JP6592832B2 - コイル部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイル部品及びその製造方法に関する。

ＰＭＩＣ（電源管理ＩＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＩＣ）は、モバイル（Ｍｏｂｉｌｅ）や電池により動作する装置において、駆動時間を増加させるために用いられる。

例えば、ＣＰＵなどで処理すべきロード（ｌｏａｄ）に応じてインターフェース信号をＰＭＩＣに提供すると、ＰＭＩＣは、ＣＰＵに供給するコア電圧をそれに応じて調整し、常に最小限の電力で装置が駆動されるようにする。

このようなＰＭＩＣに用いられるコイル部品には、その特性上、高い定格電流及び低い直流抵抗（Ｒｄｃ）が要求される。

従来のコイル部品における外部電極は、銀、銅、及びニッケルなどの金属の１つと、エポキシなどの樹脂と、を含んでなる。

また、導電性の金属粒子が非導電性の樹脂により覆われているため接触抵抗が高く、外部電極は、金属からなる内部電極とは別の結合手段を有しておらず、樹脂により接合されているため、接合強度が低い。

したがって、熱的ストレスや機械的衝撃などの外部からの衝撃に対する十分な信頼性を確保することが困難であるという問題がある。

また、コイル部品は、内部電極がコイルからなっているが、機器の小型化によりコイルの本体外部に露出する面積が減少し、そのため、接触不良が多く発生する。

特開２００５−０５１２２６号公報 韓国公開特許第２０１５−００８６３４３号公報 特許第５３９０４０８号公報

本発明の目的は、外部電極の導電性を向上させ、コイルと導電性樹脂層との間の電気的及び機械的な接合力を向上させることで、Ｒｄｃを低減することができるコイル部品及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一側面は、両端が外部に露出するコイルを含む本体と、上記コイルの露出した両端に配置される金属間化合物と、上記本体に上記金属間化合物を覆うように配置される外部電極と、を含み、上記外部電極は、上記本体の外面に上記コイルの露出した両端と接合されるように配置され、ベース樹脂と、上記ベース樹脂中に配置される複数の金属粒子と、上記複数の金属粒子を囲んで上記金属間化合物と接触される導電性連結部と、を含む導電性樹脂層と、上記導電性樹脂層上に配置され、上記導電性連結部と接触状態にある電極層と、を含むコイル部品を提供する。

本発明の他の側面は、複数の導体パターンを含むコイルを含む本体を形成する段階と、上記コイルの一端と電気的に連結されるように、上記本体の一面に、金属粒子、熱硬化性樹脂、及び上記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い融点を有する低融点金属を含む導電性樹脂組成物を塗布する段階と、上記導電性樹脂組成物を硬化することで、溶融された低融点金属が金属粒子を囲む導電性連結部となり、コイルの露出面と導電性連結部との間に金属間化合物が形成されるように、導電性樹脂層を形成する段階と、上記導電性樹脂層上に電極層をめっきにより形成する段階と、を含む、コイル部品の製造方法を提供する。

本発明の一実施形態において、上記導電性樹脂層を形成する段階は、熱硬化性樹脂中に含まれる金属粒子及び低融点金属粒子の表面の酸化膜を除去する段階と、酸化膜が除去された金属粒子と酸化膜が除去された低融点金属粒子とが反応して導電性連結部を形成し、溶融状態において流動性を有する上記低融点金属粒子がコイルの露出面の周辺に流れ込むことで、コイルの露出面と接触した状態の金属間化合物を形成する段階と、を含むことができる。

本発明の一実施形態によると、本体の一面を介して露出するコイルの端部に金属間化合物が配置され、金属間化合物は、外部電極の導電性樹脂層の導電性連結部と接合され、導電性連結部は、導電性樹脂層に含まれた複数の金属粒子、及び金属間化合物と導電性樹脂層上に配置される電極層に接合されることで、コイルと外部電極との間の接触不良を防止して信頼性を向上させ、コイル部品のＲｄｃを低減することができる効果がある。

本発明の一実施形態によるインダクターの一部を切開して内部が見えるように概略的に図示した斜視図である。 図１に示すインダクターから外部電極を除去した状態を示した分離斜視図である。 図１に示すインダクターにおいてＩ−Ｉ'線に沿った面を切断面とする断面図である。 図３に示すＡ領域を拡大して示した拡大断面図である。 金属粒子がフレーク状からなることを示す図３のＡ領域の断面図である。 金属粒子が球状とフレーク状の混合形状からなることを示す図３のＡ領域の断面図である。 エポキシに銅粒子及びスズ−ビスマス粒子が分散されたことを示した状態図である。 酸化膜除去剤または熱によって銅粒子の酸化膜が除去されることを示した状態図である。 酸化膜除去剤または熱によってスズ／ビスマス粒子の酸化膜が除去されることを示した状態図である。 スズ／ビスマス粒子が溶けて流れ性を有することを示した状態図である。 銅粒子とスズ／ビスマス粒子が反応して金属間化合物が形成されることを示した状態図である。 金属間化合物のない、導電性樹脂層が含まれた外部電極を適用した積層型インダクターの反り強度を示したグラフである。 本発明の一実施例によって、金属間化合物であるＡｇ−Ｓｎ層を有する導電性樹脂層が含まれた外部電極を適用した積層型インダクターの反り強度を示したグラフである。 金属間化合物が二重層からなることを示した写真である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることがある。

＜積層型インダクター＞
以下、積層型インダクターを一例として説明するが、本発明のコイル部品がこれに限定されるものではない。

図１は本発明の一実施形態によるインダクターの一部を切開して内部が見えるように概略的に示した斜視図であり、図２は、図１に示すインダクターから外部電極を除去した状態を示した分離斜視図であり、図３は、図１に示すインダクターにおいてＩ−Ｉ'線に沿った面を切断面とする断面図であり、図４は、図３に示すＡ領域を拡大して示した拡大断面図である。

