JP6508023B2 - 電子部品及び電子部品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品及び電子部品の製造方法、特に、金属磁性粉と絶縁性樹脂との混合物を材料とする本体を備えた電子部品及び電子部品の製造方法に関する。
従来の電子部品に関する発明として、特許文献1に記載のコイル部品が知られている。該電子部品では、内部の回路素子を、金属磁性粉を含む樹脂で覆っている。そして、該電子部品では、金属磁性粉の防錆等を目的として、リン酸塩による化成処理が行われている。化成処理により、絶縁体の表面には絶縁被膜が形成される。また、絶縁被膜上には端子電極が設けられている。
ところで、特許文献1に記載のコイル部品では、端子電極が絶縁体から剥離しやすいという問題がある。
特開2013−225718号公報
そこで、本発明の目的は、外部電極を本体に強固に密着させることができる電子部品及び電子部品の製造方法を提供することである。
本発明の一形態に係る電子部品は、金属磁性粉と絶縁性樹脂との混合物を材料とする本体と、前記本体の表面を覆うコーティング膜と、前記本体の内部に設けられている導体と、前記コーティング膜の表面に付着している無機粒子と、前記導体と電気的に接続され、かつ、前記コーティング膜の表面において前記無機粒子が付着している部分を覆う外部電極と、を備え、前記コーティング膜は、樹脂金属のカチオンとの反応物を含んでいること、を特徴とする。
本発明の一形態に係る電子部品の製造方法は、金属磁性粉と絶縁性樹脂とから形成される素体と、前記素体の内部に位置する導体と、を備える本体を準備する工程と、前記金属磁性粉を構成する金属をイオン化させるイオン化成分と、アニオン性界面活性剤と、樹脂成分とを含む混合液を準備する工程と、前記混合液を前記本体に塗布し、乾燥する工程と、次に、前記本体に無機粒子を含む分散液を付着させ、乾燥する工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、外部電極を本体に強固に密着させることができる。
電子部品1の外観斜視図である。 電子部品1の透視図である。 図1のA−A線における断面構造図及び拡大図である。 第1の実験の説明図である。 第2の変形例に係る電子部品1bの外観斜視図である。 電子部品1bの分解斜視図である。 電子部品1bの断面構造図及び拡大図である。
以下に、本発明の一実施形態に係る電子部品について図面を参照しながら説明する。
(電子部品の構成)
以下に、電子部品の構成について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態の一つである電子部品1の外観斜視図である。図2は、電子部品1の透視図である。図2では、外部電極20,25については省略してある。図3は、図1のA−A線における断面構造図及び拡大図である。以下では、外部電極20,25が並ぶ方向を左右方向と定義し、コイル30の中心軸が延在する方向を上下方向と定義する。また、上下方向及び左右方向に直交する方向を前後方向と定義する。なお、前後方向、左右方向及び上下方向は互いに直交している。
電子部品1は、図1ないし図3に示すように、コーティング膜9、本体10、無機粒子15、外部電極20,25及びコイル30を備えている。
本体10は、金属磁性粉と絶縁性樹脂との混合物を材料とする。絶縁性樹脂は、電気絶縁性を有する樹脂である。例えば、絶縁性樹脂はエポキシ系樹脂やシリコン樹脂である。本体10は、図1、2に示すように、直方体状である。ただし、本体10の形状はこれに限らない。本実施形態では、本体10は、金属磁性粉とエポキシ系樹脂との混合物により作製されている。また、本体10における金属磁性粉の密度を高めるため、金属磁性粉の粒径が2種類存在する。ただし、本体は少なくとも1種類の金属磁性粉を備えていればよい。具体的には、金属磁性粉は、平均粒径80μmのFe−Si−Cr合金からなる磁性粉(最大粒径100μm)及び平均粒径3μmのカルボニルFeからなる磁性粉の混合粉である。なお、金属磁性粉は、Feの粉、Feを含む合金の粉、Feを含むアモルファスの粉を含んでもよい。Fe合金とは、例えば、Fe−Si合金、Fe−Si−Cr合金、Fe−Si−Al合金である。また、これらの粉末に対しては化成処理により、金属酸化物からなる絶縁性の被覆が絶縁膜として予め施されている。金属磁性粉に形成された絶縁性の被膜は、金属酸化物でなくともよい。絶縁膜は、例えば、シリコン樹脂、ガラスで形成することができる。更に、電子部品1のインダクタンス値及び直流重畳特性を考慮して、金属磁性粉は、本体10に対して90wt%以上含まれていてもよい。また、本体10に含まれる樹脂は、ガラスセラミックス等の絶縁性無機材料やポリイミド樹脂でもよい。
コイル30は、本体10の内部に設けられている導体の一例であり、銅線が巻かれることにより構成されている。より詳細には、銅線は、上下方向に延在する長辺を有する長方形状の断面形状を有している。また、銅線の表面は被覆されている。コイル30は、2段構造をなしている。コイル30の上段では、上側から平面視したときに、外周側から内周側に向かうように反時計回りに渦巻状に導線が周回している。また、コイル30の下段では、上側から平面視したときに、内周側から外周側に向かうように反時計回りに渦巻状に導線が周回している。これにより、コイル30の中心軸は、上下方向に延在している。
また、コイル30の上段の内周側の端部とコイル30の下段の内周側の端部とは接続されている。更に、コイル30の上段の外周側の端部は、本体10の左面から外部に露出している。コイル30の下段の外周側の端部は、本体10の右面から外部に露出している。なお、コイル30の材料は、導電性を有していればよく、Cu以外にAu,Ag,Pd,Niが挙げられる。
