JP2021057478A - 電子部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】素体と外部電極の底面部との間の密着強度が高く、かつ、実装性に優れる電子部品を提供する。【解決手段】コイル部品1は、磁性体を有する素体10と、素体に埋設され、端部が素体の端面から露出する内部電極20と、素体の外面に設けられた外部電極31、32と、を備える電子部品であって、外部電極は、素体の底面に配置された底面部33と、素体の底面と垂直に交わる素体の端面に延伸して配置された端面部34と、を有する。端面部は、素体の端面から露出する内部電極に接続される。底面部は、素体側に配置された第1底面部35と、第1底面部の外側に配置された第2底面部36と、を含む。第1底面部は、樹脂及び導電性フィラーを含有する樹脂電極である。【選択図】図3

Description

本発明は、電子部品に関する。
インダクタ等の電子部品として、特許文献1には、直方体形状又は立方体形状の外形を有し、対向する両端面それぞれに、角部を挟んで隣り合う上記端面の一部と底面の一部とを連続的に覆う断面L字状の外部電極が設けられ、上記外部電極に覆われた上記端面の表面粗さRaが0.5μm以上である、電子部品が開示されている。
さらに、特許文献1には、内部に所定の素子構造が形成されたグリーン積層セラミック基板を準備する工程と、上記グリーン積層セラミック基板の一方面に、内側面が粗面化された複数の溝を、並列するように所定間隔で形成する工程と、上記各溝に外部電極材料を充填する工程と、上記溝に充填された上記外部電極材料の表面を覆うように、上記各溝に沿って延びる複数の電極パターンを形成する工程と、上記各溝に沿って切断して、上記グリーン積層セラミック基板をチップ化する工程と、上記グリーン積層セラミック基板をチップ化して得られたセラミックチップを焼成する工程とを含む、電子部品の製造方法が開示されている。
特開2012−104547号公報
特許文献1に記載の電子部品では、素体の各端面には外部電極の端面部となる導体ペースト(外部電極材料)が設けられ、素体の底面には外部電極の底面部となる電極パターンが設けられる。電子部品の作製時に、グリーン積層セラミック基板に形成した溝の内側面を粗面化することで、素体と外部電極との界面が粗面化される。これにより、素体と外部電極の端面部との間で高い密着強度が得られる。
一方、素体の底面は粗面化されていないため、素体と外部電極の底面部との間の密着強度は十分でない。素体の底面を粗面化することで、素体と外部電極の底面部との間の密着強度を向上させることはできるが、実装基板への実装時に外部電極の底面部にエア噛み等の不具合が生じるため、実装性が低下するおそれがある。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、素体と外部電極の底面部との間の密着強度が高く、かつ、実装性に優れる電子部品を提供することを目的とする。
本発明の電子部品は、磁性体を有する素体と、上記素体に埋設され、端部が上記素体の端面から露出する内部電極と、上記素体の外面に設けられた外部電極と、を備える電子部品であって、上記外部電極は、上記素体の底面に配置された底面部と、上記素体の底面と垂直に交わる上記素体の端面に延伸して配置された端面部と、を有し、上記端面部は、上記素体の端面から露出する上記内部電極に接続され、上記底面部は、上記素体側に配置された第1底面部と、上記第1底面部の外側に配置された第2底面部と、を含み、上記第1底面部は、樹脂及び導電性フィラーを含有する樹脂電極である。
本発明によれば、素体と外部電極の底面部との間の密着強度が高く、かつ、実装性に優れる電子部品を提供することができる。
図1は、本発明のコイル部品の一例を模式的に示す斜視図である。 図2は、図1に示すコイル部品の一部の構成を省略した斜視図である。 図3は、図1に示すコイル部品の断面図である。 図4は、第1外部電極の底面部付近を拡大した断面図である。
以下、本発明の電子部品について説明する。なお、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更されてもよい。また、以下において記載する個々の好ましい構成を複数組み合わせたものもまた本発明である。
