JP2023147051A - Inductor and inductor manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インダクタ及びインダクタの製造方法に関する。 The present invention relates to an inductor and a method for manufacturing an inductor.
成型体であるコアにコイル導体を埋設した素体の表面に、2つの外部電極を設けて成るインダクタが知られている(特許文献1参照)。このようなインダクタでは、例えば、コアの表面の2か所に、それぞれ露出した上記端部と接続するように、銀粉を含んだ導電性樹脂が塗布され、当該導電性樹脂の上にニッケルやスズ等の金属のめっきが施されることにより上記外部電極が形成される。 An inductor is known in which two external electrodes are provided on the surface of an element body in which a coil conductor is embedded in a core that is a molded body (see Patent Document 1). In such an inductor, for example, a conductive resin containing silver powder is coated on two places on the surface of the core so as to connect with the exposed ends, and nickel or tin is coated on the conductive resin. The above-mentioned external electrodes are formed by plating with metals such as.
動作温度範囲の非常に広い車載用途等の環境条件においては、インダクタの故障モードとして、素体からの導電性樹脂が剥離の発生が考えられ得る。また、外部電極の電気抵抗を低減する目的で導電性樹脂に含まれる銀粉の量を多くすると、素体に対する外部電極の密着力が低下し、外部電極が素体から剥がれやすくなり得る。また、外部電極を回路基板等にはんだ付けする際のはんだ爆ぜを低減する目的で導電性樹脂の上のめっき層におけるニッケルめっきの膜厚を厚くした場合にも、ニッケルめっきの応力によって導電性樹脂が素体から剥がれやすくなることが考えられ得る。 Under environmental conditions such as in-vehicle applications where the operating temperature range is very wide, peeling of the conductive resin from the element body can be considered as a failure mode of the inductor. Furthermore, if the amount of silver powder contained in the conductive resin is increased for the purpose of reducing the electrical resistance of the external electrode, the adhesion of the external electrode to the element may decrease, and the external electrode may easily peel off from the element. In addition, when the thickness of the nickel plating layer on the conductive resin is increased to reduce solder explosion when external electrodes are soldered to a circuit board, etc., the stress of the nickel plating causes the conductive resin to It is conceivable that the material may be easily peeled off from the element body.
本発明の目的は、コアの表面に形成された導電性樹脂層とめっき層により外部電極が構成されるインダクタにおいて、コアからの外部電極の剥離の発生を効果的に防止することである。 An object of the present invention is to effectively prevent the occurrence of peeling of the external electrode from the core in an inductor in which the external electrode is formed of a conductive resin layer and a plating layer formed on the surface of the core.
本発明の一の態様は、磁性粒子と樹脂とを含むコアおよび前記コア内に埋設された導体を含む素体と、前記コアから露出した前記導体の端部に接するように前記コアの表面に配された導電性樹脂層および前記導電性樹脂層の上に形成されためっき層を含む外部電極と、で構成されるインダクタであって、前記めっき層は、前記導電性樹脂層が配された範囲を超え前記コアの表面まで延在して前記コアの表面と接する結着部を有し、前記めっき層は、前記結着部において前記コアの表面から前記コアの内部へ侵入して前記磁性粒子同士の間に入り込んでいる、インダクタである。
本発明の他の態様は、表面に絶縁膜を有する磁性粒子と樹脂とを含むコアおよび前記コア内に埋設された導体を含む素体と、前記コアから露出した前記導体の端部に接するように前記コア上に配された導電性樹脂層および前記導電性樹脂層の上に形成されためっき層を含む外部電極と、で構成されるインダクタの製造方法であって、コアの表面のうち、外部電極を形成すべき範囲である電極予定箇所において、前記コアの表面に突出した前記磁性粒子の前記絶縁膜及び前記コアの表面の樹脂を除去する工程と、前記電極予定箇所の範囲内に前記導電性樹脂層を形成する導電性樹脂層形成工程と、前記電極予定箇所の範囲内において前記導電性樹脂層の上にめっき層を形成するめっき層形成工程と、を有し、前記めっき層形成工程において、前記めっき層は、前記導電性樹脂層形成工程で形成された前記導電性樹脂層の範囲を超え前記コアの表面まで延在して前記コアの表面と接する結着部を有するよう形成され、且つ、前記めっき層は、前記結着部において前記コアの表面から前記コアの内部へ侵入して前記磁性粒子同士の間に入り込むよう形成される、インダクタの製造方法である。
One aspect of the present invention includes a core including magnetic particles and a resin, an element body including a conductor embedded in the core, and a surface of the core so as to be in contact with an end of the conductor exposed from the core. An inductor comprising a conductive resin layer disposed on the conductive resin layer and an external electrode including a plating layer formed on the conductive resin layer, wherein the plating layer is formed on the conductive resin layer. The plating layer has a binding portion extending beyond the range to the surface of the core and in contact with the surface of the core, and the plating layer penetrates from the surface of the core into the inside of the core at the binding portion to prevent the magnetic property. It is an inductor that is inserted between particles.
Another aspect of the present invention includes a core including a resin and magnetic particles having an insulating film on the surface, an element body including a conductor embedded in the core, and an element body including a conductor embedded in the core, and an element body that is in contact with an end of the conductor exposed from the core. a conductive resin layer disposed on the core; and an external electrode including a plating layer formed on the conductive resin layer. removing the insulating film of the magnetic particles protruding from the surface of the core and the resin on the surface of the core in the area where the external electrode is to be formed; a conductive resin layer forming step of forming a conductive resin layer; and a plating layer forming step of forming a plating layer on the conductive resin layer within the range of the electrode planned location, the plating layer forming step In the step, the plating layer is formed to have a binding portion extending beyond the range of the conductive resin layer formed in the conductive resin layer forming step to the surface of the core and in contact with the surface of the core. In the method of manufacturing an inductor, the plating layer is formed so as to penetrate from the surface of the core into the interior of the core at the binding portion and to enter between the magnetic particles.