コーティング膜9は、本体10の表面を覆っている。コーティング膜9は、本体10の表面の全部を覆っていなくともよく、本体10の少なくとも一部を覆っていればよい。本実施形態では、コーティング膜9は、本体10の表面の略全面を覆っている。ただし、コイル30と外部電極20,25との接続を阻害しないように、コーティング膜9は、コイル30の両端が本体10から外部に露出している部分を覆っていないことが好ましい。また、コーティング膜9は、樹脂、及び金属のカチオンを含んでいる。コーティング膜9に含まれる金属のカチオンは、例えば、Fe,Ni,Co,Al,Crのカチオンである。コーティング膜9は、複数種類の金属元素のカチオンを含んでいてもよい。アクリル系樹脂は、架橋構造をなしていてよい。なお、電子部品1を回路基板に実装する際にはんだを用いることを考慮し、コーティング膜9に含まれる樹脂の熱分解温度は高い方がよい。例えば、コーティング膜9に含まれる樹脂が5%程度の質量減少を生じる温度を熱分解温度とした場合には、その熱分解温度は240℃以上である。ここで、熱分解温度は以下の分
析装置及び分析条件により測定できる。
・分析装置:TG−DTA 2000SA(ネッチ・ジャパン社製)
・分析条件
温度プロファイル :RT→300℃ (10℃/min)
測定雰囲気 : 減圧(ロータリーポンプを使用:0.1Pa)
試料容器(セル)材質 :Al
測定試料重量 :100mg
また、コーティング膜9に含まれる金属磁性粉を構成する元素のイオン(カチオン)を確認する分析手法の一つとして、X線光電子分光分析(XPS)が挙げられる。XPSの測定条件は、以下のとおりである。
・測定装置:アルバック・ファイ社製 PHI 5000 VersaProbe
・X線源:Al−Kα線
・測定領域:100μmφ
・X線の加速エネルギー:93.9eV
・測定1ステップ当りの時間:100ms
・Fe2p積算数:500
・エネルギー補正:C1s=284.6eV
コーティング膜9をXPSで分析すると、Fe2p3スペクトルにおいて、Feカチオンの存在を示す710eV近傍のピークを確認することができる。一方、Feメタル(金属状態のFe)の存在を示す707eV近傍にはピークは確認されない。これにより、コーティング膜9に含まれる金属磁性粉を構成する元素のイオン(カチオン)の存在を証明することができる。
なお、コーティング膜9に含まれている樹脂成分は、アクリル系樹脂以外にエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂等であってもよい。これら以外にも、コーティング膜9に含まれている樹脂成分は、たとえば、メタクリル酸メチル樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂エマルジョンが挙げられる。具体的な製品名として、日本ゼオン社より、Nipol SX1706A,SX1503A,LX814,LX855EXが挙げられ、楠本化成社より、Neocryl A−639,A−655,A−6015等が挙げられる。
また、コーティング膜9に含まれる樹脂成分に用いられるモノマーとしては、特に限定されず、(メタ)アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、エチレングリコールモノ(メタ)クリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレータ等の(メタ)アクリル酸のグリコールエステル類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類、酢酸ビニル等のビニルエステル類、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド等のN−アルキル置換(メタ)アクリルアミド類、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル類、スチレン、エチレン、ブタジエン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルアセテート、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体が挙げられる。これら他の単量体は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルを意味する。
また、コーティング膜9は、図3に示すように、本体10に含まれる金属磁性粉が、該本体10から脱落したことによって生じた凹部Cにも入り込み、凹部Cを略埋め尽くしている。その結果、凹部Cでのコーティング膜9の厚さd1は、本体10の表面における他の部分でのコーティング膜9の厚さd2よりも厚くなっている。
無機粒子15は、コーティング膜9に対して外部電極20,25を密着させるために設けられており、コーティング膜9の表面の少なくとも一部に付着している。無機粒子15の材料は、金属単体もしくは合金、金属酸化物、金属窒化物などが1種または複数使用することできる。例えば、銀粒子、シリカ粒子、ジルコニウム粒子、酸化アルミニウム粒子、窒化ケイ素粒子であってよい。また、無機粒子は複数の金属単体もしくは合金、金属酸化物、金属窒化物などからなる多層構造であってよい。本実施形態では、無機粒子15は、コーティング膜9の表面の略全面に付着しているシリカ粒子である。ただし、コイル30と外部電極20,25との接続を阻害しないように、無機粒子15は、コイル30の両端が本体10から外部に露出している部分には付着していないことが好ましい。無機粒子は、例えば球状であってよい。無機粒子の平均粒径は、1nm以上200nm以下が好ましい。この範囲にある平均粒径の無機粒子を用いることで、コーティング膜9に対しての外部電極20,25の密着性を向上することができる。例えば、体積平均粒径は、メジアン径d50である。
