(57)【要約】      （修正有）【課題】高湿環境下でも素体への固着強度が強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。【解決手段】導線を巻回してコイルを形成する。主に金属磁性粉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２を形成する。また、このコア部の外部電極を形成する部分の少なくとも一部は、表面の平滑度をその周囲の表面の平滑度よりも低下させる。このコア部にコイルと導通する外部電極を形成する。【選択図】図３
2014225590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線を巻回してコイルを形成し、
主に金属磁性粉粉末と樹脂とからなる封止材を用いて、該コイルを内包し、且つ、該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し、
該コア部の外部電極を形成する部分の少なくとも一部の表面の平滑度をその周囲の表面の平滑度よりも低下させ、
該コア部に該コイルと導通する外部電極を形成したことを特徴とする面実装インダクタの製造方法。
【請求項２】
前記外部電極は、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前記コア部の表面上に塗布し、該コア部を熱処理して該金属微粒子を焼結させて該コア部の表面に下地電極を形成して前記コイルと導通させた請求項１に記載の面実装インダクタの製造方法。
【請求項３】
前記樹脂が熱硬化性樹脂からなり、前記熱処理によって、コア部を硬化させると共に前記金属微粒子を焼結させて前記下地電極を形成した請求項２に記載の面実装インダクタの製造方法。
【請求項４】
前記金属微粒子がＡｇ、Ａｕ、Ｃｕのいずれかを含み、その粒径が１００ｎｍよりも小さくした請求項２又は請求項３に記載の面実装インダクタの製造方法。
【請求項５】
前記導電性ペーストにおいて、さらに０．１〜１０μｍの粒径の金属粒子を含み、該導電性ペースト中に含まれる前記金属微粒子と該金属粒子の総和に対して、該金属粒子の割合を３０〜５０ｗｔ％にした請求項４に記載の面実装インダクタの製造方法。
【請求項６】
前記下地電極に含有する金属の含有率を８５〜９８％にした請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の面実装インダクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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外部電極形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１６７０８
【特許文献２】特開平１０−２８４３４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。この様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ている。
【０００５】
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形成した場合、耐湿試験を行うと素体と外部電極の接着強度が劣化し、外部電極が剥離するという問題があった。
【０００６】
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し、素体に焼付けられるため、素体と外部電極の接着強度を強くすることができる。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被膜などが劣化してしまうためこの方法は採用できない。
【０００７】
そこで、本発明では、高湿環境下でも素体への固着強度が強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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、導線を巻回してコイルを形成する。主に金属磁性粉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。また、このコア部の外部電極を形成する部分の少なくとも一部は、表面の平滑度をその周囲の表面の平滑度よりも低下させる。このコア部にコイルと導通する外部電極を形成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高湿環境下でも素体への固着強度が強い外部電極を有する面実装インダクタの製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】本発明の第１の実施例のコア部の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例のコア部を加工した状態のコア部の斜視図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】本発明の第２の実施例のコア部の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例のコア部を加工した状態のコア部の斜視図である。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】本発明の第３の実施例のコア部の斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施例のコア部を加工した状態のコア部の斜視図である。
【図１２】本発明の第３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。
【図１３】本発明の第３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。
【図１４】本発明の第４の実施例のコア部の斜視図である。
【図１５】本発明の第４の実施例のコア部を加工した状態のコア部の斜視図である。
【図１６】本発明の第４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。
【図１７】本発明の第４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。
【図１８】本発明に係るコア部の別の加工状態を示すコア部の斜視図である。
【図１９】本発明に係るコア部のさらに別の加工状態を示すコア部の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の面実装インダクタの製造方法によれば、コア部の外部電極を形成する部分の少なくとも一部の表面粗さがその周囲よりも大きくなるので、導電性ペーストがコア部表面の凹みに侵入すると共に、外部電極と素体の接触が大きくなる。また、本発明の面実装インダクタの製造方法によれば、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することにより、導電性ペーストを構成する金属微粒子がコア部表面の凹みにより侵入しやすくなると共に、外部電極と素体の接触が大きくなる。さらに、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用いることにより、低温で金属微粒子同士や金属粒子と内部の導体が焼結された状態となり、高湿環境化においても直流抵抗が劣化することがない。
