JP2022086560A - 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】フラックスの侵入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1は、ドラムコア10と、導線20と、樹脂材料によって構成される外装部40と、を備える。ドラムコアは、巻芯部11、周回部21、巻芯部の一端に設けられた第1フランジ部12a及び巻芯部の他端に設けられた第2フランジ部12bを有する。導線は、巻芯部から第1フランジ部に引き出された第1引出部22a及び第2引出部22bを有する。第1外装部40aは、第1フランジ部の第2フランジ部に対向する面に、巻芯部11の軸方向から見て第1、第2引出部と第1引出部及び第2引出部が引き出された第1フランジ部の一辺とによって囲まれた領域を覆い、周回部21の一部が露出するように設けられる。第2外装部40bは、第1外装部の少なくとも一部及び第1外装部から露出した周回部21を覆う。【選択図】図2
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。
従来から、導線型のコイル部品が知られている。導線型のコイル部品は、ドラムコアと、当該ドラムコアの周囲に巻回された導線と、を備える。ドラムコアは、例えば一対のフランジと、当該一対のフランジを連結する巻芯と、を有し、導線は、当該巻芯の周囲に巻回される。一対のフランジの間には、巻芯に巻回された導線を覆うように外層部が形成される。このような導線型のコイル部品は、例えば特許文献1に開示されている。
従来のコイル部品においては、外装部を形成する際に、導線の間の隙間に残存した空気によってボイド及び/又はオープンポア等の欠陥が外装部に形成される場合がある。このような欠陥が形成されていると、コイル部品の外部電極を形成する際に導線を半田接合する場合に用いられたフラックスや、コイル部品を回路基板に実装する際に用いられるフラックスが当該欠陥を通じて外装部内に侵入して導線に接触し、この内部に侵入したフラックスが原因でショート又はコイル部品の特性劣化の原因となる可能性がある。
本発明の目的の一つは、フラックスの侵入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、巻芯部、前記巻芯部の一端に設けられた第1フランジ部、及び前記巻芯部の他端に設けられた第2フランジ部を有するドラムコアと、前記巻芯部の周囲に巻回された周回部、並びに、前記巻芯部から前記第1フランジ部に引き出された第1引出部及び第2引出部を有する導線と、前記第1フランジ部に設けられ、前記導線の両方の端部とそれぞれ電気的に接続された1組の外部電極と、前記第1フランジ部の前記第2フランジ部に対向する面に、前記巻芯部の軸方向から見て前記第1引出部と前記第2引出部と前記周回部と前記第1引出部及び前記第2引出部が引き出された前記第1フランジ部の一辺とによって囲まれた領域を覆い前記周回部の一部が露出するように設けられた第1外装部、及び、前記第1外装部の少なくとも一部及び前記第1外装部から露出した前記周回部を覆う第2外装部を有し、樹脂材料によって構成される外装部と、を備える。
本発明の一実施形態において、第1外装部と第2外装部は同一成分の樹脂材料によって構成されていてもよい。
本発明の一実施形態において、導線と外部電極とは、半田接合によって電気的に接続されていてもよい。
本発明の一実施形態において、第1外装部の体積は、第2外装部の体積より小さくてもよい。
本発明の一実施形態において、第1外装部の体積は、第2外装部の体積より大きくてもよい。
本発明の一実施形態において、前記樹脂材料は、磁性材料のフィラーを含む。
本発明の一実施形態において、磁性材料は、金属又はフェライトであってもよい。
本発明の一実施形態において、第1外装部はボイドを含まなくてもよい。
本発明の一実施形態は、上記の何れかに記載のコイル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、巻芯部、前記巻芯部の一端に設けられた第1フランジ部、及び前記巻芯部の他端に設けられた第2フランジ部を有するドラムコアを準備する工程と、前記ドラムコアに導線を巻回し、前記巻芯部の周囲に巻回された周回部、並びに、前記巻芯部から前記第1フランジ部に引き出された第1引出部及び第2引出部を形成する工程と、前記第1フランジ部に前記導線の両方の端部をそれぞれ接合して固定することで1組の外部電極を形成する工程と、樹脂材料を用いて前記導線の前記周回部を覆う外装部を形成する工程と、を含み、前記外装部を形成する工程は、前記第1フランジ部の前記第2フランジ部に対向する面のうち、前記巻芯部の軸方向から見て前記第1引出部と前記第2引出部と周回部と前記第1引出部及び前記第2引出部が引き出された前記第1フランジ部の一辺とによって囲まれた領域を覆い、前記周回部の一部が露出するように第1外装部を形成する工程と、前記第1外装部の少なくとも一部及び前記第1外装部から露出した前記周回部を覆う第2外装部を形成する工程と、を含む。
本発明の一実施形態において、第1外装部を形成する工程は、樹脂材料を硬化させる第1加熱処理工程を含み、第2外装部を形成する工程は、樹脂材料を硬化させる第2加熱処理工程を含み、第2加熱処理工程においては、第1加熱処理工程より低速で昇温してもよい。
本発明の一実施形態において、第1外装部を構成する樹脂材料の粘度は、第2外装部を構成する樹脂材料の粘度より低くてもよい。