無機粒子15がコーティング膜9の表面に付着しているとは、無機粒子15がコーティング膜9の材料に混合されることによりコーティング膜9の表面及び内部に均一に存在している状態を意味するのではなく、図3の拡大図に示すように、無機粒子15がコーティング膜9の表面上に分散している状態を意味する。ただし、一部の無機粒子15がコーティング膜9内に存在している。この場合、単位体積当たりにコーティング膜9に含まれる無機粒子15の量は、コーティング膜9の表面から本体10の表面に近づくにしたがって少なくなっている。そして、無機粒子15は、本体10には接していなくともよい。すなわち、コーティング膜9における本体10の表面近傍の領域までは、無機粒子15が到達していなくともよい。なお、図3の上側の拡大図に見られるように、本実施形態では、無機粒子15はコーティング膜9の表面であって外部電極20,25が形成されていない部分にも付着している。しかしながら、無機粒子15は、コーティング膜9の表面であって、少なくとも外部電極20とコーティング膜9の間の部分、及び、外部電極25とコーティング膜9との間の部分に付着していればよい。
また、無機粒子15の膜によりコーティング膜9の表面が覆い隠されているのではなく、無数の無機粒子15の隙間からコーティング膜9の表面が観察できる程度に無機粒子15がまばらに存在している。コーティング膜9において無機粒子15が付着している部分では、無機粒子15がコーティング膜9の20%以上を覆っていることが好ましい。また、無機粒子15がコーティング膜9の全てを覆っていてもよい。
外部電極20は、コイル30と電気的に接続され、かつ、コーティング膜9の表面において無機粒子15が付着している部分の少なくとも一部を覆っている。本実施形態では、外部電極20は、本体10の右面の全面を覆っていると共に、本体10の上面、底面、前面及び後面の一部も覆っている。これにより、外部電極20は、コイル30の下段の外周側の端部と接続されている。
外部電極25は、コイル30と電気的に接続され、かつ、コーティング膜9の表面において無機粒子15が付着している部分の少なくとも一部を覆っている。本実施形態では、外部電極25は、本体10の左面の全面を覆っていると共に、本体10の上面、底面、前面及び後面の一部も覆っている。これにより、外部電極25は、コイル30の上段の外周側の端部と接続されている。
また、外部電極20,25とコーティング膜9との境界には、無機粒子15が存在している。そして、外部電極20,25は、複数の無機粒子15の隙間に入り込み、コーティング膜9の表面に密着している。
以上のような外部電極20,25は、金属と樹脂とのコンポジット材により作製することができる。ただし、外部電極20,25は、めっきやスパッタ等、既存の外部電極形成方法により作製されてもよい。
以上のように構成された電子部品1は、外部電極20又は外部電極25の一方から入力された信号が、コイル30を経由して、外部電極20又は外部電極25の他方から出力されることで、インダクタとして機能する。
(電子部品の製造方法)
次に、電子部品1の製造方法の一例について説明する。
まず、コイル30を内蔵する本体10を作成する。例えば、インサートモールド成形により作製することができる。具体的には、コイル30を準備して金型にセットする。次に、本体10の原材料となる金属磁性粉とエポキシ系樹脂との混合物を金型内に注入する。その後、エポキシ系樹脂を硬化させる。そして、コイル30を内蔵する本体10を金型から取り出す。
次に、本体10の一部をイオン化させる機能を有するイオン化成分及びコーティング膜9に含まれる樹脂成分を含む混合溶液を、該本体10に対して付与して、コーティング膜9を形成する(膜形成工程)。つまり、イオン化成分と、樹脂成分と、溶媒とを混合して混合溶液を準備する。樹脂成分は、反応して上記樹脂となる化合物である。樹脂成分は、反応性の樹脂、あるいは、非反応性の樹脂であってよい。反応性の樹脂とは、反応基を有する樹脂である。反応基とは、例えば、水酸基、アミノ基、スルホン酸基またはその塩、エポキシ基、リン酸基またはその塩、カルボキシル基、である。反応性の樹脂は、一種のモノマーから構成されてもよく、複数種のモノマーから構成されてもよい。反応性の樹脂は、例えば、水酸基を有するアクリル樹脂であってよい。非反応性の樹脂は、上記反応基を有さない樹脂である。非反応性の樹脂は、例えば、エチレン、プロピレン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、スチレンなどのモノマーからなる。なお、混合溶液中、樹脂成分は完全に溶解していなくともよく、混合溶液はエマルジョンの状態であってもよい。
イオン化成分とは、具体的には、金属磁性粉に含まれる金属をイオン化する成分である。イオン化成分は、例えば、硫酸、フッ化水素酸、フッ化鉄、硝酸、塩酸、リン酸、カルボン酸である。溶媒は、例えば、水であってよく、メタノールやエタノール等のアルコールであってもよい。
また、本発明の一実施形態に係る電子部品1の製造方法では、金属磁性粉がFe又はFe合金の粉であり、本体10の内部に位置し本体から端部が露出する導体がCu又はAgである場合、Feは、CuまたはAgよりもイオン化傾向が大きいため、導体よりも素体に含まれる金属磁性粉に選択的にコーティング膜がつきやすくすることができる。つまり、導体よりもイオン化しやすい金属元素を含む金属磁性粉を用いることにより、金属磁性粉が選択的にイオン化されカチオンが発生する。発生したカチオンにより、電荷のバランスが崩れ樹脂成分がエマルジョンの状態を維持しにくくなり本体上に堆積してコーティング層を形成する。このとき、導体が露出した部分ではカチオンが発生しにくいため、露出した導体を覆うことを抑制しながら、コーティング層(コーティング膜)を形成できる。
混合溶液は、樹脂成分とイオン化成分に加えてさらに、界面活性剤を含む。界面活性剤が失活しにくいと樹脂成分がエマルジョンの状態を維持しやすくなりコーティング膜が形成されにくくなるが、界面活性剤があまりに失活しやすいと、混合溶液が不安定になりすぎて扱いにくい。
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤やノニオン性界面活性材が用いられるが、アニオン性界面活性剤が特に好ましい。アニオン性界面活性剤が、スルホン酸基を有する場合、界面活性剤の失活の程度が適していてコーティング膜9が形成されやすく、かつ、混溶液が取り扱いやすく好ましい。アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。上記界面活性剤は、単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
