JP2021125474A - コイル部品及びコイル部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部電極に含まれる金属フィラーの凝集を抑制することが可能なコイル部品及びコイル部品の製造方法を提供する。【解決手段】コイル部品において、磁性基体と、コイル軸の周りに巻回されている導体２５と、磁性基体の表面に設けられ、導体２５の端部と電気的に接続される外部電極２１と、を備える。外部電極２１は、複数の第１のフィラー２４Ａ、複数の第２のフィラー２４Ｂ及び樹脂２４Ｃを含む電極層２４を有する。複数の第２のフィラー２４Ｂの少なくとも一部は、第１のフィラー２４Ａ及び／又は他の第２のフィラー２４Ｂと金属結合によって結合し、複数の第２のフィラー２４Ｂのそれぞれは扁平形状である。【選択図】図４
Description
本明細書の開示は、コイル部品及びコイル部品の製造方法に関する。
従来のインダクタ等のコイル部品は、典型的に、磁性材料からなる磁性基体と、当該磁性基体内に設けられ、コイル軸の周りに巻回されている導体と、当該導体の端部に接続された外部電極と、を備える。このコイル部品は、例えばはんだを用いて外部電極と基板とを電気的に接続することによって実装され、様々な電子機器の部品として用いられる。従来のコイル部品は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１のコイル部品の外部電極は、金属フィラー及び樹脂を含む導電性ペーストを熱処理することによって形成されており、当該導電性ペーストに含まれる金属フィラーは焼結されている。
金属フィラー及び樹脂を含む導電性ペーストを用いて外部電極を形成する場合、樹脂を熱硬化する過程で、金属フィラー同士が凝集する。その結果、金属フィラーが偏在し、当該金属フィラーが密集した密集部と、当該金属フィラーがほとんど含まれない樹脂部と、が外部電極内に形成される。このような樹脂部は、外部電極の構造欠陥となる。また、金属フィラーの密集部と樹脂部とでは線膨張係数が異なるので、環境変化によって構造欠陥が拡大する可能性がある。したがって、金属フィラーの凝集は、外部電極の強度低下の原因となり得る。
本発明の目的の一つは、外部電極に含まれる金属フィラーの凝集を抑制することが可能なコイル部品及びコイル部品の製造方法を提供することである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。
本発明の一実施形態に係るコイル部品は、基体と、コイル軸の周りに巻回されている導体と、基体の表面に設けられ、導体の端部と電気的に接続される外部電極と、を備え、外部電極は、複数の第１のフィラー、複数の第２のフィラー、及び樹脂を含む電極層を有し、複数の第２のフィラーの少なくとも一部は、第１のフィラー及び／又は他の第２のフィラーと金属結合によって結合し、複数の第２のフィラーのそれぞれは扁平形状である。
本発明の一実施形態において、第２のフィラーのアスペクト比は３以上であってもよい。
本発明の一実施形態では、電極層の厚さ方向の断面において、第２のフィラーの最大粒径粒径の平均は、第１のフィラーの最大粒径の平均より大きくてもよい。
本発明の一実施形態において、複数の第１のフィラーのそれぞれは球形状であり、第１のフィラーのアスペクト比は２以下であってもよい。
本発明の一実施形態において、外部電極は、電極層と導体の端部との間に設けられた金属膜を有し、金属膜は、第２のフィラーと金属結合していてもよい。
本発明の一実施形態において、外部電極は、電極層上に設けられためっき層を有し、めっき層は、第２のフィラーと金属結合していてもよい。
本発明の一実施形態において、第２のフィラーの長軸方向は、電極層の厚さ方向と垂直な方向に対して略平行であってもよい。
本発明の一実施形態において、第２のフィラー同士は、当該第２のフィラーの長軸同士が互いに平行な状態で金属結合していてもよい。
本発明の一実施形態において、電極層における樹脂の割合は、６０ｖｏｌ％以下であってもよい。
本発明の一実施形態において、電極層は、第１のフィラーとなる第１の金属粒子と、第２のフィラーとなる第２の金属粒子と、を含む導電性ペーストから形成され、第２の金属粒子の最小曲率半径の平均は、第１の金属粒子の最小曲率半径より小さくてもよい。
本発明の一実施形態は、上記の何れかの電子部品を備える回路基板に関する。また、本発明の一実施形態は、上記の回路基板を備える電子機器に関する。