本発明によれば、素体の表面に形成された導電性樹脂層とめっき層とにより外部電極が構成されるインダクタにおいて、素体からの外部電極の剥離の発生を効果的に防止することができる。 According to the present invention, in an inductor in which the external electrode is formed of a conductive resin layer and a plating layer formed on the surface of the element, it is possible to effectively prevent the occurrence of peeling of the external electrode from the element. can.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るインダクタ1を上面12の側から視た斜視図であり、図2はインダクタ1を上面12に対向する底面10の側から視た斜視図である。
本実施形態のインダクタ1は、表面実装型の電子部品として構成されており、略六面体形状の一態様である略直方体形状の素体2と、当該素体2の表面に設けられた一対の外部電極4とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of the
The
以下、素体2において、実装時に図示しない実装基板に向けられる第1の主面を底面10と定義し、底面10に対向する第2の主面を上面12と言い、底面10に直交する一対の第3の主面を端面14と言い、これら底面10、及び一対の端面14に直交する一対の第4の主面を側面16と言う。
図1に示すように、底面10から上面12までの距離を素体2の厚みTと定義し、一対の側面16の間の距離を素体2の幅Wと定義し、一対の端面14の間の距離を素体2の長さLと定義する。また、厚みTの方向を厚み方向DTと定義し、幅Wの方向を幅方向DWと定義し、長さ距離の方向を長さ方向DLと定義する。
Hereinafter, in the
As shown in FIG. 1, the distance from the
図3は、インダクタ1の内部構成を示す透視斜視図である。
素体2は、コイル導体20と、当該コイル導体20が埋設された略六面体形状のコア30と、を備え、かかるコイル導体20をコア30に封入した導体封入型磁性部品として構成されている。
FIG. 3 is a transparent perspective view showing the internal configuration of the
The
コア30は、磁性粉と樹脂を混合した混合粉を、コイル導体20を内包した状態で加圧及び加熱することで略六面体形状に圧縮成型された成型体である。
The
また、本実施形態の磁性粉は、平均粒径が比較的大きな大粒子の第1磁性粒子と、平均粒径が比較的小さな小粒子の第2磁性粒子との2種類の粒度の粒子を含んでいる。これにより、圧縮成型時において、大粒子の第1磁性粒子の間に、小粒子である第2磁性粒子が樹脂とともに入り込むことでコア30の充填率を大きくし、また透磁率も高めることができる。
Furthermore, the magnetic powder of the present embodiment includes particles of two types of particle sizes: large first magnetic particles having a relatively large average particle size and small second magnetic particles having a relatively small average particle size. I'm here. As a result, during compression molding, the second magnetic particles, which are small particles, enter between the first magnetic particles, which are large particles, together with the resin, thereby increasing the filling rate of the
本実施形態において、第1磁性粒子および第2磁性粒子の金属粒子の平均粒径はそれぞれ24.4μmおよび4.0μmである。なお、第1磁性粒子の平均粒径は19μm以上30μm以下が好ましく、第2磁性粒子の平均粒径は3μm以上5μm以下が好ましい。 In this embodiment, the average particle diameters of the metal particles of the first magnetic particles and the second magnetic particles are 24.4 μm and 4.0 μm, respectively. The average particle size of the first magnetic particles is preferably 19 μm or more and 30 μm or less, and the average particle size of the second magnetic particles is preferably 3 μm or more and 5 μm or less.
本実施形態において、第1磁性粒子及び第2磁性粒子はいずれも、金属粒子と、その表面を覆う数nm以上数十nm以下の膜厚の絶縁膜とを有した粒子であり、金属粒子にはFe-Si系アモルファス合金粉が用いられ、絶縁膜にはリン酸亜鉛ガラスが用いられている。金属粒子が絶縁膜で覆われることで、絶縁抵抗と耐電圧とが高められる。 In this embodiment, each of the first magnetic particles and the second magnetic particles is a particle having a metal particle and an insulating film covering the surface thereof and having a thickness of several nm or more and several tens of nm or less. Fe--Si based amorphous alloy powder is used, and zinc phosphate glass is used for the insulating film. By covering the metal particles with an insulating film, insulation resistance and withstand voltage are increased.
なお、第1磁性粒子及び第2磁性粒子において、金属粒子には、Fe-Si-Cr合金粉、CrレスのFe-Si合金粉、Fe-Ni-Al合金粉、Fe-Cr-Al合金粉、Fe-Si-Al合金粉、Fe-Ni合金粉、Fe-Ni-Mo合金粉を用いてもよい。第2磁性粒子において、金属粒子には、カルボニル鉄粉等の純鉄を用いてもよい。 In addition, in the first magnetic particles and the second magnetic particles, the metal particles include Fe-Si-Cr alloy powder, Cr-less Fe-Si alloy powder, Fe-Ni-Al alloy powder, and Fe-Cr-Al alloy powder. , Fe-Si-Al alloy powder, Fe-Ni alloy powder, and Fe-Ni-Mo alloy powder may be used. In the second magnetic particles, pure iron such as carbonyl iron powder may be used as the metal particles.
また、第1磁性粒子及び第2磁性粒子において、絶縁膜には、他のリン酸塩(リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸マンガン、リン酸カドミウムなど)、又は、樹脂材料(シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂など)を用いてもよい。 In addition, in the first magnetic particles and the second magnetic particles, the insulating film may contain other phosphates (magnesium phosphate, calcium phosphate, manganese phosphate, cadmium phosphate, etc.) or resin materials (silicone resin, epoxy resin, etc.). resins, phenolic resins, polyamide resins, polyimide resins, polyphenylene sulfide resins, etc.) may also be used.
