(57)【要約】【課題】貼り合わせ構造の薄型コイル部品において、異種材料間の接合性を改善する。【解決手段】コイル部品１０は、絶縁基板１８にコイルパターン２０，２２を形成したコイル層１６の両面を、接着性樹脂層１４を介して磁性体板１２，３０で挟み込んだ貼り合せ構造となっており、集合基板１１を複数の単体コイルに分割し、その端面に外部電極を設けて得られる。接着性樹脂層１４を構成する接着性樹脂の物性及び線膨張係数を異種材料の接合に適するように調整することにより、コイル層１６，接着性樹脂層１４，磁性体板１２，３０間の接合強度が増し、接着界面におけるクラックや剥離を防止して部品の高信頼性が得られる。また、絶縁層１８に開口部２４及び２６を設けて、該開口部内で上下の接着性樹脂層１４を接着することとしたので、より接合強度を高めることができる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体板と平面コイルとを接着性樹脂層を介して貼り合せた集合体を複数の単体コイルに分割して得られるコイル部品において、前記接着性樹脂層を構成する接着性樹脂が、
硬化後のガラス転移温度が１３０℃以上，前記磁性体板との線膨張係数の差が前記ガラス転移温度以下で３．５ｐｐｍ／℃以下、同じくガラス転移温度以上で５５ｐｐｍ／℃以下，室温付近でのヤング率が９．０ＧＰａ以下，
であることを特徴とするコイル部品。
【請求項２】
磁性体板と平面コイルとを接着性樹脂層を介して貼り合せた集合体を複数の単体コイルに分割して得られるコイル部品において、前記接着性樹脂層を構成する接着性樹脂が、
未硬化時の揮発成分の含有量が２ｗｔ％以下，
硬化時の収縮率が１％以下，
硬化後のガラス転移温度が１３０℃以上であって、線膨張係数がガラス転移温度以下で２０ｐｐｍ／℃以下，ガラス転移温度以上で６５ｐｐｍ／℃以下、かつ、室温付近でのヤング率が９．０ＧＰａ以下，
であることを特徴とするコイル部品。
【請求項３】
磁性体板と平面コイルとを接着性樹脂層を介して貼り合せた集合体を複数の単体コイルに分割して得られるコイル部品において、
前記接着性樹脂層を構成する接着性樹脂は、２５℃での有限要素法シミュレーションにおける最大主応力の絶対値が、２３０ＭＰａ以下であることを特徴とするコイル部品。
【請求項４】
前記平面コイルは、
絶縁基板の両面に形成されたコイルパターン，
該コイルパターンが形成されていない部分に設けられた少なくとも１ヵ所以上の開口部，
を備えるとともに、前記開口部内で、前記平面コイルの両面の接着性樹脂層が接着ないし接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項５】
前記コイルパターンが、エッチング，電気メッキ又は金属板打抜き片で形成されたことを特徴とする請求項４記載のコイル部品。
【請求項６】
前記開口部を、前記集合体の分割線上に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項７】
前記接着性樹脂層が、絶縁性の磁性体粉を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項８】
前記コイルパターンの引出導体が露出する端面に、外部電極を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のコイル部品。
【請求項９】
前記外部電極を、ドライメッキ，蒸着又は導電性樹脂膜によって形成したことを特徴とする請求項８記載のコイル部品。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のコイル部品の磁性体板の少なくとも一方の面に、回路部品を搭載するための配線基板を接合したことを特徴とする回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクタやトランスなどのコイル部品及びそれを利用した回路装置に関するものであり、更に具体的には、貼り合わせ構造の薄型コイルにおける異種材料接合の信頼性の改善に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
