JP2018085459A - コイル部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部の内部にコイル導体が埋設されたコイル部品であって、良好な特性を有する外部電極を有するコイル部品を提供する。
【解決手段】金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部と磁性体部に埋設されたコイル導体とコイル導体の末端に電気的に接続された一対の外部電極３１、３２とを有して成るコイル部品１であって、コイル導体は、両端部に位置する露出部分と、その間に位置する絶縁性物質により被覆された被覆部分とから成り、被覆部分は、外部電極３１、３２が存在する磁性体部の面よりも内側に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル部品、具体的には磁性体部と該磁性体部に埋設されたコイル導体とを有して成るコイル部品に関する。
近年、電子機器の高性能化や小型化に伴って、電子機器に用いられる電子部品についても小型化が求められている。インダクタ等のコイル部品も例外ではなく、様々な工夫により小型化が図られている。
例えば、従来、コイル導体の引き出し端と外部端子電極の抵抗を小さくするために、導線を太くしてコイル導体の引き出し端と外部端子電極の接触面積を大きくしていたが、この方法だと所定のインダクタンス値を得るためにコイル部品が大きくなってしまう。この問題に対し、特許文献１では、磁性体粉末と樹脂とを含有するコンポジット材料で形成された成形体内にコイル導体が埋設されたコイル部品において、コイル導体の引き出し端を斜めに切断することにより、外部端子電極の接触面積を大きくしたコイル部品が開示されている。
国際公開第２０１５／１１５３１８号
上記のような磁性体部に金属材料および樹脂材料を含むコンポジット材料を用いたコイル部品では、外部電極は、一般的に、熱硬化性樹脂を用いた銀ペーストをディップコートにより磁性体部に塗布することにより形成される。しかしながら、このような方法では、銀粉と銀粉の間に樹脂が介在するため、外部電極の抵抗が大きくなり、製品の効率を低下させるという問題がある。さらに、銀を用いて厚膜形成するために、コストが高くなるという問題がある。
一方、上記の問題に対して、磁性体部に直接めっきを行って、外部電極を形成する方法がある。ここで、金属材料および樹脂材料を含むコンポジット材料から形成される磁性体部は、比抵抗が比較的小さいので、内部のコイル導体との絶縁を確保するために、コイル導体に用いられる線材は、絶縁性樹脂等により被覆されている。上記のようにめっきにより外部電極を形成する場合、特にバレルめっきにより外部電極を形成する場合、良好な特性を有する外部電極を得るためには、めっき開始後短時間に、磁性体部の両端面間を、コイル導体を介して導通させる必要がある。即ち、短時間に、磁性体部とコイル導体とを、コイル導体の周囲にある絶縁性被膜を越えて電気的に接続させる必要がある。この接続が遅れると、磁性体部の表面の酸化状態が変化する、または磁性体部の表面に不純物が付着する等して、メディアからの給電が阻害され、コイル部品間のめっき厚のばらつきが生じる、外部電極の比抵抗が大きくなるといった問題が生じ得る。
従って、本発明の目的は、金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部の内部にコイル導体が埋設されたコイル部品であって、良好な特性を有する外部電極を有するコイル部品を提供することにある。
本発明者は、上記の問題を解決すべく鋭意検討した結果、金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部の内部にコイル導体が埋設されたコイル部品において、コイル導体の末端部分の絶縁性被膜を除去し、コイル導体を露出させることにより、めっき処理開始後、短時間で、コイル導体と磁性体部の導通を達成でき、これにより良好な特性を有する外部電極が得られることを見出し、本発明に至った。
本発明の第一の要旨によれば、
金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部と
前記磁性体部に埋設されたコイル導体と
前記コイル導体の末端に電気的に接続された一対の外部電極と
を有して成るコイル部品であって、
前記コイル導体は、両端部に位置する露出部分と、その間に位置する絶縁性物質により被覆された被覆部分とから成り、
前記被覆部分は、前記外部電極が存在する前記磁性体部の面よりも内側に位置する、
コイル部品
が提供される。
本発明の第二の要旨によれば、
金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部と
前記磁性体部に埋設されたコイル導体と
前記コイル導体の末端に電気的に接続された一対の外部電極と
を有して成るコイル部品の製造方法であって、
前記磁性体部から露出した前記コイル導体の周辺部を、レーザー照射により処理し、
次いで、前記外部電極をめっき処理により形成すること
を含む、コイル部品の製造方法
が提供される。
本発明によれば、金属材料と樹脂材料とを含んで成る磁性体部と、磁性体部に埋設されたコイル導体と、コイル導体に電気的に接続された一対の外部電極とを有して成るコイル部品において、コイル導体の引き出し部の末端部分を絶縁性物質の被膜から露出させて、当該露出部分の少なくとも一部を磁性体部の内部側に位置させることにより、低抵抗で、厚みのばらつきが抑制された外部電極を有するコイル部品を提供することができる。
図１は、本発明の電子部品の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図２は、外部電極および絶縁膜を省略した、図１に示す電子部品の斜視図である。 図３は、図２の素体６において、コイル導体２１の周辺におけるＬＷ面に平行な切断面を模式的に示す断面図である。 図４は、端面１５のコイル導体２１の周辺の平面図を模式的に示す。 図５は、実施例においてレーザー照射した素体表面のＳＥＭ画像である。 図６は、実施例においてレーザー照射した素体表面のＳＥＭ画像である。 図７は、実施例においてレーザー照射した後のコイル導体２１の周辺の平面図を模式的に示す。