本実施形態の混合粉において、樹脂の材料には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を主剤としたエポキシ樹脂が用いられている。混合粉における樹脂の含有量は、例えば、3wt%である。
なお、エポキシ樹脂は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂であってもよい。
また、樹脂の材料は、エポキシ樹脂以外であってもよく、また、1種ではなく2種以上であってもよい。例えば、樹脂の材料には、エポキシ樹脂の他にも、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熱硬化性樹脂を用いることができる。
In the mixed powder of this embodiment, an epoxy resin containing bisphenol A type epoxy resin as a main ingredient is used as the resin material. The resin content in the mixed powder is, for example, 3 wt%.
Note that the epoxy resin may be a phenol novolac type epoxy resin.
Further, the resin material may be other than epoxy resin, and may be not just one type but two or more types. For example, in addition to epoxy resin, thermosetting resins such as phenol resin, polyester resin, polyimide resin, and polyolefin resin can be used as the resin material.
コイル導体20は、図3に示すように、導線が巻回された巻回部22と、当該巻回部22から引き出された一対の引出部24とを備える。巻回部22は、導線の両端が外周に位置し、かつ内周で互いに繋がるように導線を渦巻き状に巻回して形成される。素体2の内部において、コイル導体20は、巻回部22の中心軸が素体2の厚み方向DTに沿う姿勢でコア30に埋設されており、また引出部24は、巻回部22から一対の端面14のそれぞれまで引き出され、外部電極4に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
外部電極4は、端面14の全面から、当該端面14に隣接する底面10、上面12、及び一対の側面16のそれぞれの一部に亘って設けられた、いわゆる5面電極であり、はんだなどの適宜の実装手段によって回路基板の配線に電気的に接続される。
The
かかる構成のインダクタ1は、磁性粉に軟磁性粉を用いることにより、直流重畳特性を改善できるので、大電流が流れる電気回路の電子部品、DC-DCコンバータ回路や電源回路のチョークコイルとして用いられ、また、パソコン、DVDプレーヤー、デジカメ、TV、携帯電話、スマートフォン、カーエレクトロニクス、医療用・産業用機械などの電子機器の電子部品に用いられる。ただし、インダクタ1の用途はこれに限られず、例えば、同調回路、フィルタ回路や整流平滑回路などにも用いることもできる。
The
なお、インダクタ1において、外部電極4の範囲を除く素体2の表面全体に、素体保護層を形成してもよい。素体保護層の材料には、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、又は、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。なお、これらの樹脂は酸化ケイ素、酸化チタン等を含むフィラーを更に含んでいても良い。
Note that in the
図4は、インダクタ1の製造工程の概要図である。
同図に示すように、インダクタ1の製造工程は、コイル導体形成工程、予備成型体形成工程、熱成型・硬化工程、バレル研磨工程、及び、外部電極形成工程を含んでいる。
FIG. 4 is a schematic diagram of the manufacturing process of the
As shown in the figure, the manufacturing process of the
コイル導体形成工程は、導線からコイル導体20を形成する工程である。当該工程において、コイル導体20は、「アルファ巻」と称される巻き方で導線を巻回することにより、上述した巻回部22、及び一対の引出部24を有した形状に形成される。アルファ巻とは、導体として機能する導線の巻始めと巻終わりの引出部24が外周に位置するように渦巻き状に2段に巻回された状態を言う。コイル導体20のターン数は、特に限定されるものではない。
The coil conductor forming step is a step of forming the
予備成型体形成工程は、タブレットと称される予備成型体を形成する工程である。
予備成型体は、素体2の材料である上記混合粉を加圧することで、取り扱いが容易な固形状に成型したものであり、本実施形態では、コイル導体20が入り込む溝を有した適宜形状(例えばE型など)の第1タブレットと、この第1タブレットの溝を覆う適宜形状(例えばI型や板状など)の第2タブレットとの2種類のタブレットが形成される。
The preform forming step is a step of forming a preform called a tablet.
The preformed body is formed into a solid shape that is easy to handle by pressurizing the mixed powder, which is the material of the
熱成型・硬化工程は、第1タブレット、コイル導体、及び第2タブレットを成型金型にセットし、熱を加えながら、第1タブレットと第2タブレットの重なり方向に加圧し、これらを硬化させることとで、第1タブレット、コイル導体、及び第2タブレットを一体化する。これにより、コイル導体20をコア30に内包した素体2が成型される。
In the thermoforming/curing process, the first tablet, coil conductor, and second tablet are set in a mold, and while applying heat, pressure is applied in the overlapping direction of the first tablet and the second tablet to harden them. In this way, the first tablet, the coil conductor, and the second tablet are integrated. As a result, the
バレル研磨工程は、この成型体をバレル研磨する工程であり、当該工程により、素体2の角部へのR付けが行われる。
The barrel polishing process is a process of barrel polishing this molded body, and through this process, the corners of the
外部電極形成工程は、外部電極4をコア30に形成する工程であり、表面処理工程と、導電性樹脂層形成工程と、めっき層形成工程と、を含んでいる。
The external electrode forming step is a step of forming the
表面処理工程は、コア30の表面の電極予定箇所にレーザ光を照射することで電極予定箇所の表面を改質する工程である。ここで、電極予定箇所とは、コア30の表面のうち外部電極4を形成すべき範囲をいい、引出部24が露出されている部分を含む。具体的には、レーザ光を照射することにより、電極予定箇所の範囲において、コア30の表面の樹脂を除去すると共に、コア30から突出している磁性粒子の表面の絶縁膜を除去する。これにより、コア30の表面のうち電極予定箇所の部分は、コア30の他の表面部分に比べて、コア30の表面の単位面積あたりの磁性粒子の金属の露出面積が大きくなる。なお、レーザ照射後に、電極予定箇所の表面を清浄するための洗浄処理(例えばエッチング処理)を行っても良い。
The surface treatment step is a step in which the surface of the core 30 where the electrodes are scheduled is modified by irradiating the electrodes with laser light. Here, the electrode planned area refers to the area on the surface of the core 30 where the
導電性樹脂層形成工程では、電極予定箇所に、導電粉と樹脂とを含むペースト状の導電性樹脂を塗布し乾燥硬化させることで、導電性樹脂層を形成する。具体的には、導電性樹脂ペーストの中に、コア30を、端面14の側からディップして引き上げることにより、端面14を含む所望の塗布範囲に導電性樹脂を塗布する。
In the conductive resin layer forming step, a conductive resin layer is formed by applying a paste-like conductive resin containing conductive powder and resin to the intended electrode location and drying and curing the paste. Specifically, the
このような導電性樹脂層は、導電粉を含有するため、後述するめっき層形成工程において電極予定箇所に一様な電位分布を形成し得るので、導電性樹脂層の上に形成されるめっき層の均質性を向上することができる。 Since such a conductive resin layer contains conductive powder, it is possible to form a uniform potential distribution at electrode locations in the plating layer formation process described later, so that the plating layer formed on the conductive resin layer The homogeneity of the sample can be improved.