本発明の電子部品の一実施形態として、内部電極がコイル導体であるコイル部品を例にとって説明する。なお、本発明は、コイル部品に限らず、内部電極としてコイル導体を含まないインダクタ等、種々の電子部品に適用することができる。
図1は、本発明のコイル部品の一例を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示すコイル部品の一部の構成を省略した斜視図である。図3は、図1に示すコイル部品の断面図である。
図1、図2及び図3に示すように、コイル部品1は、磁性体を有する素体10と、素体10に埋設されたコイル導体20と、素体10の外面に設けられ、コイル導体20に電気的に接続された第1外部電極31及び第2外部電極32と、素体10の外面に設けられた絶縁膜40とを備える。なお、素体10の外面には、絶縁膜40が設けられていなくてもよい。
素体10は、例えば、直方体形状を有する。素体10は、互いに対向する第1端面14及び第2端面15と、第1端面14及び第2端面15の間の底面16、第1側面17、上面18及び第2側面19とを有する。底面16、第1側面17、上面18及び第2側面19は、周方向に順に配列されている。底面16は、コイル部品1を実装する際の実装面となる。上面18は、底面16と対向する。第1側面17と第2側面19とは、互いに対向する。第1端面14、第2端面15、第1側面17及び第2側面19は、底面16と垂直に交わる。
コイル導体20は、一方の第1端部21が素体10の第1端面14から露出し、他方の第2端部22が素体10の第2端面15から露出している。
第1外部電極31は、素体10の第1端面14側に設けられている。第1外部電極31は、素体10の第1端面14と、第1端面14側の底面16とに連続して設けられている。したがって、第1外部電極31は、素体10の底面16に配置された底面部33と、素体10の第1端面14に延伸して配置された端面部34とを有する。このように、第1外部電極31は、L字状に形成されることが好ましい。
第2外部電極32は、素体10の第2端面15側に設けられている。第2外部電極32は、素体10の第2端面15と、第2端面15側の底面16とに連続して設けられている。したがって、第2外部電極32は、素体10の底面16に配置された底面部33と、素体10の第2端面15に延伸して配置された端面部34とを有する。このように、第2外部電極32は、L字状に形成されることが好ましい。
なお、第1外部電極31は、素体10の第1端面14と、底面16と、第1側面17と、第2側面19とに連続して設けられていてもよい。この場合、第1外部電極31は、底面部33及び端面部34に加えて、素体10の第1側面17に延伸して配置された第1側面部と、素体10の第2側面19に延伸して配置された第2側面部とを有する。同様に、第2外部電極32は、素体10の第2端面15と、底面16と、第1側面17と、第2側面19とに連続して設けられていてもよい。この場合、第2外部電極32は、底面部33及び端面部34に加えて、素体10の第1側面17に延伸して配置された第1側面部と、素体10の第2側面19に延伸して配置された第2側面部とを有する。第1外部電極31又は第2外部電極32が第1側面部及び第2側面部を有する場合、第1側面部は、底面部33及び端面部34と接続されていることが好ましく、第2側面部は、底面部33及び端面部34と接続されていることが好ましい。
第1外部電極31の端面部34は、素体10の第1端面14から露出するコイル導体20に接続される。したがって、第1外部電極31は、コイル導体20の第1端部21に電気的に接続される。同様に、第2外部電極32の端面部34は、素体10の第2端面15から露出するコイル導体20に接続される。したがって、第2外部電極32は、コイル導体20の第2端部22に電気的に接続される。
図3に示すように、第1外部電極31において、底面部33は、素体10側に配置された第1底面部35と、第1底面部35の外側に配置された第2底面部36とを含む。同様に、第2外部電極32において、底面部33は、素体10側に配置された第1底面部35と、第1底面部35の外側に配置された第2底面部36とを含む。
図4は、第1外部電極の底面部付近を拡大した断面図である。
第1底面部35は、樹脂37及び導電性フィラー38を含有する樹脂電極である。
