コイル部品1の外部への露出だけではなく、他の部材への露出、つまり、他の部材との境界面での露出も含むものとする。第1、第2内部電極11,12は、例えば、第1、第2コイル導体21,22と同じ材料から構成される。
第1、第2外部端子61,62は、磁性樹脂層40の少なくとも一面43側に設けられる。外部端子61,62は、第1、第2内部電極11,12を介して、コイル導体21,22に電気的に接続される。
第1、第2外部端子61,62は、それぞれ、金属膜63と、金属膜63の第1面1a側を覆う被覆膜64とを有する。金属膜63は、磁性樹脂層40の一面43に接触する。金属膜63は、例えば、Cu、Ag、Auなどの低抵抗な金属によって構成される。金属膜63の材料は、好ましくは、第1、第2内部電極11,12の材料と同種の金属であり、この場合、金属膜63と第1、第2内部電極11,12との接続信頼性を向上できる。金属膜63は、好ましくは、無電解めっきにより形成される。なお、金属膜63は、電解めっきやスパッタリング、蒸着などにより形成されるようにしてもよい。被覆膜64は、例えば、Sn、NiまたはAuあるいはこれらを含む合金などの耐半田食われ性や半田濡れ性の高い材料によって構成され、金属膜63上にめっきやスパッタリング、蒸着などにより形成される。このように、第1、第2外部端子61、62は、金属膜63に低抵抗な材料を、被覆膜64に耐半田食われ性や半田濡れ性の高い材料を用いることができる。すなわち、導電性、信頼性および半田接合性に優れた第1、第2外部端子61,62を構成することができるなど、第1、第2外部端子61,62の設計自由度が向上する。また、被覆膜64は、積層構造を有してもよく、例えばCuの層の表面をSnの層及びAuの層で覆う構成などであってもよい。さらに、被覆膜64は必須の構成ではなく、被覆膜64を備えない構成であってもよい。
図4は、図3のA部の拡大図である。図3と図4に示すように、第1外部端子61の金属膜63は、磁性樹脂層40の樹脂45および金属磁性粉46と第1内部電極11の端面11aとに接触する。第1外部端子61の金属膜63の端面11a側の面積は、端面11aの面積よりも大きい。なお、第2外部端子62の金属膜63も、第1外部端子61の金属膜63と同様の構成を有する。これにより、第1、第2外部端子61,62の第1面1a側の面積、すなわち、第1、第2外部端子61,62の実装面側の面積を端面11a,12aの面積よりも大きくすることができる。この結果、半田と接合する第1、第2外部端子61,62の面積をコイル部品1の幅に対して大きくすることができ、第1、第2外部端子61,62を半田により接合する際に、コイル部品1の姿勢が安定して、コイル部品1の実装安定性を向上できる。また、このように、実装安定性を向上させる際に第1、第2内部電極11,12の端面11a,12aの面積を大きくする必要がなく、端面11a,12aの面積の増加による磁性樹脂層40の体積の減少を抑えて、特性(インダクタンス値)の低下を防止できる。なお、ここでコイル部品1の幅とは、コイル部品1の実装面における幅であり、例えば、金属膜63が配置される側の主面(第1面1a)における辺の長さを指す。具体的には、例えば図3において、コイル部品1の紙面左側に位置する主面における紙面と垂直な方向に沿った側の辺の長さを指す。
さらに、実装時に第1、第2内部電極11,12が半田と触れないため、第1、第2内部電極11,12の半田食われを抑制できる。
磁性樹脂層40の一面43は、研削により形成された研削面である。このため、一面43において、金属磁性粉46が樹脂45から露出している。また、磁性樹脂層40は一面43の一部に、研削時の金属磁性粉46の脱粒により設けられた凹部45aを樹脂45部分に有している。