図１〜図３を参照すると、本発明の一実施形態によるインダクター１００は、本体１１０と、金属間化合物１５０と、第１及び第２外部電極１３０、１４０と、を含む。

本体１１０は、両端が外部に露出するコイルを含む。

このような本体１１０は、その形状が特に制限されないが、実質的に六面体形状であることができる。

本発明の実施形態を明確に説明するために六面体の方向を定義すると、図面上に示されたＸ、Ｙ及びＺは、それぞれ長さ方向、幅方向及び厚さ方向を示す。

また、説明の便宜のために、本体１１０のＺ方向に対向する両面を第１及び第２面１、２と設定し、Ｘ方向に対向し、且つ第１及び第２面１、２の先端を連結する両面を第３及び第４面３、４と設定し、Ｙ方向に対向し、且つ第１及び第２面１、２と第３及び第４面３、４の先端をそれぞれ連結する両面を第５及び第６面５、６と設定する。

また、以下の説明では、説明の便宜のために、本体１１０が磁性体からなっていると説明するが、本発明の本体１１０の材料は磁性体に限定されるものではなく、例えば、セラミックなどの誘電体に変更可能である。

本実施形態のコイル１２０は、Ｚ方向に積層される複数の導体パターン１２１〜１２５と、隣接した導体パターン１２１〜１２５を連結する複数のビア電極（不図示）と、を含む。

導体パターン１２１〜１２５は、磁性体層、セラミック層、または高分子基板１１１上に導電性金属を含む導電性ペーストを所定の厚さに印刷するか、めっきなどの工法により形成される。

例えば、導電性金属は、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、及びニッケル（Ｎｉ）などの導電性の金属またはこれらの合金などからなることができる。

このうち、上下端に配置される導体パターン１２１、１２２の両端には、第１及び第２リード部１２１ａ、１２２ａが備えられる。

第１及び第２リード部１２１ａ、１２２ａは、本体１１０の第３及び第４面３、４を介してそれぞれ露出しており、その上に金属間化合物１５０がそれぞれ形成される。

一方、コイル１２０を囲む部分は、金属磁性体またはフェライト材質で形成されることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

金属間化合物１５０は、本体１１０の第３及び第４面３、４に露出するコイル１２０の第１及び第２リード部１２１ａ、１２２ａの露出した部分とそれぞれ接触されるように配置される。

この時、コイル１２０が銅からなる場合、金属間化合物１５０は銅−スズからなることができる。

このような金属間化合物１５０は、必要に応じて、複数の島（ｉｓｌａｎｄ）状であり、また上記複数の島は層状からなることができる。

第１及び第２外部電極１３０、１４０は、本体１１０の第３及び第４面３、４にそれぞれ配置されており、金属間化合物１５０をそれぞれ覆ってコイル１２０の第１及び第２リード部１２１ａ、１２２ａの露出した部分とそれぞれ接続される。

このような第１及び第２外部電極１３０、１４０は、本体１１０の外面に配置される導電性樹脂層１３１、１４１と、導電性樹脂層１３１、１４１上にそれぞれ配置される電極層１３２、１３３、１４２、１４３と、を含む。

導電性樹脂層１３１、１４１は、本体１１０の第３及び第４面３、４にそれぞれ配置されており、コイル１２０の第１及び第２リード部１２１ａ、１２２ａの露出した部分とそれぞれ接触される。

このような導電性樹脂層１３１、１４１は、ベース樹脂１３１ｃ、１４１ｃと、金属粒子１３１ａ、１４１ａと、導電性連結部１３１ｂ、１４１ｂと、を含む。

複数の金属粒子１３１ａ、１４１ａはベース樹脂１３１ｃ、１４１ｃ内に配置されており、導電性連結部１３１ｂ、１４１ｂは、複数の金属粒子１３１ａ、１４１ａを囲んで金属間化合物１５０及び電極層１３２、１４２と接触される。

図４は、図３に示すＡ領域を拡大して示した拡大断面図である。

上記Ａ領域は、第１外部電極１３０の一部を拡大して示したものであるが、第１外部電極１３０はコイル１２０の第１リード部１２１ａと電気的に接続され、第２外部電極１４０はコイル１２０の第２リード部１２２ａと電気的に接続されるという点でのみ異なって、第１外部電極１３０と第２外部電極１４０は類似の構成を有する。

したがって、以下では第１外部電極１３０を基準として説明するが、これは第２外部電極１４０についての説明を含むものとみなす。

図４に示されたように、導電性樹脂層１３１は本体１１０の第３面３に配置される。

導電性樹脂層１３１は、ベース樹脂１３１ｃと、ベース樹脂１３１ｃ中に分散されるように配置される複数の金属粒子１３１ａと、複数の金属粒子１３１ａを囲んで金属間化合物１５０と接触される導電性連結部１３１ｂと、を含む。

導電性樹脂層１３１は、ベース樹脂１３１ｃに複数の金属粒子１３１ａが分散された形態である。

この場合、導電性樹脂層１３１を得る一例として、樹脂に金属粒子が分散されたペーストを用いることができ、塗布されたペーストは乾燥及び硬化工程を経て形成される。そのため、焼成により外部電極を形成する従来の方法と異なって、金属粒子が溶融されず、粒子の形態で導電性樹脂層１３１中に存在することができる。

この時、金属粒子１３１ａは、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、銀がコーティングされた銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）がコーティングされた銅、及び銅の少なくとも１つ以上を含むことができる。

一方、金属粒子１３１ａは、導電性連結部１３１ｂ、及び金属間化合物１５０をなす低融点金属の両方と反応する場合には、導電性樹脂層１３１中に存在しないこともある。

但し、以下の本実施形態では、説明の便宜のために、導電性樹脂層１３１中に金属粒子１３１ａが含まれるものを示して説明する。

一方、導電性樹脂層１３１に含まれる金属粒子は、球状だけでなく、図５に示されたように、必要に応じてフレーク（ｆｌａｋｅ）状の金属粒子１３１ａ'のみからなってもよく、または図６に示されたように、球状の金属粒子１３１ａとフレーク状の金属粒子１３１ａ'の混合形状からなってもよい。