本発明の一実施形態に係るコイル部品の製造方法は、基体と、コイル軸の周りに巻回された導体とを備えるコイル部品の製造方法であって、複数の第１の金属粒子と、最小曲率半径の平均が第１の金属粒子の最小曲率半径の平均より小さい複数の第２の金属粒子と、を含む導電性ペーストを準備する工程と、導体の端部と電気的に接続される導電性ペーストの層を形成する工程と、導電性ペーストに含まれる複数の第１の金属粒子及び複数の第２の金属粒子を熱処理することで金属結合させる工程と、を含む。
本発明によれば、外部電極に含まれる金属フィラーの凝集を抑制することが可能なコイル部品及びコイル部品の製造方法が提供される。
以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には、当該複数の図面を通して同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。
図１を参照して、本発明の一実施形態に係るコイル部品１の概要を説明する。図１は、コイル部品１を模式的に示す斜視図である。図１に示されるように、コイル部品１は、基体１０と、基体１０の内部に設けられたコイル導体（導体）２５と、基体１０の表面に設けられた外部電極２１と、基体１０の表面において外部電極２１から離間した位置に設けられた外部電極２２と、を備える。
本明細書においては、文脈上別と解される場合を除き、コイル部品１の「長さ」方向、「幅」方向及び「高さ」方向はそれぞれ、図１の「Ｌ軸」方向、「Ｗ軸」方向及び「Ｔ軸」方向とする。
コイル部品１は、不図示の回路基板に実装される。この回路基板には、２つのランド部が設けられている。コイル部品１は、外部電極２１，２２と、当該外部電極２１，２２に対応するランド部とをそれぞれ接合することで回路基板に実装され得る。この回路基板が搭載され得る電子機器には、スマートフォン、タブレット、ゲームコンソール、及びこれら以外の様々な電子機器が含まれる。この回路基板は、電子機器の一種である自動車の電装品に搭載されてもよい。
コイル部品１は、基体１０の表面に外部電極２１，２２を有するインダクタ、トランス、フィルタ、リアクトル、及びこれら以外の様々なコイル部品に適用され得る。コイル部品１は、カップルドインダクタ、チョークコイル、及びこれら以外の様々な磁気結合型コイル部品にも適用することができる。コイル部品１の用途は、本明細書で明示されるものに限定されない。
基体１０は、絶縁材料で構成される。一実施形態において、基体１０は主に磁性材料で構成され、直方体形状に形成されている。本発明の一実施形態に係るコイル部品１の基体１０は、長さ寸法（Ｌ軸方向の寸法）が１．０ｍｍ〜４．５ｍｍ、幅寸法（Ｗ軸方向の寸法）が０．５ｍｍ〜３．２ｍｍ、高さ寸法（Ｔ軸方向の寸法）が０．５ｍｍ〜５．０ｍｍとなるように形成されている。基体１０の寸法は、本明細書で具体的に説明される寸法には限定されない。本明細書において「直方体」又は「直方体形状」という場合には、数学的に厳密な意味での「直方体」のみを意味するものではない。
基体１０は、第１の主面１０ａ、第２の主面１０ｂ、第１の端面１０ｃ、第２の端面１０ｄ、第１の側面１０ｅ、及び第２の側面１０ｆを有する。基体１０の外面は、これらの６つの面によって画定されている。第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとはそれぞれ高さ方向両端の面を成し、第１の端面１０ｃと第２の端面１０ｄとはそれぞれ長さ方向両端の面を成し、第１の側面１０ｅと第２の側面１０ｆとはそれぞれ幅方向両端の面を成している。
図１に示されるように、第１の主面１０ａは基体１０の上側にあるため、第１の主面１０ａを「上面」と呼ぶことがある。同様に、第２の主面１０ｂを「下面」と呼ぶことがある。コイル部品１は、第１の主面１０ａが回路基板と対向するように配置されるので、第１の主面１０ａを「実装面」と呼ぶこともある。コイル部品１の上下方向に言及する際には、図１の上下方向を基準とする。
次に、図２を参照して磁性を持つ基体１０について更に説明する。図２は、基体１０の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。図示のように、基体１０は、複数の第１金属磁性粒子１１、複数の第２金属磁性粒子１２、及び結着材１３を含む。結着材１３は、複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２を互いに結着させている。言い換えると、基体１０は、結着材１３並びに結着材１３により結着されている複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２によって構成されている。基体１０は、磁性材料、または非磁性材料、または非磁性材料として誘電材料を含んでもよい。
