JP6750776B2 - コイル電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイル電子部品及びその製造方法に関する。

コイル電子部品の一つであるインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）は、抵抗、キャパシタと共に電子回路をなし、ノイズ（ｎｏｉｓｅ）を除去する代表的な受動素子である。

インダクタは、コイル部を形成した後、磁性粉末及び樹脂を混合させた磁性粉末−樹脂複合体を硬化してコイル部を取り囲む磁性体を製造し、磁性体の外側に外部電極を形成して製造されることができる。

特開２００６−２７８４７９号公報

本発明の目的は、チッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）不良を改善することができるコイル電子部品及びその製造方法を提供することである。

本発明の一実施形態によれば、コイル部と、上記コイル部を覆う絶縁膜と、上記絶縁膜で覆われたコイル部を取り囲む磁性体と、上記絶縁膜と磁性体の間に形成されて磁性体のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）を防止する粘着層と、を含むコイル電子部品が提供される。

本発明の一実施形態によれば、磁性体のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）不良を減少させることができる。

本発明の一実施形態によるコイル電子部品のコイル部を示す斜視図である。 図１のＩ‐Ｉ'線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態によるコイル部を形成する工程を示す図である。 本発明の一実施形態による粘着シート及び磁性シートを積層する工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による粘着シート及び磁性シートを積層する工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態による積層体を切断する工程を示す図である。

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誇張されることがある。

コイル電子部品
以下、本発明の一実施形態によるコイル電子部品を説明するにあたり、特に、薄膜型インダクタを例に挙げて説明するが、これに制限されない。

図１は、本発明の一実施形態によるコイル電子部品のコイル部を示す斜視図である。

図１を参照すると、コイル電子部品の一例として電源供給回路の電源ラインに用いられる薄膜型パワーインダクタが示されている。

本発明の一実施形態によるコイル電子部品１００は、コイル部４０、上記コイル部を覆う絶縁膜３０、上記絶縁膜３０で覆われたコイル部４０を取り囲む磁性体５０、及び上記磁性体５０の外側に配置されて上記コイル部４０と電気的に連結された第１の外部電極８１及び第２の外部電極８２を含む。

本発明の一実施形態によるコイル電子部品１００において、「長さ」方向は図１の「Ｌ」方向、「幅」方向は「Ｗ」方向、「厚さ」方向は「Ｔ」方向である。

上記コイル部４０は、基板２０の一面に形成された第１のコイル導体４１と、上記基板２０の一面と対向する他面に形成された第２のコイル導体４２とが連結されて形成される。

上記第１及び第２のコイル導体４１、４２のそれぞれは上記基板２０の同一平面上に形成される平面コイルの形でもよい。

上記第１及び第２のコイル導体４１、４２は、螺旋（ｓｐｉｒａｌ）状に形成されることができる。

上記第１及び第２のコイル導体４１、４２は、基板２０上に電気メッキを施して形成されることができるが、これに制限されない。

上記第１及び第２のコイル導体４１、４２は、電気伝導性に優れた金属を含んで形成され、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）又はこれらの合金などで形成されることができる。

上記基板２０は、例えば、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）基板、フェライト基板又は金属系軟磁性基板などで形成される。

上記基板２０の中央部が除去されて貫通孔が形成され、上記貫通孔に磁性材料が充填されてコイル部４０の内側にコア部５５が形成される。

上記コア部５５が磁性材料で充填されることにより、磁束が通過する磁性体の面積が増加してインダクタンス（Ｌ）を向上させることができる。

但し、上記基板２０が必ずしも含まれるわけではなく、基板を含むことなく金属ワイヤ（ｗｉｒｅ）でコイル部を形成してもよい。

上記第１及び第２のコイル導体４１、４２が絶縁膜３０で被覆されて磁性体５０をなす磁性材料と直接接触しないため、ショート（ｓｈｏｒｔ）不良を防止することができる。

上記絶縁膜３０は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄ）樹脂などの高分子物質、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ、ＰＲ）、金属酸化物などを含むことができるが、これに制限されず、上記第１及び第２のコイル導体４１、４２を取り囲むことによりショート（ｓｈｏｒｔ）を防止することができる絶縁物質であればいずれのものでもよい。

上記コイル部４０を取り囲む磁性体５０は、磁気特性を示す磁性材料であれば特に制限されず、例えば、フェライト又は金属磁性粉末を含むことができる。

本発明の一実施形態によるコイル電子部品１００は、上記絶縁膜３０と磁性体５０の間に、磁性体のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）を防止する粘着層（図１には図示せず）が形成される。本発明の一実施形態による上記粘着層に関する具体的な説明は後述する。

