JP2022047895A - コイル部品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワイヤの端部が外部電極に良好に接続したコイル部品を提供する。【解決手段】巻芯部と巻芯部の端面に形成された鍔部とを有するコアと、巻芯部に巻回されたワイヤと、鍔部の底面に形成され、ワイヤの端部が接続され、かつ表面を構成する第１金属層を有する外部電極とを備え、ワイヤの前記端部の少なくとも一部が第１金属層に埋設されている、コイル部品。【選択図】図２
Description
本発明は、コイル部品およびその製造方法に関する。
従来、巻線型のコイル部品としては、例えば、特開２０１５－５０３７３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、巻芯部と巻芯部の両端部に形成された鍔部とを有するコアと、巻芯部に巻回されたワイヤと、鍔部の底面に形成され、ワイヤの端部が接続された外部電極とを備える。
しかしながら、従来のコイル部品は、ワイヤの端部が外部電極の表面上に露出して配置されている。このため、ワイヤの端部の外部電極に対する密着性が比較的低く、ワイヤが外部電極から剥離し、ワイヤの端部と外部電極との接続性が低下するおそれがあった。
そこで、本開示の目的は、ワイヤの端部が外部電極に良好に接続したコイル部品を提供することにある。また、本開示の別の目的は、そのようなコイル部品の製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するため、本開示の一態様であるコイル部品は、
巻芯部と前記巻芯部の端面に形成された鍔部とを有するコアと、
前記巻芯部に巻回されたワイヤと、
前記鍔部の底面に形成され、前記ワイヤの端部が接続され、かつ表面を構成する第１金属層を有する外部電極と
を備え、
前記ワイヤの前記端部の少なくとも一部が前記第１金属層に埋設されている。
巻芯部と前記巻芯部の端面に形成された鍔部とを有するコアと、
前記巻芯部に巻回されたワイヤと、
前記鍔部の底面に形成され、前記ワイヤの端部が接続され、かつ表面を構成する第１金属層を有する外部電極と
を備え、
前記ワイヤの前記端部の少なくとも一部が前記第１金属層に埋設されている。
前記実施形態によれば、ワイヤの端部の少なくとも一部が第１めっき層に埋設されている。これにより、ワイヤの端部と外部電極との接触面積が比較的大きくなり、ワイヤの端部が外部電極と良好に接続することができる。
また、本開示の一態様である、コイル部品の製造方法は、
巻芯部と前記巻芯部の端面に形成された鍔部とを有するコアを用意し、
前記鍔部の底面に外部電極を形成し、
前記巻芯部にワイヤを巻回し、
前記外部電極に前記ワイヤの端部を加熱接続する、
工程を備え、
前記外部電極を形成する際、前記外部電極の表面を構成するようにめっきで第１金属層を形成し、
前記ワイヤを加熱接続する前に、前記第１金属層または前記ワイヤの前記端部にロジン及び活性剤を含むフラックスを塗布し、
前記ワイヤを加熱接続する際、前記第１金属層、前記フラックス、前記ワイヤの前記端部の順に重ねつつ、前記ワイヤの前記端部を加熱することによって、前記フラックスが前記第１金属層表面の酸化膜を除去する。
巻芯部と前記巻芯部の端面に形成された鍔部とを有するコアを用意し、
前記鍔部の底面に外部電極を形成し、
前記巻芯部にワイヤを巻回し、
前記外部電極に前記ワイヤの端部を加熱接続する、
工程を備え、
前記外部電極を形成する際、前記外部電極の表面を構成するようにめっきで第１金属層を形成し、
前記ワイヤを加熱接続する前に、前記第１金属層または前記ワイヤの前記端部にロジン及び活性剤を含むフラックスを塗布し、
前記ワイヤを加熱接続する際、前記第１金属層、前記フラックス、前記ワイヤの前記端部の順に重ねつつ、前記ワイヤの前記端部を加熱することによって、前記フラックスが前記第１金属層表面の酸化膜を除去する。
前記実施形態によれば、フラックスに含まれる活性剤が第１金属層表面の酸化膜を除去するため、第１金属層が容易に溶融し、ワイヤの端部の少なくとも一部が第１金属層に埋設される。これにより、ワイヤの端部と外部電極との接触面積が比較的大きくなり、ワイヤの端部が外部電極と良好に接続することができる。
本開示によれば、ワイヤの端部が外部電極に良好に接続したコイル部品を提供することができる。また、本開示によれば、そのようなコイル部品の製造方法を提供することができる。
以下、本開示の一態様であるコイル部品およびその製造方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、図面は一部模式的なものを含み、実際の寸法や比率を反映していない場合がある。
（第１実施形態）
［構成］
図１は、本開示の第１実施形態に係るコイル部品を示す側面図である。図２は、第１実施形態に係るコイル部品を示す断面図である。図２は、図１のＸ－Ｘ断面である。図３は、ワイヤ２０の端部２１の断面を示す。図１～図３を用いて、コイル部品を説明する。
［構成］
図１は、本開示の第１実施形態に係るコイル部品を示す側面図である。図２は、第１実施形態に係るコイル部品を示す断面図である。図２は、図１のＸ－Ｘ断面である。図３は、ワイヤ２０の端部２１の断面を示す。図１～図３を用いて、コイル部品を説明する。
コイル部品１は、コア１０と、コア１０に巻回されたワイヤ２０と、コア１０に設けられワイヤ２０と電気的に接続され、外部電極である第１電極３１および第２電極３２とを備える。
コア１０は、一定方向に延びる形状であってワイヤ２０が巻回された巻芯部１３と巻芯部１３の延びる方向の第１端１３ａに形成され、当該方向と直交する方向に張り出す第１鍔部１１と、巻芯部１３の延びる方向の第２端１３ｂに形成され、当該方向と直交する方向に張り出す第２鍔部１２とを有する。コア１０の材料としては、例えば、フェライトの焼結体や、磁性粉含有樹脂の成型体などの磁性体が好ましく、アルミナや、樹脂などの非磁性体であってもよい。なお、以下では、コア１０の底面を、実装基板に実装される面とする。
