JP4961445B2 - モールドコイルの製造方法およびそのモールドコイル - Google Patents

Description

本発明はモールドコイルの製造方法に関する。特に小型のモールドコイルの巻線の端部と外部電極との接合信頼性を向上させる技術に関する。

従来から、コイルを磁性体粉末と樹脂とを混練した磁性体モールド樹脂で封止してなるモールドコイルが広く利用されている。従来のモールドコイルの製造方法には、金属フレームを用いる方法がある。この方法は、金属フレームに巻線の端部を溶接などで接続し、固定する。そして、巻線全体を磁性体モールド樹脂で封止して成形体を得る。その成形体から露出する金属フレームを加工して外部電極を形成する。金属フレームを用いたモールドコイルの製造方法が特許文献１に開示されている。

特開２００５−３１１１１５ 特許３５８２４７７

近年における電子機器の小型化や高機能化の技術革新は著しく、それに伴い、モールドコイルのような電子部品もまた小型化や高性能化、さらには低価格化などの要求が高まっている。しかしながら、金属フレームの使用は小型化や低背化の妨げになり、さらにコストの上昇を招く。そして、小型で高いインダクタンスを有するモールドコイルを得ようとするならば、所定のターン数を得るために細い線材を用いてコイルを作成する必要がある。また、小型化するにつれて外部電極も小さくせざるを得ない。そのため、小型化するにつれて巻線の端部と金属フレームの接合できる面積は減少する。巻線の端部と金属フレームの接合できる面積が減少してしまうと、巻線の端部と金属フレームの接合作業が困難になり、接触不良や接触抵抗の増加を招く。従って、小型のモールドコイルの製造において金属フレームの使用は、巻線の端部と金属フレームの間の接合信頼性の低下やコストの上昇を招く原因となっていた。

そこで、金属フレームを用いずにめっき処理によって外部電極を形成する方法が特許文献２などに提案されている。一般的なめっき処理によるモールドコイルの外部電極の形成は、磁性体モールド樹脂で空芯コイル（内部導体）を埋設した成形体の表面にＰｄ（パラジウム）による触媒化処理を行った後、無電解めっき処理を行う。磁性体モールド樹脂には鉄粉などの触媒活性を有する磁性体粉末が含まれているものもあるが、樹脂のような不導体と混練されているためその効果は顕在化し難い。そのため、成形体の表面に触媒化処理を行わずにめっき処理をしても成膜効率が悪い。成膜効率が悪いとピンホール（無めっき部）が生じやすく、さらには錆が生じるなどの問題を引き起こすこともあるので、一般的に触媒化処理が行われる。

その後、成形体表面の無電解めっき層の不要な部分を高濃度の酸によるエッチングまたは機械的剥離によって除去する。そして、無電解めっき層上に数種類の電気めっき処理で電気めっき層を形成して外部電極を形成する。電気めっき処理を行うことによって密着性が良好なめっき層を形成できる。電気めっき処理は成形体の表面に導電性がないとめっき層を形成することができない。そのため、樹脂成形体などの表面に予め無電解めっき処理によってめっき層を形成しておく必要がある。

しかしながら、この方法では無電解めっき処理によって形成されためっき層の不要な部分を除去するために高濃度の酸によるエッチングや機械的剥離を行い、それらは成形体へ大きなダメージを与えることもあった。特に、磁性体モールド樹脂の磁性体粉末に鉄系金属磁性体粉末を用いた場合、ｐＨが４以下の強酸性のエッチング液でエッチングを行うとエッチング液中に鉄系金属磁性体粉末が溶け出してしまい、成形体に深刻なダメージを与えてしまうという問題が生じてしまう。

そこで、本発明は小型且つ生産性に優れ、巻線の端部と外部電極との接合信頼性が高いモールドコイルの製造方法の提供を目的とする。

上記の問題を解決するために、本発明のモールドコイルの製造方法は、鉄系金属磁性体粉末と樹脂とを混練した該鉄系磁性体粉末の含有率が６０ｖｏｌ％以上の磁性体モールド樹脂を用いる。巻線からなるコイルを磁性体モールド樹脂でプラスチック成形法を用いて封止して成形体とし、成形体の表面にコイルの端部を露出させる。鉄系金属磁性体粉末よりもイオン化傾向が小さい金属イオンを含むめっき浴を用いて置換めっき処理を行って成形体の表面の一部に第１のめっき電極層を形成する。さらに、成形体から露出したコイルの端部と第１のめっき電極層の両方と電気的に接続する第２のめっき電極層を電気めっき処理を行って形成することを特徴とする。