複数の第１金属磁性粒子１１は、複数の第２金属磁性粒子１２よりも大きな平均粒径を有する。すなわち、複数の第１金属磁性粒子１１の平均粒径（以下、第１平均粒径と呼ぶ。）と、複数の第２金属磁性粒子１２の平均粒径（以下、第２平均粒径と呼ぶ。）とは、異なっている。第１平均粒径は例えば３０μｍであり、第２平均粒径は例えば２μｍであるが、それぞれ、これらと異なる平均粒径であってもよい。本発明の一の実施形態において、基体１０は、第１平均粒径及び第２平均粒径と異なる平均粒径を有する不図示の複数の第３金属磁性粒子（以下、第３金属磁性粒子の平均粒径を第３平均粒径と呼ぶ。）を更に含んでもよい。第３平均粒径は第１平均粒径よりも小さく第２平均粒径より大きくても、第２平均粒径より小さくてもよい。以下の説明では、本明細書においては、第１金属磁性粒子１１、第２金属磁性粒子１２及び第３金属磁性粒子を互いに区別する必要がない場合には、磁性基体１０に含まれる第１金属磁性粒子１１、第２金属磁性粒子１２及び第３金属磁性粒子を「金属磁性粒子」と総称することがある。
第１金属磁性粒子１１及び第２金属磁性粒子１２は、様々な軟磁性材料から成る。第１金属磁性粒子１１は、例えば、Ｆｅを主成分とする。具体的には、１金属磁性粒子１１は、（１）Ｆｅ、Ｎｉ等の金属粒子、（２）Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒを含む合金、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌを含む合金、Ｆｅ、Ｎｉを含む合金等の結晶合金粒子、（３）Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｃを含む合金、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｂを含む合金等の非晶質合金粒子、又は（４）これらが混合された混合粒子である。磁性基体１０に含まれる金属磁性粒子の組成は、前記のものに限られない。第１金属磁性粒子１１は、例えば、Ｆｅを８５ｗｔ％以上含む。これにより、優れた透磁率を有する磁性基体１０を得ることができる。第２金属磁性粒子１２の組成は、第１金属磁性粒子１１の組成と同じであってもよいし異なっていてもよい。磁性基体１０が不図示の複数の第３金属磁性粒子を含む場合、第３金属磁性粒子の組成は、第２金属磁性粒子１２の組成と同様に、第１金属磁性粒子１１の組成と同じであってもよいし異なっていてもよい。
金属磁性粒子は、その表面を不図示の絶縁膜で被覆されていてもよい。例えば、この絶縁膜は、ガラス、樹脂又はこれら以外の絶縁性に優れた材料から形成されている。この絶縁膜は、例えば、第１金属磁性粒子１１とガラス材料の粉末とを不図示の摩擦混合機内で混合することにより第１金属磁性粒子１１の表面に形成される。ガラス材料から形成される絶縁膜は、摩擦混合機内において圧縮摩擦作用により第１金属磁性粒子１１の表面に固着している。ガラス材料は、ＺｎＯ及びＰ2Ｏ5を含んでもよい。この絶縁膜は、様々なガラス材料から形成され得る。絶縁膜１４は、ガラス粉に代えて又はガラス粉に加えて、アルミナ粉、ジルコニア粉又はこれら以外の絶縁性に優れた酸化物の粉末から形成されてもよい。絶縁膜の厚さは、例えば１００ｎｍ以下とされる。
第２金属磁性粒子１２は、第１金属磁性粒子１１の絶縁膜と異なる絶縁膜で被覆されていてもよい。この絶縁膜は、第２金属磁性粒子１２が酸化してできる酸化膜であってもよい。この絶縁膜の厚さは、例えば２０ｎｍ以下とされる。この絶縁膜は、大気中雰囲気にて第２金属磁性粒子１２を熱処理することで、第２金属磁性粒子１２の表面に形成される酸化膜であってもよい。この絶縁膜は、Ｆｅ及びこれ以外の第２金属磁性粒子１２に含有される元素の酸化物を含む酸化膜であってもよい。この絶縁膜は、第２金属磁性粒子１２をリン酸へ投入して攪拌することにより、第２金属磁性粒子１２の表面に形成されるリン酸鉄膜であってもよい。第１金属磁性粒子１１の絶縁膜は第１金属磁性粒子１１が酸化してできる酸化膜であってもよく、第２金属磁性粒子１２の絶縁膜は第２金属磁性粒子１２の酸化によらず、別途設けられる被覆膜としてもよい。
結着材１３は、例えば、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂である。結着材１３には、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）樹脂、フェノール（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、又はポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂が用いられ得る。また、結合材１３としてガラス等を用いてもよく、結合剤１３は絶縁フィラー等を含んでもよい。