第１鍔部１１は、実装基板に実装される側の第１底面１１ａを有する。第２鍔部１２は、実装基板に実装される側の第２底面１２ａを有する。
ワイヤ２０は、巻芯部１３に巻回されている。ワイヤ２０の第１端部２１が第１電極３１と接続し、第２端部２２が第２電極３２と接続する。ワイヤ２０の巻回軸（コイル軸）は、巻芯部１３の延びる方向と一致する。ワイヤ２０は、導電部２０１と導電部２０１を被覆する被覆部２０２とを有する。導電部２０１は、例えば、銅からなる。被覆部２０２の材料は、例えば、ポリウレタン、ポリアミドイミドなど、ウレタン系樹脂やイミド系樹脂、アミド系樹脂などが好ましく、これらの混合物であってもよい。特に、ポリアミドイミドなどの高耐熱性を有する樹脂を材料とする被覆部２０２は、熱圧着によって消失しにくく、残渣として残って圧着不具合の原因となる場合があり、特に後述の製造方法によるフラックスの塗布と組み合わせた効果が顕著である。
ワイヤ２０の第１端部２１は、第１電極３１内に完全に埋設されている。このように、ワイヤ２０の第１端部２１の少なくとも一部が第１電極３１に埋設されていることにより、ワイヤ２０の第１端部２１と第１電極３１との接触面積が比較的大きくなる。よって、第１電極３１とワイヤ２０との良好な接続性を確保することができる。さらに、ワイヤ２０の第１端部２１は第１電極３１に埋設されているため、コイル部品１の実装基板への実装に際して、ワイヤ２０の第１端部２１が第１電極３１から抜けにくい。このため、コイル部品１を実装した後であっても、第１電極３１とワイヤ２０との良好な接続性を確保することができる。
また、ワイヤ２０の第１端部２１が第１電極３１の表面に露出する面積が小さくなる。ここで、ワイヤ２０の第１端部２１の露出部は、通常、第１電極３１の表面に比べ、はんだ濡れ性が低い。よって、はんだ濡れ性が低い第１端部２１の露出面積が小さいため、コイル部品１の第１電極３１は、はんだ濡れ性に優れ、実装基板に対して強固に接合することが可能となる。
従来では、第１電極３１内にワイヤ２０の第１端部２１を十分に埋設させることができず、ワイヤ２０の第１端部２１が第１電極３１の表面に露出して配置されていた。本発明者らは第１端部２１が第１端部２１内に十分に埋設されない理由に着目し、その理由が、主に以下の２つ；
第１めっき層３１１の表面に金属酸化膜３１１ａが構成されるため、加熱しても第１めっき層３１１が溶融しにくいこと、
ワイヤ２０の被覆部２０２が第１めっき層３１１を構成する材質（例えば、Ｓｎ）の溶融物をはじくこと
によることを見出した。
第１めっき層３１１の表面に金属酸化膜３１１ａが構成されるため、加熱しても第１めっき層３１１が溶融しにくいこと、
ワイヤ２０の被覆部２０２が第１めっき層３１１を構成する材質（例えば、Ｓｎ）の溶融物をはじくこと
によることを見出した。
本発明者らはさらに検討し、フラックス４０が金属酸化膜（通常、高融点の金属酸化膜）３１１ａを除去する機能を有することに加え、被覆部２０２を構成する樹脂を、樹脂それ自体が有する固有の耐熱温度未満の温度で熱分解等する機能を有することを見出した。この技術的知見に基づいてフラックス４０特有の機能を活かして「フラックス４０が被覆部２０２を除去する」とのフラックス４０の作用を導き出した。このようにして、本発明者らの鋭意検討の結果、本開示の特徴「ワイヤ２０の第１端部２１の少なくとも一部が第１めっき層３１１に埋設されている」が想到された。
ワイヤ２０の横断面（図１のＸ－Ｘ断面）において、ワイヤ２０の第１端部２１における導電部２０１の形状（断面形状）は、ワイヤ２０の巻芯部１３に位置する導電部２０１の形状と同一である。ここで、本明細書における「横断面」とは、ワイヤ２０の延びる方向に直交する断面を意味する。具体的には、ワイヤ２０の第１端部２１における導電部２０１の断面形状は円である。従来の圧着処理では、ワイヤは、通常、大きな押圧力が印加されることでつぶれる。これにより、ワイヤの端部における導電部の断面形状は、例えば、扁平形状となり原型をとどめていない。これに対して、本実施形態では、例えば、後述する製造方法で説明するように、圧着処理において大きな押圧力を要することなくワイヤ２０の第１端部２１を第１電極３１に接続することができる。つまり、ワイヤ２０の端部２１における導電部２０１の断面形状が原型をとどめているため、コイル部品１へのダメージが少なく、ワイヤ２０の断線リスクを低減し、コア１０および第１電極３１でのクラックの発生を抑制することができる。
ワイヤ２０の第１端部２１では、第１鍔部１１の底面１１ａ側の部分において、被覆部２０２から導電部２０１が露出している。より具体的には、ワイヤ２０の第１端部２１において導電部２０１が露出する面積は、外部電極（第１電極３１）の表面側よりも第１鍔部１１の底面１１ａ側の方が大きい（図２では不図示）。通常、被覆部２０２は絶縁性の材質からなり、第１電極３１および導電部２０１は金属からなる。そして、金属同士の接続性は、絶縁性の材質と金属との接続性に比べ、高い。このため、ワイヤ２０の第１端部２１において導電部２０１が被覆部２０２から露出する場合、ワイヤ２０の第１端部２１では、導電部２０１と第１電極３１とが接続するため、接続性に優れる。これにより、コイル部品１の実装時の接合性を改善することができる。