【実施例】
【００１２】
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。
【００１３】
図１〜図５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の実施例のコア部を加工した状態のコア部の斜視図を示す。図４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５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。
【００１４】
まず、自己融着性の被膜を有する断面が平角形状の導線を用いてコイルを形成する。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被膜としてイミド変成ポリウレタン層を有するものを用いた。自己融着性の被膜は、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。
【００１５】
次に、封止材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。
【００１６】
次に、露出する両端部１ａの表面の被膜を機械剥離によって除去した後、図３に示す様に、コア部２の外部電極を形成する部分全体をレーザ、ブラスト処理、研磨等を用いてその表面に存在する樹脂成分等を除去して表面を荒らし、コア部２の外部電極を形成する部分全体の表面粗さをその周囲よりも大きくする。これにより、コア部２の外部電極を形成する部分全体の表面の平滑度がその周囲の表面の平滑度よりも低下する。
【００１７】
次に、図４に示す様にこのコア部２の外部電極を形成する部分に導電性ペースト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、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を用いた。また、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。
【００１８】
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、導電性ペースト中の熱硬化性樹脂を硬化させる。これにより、導電性ペーストの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熱硬化性樹脂の硬化による収縮応力を利用して接触させて導通させる。また、導電性ペースト中の熱硬化性樹脂と金属粒子が、コア部２の表面を荒らした部分に形成されたコア部表面の凹みに侵入した状態で、導電性ペースト３がコア部２に固着される。
【００１９】
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５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。
【００２０】
（第２の実施例）
図６〜図９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６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７に第２の実施例のコア部を加工した状態のコア部の斜視図を示す。図８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９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。
【００２１】
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６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１２の対向する側面上に露出するようにする。
【００２２】
次に、露出する両端部１１ａの表面の被膜を機械剥離によって除去した後、図７に示す様に、コア部１２の外部電極を形成する部分全体をレーザ、ブラスト処理、研磨等を用いてその表面に存在する樹脂成分等を除去して表面を荒らし、コア部１２の外部電極を形成する部分全体の表面粗さをその周囲よりも大きくする。これにより、コア部１２の外部電極を形成する部分全体の表面の平滑度がその周囲の表面の平滑度よりも低下する。
【００２３】
次に、図８に示す様にこのコア部１２の外部電極を形成する部分に、第１の実施例で用いた導電性ペースト１３を印刷法でＬ字状に塗布する。この導電性ペースト１３を塗布したコア部１２を２００℃で熱処理し、コア部１２を硬化させるとともに、導電性ペースト中の熱硬化性樹脂を硬化させる。これにより、導電性ペーストの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熱硬化性樹脂の硬化による収縮応力を利用して接触させて導通させる。また、導電性ペースト中の熱硬化性樹脂と金属粒子がコア部１２の表面を荒らした部分に形成されたコア部表面の凹みに侵入した状態で、導電性ペースト１３がコア部１２に固着される。
【００２４】
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９に示すようなＬ字状の外部電極１４を有する面実装インダクタを得る。
【００２５】
（第３の実施例）
図１０〜図１３を参照しながら、本発明の第３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１０に本発明の第３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１１に第３の実施例のコア部を加工した状態のコア部の斜視図を示す。図１２に第３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１３に本発明の第３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。
【００２６】
まず、自己融着性の被膜を有する断面が平角形状の導線をその両端部２１ａ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２１を作成する。次に、封止材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１０に示すようなコイルを内包するコア部２２を成形する。このとき、コイルの端部２１ａはコア部２２の表面上に露出するようにする。
【００２７】
次に、露出する両端部２１ａの表面の被膜を機械剥離によって除去した後、図１１に示す様にコア部２２の外部電極を形成する部分全体をレーザ、ブラスト処理、研磨等を用いてその表面に存在する樹脂成分等を除去して表面を荒らし、コア部２２の外部電極を形成する部分全体の表面粗さをその周囲よりも大きくする。これにより、コア部２２の外部電極を形成する部分全体の表面の平滑度がその周囲の表面の平滑度よりも低下する。