導体２５は、所定のパターンを有するように形成されている。図示の実施形態では、導体２５は、コイル軸Ａｘの周りに巻回されている（図１参照）。導体２５は、例えば、平面視において、楕円形状、ミアンダ形状、直線形状、又はこれらを組み合わせた形状を有する。導体２５は、任意の形状を有していて良く、例えばスパイラル形状であってもよい。
導体２５は、Ｃｕ、Ａｇ、又はこれら以外の導電性材料からめっき法により形成されている。導体２５は、端面２５ａ２及び端面２５ｂ２以外の表面の全域が絶縁膜に覆われていてもよい。図示のように導体２５がコイル軸Ａｘの周りに複数ターン巻回されている場合には、導体２５の各ターンは、隣接する他のターンと離間していてもよい。この場合、隣接するターン同士の間には基体１０が介在している。
導体２５は、その一方の端部に引出導体２５ａ１を有し、その他方の端部に引出導体２５ｂ１を有する。引出導体２５ａ１の端部には端面２５ａ２が形成され、引出導体２５ｂ１の端部には端面２５ｂ２が形成されている。導体２５の一方の端部である引出導体２５ａ１は外部電極２１と電気的に接続され、導体２５の他方の端部である引出導体２５ｂ１は外部電極２２と電気的に接続されている。
本発明の一実施形態において、外部電極２１は、基体１０の第１の主面１０ａ、第２の主面１０ｂ、第２の端面１０ｃ、第１の側面１０ｅ、及び第２の側面１０ｆの一部に設けられている。外部電極２２は、基体１０の第１の主面１０ａ、第２の主面１０ｂ、第２の端面１０ｄ、第１の側面１０ｅ、及び第２の側面１０ｆの一部に設けられている。外部電極２１と外部電極２２とは、互いに離間して配置されている。各外部電極２１、２２の形状及び配置は、図示された例には限定されない。引出導体２５ａ１及び引出導体２５ｂ１は、それぞれ基体１０の第１の主面（すなわち、実装面）１０ａに引き出されており、引出導体２５ａ１の端面２５ａ２及び引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２は第１の主面１０ａにおいて基体１０から露出する。すなわち、引出導体２５ａ１の端面２５ａ２及び引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２は、同一の面において基体１０から露出する。引出導体２５ａ１の端面２５ａ２及び引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２は、互いに異なる面において基体１０から露出していてもよい。
次に、図３及び図４を参照して、本発明の一実施形態に係るコイル部品１の外部電極について詳細に説明する。図３は、図１のコイル部品１の導体２５の一方の端部と外部電極２１との接合部分の周辺の断面を拡大して示す拡大断面図である。図４は、図１のコイル部品の外部電極の断面の電子顕微鏡像の模式図である。以下の説明では、外部電極２１について説明するが、特段の事情がない限り外部電極２１の説明は外部電極２２にも援用される。また、図３及び図４は外部電極２１を説明する図であるが、外部電極２２についても援用される。図３及び図４に示されるように、外部電極２１は、金属膜２３と、電極層２４と、めっき層２６と、を有する。
金属膜２３は、例えばスパッタ膜であり、金属膜２３と導体２５の一方の端部（すなわち、端面２５ａ２）との少なくとも一部は、金属結合によって接続されている。ここで、「少なくとも一部」とは、端面２５ａ２の何れかの領域を意味する。例えば、金属膜２３と端部２５ａ１とは、端面２５ａ２の周縁ＰＰ（図３参照）において金属結合によって接続されていてもよい。図３は、端面２５ａ２の全面において、金属膜２３と導体２５の端部２５ａ１とが金属結合により接続されている例を示している。図３の例では、金属膜２３と端部２５ａ１とは、端面２５ａ２の周縁ＰＰにおいても金属結合している。
金属膜２３の材料は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属、又はこれらの合金である。金属膜２３に用いられる金属は、酸化しにくい金属、又は酸化しても容易に還元可能な金属が好ましい。また、金属膜２３には、体積抵抗率が低い材料が用いられることが好ましい。金属膜２３の厚みは特に限定されないが、例えば１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。金属膜２３に含まれる金属の主成分のイオン化傾向は、導体２５を構成する金属のイオン化傾向よりも小さいことが好ましい。ここで、「金属膜２３に含まれる金属の主成分」とは、金属膜２３を構成する金属のうち重量％で金属種の過半を占める金属の成分をいう。金属膜２３に含まれる金属の種類が一種類であれば、主成分とはその金属の成分をいう。一例として、導体２５を構成する材料がＣｕである場合、金属膜２３に含まれる金属はＡｇとすることができる。