ワイヤ２０の第１端部２１において、導電部２０１が露出する面積は、第１電極３１の表面側よりも第１鍔部１１の底面１１ａ側の方が大きいことは、以下に説明するように底面１１ａ側の被覆部２０２が容易に除去されるためである。後述する製造方法の圧着処理において、圧着処理前に存在していたワイヤ２０の第１端部２１の被覆部２０２と第１めっき層３１１とをフラックスに接触した状態で圧着する。より具体的には、ワイヤ２０の加熱接続では、第１めっき層３１１、フラックス４０、ワイヤ２０の第１端部２１の順に重ねつつ、ワイヤ２０の第１端部２１を加熱する。ここで、フラックス４０は加熱されると、被覆部２０２を分解する。このため、ワイヤ２０の第１端部２１において、被覆部２０２の第１鍔部１１の底面１１ａ側が第１電極３１の表面側に比べ、優先的に分解される。このため、フラックス４０を用いない熱圧着に比べ、低温（例えば、２００℃～３００℃）および低圧もしくは圧力なしで第１端部２１の被覆部２０２は除去され、ワイヤ２０の第１端部２１を第１電極３１に埋設することができる。
これに対して、従来のフラックス４０を用いない熱圧着では、ワイヤ２０の第１端部２１の被覆部２０２に対して第１電極３１の表面側から加熱される。このため、第１電極３１の表面側の被覆部２０２が優先的に分解される。導電部２０１が露出する面積は、第１電極３１の表面側よりも第１鍔部１１の底面１１ａ側の方が小さくなることがある。
また、上述のようにフラックス４０は、被覆部２０２を分解するため、特に耐熱性が高い材質（より具体的には、ポリアミドイミド等）から成る被覆部２０２を有するワイヤ２０であっても、被覆部２０２を除去し、導電部２０１を露出させることができる。これに対して、従来のフラックス４０を用いない熱圧着では高い耐熱性を有する被覆部２０２を十分に除去することができず、レーザー照射等のような工程にさらに付す必要があった。
なお、ワイヤ２０の第１端部２１では、上述のように、少なくとも第１鍔部１１の底面１１ａ側の部分において、被覆部２０２から導電部２０１が露出している。コイル部品１の実装時の接合性をさらに改善する観点から、ワイヤ２０の第１端部２１は、被覆部２０２を有しないことが好ましい。ワイヤ２０の第１端部２１が被覆部２０２を有しない場合、第１端部２１における導電部２０１の露出面積がさらに大きくなり、第１電極３１との接触面積が増加するからである。
ワイヤ２０の第１端部２１において、第１鍔部１１の底面１１ａ側の部分で被覆部２０２から導電部２０１が露出していること、およびワイヤ２０の第１端部２１において導電部２０１が露出する面積は、第１電極３１の表面側よりも第１鍔部１１の底面１１ａ側の方が大きいことは、以下の方法で確認することができる。図１に示すようにコイル部品１を第１電極３１の中央で切断し、断面（Ｘ－Ｘ断面）を形成する。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＸ）を用いて、形成された断面について被覆部２０２を構成する材質由来の信号を測定する。測定結果に基づいて断面画像に対してマッピング処理を施し、前記材質の分布を示す解析画像を作成する。解析画像におけるワイヤ２０付近（より具体的には、導電部２０１の表面付近）を観察する。観察時に炭素元素（Ｃ）のマッピング位置や存在量により、第１端部２１に被覆部２０２が存在しないことを確認することができる。
第１電極３１は、第１鍔部１１の第１底面１１ａに設けられている。第１電極３１は、第１鍔部１１の第１底面１１ａに形成された下地電極層３１３と、下地電極層３１３に形成された第２めっき層３１２と、第２めっき層３１２に形成された第１めっき層３１１とを有する。第１めっき層３１１は、第１電極３１の表面を構成する。第１めっき層３１１は、金属酸化膜３１１ａを含む。第１めっき層３１１の表面には、金属酸化膜３１１ａが設けられている。金属酸化膜３１１ａは、第１めっき層３１１の表面に部分的に存在してもよく、全面的に存在してもよい。金属酸化膜３１１ａは、第１めっき層３１１の表面部分が酸化したものである。より具体的には、金属酸化膜３１１ａは、後述する外部電極形成ステップで第１めっき層３１１が形成された後に形成される酸化膜と、接続ステップでワイヤ２０の第１端部２１と第１電極３１とを接続する際に再形成された第１めっき層３１１の表面部分の酸化膜とがある。つまり、後者の酸化膜は、加熱接続時に一旦フラックス４０（活性剤）で還元された酸化膜（前者の酸化膜の一部）が、接続した後（ワイヤ２０の埋設後）に新たに形成された第１めっき層３１１の表面部分が再度酸化されて形成されたものである。
第１めっき層３１１は、例えば、めっきにより形成された金属層である。第１めっき層３１１は、例えば、スズを含み、より具体的にははんだ濡れ性に優れたＳｎ（スズ）層およびスズ合金層である。金属酸化膜３１１ａは、第１めっき層３１１の表面が大気中の酸素によって酸化されて形成された膜である。金属酸化膜３１１ａの材質は、例えば、酸化スズである。
第１めっき層３１１は、例えば、コイル部品１が後述する製造方法で製造された場合、炭素元素を含む。このように炭素元素が第１めっき層３１１内に存在することは、以下の方法で確認することができる。図１に示すようにコイル部品１を第１電極３１の中央で切断し、断面（Ｘ－Ｘ断面）を形成する。ＳＥＭおよびＥＤＸを用いて、形成された断面について炭素元素由来の信号を測定する。測定結果に基づいて断面画像に対してマッピング処理を施し、炭素元素の分布を示す解析画像を作成する。解析画像の第１めっき層３１１を観察する。これにより、炭素元素が第１めっき層３１１内に存在することを確認できる。
なお、この際フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）を用いて、炭素元素が樹脂の一部であるか、またその樹脂がフラックス４０の含有物に由来する残渣であること（より具体的には、その樹脂がロジン又はその変性物を含むこと）を確認してもよい。