磁性体層でコイル層を挟み込む構造のコイル部品としては、例えば、図６に示す特許文献１に開示されたマイクロコイルがある。同図（Ａ）は、前記コイル層に形成された導体パターンを示す平面図であり、同図（Ｂ）は積層構造を示す断面図である。これらの図に示すように、マイクロコイル１００は、絶縁性基板１０６の両面にスパイラル状の導体パターン１０８，１１０が形成されたコイル層１０５を、絶縁性接着剤（ないし接着層）１０４を介して磁性体板１０２，１１２によって上下から挟み込んだ構成となっている。前記導体パターン１０８及び１１０は、中央側の端部１１４に設けられたスルーホールによって上下で接続している。図示のように、本例においては、絶縁性基板１０６には、絶縁性接着剤１０４が入り込むための開口部は設けられていない。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５７−５０４１０号公報，第２図
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような背景技術では、磁性体板１０２及び１１２，コイル層１０５，絶縁性接着剤１０４が固化した接着層の線膨張係数が一般には異なる。このため、焼結タイプのコイルと比べてローコストに製造できるメリットがある反面で、異種材料間の接合の信頼性に問題がある。すなわち、リフロー半田付け時の熱やヒートサイクル等の温度変化，あるいは経時変化等の影響により、図７に示すように、コイル層１０５と接着層１０４の界面部分，あるいは接着層１０４と磁性体板１０２又は１１２との界面部分にクラックや剥離が生じる（同図（Ｂ）はリフロー前の剥離・クラックが生じていない状態）。これらは、やがて電気的特性の劣化やコイルの破壊に至り、部品としての信頼性が低下する。従って、上述したような異種材料を貼り合わせて接合する構造のコイル部品においては、剥離・クラック等による性能劣化を防止して信頼性を高めることが必要となる。
【０００５】
更に、従来、この種の薄型のコイル部品は、回路基板に実装して使われる形態であるが、コイル部品自体が回路部品を搭載することができれば、小型・薄型の回路装置を少ない工程で提供でき、好都合である。
【０００６】
この発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、貼り合わせ構造の薄型のコイル部品において、異種材料間の接合性を改善し、コイルの性能・強度の低下を防止して部品の信頼性を維持することである。他の目的は、小型・薄型の回路装置を作業性よく生産することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、磁性体板と平面コイルとを接着性樹脂層を介して貼り合せた集合体を複数の単体コイルに分割して得られるコイル部品において、前記接着性樹脂層を構成する接着性樹脂の樹脂物性及び線膨張係数を、平面コイルの基材及び磁性体板との接合に適するように調整したことを特徴とする。主要な形態の一つでは、前記平面コイルの基板に少なくとも１ヶ所以上の開口部を設けて、該開口部内で、前記平面コイルを挟む上下の接着性樹脂層同士が接着ないし接合されることを特徴とする。他の発明は、前記コイル部品の磁性体板の少なくとも一方の面に、回路部品を搭載するための配線基板を接合したことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１＞……以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。最初に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態１について説明する。図１（Ａ）は、部品の外観であり、同図（Ｂ）は製造時における積層構造を示す分解斜視図である。また、同図（Ｃ）は、コイル層を示す平面図である。図２（Ａ）は、前記図１（Ａ）を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断した断面を矢印方向に見た状態を示す断面図である。