JP5832355B2 - 面実装インダクタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は面実装インダクタの製造方法に関し、特に面実装インダクタの接続信頼性の高い外部電極形成方法に関する。

従来から、チップ状の素体に導電性ペーストを用いて外部電極を形成した面実装インダクタが用いられている。例えば特許文献１において、巻線を封止した樹脂成形チップの表面に導電性ペーストを塗布した後硬化させて下地電極を形成し、さらにめっき処理を行って外部電極を形成する方法が開示されている。

特開２００５−１１６７０８ 特開平１０−２８４３４３

一般的に特許文献１のような面実装インダクタでは、導電性ペーストとしてエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とＡｇなどの金属粒子を分散させたものが用いられる。このような導電性ペーストは、熱硬化性樹脂の硬化による収縮応力を利用して、樹脂中に分散している金属粒子同士または金属粒子と導線とを接触させて導通させる。通常熱硬化性樹脂の硬化温度は金属粒子の焼結温度よりもはるかに低いため、この導通は金属粒子との接触で生じるものである。そのため、金属粒子との接触が解除されてしまうと、導通状態が変動してしまう。

ところで、導電性ペースト中の樹脂は、高湿環境下で劣化する傾向がある。特許文献１のような面実装インダクタを通常の導電性ペーストを用いて作成した場合、耐湿試験を行うと直流抵抗が変動する可能性がある。これは、導電性ペースト中の樹脂が高湿環境下で劣化し、金属粒子間もしくは金属粒子と内部の導体との接触が解除されることが原因の１つと考えられる。

他の電極形成方法として、特許文献２に開示されているように導電性ペースト中の金属粉末を焼結させて下地電極を形成する方法がある。特許文献２のような導電性ペーストは、Ａｇなどの金属粉末とガラスフリットなどの無機結合材と有機ビヒクルを混練したものが用いられる。この導電性ペーストをチップ状の素体に塗布した後、６００〜１０００℃の熱を加えて焼結させて下地電極を形成する。この方法を用いれば金属粉末同士が焼結するため、先述ような金属粒子の接触のみの導通よりも安定的な導通を得られる。しかしながら、この方法では導電性ペースト中のガラスフリットなどの無機結合材を溶融する必要があるため６００℃以上の高温での熱処理を行わなければならない。そのため、導線を巻回した巻線を主に磁性粉末と樹脂とでなる封止材でその内部に封止するような面実装インダクタを作成する場合、２５０℃よりも高温で熱処理を行うと封止材中の樹脂もしくは導線の自己融着性の皮膜などが劣化してしまうためこの方法は採用できない。

そこで本発明では、高湿環境下でも接続信頼性の高い外部電極を有する面実装インダクタの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の面実装インダクタの製造方法は、自己融着性の皮膜を有する導線を巻回してコイルを形成する。主に金属磁性粉末と樹脂とからなる封止材を用いて、コイルを内包し、且つ、コイルの両端部の少なくとも一部がその表面上に露出するようにコア部を形成する。焼結温度が２５０℃以下の金属微粒子を含む導電性ペーストをコア部の表面上に塗布し、コア部を熱処理して金属微粒子を焼結させてコア部の表面に下地電極を形成してコイルと導通させることを特徴とする。

本発明によれば、容易に接続信頼性の高い外部電極を有する面実装インダクタを製造することができる。

本発明の第１の実施例で用いる空心コイルの斜視図である。 本発明の第１の実施例のコア部の斜視図である。 本発明の第１の実施例の導電性ペーストを塗布した状態のコア部の斜視図である。 本発明の第１の実施例の方法で作成した面実装インダクタの斜視図である。 本発明の第２の実施例のコア部の斜視図である。 本発明の第２の実施例の導電性ペーストを塗布した状態のコア部の斜視図である。 本発明の第２の実施例の方法で作成した面実装インダクタの斜視図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の面実装インダクタの製造方法を説明する。

（第１の実施例）
図１〜図４を参照しながら、本発明の第１の実施例の面実装インダクタの製造方法について説明する。図１に本発明の第１の実施例で用いる空心コイルの斜視図を示す。図２に本発明の第１の実施例の面実装インダクタのコア部の斜視図を示す。図３に第１の実施例の導電性ペーストを塗布した状態のコア部の斜視図を示す。図４に本発明の第１の実施例の方法で作成した面実装インダクタの斜視図を示す。