導電性連結部１３１ｂは、金属が溶融された状態で複数の金属粒子１３１ａを囲んで互いに連結する役割をし、これにより、本体１１０の内部の応力を最小化するとともに、高温負荷と耐湿負荷特性を向上させることができる。

このような導電性連結部１３１ｂは、導電性樹脂層１３１の電気伝導度を増加させ、導電性樹脂層の抵抗を低減する役割を果たすことができる。

この時、導電性樹脂層１３１に金属粒子１３１ａが含まれる場合、導電性連結部１３１ｂは、金属粒子１３１ａ間の連結性を高め、導電性樹脂層１３１の抵抗をさらに低減する役割を果たすことができる。

また、導電性連結部１３１ｂに含まれる低融点金属は、ベース樹脂１３１ｃの硬化温度より低い融点を有することができる。

この時、導電性連結部１３１ｂに含まれる低融点金属は、好ましくは３００℃以下の融点を有することができる。

具体的に、導電性連結部１３１ｂに含まれる金属は、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、及びビスマス（Ｂｉ）から選択される２以上の合金からなることができる。

この時、導電性樹脂層１３１に金属粒子１３１ａが含まれる場合、導電性連結部１３１ｂは、溶融状態で複数の金属粒子１３１ａを囲んで互いに連結する役割を果たすことができる。

すなわち、導電性連結部１３１ｂに含まれた低融点金属がベース樹脂１３１ｃの硬化温度より低い融点を有するため、乾燥及び硬化工程を経る過程で溶融され、図４に示されたように、導電性連結部１３１ｂが溶融状態で金属粒子１３１ａを覆うようになる。

導電性樹脂層１３１は、低融点半田樹脂ペーストを製造した後、ディッピングすることで形成する。この時、低融点半田樹脂ペーストを製造する時に、金属粒子１３１ａとして銀または銀がコーティングされた金属を適用する場合、導電性連結部１３１ｂがＡｇ_３Ｓｎを含むことができる。

この時、内部電極はＣｕを含むことができ、金属間化合物１５０はＣｕ−Ｓｎを含むことができる。

金属粒子が分散されたペーストを電極物質として用いる場合、電子の流れは、金属−金属の接触の時には円滑な流れを示すが、ベース樹脂が金属粒子を囲む場合には、電子の流れが急速に減少し得る。

このような問題を解決するために、ベース樹脂の量を極端に減少させ、金属の量を増加させて金属粒子間の接触比率を高めることで、導電性を改善することができるが、逆に樹脂の量の減少により、外部電極の固着強度が低下するという問題が発生し得る。

本実施形態では、熱硬化性樹脂の量を極端に減少させなくても、導電性連結部によって金属粒子間の接触比率を高めることができるため、外部電極の固着強度が低下する問題が発生することなく、導電性樹脂層内の電気伝導度を改善することができる。これにより、インダクターのＲｄｃを低減することができる。

金属間化合物１５０は、コイル１２０の第１リード部１２１ａの端部上に配置され、導電性連結部１３１ｂと接触されて第１リード部１２１ａと導電性連結部１３１ｂとを連結する役割を果たす。

これにより、導電性樹脂層１３１とコイル１２０との電気的及び機械的接合を向上させ、導電性樹脂層１３１とコイル１２０との間の接触抵抗を低減する役割を果たす。

金属間化合物１５０は、銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ）、銀−スズ（Ａｇ−Ｓｎ）、及びニッケル−スズ（Ｎｉ−Ｓｎ）の１つからなるとができる。

但し、以下の内容では、説明の便宜のために、金属間化合物が銅−スズからなる場合を実施形態として説明する。

このような金属間化合物１５０は、コイル１２０の第１リード部１２１ａの端部上に複数の島（ｉｓｌａｎｄ）状に配置されることができる。

また、上記複数の島の各々は、それぞれ層（ｌａｙｅｒ）状の形態を有することができる。

ベース樹脂１３１ｃは、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂を含むことができる。

この時、上記熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂であることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

このようなベース樹脂１３１ｃは、コイル１２０の第１リード部１２１ａの端部と電極層１３２との間を機械的に接合させる役割を果たす。

本実施形態の導電性樹脂層１３１は、本体１１０の第３面３に形成される接続部と、上記接続部から本体１１０の第１及び第２面１、２の一部まで延びるバンド部と、を含むことができる。

図３に示されたように、導電性樹脂層１３１は、接続部の中央部分の厚さをｔ１、コーナー部の厚さ（本体のコーナーＰ１と導電性樹脂層のコーナーＰ２とを連結する斜線の長さ、ここで、導電性樹脂層のコーナーＰ２とは接続部の一端とバンド部の一端が互いに連結される部分のことである）をｔ２バンド部の中央部分の厚さをｔ３と定義したときに、ｔ２／ｔ１≧０．０５であり、ｔ３／ｔ１≦０．５であることができる。

上記ｔ２／ｔ１が０．０５未満である場合、インダクター本体のコーナー部のクラック発生可能性が高くなり、これによってショート不良及び耐湿不良などが発生し得る。

上記ｔ３／ｔ１が０．５を超える場合、外部電極のバンド部が過度に丸い形状を有するようになり、基板への実装時に治具を使用しにくく、インダクターを基板に実装した後に倒れる現象が発生し得る。これにより、インダクターの実装不良率が増加し得る。

また、外部電極の厚さが大きくなって、インダクターの単位インダクタンスが減少し得る。

上記電極層はめっき層であることができる。

この時、上記電極層は、例えば、ニッケルめっき層１３２及びスズめっき層１３３が順に積層された構造を有することができる。

この時、ニッケルめっき層１３２は、導電性樹脂層１３１の導電性連結部１３１ｂ及びベース樹脂１３１ｃと接触される。

＜導電性樹脂層の形成メカニズム＞
図７はエポキシに銅粒子及びスズ−ビスマス粒子が分散される様子を示した状態図であり、図８は酸化膜除去剤または熱によって銅粒子の酸化膜が除去される様子を示した状態図であり、図９は酸化膜除去剤または熱によってスズ／ビスマス粒子の酸化膜が除去される様子を示した状態図であり、図１０はスズ／ビスマス粒子が溶けて流動性を有するようになった状態を示した状態図であり、図１１は銅粒子とスズ／ビスマス粒子が反応して銅−スズ層が形成される様子を示した状態図である。