なお、この際フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）を用いて、炭素元素が樹脂の一部であるか、またその樹脂がフラックス４０の含有物に由来する残渣であること（より具体的には、その樹脂がロジン又はその変性物を含むこと）を確認してもよい。
第２めっき層３１２は、めっきにより形成された金属層である。第２めっき層３１２は、例えば、Ｎｉからなり、耐はんだ食われ性を有するＮｉ層（バリア層）である。
第２めっき層３１２は、ワイヤ２０の第１端部２１とは接していない。
下地電極層３１３は、例えば、ディップ工法により塗布されたＡｇガラスペーストなどの導電性ペーストを焼付した焼結体である。下地電極層３１３は、焼結体である場合、下地電極層３１３自体の強度や耐衝撃性を確保できるとともに、下地電極層３１３と第１鍔部１１との固着力を確保できる。下地電極層３１３は、例えば、低電気抵抗に優れるＡｇ層である。
［実施例］
図３に実施例に係るコイル部品１の断面を示す。図３は、図２のワイヤ２０の第１端部２１の拡大断面図に相当する（図３は、図２に対して上下が逆になっていることに留意されたい）。第１電極３１は、第１鍔部１１上に形成されＡｇを含む下地電極層３１３と、下地電極層３１３上に形成されＮｉからなる第２めっき層３１２と、第２めっき層３１２上に形成されＳｎからなる第１めっき層３１１とを有していた。金属酸化膜３１１ａが第１めっき層３１１の表面に存在していた。ワイヤ２０は、Ｃｕからなる導電部２０１と、導電部２０１を被覆しポリウレタンからなる被覆部２０２とを有していた。
図３に実施例に係るコイル部品１の断面を示す。図３は、図２のワイヤ２０の第１端部２１の拡大断面図に相当する（図３は、図２に対して上下が逆になっていることに留意されたい）。第１電極３１は、第１鍔部１１上に形成されＡｇを含む下地電極層３１３と、下地電極層３１３上に形成されＮｉからなる第２めっき層３１２と、第２めっき層３１２上に形成されＳｎからなる第１めっき層３１１とを有していた。金属酸化膜３１１ａが第１めっき層３１１の表面に存在していた。ワイヤ２０は、Ｃｕからなる導電部２０１と、導電部２０１を被覆しポリウレタンからなる被覆部２０２とを有していた。
ワイヤ２０の第１端部２１は、その一部が第１電極３１（具体的には、第１めっき層３１１）に埋設されており、第２めっき層３１２と接していなかった。ワイヤ２０の第１端部２１における導電部２０１の断面形状は、円であり、ワイヤ２０の巻芯部１３に位置する導電部２０１の断面形状と同一であった。ワイヤ２０の第１端部２１は、ＥＤＸにより、被覆部２０２を有さず、導電部２０１のみで構成されていることが確認された。また、ＥＤＸにより、炭素元素が第１めっき層３１１に存在することが確認された。この炭素元素は、製造に使用したフラックス４０の含有物に由来する残渣と推測される。なお、コイル部品１の製造に使用したフラックス４０は、ロジンと、溶剤と、活性剤とを含んでいた。なお、上記実施例では、ワイヤ２０の第１端部２１はその一部が第１電極３１に埋設されていたが、他の複数の実施例では、ワイヤ２０の第１端部２１が第１電極３１に完全に埋設しているものもあった。
［コイル部品の製造方法］
図４Ａ～図４Ｄを参照して、コイル部品１の製造方法の一例を説明する。図４Ａ～図４Ｄは、コイル部品１の製造方法を説明するための側面図および断面図である。図４Ｃは、図４ＢにおけるＹ－Ｙ断面を示す。
図４Ａ～図４Ｄを参照して、コイル部品１の製造方法の一例を説明する。図４Ａ～図４Ｄは、コイル部品１の製造方法を説明するための側面図および断面図である。図４Ｃは、図４ＢにおけるＹ－Ｙ断面を示す。
コイル部品１の製造方法は、コア準備ステップと、外部電極形成ステップと、フラックス塗布ステップと、ワイヤ巻回ステップと、接続ステップとを含む。
より具体的には、コイル部品の製造方法は、
巻芯部１３と巻芯部１３の端面に形成された第１，第２鍔部１１，１２とを有するコア１０を用意し（コア準備ステップ）、
第１，第２鍔部１１，１２の底面１１ａ，１２ａに外部電極（第１，第２電極３１，３２）を形成し（外部電極形成ステップ）、
巻芯部１３にワイヤ２０を巻回し（ワイヤ巻回ステップ）、
第１，第２電極３１，３２にワイヤの端部２１，２２を加熱接続する（接続ステップ）、
工程を備え、
第１，第２電極３１，３２を形成する際、第１，第２電極３１，３２の表面を構成するようにめっきで第１金属層（第１めっき層３１１，３２１）を形成し、
ワイヤ２０を加熱接続する前に、第１めっき層３１１，３２１またはワイヤ２０の端部２１，２２にロジン及び活性剤を含むフラックス４０を塗布し（フラックス塗布ステップ）、
ワイヤ２０を加熱接続する際、第１めっき層３１１，３２１、フラックス、ワイヤ２０の端部２１，２２の順に重ねつつ、ワイヤ２０の端部２１，２２を加熱することによって、フラックス４０が第１めっき層３１１，３２１表面の金属酸化膜３１１ａを除去する。
より具体的には、コイル部品の製造方法は、
巻芯部１３と巻芯部１３の端面に形成された第１，第２鍔部１１，１２とを有するコア１０を用意し（コア準備ステップ）、
第１，第２鍔部１１，１２の底面１１ａ，１２ａに外部電極（第１，第２電極３１，３２）を形成し（外部電極形成ステップ）、
巻芯部１３にワイヤ２０を巻回し（ワイヤ巻回ステップ）、
第１，第２電極３１，３２にワイヤの端部２１，２２を加熱接続する（接続ステップ）、
工程を備え、
第１，第２電極３１，３２を形成する際、第１，第２電極３１，３２の表面を構成するようにめっきで第１金属層（第１めっき層３１１，３２１）を形成し、
ワイヤ２０を加熱接続する前に、第１めっき層３１１，３２１またはワイヤ２０の端部２１，２２にロジン及び活性剤を含むフラックス４０を塗布し（フラックス塗布ステップ）、
ワイヤ２０を加熱接続する際、第１めっき層３１１，３２１、フラックス、ワイヤ２０の端部２１，２２の順に重ねつつ、ワイヤ２０の端部２１，２２を加熱することによって、フラックス４０が第１めっき層３１１，３２１表面の金属酸化膜３１１ａを除去する。