本発明のモールドコイルの製造方法は、鉄系金属磁性体粉末と樹脂とを混練した磁性体モールド樹脂で巻線からなるコイルをプラスチック成形法を用いて封止し、成形体とする。成形体の表面に巻線の端部を露出させた後、外部電極を形成する部分以外の成形体の表面に樹脂からなる保護層を形成する。鉄系金属磁性体粉末よりもイオン化傾向が小さい金属イオンを含むめっき浴を用いて置換めっき処理を行う。置換めっき処理によって、成形体の表面に露出した鉄系金属磁性体粉末はめっき浴中の金属イオンと置換反応し、成形体の表面の外部電極を形成する部分に置換めっき層が形成される。置換めっき層は、成形体の外部電極を形成する表面に導電性を付与する。その後、無電解めっき処理やアルカリ電気めっき処理を行えば、成形体の表面の外部電極を形成する部分にのみ良好な外部めっき電極が形成される。そのため、高濃度の酸によるエッチングや機械的剥離によるめっき層の除去を行う必要がなく、成形体にダメージを与えない。また、金属フレームを用いないため、巻線の端部と外部電極との接合信頼性が高く、生産性に優れたモールドコイルを得られる。

磁性体モールド樹脂中の鉄系金属磁性体粉末の充填率を６０Ｖｏｌ％以上にすると、成形体の表面には鉄系金属磁性体粉末がリッチに露出している状態となる。この状態で置換めっき処理を行えば成形体の表面は十分な導電性が付与され、無電解めっき処理を行わずとも電気めっき処理を行って、良好な電気めっき層が得られる。

本発明の実施例で用いる空芯コイルの斜視図である。 本発明の第１の実施例によるモールドコイルの製造工程を示す図である。 本発明の実施例のモールドコイルの製造方法の一工程における成形体の斜視図であり、サンドブラスト工程の状態を示す図である。 本発明の実施例のモールドコイルの製造方法の一工程における成形体の斜視図であり、樹脂印刷、硬化工程の状態を示す図である。 本発明の実施例のモールドコイルの斜視図である。 本発明の第２の実施例によるモールドコイルの製造工程を示す図である。

[第１の実施例]
図１〜図５を参照して、本発明のモールドコイルの第１の実施例を説明する。まず、第１の実施例で用いる空芯コイルについて説明する。図１に第１の実施例で用いる空芯コイルの斜視図を示す。空芯コイル１は、幅が０．２５ｍｍ、厚さが０．０６ｍｍの扁平面を有する自己融着性の平角線を用い、直径１．０ｍｍの芯材を用いて外外巻きで１２ターン巻き、図１に示す空芯コイル１を得た。

次に、第１の実施例のモールドコイルの製造方法について説明する。図２に第１の実施例によるモールドコイルの主な製造工程を示す。図３と図４に本発明の実施例のモールドコイルの製造方法の一工程における成形体の斜視図を示す。なお、図３はサンドブラスト工程、図４は樹脂印刷、硬化工程における成形体の斜視図である。図５に本発明の実施例のモールドコイルの斜視図を示す。

（モールド成形工程Ｓ１０１）
圧縮成形法を用いて空芯コイルを磁性体モールド樹脂で封止し、磁性体モールド樹脂を硬化させて成形体を得る。なお、本実施例では磁性体モールド樹脂として、アモルファス系鉄粉とノボラック型エポキシ樹脂とを混練分散し、その混練物を冷却後粉砕した粉末状のものを用いた。そして、磁性体モールド樹脂中のアモルファス系鉄粉の充填率は６０Ｖｏｌ％になるように調製した。また、本実施例ではプラスチック成形法として圧縮成形法を用いたが、トランスファ成形法やインジェクション成形法などでも良い。

（サンドブラスト工程Ｓ１０２）
成形体を成形金型から取り出して、サンドブラストを行ってバリ取りをし、成形体の表面に空芯コイルの端部を露出させる。本実施例では、図３に示すように成形体２の両側面に空芯コイルの端部１ｂを露出させた。

（樹脂印刷、硬化工程Ｓ１０３）
外部電極を形成する部分以外の成形体の表面に樹脂を印刷し、硬化させて保護層を形成する。本実施例では、図４に示すように成形体２の両端部とその周辺を除いた部分に保護層３を形成した。