特に、金属膜63は、樹脂45の凹部45aに充填されている。これにより、アンカー効果が得られ、金属膜63と磁性樹脂層40との密着性を向上できる。また、後述するように、金属膜63は、金属磁性粉46の外面に沿って磁性樹脂層40の内部側に回り込む。つまり、金属膜63は、金属磁性粉46の外面に沿って、樹脂45と金属磁性粉46との間の隙間に入り込む。これにより、金属膜63は、金属磁性粉46と接触する面積が増えることにより金属磁性粉46と強固に接合されるとともに、樹脂45の凹形状に沿って磁性樹脂層40と接触することによるアンカー効果を得ることができ、金属膜63と磁性樹脂層40との密着性を向上できる。なお、金属膜63を凹部45aに充填するためには、例えば、後述するように金属膜63を無電解めっきにより形成すればよい。また、金属膜63は、凹部45aの全体に充填されている場合だけに限られず、凹部45aの一部に充填されていてもよい。
金属膜63の厚みは、第1、第2コイル導体21,22のそれぞれの厚みの1/5以下である。具体的に述べると、金属膜63の厚みは、1μm以上でかつ10μm以下である。金属膜63の厚みは、好ましくは、5μm以下がよい。これにより、コイル部品1を低背化できる。なお、金属膜63の厚みが1μm以上であることにより、金属膜63を良好に製造でき、金属膜63の厚みが10μm以下であることにより、コイル部品1を低背化できる。
磁性樹脂層40の一面43における金属膜63が設けられていない部分に、樹脂膜65が設けられている。樹脂膜65は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド等の電気絶縁性が高い樹脂材料から構成される。これにより、第1、第2外部端子61,62(金属膜63)の間の絶縁性を向上できる。また、樹脂膜65が金属膜63のパターン形成時のマスク代わりとなり、製造効率が向上する。樹脂膜65は、樹脂45から露出する金属磁性粉46を覆うので、金属磁性粉46の外部への露出を防止することができる。
第1、第2外部端子61,62は、樹脂膜65よりも一面43と反対側に突出している。すなわち、第1、第2外部端子61,62の厚みは、樹脂膜65の膜厚よりも大きく、これにより、第1、第2外部端子61,62を半田接合するときの実装安定性を向上できる。
樹脂膜65は、絶縁材料からなるフィラーを含有してもよい。これにより、第1、第2外部端子61,62間の絶縁性を向上できる。または、樹脂膜65は、フィラーを含有しなくてもよい。樹脂膜65がフィラーを含有しない場合、樹脂膜65の熱膨張係数と磁性樹脂層40の熱膨張係数との差が小さくなるため、熱膨張係数の差による第1面1a側または第2面1b側へのコイル部品1の反りを低減でき、外部端子61,62の磁性樹脂層40からの剥離や、外部端子61,62の破壊を低減できる。
次に、コイル部品1の製造方法について説明する。
図5Aに示すように、基台50を準備する。基台50は、絶縁基板51と、絶縁基板51の両面に設けられたベース金属層52とを有する。この実施形態では、絶縁基板51は、ガラスエポキシ基板であり、ベース金属層52は、Cu箔である。後述するように基台50が剥離されることにより、基台50の厚みは、コイル部品1の厚みに影響を与えないため、加工上のそりなどの理由から適宜取り扱いやすい厚さのものを用いればよい。
そして、図5Bに示すように、基台50の一面上にダミー金属層60を接着する。この実施形態では、ダミー金属層60は、Cu箔である。ダミー金属層60は、基台50のベース金属層52と接着されるので、ダミー金属層60は、ベース金属層52の円滑面に接着される。このため、ダミー金属層60とベース金属層52の接着力を弱くすることができて、後工程において、基台50をダミー金属層60から容易に剥がすことができる。好ましくは、基台50とダミー金属層60を接着する接着剤は、低粘着接着剤とする。また、基台50とダミー金属層60の接着力を弱くするために、基台50とダミー金属層60の接着面を光沢面とすることが望ましい。
その後、基台50に仮止めされたダミー金属層60上にベース絶縁樹脂30を積層する。このとき、ベース絶縁樹脂30を真空ラミネータにより積層してから熱硬化する。
そして、図5Cに示すように、ベース絶縁樹脂30上に、第1コイル導体21と、内磁路に対応する第1犠牲導体71とを設ける。このとき、第1コイル導体21、第1犠牲導体71を、セミアディティブ工法により、同時に形成する。
そして、図5Dに示すように、第1コイル導体21および第1犠牲導体71を第1絶縁樹脂31で覆う。このとき、第1絶縁樹脂31を真空ラミネータで積層してから熱硬化する。