本発明のコイル部品について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本実施形態のコイル部品および各構成要素の形状および配置等は、図示する例に限定されない。
本実施形態のコイル部品１の斜視図を図１に模式的に示し、コイル部品１の素体６の斜視図を図２に模式的に示す。
図１および図２に示されるように、本実施形態のコイル部品１は、略直方体形状を有している。コイル部品１は、概略的には、磁性体部１１、そこに埋設されたコイル導体２１、および外部電極３１，３２を有してなる。磁性体部１１およびそこに埋設されたコイル導体２１は素体６を構成する。素体６は略直方体形状を有し、対向する２つの端面１５，１６、およびその間に位置する第一側面１７〜第四側面２０を有する。外部電極３１，３２は、それぞれ、端面１５，１６上に位置し、さらにそこから第四側面２０の一部にまで延在している。即ち、外部電極３１，３２は、Ｌ字状の断面を有する。コイル導体２１の一方の末端２２は外部電極３１に電気的に接続され、他方の末端２３は外部電極３２に電気的に接続されている。素体６の側面の外部電極が存在しない領域上には、絶縁膜４１が設けられている。図１において、外部電極３１，３２は、ハッチングにて示す。
上記磁性体部１１は、金属材料および樹脂材料を含んで成る。好ましくは、磁性体部は、金属材料と樹脂材料のコンポジット材料から構成される。
上記樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などの有機材料が挙げられる。樹脂材料は、１種のみであっても、２種以上であってもよい。
上記金属材料としては、特に限定されないが、例えば、鉄、コバルト、ニッケルもしくはガドリニウム、またはこれらの１種または２種以上を含む合金が挙げられる。好ましくは、金属材料は、鉄または鉄合金が用いられる。鉄合金としては、特に限定されないが、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ等が挙げられる。金属材料は、１種のみであっても、２種以上であってもよい。金属材料は、上記の金属に加え、さらに、パラジウム、銀および銅から選択される少なくとも一種の金属を含んでいてもよい。
上記金属材料は、好ましくは粉末状、即ち金属粉であり得る。金属粉は、結晶質の金属（あるいは合金）の粉末であってもよく、非晶質の金属（あるいは合金）の粉末であってもよい。さらに、金属粉の表面は、絶縁性物質により覆われていてもよい。金属粉の表面を絶縁性物質により覆うことにより、磁性体部の比抵抗を大きくすることができる。
上記磁性体部における、上記金属材料の含有量は、磁性体部全体に対して、好ましくは５０体積％以上、より好ましくは６０体積％以上、さらに好ましくは７０体積％以上であり得る。金属材料の含有量をかかる範囲とすることにより、本発明のコイル部品の磁気的特性が向上する。また、金属材料の含有量は、磁性体部全体に対して、好ましくは９５体積％以下、より好ましくは９０体積％以下、さらに好ましくは８７体積％以下、さらにより好ましくは８５体積％以下であり得る。金属材料の含有量をかかる範囲とすることにより、磁性体部の比抵抗をより大きくすることができる。一の態様において、金属材料の含有量は、磁性体部全体に対して、好ましくは５０体積％以上９５体積％以下、より好ましくは６０体積％以上９０体積％以下、さらに好ましくは７０体積％以上８７体積％以下、さらにより好ましくは７０体積％以上８５体積％以下であり得る。
上記金属粉は、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上の平均粒径を有する。金属粉の平均粒径を、５μｍ以上、特に１０μｍ以上とすることにより、金属粉の取り扱いが容易になる。また、金属粉は、好ましくは、１００μｍ以下、より好ましくは８０μｍ以下の平均粒径を有する。金属粉の平均粒径を、１００μｍ以下、特に８０μｍ以下とすることにより、金属粉の充填率を大きくすることが可能になり、磁性体部の磁気的特性が向上する。ここに、平均粒径とは、平均粒径Ｄ５０（体積基準の累積百分率５０％相当粒径）を意味する。かかる平均粒径Ｄ５０は、例えば動的光散乱式粒度分析計（日機装株式会社製、ＵＰＡ）により測定することができる。一の態様において、金属粉の平均粒径は、好ましくは５μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上８０μｍ以下であり得る。
一の態様において、金属粉は、平均粒径が異なる少なくとも２種、例えば２種、３種または４種の金属粉を含んでいてもよい。平均粒径が異なる金属粉を用いることにより、より磁性体部の磁気的特性が向上し、また、めっきにより形成した外部電極の密着性が高くなる。一の態様において、金属粉として、鉄または鉄合金の粉末と、その平均粒径よりも小さな平均粒径を有する金属粉を用いることにより、磁性体部の磁気的特性を向上できる。
上記金属材料は、少なくとも一部が磁性体部１１の表面から露出していることが好ましい。ここで、露出とは、磁性体部１１から露出しておればよく、他の部材との境界面での露出も含む。即ち、磁性体部表面から露出した金属材料は、他の部材、例えば外部電極３１，３２または絶縁膜４１により覆われていてもよい。好ましい態様において、金属材料の露出面積の比率は、磁性体部の表面積に対し、２０％以上、好ましくは３０％以上であり得る。当該露出面積を大きくすることにより、磁性体部表面の導電性が高くなり、めっき処理が容易になる。
上記金属材料、典型的には金属粉は、好ましくは、磁性体部の表面において、互いに接触し、ネットワーク構造を形成する。図４に、端面１５のコイル導体２１の周辺の平面図を模式的に示す。図４では、金属材料１２が樹脂材料１３から露出し、ネットワーク構造を形成している。金属材料がネットワーク構造を形成することにより、めっき処理時に電流が供給されやすくなり、めっきの析出速度が向上する。好ましい態様において、金属材料、典型的には金属粉は、一旦溶融して互いに接合している。これにより、金属材料のネットワーク構造が強固なものとなり、めっき処理がより容易となる。また、切断加工、バレル加工等により、磁性体部から金属材料が離脱することを抑制することができる。
