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JP2019041032A - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

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Masahiro Nakajima
昌宏 中島
謙一 比蓮▲崎▼
Kenichi Hirensaki
謙一 比蓮▲崎▼
眞 遠藤
Makoto Endo
眞 遠藤
将典 鈴木
Masanori Suzuki
将典 鈴木
朋永 西川
Tomonaga Nishikawa
朋永 西川
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Abstract

【課題】磁性樹脂層を備えた電子部品においてアンダーフィルの流動性を高める。
【解決手段】基材11の主面11a上に形成されたコイルパターンCと、コイルパターンCを埋め込むよう基材11の主面11a上に形成された磁性樹脂層12と、磁性樹脂層12の表面12aの第1の領域12aに形成され、磁性樹脂層12の表面12aよりも平滑性の高い絶縁コート層40と、磁性樹脂層12の表面12aの第2の領域12aに形成され、コイルパターンCに接続された端子電極31,32とを備える。これにより、磁性樹脂層12と実装基板が向かい合うよう実装した後、実装基板と電子部品の隙間にアンダーフィルを供給すれば、この隙間にアンダーフィルを容易に流動させることが可能となる。しかも、表面粗さの大きい磁性樹脂層12の表面12aに端子電極31,32が形成されていることから、アンカー効果によって端子電極31,32の密着性が向上する。
【選択図】図2