上記第１のコイル導体４１の一端部が伸びて第１の引出部４１'を形成し、上記第１の引出部４１'は磁性体５０の長さ（Ｌ）方向の一端面に露出し、上記第２のコイル導体４２の一端部が伸びて第２の引出部４２'を形成し、上記第２の引出部４２'は磁性体５０の長さ（Ｌ）方向の他端面に露出する。

但し、これに制限されず、上記第１及び第２の引出部４１'、４２'は上記磁性体５０の少なくとも一面に露出してもよい。

上記磁性体５０の端面に露出する上記第１及び第２の引出部４１'、４２'とそれぞれ接続するように、上記磁性体５０の外側に第１及び第２の外部電極８１、８２が形成される。

上記第１及び第２の外部電極８１、８２は、電気伝導性に優れた金属を含んで形成され、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）又はスズ（Ｓｎ）などの単独又はこれらの合金などで形成されることができる。

図２は、図１のＩ‐Ｉ'線に沿う断面図である。

図２を参照すると、本発明の一実施形態によるコイル電子部品１００の磁性体５０は、金属磁性粉末５８を含む。

上記金属磁性粉末５８は、鉄（Ｆｅ）、珪素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニオビウム（Ｎｂ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択されたいずれか一つ以上を含む結晶質又は非晶質金属であればよい。

例えば、上記金属磁性粉末５８はＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系非晶質金属であればよいが、これに制限されない。

上記金属磁性粉末５８の粒径は０．１μｍ〜３０μｍであり、平均粒径の異なる２種以上の金属磁性粉末が混合されることができる。

平均粒径の異なる２種以上の金属磁性粉末を混合することにより、充填率を向上させて高透磁率を確保し、高周波数及び高電流における磁性損失（Ｃｏｒｅ Ｌｏｓｓ）による効率低下を防止することができる。

上記金属磁性粉末５８は、熱硬化性樹脂に分散された形で含まれる。

上記熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂又はポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などであればよい。

上記磁性体５０は、上記金属磁性粉末５８の占める体積率が６０％以上であればよい。

上記金属磁性粉末５８の充填率を向上させて体積率を６０％以上にすることにより、高透磁率を確保することができる。

一方、上記金属磁性粉末５８の充填率が向上するにつれて、上記磁性体５０をなす熱硬化性樹脂の含量が減少し、さらに、コイル電子部品の小型化に伴い、コイル部４０を介して形成されるカバー部５１、５２の厚さが薄くなり、薄くなった部分にチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）が発生するという問題があった。

コイル電子部品１００を製造するにあたり、大量生産のために、複数のコイル部が形成された積層体を製造した後に切断及びグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）して個別のコイル電子部品を形成するが、この際、カバー部５１、５２が薄く形成され且つ熱硬化性樹脂の含量が減少して密着力が足りなくなるため、切断及びグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）工程でカバー部５１、５２が割れたり剥がれたりするなどのチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）不良が発生することがある。

よって、本発明の一実施形態によるコイル電子部品１００では、上記絶縁膜３０と磁性体５０の間に、磁性体のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）を防止する粘着層６０を形成した。これにより、切断及びグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）の際にも、磁性体５０、特に、薄いカバー部５１、５２のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）が発生することを減少させることができる。

本発明の一実施形態による上記粘着層６０は、上記磁性体５０より粘着力が大きい。

したがって、本発明の一実施形態のように絶縁膜３０と磁性体５０の間に上記粘着層６０を形成する場合は、コイル部４０を覆う絶縁膜３０上に磁性体５０を直接形成する場合に比べ、コイル部４０を覆う絶縁膜３０と磁性体５０との粘着力が向上し、チッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）不良を改善することができる。

上記粘着層６０を形成する材料は、上記絶縁膜３０と磁性体５０との粘着力を向上させて磁性体５０のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）を防止し且つコイル電子部品１００の特性を妨害しない材料であればいずれのものでもよい。

なお、図２には上記粘着層６０で絶縁膜３０を覆う形が示されているが、これに制限されず、絶縁膜３０と磁性体５０の間の一部に粘着層６０が形成されてもよく、コア部５５の一部に粘着層６０が形成されてもよい。

コイル電子部品の製造方法
図３は、本発明の一実施形態によるコイル部を形成する工程を示す図である。

図３を参照すると、まず、複数のコイル部４０を形成する。

より詳細には、基板２０にビアホール（図示せず）を形成し、上記基板２０上に開口部を有するメッキレジストを形成した後、上記ビアホール及び開口部をメッキによって導電性金属で充填して、第１及び第２のコイル導体４１、４２、及びこれらを連結するビア（図示せず）を形成する。