コア準備ステップでは、コア１０を準備する。例えば、金型で一体成型してコア１０を形成する。これにより、巻芯部１３と、巻芯部１３の第１端１３ａに形成された第１鍔部１１と、巻芯部１３の第２端１３ｂに形成された第２鍔部１２とを有するコア１０を準備することができる。
外部電極形成ステップでは、第１，第２鍔部１１，１２の底面１１ａ，１２ａに第１，第２電極３１，３２を形成する。第１，第２電極３１，３２を形成する際、第１，第２電極３１，３２の表面を構成するようにめっきで第１めっき層３１１，３２１を形成する。より具体的には、外部電極形成ステップでは、順に下地電極層３１３、第２めっき層３１２および第１めっき層３１１を第１鍔部１１の第１底面１１ａに形成する。下地電極層３１３は、例えば、第１鍔部１１の底面１１ａに導電ペーストをディップ工法により塗布し、塗布膜を焼き付けて形成する。導電ペーストは、例えば、ガラスと導電性粉末とを含む。導電性粉末は、例えば、Ａｇ粉末である。次いで、第２めっき層３１２は、例えば、Ｎｉめっきにより形成する。また、第１めっき層３１１は、例えば、Ｓｎめっきにより形成する。金属酸化膜３１１ａは、例えば、Ｓｎめっきの後、第１めっき層３１１の表面部分が大気中の酸素と反応し形成される。また、最終的に製造されたコイル部品１において、金属酸化膜３１１ａは、Ｓｎめっき後に形成される酸化膜に加えて、後述の加熱接続後に形成される。後者の金属酸化膜３１１ａは、接続ステップにおいて、例えば、ワイヤ２０の第１端部２１と第１電極３１とを接続する際に再形成された第１めっき層３１１の表面部分が酸化して形成される。加熱接続直後の状態を示す図４Ｃでは、再形成された第１めっき層３１１の表面部分には、金属酸化膜３１１ａが形成されていない。
フラックス塗布ステップでは、ワイヤ２０を加熱接続する前に、図４Ａに示すように、第１めっき層３１１（金属酸化膜３１１ａ）にロジン及び活性剤を含むフラックス４０を塗布する。具体的には、コア１０の第１底面１１ａに設けられた第１電極３１がフラックス４０で塗布されるように、コア１０を容器１００に入ったフラックス４０に浸す。
ワイヤ巻回ステップでは、巻芯部１３にワイヤ２０を巻き回す。
接続ステップでは、第１，第２電極３１，３２にワイヤ２０の端部２１，２２を加熱接続する。接続ステップでは、より具体的には、ワイヤ２０を加熱接続する際、第１めっき層３１１、フラックス４０、ワイヤ２０の端部２１の順に重ねつつ、ワイヤ２０の端部２１を加熱することによって、フラックス４０が第１めっき層３１１表面の金属酸化膜３１１ａを除去する。
詳しくは、接続ステップでは、まず、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、第１めっき層３１１の表面とワイヤ２０の第１端部２１との間にフラックス４０を介在させるように、第１めっき層３１１の表面上にワイヤ２０の第１端部２１を配置する。具体的には、ワイヤ２０の第１端部２１を折り曲げて、第１めっき層３１１上に形成されたフラックス４０の塗布膜に接触させる。これにより、第１めっき層３１１およびワイヤ２０の第１端部２１をフラックス４０に接触させる。
なお、本明細書において、第１めっき層３１１およびワイヤ２０の第１端部２１をフラックス４０に接触させるとは、金属酸化膜３１１ａおよびワイヤ２０の第１端部２１をフラックス４０に接触させることも含む。
なお、本明細書において、第１めっき層３１１およびワイヤ２０の第１端部２１をフラックス４０に接触させるとは、金属酸化膜３１１ａおよびワイヤ２０の第１端部２１をフラックス４０に接触させることも含む。
接続ステップでは、次いで、図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、ワイヤ２０を加熱して、ワイヤ２０の第１端部２１の少なくとも一部を第１電極３１に埋設して、ワイヤ２０の第１端部２１と第１電極３１とを接続させる。加熱手段は、例えば、ヒーター（より具体的には、従来に比べ低圧に設定されたヒーター、および圧力をかけないように設定されたヒーター）およびはんだごて３００である。具体的には、例えば、加熱手段としてのはんだごて３００をワイヤ２０の第１端部２１に接触させて、ワイヤ２０の第１端部２１を加熱する。この加熱により、フラックス４０が金属酸化膜３１１ａを除去し、かつワイヤ２０の第１端部２１の被覆部２０２を分解する。これにより、ワイヤ２０の第１端部２１の被覆部２０２が除去され、かつ金属酸化膜３１１ａが除去されて、ワイヤ２０の第１端部２１（第１端部２１における導電部２０１）が第１電極３１に埋設される。
この圧着処理は、加熱時におけるフラックス４０の作用（より具体的には、フラックス４０の金属酸化膜３１１ａの除去の作用に加え、第１端部２１の被覆部２０２の分解除去の作用）によって、フラックス４０を用いない従来の圧着処理に比べ、ワイヤ２０の第１端部２１を第１めっき層３１１に押し付ける押圧力を低減しても、ワイヤ２０と第１電極とを接続することができる（すなわち、低加圧接続が可能となる）。これにより、コア１０、ワイヤ２０および第１電極３１へ不要な押圧力を印加することなく、ワイヤ２０の第１端部２１を第１電極３１に接続できる。よって、圧着処理では、コイル部品１へのダメージを低減でき、ワイヤ２０の断線リスクを低減し、コア１０および第１電極３１でのクラックの発生を抑制することができる。
また、この圧着処理は、好ましくは押圧力を印加せずに施すことができる（すなわち、無加圧接続が可能となる）。押圧力を印加せずに圧着処理を施す場合、例えば、コア１０の底面を上側に配置すると、ワイヤ２０の自重によりワイヤ２０の第１端部２１が第１めっき層３１１中に入り込む。