樹脂電極である第1底面部35は、素体10に食い込むように接している。そのため、素体10と外部電極31又は32の底面部33との間の密着強度を向上させることができる。その一方で、樹脂電極である第1底面部35を素体10と第2底面部36との間に配置することにより、第2底面部36を平坦化することができる。そのため、実装基板への実装時に外部電極31又は32の底面部33に生じるエア噛み等が緩和され、半田濡れ性、搭載性といった実装性を向上させることができる。
さらに、樹脂電極の靭性により、外部電極31又は32の底面部33にかかる応力が緩和される。また、樹脂電極により、素体10と外部電極31又は32の底面部33との間の線膨張差が緩和される。
なお、第1外部電極31及び第2外部電極32のうち、いずれか一方の外部電極において、底面部33が第1底面部35と第2底面部36とを含んでいてもよいが、両方の外部電極において、底面部33が第1底面部35と第2底面部36とを含むことが好ましい。
第1底面部35の第2底面部36側の表面粗さは、第1底面部35の素体10側の表面粗さよりも小さいことが好ましい。これにより、上記「密着強度」と「平坦化」を容易に両立させることができる。
第1底面部35の第2底面部36側の表面粗さは、素体10の端面14又は15の表面粗さよりも小さいことが好ましい。これにより、外部電極31又は32の底面部33の表面粗さRaを、外部電極31又は32の端面部34の表面粗さRaよりも容易に小さくできる。
樹脂電極は、樹脂37及び導電性フィラー38を含有し、好ましくは熱硬化性樹脂及び金属フィラーを含有する。樹脂を用いることにより、たわみ、抗折、落下、振動、衝撃等に対する機械強度が向上する。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂を用いることにより、適した線膨張や硬化温度を選定することができる。
金属フィラーを構成する元素は、例えば、Cu、Ag等が挙げられる。これらの組み合わせであってもよい。これらの金属フィラーを用いることにより、外部電極との抵抗率差を小さくすることができる。
金属フィラーは、第2底面部と金属結合により結合されていることが好ましい。この場合、密着強度が高くなり、固着力が大きくなる。
第2底面部36は、めっきにより形成されためっき電極であることが好ましい。めっきにより第2底面部36を薄く形成することができるため、素体10のサイズを大きくすることで特性を向上させることができる。めっき電極を構成する金属材料としては、例えば、Cu、Ni、Sn等が挙げられる。
第2底面部36は、複数層から構成されてもよい。複数層とすることにより、耐食性、耐熱性、強度を向上させることができる。
端面部34は、めっきにより形成されためっき電極であることが好ましい。めっきにより端面部34を薄く形成することができるため、素体10のサイズを大きくすることで特性を向上させることができる。めっき電極を構成する金属材料としては、例えば、Cu、Ni、Sn等が挙げられる。
端面部34と第2底面部36とは、同一材料で構成されることが好ましい。端面部34と第2底面部36とが同一材料で構成されると、両者の接続性が良好になるため、固着力が大きくなる。端面部34は、複数層から構成されてもよい。
端面部34は、素体10に直接接触していることが好ましい。端面部34を素体10に直接接触させることにより、端面部34と素体10との間の密着強度を高くすることができる。
さらに、第1外部電極31又は第2外部電極32が上述した第1側面部及び第2側面部を有する場合、第1側面部及び第2側面部は、めっきにより形成されためっき電極であることが好ましい。端面部34と第2底面部36と第1側面部と第2側面部とは、同一材料で構成されることが好ましい。第1側面部及び第2側面部は、複数層から構成されてもよい。また、第1側面部及び第2側面部は、素体10に直接接触していることが好ましい。
第1外部電極31又は第2外部電極32において、底面部33が第1底面部35と第2底面部36とを含む場合、底面部33の表面粗さRaが、端面部34の表面粗さRaよりも小さいことが好ましい。端面部34の表面を粗くすることにより、端面部34と素体10との間でアンカー効果が発揮されるため、端面部34と素体10との密着強度を高くすることができる。