そして、準備した混合溶液を本体10に付着させて、コーティング層を形成する。コーティング層は、加熱によりコーティング膜9となる層である。つまり、コーティング層を加熱して、コーティング膜9を形成する。具体的には、樹脂成分が反応性の樹脂である場合、コーティング層は、加熱により、溶媒が揮発するとともに樹脂成分が硬化して、コーティング膜9となる。樹脂成分が非反応性の樹脂である場合、コーティング層は、加熱して乾燥されることによりコーティング膜9となる。この場合、樹脂成分は樹脂そのものであってよい。本体10に混合溶液を付着させる方法は、浸漬であってもよく、塗布であってもよく、スプレーであってもよい。また、コーティング層と無機粒子との密着力を高めるために、静電的相互作用や化学反応による結合形成などを利用するのが好ましい。例えば、本体10を、イオン化成分と樹脂成分とが水系の溶媒に分散した市販のラテックスに、イオン化促進成分と界面活性剤を添加したものを含む混合溶液に浸漬する。混合溶液の具体的な組成の一例を表1に示す。表1では、樹脂成分がアクリル−エステル系共重合体(NipolLATEX SX−1706A(日本ゼオン社製))であり、アニオン性界面活性剤が、三洋化成工業株式会社製エレミノールJS−2であり、イオン化成分は5%硫酸である。浸漬により、本体10に含まれる金属磁性粉の一部(例えば、本体10の表面近傍にある金属磁性粉)がイオン化される。
Figure 0006508023
具体的には、イオン化によって、本体10に含まれる金属磁性粉に含まれるFeがカチオンになる。そして、カチオンは、混合溶液中のアクリル−エステル系共重合体(NipolLATEX SX−1706A(日本ゼオン社製))に含まれている樹脂成分と反応する。換言すれば、カチオンが存在すると、混合溶液中の樹脂成分の分散安定性が低下してカチオンに凝集する。その結果、混合溶液中に分散している樹脂成分(表1の例では、アクリルーエステル系共重合体(日本ゼオン社製NipolLATEX SX−1706A))が中和され、電子部品1を構成する本体10の表面に凝集する。これにより、本体10がコーティング層に覆われる。ただし、本体10から露出しているコイル30の両端は、コーティング層に覆われにくい。これは、コイル30の構成元素(例えばCuやAg)は、Feに対して貴な元素であるためイオン化されにくく、結果として、樹脂成分を凝集させにくいためである。そのため、コーティング層 (コーティング膜9)に付着する無機粒子15も本体10から露出しているコイル30の両端には付着しにくい。このことにより、外部電極20,25はコイル30の両端に直接接触することができ、無機粒子15で形成される凹凸により外部電極20,25と本体10との密着性を向上させながら、電子部品の直流抵抗が大きくなってしまうことを抑制することができる。
その後、純水による洗浄及び液きりを経て、コーティング層に対して無機粒子15を付与する(粒子付与工程)。本実施形態では、無機粒子15であるシリカ粒子のコロイド溶液中に本体10を浸漬する。これにより、コーティング層の表面に無機粒子15が付着する。
次に、純水による洗浄及び乾燥を経て、コーティング層に対して加熱処理を施す。この加熱処理により、コーティング層に含まれる樹脂成分がFeを介して、若しくは、樹脂成分同士で架橋して、コーティング膜9が形成される。
コーティング層を形成した後に無機粒子15を付与させる。具体的には、コーティング層を形成した後の本体10を乾燥させ、その後、無機粒子を含む分散液に本体10を浸漬させる。浸漬により、無機粒子15がコーティング膜9に付着し、その後コーティング層を硬化させることにより、コーティング膜9の表面に無機粒子15を付着させることができる。また、無機粒子15が一部コーティング膜9の中に入り込んだ場合であっても、無機粒子15がコーティング膜9の表面から本体10の表面に近づくにしたがって少なくなるように配置することができる。したがって、コーティング膜9の表面に無機粒子15で効率的に凹凸を形成することができ、外部電極20,25のコーティング膜9に対する密着性を効率的に向上させることができる。分散液は、分散媒として水やアルコール類、ケトン類などの有機溶剤又はこれらの混合溶媒が使用される。分散液は分散性を向上させることを目的として、界面活性などの分散安定剤が添加されていても良い。また、分散液に含まれる無機粒子は一種ないし複数であってもよい。無機粒子の形状として、球、楕円、繊維状、パール状などであってもよい。
ここで、コーティング膜9の塗膜強度及び耐薬品性の向上を目的として、上記の混合溶液に、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、ジメメルエタノールアミン、ジエエルエタノールアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン化合物や、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート化合物等の硬化剤を加え、熱処理を行うなどの処理を追加してもよい。
次に、コーティング膜9の表面において無機粒子15が付着している少なくとも一部を覆う外部電極20,25を形成する(電極形成工程)。本実施形態では、本体10の右面の全面並びに上面、底面、前面及び後面の一部を覆う外部電極20を形成すると共に、本体10の左面の全面並びに上面、底面、前面及び後面の一部を覆う外部電極25を形成する。具体的には、ディッピング等により、本体10の右面及びその近傍を導電化材(例えば、AgペーストやCuペースト、PdやSnなどを含んだコロイド溶液)中に浸す。更に、本体10の左面及びその近傍をAgペースト中に浸す。この後、本体10に付着したAgペーストを乾燥させた後、焼き付けることにより、外部電極20,25の下地電極を形成する。更に、下地電極の表面にめっき(例えば、NiめっきとSnめっき、CuめっきとNiめっきとSnめっき)を施す。以上の工程により、電子部品1が完成する。