また、圧着処理では、低加圧接続が可能となるため、ワイヤ２０の第１端部２１は、変形することなく原型をとどめる。つまり、圧着処理後のワイヤの端部２１における導電部２０１の断面形状は、ワイヤ２０の横断面において、ワイヤ２０の巻芯部１３に位置する導電部２０１の断面形状と同一であり、具体的には、円である。
また、圧着処理では、低加圧接続が可能となるため、ワイヤ２０の端部２１の少なくとも一部が第１電極３１に埋設され、第２めっき層３１２には接していない。ワイヤ２０の端部２１が第２めっき層３１２に接していないことは、圧着処理時に、大きな押圧力が印加されず、押圧力により第２めっき層３１２にクラックが発生しなかったことを示す。このようなクラック発生の抑制は、例えば、第２めっき層３１２が耐はんだ食われ性を有するバリア層である場合、第１電極３１の耐はんだ食われ性の低下が抑制されたことを示す。逆に、圧着処理において第２めっき層にクラックが発生すると、コイル部品１の実装時に、はんだがクラックを介して下地電極層まで到達し、はんだ食われを十分に抑制できないことがある。ワイヤ２０の端部２１が第２めっき層３１２に接していないことはまた、圧着処理時に、コア１０に大きな押圧力が印加されなかったことを示す。このようにコア１０への加圧が低減されるため、コア１０の損傷（より具体的には、クラックの発生）を低減することができる。さらに、圧着処理では、低加圧接続または無加圧接続が可能となるため、圧着処理時に大きな押圧力が印加されず、ワイヤ２０の断線リスクを抑制することができる。
圧着処理はまた、従来の圧着処理に比べ、ワイヤ２０を加熱する温度（加熱温度）を低減することができる（すなわち、低温接続が可能となる）。これにより、コア１０、ワイヤ２０および第１電極３１へ不要な熱を付与することなく、ワイヤ２０の第１端部２１を第１電極３１に接続できる。加熱温度は、例えば、２００℃～３００℃である。よって、圧着処理では、コア１０、ワイヤ２０および電極３１，３２への熱ダメージを低減できる。
また、圧着処理では不要な熱が付与されないため、はんだ濡れ性が低い金属酸化膜３１１ａが形成されにくい。さらに、圧着処理において、導電部２０１が第１めっき層３１１から露出したとしても、露出した導電部２０１の表面にはんだ濡れ性が低い酸化膜が形成されにくい。よって、コイル部品１を実装基板に実装する際に、強固な接合を形成することができる。
なお、従来の圧着処理では、被覆部を構成する樹脂（例えば、ポリウレタン、ポリアミド、およびポリアミドイミド）の耐熱温度以上の温度まで被覆部を加熱して、熱分解等によりワイヤの端部から被覆部を除去していた。例えば、ポリアミドイミドで構成される被覆部は、従来の熱圧着で被覆部を除去しきれず、レーザーを被覆部に照射して除去していた。
なお、従来の圧着処理では、被覆部を構成する樹脂（例えば、ポリウレタン、ポリアミド、およびポリアミドイミド）の耐熱温度以上の温度まで被覆部を加熱して、熱分解等によりワイヤの端部から被覆部を除去していた。例えば、ポリアミドイミドで構成される被覆部は、従来の熱圧着で被覆部を除去しきれず、レーザーを被覆部に照射して除去していた。
このように圧着処理により、従来に比べ低温接続および低加圧接続が可能となるため、ワイヤ２０の第１端部２１から被覆部２０２および被覆部２０２を構成する材質の残渣を第１電極３１内から容易に除去することができる。このように、はんだ濡れ性が低い被覆部２０２およびその残渣を第１電極３１内から容易に除去できるため、コイル部品１の実装時にコイル部品１を実装基板に強固に接合させることができる。
圧着処理は、上述のように、低加圧接続かつ低温接続が可能である。これは、第１めっき層３１１をフラックス４０に接触させた状態で加熱接続させるからである。詳しくは、フラックス４０が加熱されると、フラックス４０に含まれる活性剤によって第１めっき層３１１（例えば、Ｓｎ層）の表面の金属酸化膜３１１ａを容易に除去できる。これにより、第１めっき層３１１は、溶融しやすくなり、その結果、ワイヤ２０の第１端部２１が容易に埋設されるからである。
フラックス４０は、ロジンと活性剤とを含む。ロジンは、例えば、天然由来のロジンおよび変性ロジンである。変性ロジンは、例えば、天然由来のロジンを還元したロジン（還元ロジン）、重合したロジン（重合ロジン）、および不均化したロジン（不均化ロジン）；ならびに天然由来のロジンに置換基等を導入したロジン誘導体である。ロジンは、これらロジンを１種単独で含んでもよく、２種以上を組み合わせて含んでもよい。
活性剤は、還元剤としての機能を有する。フラックス４０が活性剤を含む場合、圧着処理時にフラックス４０は金属酸化膜３１１ａの還元反応を促進する。このように活性剤が金属酸化膜３１１ａの除去を促進することにより、ワイヤ２０の端部２１の少なくとも一部がめっき層３１１に埋設される易くなる。活性剤は、例えば、カルボン酸のような有機酸、ハロゲン化アルコール、ハロゲン化炭化水素、およびアミンである。カルボン酸は、例えば、ギ酸、酢酸、ラウリン酸、およびパルミチン酸のようなモノカルボン酸；ならびにシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、およびフタル酸のようなジカルボン酸である。活性剤は、これらのうち１種を単独で含んでもよく、２種以上を組み合わせて含んでもよい。
フラックス４０は、溶剤をさらに含んでもよい。溶剤は、フラックス４０の粘度を調整することができる。溶剤は、例えば、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、芳香族炭化水素、および脂肪族炭化水素である。アルコールは、例えば、エチレングリコールのような多価アルコールである。溶剤は、これらのうち１種を単独で含んでもよく、２種以上を組み合わせて含んでもよい。