上記第１及び第２のコイル導体４１、４２とビアは、電気伝導性に優れた導電性金属、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）又はこれらの合金などで形成されることができる。

但し、コイル部４０の形成方法は、上記メッキ工程に制限されず、金属ワイヤ（ｗｉｒｅ）でコイル部を形成する方法でもよく、印加される電流によって磁束を発生させることができればいずれの方法でもよい。

上記基板２０は、例えば、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）基板、フェライト基板又は金属系軟磁性基板などで形成される。

上記基板２０には、第１及び第２のコイル導体４１、４２が形成されていない領域の中央部が除去されてコア部ホール５５'が形成される。

上記基板２０の除去は、機械的なドリル、レーザードリル、サンドブラスト、パンチング加工などにより行われることができる。

図４ａ及び図４ｂは、本発明の一実施形態による粘着シート及び磁性シートを積層する工程を示す斜視図及び断面図である。

図４ａ及び図４ｂを参照すると、上記第１及び第２のコイル導体４１、４２上に第１及び第２のコイル導体４１、４２を覆う絶縁膜３０を形成する。

上記絶縁膜３０は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄ）樹脂などの高分子物質、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ、ＰＲ）、金属酸化物などを含むことができるが、これに制限されず、上記第１及び第２のコイル導体４１、４２を取り囲むことによりショート（ｓｈｏｒｔ）を防止することができる絶縁物質であればいずれのものでもよい。

上記絶縁膜３０は、スクリーン印刷法、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ、ＰＲ）の露光及び現像工程、スプレー（ｓｐｒａｙ）塗布工程、コイル導体の化学的エッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）などによる酸化などの方法で形成されることができる。

また、上記絶縁膜３０は、化学蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）又は低粘度の高分子コーティング液を用いるディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）法で形成されることもできる。このように形成された絶縁膜３０は、第１及び第２のコイル導体４１、４２の表面の形状の通りに薄くコーティングされて形成されることができる。

次に、上記絶縁膜３０で覆われたコイル部４０の上部及び下部に粘着シート６０'を形成する。

上記粘着シート６０'は、その後に積層される磁性シート５０'より粘着力が大きい。

したがって、本発明の一実施形態のように絶縁膜３０と磁性シート５０'の間に上記粘着シート６０'を形成する場合は、コイル部４０を覆う絶縁膜３０上に磁性シート５０'を直接形成する場合に比べ、コイル部４０を覆う絶縁膜３０と磁性体５０（磁性シート５０'が積層、圧着及び硬化されて形成）との粘着力が向上し、チッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）不良を改善することができる。

上記粘着シート６０'を形成する材料は、上記絶縁膜３０と磁性体５０との粘着力を向上させて磁性体５０のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）を防止し且つコイル電子部品１００の特性を妨害しない材料であればいずれのものでもよい。

次に、上記粘着シート６０'上に磁性シート５０'を積層し、圧着及び硬化して積層体を形成する。

上記磁性シート５０'は、金属磁性粉末５８と、熱硬化性樹脂、バインダー及び溶剤などの有機物とを混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法を用いてキャリアフィルム（ｃａｒｒｉｅｒ ｆｉｌｍ）上に数十μｍの厚さで塗布した後に乾燥してシート（ｓｈｅｅｔ）状に製造されることができる。

上記磁性シート５０'は、金属磁性粉末５８がエポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂又はポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの熱硬化性樹脂に分散された形で製造される。

上記磁性シート５０'を積層し、圧着及び硬化して積層体を形成する。この際、上記コア部ホール５５'を磁性シート５０'で充填してコア部５５を形成する。

図５は、本発明の一実施形態による積層体を切断する工程を示す図である。

図５を参照すると、上記積層体を切断線（Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２）に沿って切断して、各コイル部４０を取り囲む磁性体５０からなる個別のコイル電子部品１００を形成する。

このように、本発明の一実施形態によれば、コイル電子部品１００を製造するにあたり、大量生産のために、複数のコイル部が形成された積層体を製造した後に切断及びグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）して個別のコイル電子部品１００を形成する。

この際、コイル電子部品の小型化に伴いコイル部４０の上部及び下部にカバー部５１、５２が薄く形成され、且つ磁性体５０の高透磁率の具現のために金属磁性粉末５８の充填率を高くし熱硬化性樹脂の含量を減少させることにより密着力が足りなくなるため、切断及びグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）工程で薄くなったカバー部５１、５２が割れたり剥がれたりするなどのチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）不良が発生することがある。