そして、図5Eに示すように、第1絶縁樹脂31の一部にビアホール31aを設けて、第1コイル導体21の外周部21aを露出させ、第1絶縁樹脂31の一部に開口部31bを設けて、第1犠牲導体71を露出させる。ビアホール31aおよび開口部31bは、レーザ加工により形成される。
そして、図5Fに示すように、第1絶縁樹脂31上に第2コイル導体22を設ける。また、引出配線25を第1絶縁樹脂31のビアホール31aに設けて第1コイル導体21の外周部21aに接続させる。また、第1絶縁樹脂31の開口部31b内の第1犠牲導体71上に、内磁路に対応する第2犠牲導体72を設ける。
そして、図5Gに示すように、第2コイル導体22および第2犠牲導体72を第2絶縁樹脂32で覆う。
そして、図5Hに示すように、第2絶縁樹脂32の一部に開口部32bを設けて、第2犠牲導体72を露出させる。
そして、図5Iに示すように、第1、第2犠牲導体71,72を取り除き、第1、第2絶縁樹脂31,32に、内磁路に対応する内径孔部35aを設ける。第1、第2犠牲導体71,72は、エッチングにより除去される。犠牲導体71,72の材料は、例えば、コイル導体21,22の材料と同じである。このようにして、コイル導体21,22および絶縁樹脂30〜32により、コイル基板5を形成する。
そして、図5Jに示すように、コイル基板5の端部を基台50の端部とともにカットライン10で切り落とす。カットライン10は、ダミー金属層60の端面よりも内側に位置する。
そして、図5Kに示すように、基台50(ベース金属層52)の一面とダミー金属層60との接着面で基台50をダミー金属層60から剥がし、ダミー金属層60をエッチングにより取り除く。その後、第2絶縁樹脂32の一部にビアホール32aを設けて、第2コイル導体22の外周部22aを露出させる。
そして、図5Lに示すように、第2絶縁樹脂32のビアホール32aに第1、第2内部電極11,12を設け、第1内部電極11を引出配線25に接続させ、第2内部電極12を第2コイル導体22の外周部22aに接続させる。第1、第2内部電極11,12は、セミアディティブ工法により、形成される。
そして、図5Mに示すように、コイル基板5の第2絶縁樹脂32側の片面を磁性樹脂層40で覆う。このとき、コイル基板5の積層方向の片側に、シート状に成形した磁性樹脂層40を複数枚配置し、真空ラミネータもしくは真空プレス機により、加熱圧着させ、その後硬化処理をする。そして、磁性樹脂層40は、絶縁樹脂層35の内径孔部35aに充填されて内磁路を構成し、絶縁樹脂層35の片面に設けられて外磁路を構成する。
そして、図5Nに示すように、バックグラインダー等により、磁性樹脂層40を研削加工して、チップの厚みを調整する。この際、第1、第2内部電極11,12の端面11a,12aは、磁性樹脂層40の一面43から露出する。また、磁性樹脂層40を研削することで、磁性樹脂層40の研削面(一面43)から金属磁性粉46が露出する。この際、金属磁性粉46の脱粒により、磁性樹脂層40の研削面の一部(樹脂45部分)において、凹部45aが形成される場合がある。
そして、図5Oに示すように、磁性樹脂層40の一面43上に、スクリーン印刷にて樹脂膜65を形成する。このとき、樹脂膜65には、外部端子61,62に対応する位置に開口部を設ける。なお、開口部はフォトリソグラフィー等で形成してもよい。また、第1、第2内部電極11,12の端面11a,12aが露出するように、開口部を配置する。そして、樹脂膜65の開口部に、無電解めっきにより、金属膜63を形成する。なお、金属膜63をスパッタリングや蒸着、電解めっきなどで形成してもよい。
その後、図5Pに示すように、金属膜63を覆うように、被覆膜64を形成して、外部端子61,62を形成する。被覆膜64は、例えば、無電解めっき等の方法で形成されたNiやAu、Snなどのメッキである。最後に、コイル基板5をダイシングやスクライブにより個片化することにより、コイル部品1を形成する。
なお、上記はコイル部品1の製造方法の一例であって、これに限られず、例えば、図5Jにおける切り落としと、最後の個片化をまとめて行ってもよい。また、被覆膜64をバレルめっきやスパッタリング、蒸着などによって形成してもよい。