また、磁性体部の表面が、金属材料のネットワーク構造を有している場合であっても、磁性体部の内部はネットワーク構造を有しないことが好ましい。これにより、磁性体部の内部では絶縁性を保つことができ、耐電圧性が維持される。
一の態様において、磁性体部１１の表面部分の内、コイル導体２１と隣接する領域は、除去されていてもよい（例えば、図７（ｃ）および（ｄ）のコイル導体左側を参照）。コイル導体と隣接する領域の磁性体部を除去することにより、磁性体部１１とコイル導体２１との隙間が大きくなり、バレルめっき処理する際にメディアが浸入し易くなって、めっきの析出速度が向上する。
上記コイル導体２１は、導電性材料を含む導線を、コイル状に巻き回して形成される。
上記導電性材料としては、特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ等が挙げられる。好ましくは、導電性材料はＣｕである。導電性材料は、１種のみであっても、２種以上であってもよい。
上記導線およびコイル導体の形状は、図示する例に特に限定されず、コイル部品に利用できるものであれば特に限定されない。本実施形態においては、図２に示されるように、コイル導体２１は、その両末端２２，２３が外側に位置するように渦巻き状に２段に巻き回されて形成されている。即ち、コイル導体２１は、平角導線を外外巻きに巻き回して形成されている。コイル導体２１の一方の末端２２は、素体６の一方の端面１５から露出し、コイル導体２１の他方の末端２３は、素体６の他方の端面１６から露出している。
上記コイル導体２１を形成する導線は、絶縁性被膜により被覆されている（尚、図２においては、絶縁性被膜は省略されている）。典型的には、図３に示されるように、コイル導体２１において、外部電極３１，３２に接続するための引き出し部分の末端部分は露出しており、それ以外の部分は、絶縁性被膜４２により被覆されている。即ち、コイル導体２１は、両端部に位置する露出部分２４と、その間に位置する被覆部分２５とから成る。コイル導体２１を形成する導線を絶縁性被膜４２で被覆することにより、コイル導体２１と磁性体部１１の絶縁をより確実にすることができる。また、コイル導体２１の端部を露出させることにより、めっき処理がより容易になり、厚みのばらつきが抑制された外部電極を得ることができる。さらに、コイル導体２１と外部電極３１，３２の接続部における抵抗値をより小さくすることができる。
上記絶縁性物質としては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂が挙げられる。
上記絶縁性被膜の厚みは、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１．０μｍ以上であり得る。絶縁性被膜の厚みをかかる範囲とすることにより、コイル導体と磁性体部の絶縁をより確実にすることができる。一方、絶縁性被膜の厚みは、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは５．０μｍ以下であり得る。絶縁性被膜の厚みをかかる範囲とすることにより、磁性体部１１の体積をより大きく確保することが可能になり、コイル部品の磁気的特性が向上する。一の態様において、絶縁性被膜の厚みは、０．５μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは１．０μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは１．０μｍ以上５．０μｍ以下であり得る。
それぞれの端部における、導線の長さ方向に沿った上記露出部分の長さの平均は、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上、さらにより好ましくは２０μｍ以上であり得る。上記露出部分の長さの平均をかかる範囲とすることにより、めっき処理がより容易になり、めっきの析出速度が向上し、めっき未着を抑制することができる。また、コイル導体２１と外部電極３１，３２の接続部における抵抗値をより小さくすることができる。一方、上記露出部分の長さの平均は、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下であり得る。上記露出部分の長さの平均をかかる範囲とすることにより、コイル導体２１と外部電極３１，３２の接続部のうち、磁性体部１１の内部に存在する部分を小さくすることができる。この接続部では発熱が生じるので、上記磁性体部１１の内部に存在する接続部を小さくすることにより、磁性体部１１の内部での発熱をより抑制することができる。一の態様において、上記露出部分の長さの平均は、１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５μｍ以上７０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下であり得る。
尚、「導線の長さ方向に沿った露出部分の長さ」とは、一の端部における導線の末端から絶縁性被膜までの導線の長さ方向に沿った長さ（例えば、図３中、Ｚ１およびＺ２）を意味する。上記「導線の長さ方向に沿った露出部分の長さの平均」とは、導線の周囲における当該長さの平均を意味する。
それぞれの端部における、導線の長さ方向に沿った上記露出部分の長さの最大値は、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上、さらにより好ましくは２５μｍ以上であり、例えば４０μｍ以上であり得る。露出部分の長さの最大値をかかる範囲とすることにより、めっき処理の際に、コイル導体と磁性体部上に析出しためっきが、より早く絶縁性被膜を越えて連結することができる。これにより、両端部に析出しためっき層（即ち、外部電極３１，３２）がコイル導体２１により電気的に接続され、めっきの析出速度が向上する。一方、上記露出部分の長さの最大値は、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは８０μｍ以下、さらに好ましくは６０μｍ以下であり得る。一の態様において、露出部分の長さの最大値は、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上８０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上６０μｍ以下、さらにより好ましくは２０μｍ以上６０μｍ以下、例えば４０μｍ以上６０μｍ以下であり得る。