金属膜２３に含まれる金属粒子のアスペクト比の平均は、０．８以上１．５以下である。ここで、金属粒子のアスペクト比とは、境界面ＢＩに水平な方向における金属膜２３に含まれる一の金属粒子の寸法をａ、境界面ＢＩに垂直な方向における当該一の金属粒子の寸法をｂとした場合のｂ／ａの値のことをいう。金属粒子のアスペクト比の平均は、例えば、５個、１０個等の複数個の金属粒子の各アスペクト比の平均値とすることができる。金属膜２３に含まれる金属粒子同士は、金属結合している。
電極層２４は、金属膜２３の上に設けられており、導体２５の一方の端部と電気的に接続されている。電極層２４の厚さは、例えば２０μｍ〜５０μｍ程度である。電極層２４は、複数の第１のフィラー２４Ａ、複数の第２のフィラー２４Ｂ、及び樹脂２４Ｃを含む。複数の第１のフィラー２４Ａのそれぞれは球形状であり、そのアスペクト比は２以下である。複数の第２のフィラー２４Ｂのそれぞれは扁平形状であり、そのアスペクト比は３以上である。本明細書中において、アスペクト比とは、電極層２４の厚さ方向の断面における長軸方向の寸法に対する短軸方向の寸法の比（すなわち、最大粒径を最小粒径で除算した値）をいう。電極層２４の厚さ方向の断面において、第２のフィラーの最大粒径の平均は、第１のフィラー２４Ａの最大粒径の平均より大きくなっている。第１のフィラー２４Ａの最大粒径の平均は、例えば１μｍ〜１０μｍであり、第２のフィラー２４Ｂの最大粒径の平均は、例えば０．１μｍ〜１０μｍである。電極層２４に含まれる第１のフィラー２４Ａと第２のフィラー２４Ｂとの体積比は、例えば３：７〜７：３である。第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂは、例えばＡｇ、又はＣｕ、Ａｕ、Ｐｄ、又はＮｉ等の導電性に優れた金属によって構成される。また、第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂは、同じ成分の金属を含んでいる。図示の実施形態では、第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂは、共にＡｇによって構成されている。第１のフィラー２４Ａと第２のフィラー２４Ｂとは、互いに異なる金属を含んでいてもよく、互いに異なる金属のみによって構成されていてもよい。第１のフィラー２４Ａと第２のフィラー２４Ｂとが互いに異なる金属を含む場合においても第１のフィラー２４Ａと第２のフィラー２４とは金属結合し、第１のフィラー２４Ａと第２のフィラー２４との結合部は合金化する。この場合、第１のフィラー２４Ａに含まれる金属と第２のフィラー２４Ｂに含まれる金属との組み合わせは、同種の金属間における金属結合よりも結合強度が強くなる組み合わせを選択することが好ましい。異なる金属の組み合わせによる合金の結合強度については、公知の文献をもっても明らかに出来る。
電極層２４の第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂは、コイル部品１の製造過程おける熱処理されている。これにより、第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂは、互いに金属結合している。また、電極層２４は、第２のフィラー２４Ｂ同士が、当該第２のフィラー２４Ｂの長軸同士が互いに平行な状態で金属結合している部分を含んでいてもよい。電極層２４は、第１のフィラー２４Ａ同士が金属結合している部分を含んでいてもよい。電極層２４と金属膜２３との界面において、第２のフィラー２４Ｂは金属膜２３と金属結合している。これにより、電極層２４と金属膜２３とは電気的に接続されている。また、電極層２４とめっき層２６との界面において、第２のフィラー２４Ｂはめっき層２６と金属結合している。第２のフィラー２４Ｂの長軸方向は、電極層２４の厚さ方向と垂直な方向に対して略平行である。これにより、電極層２４とめっき層２６とは電気的に接続されている。同様に、第１のフィラー２４Ａは金属膜２３と金属結合していてもよい。第１のフィラー２４Ａはめっき層２６と金属結合していてもよい。
電極層２４に含まれる樹脂２４Ｃは、例えば熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、及びポリイミド樹脂等が挙げられる。電極層２４における樹脂２４Ｃの割合は、６５ｖｏｌ％以下である。電極層２４における樹脂２４Ｃの割合は３０ｖｏｌ％〜６５ｖｏｌ％であることが好ましい。さらに、電極層２４における樹脂２４Ｃの割合は３０ｖｏｌ％より小さいことがより好ましい。