(効果)
本実施形態に係る電子部品1によれば、外部電極20,25を本体10に強固に密着させることができる。より詳細には、無機粒子15がコーティング膜9の表面に付着している。そのため、コーティング膜9の表面には、無機粒子15により凹凸が形成されている。そして、外部電極20,25がコーティング膜9の表面において無機粒子15が付着している部分を覆っている。これにより、外部電極20,25が無機粒子15により形成された凹凸に入り込んでいる。その結果、外部電極20,25とコーティング膜9及び無機粒子15との間にアンカー効果が発生する。よって、外部電極20,25が強固にコーティング膜9に密着するようになる。
また、電子部品1では、本体10を覆うコーティング膜9が、樹脂及び金属磁性粉に含まれる金属のカチオンを含んでいる。このようなコーティング膜9は、リン酸塩の化成処理により形成されたコーティング膜よりも厚いため、耐摩耗性、絶縁性、耐湿性、耐薬品性等に優れている。
また、本体10に含まれる金属磁性粉は、絶縁性の被覆が予め施されている。ただし、電子部品1の製造過程において該絶縁性の被覆が剥離するおそれがある。ここで、電子部品1では、本体10を覆うコーティング膜9が、樹脂及び金属のカチオンを含んでおり、該カチオンは、金属磁性粉に含まれる金属がイオン化したことにより生じている。したがって、金属磁性粉に施された絶縁性の被覆が剥離した場合でも、その後の工程により、該金属磁性粉からカチオンが溶け出し、これがコーティング膜9の形成を助け、金属磁性粉を覆うことができる。その結果、電子部品1では、絶縁性や防錆性がより優れている。
ところで、本体10が金属磁性粉と樹脂との混合物を材料としていると、製造過程において金属磁性粉の一部が本体10の表面から脱落し、本体10の表面に凹部Cが形成される。凹部Cが形成されると、本体10の大気へ露出する面積が増加する。その結果、本体10は、大気中の水分を吸水しやすくなる。さらに、凹部Cの発生により、本体10内に位置するコイル30と、本体10の表面との距離が小さくなる。以上の理由から、凹部Cの発生によって、コイル30が腐食されやすくなる。ここで、特許文献1に記載の電子部品のように、リン酸塩化成処理によりコーティング膜を形成した場合、形成される膜厚が薄いため、該凹部Cを埋めることは困難である。しかしながら、電子部品1では、リン酸塩化成処理によるコーティング膜ではなく、本体10からイオン化した金属のカチオン及び樹脂を含むコーティング膜9が用いられている。コーティング膜9は、リン酸塩化成処理によるコーティング膜より厚いため、金属磁性粉の脱落により形成された凹部Cを埋めることができる。従って、電子部品1では、コイル30の腐食を抑制することができる。つまり、電子部品1は、耐湿性に優れている。
ところで、電子部品1の製造工程において、イオン化成分と樹脂成分が水系の溶媒に分散した市販のラテックスに、イオン化促進成分と界面活性剤を添加したものを含む混合溶液を用いている。これにより、コーティング膜9の成膜性を高めることができる。電子部品1の製造工程は、イオン化成分のみの溶液と、樹脂成分のみの溶液とを別々に用いた製造工程に対して簡素である。
さらに、電子部品1の製造工程において、イオン化成分として、硫酸、過酸化水素、フッ化水素酸、フッ化鉄、カルボン酸等を用いる場合、コーティング膜9を形成する際に、本体10に含まれるFeはイオン化されるものの、コイル30を形成するCuはほとんどイオン化されない。そのため、コイル30はコーティング膜9に覆われにくくなる。つまり、電子部品1の製造方法では、主としてイオン化成分による溶解性の差を利用することによって、コーティングが必要な部分のみに選択的にコーティング膜9を形成することが可能である。つまり、コイル30の本体10から露出した部分は覆わないコーティング膜9を形成することができる。
本願発明者は、電子部品1が奏する効果を確認するために第1の実験及び第2の実験を行った。図4は、第1の実験の説明図である。
本願発明者は、第1の実験及び第2の実験を行うために、第1のサンプルないし第3のサンプルをそれぞれ100個ずつ用意した。第1のサンプルは、電子部品1であり、無機粒子15としてシリカ粒子を用いた。第1のサンプルは、金属磁性粉と樹脂とからなる本体を表1の組成の混合溶液に浸漬させ、乾燥させた後、無機粒子を含む分散液に浸漬させ、その後本体を加熱することにより得られた。混合溶液は、樹脂成分としてアクリルーエステル系共重合体(日本ゼオン社製NipolLATEX SX−1706A)を含み、イオン化成分として硫酸及び過酸化水素を含む。第2のサンプルは、無機粒子15がコーティング膜9に付着していない点において第1のサンプルと相違する。つまり、第2のサンプルは、金属磁性粉と樹脂とからなる本体を表1の組成の混合溶液に浸漬させ、乾燥させることにより得られた。第3のサンプルは、コーティング膜がリン酸塩処理溶液を用いた化成処理により形成されている点において第2のサンプルと相違する。つまり、第1のサンプルは、本発明における実施例であり、第2及び第3のサンプルは、本発明における比較例である。
本願発明者は、第1の実験において、第1のサンプルないし第3のサンプルを回路基板B1にはんだ付けし、図4に示すように、該回路基板B1を垂直に立て、第1のサンプルないし第3のサンプルの側面に対して垂直方向下側に力Fを加えた。そして、第1のサンプルないし第3のサンプルが回路基板B1から外れた際に、第1のサンプルないし第3のサンプルの側面に加えた力Fを計測した。表2は、第1の実験の実験結果を示した表である。
Figure 0006508023
表2によれば、第1のサンプルが第2のサンプル及び第3のサンプルに比べて回路基板B1に強く固着していることが分かる。これは、以下の理由によると考えられる。第1のサンプルでは、無機粒子15がコーティング膜9に付着しているのに対して、第2のサンプル及び第3のサンプルでは、無機粒子がコーティング膜に付着していない。これにより、第1のサンプルでは、第2のサンプル及び第3のサンプルよりも、外部電極20,25がコーティング膜9に対して強固に密着している。その結果、第1のサンプルは、第2のサンプル及び第3のサンプルよりも、外部電極20,25が本体10から剥離しにくくなり、回路基板B1から脱落しにくい。