底面部33の表面粗さRaが端面部34の表面粗さRaよりも小さい場合、第1底面部35の表面は、素体10の底面と面一であることが好ましい。この場合、底面部33の表面粗さRaを小さくすることができる。なお、「面一」とは、第1底面部35の表面が素体10の底面に対して厳密に面一でなくてもよく、例えば、素体10の底面に対して0.05μm程度ずれていてもよい。
実装性を考慮すると、底面部33の表面粗さRaは、1μm未満であることが好ましい。この場合、底面部33の表面粗さRaは、0.05μm以上であることが好ましい。また、底面部33の表面粗さRaは、1μm以上、5μm以下であってもよい。底面部33の表面粗さRaが上記範囲であると、実装時にエア噛み等が生じにくく、ツームストーンが発生しにくくなる。第1外部電極31及び第2外部電極32において、底面部33の表面粗さRaは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
端面部34と素体10との間のアンカー効果を考慮すると、端面部34の表面粗さRaは、6μm以上であることが好ましい。端面部34の表面粗さRaが上記範囲であると、アンカー効果を増大させることができる。一方、端面部34の表面粗さRaは、10μm以下であることが好ましい。第1外部電極31及び第2外部電極32において、端面部34の表面粗さRaは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
さらに、第1外部電極31又は第2外部電極32が上述した第1側面部及び第2側面部を有する場合、底面部33の表面粗さRaが、第1側面部及び第2側面部の表面粗さRaよりも小さいことが好ましい。これにより、素体10と外部電極31又は32との間の密着強度をさらに向上させることができる。第1側面部及び第2側面部の表面粗さRaの好ましい範囲は、端面部34の表面粗さRaの好ましい範囲と同じである。第1側面部及び第2側面部の表面粗さRaは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第1外部電極31及び第2外部電極32において、第1側面部及び第2側面部の表面粗さRaは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
本明細書において、表面粗さRaとは、JIS B 0601:2001で規定される算術平均粗さRaである。表面粗さは、非接触式形状測定器(キーエンス製 VK−X200)を使用し、カットオフ値λcを0.8μmとして測定する。
素体10を構成する磁性体は、図3に示すように、樹脂11及び金属磁性体粒子12を含有することが好ましい。樹脂を用いることにより、たわみ、抗折、落下、振動、衝撃等に対する機械強度が向上する。
樹脂11としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
金属磁性体粒子12を構成する金属としては、例えば、Feであってもよく、FeSiCr等のFeを含む合金であってもよく、FeとFeを含む合金との両方を含んでいてもよい。金属磁性体粒子12は、FeあるいはFeの合金に加え、Pd、Ag及びCuの少なくとも1つの金属を含んでいてもよい。これらの金属は、素体をめっきする際にめっきの成長速度を向上させるめっき触媒として機能する。金属磁性体粒子12の表面は、絶縁膜により覆われていてもよい。
金属磁性体粒子12は、端面部34と金属結合により結合されていることが好ましい。この場合、密着強度が高くなり、固着力が大きくなる。
コイル導体20は、例えば、Au、Ag、Cu、Pd、Ni等の導電性材料を含む。導電性材料の表面は、絶縁膜により覆われていてもよい。
コイル導体20は、巻回軸の周りに巻回されている。巻回軸の方向は、図2に示すように、素体10の底面16に対して垂直であることが好ましい。この場合、素体10の第1端面14又は第2端面15に引き出すためのスペースを余分に確保する必要がないため、素体10に対するコイル導体20のサイズを大きくすることで特性を向上させることができる。
図2では、コイル導体20は、第1端部21及び第2端部22が外周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。つまり、コイル導体20は、平角導線をα巻き(外外巻き)に巻き回して形成されている。ただし、コイル導体20の形状は特に限定されず、コイル導体20の巻き方も特に限定されない。