まず、自己融着性の皮膜を有する断面が平角形状の導線を用いてコイルを作成する。図１に示すように、導線をその両端部１ａが最外周となるように渦巻き状に２段の外外巻きに巻回してコイル１を作成する。本実施例で用いる導線は自己融着性の皮膜としてイミド変性ポリウレタン層を有するものを用いた。自己融着性の皮膜は、ポリアミド系やポリエステル系などでもよく、耐熱温度が高いものの方が好ましい。また、本実施例では断面が平角形状のものを用いるが、丸線や断面が多角形状のものを用いてもよい。

次に、封止材にとして鉄系金属磁性粉末とエポキシ樹脂とを混合して粉末状に造粒したものを用い、圧縮成形法にて、図２に示すようなコイルを内包するコア部２を成形する。このとき、コイルの端部１ａはコア部２の表面上に露出するようにする。本実施例では圧縮成形法でコア部を作成したが、圧粉成形法などの成形方法でコア部を作成してもよい。

次に、露出する両端部１ａの表面の皮膜を機械剥離によって除去した後、図３に示すようにコア部２の表面に導電性ペースト３をディップ法で塗布する。本実施例では導電性ペーストとして、粒径が１０ｎｍ以下のＡｇ微粒子と有機溶剤などを混合してペースト化したものを用いた。金属はその粒径を１００ｎｍよりも小さくすると、サイズ効果によって焼結温度や融点などが降下する。特に１０ｎｍ以下のサイズになると著しく焼結温度や融点は降下する。本実施例ではＡｇ微粒子を用いるが、ＡｕまたはＣｕを用いてもよい。そして、本実施例では導電性ペーストの塗布方法としてディップ法を用いたが印刷法やポッティング法などの方法を用いてもよい。

導電性ペースト３を塗布したコア部２を２００℃で熱処理し、コア部２を硬化させるとともに導電性ペースト３中のＡｇ微粒子を焼結させる。Ａｇ微粒子は１０ｎｍ以下の粒径であるため、この程度の温度でも容易に焼結することが可能となる。金属微粒子を焼結させることで、接触のみの場合よりも強固な金属間の結合となるため、接続信頼性の高いコイルと導電性ペーストとの導通を得られる。１００ｎｍよりも大きい粒径の金属粉末を混合した場合でも、金属微粒子が焼結もしくは溶融状態となるため、金属微粒子によって単なる接触よりも強固な金属間の結合を得ることができる。そして、２５０℃以下の熱処理でよいので、コア部や導線の皮膜へのダメージが少ない。

最後に、めっき処理を行い導電性ペーストの表面上に外部電極４を形成し、図４に示すような面実装インダクタを得る。なお、めっき処理によって形成される電極は、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどから１つもしくは複数を適宜選択して形成すれば良い。

（第２の実施例）
図５〜図７を参照しながら、本発明の第２の実施例の面実装インダクタの製造方法について説明する。図５にに本発明の第２の実施例の面実装インダクタのコア部の斜視図を示す。図６に第２の実施例の導電性ペーストを塗布した状態のコア部の斜視図を示す。図７に本発明の第２の実施例の方法で作成した面実装インダクタの斜視図を示す。第２の実施例では、第１の実施例とは異なる導電性ペーストを用いてＬ字状電極を有する面実装インダクタを作成する。なお、第１実施例と重複する部分の説明は割愛する。

まず、第１の実施例で用いた導線をその両端部１１ａが最外周となるように渦巻き状に２段の外外巻きに巻回してコイル１１を作成する。本実施例ではコイル１１の端部１１ａは、コイル１１の巻回部を挟んで対向するように引き出す。次に、第１の実施例で用いた封止材と同一組成の封止材を用い、圧縮成形法にて、図５に示すようなコイル１１を内包するコア部１２を成形する。このとき、コイルの端部１１ａはコア部２の対向する側面上に露出するようにする。