本願発明者は、第2の実験において、高温・高湿度の条件下で、第1のサンプルないし第3のサンプルが正常に通電するか否かを確認した。第2の実験の条件は、温度が85±2℃、湿度が85±2%の下で、6Aの電流を流し続けた。そして、実験開始から24時間後に、第1のサンプルないし第3のサンプルの通電状態を確認した。実験開始から24時間後に通電したサンプルを良品と判定し、実験開始から24時間後に通電しなかったサンプルを不良品と判定した。表3は、第2の実験結果を示した表である。
Figure 0006508023
表3によれば、第1のサンプル及び第2のサンプルでは、第3のサンプルよりも良好な結果が得られていることが分かる。これは、以下の理由によると考えられる。第1のサンプル及び第2のサンプルでは、コーティング膜9が樹脂及び金属のカチオンを含んでいるのに対して、第3のサンプルでは、コーティング膜がリン酸塩化成処理により形成されている。これにより、第1のサンプル及び第2のサンプルのコーティング膜9の膜厚が、第3のサンプルのコーティング膜の膜厚よりも大きくなり、第1のサンプル及び第2のサンプルの耐湿性が第3のサンプルの耐湿性よりも高くなったためである。
(第1の変形例)
以下に第1の変形例に係る電子部品1aについて説明する。電子部品1aの構造は、電子部品1と同じであるので説明を省略する。電子部品1aでは、無機粒子15としてジルコニウム粒子が用いられている点において、電子部品1と相違する。第1の変形例は、本発明における実施例である。
本願発明者は、第1の変形例に係る電子部品1aについても第1の実験を行った。具体的には、電子部品1aである第4のサンプルを100個用意し、第1の実験を行った。第4のサンプルが回路基板B1から外れた際に、第4のサンプルの側面に加えた力の最小値が37Nであり、平均値が39Nであった。したがって、無機粒子15として酸化ジルコニウム粒子が用いられた電子部品1aにおいても、電子部品1と同様に、外部電極20,25を本体10に強固に密着させることができる。このように、無機粒子15には、種々の材料を用いることができる。
(第2の変形例)
以下に、第2の変形例に係る電子部品の構成について図面を参照しながら説明する。図5は、第2の変形例に係る電子部品1bの外観斜視図である。図6は、電子部品1bの分解斜視図である。図7は、電子部品1bの断面構造図及び拡大図である。以下では、電子部品1bの積層方向を上下方向と定義し、外部電極20,25が並ぶ方向を左右方向と定義する。また、上下方向及び左右方向に直交する方向を前後方向と定義する。なお、前後方向、左右方向及び上下方向は互いに直交している。
電子部品1bは、本体10が積層体である点において電子部品1と相違する。以下にかかる相違点を中心に電子部品1bについて説明する。
電子部品1bは、図5ないし図7に示すように、コーティング膜9、本体10、無機粒子15、外部電極20,25及びコイル30を備えている。
本体10は、図6に示すように、直方体状をなしており、絶縁体層11〜14、絶縁体基板16及び磁路18を含んでいる。絶縁体層11,12、絶縁体基板16及び絶縁体層13,14は、上側から下側へとこの順に積層されている。
絶縁体層11,14は、長方形状をなしており、金属磁性粉と絶縁性樹脂との混合物を材料としている。本実施形態では、絶縁体層11,14は、金属磁性粉とエポキシ系樹脂との混合物により作製されている。電子部品1bの金属磁性粉は、電子部品1の金属磁性粉と同じであるので説明を省略する。例えば、絶縁体層11,14の厚みは、約60μmであり、該絶縁体層11,14に含まれる金属磁性粉の最大粒径よりも小さい。
絶縁体層12,13は、エポキシ樹脂等により作製されている。絶縁体層12,13は、平面視において長方形状をなしていてよい。なお、絶縁体層12,13の材料は、ベンゾジクロブテン等の絶縁性樹脂や、ガラスセラミックス等の絶縁性無機材料でもよい。
絶縁体基板16は、長方形状をなしており、ガラスクロスにエポキシ系樹脂を含浸させたプリント配線基板である。なお、絶縁体基板16の材料は、ベンゾジクロブテン等の絶縁性樹脂や、ガラスセラミックス等の絶縁性無機材料でもよい。
磁路18は、本体10の内部の略中央において上下方向に延在する柱状をなしており、金属磁性粉及び樹脂を含んでいる。磁路18の材料は、絶縁体層11,14の材料と同じであるので説明を省略する。磁路18は、絶縁体層12,13及び絶縁体基板16を上下方向に貫通している。磁路18の上下方向に垂直な断面形状は、オーバル状をなしている。
コイル30は、本体10内に設けられている導体の一例であり、Au,Ag,Cu,Pd,Ni等の導電性材料により作製されている。また、コイル30は、コイル部32,37、引き出し部32a,37a及びビアホール導体39を含んでいる。
コイル部32は、図6に示すように、絶縁体基板16の上面に設けられており、上側から平面視したときに、外周側から内周側へ向かうように時計回りに周回している渦巻状の導体層である。コイル部37は、図6に示すように、絶縁体基板16の下面に設けられており、上側から平面視したときに、内周側から外周側へ向かうように時計回りに周回している渦巻状の導体層である。なお、理解の容易のために、図6では、コイル部37を絶縁体層13の上面に記載した。
引き出し部32aは、コイル部32の外周側の端部に接続されており、絶縁体基板16の上面の右側の短辺に引き出されている。これにより、引き出し部32aは、本体10の右面から外部に露出している。引き出し部37aは、コイル部37の外周側の端部に接続されており、絶縁体基板16の下面の左側の短辺に引き出されている。これにより、引き出し部37aは、本体10の左面から外部に露出している。なお、理解の用意のために、図6では、引き出し部37aを絶縁体層13の上面に記載した。