本実施形態では、導電性樹脂として、粒径が数10nmの銀(Ag)の微細粉末(いわゆるナノ銀)とアクリル樹脂との混合物を用いている。当該混合物における銀の重量比は、例えば88%である。このような銀の微細粉末を用いることにより、上述しためっき層の均質性向上に加えて、導電性樹脂層における銀の充填率を上げて外部電極4と引出部24との間の直流抵抗値を低減することができる。
In this embodiment, a mixture of fine silver (Ag) powder (so-called nanosilver) with a particle size of several tens of nanometers and an acrylic resin is used as the conductive resin. The weight ratio of silver in the mixture is, for example, 88%. By using such fine silver powder, in addition to improving the homogeneity of the plating layer described above, the filling rate of silver in the conductive resin layer is increased and the DC resistance value between the
めっき層形成工程では、導電性樹脂層の表面上に、めっき層を形成する。めっき層は、導電性樹脂層の表面に直接に形成される第1めっき層と、第1めっき層の上に形成される第2めっき層とで構成される。本実施形態では、第1めっき層は、厚み4.0μm以上15μm以下のニッケル(Ni)めっき層であり、第2めっき層は、厚み4μm以上8μm以下のスズ(Sn)めっき層である。めっき層は、電解めっき(例えば、バレルめっき)により形成され得る。なお、めっき層は、本実施形態では2層で構成されるものとしたが、これに限らず、任意の層数で構成されるものとすることができる。 In the plating layer forming step, a plating layer is formed on the surface of the conductive resin layer. The plating layer includes a first plating layer formed directly on the surface of the conductive resin layer and a second plating layer formed on the first plating layer. In this embodiment, the first plating layer is a nickel (Ni) plating layer with a thickness of 4.0 μm or more and 15 μm or less, and the second plating layer is a tin (Sn) plating layer with a thickness of 4 μm or more and 8 μm or less. The plating layer may be formed by electrolytic plating (for example, barrel plating). Although the plating layer is composed of two layers in this embodiment, it is not limited to this and can be composed of any number of layers.
上記の外部電極形成工程により、導電性樹脂層と、めっき層と、で構成される外部電極4が形成される。
Through the above external electrode forming process, the
一般に、上記のように形成される外部電極においては、コア表面の電極予定箇所に導電性樹脂層を形成することで、電極予定箇所におけるめっきの成長が容易になる。また、コア表面と導電性樹脂層との間の固着強度により、当該導電性樹脂層を含む外部電極が、コアの表面に固定される。 Generally, in the external electrode formed as described above, by forming a conductive resin layer on the core surface at the intended electrode location, the growth of plating at the intended electrode location is facilitated. Moreover, the external electrode including the conductive resin layer is fixed to the surface of the core due to the adhesion strength between the core surface and the conductive resin layer.
しかしながら、例えば、インダクタの外部電極がはんだ付けされた基板にたわみ応力が発生した場合、たわみ応力の大きさによっては、基板から外部電極に加わる引張応力により導電性樹脂層が素体から剥離する現象が観測される場合がある。 However, for example, if bending stress occurs on a board to which the external electrodes of an inductor are soldered, depending on the magnitude of the bending stress, the conductive resin layer may peel off from the element body due to the tensile stress applied from the board to the external electrodes. may be observed.
図5は、従来のインダクタにおいて観測され得る、素体の底面における外部電極の剥離状態を示す断面拡大写真である。図6は、図5との比較のための、従来のインダクタにおける、素体の底面の、剥離のない正常な外部電極の状態を示す断面拡大写真である。図5および図6において、外部電極81は、導電性樹脂層82と、めっき層83と、で構成されている。 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional photograph showing a peeling state of the external electrode on the bottom surface of the element body, which can be observed in a conventional inductor. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional photograph showing a normal state of external electrodes without peeling on the bottom surface of the element body in a conventional inductor for comparison with FIG. 5 and 6, the external electrode 81 is composed of a conductive resin layer 82 and a plating layer 83.
図6に示す断面写真では、素体80と導電性樹脂層82とが接しているのに対し、図5の断面写真では、図示点線楕円で示すA部において、素体80と導電性樹脂層82との間が剥離していることが判る。このような導電性樹脂の剥離は、回路基板の配線パターンとインダクタとの間の断線故障(オープン故障)のみならず、インダクタンス変動等の特性変動にもつながることから、これを回避するための効果的な対策が求められる。 In the cross-sectional photograph shown in FIG. 6, the element body 80 and the conductive resin layer 82 are in contact with each other, whereas in the cross-sectional photograph of FIG. It can be seen that there is separation between 82 and 82. Such peeling of the conductive resin not only leads to disconnection failures (open failures) between the wiring pattern of the circuit board and the inductor, but also to characteristic fluctuations such as inductance fluctuations. countermeasures are required.