尚、「導線の長さ方向に沿った露出部分の長さの最大値」とは、導線の周囲における導線の長さ方向に沿った露出部分の長さのうち、最も長い箇所の長さを意味する。
それぞれの端部における、導線の長さ方向に沿った上記露出部分の長さの最小値は、好ましくは０μｍより大きく、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは５μｍ以上、さらにより好ましくは１０μｍ以上であり、特に好ましくは２０μｍ以上であり得る。露出部分の長さの最小値をかかる範囲とすることにより、めっきの析出速度がより向上する。一方、上記露出部分の長さの最小値は、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下であり得る。一の態様において、露出部分の長さの最小値は、好ましくは０μｍより大きく１００μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上７０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、さらにより好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下、特に好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下であり得る。
尚、「導線の長さ方向に沿った露出部分の長さの最小値」とは、導線の周囲における導線の長さ方向に沿った露出部分の長さのうち、最も短い箇所の長さを意味する。
上記コイル導体２１の被覆部分は、外部電極３１，３２が存在する磁性体部の面、即ち端面１５，１６よりも内側に位置する。換言すれば、上記コイル導体２１の露出部分は、端面１５，１６よりも内側にまで存在する。
上記露出部分の端面からの深さの平均は、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは８μｍ以上であり、さらにより好ましくは１０μｍ以上であり、特に好ましくは２０μｍ以上であり得る。上記深さの平均をかかる範囲とすることにより、めっき処理がより容易になり、めっき速度が向上し、めっき未着を抑制することができる。また、コイル導体と外部電極の接続部における抵抗値をより小さくすることができる。一方、上記深さの平均は、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは３５μｍ以下であり得る。上記深さの平均をかかる範囲とすることによりコイル導体と外部電極の接続部で生じる熱をより散逸させることができる。一の態様において、上記深さの平均は、好ましくは１μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは８μｍ以上３５μｍ以下、さらにより好ましくは１０μｍ以上３５μｍ以下、特に好ましくは２０μｍ以上３５μｍ以下であり得る。
尚、「露出部分の端面からの深さ」は、端面に対して垂直方向の深さとする（例えば、図３中、Ｙ１およびＹ２）。基準となる端面の位置は、その端面における、露出したコイル導体の縁部から、そこから最も近い端面の縁部（図２では、端面１５，１６と、第一側面〜第四側面１７〜２０との接触部分）を結んだ直線の平均高さ（ただし、コイル導体の縁部から５０μｍの部分を除く）とする。上記「露出部分の端面からの深さの平均」とは、導線の周囲における当該深さの平均を意味する。
上記露出部分の端面からの深さの最大値は、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは８μｍ以上であり、さらにより好ましくは１０μｍ以上であり、特に好ましくは２０μｍ以上であり得る。上記深さの最大値をかかる範囲とすることにより、めっき速度が向上する。一方、上記深さの最大値は、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下であり得る。上記深さの最大値をかかる範囲とすることにより、コイル導体と外部電極の接続部における発熱をより抑制することができる。一の態様において、上記深さの最大値は、好ましくは１μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは８μｍ以上４０μｍ以下、さらにより好ましくは１０μｍ以上４０μｍ以下、特に好ましくは２０μｍ以上４０μｍ以下であり得る。
尚、「露出部分の端面からの深さの最大値」とは、導線の周囲において、上記深さが最も深い箇所の深さを意味する。
上記露出部分の端面からの深さの最小値は、好ましくは０μｍより大きく、好ましくは３μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上であり、さらに好ましくは７μｍ以上であり、さらにより好ましくは１０μｍ以上であり得る。上記深さの最小値をかかる範囲とすることにより、めっき処理がより容易になり、めっきの析出速度が向上する。また、コイル導体と外部電極の接続部における抵抗値をより小さくすることができる。一方、上記深さの最小値は、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下であり得る。上記深さの最小値をかかる範囲とすることにより、コイル導体と外部電極の接続部で生じる熱をより散逸させることができる。一の態様において、上記深さの最小値は、好ましくは０μｍより大きく８０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下、さらにより好ましくは７μｍ以上３０μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下であり得る。
尚、「露出部分の端面からの深さの最小値」とは、導線の周囲において、上記深さが最も浅い箇所の深さを意味する。