図２（Ｂ）及び（Ｃ）は、同じく図１（Ａ）を＃Ｂ−＃Ｂ線及び＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断した断面を示している。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態のコイル部品１０は、絶縁基板１８の両面にスパイラル状のコイルパターン２０，２２が形成されたコイル層１６を、接着性樹脂層１４を介して上下から平板状の磁性体板１２及び３０で挟み込んだ薄型の貼り合わせ構造となっている。このようなコイル部品１０は、磁性体板と平面コイルとを接着性樹脂層を介して貼り合せた集合体としての集合基板１１を単体コイルに分割して得られる。
【００１０】
前記コイルパターン２０及び２２は、図２（Ｂ）の断面に示すように、絶縁基板１８の略中央部のスルーホール２８により、表裏の導体が中心側の端部２０Ｂ，２２Ｂで接続されている。また、前記コイルパターン２２の外周側端部には、分割端面に設けられる外部電極３２と接続するための引出電極２２Ａが形成されており、その裏面には引出用の補助電極２０Ｃが形成されている。これら引出電極２２Ａ及び補助電極２０Ｃには、適宜位置にスルーホール２８が形成されており、該スルーホール２８により上下の電極が電気的に接続されている。
【００１１】
一方、他方のコイルパターン２０の外周側端部にも、前記引出電極２２Ａと対向する側に、もう一方の外部電極３２と接続するための引出電極２０Ａが形成されている。該引出電極２０Ａは、その裏面に形成された補助電極２２Ｃとスルーホール２８により接続されている。更に、前記絶縁基板１８の略中央部及び４隅（すなわち、集合基板１１の分割線の交点）には、開口部２４及び２６が形成されている。
【００１２】
前記絶縁基板１８としては、例えば、両面プリント基板を用いる。また、コイルパターン２０及び２２としては、例えば、銅箔などが利用され、磁性体板１２及び３０としては、例えば、厚さ０．２ｍｍ前後のフェライト板などが利用される。接着性樹脂層１４としては、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性の接着性樹脂シートが利用される。また、接着性樹脂層１４は、磁性体粉を含有するものであってもよい。
【００１３】
このようなコイル部品１０の製造方法の一例を示すと、例えば、絶縁基板１８として１００〜３０μｍ厚さのプリプレグを利用した両面Ｃｕ張り基板等を用い、該絶縁基板１８にドリル加工や打抜きプレス加工等によりスルーホール用貫通孔，開口部２４及び２６を形成し、前記スルーホール用貫通孔の内壁に無電解メッキを施してスルーホール２８を形成する。次に、絶縁基板１８の銅箔表面にレジスト塗布，パターン露光，エッチング処理を順次行ってコイルパターン２０及び２２を形成する。コイルパターン２０及び２２を形成したら、接着性樹脂層１４として、熱硬化性の接着性樹脂シートを真空熱プレスにより仮圧着して平坦化し、更に、上下に磁性体板１２及び３０として厚さ０．２ｍｍ前後のフェライト板を用いて上下両面を挟み込み、真空又は減圧状態でプレス成形し、接着性樹脂層１４を硬化させて、集合基板１１を形成する。
【００１４】
そして、前記集合基板１１をダイサーカットして単体コイルに分割する。分割された単体コイルの端面には、コイルパターン２０及び２２から引き出される引出電極２０Ａ，２２Ａ及び補助電極２０Ｃ，２２Ｃが露出するので、この部分に接続用の外部電極３２を形成する。外部電極としては、例えば、スパッタによるドライメッキ電極，導電樹脂による樹脂電極などがある。
【００１５】
以上のようにして製造したコイル部品１０には、コイル層１６の絶縁基板１８の略中央部と四隅に開口部２４及び２６が形成されており、これら開口部２４，２６内で上下両面の接着性樹脂層１４が接着ないし接合されている。このため、コイル層１６と接着性樹脂層１４の界面で剥離が発生してもコイル層１６は接着性樹脂層１４の間に保持され、コイル構造自体が破壊されることなく、安全で信頼性の高い薄型コイル部品を提供することができる。また、接着性樹脂層１４の接着性樹脂に、磁性体粉を含有させることにより、前記開口部２４及び２６内の磁性体粉を含む接着性樹脂層と、上下両面の磁性体板１２，３０とに亘る磁路が形成され、全体として閉磁路構造が形成されたと考えることができる。このため、コイル部品外部への磁束の漏れを抑制することが可能となる。