電極層２４は、第１のフィラー２４Ａとなる第１の金属粒子と、第２のフィラー２４Ｂとなる第２の金属粒子と、未硬化の樹脂とを含む導電性ペーストから形成される。第１の金属粒子及び第２の金属粒子は、それぞれ、コイル部品１の製造過程における熱処理によって金属結合される前の第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂである。第２の金属粒子のそれぞれは扁平形状であり、当該第２の金属粒子の長軸方向の両端部Ｅにおいて、第２の金属粒子の外形の曲率は最小となる。第２の金属粒子の最小曲率半径（すなわち、第２の金属粒子の長軸方向の端部の曲率）の平均は、第１の金属粒子の０．５μｍ以下である。一例として、第２の金属粒子の最小曲率半径は、０．１μｍ以下である。図４においては、熱処理によって金属結合された第２のフィラー２４Ｂの端部を第２の金属粒子の端部Ｅとして示している。図４では金属結合された第２のフィラー２４Ｂの端部の境界を模式的に示している。第２のフィラー２４Ｂの端部の境界は、例えば、第２のフィラー２４Ｂを含む電極層２４の断面を電子顕微鏡を用いて５００００倍で観察することで確認できる。実際の観察においては第２のフィラー２４Ｂの端部の境界を明確に観察できない場合もある。例えば、第２のフィラー２４Ｂの端部が他の第１のフィラー２４Ａもしくは第２のフィラー２４Ｂと結合している場合、境界を明確に観察できないことがある。この場合、電子顕微鏡で観察される第２のフィラー２４Ｂの内部の結晶粒子の境界を、第２のフィラー２４Ｂの境界としてもよい。第２のフィラー２４Ｂの内部の結晶粒子の境界を明確に観察できない場合には、明確に観察できない第２のフィラー２４Ｂの端部以外の部分の形状から、任意の公知の推定方法によって推定される曲線を第２のフィラー２４Ｂの端部の境界としてもよい。
めっき層２６は、電極層２４の上に設けられている。図示の実施形態では、めっき層２６は多層構造を有しており、電極層２４と接触する第１のめっき層２６Ａと、第１のめっき層２６Ａの上に設けられた第２のめっき層２６Ｂとを有している。第１のめっき層２６Ａの厚さは、例えば５μｍ〜７μｍであり、第２のめっき層２６Ｂの厚さは、例えば５μｍ〜１０μｍである。第１のめっき層２６ＡはＮｉから構成されており、第２のめっき層２６ＢはＳｎから構成されている。めっき層２６は、Ｎｉ又はＳｎからなる単層のめっき層であってもよい。
次に、本発明の一実施形態に係るコイル部品１の製造方法について説明する。まず、金属材料等によってコイル状に形成された導体２５と、第１金属磁性粒子１１及び第２金属磁性粒子１２を含む粒子群と樹脂等からなる結着剤１３とを混練して作製された混合樹脂組成物と、を成形金型に入れて、導体２５の引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２が、表面に露出するように圧縮成形する。コイル状に形成された導体２５は、例えば、導線をスパイラル状に巻線して形成されたものを用いるが、巻線以外には、平面コイルとしてもよく、特にコイル形状を制限するものではない。導体２５は絶縁被覆を有することもできる。成形体中の樹脂を硬化することで、導体２５が埋め込まれた基体１０が得られる。
次に、導体２５の引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２が露出した磁性基体１０の表面を平滑化し、酸化物を取り除く。ここでは、研磨剤を用いて研磨してから、プラズマエッチングを行った。この研磨剤の粒径としては、第１金属磁性粒子１１より小さい粒径のものを用いることが好ましい。例えば、第１金属粒子１１の平均粒径が３０μｍであれば、２５μｍの粒径が選ばれる。エッチングは、例えばプラズマエッチングなど、磁性基体の表面の酸化物を除去することができる方法であればよい。
次に、金属膜２３を形成する。金属膜２３を形成する方法としては、例えば、スパッタリング堆積法、特には高密度スパッタリング堆積法がある。高密度スパッタリング堆積法とは、大電力を短時間のみかけることで、スパッタ膜が高温になることを防止しながら、緻密な膜を得る方法である。スパッタ時に試料を冷却することにより、さらに大電力をかけることができるようになりさらに緻密なスパッタ膜を得ることができる。この方法により上記の金属を用いれば、スパッタリング収率が高く、金属膜２３を効率よく形成することができる。本明細書では、スパッタリング堆積法により形成された金属膜をスパッタ膜という。金属膜２３の形成方法は、導体２５の端面２５ａ２と金属膜２３とを金属結合させることができれば、スパッタリング堆積法以外の方法により金属膜２３を形成してもよい。