上記コイル導体２１の末端２２，２３の断面は、好ましくは、外部電極が存在する磁性体部の面、即ち、端面１５，１６と同一の面に存在するか、それよりも外側に存在する。より好ましくは、上記コイル導体２１の末端２２，２３の断面は、外部電極が存在する磁性体部の面よりも外側に存在する。換言すれば、コイル導体２１の末端２２，２３は、端面１５，１６から突出している。
上記コイル導体の末端の、端面からの突出距離の平均は、好ましくは０μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは５μｍ以上であり、さらに好ましくは１０μｍ以上、例えば１５μｍ以上であり得る。上記突出距離の平均をかかる範囲とすることにより、コイル導体２１と外部電極３１，３２との接続部を素体外部に存在させることができるので、当該接続部において生じる熱を外部に散逸させやすくなる。また、めっきの析出速度も向上する。一方、上記突出距離の平均は、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下、さらにより好ましくは２０μｍ以下であり得る。上記突出距離の平均をかかる範囲とすることにより、形成される外部電極の面をより平坦にすることが容易になる。一の態様において、突出距離の平均は、好ましくは０μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下、さらにより好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下、例えば１５μｍ以上２０μｍ以下であり得る。
尚、「コイル導体の末端の端面からの突出距離」は、端面に対して垂直方向の突出距離とする（例えば、図３中、Ｘ１およびＸ２）。基準となる端面の位置は、上記した露出部分の端面からの深さの場合と同様に規定される。上記「コイル導体の末端の端面からの突出距離の平均」とは、導線の周囲における当該突出距離の平均を意味する。
上記コイル導体の末端の、端面からの突出距離の最大値は、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上、例えば１５μｍ以上であり得る。上記突出距離の最大値をかかる範囲とすることにより、熱の散逸がより促進され、また、めっきの析出速度がより向上する。一方、上記突出距離の最大値は、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下、さらにより好ましくは２０μｍ以下であり得る。上記突出距離の最大値をかかる範囲とすることにより、形成される外部電極の面をより平坦にすることが容易になる。一の態様において、上記突出距離の最大値は、好ましくは１μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下、例えば１５μｍ以上２０μｍ以下であり得る。
尚、「コイル導体の末端の端面からの突出距離の最大値」とは、導線の周囲において、上記突出距離が最も大きい箇所の距離を意味する。
上記コイル導体の末端の、端面からの突出距離の最小値は、好ましくは０μｍより大きく、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは３μｍ以上、さらにより好ましくは５μｍ以上であり、特に好ましくは７μｍ以上、特により好ましくは１０μｍ以上であり得る。上記突出距離の最小値をかかる範囲とすることにより、めっきの析出速度がより向上する。一方、上記突出距離の最小値は、好ましくは６０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下、さらにより好ましくは２０μｍ以下であり得る。一の態様において、上記突出距離の最小値は、好ましくは０μｍより大きく６０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上４０μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以上３０μｍ以下、さらにより好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下、特に好ましくは７μｍ以上２０μｍ以下、特により好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下であり得る。
尚、「コイル導体の末端の端面からの突出距離の最小値」とは、導線の周囲において、上記突出距離が最も小さい箇所の距離を意味する。
一の態様において、コイル導体２１の末端部は、丸みを有し得る（図７（ｄ）を参照）。コイル導体の末端部が丸みを有することにより、磁性体部１１とコイル導体２１との隙間が大きくなり、バレルめっき処理する際にメディアが浸入し易くなって、めっきの析出速度が向上する。
本実施形態においては、コイル導体の末端２２，２３は、斜めに切り出されている。換言すれば、コイル導体２１の末端２２，２３の断面の、コイル導体２１を形成する導線の中心軸に対する角度が、９０°未満である。尚、上記「コイル導体の末端の断面の、コイル導体を形成する導線の中心軸に対する角度」とは、上記断面と上記中心軸がなす最小の角度を意味する。
上記角度は、好ましくは３０°以上、より好ましくは４０°以上、さらに好ましくは５０°以上である。上記角度をより大きくすることにより、レーザー照射により導線の被膜を除去する際に、導体の陰となる領域を小さくすることができ、被膜の除去が容易になる。一方、上記角度は、好ましくは８０°以下、より好ましくは７０°以下、さらに好ましくは６０°以下である。上記角度をより小さくすることにより、コイル導体の末端の断面積が大きくなり、めっき形成が容易になり、めっき未着を抑制することができる。また、コイル導体と外部電極との接触面が大きくなることから、接続部における抵抗値を小さくすることができる。一の態様において、上記角度は、好ましくは３０°以上８０°以下、より好ましくは４０°以上７０°以下、さらに好ましくは５０°以上６０°以下である。尚、本発明において、コイル導体の末端は、必ずしも斜めに切り出されている必要はなく、断面が上記中心軸と直角をなすように切り出されていてもよい。