【００１６】
（１）具体例１……次に、本実施形態の具体例について説明する。上述した方法に基づいて、接着性樹脂層１４を構成する接着性樹脂として、以下の表１に示す物性値を有する接着性樹脂を利用してコイル部品を成形し、リフローサイクル試験を行った。図３には、リフローサイクル試験後の磁性体板３０（又は１２）と接着性樹脂層１４との接合界面の断面状態が示されている。同図（Ａ）は、表１のサンプル１に該当し、同じく同図（Ｂ）及び（Ｃ）は、サンプル２及び３に該当する。なお、試験は、リフロー半田付け時相当の熱処理（最高温度２３０℃，ＩＮ−ＯＵＴ：４分）を各サンプル１〜３それぞれについて１０回行った。
【表１】
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【００１７】
図３に示すように、サンプル１（図３（Ａ））については、最高温度２３０℃，４分のリフローサイクル試験を１０回行っても、樹脂接合界面の剥離・クラックの発生は観察されなかった。このように、接着性樹脂の樹脂物性（硬化後のＴｇ，磁性体板との線膨張係数差，室温付近でのヤング率）をそれぞれ所定の範囲に調整することにより、接着性樹脂層１４と磁性体板３０の接合面での剥離・クラックの発生が抑制される。以上の結果をまとめると、次のようになる。
▲１▼硬化後のＴｇ（ガラス転移温度）：１３０℃以上とする。
▲２▼磁性体板との線膨張係数差：Ｔｇ以下では、３．５ｐｐｍ／℃以下，Ｔｇ以上では５０ｐｐｍ／℃以下とする。更に好ましくは、Ｔｇ以下では、０ｐｐｍ／℃〜３．５ｐｐｍ／℃の範囲が好適である。また、同様に、Ｔｇ以上では０ｐｐｍ／℃〜５０ｐｐｍ／℃の範囲がより好適である。
▲３▼室温（２５℃）でのヤング率：９．０ＧＰａ以下とする。
【００１８】
（２）具体例２……前記例と同様に、接着性樹脂層１４を構成する接着性樹脂として、以下の表２に示す物性値を有する接着性樹脂を利用してコイル部品を成形し、リフローサイクル試験を行った。試験条件は、前記具体例１と同様である。
【表２】
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【００１９】
図３（Ｄ）〜（Ｆ）には、リフローサイクル試験後の磁性体板３０（又は１２）と接着性樹脂層１４との接合界面の断面状態が示されている。同図（Ｄ）は、表２のサンプル１に該当し、同じく同図（Ｅ）及び（Ｆ）は、サンプル２及び３に該当する。図示のように、サンプル１についてのみ、樹脂接合界面の剥離・クラックの発生が観察されなかった。このように、接着性樹脂の樹脂物性（未硬化時の揮発成分の含有量，硬化時の収縮率，硬化後のＴｇ，線膨張係数，室温付近でのヤング率）を規定することにより、接着性樹脂層１４と磁性体板１２及び３０との接合界面での剥離・クラックの発生が抑制されることが分かる。以上の結果をまとめると、次のようになる。
▲１▼未硬化時の揮発成分の含有量：２ｗｔ（重量）％以下（０ｗｔ％以上２ｗｔ％以下）とする。
▲２▼硬化時の収縮率：１％以下（０％以上１％以下）とする。
▲３▼硬化後のＴｇ（ガラス転移温度）：１３０℃以上とする。
▲４▼線膨張係数：Ｔｇ以下で２０ｐｐｍ／℃以下，Ｔｇ以上で６５ｐｐｍ／℃以下とする。
▲５▼室温（２５℃）付近でのヤング率：９．０ＧＰａ以下（０ＧＰａ＜ヤング率≦９．０ＧＰａ）とする。
【００２０】
（３）具体例３……次に、図４を参照して、具体例３について説明する。図４は、リフロー試験における最大主応力とクラック発生率の関係を示す図であり、有限要素法によるシミュレーション例が示されている。同図において、横軸は、最大主応力（ＭＰａ），縦軸はクラック発生率（％）を表している。なお、リフロー半田付けに相当する熱処理試験は、最高温度２３０℃、ＩＮ−ＯＵＴ：４分間の条件下で行った。同図によれば、最大主応力が２５０ＭＰａ以上になると、クラック発生率がほぼ１００％となっており、２３０ＭＰａ以下で、発生率が０％となっている。このように、接着性樹脂の物性値を調整して最大主応力の絶対値を規定することにより、磁性体板と接着層との接合界面での剥離・クラックの発生を抑制することができる。