本発明によれば、フラックスの侵入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は、本発明の一実施形態に係るコイル部品を示す斜視図である。図2は、図1のコイル部品の正面図である。図3は、図1のコイル部品の上面図である。図示のように、本発明の一実施形態に係るコイル部品1は、ドラムコア10と、導線20と、外部電極30a,30bと、外装部40と、を備える。ドラムコア10は、巻芯11と、第1フランジ部12aと、第2フランジ部12bとを有している。このコイル部品1は、例えば、電子回路においてノイズを除去するために用いられるインダクタである。コイル部品1は、電源ラインに組み込まれるパワーインダクタであってもよいし、信号ラインにおいて用いられるインダクタであってもよい。
コイル部品1は、外部電極30a,30bのそれぞれを、回路基板(不図示)に設けられたランド部と電気的に接続することにより、当該回路基板に実装される。この回路基板は、様々な電子機器に搭載され得る。この回路基板は、様々な電子機器に搭載され得る。コイル部品1が実装された回路基板を備える電子機器には、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲームコンソール、自動車用電子機器、及びこれら以外のコイル部品1が実装された回路基板を備えることができる任意の電子機器が含まれる。
図1~図3には、互いに直交するX方向、Y方向、及びZ方向が示されている。文脈上別に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「厚さ」方向はそれぞれ、図1の「X軸」方向、「Y軸」方向及び「Z軸」方向とする。本明細書においては、図1に示されているX方向、Y方向、及びZ方向を基準としてコイル部品1の構成部材の向きや配置を説明することがある。具体的には、巻芯部11の軸芯Aが伸びる方向をZ方向とし、巻芯部11の軸芯Aに垂直で且つ外部電極30a,30bが設けられた面に平行な方向のうちの一方向をX方向とする。また、X方向及びZ方向に直交する方向をY方向とする。
本発明の一実施形態に係るコイル部品1は、第1の端面1a、第2の端面1b、第1の主面1c(上面1c)、第2の主面1d(底面1d)、第1の側面1e、及び第2の側面1fを有する。より具体的には、第1の端面1aは、コイル部品1のX軸マイナス方向の端面であり、第2の端面1bは、コイル部品1のX軸プラス方向の端面であり、第1の主面1cは、コイル部品1のZ軸プラス方向の端面であり、第2の主面1dは、コイル部品1のZ軸マイナス方向の端面であり、第1の側面1eは、コイル部品1のY軸プラス方向の側面であり、第2の側面1fは、コイル部品1のY軸マイナス方向の側面である。第1の端面1a、第2の端面1b、第1の側面1e、及び第2の側面1fのそれぞれは、ドラムコア10の一部及び外装部40の一部によって構成されている。
本発明の一実施形態に係るコイル部品1は、直方体状に形成される。本発明の一実施形態に係るコイル部品1は、直方体状以外に形成されていてもよい。コイル部品1は、例えば円柱状、例えば六角柱状、例えば八角柱状など様々な形状を取り得る。コイル部品1の第1の主面1c、第2の主面1dは、任意の形状を取ることができ、第1の主面1c、第2の主面1dの形状に応じて、コイル部品1は第1の主面1cと第2の主面1dとを連結する一又は複数の面を有する。コイル部品1が直方体状に形成されている場合、第1の主面1c、第2の主面1dはいずれも矩形もしくは方形であり、それらを連結する4つの側面は、第1の端面1a、第2の端面1b、および第1の側面1e、第2の側面1fに相当する。コイル部品1の第1の端面1a、第2の端面1b、第1の主面1c、第2の主面1d、第1の側面1e、第2の側面1fはいずれも、平坦な平面であってもよいし、湾曲した湾曲面であってもよい。また、コイル部品1の各面の角部は、丸みや切り欠きを有していてもよい。
このように、本明細書においては、コイル部品1の第1の端面1a、第2の端面1b、第1の主面1c、第2の主面1d、第1の側面1e、及び第2の側面1fの一部が湾曲している場合や、コイル部品1の角部が丸みを有している場合にも、かかる形状を「直方体形状」と称することがある。つまり、本明細書において「直方体」又は「直方体形状」というときには、数学的に厳密な意味での「直方体」を意味するものではない。本発明の説明にあっては、以下コイル部品1が「直方体状」である場合を例として説明するが、この説明は直方体形状以外の形状についても形状の差異を考慮したうえで援用することができる。
ドラムコア10は、巻芯部11と、巻芯部11の軸芯A方向における一端に設けられた第1フランジ部12aと、巻芯部11の軸芯A方向における他端に設けられた第2フランジ部12bと、を有する。巻芯部11は、第1フランジ12aと第2フランジ12bとを連結している。第1フランジ部12aと第2フランジ部12bとは、その内面同士が互いに対向するように配置される。第1フランジ部12aの内面S1と対向するように配置された第1フランジ部12aの外面、及び、第2フランジ部12bの内面S2と対向するように配置された第2フランジ部12bの外面は何れも、コイル部品1の外表面の一部を構成する。図示の実施形態において、第1フランジ部12aの外面は、コイル部品1の第2の主面(すなわち、底面)1dであり、第2フランジ部12bの外面は、コイル部品1の第1の主面(すなわち、上面)1aである。第1フランジ部12a及び第2フランジ部12bの内面及び外面並びに当該内面と外面とを接続する側面はいずれも、平坦な平面であってもよいし湾曲した湾曲面であってもよい。また、第1フランジ部12a及び第2フランジ部12bの各角部は、丸みや切り欠きを有していてもよい。第1フランジ部12aと第2フランジ部12bは互いと同一形状であってもよく、互いと別の形状であってもよい。第1フランジ部12aと第2フランジ部12bが同一形状でない場合、外部電極が形成される第1フランジ部12aの端面のうちX軸マイナス方向の端面1aをコア10の第1端面10aとし、第1フランジ部12aの端面1aのうちX軸プラス方向の端面1bをコア10の第2端面10bとし、第1フランジ部12aの側面のうちY軸プラス方向の側面1eをコア10の第1側面10eとし、第1フランジ部12aの側面うちY軸マイナス方向の側面1fをコア10の第2側面10fとする。