コイル導体の末端が斜めに切り出されている場合、コイル導体の導線の長さ方向に沿ったコイル部品の切断面（例えば、図２におけるＬＷ面に平行な切断面）において、磁性体部の表面（外面）と、磁性体部のコイル導体と接する面がなす角度（例えば、図３における角αおよび角度β）は、その切断面に応じて、鈍角から鋭角となる。好ましくは、磁性体部の表面部分のコイル導体と隣接する領域の内、上記の角度が鋭角（例えば、図３における角α）である箇所では、上記の角度が鈍角（例えば、図３における角β）である箇所と比較して、より磁性体部が除去される。また、好ましくは、上記の角度が鋭角である箇所では、上記の角度が鈍角である箇所と比較して、コイル導体の末端部がより丸みを有している。
外部電極３１，３２は、素体６の外面に設けられている。好ましくは、外部電極は、めっき処理により形成される。外部電極は、単層であっても、多層であってもよい。
外部電極は、導電性材料、好ましくはＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、ＮｉおよびＣｕから選択される１種またはそれ以上の金属材料から構成される。
本実施形態において、外部電極３１，３２は、それぞれ、端面１５，１６上に設けられ、さらにそこから第四側面２０の一部にまで連続して延在している。外部電極３１は、コイル導体２１の末端２２に電気的に接続され、外部電極３２は、コイル導体２１の末端２３に電気的に接続されている。
外部電極の厚みは、特に限定されないが、例えば１μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下であり得る。
本実施形態において、絶縁膜４１は、外部電極３１，３２が配置されていない素体６の外面上に設けられている。絶縁膜４１は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、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。尚、本発明において、絶縁膜は必須ではなく、存在しなくてもよい。
次に、コイル部品１の製造方法について説明する。
最初に、素体６を製造する。
素体６は、磁性体部１１の内部にコイル導体２１を埋め込むことにより製造することができる。例えば、素体６は、以下のようにして製造することができる。
まず、金型にコイル導体２１を複数配置する。次に、これらのコイル導体２１上に、金属材料と樹脂材料を含むコンポジット材料のシートを重ね、次いで、一次プレス成形を行う。一次プレス成形により、コイル導体２１の少なくとも一部分は、上記シート中に埋め込まれ、コイル導体２１の内部にコンポジット材料が充填される。
次に、一次プレス成形により得られたコイル導体２１が埋め込まれたシートを金型から外し、次いで、コイル導体２１が露出した面に別のシートを重ねて、二次プレスを行う。これにより、複数の素体が含まれる集合コイル基板が得られる。上記の２つのシートは、二次プレスにより一体となり、コイル部品１の磁性体部１１を形成する。
次に、二次プレス成形により得られた集合コイル基板を、各素体６に分割する。得られた素体の対向する端面１５，１６のそれぞれには、コイル導体２１の末端２２，２３が露出している。
集合コイル基板の各素体への分割は、ダイシングブレード、各種レーザー装置、ダイサー、各種刃物、金型を用いて行うことができる。好ましい態様において、各素体の切断面は、バレル研磨される。
以上、本発明のコイル部品１の素体６の製造方法について説明した。しかしながら、素体６の製造方法は上記の方法に限定されず、磁性体部の内部にコイル導体を埋設した素体を得られる方法であれば、特に限定されない。例えば、コイル導体ペーストと金属粉入りペーストをスクリーン印刷等で形成し、順次印刷積層を繰り返しブロック体にした後、個片化し焼成体とする方法、コンポジット材料を成型したコアにコイル導体を埋め込む方法等が挙げられる。
次に、コイル導体２１の末端２２，２３が露出した端面１５，１６に、それぞれ、外部電極３１，３２を、めっき処理、好ましくは電解めっき処理により形成する。コイル導体２１の末端２２，２３と、外部電極３１，３２とは、それぞれ電気的に接続される。これにより本発明のコイル部品が製造される。
以下、めっき処理について詳細に説明する。
まず、素体６の外面に、絶縁膜４１を設ける。次に、素体６の外面における外部電極３１，３２を形成する領域の絶縁膜を除去する。絶縁膜の形成方法および除去方法は、従来用いられている方法を利用することができる。例えば、絶縁膜は、スプレー、ディッピング等により形成することができる。
次に、磁性体部１１から露出したコイル導体の周辺部に、レーザーを照射する。これにより、コイル導体２１の末端部において、絶縁性被膜４２が除去され、露出部分２４が、磁性体部１１の端面１５，１６よりも内側にまで形成される。
従って、本発明は、
金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部と
前記磁性体部に埋設されたコイル導体と
前記コイル導体の末端に電気的に接続された一対の外部電極と
を有して成るコイル部品の製造方法であって、
前記磁性体部から露出した前記コイル導体の周辺部を、レーザー照射により処理し、
次いで、前記外部電極をめっき処理により形成すること
を含む、コイル部品の製造方法
をも提供する。
好ましい態様において、レーザー照射は、素体６の外面における外部電極３１，３２を形成する領域全体に行われる。尚、この照射により、上記した素体６の外面における外部電極３１，３２を形成する領域の絶縁膜の除去を、同時に行ってもよい。
レーザーが照射された磁性体部１１の表面では、磁性体部を構成する樹脂材料の少なくとも一部が除去され、金属材料（典型的には金属粉）の少なくとも一部は、互いに接触し得る。これにより、金属材料は、磁性体部１１の表面において、ネットワーク構造が形成され得る。さらに、照射するレーザーの強度を調節することにより、磁性体部１１の表面の金属材料（典型的には金属粉）を溶融させ、互いに接合させることができる。
レーザー照射を行った場合、磁性体部１１の表面において金属材料がネットワーク構造を形成している場合であっても、磁性体部の内部ではネットワーク構造は形成されない。従って、磁性体部の内部では絶縁性を保つことができ、耐電圧性は維持される。