【００２１】
このように、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）貼り合わせ構造のコイル部品において、接着性樹脂のＴｇ及びヤング率を規定するとともに、接着性樹脂層１４を構成する接着性樹脂と磁性体板１２及び３０との線膨張係数差を規定することとしたので、磁性体板１２，３０と接着性樹脂層１４との界面での剥離・クラックの発生が抑制される。
【００２２】
（２）貼り合わせ構造のコイル部品において、接着性樹脂層１４を構成する接着性樹脂の未硬化時の揮発成分の含有量，硬化時の収縮率，硬化後のＴｇ，線膨張係数，ヤング率の範囲を規定することとしたので、接着性樹脂層１４と絶縁基板１８との接合性が向上し、剥離・クラックの発生が抑制され、コイルの性能や強度の低下を防止することができる。
【００２３】
（３）接着性樹脂の最大応力の絶対値を規定することにより、接着性樹脂層１４と磁性体板１２及び３０との接合界面における剥離・クラックの発生を抑制することができる。
【００２４】
（４）コイル層１６の絶縁基板１８の略中央部に開口部２４を設け、該開口部２４内で上下の接着性樹脂を接着することとしたので、接着性樹脂層１４とコイル層１６の剥離の発生を抑えるアンカーとすることができる。
【００２５】
（５）集合基板１１の分割線の交点に跨って、絶縁基板１８に開口部２６を設け、該開口部２６内で上下の接着性樹脂層１４を接着ないし接合することとしたので、更に、接着性樹脂層１４とコイル層１６の接合強度を増して、安全で信頼性の高い薄型コイルを提供することができる。
【００２６】
（６）接着性樹脂層１４として、磁性体粉を含有する接着性樹脂を利用することにより、前記開口部２４，２６内に充填された接着性樹脂と上下の磁性体板１２，３０とに亘る磁路が形成される。このため、全体として閉磁路構造が形成されたと考えることができ、コイル部品外部への磁束の漏れを抑制することが可能となる。
【００２７】
＜実施形態２＞……次に、図５を参照して、本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、上述した実施形態のコイル部品１０の一方の磁性体板の主面に、回路部品搭載用の配線基板を接合一体化した回路装置を示すものである。図６（Ａ）は、本実施形態の外観を示す斜視図，その＃Ａ’−＃Ａ’線に沿って切断した断面を矢印方向に見た状態が、同図（Ｂ）に示されている。なお、上述した実施形態と同一又は対応する構成要素には、同一の符号を用いることとする。
【００２８】
同図に示すように、本実施形態の回路装置５０は、下部磁性体板１２，接着性樹脂層１４，絶縁基板１８の両面にコイルパターン２０及び２２が形成されたコイル層，接着性樹脂層１４，上部磁性体板３０を貼り合わせてなる薄型のコイル部品５２の磁性体板３０上に、回路部品を搭載するための配線基板５６を、熱硬化性接着剤による接着性樹脂層５４を介してプレス成形して接合して一体化したものである。
【００２９】
配線基板５６としては、配線パターン，絶縁層，部品ランドなどを有する多層プリント基板などが用いられる。該配線基板５６には、例えば、ＩＣ６２やコンデンサ６０などのチップ状電子部品や、チップ状リード端子６４などが、半田バンプなどの接合部６６を介して適宜設けられている。このような回路装置５０の端面には、接続電極５８が設けられており、これによってコイル部品５２の引出電極と配線基板５６の配線パターンとの電気的接続が行われる。なお、コイル部品５２の基本的構造は、上述した実施形態１のコイル部品１０と同様である。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、内部コイルに回路部品を搭載するための配線基板を接合して一体化したことにより、回路装置の小型化，製造工程の短縮などを図ることができる。
【００３１】
＜他の実施形態＞……本発明には数多くの実施形態があり、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例えば、次のようなものも含まれる。