このため、本実施形態のインダクタ1では、特に、めっき層は、導電性樹脂層が配された範囲を超え、コア30の表面まで延在して当該コア30の表面と接する結着部を有するように形成されている。そして、さらに、めっき層は、上記結着部においてコア30の表面から当該コア30の内部へ侵入して磁性粒子の間に入り込んだ状態となるように形成されている。
For this reason, in the
図7は、導電性樹脂層とめっき層との位置関係を説明するための図であり、図7の上段および下段は、それぞれ、インダクタ1の底面10および側面16を視た平面図である。また、図8は、図7に示す導電性樹脂層とめっき層とを底面10の側から視た斜視図である。上述したように、本実施形態では、めっき層は、第1めっき層であるニッケルめっき層と、第2めっき層であるスズめっき層で構成されている。
FIG. 7 is a diagram for explaining the positional relationship between the conductive resin layer and the plating layer, and the upper and lower parts of FIG. 7 are plan views of the
図7の上段および図8に示すように、導電性樹脂層41は、略矩形を成すコア30の底面10において、相対向する2つの第1端部31から、底面10上に延在する。本実施形態では、第1端部31は、底面10と端面14とが成す稜線である。めっき層42は、導電性樹脂層41が配された範囲を超えてコア30の表面まで延在するように形成されている。これにより、めっき層42は、導電性樹脂層41の縁部を覆って、コア30の表面と直接に接する結着部44を有する。
As shown in the upper part of FIG. 7 and in FIG. 8, the
同様に、図7の下段および図8に示すように、導電性樹脂層41は、略矩形を成すコア30の側面16の、相対向する2つの第2端部32から側面16上に延在する。本実施形態では、第2端部32は、側面16と端面14とが成す稜線である。めっき層42は、導電性樹脂層41が配された範囲を超えてコア30の表面まで延在するように形成されている。これにより、めっき層42は、導電性樹脂層41の縁部を覆って、コア30の表面と直接に接する結着部45を含む。
Similarly, as shown in the lower part of FIG. 7 and in FIG. do. In this embodiment, the
図7に示されていない上面12及び反対側の側面16も、それぞれ、図7に示す底面10および側面16と同様に構成される。
The
ここで、めっき層42は、電極予定箇所の範囲に形成されており、電極予定範囲は、上述した表面処理工程において、コア30から突出する磁性粒子の表面の絶縁膜及びコア30の表面の樹脂がレーザ光照射により除去されている。したがって、導電性樹脂層41の範囲を超えてめっき層42が形成されているコア30の表面の部分、すなわち結着部44および45は、コア30の表面の他の部分に比べて、コア30の表面における単位面積あたりの、磁性粒子の金属の露出面積が大きくなっている。
Here, the
また、本実施形態では、表面処理工程において、通常は、磁性粒子間の短絡を考慮して、磁性粒子間に位置する絶縁膜や樹脂までは除去しないが、上記レーザ光の照射エネルギーを調整して電極予定範囲におけるコア30の表面粗さを意識的に粗くし、結着部44、45においてめっき層42がコア30の表面からコア30の内部へ侵入して磁性粒子同士の間に入り込むようにしている。
Furthermore, in this embodiment, in the surface treatment step, the insulating film and resin located between the magnetic particles are not usually removed in consideration of short circuits between the magnetic particles, but the irradiation energy of the laser beam is adjusted. The surface roughness of the core 30 in the area where the electrodes are planned is intentionally made rougher so that the
図9は、インダクタ1の側面16に平行な切断面で見た結着部44の顕微鏡写真の一例である。結着部44のめっき層42は、コア30上に形成された第1めっき層であるニッケルめっき層42aと、その上に形成された第2めっき層であるスズめっき層42bとで構成されている。そして、図示一点鎖線で示すコア30の表面位置に対し、図示下方向の矢印で例示するように、結着部44のめっき層42が、コア30の内部に向かって、2つの磁性粒子50の最外端を繋いだ直線よりも内側までへ侵入し、磁性粒子50と磁性粒子50の間に入り込んでいる。このめっき層42の侵入部分は、磁性粒子50の表面の絶縁膜及び磁性粒子50と磁性粒子50の間を埋める樹脂51が上述したレーザ光照射により除去された部分に対応する。
FIG. 9 is an example of a microscopic photograph of the
図10は、インダクタ1の側面16に平行な切断面で見た結着部44の顕微鏡写真の他の一例である。図9と同様に、図示一点鎖線で示すコア30の表面位置に対し、図示下方向の矢印で例示するように、結着部44のめっき層42がコア30の内部へ侵入して磁性粒子50と磁性粒子50の間に入り込んでいるのがわかる。
FIG. 10 is another example of a microscopic photograph of the
上記の構成を有するインダクタ1では、めっき層42は、導電性樹脂層41が配された範囲を超え、コア30の表面まで延在して当該コア30の表面と接する結着部44、45を有するように形成されている。そして、さらに、めっき層42は、上記結着部44、45においてコア30の表面から当該コア30の内部へ侵入して磁性粒子50の間に入り込んでいる。このため、インダクタ1では、めっき層42は、結着部44、45において、その一部が磁性粒子50の間に入り込むことによって生じ得るアンカー効果により、コア30に対する結着力が向上する。その結果、インダクタ1では、例えば、インダクタ1が実装される回路基板等からの機械的応力等に起因する外部電極4のコア30からの剥がれを抑制することができる。
In the