レーザーが照射された磁性体部１１の表面は、樹脂材料および金属材料が除去されて、レーザー照射前もよりも凹んだ状態となり得る。これにより、コイル導体２１の末端２２，２３が、磁性体部１１の面から突出し得る。
好ましい態様において、レーザー照射により、磁性体部１１の表面部分の内、コイル導体２１と隣接する領域は除去され得る。また、レーザー照射により、コイル導体２１の末端部には、丸みが形成され得る。
レーザー照射において、レーザーの波長は、例えば、１８０ｎｍから３０００ｎｍである。レーザーの波長は、より好ましくは、５３２ｎｍから１０６４ｎｍである。レーザーの波長がこの範囲であることにより、レーザー照射による素体へのダメージを抑制しながら、コイル導体の絶縁性被膜を除去して、めっき速度をより高めることができる。レーザーの波長は、素体へのダメージと加工時間の短縮とを考慮して、設定される。また、照射するレーザーの照射エネルギーは、好ましくは０．２０Ｊ／ｍｍ２以上、より好ましくは０．３５Ｊ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは０．４５Ｊ／ｍｍ２以上、さらにより好ましくは０．５０Ｊ／ｍｍ２以上、例えば０．６０Ｊ／ｍｍ２以上である。照射するレーザーの照射エネルギーをかかる範囲とすることにより、絶縁性被膜、磁性体部の樹脂材料等をより効率的に除去することができ、また、磁性体部の金属材料のネットワーク構造をより良好に形成することができる。一方、照射するレーザーの照射エネルギーは、好ましくは３．０Ｊ／ｍｍ２以下、より好ましくは２．０Ｊ／ｍｍ２以下、さらに好ましくは１．５Ｊ／ｍｍ２以下、例えば１．０Ｊ／ｍｍ２以下であり得る。照射するレーザーの照射エネルギーをかかる範囲とすることにより、素体へのダメージを低減することができる。一の態様において、照射するレーザーの照射エネルギーは、好ましくは０．２０Ｊ／ｍｍ２以上３．０Ｊ／ｍｍ２以下、より好ましくは０．３５Ｊ／ｍｍ２以上２．０Ｊ／ｍｍ２以下、さらに好ましくは０．４５Ｊ／ｍｍ２以上１．５Ｊ／ｍｍ２以下、さらにより好ましくは０．５０Ｊ／ｍｍ２以上１．０Ｊ／ｍｍ２以下、特に好ましくは０．６０Ｊ／ｍｍ２以上１．０Ｊ／ｍｍ２以下であり得る。
本実施形態においては、レーザー照射面を、絶縁膜を形成した素体の両端面１５，１６と、第四側面２０の端面１５側の一部と、第四側面２０の端面１６側の一部とに設ける。このとき、レーザーを照射した領域では、絶縁膜は除去される。さらに、コイル導体２１の末端部の絶縁性被膜４２は除去される。また、レーザー照射面において、磁性体部１１の表面の樹脂材料が除去され、金属材料が露出し得る。即ち、レーザーを照射することにより、絶縁膜、磁性体部１１の表面の樹脂材料、およびコイル導体の末端の絶縁性被膜４２が除去され得る。
次に、素体６のレーザー照射面にめっきを用いて外部電極３１，３２（めっき層）を形成する。具体的には、一方の外部電極３１を、一方の端面１５と第四側面２０の端面１５側の一部とに、連続して設け、他方の外部電極３２を、他方の端面１６と第四側面２０の端面１６側とに、連続して設ける。
素体６にめっき処理を行うと、露出している金属材料および露出しているコイル導体を起点としてめっき層が析出し、めっき層が次第にレーザー照射面の全体を覆うように形成され、Ｌ字状の外部電極３１，３２が形成される。このとき、素体６のレーザー照射面にめっき触媒を付与してからめっき処理を行ってめっき膜を形成してもよい。めっき触媒とは、めっき層の析出速度を向上させる金属であり、例えば、金属の溶液や、ナノスケールの金属粉末や金属錯体が挙げられる。
めっき金属の種類としては、特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、ＮｉおよびＣｕが挙げられ、好ましくは、Ｐｄ、ＡｇまたはＣｕが用いられる。
外部電極が多層である場合、例えば上記のようにして得られためっき層に、Ｎｉめっき層とＳｎめっき層を形成することが好ましい。
めっき方法は特に限定されないが、好ましくは、バレルめっきが用いられる。
本発明においては、素体６の表面部分には、磁性体部１１とコイル導体２１の間に絶縁性被膜が存在しない。従って、磁性体部１１とコイル導体２１の間が、めっき処理開始後、短時間で、めっき層により電気的に接続される。即ち、素体６の端面１５，１６に形成されるめっき層がコイル導体２１により電気的に接続される。これにより、両端面におけるめっきの析出速度が向上し、また、ばらつきが抑制される。
特に、めっき形成部において、金属材料の少なくとも一部が、互いに接触し、ネットワーク構造を形成している場合、より電流が供給されやすくなり、めっき層の析出速度が向上する。
以上、本発明のコイル部品およびその製造方法について説明したが、本発明は上記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。
例えば、コイル部品１のコイル導体は、端面に対してコイル導体の中心軸が垂直になるように配置されているが、水平になるように配置してもよい。
また、外部電極３１の端面１５上に位置する部分、および外部電極３２の端面１６上に位置する部分を、絶縁膜で覆い、外部電極３１，３２の第四側面２０上に位置する部分のみを外部に露出させてもよい。このように、Ｌ字状の外部電極３１，３２を、一面状の外部電極（底面電極）としてもよい。
金属粉としてＦｅ−Ｓｉを、樹脂材料としてエポキシ樹脂を含むコンポジットシートを準備した。一方で、絶縁性材料としてのポリウレタン樹脂により被覆された銅製α巻コイル導体（平角導線を２段に外外巻きに巻き回したコイル導体）を準備した。
次に、金型の上に、上記のα巻コイル導体を複数配置し、上から上記のコンポジットシートを置いて、圧力５ＭＰａおよび温度１５０℃の条件で、３０分間プレスした。
次に、金型からコイル導体と一体となったコンポジットシートを取り出し、さらにコイル導体が露出した面に別のコンポジットシートを置いて、圧力５ＭＰａおよび温度１５０℃の条件で、３０分間プレスして、複数のコイル導体が埋設された集合コイル基板を作製した。
次に、ダイシングブレードを用いて、上記の集合コイル基板を素体毎に分割し、バレル研磨を行った。得られた素体の対向する側面（端面）には、コイル導体の末端が露出していた。