以下、図７〜図１１を参照して、導電性樹脂層１３１が形成されるメカニズムを説明する。

図７〜図９を参照すると、ベース樹脂１３１ｃ中に含まれる銅粒子３１０及び低融点金属粒子であるスズ／ビスマス（Ｓｎ／Ｂｉ）粒子４１０は、その表面にそれぞれ酸化膜３１１、４１１が存在する。

また、第１リード部１２１ａの表面にも酸化膜が存在する。

酸化膜３１１、４１１は、銅粒子とスズ／ビスマス粒子が互いに反応して銅−スズ層を形成することを妨害する。そのため、硬化時にエポキシに含まれた酸化膜除去剤または熱（△Ｔ）によって除去するか、必要に応じて、酸溶液で処理して除去することができる。

この時、第１リード部１２１ａの酸化膜もともに除去することができる。

上記酸化膜除去剤としては、酸、塩基、ハロゲン化水素などを用いることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

図１０を参照すると、酸化膜４１１が除去されたスズ／ビスマス粒子４１０は約１４０℃で溶け始め、溶けたスズ／ビスマス粒子４１２は、流動性を有することにより、酸化膜３１１が除去された銅粒子３１０に向かって流れながら移動し、所定の温度で銅粒子３１０と互いに反応して導電性連結部１３１ｂをなし、第１リード部１２１ａの方に移動する。これにより、図１１に示されたように、銅−スズ層である金属間化合物１５０が形成される。

このように形成された金属間化合物１５０は、導電性樹脂層１３１の銅−スズからなる導電性連結部１３１ｂと連結され、第１リード部１２１ａと導電性樹脂層１３１との間の接触抵抗を低減することができる。

図１１に示された銅粒子１３１ａは、上記反応後に導電性連結部１３１ｂ中に存在する銅粒子を示す。

この時、スズ／ビスマス粒子４１２は表面酸化が起こり易く、この場合、金属間化合物１５０の形成を妨害する恐れがある。

したがって、このような表面酸化を防止するために、カーボン含量が０．５〜１．０％となるようにスズ／ビスマス粒子４１２を表面処理することができる。

一方、本実施形態では、低融点金属粒子としてＳｎ／Ｂｉを用いているが、その他にも、必要に応じて、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、及びＳｎ−Ａｇ−Ｃｕの少なくとも１つを適用してもよい。

この時、銅粒子３１０とスズ／ビスマス粒子４１０のサイズ、含量及び組成などに応じて、金属間化合物１５０のコイル１２０の第１リード部１２１ａの端部上の配置が決定される。

このメカニズムにおいて、スズ−ビスマス粒子の融解温度及び金属間化合物の形成温度は、ベース樹脂であるエポキシ樹脂の硬化温度より低くなければならない。

もし、スズ−ビスマス粒子の融解温度及び金属間化合物の形成温度がエポキシ樹脂の硬化温度より高い場合には、ベース樹脂が先に硬化してしまい、溶けたスズ−ビスマス粒子が銅粒子の表面に移動することができなくなるため、金属間化合物である銅−スズ層をうまく形成することができない。

また、金属間化合物の形成のための全金属の総重量に対するスズ／ビスマス粒子の含量は重量パーセンテージで２０〜８０ｗｔ％とすることができる。

スズ／ビスマス粒子の含量が２０ｗｔ％未満である場合には、添加されたスズ／ビスマスが導電性樹脂層中の金属粒子との反応で全部消尽され、第１リード部１２１ａ上に導電性連結部を形成することが困難となる。

また、スズ／ビスマス粒子の含量が８０ｗｔ％を超える場合には、導電性連結部を形成した後に残ったスズ／ビスマスが、導電性樹脂層１３１の外部に突出するという問題がある。

また、スズ／ビスマス粒子におけるスズの含量を適切に調節する必要がある。本実施形態において、銅粒子と反応して金属間化合物を形成する成分はスズであるため、このような反応性を所定水準以上に確保するために、Ｓｎ_ｘ−Ｂｉ_１−ｘにおけるＳｎの含量（ｘ）は、全金属粒子の４０ｗｔ％以上であることが好ましい。スズの含量（ｘ）が全金属粒子の４０ｗｔ％未満であると、製造されたインダクターのＲｄｃが増加し得る。

また、金属間化合物１５０は、銅−スズ、銀−スズ、及びニッケル−スズの１つ以上を含み、この時、金属間化合物１５０には、１０体積％以下の金属粒子をさらに含有させることができ、１０体積％以下のビスマス（Ｂｉ）をさらに含有させることができる。

上記金属粒子は、銅、銀、ニッケル、及び銀がコーティングされた銅の少なくとも１つであることができる。

下記の表１は、金属間化合物の組成変化によるインダクターのＲｄｃ及び信頼性の変化を示したものである。

ここで、測定されたＲｄｃ値が４０ｍΩ以上であるか、または２６０℃以上の溶融された鉛に浸漬する前後のＲｄｃの変化率が１０％以上であるものを不良と判断する。

本実験例において、金属間化合物は銅−スズを含み、金属粒子としては銅を使用する。

表１を参照すると、サンプル２のように、ＳｎＢiを１５ｗｔ％添加した場合、Ｒｄｃが３８．２ｍΩと測定されたが、内部電極との接触面に導電性連結部が十分に形成されず、２６０℃の鉛槽に浸漬した後にＲｄｃが５６．２ｍΩに増加するという問題が発生した。

逆に、サンプル１０及び１１のように、ＳｎＢｉを９０％以上添加した場合には、柱を形成する導電性の粒子であるＣｕが不足であるか存在しないため、低融点金属同士が凝集し、これによって外部電極内における粒子間の離間間隔が大きくなって、却ってＲｄｃが増加するという問題が発生した。