ここで、コイル部品1における外部端子61,62と磁性樹脂層40との密着性について、説明する。コイル部品1の外部端子61,62などには、一般的にCuなどの導電体の金属粉を含有する樹脂ペーストをスクリーン印刷などで塗布した樹脂電極膜を用いることが多い。すなわち、外部端子は、磁性樹脂層に接触する樹脂電極膜を含むことが一般的である。この場合、樹脂電極膜と磁性樹脂層との密着性や、樹脂電極膜自体の膜強度、導電性を確保するためには、樹脂電極膜の膜厚をある程度大きくする必要がある。しかし、コイル部品1のような電子部品においては、低背化の観点などから、外部端子の厚みには制限が課せられる場合が多い。特に、実際に作成したコイル部品1では、磁性樹脂層40が第1面1a側にのみ設けられているため、絶縁樹脂層35(第2面1b)と磁性樹脂層40(第1面1a)との間で熱膨張係数の差が発生し、熱によりコイル部品1が第1面1a側または第2面1b側に反る場合があることが分かった。このような膜厚の制限およびコイル部品の反りにより、コイル部品1の構成において、外部端子61,62が樹脂電極膜を含む場合は、十分な密着性、膜強度および導電性を確保できない可能性がある。一方、前記コイル部品1によれば、外部端子61,62は、磁性樹脂層40の樹脂45および金属磁性粉46に接触する金属膜63を含む。金属膜63は、樹脂電極膜と比較して、膜厚を小さくしても磁性樹脂層40との密着性や、金属膜63自体の膜強度、導電性の低下率が低い。このため、コイル部品1では、金属膜63と磁性樹脂層40との密着性を確保でき、外部端子61,62と磁性樹脂層40との密着性も確保できる。したがって、コイル部品1に反りが発生したとしても、外部端子61,62を磁性樹脂層40から剥がれ難くすることができる。また、コイル部品1では、金属膜63の膜強度を確保できるため、外部端子61,62自体の強度も確保でき、コイル部品1の反りによる外部端子の破壊を低減することができる。さらに、コイル部品1では、金属膜63の導電性を確保できるため、外部端子61,62の導電性も確保することができる。
なお、特開2014−13815号公報に記載の従来例では、コイル部品の両面側に金属磁性粉含有樹脂(磁性樹脂層)を設けているため、当該コイル部品は、そもそも反ることがない。このため、外部端子が磁性樹脂層と接触する樹脂電極膜を含んでいても、外部端子が磁性樹脂層から剥がれる問題が発生する可能性は低い。特に、樹脂電極膜は、従来から電子部品の外部端子に非常によく用いられていたことを考慮すると、従来例の構成において、コイル部品1のように、外部端子61,62が金属膜63を含む構成をわざわざ用いることは考えにくい。したがって、従来例に基づいて、外部端子として、本願発明の金属膜を用いることなど、到底、想定できるものでない。
(さらに好ましい形態)
次に、さらに好ましい形態について説明する。
コイル部品1では、金属膜63をめっきで形成することが好ましい。特に、金属膜63を無電解めっきで形成することが好ましく、この場合、樹脂45と接する金属膜63の結晶における平均粒径は、金属磁性粉46と接する金属膜63の結晶における平均粒径に対し、60%以上120%以下となる。このように、金属磁性粉46上と樹脂45上との間で金属膜63の結晶の平均粒径の差が小さい状態は、樹脂45上に比較的結晶粒径の小さい金属膜63を形成できている状態に相当する。
具体的に説明すると、一般的に磁性樹脂層上にめっきで形成された金属膜は、まず金属磁性粉上から析出し、徐々に樹脂上を含めた金属磁性粉の周囲に析出する。ここで、後述するように、めっきで形成された金属膜の結晶の平均粒径は、初期に析出した領域より後で析出した領域ほど大きくなる。よって、上記好ましい形態における金属膜63のように、初期に析出した金属膜63である金属磁性粉46と接する金属膜63と、後から析出した金属膜63である樹脂45と接する金属膜63との間で、結晶の平均粒径の差が小さいという状態は、比較的早い段階で樹脂45上に金属膜63が形成できており、樹脂45上に比較的結晶粒径の小さい金属膜63が形成できている状態に相当する。