次に、露出する両端部１１ａの表面の皮膜を機械剥離によって除去した後、図６に示すようにコア部１２の表面に導電性ペースト１３を印刷法でＬ字状に塗布する。本実施例では導電性ペーストとして、粒径が１０ｎｍ以下のＡｇ微粒子と、粒径が０．１〜１０μｍのＡｇ粒子と、エポキシ樹脂を混合してペースト化したものを用いた。導電性ペースト中に含まれる粒径が０．１〜１０μｍのＡｇ粒子の割合は、粒径が１０ｎｍ以下のＡｇ微粒子と、粒径が０．１〜１０μｍのＡｇ粒子との総和に対して３０ｗｔ％となるように導電性ペーストを調製した。粒径が０．１〜１０μｍの金属粒子を３０〜５０ｗｔ％含有することで、１００ｎｍよりも小さい粒径の金属微粒子のみの場合と比べて、熱硬化時の熱収縮を低減する効果を奏する。さらに、金属微粒子の量が少ないため、材料コストの低減にも期待できる。そして、第２の実施例では樹脂分を含む導電性ペーストを用いたが、これは固着強度を高める効果を奏する。第１の実施例のようにコア部の両端面を覆うように５面にわたって電極を形成する場合には、樹脂分を含まないタイプの導電性ペーストを用いた場合でも投錨効果によってある程度の固着強度が確保できる。しかしながら、Ｌ字状電極や底面電極構造などの電極面積が少ない形状の場合、樹脂分を含まないタイプの導電性ペーストを用いると固着強度が低く剥離する可能性がある。したがって、Ｌ字状電極のように電極面積が少なく剥離しやすい形状の電極を形成する場合には樹脂分を含むタイプの導電性ペーストを用いることが好ましい。

最後に、めっき処理を行い導電性ペーストの表面上に外部電極１４を形成し、図７に示すような面実装インダクタを得る。

上記実施例では、封止材として磁性粉末に鉄系金属磁性粉末、樹脂にエポキシ樹脂を混合したものを用いた。しかしながら、これに限らず例えば、磁性粉末としてフェライト系磁性粉末などや、絶縁皮膜形成や表面酸化などの表面改質を行った磁性粉末を用いても良い。また、ガラス粉末などの無機物を加えても良い。そして、樹脂としてポリイミド樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂やポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を用いても良い。

上記実施例では、コイルとして２段の渦巻き状に巻回したものを用いたが、これに限らず例えば、エッジワイズ巻きや整列巻きに巻回したものや、楕円形だけでなく円形や矩形や台形、半円状、それらを組み合わせた形状に巻回したものでもよい。

上記実施例では、コイルの端部表面の皮膜を剥離する方法として機械剥離を用いたが、これに限らず他の剥離方法を用いても可能である。また、コア部を形成する前に予め端部の皮膜を剥離してもよい。

１、１１：コイル（１ａ、１１ａ：端部）
２、１２：コア部
３、１３：導電性ペースト
４、１４：外部電極

Claims (2)

1. 導線を巻回してコイルを形成し、該コイルがコア内に埋設された面実装インダクタの製造方法において、
   自己融着性の皮膜を有する導線をその両端部が外周に位置するように巻回して形成されたコイルが、主に金属磁性粉末と熱硬化性樹脂とからなる封止材を用いて形成されたコア部内に、該導線の両端部の表面がその表面上に露出、延在するように埋設された後、該コアの表面に露出、延在した該導線の皮膜が除去され、
   粒径が１０ｎｍよりも小さい金属微粒子を溶剤でペースト状にした、金属微粒子の焼結温度が２５０℃以下の導電性ペーストを該コア部の表面に露出、延在した該導線の端部の表面を覆う様に、コア部の端面と４つの側面上に塗布し、
   該導電性ペーストが塗布されたコア部を２５０℃以下で熱処理を施して、コア部を硬化させると共に、該金属微粒子を焼結させて該コア部の端面と４つの側面に該コイルと導通した下地電極を形成し、
   該下地電極にめっきを施して外部端子を形成することを特徴とする面実装インダクタの製造方法。
2. 導線を巻回してコイルを形成し、該コイルがコア内に埋設された面実装インダクタの製造方法において、
   自己融着性の皮膜を有する導線をその両端部が外周に位置するように巻回して形成されたコイルが、主に金属磁性粉末と熱硬化性樹脂とからなる封止材を用いて形成されたコア部内に、該導線の両端部の表面がその端面上に露出、延在するように埋設された後、該コアの表面に露出、延在した該導線の皮膜が除去され、
   粒径が１０ｎｍよりも小さい第１の金属微粒子と粒径が０．１〜１０μｍの第２の金属微粒子を含有し、第１の金属微粒子と第２の金属微粒子の総和に対して、第２の金属微粒子の割合が３０〜５０ｗｔ％になる様に混合してペースト状にした、金属微粒子の焼結温度が２５０℃以下の導電性ペーストを該コア部の表面に露出した該導線の端部の表面を覆う様に、コア部の底面と端面上に塗布し、
   該導電性ペーストが塗布されたコア部を２５０℃以下で熱処理を施して、コア部を硬化させると共に、該金属微粒子を焼結させて該コア部の底面と端面に亘って該コイルと導通したＬ字状の下地電極を形成し、
   該下地電極にめっきを施して外部端子を形成することを特徴とする面実装インダクタの製造方法。

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