また、この場合、低融点金属であるＳｎＢｉが過量添加されたため、金属化合物を形成するための反応に関与できずに残ったＳｎＢｉが電極表面に突出するという問題も発生した。

したがって、外部電極における低融点金属であるＳｎＢｉの含量が２０〜８０ｗｔ％の範囲である場合に、Ｒｄｃと界面連結性の良好な信頼性が実現されることが分かる。

通常、インダクターの外部電極に導電性樹脂層を適用すると、Ｒｄｃは、外部電極に適用される種々の抵抗の影響を全て受ける。

このような抵抗成分として、コイルの抵抗、導電性樹脂層とコイルとの間の接触抵抗、導電性樹脂層の抵抗、電極層と導電性樹脂層との間の接触抵抗、及び電極層の抵抗が挙げられる。

ここで、コイルの抵抗と電極層の抵抗は固定値であって変わらない。

また、本実施形態において、コイルのリード部の端部に金属間化合物が配置され、金属間化合物は外部電極の導電性樹脂層の導電性連結部と接触され、導電性連結部は、導電性樹脂層に含まれた複数の金属粒子と、導電性樹脂層上に配置される電極層に接触される。

したがって、導電性樹脂層が有する本体内部の応力の最小化、及び高温負荷と耐湿負荷に対する特性向上の効果はそのまま維持しながらも、電気伝導度が高いため、コイルと外部電極との間の接触不良を防止して信頼性を向上させ、インダクターのＲｄｃを低減することができる。

一例として、導電性樹脂層に金属間化合物がないインダクターのＲｄｃは３７ｍΩであるのに対し、本実施形態のように金属間化合物を配置すると、インダクターのＲｄｃを３４ｍΩに低減することができる。

本発明の実施形態は、上記の条件に従って、銅粒子、スズ／ビスマス粒子、酸化膜除去剤、及び４〜１５ｗｔ％のエポキシ樹脂を混合し、３−ロール−ミル（３−ｒｏｌｌ−ｍｉｌｌ）を用いて分散させることで導電性樹脂を製造し、それを本体の第３及び第４面に塗布して外部電極を形成したものである。

本実施形態によると、外部電極の導電性樹脂層の金属間化合物がコイルの第１及び第２リード部上に配置され、ベース樹脂内には、金属間化合物と接触されるように導電性連結部が形成されて電流チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）を形成し、導電性連結部は溶融状態で複数の金属粒子を囲んで電極層と接触されるように構成されることで、導電性樹脂層の抵抗を低減するとともに、導電性樹脂層とリード部との間の接触抵抗及び電極層と導電性樹脂層との間の接触抵抗をさらに低減することで、インダクターのＲｄｃが大きく低減する。

また、上記導電性連結部を導電性の高い低融点金属で形成すると、導電性樹脂層の導電性をさらに向上させ、導電性樹脂層の抵抗をさらに低減することができるため、インダクターのＲｄｃをさらに低減することができる。

また、金属間化合物１５０により外部電極１３０の接合力が増加されることで、積層型インダクターの反り強度を向上させることができる。

金属間化合物１５０は、第１リード部１２１ａとの接触面積に対して３０％以上の面積を有するように形成されることができる。

金属間化合物１５０の形成面積が第１リード部１２１ａとの接触面積に対して３０％未満である場合、Ｒｄｃが２８．５ｍΩを超えて、Ｒｄｃ低減効果が十分に実現されない恐れがある。

本実施形態において、コイル部品のＲｄｃのｐａｓｓ／ｆａｉｌ（通過／不良）基準は、２８．５ｍΩとする。

上記値は、金属間化合物を適用せず、Ｃｕ−エポキシで導電性樹脂層を形成した場合の平均Ｒｄｃ値である。この時、金属間化合物１５０の形成面積が第１リード部１２１ａとの接触面積に対して６０％以上である場合、Ｒｄｃ低減効果が大きく向上することができる。

表２は、金属間化合物のない、Ｃｕ−エポキシからなる導電性樹脂層を含む外部電極の鉛耐熱試験の結果を示したものである。表２を参照すると、鉛耐熱試験の結果、１０個のサンプルのうち２個（サンプル４及び６）で、１０％以上のＲｄｃ変化率が示された。

これに対し、金属間化合物の形成面積の比率がリード部との接触面積に対して５％以上である場合、２７０℃で１０秒間鉛耐熱試験を行った時のＲｄｃ変化率は、何れも大きくなかった。

しかし、３４０℃で３０秒間鉛耐熱試験を行うという苛酷な条件になると、金属間化合物の形成面積の比率が３０〜６０％以下である場合には、１／２０の確率でＲｄｃ変化率が１０％以上となるものが発生し、金属間化合物の形成面積の比率が６０〜９９．９％である場合には、上記苛酷な条件でもＲｄｃ変化率が何れも１０％未満であった。

図１２Ａは、比較例として、金属間化合物のない、Ｃｕ−エポキシからなる導電性樹脂層が含まれた外部電極を適用した積層型インダクターの反り強度を示したグラフであり、図１２Ｂは、本発明の一実施例による、金属間化合物であるＡｇ−Ｓｎ層を有する導電性樹脂層が含まれた外部電極を適用した積層型インダクターの反り強度を示したグラフである。

反り強度を測定するためには、ＰＣＢ基板にチップを実装した後、チップを下側方向に向かうようにして、上側から徐々に加圧する。

この時、ＰＣＢ基板が反る程度を曲げ深さ（Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｄｅｐｔｈ）（ｍｍ）と表示し、物理的な測定値の変化から、残存率（ｓｕｒｖｉｖａｌ ｒａｔｅ（％）、１０個測定したうち、何ｍｍで変化値がＮＧ範囲に到ったかを判定）を決定する。