次に、金属膜２３の上に電極層２４を形成する。電極層２４を形成には、まず、第１のフィラー２４Ａとなる第１の金属粒子と、第２のフィラー２４Ｂとなる第２の金属粒子とを含む導電性ペーストを準備する。次に、印刷法等により導電性ペーストの層を形成する。次に、熱処理等により、導電性ペーストの層に含まれる第１の金属粒子及び第２の金属粒子を金属結合させる。一例として、熱処理は、１７０℃〜２５０℃、３０分〜６０分の条件で行われる。また、第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂの材質によっては、低酸素又は還元雰囲気で熱処理を行う。この工程により、金属膜２３を介して導体２５の端部と電気的に接続される電極層２４が形成される。
最後に、めっき法により、第１のめっき層２６Ａ及び第２のめっき層２６Ｂを形成する。以上の工程により、外部電極２１、２２が形成され、コイル部品１が製造される。製造されたコイル部品１は、外部電極２１、２２がそれぞれ回路基板のランド部にはんだ接合されることで、回路基板に実装される。
以上説明したように、コイル部品１の外部電極２１，２２は、複数の第１のフィラー２４Ａ、複数の第２のフィラー２４Ｂ、及び樹脂２４Ｃを含む電極層２４を有し、複数の第２のフィラー２４Ｂのそれぞれは扁平形状であり、電極層２４の厚さ方向の断面において、第２のフィラー２４Ｂの最大粒径の平均は、第１のフィラー２４Ａの最大粒径の平均より大きい。このように、相対的に大きな粒径を有する第２のフィラー２４Ｂを含んでいることにより、熱処理を行うことによる金属結合に伴う第２のフィラーの凝集が起こりにくくなる。また、第２のフィラー２４Ｂのそれぞれが扁平形状であることにより、第２のフィラー２４Ｂの長軸方向の両端部Ｅにおける曲率は小さく、長軸方向の中央部における曲率は大きくなっている。このため、第２のフィラーの長軸方向の両端部Ｅにおいては熱処理を行うことによる金属結合に必要なエネルギーが小さく、第２のフィラーの長軸方向の中央部においては熱処理を行うことによる金属結合に必要なエネルギーが大きい。したがって、第２のフィラーの長軸方向の両端部Ｅにおいては金属結合による結合が進行しやすく、第２のフィラーの長軸方向の中央部においては金属結合による結合が進行しにくい。よって、第２のフィラーの長軸方向の両端部Ｅによって電気的な接続を確保しつつ、熱処理を行うことによる金属結合に伴う第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂの凝集を抑制することができる。その結果、電極層２４内において第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂが偏在することが抑制され、外部電極２１、２２の強度低下を抑制することができる。
外部電極２１，２２は、電極層２４と導体２５の端部との間に設けられた金属膜２３を有し、金属膜２３は、第２のフィラー２４Ａと金属結合していてもよい。これにより、金属膜２３と電極層２４との間における電気抵抗の低下を図ることができる。
外部電極２１，２２は、電極層２４上に設けられためっき層２６を有し、めっき層２６は、第２のフィラー２４Ｂと金属結合していてもよい。これにより、めっき層２６と電極層２４との間における電気抵抗の低下を図ることができる。
第２のフィラー２４Ｂの長軸方向は、電極層２４の厚さ方向と垂直な方向に対して略平行であってもよい。これにより、第２のフィラー２４Ｂとめっき層２６との接触面積、及び第２のフィラー２４Ｂと金属膜２３との接触面積が大きくなるので、めっき層２６と電極層２４との間、及び、金属膜２３と電極層２４との間における電気抵抗の更なる低下を図ることができる。
第２のフィラー２４Ｂ同士は、当該第２のフィラー２４Ｂの長軸同士が互いに平行な状態で金属結合していてもよい。これにより、第２のフィラー２４Ｂ同士の接触面積が大きくなるので、電極層２４における電気抵抗の低下を図ることができる。
次に、図５を参照して本発明の別の実施形態のコイル部品１００について説明する。図５は、コイル部品１００を模式的に示す斜視図である。図示のように、コイル部品１００は、コイル部品１と同様に、基体１０内にコイル導体２５と、基体１０の表面に設けられた外部電極２１と、基体１０の表面において外部電極２１から離間した位置に設けられた外部電極２２と、を備える。コイル部品１００は、基体１０内に設けられた絶縁板５０を備え、導体２５が絶縁板５０の上面及び下面に設けられている点でコイル部品１と相違している。