コイル部品1が絶縁膜40を備える場合、素体10の外面のうち、第1外部電極31及び第2外部電極32が設けられていない部分が絶縁膜40で覆われている。つまり、コイル部品1は、素体10の外面の一部に設けられた第1外部電極31及び第2外部電極32と、外面の他部に設けられた絶縁膜40とを備える。素体10の外面のうち、第1外部電極31及び第2外部電極32が設けられていない部分に絶縁膜40が設けられていると、めっきの際に、接触領域を超えてめっきが大きく成長してしまうことを抑制することができ、耐圧を向上させることができる。
絶縁膜40と第1外部電極31又は第2外部電極32とは、一部が重なり合っていてもよい。例えば、図4に示すように、絶縁膜40が第1底面部35の縁部に被さっていてもよい。この場合、第1底面部35の剥離強度を高くすることができる。
絶縁膜40は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等、電気絶縁性が高い樹脂材料から構成される。
コイル部品1は、例えば、以下のように製造される。
まず、素体10の内部にコイル導体20を設ける。樹脂11及び金属磁性体粒子12を含有する素体10にコイル導体20を埋設させる工法の一つとして、巻線コイルを複数整列させ金属磁性粉入りシートに一括埋め込み硬化した後、ダイシングカット等で個片化する工法がある(例えば、特開2017−123433号公報を参照)。この工法では、巻線コイルの一方の面を一括埋め込み硬化した後に、他方の面を埋め込むことでチップインダクタとしている。
例えば、コイル導体20の一方の面をシートに埋め込んだ後、コイル導体20の他方の面に対して、スクリーン印刷によりAg樹脂ペーストを塗布、乾燥することで樹脂電極を形成する。この樹脂電極が第1外部電極31及び第2外部電極32の第1底面部35となる。これにより、第1底面部35と素体10とが直接接触される。第1底面部35が形成されたコイル導体20の他方の面をシートに埋め込んだ後、加圧、硬化することによりマザー硬化物を形成する。
続いて、ダイサーによるマザー硬化物の切断、個片化により、素体10の第1端面14及び第2端面15にコイル導体20が露出する。バレル研磨工程を経て、素体10の外面に絶縁膜40を形成することが好ましい。樹脂電極である第1底面部35の縁部に絶縁膜40が被さってもよい。例えば特開2016−178282号公報に記載の方法では、素体10の金属磁性体粒子12を核に絶縁膜40が成膜される。図4においては、絶縁膜40と第1底面部35の縁部は直接接触している。
レーザーにより素体10の第1端面14上及び第2端面15上の絶縁膜40を剥離し、金属磁性体粒子12を露出させる(例えば、国際公開第2017/135057号を参照)。これにより、第1外部電極31及び第2外部電極32の端面部34及び第2底面部36の下地が形成される。その後、電解めっきにより端面部34及び第2底面部36を形成する。これにより、素体10の第1端面14及び第2端面15において、素体10及びコイル導体20とめっき電極である端面部34とが直接接触される。上記の方法では、端面部34の表面粗さRaを6μm以上にすることができる。また、めっき電極にて第1外部電極31及び第2外部電極32の第2底面部36と端面部34とがL字状に一体形成される。
以上により、コイル部品1が得られる。
上記の方法では、第1底面部35となる樹脂電極を形成した後にコイル導体20の他方の面をシートに埋め込んでいる。そのため、底面部33の表面粗さRaを1μm未満にすることができる。一方、コイル導体20の他方の面をシートに埋め込んだ後に第1底面部35となる樹脂電極を形成してもよい。この場合、Ag樹脂ペーストの印刷面は加圧されない。そのため、底面部33の表面粗さRaを1μm以上、5μm以下にすることができる。いずれの場合であっても、樹脂電極である第1底面部35は、素体10に食い込むように接している。
本発明の電子部品は、上記実施形態に限定されるものではなく、コイル部品等の電子部品の構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
1 コイル部品(電子部品)
10 素体
11 樹脂
12 金属磁性体粒子
14 第1端面
15 第2端面
16 底面
17 第1側面
18 上面
19 第2側面