また、従来のインダクタでは、一般に、素体からの導電性樹脂層の剥離は、導電性樹脂層の縁部から始まって進行するのに対し、インダクタ1では、めっき層42は、導電性樹脂層41の縁部を覆うように形成されているので、結着部44、45におけるコア30に対する結着力の向上とあいまって、導電性樹脂層41の縁部における素体2からの剥離の開始が効果的に防止され得る。このため、インダクタ1では、ニッケルめっき層42aの膜厚を厚くしても、素体2からの導電性樹脂層41の剥離を十分に抑制することができる。したがって、インダクタ1では、ニッケルめっき層42aの膜厚を厚くして、はんだ田爆ぜなどの、配線基板上への実装の際における不具合の発生を防止することができる。また、インダクタ1では、上述のようにめっき層42の膜厚を厚くできるので、はんだ付けの際の熱拡散やイオンマイグレーションなどに起因する電極破壊の発生も抑制することができる。
Further, in conventional inductors, the peeling of the conductive resin layer from the element body generally starts from the edge of the conductive resin layer and progresses, whereas in the
ここで、素体2からの外部電極4の剥離の防止効果は、導電性樹脂層41の縁部を越えてコア30上に延在するめっき層42の結着部44、45の長さ、および、結着部44、45におけるコア30の内部へのめっき層42の侵入深さに依存し得る。上記長さの観点では、短すぎると結着力が低下し、長すぎると対向する外部電極4間の距離が短くなって耐電圧が低下し得る。このため、コア30の第1端部31又は第2端部32から延在するめっき層42のそれぞれにおいて、底面10上の結着部44又は側面16上の結着部45の、第1端部31又は第2端部32の法線方向に沿った長さLfは、30μm以上600μm以下であることが好ましい。
Here, the effect of preventing peeling of the
なお、底面10および側面16のぞれぞれにおいて、結着部44および45のそれぞれの縁は必ずしも直線とはならず、長さLfはその測定箇所に依存して変動し得る。この場合、結着部44および45の長さLfは、例えば、底面10および側面16において、それぞれ幅方向DWおよび厚み方向DTの中心と、その中心から幅方向DWおよび厚み方向DTに沿って所定の距離間隔で離れた2か所以上で、長さLfを測定した測定値の平均値とすることができる。
Note that, on each of the
結着部44、45におけるめっき層42のコア30の内部への侵入深さP(例えば、図10における図示矢印部分の長さ)は、浅すぎれば結着力の向上効果が小さくなり、深すぎると、インダクタ1の全体としての磁性粒子50間の絶縁性が低下して耐電圧が低下することとなり得る。
以下、結着部44等におけるコア30の内部へのめっき層42の侵入深さと、結着部44等の固着強度との関係についての評価結果について説明する。
If the penetration depth P of the
Hereinafter, evaluation results regarding the relationship between the penetration depth of the
上述したインダクタ1と同様の構成により、結着部44におけるコア30の内部へのめっき層42の侵入深さPの異なる試験サンプルを作成し、各試験サンプルについて、結着部44における外部電極4の、コア30に対する固着強度と、耐電圧と、を評価した。
With the same configuration as the
試験サンプルにおける素体2のサイズは、長さLが3.55mm、幅Wが2.55mm、厚みTが1.93mmである。試験サンプルの素体2のコア30に含まれる第1磁性粒子および第2磁性粒子において、金属粒子には、Fe-Si-Cr合金粉を用いた。第1磁性粒子および第2磁性粒子の金属粒子の平均粒径は、上述と同様に、それぞれ24.4μmおよび4.0μmである。外部電極4の幅Wは2.85mm、導電性樹脂層41の長さLは210μmである。また、試験サンプルの結着部44における長さLfは、100μmである。
The size of the
第1軟磁性粒子及び第2軟磁性粒子のそれぞれの平均粒径は、これらを互いに混合する前において、それぞれ粒度分布計を用いて測定することができる。また、混合粉を圧縮成型した成型体としてのコアの状態において測定する場合には、コアを研磨して得られる軟磁性粒子の断面の電子顕微鏡画像を解析することにより測定することができる。例えば、上記電子顕微鏡写真から各軟磁性粒子断面の円相当径を求め、各軟磁性粒子が上記円相当径を有する球であるものと仮定して、各球の体積を求め、その体積値分布の中央値から平均粒径を算出することができる。 The average particle diameter of each of the first soft magnetic particles and the second soft magnetic particles can be measured using a particle size distribution meter before mixing them with each other. In addition, when measuring in the state of a core as a molded body obtained by compression molding the mixed powder, the measurement can be performed by analyzing an electron microscope image of a cross section of the soft magnetic particles obtained by polishing the core. For example, the equivalent circle diameter of the cross section of each soft magnetic particle is determined from the above-mentioned electron micrograph, and assuming that each soft magnetic particle is a sphere having the above-mentioned circle equivalent diameter, the volume of each sphere is determined, and the volume value distribution is The average particle size can be calculated from the median value.