【００２８】
次に、図１２に示す様にこのコア部２２の外部電極を形成する部分に導電性ペースト２３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。
【００２９】
次に、導電性ペースト２３を塗布したコア部２２を２００℃で熱処理し、コア部２２を硬化させると共に導電性ペースト２３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、第１の実施例や第２の実施例の様に金属粒子同士または金属粒子と導線の接触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、金属微粒子を単に接触したもの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、コア部や導線の被膜へのダメージが少ない。また、導電ペースト中のＡｇ微粒子がコア部２２の表面を荒らした部分に形成されたコア部表面の凹みに侵入した状態で、導電性ペースト２３が焼結され、導電性ペーストがコア部２２に固着される。このコア部２２に固着された導電性ペーストの金属の含有量は８５〜９８％となった。
【００３０】
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２４を形成し、図１３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。
【００３１】
（第４の実施例）
図１４〜図１７を参照しながら、本発明の第４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１４に本発明の第４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１５に第４の実施例のコア部を加工した状態のコア部の斜視図を示す。図１６に第４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１７に本発明の第４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。
【００３２】
まず、第３の実施例で用いた導線をその両端部３１ａ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３１を作成する。本実施例ではコイル３１の端部３１ａは、コイル３１の巻回部を挟んで対向するように引き出す。次に、第３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１４に示すようなコイル３１を内包するコア部３２を成形する。このとき、コイルの端部３１ａはコア部３２の対向する側面上に露出するようにする。
【００３３】
次に、露出する両端部３１ａの表面の被膜を機械剥離によって除去した後、図１５に示す様に、コア部３２の外部電極を形成する部分全体をレーザ、ブラスト処理、研磨等を用いてその表面に存在する樹脂成分等を除去して表面を荒らし、コア部３２の外部電極を形成する部分全体の表面粗さをその周囲よりも大きくする。これにより、コア部３２の外部電極を形成する部分全体の表面の平滑度がその周囲の表面の平滑度よりも低下する。
【００３４】
次に、図１６に示す様にこのコア部３２の外部電極を形成する部分に導電ペースト３３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微粒子の割合は、粒径が１０ｎｍ以下のＡｇ微粒子と、粒径が０．１〜１０μｍのＡｇ微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。
【００３５】
次に、この導電性ペースト３３を塗布したコア部３２を２００℃で熱処理し、コア部３２を硬化させると共に導電ペースト３３中のＡｇ微粒子を焼結させる。この時、導電ペースト中のＡｇ微粒子がコア部３２の表面を荒らした部分に形成されたコア部表面の凹みに侵入した状態で、導電性ペースト３３が焼結され、導電性ペーストがコア部３２に固着される。また、このコア部３２に固着された導電性ペーストの金属の含有量は８５〜９８％となった。
【００３６】
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３４を形成し、図１７に示すような面実装インダクタを得る。
【００３７】
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、絶縁被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。
【００３８】
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。
【００３９】
上記実施例では、コイルの端部表面の被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被膜を剥離してもよい。
【００４０】
上記実施例では、コア部の外部電極を形成する部分全体をレーザ、ブラスト処理、研磨等を用いてその表面に存在する樹脂成分等を除去して表面を荒らし、コア部の外部電極を形成する部分全体の表面の平滑度をその周囲の表面の平滑度よりも低下させたが、例えば、第１の実施例と第３の実施例において、図１８に示す様にコア部の上下面のみ外部電極を形成する部分の表面の平滑度をその周囲の表面の平滑度よりも低下させてもよい。また、第１乃至第４の実施例において、図１９に示す様にコア部の底面の外部電極を形成する部分の一部の表面の平滑度をその周囲の表面の平滑度よりも低下させてもよい。さらに、コア部の底面全体の平滑度を他の面の平滑度よりも低下させ、このコア部に外部電極を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１、１１、２１、３１：コイル（１ａ、１１ａ、２１ａ、３１ａ：端部）
２、１２、２２、３２：コア部
３、１３、２３、３３：導電性ペースト
４、１４、２４、３４：外部電極
【図１】
2014225590.tif 000003
【図２】
2014225590.tif 000004
【図３】
2014225590.tif 000005
【図４】
2014225590.tif 000006
【図５】
2014225590.tif 000007
【図６】
2014225590.tif 000008
【図７】
2014225590.tif 000009
【図８】
2014225590.tif 000010
【図９】
2014225590.tif 000011
【図１０】
2014225590.tif 000012
【図１１】
2014225590.tif 000013
【図１２】
2014225590.tif 000014
【図１３】
2014225590.tif 000015
【図１４】
2014225590.tif 000016
【図１５】
2014225590.tif 000017
【図１６】
2014225590.tif 000018
【図１７】
2014225590.tif 000019
【図１８】
2014225590.tif 000020
【図１９】
2014225590.tif 000021