図示の実施形態において、第1フランジ部12a及び第2フランジ部12bは、その内面S1,S2及び外面が巻芯部11の軸芯Aに対して垂直な方向に延伸するように構成されている。本明細書において、「垂直」、「直交」、及び「平行」という用語を使用するときには、数学的に厳密な意味で使用するものではない。例えば、第1フランジ12aの内面S1が巻芯11の軸芯Aと垂直な方向に延伸するという場合、フランジ12aの外面と巻芯11の軸芯Aとが為す角度は、90°であってもよいが概ね90°であればよい。概ね90°の角度の範囲には、70°~110°、75°~105°、80°~100°、又は85°~95°の範囲内の任意の角度が含まれ得る。「平行」、「直交」及びこれら以外の本明細書に含まれる数学的に厳密に解釈し得る用語についても、同様に、本発明の趣旨、文脈、及び技術常識を考慮して、厳密な数学の意味よりも幅を持った解釈を取り得る。
ドラムコア10は、磁性材料又は非磁性材料から成る。ドラムコア10用の磁性材料としては、例えば、フェライト及び軟磁性合金材を用いることができる。ドラムコア10用の非磁性材料としては、アルミナやガラスを用いることができる。ドラムコア10用の磁性材料は、各種の結晶質もしくは非晶質の合金磁性材料、又は結晶質の材料と非晶質の材料とを組み合わせた材料であってもよい。ドラムコア10用の磁性材料として用いられ得る結晶質の合金磁性材料は、例えば、Feを主成分とし、Si、Al、Cr、Ni、Ti、及びZrからなる群より選択される1以上の元素を含む結晶質の合金材料である。ドラムコア10用の磁性材料として用いられ得る非晶質の合金磁性材料は、例えば、Si、Al、Cr、Ni、Ti、Zrの何れかに加えてB又はCのいずれか一方を含む非晶質の合金である。ドラムコア10用の磁性材料としては、ドラムコア10用の磁性材料として、Fe及び不可避不純物からなる純鉄を用いることができる。ドラムコア10用の磁性材料としては、Fe及び不可避不純物から成る純鉄と各種の結晶質もしくは非晶質の合金磁性材料とを組み合わせた材料を用いることもできる。例えば、Ni-Znフェライトを用いることで、絶縁性を高くすることができる。特に、外部電極間の絶縁性を確保しやすい点などから、外部電極間の狭くでき、コイル部品1を小型化することができる。ドラムコア10の材料は、本明細書で明示されているものに限られず、ドラムコアの材料として公知の任意の材料を用いることができる。
ドラムコア10は、例えば、最初に上述した磁性材料又は非磁性材料の粉末を樹脂(バインダ)と混合する。バインダに加えて、潤滑剤、離型剤、及びこれら以外の補助成分を混合させてもよい。次に、この混合材料を成形金型のキャビティに充填してプレス成形することにより圧粉体を作製し、この圧粉体を焼結することにより作製される。また、ドラムコア10は、上述した磁性材料又は非磁性材料の粉末を樹脂、ガラス、又は絶縁性酸化物(例えば、Ni-Znフェライトやシリカ)と混合し、この混合材料を成形して硬化又は焼結することによっても作製できる。
巻芯11には、導線20が巻回されている。導線20は、導電性に優れた金属材料から成る導線の周囲を絶縁被膜で被覆することにより構成される。導線20を構成する金属材料としては、例えば、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、もしくはAg(銀)のうちの1以上の金属、又はこれらの金属の何れかを含む合金が用いられ得る。
導線20は、巻芯部11の周囲に巻回された周回部21、及び、巻芯部11から第1フランジ部12aに引き出された第1引出部22a並びに第2引出部22bを有する。周回部21は、巻芯部11の軸芯Aを中心として巻回された部分であり、第1引出部22a及び第2引出部22bは周回部21の両端が第1フランジ部12aに設けられた外部電極30a,30bに向かって直線状に延びる部分である。軸芯A方向から見て、周回部21は巻芯部11の形状に応じて任意の形状を取り得る。例えば、軸芯A方向から見て巻芯部11が円形状である場合には、周回部21は円状に巻回された部分であり、軸芯A方向から見て巻芯部11が矩形状である場合には、周回部21は矩形状に巻回された部分である。軸芯A方向から見て、周回部21は多角形状に巻回されていてもよい。より具体的には、第1引出部22aは、周回部21の第2フランジ部12bに近い側から外部電極30aに向かって引き出されており、第2引出部22bは、周回部21の第1フランジ部12aに近い側から外部電極30bに向かって引き出されている。第1引出部22a及び第2引出部22bの端部は、それぞれ、外部電極30a及び外部電極30bと電気的に接続されている。図示の実施形態では、導線20は巻芯部11の周囲に一層のみ巻回されているが、導線20は巻芯部11の周囲に複数層巻回されていてもよい。
第1フランジ部12a及び第2フランジ部12bの一方には、外部電極30a,30bが設けられる。図示の実施形態では、第1フランジ部12aに外部電極30a,30bが設けられている。より具体的には、外部電極30a,30bはそれぞれ第1フランジ部12aのY軸マイナス方向の側面(すなわち、ドラムコア10の第2の側面10f)から第1フランジ部12aの外面(すなわち、ドラムコア10の第1の主面10c)にかけて伸延して、互いにX軸方向に離間して設けられており、外部電極30aはX軸プラス方向側に設けられ、外部電極30bは、X軸マイナス方向側に設けられている。外部電極30a,30bのそれぞれは、Y軸プラス方向の側面(すなわち、ドラムコア10の第1の側面10e)まで延伸していてもよい。図示した外部電極30a及び外部電極30bの形状及び配置はあくまでも例示であり、外部電極30a及び外部電極30bは様々な形状及び配置をとることができる。