また、材料が異なる金属膜63と樹脂45と密着性については、界面の凹凸に沿って金属膜63と樹脂45とが接触することによるアンカー効果の影響が大きい。上記好ましい形態における金属膜63では、結晶の粒径が小さいことにより、樹脂45のわずかな凹凸であっても、当該凹凸に沿って界面を形成することができる。すなわち、当該金属膜63では、金属膜63と樹脂45との間におけるアンカー効果を得やすく、樹脂45と金属膜63との密着性を向上できる。よって、樹脂45上の密着性も確保することで、金属膜63全体における磁性樹脂層40との密着性を向上できる。
なお、無電解めっきを用いて金属膜63を形成した場合に、上記のように金属磁性粉46上と樹脂45上との間で金属膜63の結晶の平均粒径の差を小さくできる理由としては、以下が考えられる。コイル部品1などにおいては、電解めっきを行う際、製造効率の観点からバレルめっきが採用されることが一般的であるが、この場合、金属磁性粉46ごとに通電されるタイミングがばらつくことにより、樹脂45上を含め形成した金属膜63の各部分では、析出タイミングのばらつきが大きくなる。一方、無電解めっきでは、めっき液に触れた金属磁性粉46上から金属膜63が析出するが、各金属磁性粉46にめっき液が触れるタイミングは比較的均一であり、形成した金属膜63の各部分に渡って、析出タイミングを比較的均一にすることができる。このように無電解めっきでは、金属膜63の各部分における析出タイミングが近づくことにより、上記のように金属磁性粉46上と樹脂45上との間で金属膜63の結晶の平均粒径の差を小さくできる。
なお、スパッタリングや蒸着によって形成した膜では、めっきのような形成タイミングによる結晶の平均粒径の差が発生しないと考えられ、同様の効果は得られにくい。また、スパッタリングや蒸着と比較して、めっきを用いて形成した金属膜63では、金属磁性粉46との密着性が高いため、金属膜63全体の磁性樹脂層40との密着性の観点からは、めっきを用いることが好ましい。また、設備、工程、形成時間、処理数などの製造効率の高さ、金属膜63の電気抵抗率の低さの観点からも、スパッタリングや蒸着と比較してめっきを用いることが好ましい。
ここで、本願における平均粒径の比は、金属膜63の断面のFIB−SIM像から金属膜63を構成する結晶(粒塊)の平均粒径を算出することにより求められるものである。FIB−SIM像とは、FIB(Focused Ion Beam:集束イオンビーム)を用いて観測したSIM(Scanning Ion Microscope:走査イオン顕微鏡)による断面画像である。なお、平均粒径の算出方法としては、FIB−SIM像を画像解析して粒度分布を求め、その積算値が50%となる粒径(D50、メディアン径)を平均粒径とする方法を用いることができる。ただし、重要なのは平均粒径の絶対値ではなく比(相対値)であるため、上記画像解析が困難な場合などは、FIB−SIM像において、金属膜63の各結晶の最大径を粒径として複数個測定し、その算術平均値を平均粒径として求める方法を用いてもよい。
また、算出に当たり、粒径を測定する結晶の個数は、20〜50個程度であればよい。さらに、算出する際に対象とする「樹脂45と接する金属膜63の結晶」及び「金属磁性粉46と接する金属膜63の結晶」は、厳密に樹脂45又は金属磁性粉46と直接接する結晶のみに限られず、金属膜63と樹脂材料45との界面又は金属膜63と金属磁性粉46との界面から、それぞれ金属膜63の膜厚方向に向かって1μm程度の範囲に存在する結晶を対象とする。なお、上記平均粒径の比の関係は、金属膜63全体で成立していることが好ましいが、金属膜63の一部で成立していても効果は発揮される。したがって、平均粒径の算出においては、金属膜63の一部のFIB−SIM像から算出してもよく、例えば一面43に沿った方向において、5μm程度の範囲のFIB−SIM像から算出してもよい。
また、無電解めっきでは、前述の析出タイミングの点から、金属膜63の膜厚の凹凸も低減できる。これに対して、電解めっきでは、樹脂45上の金属膜63の膜厚が、金属磁性粉46上の金属膜63の膜厚より小さくなる。膜の最薄部の厚みが一定であるとすると、凹凸が低減された金属膜63では、凹凸が激しい膜に比べて、膜の最厚部の厚みを薄くすることができ、結果として膜厚を小さくすることができる。