（１）前記形態で示した材料や形状・寸法は一例であり、同様の作用を奏するように設計変更可能である。コイルパターンと絶縁層の積層数や、電極の引出構造などもそれぞれ設計変更可能である。
（２）前記形態の開口部２４及び２６の形状，大きさ，数も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、小口径の孔をメッシュ状に複数設けたようなものであってもよい。また、これら開口部を設ける位置も一例であり、例えば、コイルパターンの間に設けるなど適宜変更してよい。
（３）前記形態では、コイル部品の磁性体板面に配線基板を装着して一体化するととしたが、前記磁性体板上に樹脂付き銅箔等により形成したパターンを貼り付けるようにしてもよい。
（４）前記実施形態２では、マザーボードとの接続にチップ状リードを使用することとしたが、接続電極５８と同様に端面に電極を複数設けて外部との電気的接続を行うようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果がある。
（１）平面コイルの両面に磁性体板を貼り合わせるための接着性樹脂の物性値，前記接着性樹脂と磁性体板との線膨張係数の差，または接着性樹脂の最大応力の絶対値を調整することとしたので、異種材料間の接合の信頼性が増して、これらの接合界面における剥離・クラックの発生を抑えることができる。
【００３３】
（２）平面コイルの基材のコイルパターンが形成されていない部分に、少なくとも１ヵ所以上の開口部を設け、該開口部内で上下の接着性樹脂を接着ないし接合することとしたので、コイル層を挟む上下の樹脂同士が強固に接着され、コイル層と樹脂層の界面で剥離が生じた場合でも、コイル層を樹脂の間に保持し、部品の高信頼性を維持することができる。
【００３４】
（３）回路部品を搭載するための配線基板を、コイル部品の表面に接合して一体化することとしたので、小型・薄型の回路装置を、少ない工程数で作業性よく生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示す図であり、同図（Ａ）は部品の外観図，（Ｂ）は製造時の分解斜視図，（Ｃ）はコイル層の平面図である。
【図２】前記形態の断面を示すであり、同図（Ａ）は、前記図１（Ａ）を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断した断面図，（Ｂ）は、＃Ｂ−＃Ｂ線に沿った断面図，（Ｃ）は、＃Ｃ−＃Ｃ線に沿った断面図である。
【図３】前記形態の接合界面の断面状態を示す図である。
【図４】前記形態の応力シミュレーションの結果を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２を示す図であり、同図（Ａ）は、外観斜視図であり、その＃Ａ’−＃Ａ’線に沿って切断した断面が同図（Ｂ）に示されている。
【図６】背景技術の一例を示す図であり、同図（Ａ）はコイル層を示す平面図，同図（Ｂ）は主要断面図である。
【図７】背景技術のコイル部品の断面の状態を示す図である。
【符号の説明】
１０…コイル部品
１１…集合基板
１２…磁性体板
１４…接着性樹脂層
１６…コイル層
１８…絶縁基板
２０，２２…コイルパターン
２０Ａ，２２Ａ…引出電極
２０Ｂ，２２Ｂ…端部
２０Ｃ，２２Ｃ…補助電極
２４，２６…開口部
２８…スルーホール
３０…磁性体板
３２…外部電極
５０…回路装置
５２…コイル部品
５４…接着性樹脂層
５６…配線基板
５８…接続電極
６０…コンデンサ
６２…ＩＣ
６４…チップ状リード端子
６６…接合部
１００…コイル部品
１０２，１１２…磁性体板
１０４…絶縁性接着剤ないし接着層
１０５…コイル層
１０６…絶縁性基板
１０８，１１０…導体パターン
１１４…端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004146655.tif 000009
【図６】
2004146655.tif 000010
【図７】
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