外装部40は、第1フランジ部12aと第2フランジ部12bとの間に樹脂を充填することにより形成される。外装部40は例えば、フィラーを含むことができる。外装部40に含まれるフィラーは磁性材料であってもよい。外装部40は、導線20の周回部21を覆うように形成される。外装部40を構成する樹脂材料としては、例えば絶縁性に優れた熱硬化性樹脂が用いられ得る。より具体的には、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、ポリベンゾオキサゾール(PBO)樹脂、又は導線型のコイル部品において導線を被覆するために用いられる前記以外の任意の公知の樹脂材料である。磁性材料のフィラーとしては、フェライト粉、金属磁性粒子、軟磁性金属合金等が用いられ得る。外装部40は、磁性材料のフィラーに加え、非磁性材料のフィラーを更に含んでいてもよい。非磁性材料のフィラーとしては、例えばシリカ粒子等が用いられ得る。
図2に示されるように、外装部40は、第1外装部40aと、第2外装部40bと、を有している。第1外装部40aは、少なくとも、第1フランジ部12aの第2フランジ部12bに対向する面(すなわち、第1フランジ部12aの内面S1)に、巻芯部11の軸芯A方向から見て第1引出部22aと第2引出部22bと周回部21と第1引出部22a及び第2引出部22bが引き出された第1フランジ部12aの一辺とによって囲まれた領域R(図3参照)を覆い、且つ、周回部21の一部が当該第1外装部40aから露出するように設けられる。第2外装部40bは、第1外装部40aの少なくとも一部及び当該第1外装部40aから露出した周回部21を覆うように設けられる。図示の実施形態では、第1外装部40aは、第1フランジ部12aの内面S1全体を覆うように設けられ、第2外装部40bは、第1外装部40aの上面(すなわち、Z軸プラス方向の面)と第2フランジ部12bの内面S2との間を充填している。周回部21は、第1フランジ部12aの内面S1の領域Rが第1外装部40aに覆われている限り、その一部が第1外装部40aから露出していればよく、周回部21が第1外装部40aから露出する量は特に制限されない。図示の実施形態では、第1外装部40aの体積は第2外装部40bの体積よりも小さいが、第1外装部40aの体積は第2外装部40bの体積より大きくてもよい。
外装部40の第1外装部40aと第2外装部40bとは、同一成分の樹脂材料によって構成されていてもよいし、互いに異なる成分の樹脂材料によって構成されていてもよい。第1外装部40aと第2外装部40bとを同一成分の樹脂材料によって形成することにより、外装部40に起因するコイル部品1の電気的特性の変動を防止できる。また、第1外装部40aと第2外装部40bとを同一成分の樹脂材料によって形成することにより、第1外装部40a及び第2外装部40bの線膨張係数を一致させることができる。また、第1外装部40aと第2外装部40bとを同一成分の樹脂材料によって形成することにより、両者の界面同士の密着性を高めることができる。第1外装部40aと第2外装部40bとが互いに異なる成分の樹脂材料によって構成される場合、第1外装部40aを構成する樹脂材料の粘度は、第2外装部40bを構成する樹脂材料の粘度より低いことが好ましい。一例として、第1外装部40aを構成する樹脂材料の粘度は、第2外装部40bを構成する樹脂材料の粘度の0.5倍~1倍とすることができる。粘度はB型粘度計で25℃にて測定した値である。例えば第1外装部に用いられる材料の粘度はブルックフィールドB型粘度計で、15Pa・Sと測定され得る。また、第2外装部に用いられる材料の粘度は、同様の測定で20Pa・Sと測定され得る。
次に、図4及び図2を参照して、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。図4は、コイル部品1の製造方法を説明するための模式図である。
まず、巻芯部11、巻芯部11の一端に設けられた第1フランジ部12a、及び巻芯部11の他端に設けられた第2フランジ部12bを有するドラムコア10を準備する。ドラムコア10は、例えば上述した軟磁性金属粒子を熱硬化性樹脂と混合して混合物を形成し、この混合物を熱硬化することによって作製される。また、ドラムコア10は、いわゆる圧粉コアであってもよい。圧粉コアは、上述した軟磁性金属粒子を樹脂(バインダ)と混合して造粒物を形成し、この造粒物を成形金型によりプレス成形することで圧粉体を作製し、この圧粉体を熱処理することにより作製される。硬化後又は熱処理後の成形体には、必要に応じて切削加工が行われ得る。図示されているように、切削加工によって、コア10の第2の主面1d(底面1d)に外部電極30a、30bを形成するための溝を形成することも出来る。外部電極30a、30bを形成するための溝は、成形時に作成しておくことも出来る。外部電極30a、30bを形成するための溝はなくてもよい。
次に、ドラムコア10の表面に外部電極30a,30bを形成する。外部電極30a,30bは、例えばゴム転写により第1フランジ部12aの第2の主面1d(底面1d)に銀、銅、ニッケル、錫などの金属粒子を含む導電性ペーストを単層又は複数層付着させ、このペーストを乾燥させることによって形成され得る。また、外部電極30a,30bは、転写以外に、ディップ、筆塗り、印刷、薄膜プロセス、金属板の張り付け、金属テープの貼り付け等の公知の様々な手法により形成され得る。