圧着処理ではフラックス４０を用いるため、コイル部品１では、炭素原子（より具体的には、フラックス４０の構成成分に由来すると考えられる炭素原子）が第１めっき層３１１（より具体的には、第１めっき層３１１の層内および層表面）に存在する。
また、コイル部品１では、製造時に使用したフラックス４０の残渣が第１めっき層３１１に存在することがある。フラックス４０の残渣は、コイル部品１の製造方法においてロジンと、溶剤と、活性剤とを含むフラックス４０を使用した場合、例えば、ロジンまたはロジンの変性物である。
また、コイル部品１では、製造時に使用したフラックス４０の残渣が第１めっき層３１１に存在することがある。フラックス４０の残渣は、コイル部品１の製造方法においてロジンと、溶剤と、活性剤とを含むフラックス４０を使用した場合、例えば、ロジンまたはロジンの変性物である。
上記では、第１電極３１にワイヤ２０の第１端部２１を接続させることについて説明してきたが、同様の方法で第２電極３２にワイヤ２０の第２端部２２を接続させることができる。
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態とは、第１めっき層３１１の表面に代えて、ワイヤ２０の第１端部２１にフラックス４０を塗布する点で異なる。具体的には、第１実施形態では、ワイヤ巻回ステップの前に、フラックス塗布ステップを行っていたが、第２実施形態では、ワイヤ巻回ステップの後にフラックス塗布ステップを行う。この相違する構成について以下に説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の符号は、第１実施形態と同じ構成であるため、その説明は省略する。
第２実施形態は、第１実施形態とは、第１めっき層３１１の表面に代えて、ワイヤ２０の第１端部２１にフラックス４０を塗布する点で異なる。具体的には、第１実施形態では、ワイヤ巻回ステップの前に、フラックス塗布ステップを行っていたが、第２実施形態では、ワイヤ巻回ステップの後にフラックス塗布ステップを行う。この相違する構成について以下に説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の符号は、第１実施形態と同じ構成であるため、その説明は省略する。
第２実施形態に係るコイル部品１の製造方法は、コア準備ステップと、外部電極形成ステップと、ワイヤ巻回ステップと、フラックス塗布ステップと、接触ステップと、接続ステップとを含んで成る。
ワイヤ巻回ステップでは、巻芯部１３のワイヤ２０を巻き回した後、ワイヤの第１端部２１を折り曲げずに、第１電極３１に接触させない。
フラックス塗布ステップでは、ワイヤ２０の第１端部２１にフラックス４０を塗布する。例えば、図４Ａに示す容器１００内のフラックス４０に、ワイヤ２０の第１端部２１を浸して、ワイヤ２０の第１端部２１にフラックス４０を塗布する。
接触ステップでは、ワイヤ２０の第１端部２１を折り曲げてワイヤ２０の第１端部２１および第１めっき層３１１をフラックス４０に接触させる。これにより、第１めっき層３１１の表面とワイヤ２０の第１端部２１との間にフラックス４０を介在させて、第１めっき層３１１の表面とワイヤ２０の第１端部２１とを接触させることができる。
前記実施形態では、ワイヤ２０の端部２１，２２は、電極３１，３２内に完全に埋設されているが、これに限定されない。ワイヤ２０の端部２１，２２の少なくとも一部が、電極３１，３２内に埋設されていればよい。
前記実施形態では、ワイヤ２０の横断面（図１のＸ－Ｘ断面）において、ワイヤ２０の第１端部２１における導電部２０１の形状は、ワイヤ２０の巻芯部１３に位置する導電部２０１の形状と同一であるが、これに限定されない。第１端部２１における導電部２０１の断面形状は、巻芯部１３での導電部２０１の断面形状と同一でなくてもよい。また、導電部２０１の断面形状が同一である場合、完全に同一である必要はなく、実質的に同一であってもよい。
前記実施形態では、第１電極３１の構成について説明したが、これに限定されない。コイル部品１では、第２電極３２は、第１電極３１と同様の構成を有してもよい。すなわち、第２電極３２は、第１めっき層３２１、第２めっき層３２２および下地電極層３２３を有していてもよい。これによれば、第２電極３２が、第１電極３１と同様の構成を有することで、ワイヤ２０の第２端部２２が第２電極３２に良好に接続するため、ワイヤ２０と電極３１，３２との接続性がさらに向上する。ただし、上記構成に限られず、第１、第２電極３１，３２のいずれか１つが上記構成を有していてもよい。さらに、上述のようにコイル部品１が第３電極および第４電極をさらに有する場合、第１～第４電極のいずれか１つが上記構成を有していてもよい。
前記実施形態では、電極３１，３２は、めっきで形成されためっき層を有するが、これに限定されない。電極３１，３２は、めっき以外の方法で形成された金属層を有してもよい。つまり、電極３１，３２は、鍔部１１，１２の底面１１ａ，１２ａに形成された下地電極層３１３，３２３と、下地電極層３１３，３２３に形成された金属層とを有する。金属層は、例えば、めっき層およびめっき以外の方法で形成された金属層である。金属層がめっき層である場合、第１実施形態では、第１めっき層は第１金属層に相当し、第２めっき層は第２金属層に相当する。
前記実施形態では、第１電極３１は２つのめっき層３１１，３１２を有し、第２電極３２は２つのめっき層３２１，３２２を有するが、これに限定されない。例えば、電極３１，３２は、３以上のめっき層を有してもよい。
第２めっき層３１２，３２２は、ワイヤ２０の第１端部２１，２２とは接していないが、これに限定されない。例えば、第２めっき層３１２，３２２は、ワイヤ２０の第１端部２１，２２とは接していてもよい。