次に、上記で得られた素体の外部電極を形成する領域にレーザーを照射した。レーザーはＹＶＯ４レーザー（波長５３２ｎｍ）を用い、照射エネルギー０．２５Ｊ／ｍｍ２、０．３６Ｊ／ｍｍ２、０．４６Ｊ／ｍｍ２、０．５６Ｊ／ｍｍ２、または０．６８Ｊ／ｍｍ２で加工した。レーザー照射後、照射面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察すると、素体表面の絶縁層は除去され、金属粉が樹脂材料から露出し、さらに溶融し、互いに接合して、ネットワーク構造を形成していた。レーザー照射した素体表面を図５（０．２５Ｊ／ｍｍ２）および図６（０．６８Ｊ／ｍｍ２）に示す。
次に、電解バレルめっき装置を用い、電流値１５Ａ、温度５５℃、めっき時間１８０分の条件で、Ｃｕめっきを行って、レーザー照射面に外部電極を形成し、本発明のコイル部品を得た。
（評価）
・導体部周辺の断面形状
得られたコイル部品を、ＬＷ面が露出するように立てて、周りを樹脂で固めた。研磨機によりコイル導体の末端の略中央部まで、ＬＷ面を研磨した。この断面を走査型電子顕微鏡を用いて、観察し、導体部周辺の断面形状を評価した。評価は、図３に示すように、磁性体部の表面（外面）とコイル導体と接する面がなす角度が鋭角である側（図３において角α側）において、端面からの突出距離Ｘ１および端面からの露出部分の深さＹ１を測定し、同様に、磁性体部の表面とコイル導体と接する面がなす角度が鈍角である側（図３において角β側）において、端面からの突出距離Ｘ２および端面からの露出部分の深さＹ２を測定した。照射エネルギー毎のコイル部品１０個の平均値を表１に示す。尚、試料番号１は、比較例である。
Figure 2018085459
上記に示されるように、試料番号１（レーザー照射なし）では、絶縁性被膜は除去されておらず、被膜とコイル導体の末端の高さは同じであった（図７（ａ））。試料番号２および３（０．２５、０．３６Ｊ／ｍｍ２）では、コイル導体の端部において絶縁性被膜が除去されて、露出部分が形成されたが、磁性体部の端面とコイル導体の末端の高さは同じであった（図７（ｂ））。試料番号４（０．４６Ｊ／ｍｍ２）では、コイル導体の端部において絶縁性被膜が除去されて、露出部分が形成され、さらに、コイル導体の末端が磁性体部の端面よりも高い位置にあった（図７（ｃ））。試料番号５および６では、さらにコイル導体の末端に丸みが形成されていた（図７（ｄ））。
・めっき付き
照射エネルギー毎に、得られたコイル部品１００個の外観を確認して、めっき付きを確認した。レーザー照射領域の５０％以上にめっきが付いていない部品を、「めっき未着」として計数した。結果を表２に示す。
・成膜速度（めっきの析出速度）
得られたコイル部品について、断面研磨を行い、蛍光Ｘ線膜厚計（セイコーインスツルメンツ株式会社製、ＳＦＴ３５００）を用いて、任意の５点のめっき膜厚を測定した。この平均値をめっき時間で除して、成膜速度を算出した。照射エネルギー毎に、コイル部品１０個の平均値を表２に示す。
Figure 2018085459
上記から明らかなように、レーザー照射を行っていない試料番号１では、全てのコイル部品がめっき未着であった。一方、レーザーを照射した試料番号１〜６では、めっき未着が抑制されることが確認された。特に、試料番号４〜６では、全てのコイル部品において、めっきが良好に付着していた。特に、試料番号５および６は、成膜速度も良好であった。
本発明のコイル部品は、インダクタなどとして幅広く様々な用途に使用され得る。
１…コイル部品
６…素体
１１…磁性体部
１２…金属材料
１３…樹脂材料
１５…端面
１６…端面
１７…第一側面
１８…第二側面
１９…第三側面
２０…第四側面
２１…コイル導体
２２…コイル導体の末端
２３…コイル導体の末端
２４…露出部分
２５…被覆部分
３１…外部電極
３２…外部電極
４１…絶縁膜
４２…絶縁性被膜

Claims (7)

  1. 金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部と
    前記磁性体部に埋設されたコイル導体と
    前記コイル導体の末端に電気的に接続された一対の外部電極と
    を有して成るコイル部品であって、
    前記コイル導体は、両端部に位置する露出部分と、その間に位置する絶縁性物質により被覆された被覆部分とから成り、
    前記被覆部分は、前記外部電極が存在する前記磁性体部の面よりも内側に位置する、
    コイル部品。
  2. 前記コイル導体の末端が、前記外部電極が存在する前記磁性体部の面から外側に突出している、請求項１に記載のコイル部品。
  3. 前記コイル導体の末端の断面の、コイル導体を形成する導線の中心軸に対する角度が、９０°未満であり、
    前記露出部分の端面からの深さの平均が、１μｍ以上８０μｍ以下であり、
    前記突出部分の突出距離の平均が、０μｍ以上８０μｍ以下である、
    請求項１または２に記載のコイル部品。
  4. 前記外部電極が存在する前記磁性体部の面において、金属材料がネットワーク構造を形成している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイル部品。
  5. 前記外部電極が存在する前記磁性体部の面が、レーザー照射により処理されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコイル部品。
  6. 前記外部電極が、単層または多層のめっき層である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイル部品。
  7. 金属材料および樹脂材料を含んで成る磁性体部と
    前記磁性体部に埋設されたコイル導体と
    前記コイル導体の末端に電気的に接続された一対の外部電極と
    を有して成るコイル部品の製造方法であって、
    前記磁性体部から露出した前記コイル導体の周辺部を、レーザー照射により処理し、
    次いで、前記外部電極をめっき処理により形成すること
    を含む、コイル部品の製造方法。
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