次に、巻芯部11に導線20を所定の巻数だけ巻回する。導線20の一方の端部は、外部電極30aに熱圧着され、導線20の他方の端部は、外部電極30bに熱圧着される。導線20の一端及び他端は、熱圧着以外に公知の様々な手法で外部電極30a,30bにそれぞれ固定され得る。例えば、導線20は、半田接合、金属によるロウ付け、耐熱性接着剤による接着、もしくは金属板による挟み込み、又はこれらの組み合わせにより、外部電極30a,30bにそれぞれ固定され得る。導線20を外部電極30a,30bに接合する際には、金属表面を活性化し接合を安定化するために、フラックスが用いられることがある。フラックスを用いることにより巻線20と外部電極30a,30bとの接合面を活性化し、接合を容易に行うことができる。第1フランジ部12aの第2の主面1d(底面1d)に溝部分が形成されている場合、その溝の内部に導線20の端部が固定される。例えば、底面1dに形成された溝の内部に配置された導線20の端部の周囲に半田を浸漬させることによって、導線20の端部を溝の内部に固定することができる。また、底面1dに形成された溝と相補的な形状を有する半田部材を予め成形し、内部に導線20の端部が配置された溝にこの半田部材をはめ込み、溝にはめ込まれた半田部材を熱により溶解させることで、導線20の端部を溝の内部に固定することができる。導線20を固定した半田は溝全体を埋めるように形成されてもよい。半田は第1フランジ部12aの第2の主面1d(底面1d)からZ軸のマイナス方向に突出するように形成されてもよい。用いられる半田は鉛/錫合金からなる旧来の半田ではなく、鉛を含まずSnを主成分とした、いわゆる非鉛半田であることが望ましい。この場合の接合の際も、金属表面を活性化し接合を安定化するために、フラックスが用いられる。フラックスを用いることにより巻線20と外部電極30a,30bとの接合を容易に行うことができ導線20の固定を強固に出来る。また溝内に半田を有することで、回路基板にコイル部品1を実装する時に、十分な量の半田によってコイル部品1を回路基板に接合することができ、これによりコイル部品1の実装強度が向上できる。この工程により、導線20の周回部21、第1引出部22a、及び第2引出部22bがそれぞれ形成され、第1引出部22a及び第2引出部22bは、それぞれ、外部電極30a,30bと電気的に接続される。
次に、樹脂材料を用いて、導線20の周回部21を覆う外装部40を形成する。外装部40を形成する工程では、まず、図4に示されるように、樹脂ペーストを塗布した後、加熱して当該樹脂ペーストを硬化させることで第1外装部40aを形成する。樹脂ペーストは、例えば、未硬化の熱硬化性樹脂、フィラー、分散剤、粘度調整剤等を含むことができる。第1外装部40aを構成する樹脂ペーストは、磁性材料のフィラーを含んでいてもよい。第1外装部40aを形成するために樹脂ペーストを塗布する際には、第1フランジ部12aの第2フランジ部12bに対向する面(すなわち、少なくとも、第1フランジ部12aの内面S1)のうち、巻芯部11の軸芯A方向から見て第1引出部22aと第2引出部22bと第1引出部22a及び第2引出部22bが引き出された第1フランジ部12aの一辺と周回部21とによって囲まれた領域R(図3参照)を覆い、且つ、周回部21の一部が露出するように樹脂ペーストを塗布する。第1外装部40aを構成する樹脂ペーストの加熱工程(第1加熱工程)は、例えば、室温から140℃まで5分で昇温し、その後140℃~180℃で5分保持することで行われる。
次に、図5に示されるように、樹脂ペーストを再度塗布し、加熱して当該樹脂ペーストを硬化させることで第2外装部40bを形成する。第2外装部40bを形成するために樹脂ペーストを塗布する際には、第1外装部40aの少なくとも一部及び第1外装部40aから露出した周回部21を覆うように樹脂ペーストを塗布する。第2外装部40bを構成する樹脂ペーストは、磁性材料のフィラーを含んでいてもよい。第2外装部40bを構成する樹脂ペーストの加熱工程(第2加熱工程)は、第1外装部40aを構成する樹脂ペーストの加熱工程(第1加熱工程)よりも、ゆっくりした昇温速度で、長時間行われる。例えば、第2加熱工程は、室温から100℃まで60分以上かけて昇温し、その後150℃~180℃で30分保持することで行われる。
次に、必要に応じ、第1フランジ部12a、第2フランジ部12b、及び/又は外装部40の一部に研磨加工が施される。以上の工程により、コイル部品1が作成される。
図6は、上記の方法により作製したコイル部品の第1フランジ部12a付近の断面を研磨し、光学顕微鏡で100倍から1500倍程度で観察することで得られた顕微鏡画像模式図である。図6に示されるように、コイル部品1の外装部40は第1外装部40a及び第2外装部40bを有しており、第1外装部40aは第1フランジ部12aの内面S1を覆い、且つ、導線20の周回部21の一部が第1外装部40aから露出していることが確認できる。
図6は、上記の方法により作製したコイル部品の第1フランジ部12a付近の断面を研磨し、光学顕微鏡で100倍から1500倍程度で観察することで得られた顕微鏡画像模式図である。図6に示されるように、コイル部品1の外装部40は第1外装部40a及び第2外装部40bを有しており、第1外装部40aは第1フランジ部12aの内面S1を覆い、且つ、導線20の周回部21の一部が第1外装部40aから露出していることが確認できる。