（置換めっき工程Ｓ１０４）
鉄系金属磁性体粉末よりもイオン化傾向の小さい金属イオンを有するめっき浴に成形体２を浸漬させて、保護層３が形成されている部分以外の成形体２の表面に置換めっき層を形成する。本実施例では、めっき浴として硫酸銅７０ｇ／Ｌ、硫酸３０ｇ／Ｌからなる溶液を用い、室温にて３０秒間浸漬させた。このとき、成形体の表面に露出するアモルファス系鉄粉とめっき浴中の銅イオンとの置換反応は急激に進行する。そのため、短時間の浸漬で成形体の表面に露出するアモルファス系鉄粉の表面に薄い銅めっき皮膜が形成される。これによって、その後のめっき処理の成膜効率を高めるとともに、成形体の外部電極を形成する表面に導電性が付与される。

また、本実施例で用いためっき浴は酸性の溶液だが、置換めっき処理で用いるめっき浴はそれほど酸の濃度を高くする必要がない。さらに、めっき浴に長時間浸漬させる必要がないため、成形体に与えるダメージは少ない。なお、本実施例では置換めっき浴にＣｕイオンを有するめっき浴を用いたが、ＮｉなどのＦｅよりもイオン化傾向の小さい金属イオンを有するめっき浴であれば成形体の表面に置換めっき層を形成することができる。

（アルカリ中和、水洗工程Ｓ１０５）
置換めっき処理後、すぐに成形体をリン酸三ナトリウムで中和し、さらに水洗する。置換めっき処理後は、すぐに中和しないと成形体中のアモルファス系鉄粉が置換めっき液に溶け出してしまい成形体へのダメージが大きくなってしまう。

（無電解めっき工程Ｓ１０６）
中性もしくはアルカリ性のめっき浴を用いて無電解めっき処理を行って、成形体２の表面の保護層３が形成されていない部分に無電解めっき層を形成する。本実施例では、めっき浴として奥野製薬製ＯＰＣ−７８０を用い、室温にて１５分間浸漬させた。これによって、成形体の外部電極を形成する表面の置換めっき層の形成されていない部分にもめっき層が形成されて、成形体の表面の外部電極を形成する部分に完全に導電性を付与することができる。また、成形体の表面から露出する空芯コイルの端部の表面にも無電解めっき層が形成されて、空芯コイルと無電解めっき層は電気的に接続した状態となる。そして、中性もしくはアルカリ性のめっき浴は成形体中のアモルファス系鉄粉と反応しないため、成形体にダメージを与えない。

（電気めっき工程Ｓ１０７）
強酸性ではないめっき浴を用いて電気めっき処理を行って、成形体２の表面に電気めっき層を形成し、本発明のモールドコイルの外部電極を完成させる。本実施例では、ピロリン酸銅浴（ピロリン酸８０ｇ／Ｌ、銅分３０ｇ／Ｌ、ピロリン酸カリウム３００ｇ／Ｌ、アンモニウム４ｍＬ／Ｌ、硝酸カリウム１０ｇ／Ｌ）を建浴し、小型バレルを用いて０．７Ａで１時間電気めっき処理をした。続いて、アルカリ錫めっき浴（錫酸ナトリウム１２０ｇ／Ｌ、金属錫５３ｇ／Ｌ、水酸化ナトリウム１２ｇ／Ｌ）を建浴し、バレルを用いて０．３Ａで３０分電気めっき処理を行って、図５に示すように外部電極４を形成した。

成形体の表面は、置換めっきと無電解めっきによって外部電極を形成する部分には十分な導電性が付与されている。そのため電気めっき処理を行えば、成形体の表面に緻密で厚い密着性の良好なめっき層が形成される。また、電気めっき処理においては、弱酸性〜アルカリ性のめっき浴を用いることができる。これは、電気めっき処理においてめっき層の形成速度が置換反応よりも上回るため、成形体の表面に深刻なダメージを与える前にめっき層を形成することができる。なお、本実施例ではＣｕとＳｎで電気めっき層を形成したが、これに限ることなく、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗなど必要に応じて適宜選択することができる。また、めっき処理後に必要に応じて中和や洗浄などを行っても良い。

[第２の実施例]
図６を参照して、本発明のモールドコイルの第２の実施例を説明する。第２の実施例では、第１の実施例で用いた空芯コイルと磁性体モールド樹脂を用いて、第１の実施例と外装形状が同様のモールドコイルを作成する。第２の実施例は第１の実施例とは異なり、置換めっき処理後に無電解めっき処理を行わずに、電気めっき処理を行って外部電極を形成する。なお、第１の実施例と共通する部分の説明は割愛する。

図６に第２の実施例によるモールドコイルの主な製造工程を示す。まず、図６のＳ２０１〜Ｓ２０３に示す工程を第１の実施例のＳ１０１〜Ｓ１０３と同様に行い保護層を形成した成形体を得る。