ここで、曲げ深さが増加しても変化のないものが、優れた特性を有するものである。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、このように残存率（ｓｕｒｖｉｖａｌ ｒａｔｅ、（％））を導出する直前のローデータ（ｒａｗ ｄａｔａ）である。

図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すると、比較例に比べて実施例の反り強度が大きく向上することを確認できる。

したがって、金属間化合物１５０の形成面積が第１リード部１２１ａとの接触面積に対して３０％以上である場合は、鉛耐熱試験でＲｄｃ変化率が不良と判定されることがなく、反り強度の不良が生じないため、Ｒｄｃ変化率及び反り強度に優れることが分かる。

また、金属間化合物１５０の形成面積が第１リード部１２１ａとの接触面積に対して６０％以上である場合、Ｒｄｃ変化率がさらに向上することが分かる。

表３は、金属間化合物の厚さとＲｄｃ変化率の関係を示したものである。鉛耐熱試験は、それぞれのサンプル毎に１０個の試料をテストし、不良が発生したときにその数を記載した。鉛耐熱試験は、表２と同様の方法で行った。

ここで、落下前後のＲｄｃ変化率は、チップをＰＣＢ基板に実装した後に初期Ｒｄｃを測定し、１ｍの高さからコンクリート底面に１０回自由落下させてからさらにＲｄｃ値を測定したものであって、接合強度が弱くなるとＲｄｃ変化率［（後期値−初期値）／初期値＊１００］が増加することを利用して、外部電極の接合強度を測定することができる。

本実施例では、Ｒｄｃ変化率が１０％以上であるものを不良と判断する。

表３を参照すると、金属間化合物の厚さが２．０μｍ未満のサンプル１で、Ｒｄｃ変化率が１０％以上大きくなる試料が発生し、金属間化合物の厚さを過度に厚くした場合にも（サンプル５）、Ｒｄｃ変化率が大きくなる試料が発生した。

しかし、金属間化合物の厚さが２〜５μｍのサンプル２〜４は、２７０℃、１０秒間の鉛耐熱試験だけでなく、３４０℃、３０秒間の鉛耐熱試験でもＲｄｃ不良が発生しなかった。このようなことから、Ｒｄｃ変化率による不良が発生しない金属間化合物の厚さは２〜５μｍであることが分かる。

＜変形例＞
図１３は、金属間化合物が二重層からなることを示した写真である。

図１３を参照すると、本実施形態の金属間化合物１５０'は、２つの層からなることができる。

また、リード部１２１ａに近い方に位置する第１層１５０ａは、相対的に銅成分の含量が多いＣｕ_３Ｓｎで形成され、電極層１３２に近い方に位置する第２層１５０ｂは、相対的にＳｎ成分の含量が多いＣｕ_６Ｓｎ_５で形成されることができる。

また、リード部１２１ａは銅を含むことができ、外部電極の導電性樹脂層１３１の導電性連結部１３１ｂはＡｇ_３Ｓｎからなることができる。

＜積層型インダクターの製造方法＞
以下では、本発明の一実施形態による積層型インダクターの製造方法について具体的に説明するが、本発明がこれに制限されるものではなく、本実施形態の積層型インダクターの製造方法についての説明のうち、上述の積層型インダクターと重複する説明は省略する。

本実施形態によるインダクターの製造方法では、先ず、磁性体を含む材料からなる複数のシートを製造する。

次に、それぞれのシートに導体パターンを形成する。

この時、上記導体パターンは、上記シートの縁に沿ってできるだけループ状に形成することができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

また、上記導体パターンは、導電性に優れた材料を用いて形成することができ、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、及びニッケルなどの導電性材料、またはこれらの合金を含んで形成することができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

また、上記導体パターンは通常の方法により形成することができ、例えば、厚膜印刷、塗布、蒸着、及びスパッタリングなどの方法の１つにより形成することができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

この時、２つのシートには、シートの両端面を介してそれぞれ引き出されるリード部を有するように導体パターンを形成する。

このように製造されたそれぞれのシートに導電性ビアを形成する。

上記導電性ビアは、シートに貫通孔を形成した後、その貫通孔に導電性ペーストなどを充填することで形成することができる。

上記導電性ペーストは、導電性に優れた材料を用いて形成することができ、銀（Ａｇ）、銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、または銅（Ｃｕ）の何れか１つまたはこれらの合金を含むことができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

次に、導体パターンが形成された複数のシートを、第１及び第２リード部を有する導体パターンの間に積層し、この時、隣接したシートに形成された導電性ビアが互いに接触されるようにすることで、複数の導体パターンが電気的に連結されて１つのコイルを構成するように積層体を形成する。

この時、上記積層体の上部または下部面に、少なくとも１つの上部または下部カバーシートを積層するか、または積層体を構成するシートと同一の材料からなるペーストを所定厚さに印刷することで、上部または下部カバーをそれぞれ形成することができる。

次に、上記積層体を焼成して本体を形成する。

次に、本体の長さ方向の両面に、外部に露出した第１及び第２リード部とそれぞれ電気的に連結されるように第１及び第２外部電極を形成することができる。

そのために、金属粒子、熱硬化性樹脂、及び上記熱硬化性樹脂より低い融点を有する低融点金属を含む導電性樹脂組成物を製造する。

上記導電性樹脂組成物は、例えば、金属粒子である銅粒子、低融点金属であるスズ／ビスマス粒子、酸化膜除去剤、及び４〜１５ｗｔ％のエポキシ樹脂を混合した後、３−ロールミル（３−ｒｏｌｌ ｍｉｌｌ）を用いて分散させることで製造することができる。

そして、上記本体の一面に上記導電性樹脂組成物を塗布し、乾燥及び硬化することで、金属間化合物と導電性樹脂層を形成することができる。

この時、上記金属粒子の一部が上記低融点金属と完全に反応せずに残る場合、残った金属粒子は、溶融された低融点金属によって覆われた状態で上記導電性樹脂層中に存在し得る。

この時、上記金属粒子は、ニッケル、銀、銀がコーティングされた銅、スズがコーティングされた銅、及び銅の少なくとも１つ以上を含むことができるが、本発明がこれに制限されるものではない。