次に、図7及び図8を参照して、本発明の他の実施形態に係るコイル部品101、及び他の実施形態に係るコイル部品101の製造方法について説明する。図7及び図8は、コイル部品101の製造過程における上面図であり、説明の便宜のために第2フランジ部112bを二点鎖線で示している。コイル部品101においてコイル部品1と共通する部材については、その詳しい説明は省略される。例えば、コイル部品101が備える外部電極は、コイル部品1に備えられる外部電極30a,30bと同様に構成されるため、コイル部品101の説明においても符号30a,30bを使用して説明される。
図8に示されるように、コイル部品101の外装部140は、第1外装部140aと、第2外装部140bと、を有している。図7に示されるように、第1外装部140aは、少なくとも、第1フランジ部112aの第2フランジ部112bに対向する面(すなわち、第1フランジ部112aの内面S1)のうち、巻芯部111の軸芯A方向から見て第1引出部122aと第2引出部122bと周回部121と第1引出部122a及び第2引出部122bが引き出された第1フランジ部112aの一辺とによって囲まれた領域Rを第1フランジ部112aの内面S1から第2フランジ部112bの内面S2にかけて覆い、且つ、周回部121の一部が当該第1外装部140aから露出するように設けられる。第2外装部140bは、当該第1外装部140aから露出した周回部121を覆うように設けられる。図7及び図8には、第2フランジ部112bの内面S2は図示されていないが、第2フランジ部112bは、図2に示されているフランジ部12bと同様の面を意味する。第2外装部140bは、第1外装部140aの少なくとも一部を覆っていてもよい。第1外装部140aは、第1フランジ部112aの内面S1の一部および第2フランジ部112bの内面S2の一部を覆うように設けられ、第2外装部140bは、第1外装部140aの端面(すなわち、X軸プラス方向およびX軸マイナス方向の面)側を充填している。これにより、コイル部品101の第1外装部140aと第2外装部140bとは、巻芯部111の周方向において交互に形成される。
周回部121は、第1フランジ部112aの内面S1の領域Rが第1外装部140aに覆われている限り、その一部が第1外装部140aから露出していればよく、周回部121が第1外装部140aから露出する量は特に制限されない。図示の実施形態では、第1外装部140aの体積は第2外装部140bの体積よりも小さいが、第1外装部140aの体積は第2外装部140bの体積より大きくてもよい。
次に、他の実施形態に係るコイル部品101の製造方法について説明する。コイル部品101の製造方法においても、まず、巻芯部111、第1フランジ部112a、及び第2フランジ部112bを有するドラムコア110を準備し、ドラムコア110に外部電極30a,30bを形成する。次に、巻芯部111に導線120を所定の巻数だけ巻回し、導線120の一方の端部を外部電極30a、導線120の他方の端部を外部電極30bに接続して第1引出部122a及び第2引出部122bを形成する。図7及び図8には、外部電極30a、30bは図示されていないが、外部電極30a,30bは、図2に示されている外部電極30a、30bと同様に構成及び配置される。
次に、磁性材料のフィラーを含む樹脂材料を用いて、導線120の周回部121を覆う外装部140を形成する。図7に示されるように、他の実施形態に係る製造方法においては、周回部121のY軸プラス方向及びY軸マイナス方向の領域に樹脂ペーストを塗布する。樹脂ペーストは、磁性材料のフィラーを含んでいてもよい。このとき、樹脂ペーストが第1フランジ部112aの内面S1及び第2フランジ部112bの内面S2の両方に接触するように塗布を行う。周回部121は、X軸プラス方向及びY軸ブラス方向の領域において、樹脂ペーストから露出した状態となる。このように塗布した樹脂ペーストを加熱して当該樹脂ペーストを硬化させることで第1外装部140aを形成する。第1外装部140aを構成する樹脂ペーストの加熱工程(第1加熱工程)は、例えば、室温から140℃まで5分で昇温し、その後140℃~180℃で5分保持することで行われる。第1外装部140bを構成する樹脂ペーストは、磁性材料のフィラーを含んでいてもよい。第1外装部は少なくとも、第1フランジ部112aの第2フランジ部112bに対向する面(すなわち、第1フランジ部112aの内面S1)のうち、巻芯部111の軸芯A方向から見て第1引出部122aと第2引出部122bと周回部121と第1引出部122a及び第2引出部122bが引き出された第1フランジ部112aの一辺とによって囲まれた領域Rを覆っていればよく、第1外装部140aは、少なくとも周回部121のY軸マイナス方向の領域に樹脂ペーストが塗布されていればよい。
次に、図8に示されるように、周回部121のX軸プラス方向及びX軸マイナス方向の領域に樹脂ペーストを再度塗布し、加熱して当該樹脂ペーストを硬化させることで第2外装部140bを形成する。第2外装部140bを構成する樹脂ペーストの加熱工程(第2加熱工程)は、第1外装部140aを構成する樹脂ペーストの加熱工程(第1加熱工程)よりも、ゆっくりした昇温速度で、長時間行われる。例えば、第2加熱工程は、室温から100℃まで60分以上かけて昇温し、その後150℃~180℃で30分保持することで行われる。第2外装部140bを構成する樹脂ペーストは、磁性材料のフィラーを含んでいてもよい。第1外装部140aを周回部のY軸プラス側領域に形成しなかった場合は、この部分にも樹脂ペーストを塗布して第2外装部140bを形成する。これにより、第1外装部140aと第2外装部140bとは、巻芯部111の周方向において交互に形成される。