（置換めっき工程Ｓ２０４）
鉄系金属磁性体粉末よりもイオン化傾向の小さい金属イオンを有するめっき浴に成形体２を浸漬させて、保護層が形成されている部分以外の成形体の表面に置換めっき層を形成する。第１の実施例と同様に、めっき浴として硫酸銅７０ｇ／Ｌ、硫酸３０ｇ／Ｌからなる溶液を用い、室温にて３０秒間浸漬させた。

先にも述べたように、置換めっき処理では成形体の表面に露出する鉄系金属磁性体粉末の表面に薄い銅めっき皮膜が形成される。そのため、成形体の表面に露出する鉄系金属磁性体粉末の面積が大きいほど、成形体の表面に形成される置換めっき層の面積も大きくなる。そして、磁性体モールド樹脂中の鉄系金属磁性体粉末の充填率が６０Ｖｏｌ％以上、好ましくは７０Ｖｏｌ％以上であれば、成形体の表面に鉄系金属磁性体粉末の表面が均一且つリッチに露出した状態となる。本実施例のように磁性体モールド樹脂のアモルファス系鉄粉の充填率を６０Ｖｏｌ％にすると、成形体の表面にはアモルファス系鉄粉の表面が十分に露出している。そのため、置換めっき処理だけで成形体の外部電極を形成する表面に十分な導電性が付与される。

（アルカリ中和、水洗工程Ｓ２０５）
第１の実施例と同様に、置換めっき処理後、すぐに成形体をリン酸三ナトリウムで中和し、さらに水洗する。置換めっき処理後は、すぐに中和しないと成形体中のアモルファス系鉄粉が置換めっき液に溶け出してしまい成形体へのダメージが大きくなってしまう。

（電気めっき工程Ｓ２０７）
強酸性ではないめっき浴を用いて電気めっき処理を行って、成形体の表面に電気めっき層を形成し、本発明のモールドコイルの外部電極を完成させる。第１の実施例と同様に、ピロリン酸銅浴（ピロリン酸８０ｇ／Ｌ、銅分３０ｇ／Ｌ、ピロリン酸カリウム３００ｇ／Ｌ、アンモニウム４ｍＬ／Ｌ、硝酸カリウム１０ｇ／Ｌ）を建浴し、小型バレルを用いて０．７Ａで１時間電気めっき処理をした。続いて、アルカリ錫めっき浴（錫酸ナトリウム１２０ｇ／Ｌ、金属錫５３ｇ／Ｌ、水酸化ナトリウム１２ｇ／Ｌ）を建浴し、バレルを用いて０．３Ａで３０分電気めっき処理を行って、外部電極を形成した。

電気めっき処理によって、成形体の外部電極を形成する表面と成形体の表面から露出する空芯コイルの端部の表面に電気めっき層が形成される。これによって、空芯コイルと電気めっき層は電気的に接続した状態となる。また、成形体の外部電極を形成する表面は置換めっきによって十分な導電性が付与されており、電気めっき処理を行えば成形体の表面に緻密で厚い密着性の良好なめっき層が形成される。

１：空芯コイル、１ａ：端部、２：成形体、３：保護層、４：外部電極

Claims (6)

1. 鉄系金属磁性体粉末と樹脂とを混練した、該鉄系磁性体粉末の含有率が６０ｖｏｌ％以上の磁性体モールド樹脂を用い、
   巻線からなるコイルを該磁性体モールド樹脂でプラスチック成形法を用いて封止して成形体とし、
   該成形体の表面に該コイルの端部を露出させ、
   該鉄系金属磁性体粉末よりもイオン化傾向が小さい金属イオンを含むめっき浴を用いて置換めっき処理を行って該成形体の表面の一部に第１のめっき電極層を形成し、
   該成形体から露出した該コイルの端部と該第１のめっき電極層の両方と電気的に接続する第２のめっき電極層を電気めっき処理を行って形成することを特徴とするモールドコイルの製造方法。
2. 前記置換めっき処理において、
   あらかじめ前記成形体の表面の所定の位置に保護層を形成し、
   該保護層の形成されている部分以外の該成形体の表面に前記第１のめっき電極層を形成することを特徴とする請求項１に記載のモールドコイルの製造方法。
3. 前記電気めっき処理において、
   強酸性ではないめっき浴を用いて前記第２のめっき電極層を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールドコイルの製造方法。
4. 前記置換めっき処理の後に、
   中性もしくはアルカリ性のめっき浴を用いた無電解めっき処理によって第３のめっき電極層を形成し、
   その後前記電気めっき処理をすることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のモールドコイルの製造方法。
5. 前記第１のめっき電極層がＣｕもしくはＮｉを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のモールドコイルの製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５に記載のモールドコイルの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするモールドコイル。

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