ビアホール導体39は、絶縁体基板16を上下方向に貫通しており、コイル部32の内周側の端部とコイル部37の内周側の端部とを接続している。
コーティング膜9は、図7に示すように、本体10の表面の少なくとも一部を覆っている。本実施形態では、コーティング膜9は、本体10の表面の略全面を覆っている。ただし、コイル30と外部電極20,25との接続を阻害しないように、コーティング膜9は、引き出し部32a,37aが本体10から外部に露出している部分を覆っていない。なお、電子部品1bのコーティング膜9の詳細は、電子部品1のコーティング膜9の詳細と同じであるので説明を省略する。
無機粒子15は、図7に示すように、コーティング膜9の表面の少なくとも一部に付着しているシリカ粒子である。本実施形態では、無機粒子15は、コーティング膜9の表面の略全面に付着している。ただし、コイル30と外部電極20,25との接続を阻害しないように、無機粒子15は、引き出し部32a,37aが本体10から外部に露出している部分には付着していない。なお、電子部品1bの無機粒子15の詳細は、電子部品1の無機粒子15の詳細と同じであるので説明を省略する。
外部電極20は、コイル30と電気的に接続され、かつ、コーティング膜9の表面において無機粒子15が付着している部分の少なくとも一部を覆っている。本実施形態では、外部電極20は、本体10の右面の全面を覆っていると共に、本体10の上面、底面、前面及び後面の一部も覆っている。これにより、外部電極20は、引き出し部32aと接続されている。
外部電極25は、コイル30と電気的に接続され、かつ、コーティング膜9の表面において無機粒子15が付着している部分の少なくとも一部を覆っている。本実施形態では、外部電極25は、本体10の左面の全面を覆っていると共に、本体10の上面、底面、前面及び後面の一部も覆っている。これにより、外部電極25は、引き出し部37aと接続されている。
なお、電子部品1bの本体10の製造方法については、一般的であるので説明を省略する。また、電子部品1bのコーティング膜9の形成及び無機粒子15の付与については、電子部品1のコーティング膜9の形成及び無機粒子15の付与と同じであるので説明を省略する。
以上のように構成された電子部品1bにおいても、電子部品1と同じ作用効果を奏することができる。
(他の実施形態)
本発明に係る電子部品は電子部品1,1a,1bに限らず、その要旨の範囲内で変更可能である。
なお、電子部品1,1a,1bの構成を任意に組み合わせてもよい。
なお、コーティング膜9は、本体10の表面の略全面を覆っているが、本体10の表面の一部を覆っていてもよい。また、無機粒子15は、コーティング膜9の表面の略全面に付着しているが、コーティング膜9の表面の一部に付着していてもよく、例えば、コーティング膜9の表面において外部電極20,25が形成される部分にのみ付着していてもよい。
また、電子部品1,1a,1bでは、コーティング膜9が本体10の表面の略全面を覆っており、無機粒子15がコーティング膜9の表面の略全面に付与されている。そのため、コーティング膜9と外部電極20,25との界面の略全面にわたって、無機粒子15が存在している。しかしながら、無機粒子15は、コーティング膜9と外部電極20,25との界面の略全面に存在していなくてもよく、コーティング膜9と外部電極20,25との界面の一部にのみ存在していてもよい。
また、電子部品1の製造方法において、コーティング膜9に対して無機粒子15を付与するために、無機粒子15であるシリカ粒子のコロイド溶液中に本体10を浸漬した。しかしながら、コーティング膜9に対して無機粒子15を付与する方法は、これに限らず、例えば、無機粒子15の水溶液中に本体10を浸漬してもよいし、無機粒子15の水溶液又はコロイド溶液を本体10に噴霧又は塗布してもよい。また、無機粒子15の粉末を本体10に付着させてもよい。
なお、電子部品1,1a,1bでは、導体の一例としてコイル30が挙げられている。しかしながら、導体はコイル30のように、巻かれた導線でなくともよい。導体の全体が本体10の内部になくともよく、導体の一部が本体10の内部に設けられていればよい。したがって、導体の一部が本体10から露出していてもよいし、導体の一部が本体10の表面上に位置していてもよい。
なお、コーティング膜9に含まれる金属のカチオンは、金属磁性体粉に含まれる金属のカチオンではなく、コーティング膜9の樹脂に含まれる金属のカチオンであってもよいし、その他の金属のカチオンであってもよい。
金属磁性粉は、例えば、Fe粉、カルボニル鉄粉、鉄とSiとを含む合金(例えば、Fe−Si−Cr合金、Fe−Si合金、Fe−Si−Al合金)の粉であってよい。また、コーティング膜9に含まれる樹脂は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂等であってもよい。これら以外にも、コーティング膜9に含まれる樹脂として、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、スチレン、エチレン、ブタジエン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルアセテート、アクリル酸、メタクリル酸等から選ばれるモノマー1種ないしそれ以上からなる重合体樹脂等が挙げられる。なお、上記の樹脂中に該樹脂を得るための過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、t−ブチルハイドロパーオキシドといった重合開始剤が含まれていることは、コーティング膜9の特性に影響しない。