ここで、上記侵入深さPは、上述したように、表面処理工程においてコア30の表面の電極予定箇所に照射するレーザ光の照射エネルギーを変化させてコア30の表面粗さを変えることで制御できる。めっき層42の侵入深さPの測定は、素体2を、長さ方向DLに沿って底面10と直交する方向であって、且つ、素体2上面から見てコイル導体20の巻回部22の巻軸を通り、素体2の長手方向に切断して、外部電極4のめっき層42の結着部44の断面を観察することで行った。具体的には、4つある結着部44のいずれか1つの結着部44の中央部の断面をSEM(走査電子顕微鏡)で撮影すると共に、当該断面の各部分の成分を成分分析装置にて分析し、ニッケルが入り込んでいる位置をSEM画像と対比することにより計測されるニッケルめっき層の侵入の深さを測定した。この時、SEM画像は、500倍の倍率で、L方向の長さをコア30の表面に近接する第1磁性粒子が5個以上映る長さに設定して撮影した。測定にあたっては、撮影視野に入ったニッケルめっき層が侵入している部分を特定し、コア30の表面に沿って一番離れている2つの第1磁性粒子を特定し、2つの第1磁性粒子の上面を繋いだ直線より内側に入り込んでいる、磁性粒子間のめっき層42について2つの第1磁性粒子の上面を繋いだ直線からの深さを複数測定し、その平均値を算出して侵入深さPとした。評価験結果を表1に示す。
Here, as described above, the penetration depth P is controlled by changing the surface roughness of the core 30 by changing the irradiation energy of the laser beam irradiated to the electrode planned location on the surface of the core 30 in the surface treatment process. can. The penetration depth P of the
表1において、最も左側の第1列は、めっき層42の侵入深さPを示す。第2列は、磁性粒子50に含まれる粒度の異なる2種類の磁性粒子のうち、粒度の大きい第1磁性粒子の平均粒径D(本実施形態では24.4μm)に対する、上記侵入深さPの比(P/D)を示している。また、第3列および第4列は、それぞれ、コア30に対する結着部44の固着強度、および耐電圧を示している。固着強度は、試験サンプルを補助基板に実装し、補助基板を介して試験サンプルをたわませ、試験サンプルにおいて外部電極が剥離したときの補助基板のたわみ量により評価した。評価結果として、上記たわみ量が2mm未満を「可」、2mm以上3mm未満を「良」、4mm以上のものを「優」とした。また、耐電圧は、試験サンプルにおいて外部電極間にインパルス電圧を印加し、外部電極間において絶縁破壊が発生した電圧として測定した。
In Table 1, the first column on the leftmost side indicates the penetration depth P of the
表1に示すように、比P/Dが1/3未満では固着強度が弱くなり、比P/Dが3を超えると、耐電圧が、範囲内のものより低くなってしまう。
したがって、表1の結果より、固着強度及び耐電圧の観点からは、比P/Dは、1/3以上3以下が好ましいことが判る。すなわち、結着部44におけるコア30の表面からコア30の内部への侵入深さPは、コア30が含む第1磁性粒子の平均粒径の1/3以上3倍以下であることが好ましい。
As shown in Table 1, when the ratio P/D is less than 1/3, the fixing strength becomes weak, and when the ratio P/D exceeds 3, the withstand voltage becomes lower than those within the range.
Therefore, from the results in Table 1, it can be seen that from the viewpoint of adhesion strength and withstand voltage, the ratio P/D is preferably 1/3 or more and 3 or less. That is, the penetration depth P from the surface of the core 30 into the interior of the core 30 in the binding
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形、及び応用が可能である。 Note that the above-described embodiment is merely an example of one aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the spirit of the present invention.
例えば、磁性粉は、上述した実施形態では、粒度の異なる2種類の粒子である第1磁性粒子および第2磁性粒子を含むものとしたが、これに限らず、第1磁性粒子および第2磁性粒子のそれぞれの平均粒径と異なる平均粒径の粒子を含むことで、3種類以上の粒度の粒子を含んでもよい。この場合、第1磁性粒子は、一番粒度の大きい粒子を指すものとする。 For example, in the embodiment described above, the magnetic powder includes first magnetic particles and second magnetic particles, which are two types of particles with different particle sizes, but the present invention is not limited to this. By including particles having an average particle size different from the average particle size of each of the particles, particles having three or more types of particle sizes may be included. In this case, the first magnetic particles refer to the particles with the largest particle size.
例えば、上述した実施形態では、コア30の底面10、上面12、および側面16のそれぞれに、結着部44または45が形成されるものとしたが、結着部は、インダクタ1の少なくとも一の面において形成されているものとすることができる。例えば、インダクタ1は、上記一の面として、少なくとも回路基板にはんだ付けされ得る底面10において形成されているものとすることができる。
For example, in the embodiment described above, the binding
また、上述した実施形態における水平、及び垂直等の方向や各種の数値、形状、材料は、特段の断りがない限り、それら方向や数値、形状、材料と同じ作用効果を奏する範囲(いわゆる均等の範囲)を含む。 Furthermore, unless otherwise specified, horizontal and vertical directions, various numerical values, shapes, and materials in the embodiments described above refer to ranges that have the same effects as those directions, numerical values, shapes, and materials (so-called equivalent ranges). range).
以上説明したように、上述した実施形態に係るインダクタ1は、磁性粒子50と樹脂51とを含むコア30と、コア30内に埋設されたコイル導体20と、を含む素体2を有する。また、インダクタ1は、コア30から露出したコイル導体20の端部である引出部24に接するようにコア30の表面に配された導電性樹脂層41と、導電性樹脂層41の上に形成されためっき層42と、を含む外部電極4を有する。めっき層42は、導電性樹脂層41が配された範囲を超えコア30の表面まで延在して、コア30の表面と接する結着部44、45を有する。そして、めっき層42は、結着部44、45においてコア30の表面からコア30の内部へ侵入して磁性粒子50と磁性粒子50の間に入り込んでいる。この構成によれば、素体2と、外部電極4のめっき層42と、の間の剥離の発生を効果的に防止することができる。
As described above, the
また、インダクタ1では、磁性粒子は、平均粒径の異なる第1磁性粒子と第2磁性粒子を含み、第1磁性粒子の平均粒径は、第2磁性粒子の平均粒径より大きい。そして、めっき層42の、結着部44、45における、コア30の表面からコア30の内部への侵入深さPは、コア30が含む第1磁性粒子の平均粒径Dの1/3以上3倍以下であることが好ましい。この構成によれば、素体2とめっき層42との間の剥離の発生をより効果的に防止することができる。
Further, in the
また、インダクタ1では、コア30は略六面体形状であり、導電性樹脂層41とめっき層42は、コア30の少なくとも一の主面である底面10の、相対向する2つの第1端部31のいずれかから底面10上に延在する。そして、コア30の第1端部31から延在する導電性樹脂層41の縁部を越えてコア30上に延在するめっき層42のそれぞれにおいて、底面10上における結着部44の、第1端部31の法線方向に沿った長さは、30μm以上600μm以下であることが好ましい。この構成によれば、素体2とめっき層42との間の剥離の発生をさらに効果的に防止することができる。
Further, in the