コイル部品１００の外部電極２１，２２も、コイル部品１と同様に、複数の第１のフィラー２４Ａ、複数の第２のフィラー２４Ｂ、及び樹脂２４Ｃを含む電極層２４を有し、複数の第２のフィラー２４Ｂのそれぞれは扁平形状であり、電極層２４の厚さ方向の断面において、第２のフィラー２４Ｂの最大粒径の平均は、第１のフィラー２４Ａの最大粒径の平均より大きい。したがって、コイル部品１と同様の理由により、第２のフィラーの長軸方向の両端部によって電気的な接続を確保しつつ、熱処理を行うことによる金属結合に伴う第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂの凝集を抑制することができる。その結果、電極層２４内において第１のフィラー２４Ａ及び第２のフィラー２４Ｂが偏在することが抑制され、外部電極２１、２２の強度低下を抑制することができる。
前述の様々な実施形態で説明された各構成要素の寸法、材料及び配置は、それぞれ、各実施形態で明示的に説明されたものに限定されず、当該各構成要素は、本発明の範囲に含まれ得る任意の寸法、材料及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、上述の各実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。
例えば、コイル部品１及びコイル部品１００の外部電極２１、２２は、金属膜２３を有していなくてもよい。この場合、電極層２４と導体２５の端部とは直接接続されていてもよい。また、外部電極２１、２２は、めっき層２６を有していなくてもよい。
１，１００…コイル部品、１０…磁性基体、２１…外部電極、２２…外部電極、２３…金属膜、２４…電極層、２４Ａ…第１のフィラー、２４Ｂ…第２のフィラー、２４Ｃ…樹脂、２５…導体、２６…めっき層、２６Ａ…第１のめっき層、２６Ｂ…第２のめっき層。
Claims (13)
- 基体と、
コイル軸の周りに巻回されている導体と、
前記基体の表面に設けられ、前記導体の端部と電気的に接続される外部電極と、を備え、
前記外部電極は、複数の第１のフィラー、複数の第２のフィラー、及び樹脂を含む電極層を有し、
前記複数の第２のフィラーの少なくとも一部は、前記第１のフィラー及び／又は他の前記第２のフィラーと金属結合によって結合し、
前記複数の第２のフィラーのそれぞれは扁平形状である、
コイル部品。 - 前記第２のフィラーのアスペクト比は３以上である、請求項１に記載のコイル部品。
- 前記電極層の厚さ方向の断面において、前記第２のフィラーの最大粒径粒径の平均は、前記第１のフィラーの最大粒径の平均より大きい、請求項１又は２に記載のコイル部品。
- 前記複数の第１のフィラーのそれぞれは球形状であり、前記第１のフィラーのアスペクト比は２以下である、請求項１〜３の何れか一項に記載のコイル部品。
- 前記外部電極は、前記電極層と前記導体の端部との間に設けられた金属膜を有し、
前記金属膜は、前記第２のフィラーと金属結合している、請求項１〜４の何れか一項に記載のコイル部品。 - 前記外部電極は、前記電極層上に設けられためっき層を有し、
前記めっき層は、前記第２のフィラーと金属結合している、請求項１〜５の何れか一項に記載のコイル部品。 - 前記第２のフィラーの長軸方向は、前記電極層の厚さ方向と垂直な方向に対して略平行である、請求項１〜６の何れか一項に記載のコイル部品。
- 前記第２のフィラー同士は、当該第２のフィラーの長軸同士が互いに平行な状態で金属結合している、請求項１〜７の何れか一項に記載のコイル部品。
- 前記電極層における前記樹脂の割合は、６０ｖｏｌ％以下である、請求項１〜７の何れか一項に記載のコイル部品。
- 前記電極層は、前記第１のフィラーとなる第１の金属粒子と、前記第２のフィラーとなる第２の金属粒子と、を含む導電性ペーストから形成され、
前記第２の金属粒子の最小曲率半径の平均は、前記第１の金属粒子の最小曲率半径の平均より小さい、請求項１〜９の何れか一項に記載のコイル部品。 - 請求項１〜１０の何れか一項に記載のコイル部品を備える、回路基板。
- 請求項１１に記載の回路基板を備える、電子機器。
- 基体と、コイル軸の周りに巻回された導体とを備えるコイル部品の製造方法であって、
複数の第１の金属粒子と、最小曲率半径の平均が前記複数の第１の金属粒子の最小曲率半径の平均より小さい複数の第２の金属粒子と、を含む導電性ペーストを準備する工程と、
前記導体の端部と電気的に接続される前記導電性ペーストの層を形成する工程と、
前記導電性ペーストに含まれる前記複数の第１の金属粒子及び前記複数の第２の金属粒子を熱処理することで金属結合させる工程と、を含む、コイル部品の製造方法。
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