また、コーティング膜9の厚みを調節する材料として、界面活性剤エレミノールJS−2(三洋化成社製)に代えて、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤を用いてもよい。具体的には、アニオン系界面活性剤として、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルジサルフェート、アルキルジフェニルエーテルジスルホネート、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルサルフェート、ポリオキシエチレンアリールエーテルサルフェート、カルボキシレート系界面活性剤、フォスフェート系界面活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリカルボン酸型界面活性剤等が挙げられる。ノニオン性界面活性剤として、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(アルキル基;オクチル、デシル、ラウリル、ステアリル、オレイル等)、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(アルキル基;オクチル、ノニル等)、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー等が挙げられる。また、スルホン酸基及びその塩、カルボキシル基及びその塩、並びにリン酸基及びその塩等を有する水溶性の樹脂が挙げられる。
上記材料に加えて、コーティング膜9を形成するための混合溶液に、耐腐食性を向上させるタンニン、コーティング膜9に柔軟性を付与するジブチルフタレートといった可塑剤、コーティング膜9の成膜性を向上させるフッ化銀などの金属イオン、及びコーティング膜9の表面の傷付き防止及び耐水性を向上させる潤滑剤、例えば、フッ素樹脂系潤滑剤、ポリオレフィン系ワックス、メラミンシアヌレート、二硫化モリブデンを混合溶液に添加してもよい。
さらに、コーティング膜9を形成するための混合溶液に、コーティング膜9の耐腐食性の向上と電子部品の着色を目的として、カーボンブラックやフタロシアニンブルー等の顔料を添加してもよい。
そして、コーティング膜9を形成するための混合溶液に、リンを含有する酸基を有する高分子重合体、例えば、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基等を主鎖、又は側鎖に有する有機高分子化合物を添加することで、耐腐食性、耐薬品性を向上させることができる。
また、コーティング膜9の強度や熱伝導性、電気伝導性向上等の観点から、ガラス繊維、炭酸カルシウム、アラミド繊維、グラファイト、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などのフィラー等を混合溶液に添加してもよい。
以上のように、本発明は、電子部品及び電子部品の製造方法に有用であり、特に、外部電極を本体に強固に密着させることができる点において優れている。
1,1a,1b:電子部品
9:コーティング膜
10:本体
11〜14:絶縁体層
15:無機粒子
16:絶縁体基板
18:磁路
20,25:外部電極
30:コイル

Claims (10)

  1. 金属磁性粉と絶縁性樹脂との混合物を材料とする本体と、
    前記本体の表面を覆うコーティング膜と、
    前記本体の内部に設けられている導体と、
    前記コーティング膜の表面に付着している無機粒子と、
    前記導体と電気的に接続され、かつ、前記コーティング膜の表面において前記無機粒子が付着している部分を覆う外部電極と、
    を備え、
    前記コーティング膜は、樹脂金属のカチオンとの反応物を含んでいること、
    を特徴とする電子部品。
  2. 前記無機粒子は、前記コーティング膜内にも含まれており、
    単位体積当たりに前記コーティング膜に含まれる前記無機粒子の量は、該コーティング膜の表面から前記本体の表面に近づくにしたがって少なくなっていること、
    を特徴とする請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記無機粒子は、前記コーティング膜に対して前記外部電極を密着させるために設けられていること、
    を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の電子部品。
  4. 前記金属のカチオンは、前記金属磁性粉に含まれる金属のカチオンであること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電子部品。
  5. 前記金属磁性粉に含まれる元素のイオン化傾向は、前記導体を構成する元素のイオン化傾向より大きいこと、
    を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電子部品。
  6. 前記金属磁性粉は、Fe又はFe合金の粉であり、
    前記導体は、Cu又はAgであること、
    を特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の電子部品。
  7. 金属磁性粉と絶縁性樹脂とから形成される素体と、前記素体の内部に位置する導体と、を備える本体を準備する工程と、前記金属磁性粉を構成する金属をイオン化させるイオン化成分と、アニオン性界面活性剤と、樹脂成分とを含む混合液を準備する工程と、
    前記混合液を前記本体に塗布し、乾燥する工程と、
    次に、前記本体に無機粒子を含む分散液を付着させ、乾燥する工程と、
    を備えることを特徴とする、電子部品の製造方法。
  8. 前記金属磁性粉に含まれる元素のイオン化傾向は、前記導体を構成する元素のイオン化傾向より大きいこと、
    を特徴とする請求項7に記載の電子部品の製造方法。
  9. 前記金属磁性粉は、Fe又はFe合金の粉であり、
    前記導体は、Cu又はAgであること、
    を特徴とする請求項7又は請求項8のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
  10. 前記アニオン性界面活性剤は、スルホン酸基を有すること、
    を特徴とする、請求項7ないし請求項のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
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