20 コイル導体(内部電極)
21 コイル導体の第1端部
22 コイル導体の第2端部
31 第1外部電極
32 第2外部電極
33 底面部
34 端面部
35 第1底面部
36 第2底面部
37 樹脂
38 導電性フィラー
40 絶縁膜

Claims (20)

  1. 磁性体を有する素体と、
    前記素体に埋設され、端部が前記素体の端面から露出する内部電極と、
    前記素体の外面に設けられた外部電極と、を備える電子部品であって、
    前記外部電極は、前記素体の底面に配置された底面部と、前記素体の底面と垂直に交わる前記素体の端面に延伸して配置された端面部と、を有し、
    前記端面部は、前記素体の端面から露出する前記内部電極に接続され、
    前記底面部は、前記素体側に配置された第1底面部と、前記第1底面部の外側に配置された第2底面部と、を含み、
    前記第1底面部は、樹脂及び導電性フィラーを含有する樹脂電極である、電子部品。
  2. 前記内部電極は、巻回軸の周りに巻回されたコイル導体であり、
    前記巻回軸の方向は、前記素体の底面に対して垂直である、請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記素体を構成する前記磁性体は、樹脂及び金属磁性体粒子を含有する、請求項1又は2に記載の電子部品。
  4. 前記金属磁性体粒子は、前記端面部と金属結合により結合されている、請求項3に記載の電子部品。
  5. 前記樹脂電極は、熱硬化性樹脂及び金属フィラーを含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子部品。
  6. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂又はアクリル樹脂である、請求項5に記載の電子部品。
  7. 前記金属フィラーを構成する元素は、Cu、Ag又はこれらの組み合わせである、請求項5又は6に記載の電子部品。
  8. 前記金属フィラーは、前記第2底面部と金属結合により結合されている、請求項5〜7のいずれか1項に記載の電子部品。
  9. 前記端面部は、前記素体に直接接触している、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電子部品。
  10. 前記第2底面部は、複数層から構成される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電子部品。
  11. 前記底面部の表面粗さRaが、前記端面部の表面粗さRaよりも小さい、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電子部品。
  12. 前記端面部の表面粗さRaは、6μm以上である、請求項11に記載の電子部品。
  13. 前記底面部の表面粗さRaは、1μm以上、5μm以下である、請求項11又は12に記載の電子部品。
  14. 前記底面部の表面粗さRaは、1μm未満である、請求項11又は12に記載の電子部品。
  15. 前記第1底面部の表面は、前記素体の底面と面一である、請求項11、12又は14に記載の電子部品。
  16. 前記外部電極は、前記底面部及び前記端面部に加えて、前記素体の底面及び端面と垂直に交わる前記素体の第1側面に延伸して配置された第1側面部と、前記素体の底面及び端面と垂直に交わり前記第1側面と対向する前記素体の第2側面に延伸して配置された第2側面部と、をさらに有し、
    前記底面部の表面粗さRaが、前記第1側面部及び前記第2側面部の表面粗さRaよりも小さい、請求項1〜15のいずれか1項に記載の電子部品。
  17. 前記端面部は、めっき電極である、請求項1〜16のいずれか1項に記載の電子部品。
  18. 前記端面部と前記第2底面部とは、同一材料で構成される、請求項1〜17のいずれか1項に記載の電子部品。
  19. 前記素体の外面のうち、前記外部電極が設けられていない部分が絶縁膜で覆われている、請求項1〜18のいずれか1項に記載の電子部品。
  20. 前記絶縁膜は、前記第1底面部の縁部に被さっている、請求項19に記載の電子部品。
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