よって、本発明の一実施形態では、上記絶縁膜３０で覆われたコイル部４０の上部及び下部に粘着シート６０'を形成した後に磁性シート５０'を積層することにより、絶縁膜３０と磁性体５０（磁性シート５０'が積層、圧着及び硬化されて形成）との粘着力を向上させ、切断及びグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）の際にも磁性体５０、特に、薄いカバー部５１、５２のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）不良を改善した。

次に、切断された上記磁性体５０の外側に、上記コイル部４０と接続するように第１及び第２の外部電極８１、８２を形成して、コイル電子部品１００を製造する。

なお、上記の説明を除き、上述した本発明の一実施形態によるコイル電子部品の特徴と重複する説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利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 コイル電子部品
２０ 基板
３０ 絶縁膜
４０ コイル部
４１ 第１のコイル導体
４２ 第２のコイル導体
５０ 磁性体
５０' 磁性シート
５１、５２ カバー部
５５ コア部
５８ 金属磁性粉末
６０ 粘着層
６０' 粘着シート
８１ 第１の外部電極
８２ 第２の外部電極

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板の一面に配置されたコイル部と、
   前記コイル部を覆う絶縁膜と、
   前記絶縁膜で覆われたコイル部を取り囲む磁性体と、
   前記絶縁膜と前記磁性体の間に形成されて前記コイル部の上面を覆う領域と、前記コイル部の上面を覆わずに前記基板の一面に配置された領域と、を有する粘着層と、を含み、
   前記コイル部の上面を覆う領域における前記粘着層の上面と前記基板との間の距離が、前記コイル部の上面を覆わずに前記基板の一面に配置された領域における前記粘着層の上面と前記基板との間の距離より大きく、
   前記コイル部のうち少なくとも一部は上面が曲面をなし、前記絶縁膜は前記コイル部の前記曲面に沿って形成され、前記粘着層において前記コイル部の上面を覆う領域の上面は前記コイル部の前記曲面に比べて平坦な形状である、コイル電子部品。
2. 前記粘着層は、前記磁性体より粘着力が大きい、請求項１に記載のコイル電子部品。
3. 前記磁性体は、金属磁性粉末及び熱硬化性樹脂を含む、請求項１又は２に記載のコイル電子部品。
4. 前記磁性体は、金属磁性粉末の占める体積率が６０％以上である、請求項３に記載のコイル電子部品。
5. 前記コイル部は、基板の一面と他面に配置された第１及び第２のコイル導体が連結されて形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のコイル電子部品。
6. 前記第１及び第２のコイル導体は、メッキで形成される、請求項５に記載のコイル電子部品。
7. 基板の一面にコイル部を形成する段階と、
   前記コイル部を覆う絶縁膜を形成する段階と、
   前記絶縁膜で覆われたコイル部の上部に粘着シートを形成する段階と、
   前記粘着シート上に磁性シートを積層し、圧着及び硬化して積層体を形成する段階と、を含み、
   前記粘着シートは、前記絶縁膜と前記磁性シートの間に形成されて前記コイル部の上面を覆う領域と、前記コイル部の上面を覆わずに前記基板の一面に配置された領域と、を有し、
   前記コイル部の上面を覆う領域における圧着後の前記粘着シートの上面と前記基板との間の距離が、前記コイル部の上面を覆わずに前記基板の一面に配置された領域における前記粘着シートの上面と前記基板との間の距離より大きく、
   前記コイル部のうち少なくとも一部は上面が曲面をなし、前記絶縁膜は均一な厚さで前記コイル部の曲面に沿って形成され、
   圧着後の前記粘着シートにおいて前記コイル部の上面を覆う領域の上面は前記コイル部の前記曲面に比べて平坦な形状である、コイル電子部品の製造方法。
8. 前記積層体を切断して、各コイル部を取り囲む磁性体からなる個別のコイル電子部品を形成する段階をさらに含む、請求項７に記載のコイル電子部品の製造方法。
9. 前記粘着シートは、前記磁性シートより粘着力が大きい、請求項７又は８に記載のコイル電子部品の製造方法。
10. 前記磁性シートは、金属磁性粉末及び熱硬化性樹脂を含む、請求項７から９のいずれか一項に記載のコイル電子部品の製造方法。
11. 前記コイル部を形成する段階は、基板の一面と他面にメッキによって第１及び第２のコイル導体を形成する、請求項７から１０のいずれか一項に記載のコイル電子部品の製造方法。
12. 前記粘着シートは、前記積層体を切断する際に、前記磁性体のチッピング（ｃｈｉｐｐｉｎｇ）を防止する、請求項８に記載のコイル電子部品の製造方法。