前記実施形態では、ワイヤ２０は、１本であるが、これに限定されない。ワイヤ２０が２本である場合、コイル部品１はコモンモードチョークコイルとなり得る。具体的に述べると、ワイヤ２０が２本である場合、第１鍔部１１は、第１底面１１ａ側に２つの足部を有し、一方の足部に第１電極が設けられ、他方の足部に第３電極が設けられる。第２鍔部１２は、第２底面１２ａ側に２つの足部を有し、一方の足部に第２電極が設けられ、他方の足部に第４電極が設けられる。一方のワイヤ（第１ワイヤ）の第１端部が第１電極と接続し、第２端部が第２電極と接続する。他方のワイヤ（第２ワイヤ）の第１端部が第３電極と接続し、第２端部が第４電極と接続する。
前記実施形態では、電極３１，３２は、下地電極層３１３，３２３を有するが、これに限定されない。電極３１，３２は、例えば、下地電極層３１３，３２３の少なくとも一方の代わりに、例えば、Ｃｕからなる金属端子を有してもよい。
前記実施形態では、第１めっき層３１１の表面およびワイヤ２０の第１端部２１の何れかにフラックス４０を塗布していたが、これに限定されない。第１めっき層３１１の表面およびワイヤ２０の第１端部２１を接触させた状態で、第１めっき層３１１の表面およびワイヤ２０の第１端部２１の両方にフラックス４０を接触させてもよい。
本開示は、第１，第２実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を変更しない限り、種々の態様において実施することができる。また、第１，第２実施形態で示す構成は、一例であり特に限定されるものではなく、本開示の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更をすることができる。例えば、第１，第２実施形態において説明した事項は、適宜組み合わせることができる。
１ コイル部品
１０ コア
１１ 第１鍔部
１１ａ 第１底面
１２ 第２鍔部
１２ａ 第２底面
１３ 巻芯部
１３ａ 第１端
１３ｂ 第２端
２０ ワイヤ
２１ 第１端部
２２ 第２端部
３１ 第１電極
３１１，３２１ 第１めっき層
３１２，３２２ 第２めっき層
３２ 第２電極
４０ フラックス
１０ コア
１１ 第１鍔部
１１ａ 第１底面
１２ 第２鍔部
１２ａ 第２底面
１３ 巻芯部
１３ａ 第１端
１３ｂ 第２端
２０ ワイヤ
２１ 第１端部
２２ 第２端部
３１ 第１電極
３１１，３２１ 第１めっき層
３１２，３２２ 第２めっき層
３２ 第２電極
４０ フラックス
Claims (13)
- 巻芯部と前記巻芯部の端面に形成された鍔部とを有するコアと、
前記巻芯部に巻回されたワイヤと、
前記鍔部の底面に形成され、前記ワイヤの端部が接続され、かつ表面を構成する第１金属層を有する外部電極と
を備え、
前記ワイヤの前記端部の少なくとも一部が前記第１金属層に埋設されている、コイル部品。 - 炭素元素が前記第１金属層の内部に存在する、請求項１に記載のコイル部品。
- 前記ワイヤは、導電部と前記導電部を被覆する被覆部とを有し、
前記ワイヤの横断面において、前記ワイヤの前記端部における前記導電部の形状は、前記ワイヤの前記巻芯部に位置する前記導電部の形状と同一である、請求項１または２に記載のコイル部品。 - 前記ワイヤは、導電部と前記導電部を被覆する被覆部とを有し、
前記ワイヤの前記端部では、前記鍔部の前記底面側の部分において、前記被覆部から前記導電部が露出している、請求項１～３の何れか一つに記載のコイル部品。 - 前記ワイヤの前記端部において、前記導電部が露出する面積は、前記外部電極の表面側よりも前記鍔部の底面側の方が大きい、請求項４の記載のコイル部品。
- 前記ワイヤは、導電部と前記導電部を被覆する被覆部とを有し、
前記被覆部は、ポリウレタンまたはポリアミドを含み、
炭素元素が前記第１金属層の内部に存在し、前記炭素原子が樹脂の一部である、請求項１～５の何れか一つに記載のコイル部品。 - 前記樹脂がロジン又はその変性物を含む、請求項６に記載のコイル部品。
- 前記外部電極は、前記第１金属層に被覆される第２金属層をさらに有し、
前記ワイヤの前記端部の少なくとも一部は、前記第１金属層に埋設され、前記第２金属層とは接していない、請求項１～７の何れか一つに記載のコイル部品。 - 前記外部電極は、前記第１金属層に被覆される第２金属層をさらに有し、
前記第２金属層は、耐はんだ食われ性を有するバリア層である、請求項１～８の何れか一つに記載のコイル部品。 - 前記第１金属層はスズを含む、請求項１～９の何れか一つに記載のコイル部品。
- 巻芯部と前記巻芯部の端面に形成された鍔部とを有するコアを用意し、
前記鍔部の底面に外部電極を形成し、
前記巻芯部にワイヤを巻回し、
前記外部電極に前記ワイヤの端部を加熱接続する、
工程を備え、
前記外部電極を形成する際、前記外部電極の表面を構成するようにめっきで第１金属層を形成し、
前記ワイヤを加熱接続する前に、前記第１金属層または前記ワイヤの前記端部にロジン及び活性剤を含むフラックスを塗布し、
前記ワイヤを加熱接続する際、前記第１金属層、前記フラックス、前記ワイヤの前記端部の順に重ねつつ、前記ワイヤの前記端部を加熱することによって、前記フラックスが前記第１金属層表面の酸化膜を除去する、
コイル部品の製造方法。 - 前記ワイヤを加熱接続する際、前記ワイヤの前記端部を前記第１金属層に押し付けない、請求項１１に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記ワイヤに、導電部と前記導電部を被覆する被覆部を有するものを用い、
前記ワイヤを加熱接続する際、前記ワイヤの前記端部では、前記鍔部の前記底面側の部分において、前記フラックスが前記被覆部を分解する、
請求項１１又は１２に記載のコイル部品の製造方法。
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