また、上述した実施形態に係る製造方法は、素体2と外部電極4とを含むインダクタ1の製造方法である。素体2は、表面に絶縁膜を有する磁性粒子50と樹脂51とを含むコア30と、コア30内に埋設されたコイル導体20と、を含む。外部電極4は、コア30から露出したコイル導体20の端部である引出部24に接するようにコア30上に配された導電性樹脂層41と、導電性樹脂層41の上に形成されためっき層42と、を含む。この製造方法は、コア30の表面のうち、外部電極4を形成すべき範囲である電極予定箇所において、コア30の表面に突出した磁性粒子50の絶縁膜及びコア30の表面の樹脂を除去する工程と、電極予定箇所の範囲内に導電性樹脂層41を形成する導電性樹脂層形成工程と、電極予定箇所の範囲内において導電性樹脂層41の上にめっき層42を形成するめっき層形成工程と、を有する。そして、めっき層形成工程においては、めっき層42は、導電性樹脂層形成工程で形成された導電性樹脂層41の範囲を超えてコア30の表面まで延在し、コア30の表面と接する結着部44、45を有するよう形成される。また、めっき層形成工程では、めっき層42は、結着部44、45においてコア30の表面からコア30の内部へ侵入して磁性粒子50と磁性粒子50の間に入り込むよう形成される。この製造方法によれば、素体2と、外部電極4のめっき層42と、の間の剥離の発生を効果的に防止することのできるインダクタ1を容易に製造することができる。
Further, the manufacturing method according to the embodiment described above is a manufacturing method of the
1…インダクタ、2、80…素体、4、81…外部電極、10…底面、12…上面、14…端面、16…側面、20…コイル導体、22…巻回部、24…引出部、30…コア、31…第1端部、32…第2端部、41、82…導電性樹脂層、42、83…めっき層、42a…ニッケルめっき層、42b…スズめっき層、44、45…結着部、50…磁性粒子、51…樹脂。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記めっき層は、前記導電性樹脂層が配された範囲を超え前記コアの表面まで延在して前記コアの表面と接する結着部を有し、
前記めっき層は、前記結着部において前記コアの表面から前記コアの内部へ侵入して前記磁性粒子同士の間に入り込んでいる、
インダクタ。 an element body including a core including magnetic particles and resin and a conductor embedded in the core; a conductive resin layer disposed on the surface of the core so as to be in contact with an end of the conductor exposed from the core; An inductor comprising an external electrode including a plating layer formed on the conductive resin layer,
The plating layer has a binding portion extending beyond the area where the conductive resin layer is disposed to the surface of the core and in contact with the surface of the core,
The plating layer penetrates into the interior of the core from the surface of the core at the binding portion and enters between the magnetic particles,
inductor.
前記めっき層の、前記結着部における前記コアの表面から前記コアの内部への侵入深さは、前記コアが含む前記第1磁性粒子の平均粒径の1/3以上3倍以下である、
請求項1に記載のインダクタ。 The magnetic particles include first magnetic particles and second magnetic particles having different average particle sizes, the average particle size of the first magnetic particles being larger than the average particle size of the second magnetic particles,
The penetration depth of the plating layer from the surface of the core to the inside of the core in the binding portion is 1/3 or more and 3 times or less of the average particle diameter of the first magnetic particles included in the core,
The inductor according to claim 1.
前記導電性樹脂層と前記めっき層は、前記コアの少なくとも一の主面において相対向する前記コアの2つの端部のいずれかから前記一の主面に延在し、
前記コアの前記端部から延在する前記導電性樹脂層の縁部を越えて前記コア上に延在するめっき層において、前記一の主面における前記結着部の、前記端部の法線方向に沿った長さは、30μm以上600μm以下である、
請求項1または2に記載のインダクタ。 The core has a substantially hexahedral shape,
The conductive resin layer and the plating layer extend from one of two opposing ends of the core to the one main surface of the core,
In a plating layer extending on the core beyond the edge of the conductive resin layer extending from the end of the core, the normal to the end of the binding portion on the one main surface; The length along the direction is 30 μm or more and 600 μm or less,
The inductor according to claim 1 or 2.
コアの表面のうち、外部電極を形成すべき範囲である電極予定箇所において、前記コアの表面に突出した前記磁性粒子の前記絶縁膜及び前記コアの表面の樹脂を除去する工程と、
前記電極予定箇所の範囲内に前記導電性樹脂層を形成する導電性樹脂層形成工程と、
前記電極予定箇所の範囲内において前記導電性樹脂層の上にめっき層を形成するめっき層形成工程と、
を有し、
前記めっき層形成工程において、
前記めっき層は、前記導電性樹脂層形成工程で形成された前記導電性樹脂層の範囲を超え前記コアの表面まで延在して前記コアの表面と接する結着部を有するよう形成され、且つ、
前記めっき層は、前記結着部において前記コアの表面から前記コアの内部へ侵入して前記磁性粒子同士の間に入り込むよう形成される、
インダクタの製造方法。
an element body including a core including magnetic particles and resin having an insulating film on the surface and a conductor embedded in the core; and an element body disposed on the core so as to be in contact with an end of the conductor exposed from the core. A method for manufacturing an inductor comprising a conductive resin layer and an external electrode including a plating layer formed on the conductive resin layer,
a step of removing the insulating film of the magnetic particles protruding from the surface of the core and the resin on the surface of the core in a region on the surface of the core where an external electrode is to be formed, where an electrode is to be formed;
a conductive resin layer forming step of forming the conductive resin layer within the range of the planned electrode location;
a plating layer forming step of forming a plating layer on the conductive resin layer within the range of the planned electrode location;
has
In the plating layer forming step,
The plating layer is formed to have a binding portion extending beyond the range of the conductive resin layer formed in the conductive resin layer forming step to the surface of the core and in contact with the surface of the core, and ,
The plating layer is formed to penetrate from the surface of the core into the interior of the core at the binding portion and to enter between the magnetic particles.
A method of manufacturing an inductor.
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