第1フランジ部12aと第2フランジ部12bとの間隔が狭い場合(例えば、2mm以下)、コイル部品1の製造方法のように第1外装部40aの樹脂ペーストを第1フランジ部12a側のみに塗布し,Z軸プラス側の周回部21を露出させておくという工程を実行することは非常に困難である。このような場合においては、上述の他の実施形態に係るコイル部品101の製造方法を用いることにより、コイル部品1同様の作用効果を有するコイル部品を製造することができる。特に、第1フランジ112aと第2フランジ部112bとの間隔が1.5mm以下、更には1mm以下である場合に、上述の他の実施形態に係る製造方法を用いることが好ましい。
次に、上記の実施形態に係るコイル部品1,101の作用効果について説明する。コイル部品1,101の外層部40,140は第1外装部40a,140aと第2外装部40b,140bとを有しており、第1外装部40a、140aは、第1フランジ部12a,112aの第2フランジ部12b,112bに対向する面(すなわち第1フランジ部12a,112aの内面S1)のうち、巻芯部21,121の軸芯A方向から見て第1引出部22a,122aと第2引出部22b,122b引出部と周回部21,121とによって囲まれた領域Rを覆っており、第2外装部40b,140bは、第1外装部40a,140aの少なくとも一部及び第1外装部40a,140aから露出した周回部21,121を覆っている。導線20,120の周回部21,121の一部は第1外装部40a,140aから露出しているので、第1外装部40a,140aを形成する際に、周回部21,121の露出した部分から導線20,120の隙間に残存した空気が抜けることにより、樹脂内に残留した空気の熱膨張が起こらない。このため、第1外装部40a,140aにボイドやオープンポア等の欠陥が形成されない。このように欠陥を有しない第1外装部40a,140aが、実装時にフラックスが侵入しやすい領域、巻芯部21,121の軸芯A方向から見て第1引出部22a,122aと第2引出部22b,122b引出部と周回部21,121と第1引出部22a,122a及び第2引出部22b,122bが引き出された第1フランジ部12a,112aの一辺とによって囲まれた領域Rを覆っているので、外部電極30a,30bを形成する際に導線20の接合に使用されるフラックスがコイル部品1の内部に侵入することを抑制でき、また、回路基板への実装時にコイル部品1の内部にフラックスが侵入することを抑制することができる。また、樹脂内に残留する空気の熱膨張による欠陥を考慮しなくても良くなるので、第1加熱工程の昇温速度を早くすることができ、生産能力を向上させることができる。
上記のように、コイル部品1においては、第1外装部40a,140aは、ボイドを含まないように構成される。第1外装部40a,140aがボイドを含まないとは、第1外装部40a,140aにおける空隙率が1%未満であることを意味する。第1外装部40a,140aにおける空隙率は、第1外装部40a,140aの断面の所定領域に占める空隙の面積の割合を意味する。第1外装部40a,140aの断面における空隙の面積は、例えば以下のようにして求められる。まず、第1外装部40a,140aをその厚さ方向(例えば、T軸方向)に沿って切断して断面を露出させ、当該断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により所定の倍率(例えば、2000倍から5000倍の範囲の倍率)で撮影して、第1外装部40a,140aの断面の一部を観察視野とするSEM像を得る。次に、この撮影により得られたSEM像に例えば2値化処理などの画像処理を行って、空隙と空隙以外の領域とを区別し、空隙に分類された領域の面積を求める。2値化処理ではなく多値化処理を行ってもよい。そして、このようにして求められた観察視野内での空隙の面積を合計し、この観察視野における空隙の合計の面積を観察視野の面積で除することで空隙率が算出される。百分率で表される空隙率は、以下の式で表される。
空隙率(%)=(観察視野内の空隙の面積の合計/観察視野の総面積)x100
空隙率(%)=(観察視野内の空隙の面積の合計/観察視野の総面積)x100
また、本発明の一実施形態において、第1外装部40a,140aを構成する材料と、第2外装部40b,140bを構成する材料とは、同一成分の材料であってもよい。これにより、第1外装部40a,140aと、第2外装部40b、140bとの密着性を高くすることができる。
また、本発明の一実施形態において、外装部40,140に用いられる樹脂には磁性材料のフィラーを含むことができる。外装部40,140に含まれるフィラーと樹脂との界面は空気を保持しやすく、その結果、外装部40,140の樹脂が硬化する際にフィラーと樹脂との界面において剥離が起こりやすく、この界面における剥離がボイドの原因となり得る。フィラーが磁性材料から構成される場合には、樹脂とフィラーとの互いに対する濡れ性が低いため、界面の剥離が起きやすい。本発明の実施形態では、外装部が第1外装部40a,140a、第2外装部40b,140bを有するため、第1外装部40a,140aの作成時の第1加熱処理において、フィラーと樹脂との界面に保持されている空気を排出することができるため、外装部40,140におけるボイドの発生を抑制することができる。このため外装部40,140の樹脂にフィラー、特に磁性材料のフィラーを含んでいても、フラックスの侵入を防止できる。フィラーは磁性材料に限られないが、磁性材料を使うことで磁気的特性を高めることができ好ましい。