好ましくは、金属磁性粉46上の金属膜63の膜厚の一部は、樹脂45上の金属膜63の膜厚以下となる。これにより、コイル部品1における凹凸を低減させることができる。特に、金属膜63は、外部端子61,62を構成するので、実装安定性と信頼性が向上する。
好ましくは、金属磁性粉46は、Feを含む金属又は合金からなり、金属膜63は、Cuを含む金属又は合金からなる。この場合、磁性樹脂層40の一面43を研削することにより、一面43にCuよりも卑であるFeを含む金属磁性粉46を露出させることができる。この一面43がCuを含む無電解めっき液に浸漬すると、Feと置換してCuが析出し、その後は無電解めっき液に含まれている還元剤の効果でめっきが成長し、Cuを含む金属膜63を形成することができる。これにより、触媒を用いずに、金属膜63を無電解めっきにより形成することができる。また、金属膜63は、Cuを含む金属又は合金からなるので、導電性を向上できる。
好ましくは、金属磁性粉46上の金属膜63の膜厚は、樹脂45上の金属膜63の膜厚の60%以上160%以下である。これにより、金属膜63の膜厚は、均一となる。したがって、コイル部品における凹凸を低減できる。特に、金属膜63が外部端子61,62を構成するとき、実装安定性と信頼性が向上する。なお、膜厚は例えば金属膜63のFIB−SIM像において、画像解析により算出してもよいし、直接測定してもよい。また、上記膜厚の比の関係は、金属膜63全体で成立していることが好ましいが、金属膜63の一部で成立していても効果は発揮される。したがって、膜厚の算出においては、金属膜63の一部のFIB−SIM像から算出してもよく、例えば一面43に沿った方向において、5μm程度の範囲のFIB−SIM像から算出してもよいし、樹脂45上、金属磁性粉46上のそれぞれから数箇所(例えば5箇所など)測定した膜厚を比較してもよい。膜厚の比較においては、樹脂45上、金属磁性粉46上のそれぞれの膜厚の平均値同士を比較することが好ましい。
なお、金属磁性粉46と金属膜63との界面においては、Pdが存在するようにしてもよく、すなわちPdを触媒に用いて、金属膜63を無電解めっきにより形成してもよい。この方法によると、金属磁性粉46よりも金属膜63の方が卑である場合、例えば、金属磁性粉46がCuを含む金属又は合金からなり、金属膜63がNiを含む金属又は合金からなる場合であっても、置換Pd触媒の処理を行うことにより、金属膜63を無電解めっきにより形成することができる。したがって、この場合、金属磁性粉46と金属膜63の材料選択の自由度が向上する。
図6は、コイル部品の一実施例の断面画像を示す。図6は、無電解めっきを用いて磁性樹脂層40上に金属膜63を形成した場合のFIB−SIM像である。図6に示すように、無電解めっきを用いて形成した場合、金属膜63の一部は、金属磁性粉46の外面に沿って磁性樹脂層40の内部側に回り込んでいることが分かる。具体的に述べると、金属膜63は、図6の金属磁性粉46の外面に沿った色の薄い部分が示すように、金属磁性粉46の外面に沿って、樹脂45と金属磁性粉46との間の隙間に入り込んでいる。つまり、金属膜63は、金属磁性粉46の樹脂45から露出している露出面46aに加えて、金属磁性粉46の樹脂45に内包されている内包面46bに、析出している。このように、金属膜63を無電解めっきを用いて形成することにより金属膜63の一部が、金属磁性粉46の外面に沿って磁性樹脂層40の内部側に回り込み、前述のとおりアンカー効果が向上する。
また、図6に示すように、めっきによって形成した金属膜63の結晶粒径は、磁性樹脂層40と接触する側からその反対側にかけて(矢印D方向)、大きくなっている。つまり、磁性樹脂層40から離れた金属膜63の結晶粒径(図6のF部分)は、磁性樹脂層40と接触する金属膜63の結晶粒径(図6のE部分)よりも、大きいことが分かる。このように、めっきを用いて形成された金属膜63は、初期に析出した領域より後で析出した領域ほど大きくなる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
前記実施形態では、コイル部品として、2層のコイル導体を設けているが、1層または3層以上のコイル導体を設けるようにしてもよい。