上記熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂を含むことができるが、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば、ビスフェノールＡ樹脂、グリコールエポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、またはこれらの誘導体のうち、分子量が小さくて常温で液状である樹脂であることができる。

さらに、上記導電性樹脂層上に電極層を形成する段階をさらに含むことができる。

上記電極層はめっきにより形成することができ、例えば、ニッケルめっき層と、その上部にさらに形成されるスズめっき層と、を含むことができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１００ インダクター
１１０ 本体
１１１ 高分子基板
１２０ コイル
１３０、１４０ 第１及び第２外部電極
１３１、１４１ 導電性樹脂層
１３２、１３３、１４２、１４３ 電極層
１３１ａ 金属粒子
１３１ｂ 導電性連結部
１３１ｃ ベース樹脂
１５０ 金属間化合物

Claims (25)

1. 両端が外部に露出するコイルを含む本体と、
   前記コイルの露出した両端に配置され、銀を含む金属間化合物と、
   前記本体に前記金属間化合物を覆うように配置される外部電極と、を含み、
   前記外部電極は、
   前記本体の外面に前記コイルの露出した両端と接合されるように配置され、ベース樹脂と、前記ベース樹脂中に配置されて前記金属間化合物と接触される導電性連結部と、を含む導電性樹脂層と、
   前記導電性樹脂層上に配置され、前記導電性連結部と接触される電極層と、を含み、
   前記金属間化合物が、銀−スズを含み、
   前記導電性樹脂層の金属粒子が、銀または銀がコーティングされた銅であり、
   前記導電性樹脂層の前記導電性連結部がＡｇ _３ Ｓｎを含む、
   コイル部品。
2. 両端が外部に露出するコイルを含む本体と、
   前記コイルの露出した両端に配置され、銀を含む金属間化合物と、
   前記本体に前記金属間化合物を覆うように配置される外部電極と、を含み、
   前記外部電極は、
   前記本体の外面に前記コイルの露出した両端と接合されるように配置され、ベース樹脂と、前記ベース樹脂中に配置されて前記金属間化合物と接触される導電性連結部と、を含む導電性樹脂層と、
   前記導電性樹脂層上に配置され、前記導電性連結部と接触される電極層と、を含み、
   前記外部電極は、前記本体の第３及び第４面にそれぞれ形成される接続部と、前記接続部から前記本体の第１及び第２面の一部まで延びて形成されるバンド部と、を含む、
   コイル部品。
3. 両端が外部に露出するコイルを含む本体と、
   前記コイルの露出した両端に配置され、銀を含む金属間化合物と、
   前記本体に前記金属間化合物を覆うように配置される外部電極と、を含み、
   前記外部電極は、
   前記本体の外面に前記コイルの露出した両端と接合されるように配置され、ベース樹脂と、前記ベース樹脂中に配置されて前記金属間化合物と接触される導電性連結部と、を含む導電性樹脂層と、
   前記導電性樹脂層上に配置され、前記導電性連結部と接触される電極層と、を含み、
   前記金属間化合物が、１０体積％以下の金属粒子と、１０体積％以下のビスマスと、をさらに含む、
   コイル部品。
4. 両端が外部に露出するコイルを含む本体と、
   前記コイルの露出した両端に配置され、銀を含む金属間化合物と、
   前記本体に前記金属間化合物を覆うように配置される外部電極と、を含み、
   前記外部電極は、
   前記本体の外面に前記コイルの露出した両端と接合されるように配置され、ベース樹脂と、前記ベース樹脂中に配置されて前記金属間化合物と接触される導電性連結部と、を含む導電性樹脂層と、
   前記導電性樹脂層上に配置され、前記導電性連結部と接触される電極層と、を含み、
   前記導電性樹脂層中のＳｎ−Ｂｉ（スズビスマス）の含量が、全金属の総重量に対して２０〜８０ｗｔ％である、
   コイル部品。
5. 両端が外部に露出するコイルを含む本体と、
   前記コイルの露出した両端に配置される金属間化合物と、
   前記本体に前記金属間化合物を覆うように配置される外部電極と、を含み、
   前記外部電極は、
   前記本体の外面に前記コイルの露出した両端と接合されるように配置され、ベース樹脂と、前記ベース樹脂中に配置される複数の金属粒子と、前記複数の金属粒子を囲んで前記金属間化合物と接触される導電性連結部と、を含む導電性樹脂層と、
   前記導電性樹脂層上に配置され、前記導電性連結部と接触される電極層と、を含み、
   前記外部電極は、前記本体の第３及び第４面にそれぞれ形成される接続部と、前記接続部から前記本体の第１及び第２面の一部まで延びて形成されるバンド部と、を含み、
   前記導電性樹脂層は、前記接続部の中央部分の厚さをｔ１、コーナー部の厚さをｔ２、前記バンド部の中央部分の厚さをｔ３と定義したときに、ｔ２／ｔ１≧０．０５であり、ｔ３／ｔ１≦０．５である
   コイル部品。
6. 両端が外部に露出するコイルを含む本体と、
   前記コイルの露出した両端に配置される金属間化合物と、
   前記本体に前記金属間化合物を覆うように配置される外部電極と、を含み、
   前記外部電極は、
   前記本体の外面に前記コイルの露出した両端と接合されるように配置され、ベース樹脂と、前記ベース樹脂中に配置されて前記金属間化合物と接触される導電性連結部と、を含む導電性樹脂層と、
   前記導電性樹脂層上に配置され、前記導電性連結部と接触される電極層と、を含み、
   前記外部電極は、前記本体の第３及び第４面にそれぞれ形成される接続部と、前記接続部から前記本体の第１及び第２面の一部まで延びて形成されるバンド部と、を含み、
   前記導電性樹脂層は、前記接続部の中央部分の厚さをｔ１、コーナー部の厚さをｔ２、前記バンド部の中央部分の厚さをｔ３と定義したときに、ｔ２／ｔ１≧０．０５であり、ｔ３／ｔ１≦０．５である
   コイル部品。