本発明の一実施形態において、第1外装部40a,140aを形成する工程は、樹脂材料を硬化させる第1加熱処理工程を含み、第2外装部40b,140bを形成する工程は、樹脂材料を硬化させる第2加熱処理工程を含み、第2加熱処理工程においては、第1加熱処理工程より低速で昇温してもよい。このように、第2加熱処理工程において第1加熱処理工程より低速で昇温することにより、第2外装部40b,140bを構成する樹脂材料中に含まれる水分を徐々に気化させて取り除くことができるので、第2外装部40b,140bにボイドが形成されることを抑制できる。したがって、外部電極30a,30bを形成する際に導線20,120の接合のために用いられるフラックスがコイル部品1の内部に侵入しにくくなり、また、回路基板にコイル部品1,101を実装する際に用いられるフラックスが、コイル部品1,101の内部により侵入しにくくなる。また、仮に第1外装部40a,140aにボイド等の欠陥が形成されていたとしても、第2外装部40b,140bによって第1外装部40a,140aの欠陥を埋めることができるので、コイル部品1,101の内部にフラックスが侵入することをより確実に抑制することができる。
また、本発明の一実施形態において、第1外装部40a,140aを構成する材料の粘度は、第2外装部40b,140bを構成する材料の粘度より低くてもよい。第1外装部40a,140aをより低い粘度の材料で構成することにより、第1外装部40a,140aを形成する際に導線20,120の隙間に第1外装部40a,140aを構成する材料が入り込むやすくなるので、第1外装部40a,140aのうち導線20,120の隙間に配置された部位が含有する空気の量を減少させることができ、加熱により残存した空気がより抜けやすくので、第1外装部40a,140aにボイドやオープンポア等の欠陥が形成されることをより確実に防止することができる。
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、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、説明した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。
1,101…コイル部品、10,110…ドラムコア、11,111…巻芯部、12a,112a…第1フランジ部、12b,112b…第2フランジ部、20,120…導線、21,121…周回部、22a,122a…第1引出部、22b,122b…第2引出部、30a,30b,130a,130b…外部電極、40,140…外装部、40a,140a…第1外装部、40b,140b…第2外装部。
Claims (13)
- 巻芯部、前記巻芯部の一端に設けられた第1フランジ部、及び前記巻芯部の他端に設けられた第2フランジ部を有するドラムコアと、
前記巻芯部の周囲に巻回された周回部、並びに、前記巻芯部から前記第1フランジ部に引き出された第1引出部及び第2引出部を有する導線と、
前記第1フランジ部に設けられ、前記導線の両方の端部とそれぞれ電気的に接続された1組の外部電極と、
前記第1フランジ部の前記第2フランジ部に対向する面に前記巻芯部の軸方向から見て前記第1引出部と前記第2引出部と前記周回部と前記第1引出部及び前記第2引出部が引き出された前記第1フランジ部の一辺とによって囲まれた領域を覆い前記周回部の一部が露出するように設けられた第1外装部、及び、前記第1外装部の少なくとも一部及び前記第1外装部から露出した前記周回部を覆う第2外装部を有し、樹脂材料によって構成される外装部と、
を備えるコイル部品。 - 前記第1外装部と前記第2外装部は同一成分の樹脂材料によって構成されている、請求項1に記載のコイル部品。
- 前記導線と前記外部電極とは、半田接合によって電気的に接続されている、請求項1又は2に記載のコイル部品。
- 前記第1外装部の体積は、前記第2外装部の体積より小さい、請求項1~3の何れか一項に記載のコイル部品。
- 前記第1外装部の体積は、前記第2外装部の体積より大きい、請求項1~3の何れか一項に記載のコイル部品。
- 前記樹脂材料は、磁性材料のフィラーを含む、請求項1~5の何れか一項に記載のコイル部品。
- 前記磁性材料は、金属又はフェライトである、請求項6の何れか一項に記載のコイル部品。
- 前記第1外装部はボイドを含まない、請求項1~7の何れか一項に記載のコイル部品。
- 請求項1~8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9に記載の回路基板を備える、電子機器。
- 巻芯部、前記巻芯部の一端に設けられた第1フランジ部、及び前記巻芯部の他端に設けられた第2フランジ部を有するドラムコアを準備する工程と、
前記ドラムコアに導線を巻回し、前記巻芯部の周囲に巻回された周回部、並びに、前記巻芯部から前記第1フランジ部に引き出された第1引出部及び第2引出部を形成する工程と、
前記第1フランジ部に前記導線の両方の端部をそれぞれ接合して固定することで1組の外部電極を形成する工程と、
樹脂材料を用いて前記導線の前記周回部を覆う外装部を形成する工程と、を含み、
前記外装部を形成する工程は、前記第1フランジ部の前記第2フランジ部に対向する面のうち、前記巻芯部の軸方向から見て前記第1引出部と前記第2引出部と周回部と前記第1引出部及び前記第2引出部が引き出された前記第1フランジ部の一辺とによって囲まれた領域を覆い、前記周回部の一部が露出するように第1外装部を形成する工程と、前記第1外装部の少なくとも一部及び前記第1外装部から露出した前記周回部を覆う第2外装部を形成する工程と、を含む、コイル部品の製造方法。 - 前記第1外装部を形成する工程は、前記樹脂材料を硬化させる第1加熱処理工程を含み、
前記第2外装部を形成する工程は、前記樹脂材料を硬化させる第2加熱処理工程を含み、
前記第2加熱処理工程においては、前記第1加熱処理工程より低速で昇温する、請求項11に記載のコイル部品の製造方法。 - 前記第1外装部を構成する樹脂材料の粘度は、前記第2外装部を構成する樹脂材料の粘度より低い、請求項11又は12に記載のコイル部品。
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