前記実施形態では、コイル部品として、1層に1つのコイル導体を設けているが、1層に複数のコイル導体を設けるようにしてもよい。
前記実施形態では、コイル部品のコイル導体を、平面スパイラル状としているが、円筒スパイラル状としてもよい。
前記実施形態では、基台の両面のうちの一面にコイル基板を形成しているが、基台の両面のそれぞれにコイル基板を形成するようにしてもよい。また、多数のコイル基板を同時に形成できるように、基台の一面に、複数の第1、第2コイル導体21,22や絶縁樹脂層35などを並列形成し、ダイシングの際にこれらを個片化してもよい。これにより、高い生産性を得ることができる。
前記実施形態では、コイル部品を、厚み検出装置に用いているが、被検出導体との距離を検出する装置であれば如何なる装置に用いてもよく、または、その装置以外の装置に用いてもよい。また、コイル部品の製法は、前記実施形態に限定されない。
1 コイル部品
1a 第1面(実装面)
1b 第2面(検出面)
5 コイル基板
11,12 第1、第2内部電極
11a,12a 上端面
21,22 第1、第2コイル導体
21a,22a 外周部
25 引出配線
30 ベース絶縁樹脂
31,32 第1、第2絶縁樹脂
35 絶縁樹脂層
40 磁性樹脂層
43 一面
45 樹脂
45a 凹部
46 金属磁性粉
61,62 第1、第2外部端子
63 金属膜
64 被覆膜
65 樹脂膜
100 厚み検出装置
120 実装基板
130 厚み検出回路
150 ローラ(被検出導体)

Claims (12)

  1. 互いに対向する第1面と第2面を含むコイル部品であって、
    スパイラル状に形成されたコイル導体と、
    前記コイル導体を覆う絶縁樹脂層と、
    前記絶縁樹脂層の前記第1面側に設けられる一方、前記絶縁樹脂層の前記第2面側に設けられない磁性樹脂層と、
    前記磁性樹脂層の少なくとも前記第1面側の一面に設けられ、前記コイル導体に電気的に接続された外部端子と
    を備え、
    前記磁性樹脂層は、樹脂および金属磁性粉のコンポジット材料からなり、
    前記外部端子は、前記磁性樹脂層の前記樹脂および前記金属磁性粉に接触する金属膜を含む、コイル部品。
  2. 前記磁性樹脂層の前記一面から端面が露出するように前記磁性樹脂層に埋め込まれ、前記コイル導体に電気的に接続された内部電極を有し、
    前記外部端子の前記金属膜は、前記内部電極の前記端面に接触し、前記金属膜の前記端面側の面積は、前記端面の面積よりも大きい、請求項1に記載のコイル部品。
  3. 前記外部端子は、前記金属膜と、前記金属膜の前記第1面側を覆う被覆膜とを有する、請求項1または2に記載のコイル部品。
  4. 前記外部端子は、複数あり、前記複数の外部端子のそれぞれの前記金属膜は、前記磁性樹脂層の前記一面に設けられ、
    前記磁性樹脂層の前記一面における前記金属膜が設けられていない部分に、樹脂膜が設けられている、請求項1から3の何れか一つに記載のコイル部品。
  5. 前記外部端子は、前記樹脂膜よりも前記一面と反対側に突出している、請求項4に記載のコイル部品。
  6. 前記樹脂膜は、絶縁材料からなるフィラーを含有する、請求項4または5に記載のコイル部品。
  7. 前記樹脂膜は、フィラーを含有しない、請求項4または5に記載のコイル部品。
  8. 前記金属膜の厚みは、前記コイル導体の厚みの1/5以下である、請求項1から7の何れか一つに記載のコイル部品。
  9. 前記金属膜の厚みは、1μm以上でかつ10μm以下である、請求項1から8の何れか一つに記載のコイル部品。
  10. 前記金属膜の材料と前記内部電極の材料とは、同種金属である、請求項1から9の何れか一つに記載のコイル部品。
  11. 前記磁性樹脂層は、前記一面の一部に凹部を有し、前記金属膜は、前記凹部に充填されている、請求項1から10の何れか一つに記載のコイル部品。
  12. 前記金属膜は、前記金属磁性粉の外面に沿って前記磁性樹脂層の内部側に回り込んでいる、請求項1から11の何れか一つに記載のコイル部品。
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