7. 前記金属間化合物が複数の島（ｉｓｌａｎｄ）状である、請求項１から６のいずれか一項に記載のコイル部品。
8. 前記複数の島（ｉｓｌａｎｄ）が層（ｌａｙｅｒ）状からなる、請求項７に記載のコイル部品。
9. 前記導電性連結部に含まれる低融点金属は、前記ベース樹脂の硬化温度より低い融点を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載のコイル部品。
10. 前記導電性連結部に含まれる低融点金属の融点が３００℃以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載のコイル部品。
11. 前記導電性樹脂層の金属粒子が、球状、フレーク（ｆｌａｋｅ）状、及び球状とフレーク状の混合形状の１つである、請求項１から１０のいずれか一項に記載のコイル部品。
12. 前記金属間化合物が、銅−スズ、銀−スズ、及びニッケル−スズの１つを含む、請求項５または６に記載のコイル部品。
13. 前記本体は、互いに対向する第１及び第２面と、前記第１及び第２面の先端を連結する第３及び第４面と、第１面と第２面の先端を連結し、且つ第３及び第４面の先端を連結する第５及び第６面と、を含み、
    前記コイルの両端が前記本体の第３及び第４面を介して露出しており、
    前記導電性樹脂層が前記本体の第３及び第４面に形成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のコイル部品。
14. 前記コイルが銅であり、前記金属間化合物が銅−スズである、請求項５または６に記載のコイル部品。
15. 前記金属間化合物が、リード部との接触面積に対して３０％以上の面積を有するように形成される、請求項１から１４のいずれか一項に記載のコイル部品。
16. 前記金属間化合物の厚さが２．０〜５．０μｍである、請求項１から１５のいずれか一項に記載のコイル部品。
17. 前記金属間化合物が二重層からなり、リード部に近い方に位置する層は、相対的に銅成分の含量が多いＣｕ_３Ｓｎで形成され、電極層に近い方に位置する層は、相対的にＳｎ成分の含量が多いＣｕ_６Ｓｎ_５で形成される、請求項５または６に記載のコイル部品。
18. 磁性体層及び複数の導体パターンを含むコイルを含む本体を形成する段階と、
    前記コイルの一端と電気的に連結されるように、前記本体の一面に、金属粒子、熱硬化性樹脂、及び前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い融点を有する低融点金属を含む導電性樹脂組成物を塗布する段階と、
    前記導電性樹脂組成物を硬化することで、溶融された低融点金属が金属粒子を囲む導電性連結部となり、コイルの露出面と導電性連結部との間に、銀を含む金属間化合物が形成されるように、導電性樹脂層を形成する段階と、
    前記導電性樹脂層上に電極層をめっきにより形成する段階と、を含み、
    前記導電性樹脂層を形成する段階は、
    熱硬化性樹脂中に含まれる金属粒子及び前記低融点金属の粒子の表面の酸化膜を除去する段階と、
    酸化膜が除去された金属粒子と酸化膜が除去された低融点金属粒子とが反応することで導電性連結部を形成し、前記低融点金属粒子が流れ性を有してコイルの露出面の周辺に流れ、コイルの露出面と接触される金属間化合物を形成する段階と、を含む、
    コイル部品の製造方法。
19. 磁性体層及び複数の導体パターンを含むコイルを含む本体を形成する段階と、
    前記コイルの一端と電気的に連結されるように、前記本体の一面に、金属粒子、熱硬化性樹脂、及び前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い融点を有する低融点金属を含む導電性樹脂組成物を塗布する段階と、
    前記導電性樹脂組成物を硬化することで、溶融された低融点金属が金属粒子を囲む導電性連結部となり、コイルの露出面と導電性連結部との間に、銀を含む金属間化合物が形成されるように、導電性樹脂層を形成する段階と、
    前記導電性樹脂層上に電極層をめっきにより形成する段階と、を含み、
    前記金属粒子は銅であり、前記低融点金属の粒子は、Ｓｎ／Ｂｉ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、及びＳｎ−Ａｇ−Ｃｕの少なくとも１つである、
    コイル部品の製造方法。
20. 磁性体層及び複数の導体パターンを含むコイルを含む本体を形成する段階と、
    前記コイルの一端と電気的に連結されるように、前記本体の一面に、金属粒子、熱硬化性樹脂、及び前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い融点を有する低融点金属を含む導電性樹脂組成物を塗布する段階と、
    前記導電性樹脂組成物を硬化することで、溶融された低融点金属が金属粒子を囲む導電性連結部となり、コイルの露出面と導電性連結部との間に金属間化合物が形成されるように、導電性樹脂層を形成する段階と、
    前記導電性樹脂層上に電極層をめっきにより形成する段階と、を含み、
    前記低融点金属の粒子はＳｎ／Ｂｉであり、Ｓｎ_ｘ−Ｂｉ_ｙにおけるＳｎの含量（ｘ）が全金属の含量に対して４０ｗｔ％以上である
    コイル部品の製造方法。
21. 前記低融点金属の含量が、全金属の含量に対して２０〜８０ｗｔ％である、請求項１８に記載のコイル部品の製造方法。
22. 前記低融点金属の融点が３００℃以下である、請求項１８から請求項２１の何れか一項に記載のコイル部品の製造方法。
23. 前記電極層が銅を含み、
    前記導電性樹脂層の前記金属粒子が、銅、ニッケル、銀、銀がコーティングされた銅、及びスズがコーティングされた銅の少なくとも１つであり、前記金属間化合物が銅−スズからなる、請求項１８に記載のコイル部品の製造方法。
24. 前記導電性樹脂層を形成する段階で、前記金属間化合物を複数の島（ｉｓｌａｎｄ）状に形成する、請求項２３に記載のコイル部品の製造方法。
25. 前記複数の島（ｉｓｌａｎｄ）の各々を層（ｌａｙｅｒ）状形態に形成する、請求項２４に記載のコイル部品の製造方法。