Description

本発明は電子部品及びその製造方法に関し、特に、受動素子部を埋め込む磁性樹脂層を備えた電子部品及びその製造方法に関する。
一般的な電子部品は、基材の表面に受動素子部が形成され、この受動素子部が絶縁部材で覆われた構造を有していることが多い。電子部品の中でも、コイル部品のように高い磁気特性が要求される電子部品においては、特許文献1に記載されているように、基材としてフェライトなどの磁性材料が用いられるとともに、受動素子部を覆う絶縁部材として磁性樹脂が用いられることがある。これによれば、基材と磁性樹脂層によって閉磁路が形成されることから、高い磁気特性を得ることが可能となる。
特開2011−14747号公報
しかしながら、磁性樹脂には金属磁性粒子などの磁性フィラーが含まれているため、一般的な絶縁樹脂と比べると、表面粗さが大きく平滑性が低い。このため、特許文献1に記載された電子部品のように、磁性樹脂層と実装基板が向かい合うよう実装するタイプの電子部品においては、実装基板と電子部品との隙間に埋めるためのアンダーフィルの流動が阻害されるという問題があった。
したがって、本発明の目的は、受動素子部を埋め込む磁性樹脂層を備えた電子部品であって、アンダーフィルが流動しやすい電子部品を提供することである。また、本発明の他の目的は、このような電子部品の製造方法を提供することである。
本発明による電子部品は、基材と、基材の主面上に形成された受動素子部と、受動素子部を埋め込むよう基材の主面上に形成され、基材の主面と平行な表面を有する磁性樹脂層と、磁性樹脂層の表面の第1の領域に形成され、磁性樹脂層の表面よりも平滑性の高い絶縁コート層と、磁性樹脂層の表面の第2の領域に形成され、受動素子部に接続された端子電極とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、磁性樹脂層の表面に平滑性の高い絶縁コート層が設けられていることから、磁性樹脂層と実装基板が向かい合うよう実装した後、実装基板と電子部品の隙間にアンダーフィルを供給すれば、この隙間にアンダーフィルを容易に流動させることが可能となる。しかも、表面粗さの大きい磁性樹脂層の表面に端子電極が形成されていることから、アンカー効果によって端子電極の密着性が向上する。
本発明において、絶縁コート層は絶縁樹脂を含むものであっても構わない。これによれば、スクリーン印刷法など低コストな工程によって、平滑性の高い絶縁コート層を形成することが可能となる。この場合、絶縁コート層は無機フィラーをさらに含むものであっても構わない。これによれば、絶縁コート層の熱膨張係数を低下させることが可能となる。
本発明において、磁性樹脂層は金属磁性粒子を含むものであっても構わない。これによれば、磁性樹脂層の透磁率を大幅に高めることが可能となる。
本発明において、磁性樹脂層の表面は、露出することなく、全面が端子電極又は絶縁コートで覆われていても構わない。これによれば、平滑性の低い磁性樹脂層の表面の全面が覆われるため、アンダーフィルの流動性をより高めることが可能となる。
本発明において、磁性樹脂層は基材の主面に対して垂直な第1の側面をさらに有し、端子電極は磁性樹脂層の表面及び第1の側面に連続的に形成されていても構わない。これによれば、ハンダを用いて基板に実装した場合にハンダのフィレットが形成されることから、実装信頼性を高めることが可能となる。この場合、磁性樹脂層は基材の主面に対して垂直であり、且つ第1の側面に対して垂直な第2の側面をさらに有し、磁性樹脂層の第2の側面は、端子電極に覆われることなく全面が露出していても構わない。これによれば、製造プロセスが簡素化されるため、製造コストを低減することが可能となる。
本発明において、端子電極は第1及び第2の端子電極を含み、受動素子部はコイルパターンを含み、コイルパターンの一端は第1の端子電極に接続され、コイルパターンの他端は第2の端子電極に接続されるものであっても構わない。これによれば、インダクタンス素子などのコイル部品を提供することが可能となる。この場合、端子電極は、磁性樹脂層の表面の第3の領域に形成された第3の端子電極をさらに含むものであっても構わない。これによれば、実装強度や放熱性を高めることが可能となる。
本発明において、端子電極と絶縁コート層の膜厚は互いに異なっていても構わない。つまり、端子電極と絶縁コート層の膜厚が一致していることは必須でなく、求められる特性に応じて、端子電極及び絶縁コート層の膜厚を個別に設計することが可能である。
本発明による電子部品の製造方法は、基材の主面上に受動素子部を形成する工程と、受動素子部を埋め込むよう基材の主面上に磁性樹脂層を形成する工程と、基材の主面と平行な磁性樹脂層の表面の第1の領域に、磁性樹脂層の表面よりも平滑性の高い絶縁コート層を形成する工程と、磁性樹脂層の表面のうち、絶縁コート層で覆われていない第2の領域に、受動素子部に接続された端子電極を無電解めっき法によって選択的に形成する工程とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、アンダーフィルが流動しやすい電子部品を提供できるとともに、絶縁コート層をマスクとした無電解めっき法によって端子電極を形成していることから、製造プロセスを簡素化することが可能となる。
本発明において、端子電極を形成する工程の前に、磁性樹脂層の表面を研磨する工程をさらに備えていても構わない。これによれば、磁性樹脂層の表面に金属磁性粒子などの磁性材料が露出することから、無電解めっきによる端子電極の形成がより容易となる。この場合、端子電極を形成する工程の前に、磁性樹脂層に溝を形成することによって、磁性樹脂層の側面及び受動素子部の一部を露出させる工程をさらに備え、端子電極を形成する工程においては、磁性樹脂層の側面にも端子電極を形成しても構わない。これによれば、磁性樹脂層の表面と側面に端子電極を同時に形成することが可能となる。
このように、本発明によれば、アンダーフィルが流動しやすい電子部品及びその製造方法を提供することが可能となる。
図1は、本発明の第1の実施形態による電子部品100の外観を示す略斜視図である。 図2は、電子部品100の略断面図である。 図3(a)〜(c)は、電子部品100の製造方法を説明するための工程図である。 図4(a)〜(c)は、電子部品100の製造方法を説明するための工程図である。 図5は、第1の実施形態の第1の変形例による電子部品101の外観を示す略斜視図である。 図6は、第1の実施形態の第2の変形例による電子部品102の外観を示す略斜視図である。 図7は、第1の実施形態の第3の変形例による電子部品103の外観を示す略斜視図である。 図8は、本発明の第2の実施形態による電子部品200の外観を示す略斜視図である。 図9は、電子部品200の製造方法を説明するための工程図である。 図10は、第2の実施形態の変形例による電子部品201の外観を示す略斜視図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態による電子部品100の外観を示す略斜視図であり、図2は、電子部品100の略断面図である。
本実施形態による電子部品100は2端子型のコイル部品であり、基材11と、基材11の主面11a上に形成された受動素子部であるコイルパターンCと、絶縁樹脂20を介してコイルパターンCを覆う磁性樹脂層12と、コイルパターンCの一端C1及び他端C2にそれぞれ接続された端子電極31,32と、磁性樹脂層12の表面12aに形成された絶縁コート層40とを備える。
基材11はxy面を主面11aとする板状体であり、コイルパターンCを形成するための支持体としての役割を果たす。基材11の材料については特に限定されないが、本実施形態のように受動素子部がコイルパターンCである場合には、磁性樹脂やフェライトなどの磁性材料を用いることが好ましい。特に限定されるものではないが、本実施形態においては、基材11のz方向における高さが磁性樹脂層12のz方向における高さよりも小さい。これは、後述する製造プロセスにおいて、基材11の裏面が研磨されることによる。
コイルパターンCは銅(Cu)などの良導体からなり、図2に示す例では、4ターンの平面スパイラルパターンをz方向に2段重ねることによって合計8ターン構成を有している。コイルパターンCの一端C1は磁性樹脂層12の側面12bから露出し、端子電極31に接続される。同様に、コイルパターンCの他端C2は磁性樹脂層12の側面12bから露出し、端子電極32に接続される。これにより、本実施形態による電子部品100は、2つの端子電極31,32を有する2端子型のコイル部品として利用することができる。
磁性樹脂層12は、絶縁樹脂20を介してコイルパターンCを埋め込むよう、基材11の主面11a上に形成されている。磁性樹脂層12は、絶縁性の樹脂材料と金属磁性粒子などの磁性材料を混合してなる複合材料であり、一般的な絶縁樹脂とは異なり、比較的高い透磁率を有している。その一方で、透磁率を高めるためには、比較的径の大きな磁性材料を添加する必要があり、その結果、一般的な絶縁樹脂と比べて表面粗さが大きくなる傾向がある。図2に示すように、磁性樹脂層12はコイルパターンCの上部を覆う部分、コイルパターンCの内径部に埋め込まれた部分、並びに、コイルパターンCの外周方向に設けられた部分を有しており、基材11とともに閉磁路を構成する。
磁性樹脂層12は、xy平面を有する表面12aと、yz平面を有する側面12bと、xz平面を有する側面12cを有する。磁性樹脂層12の表面12aは、x方向における略中央部に位置する第1の領域12aと、第1の領域12aのx方向における両側に位置する第2の領域12aを有し、第1の領域12aには絶縁コート層40が形成され、第2の領域12aには端子電極31,32が形成されている。本実施形態においては、磁性樹脂層12の表面12aが絶縁コート層40又は端子電極31,32によって完全に覆われており、したがって、磁性樹脂層12の表面12aは外部に露出していない。尚、図2においては、絶縁コート層40の膜厚T1と端子電極31,32の膜厚T2がほぼ等しい例が示されているが、本発明においてこの点は必須でない。したがって、要求される特性に応じて、T1>T2に設計しても構わないし、T1<T2に設計しても構わない。
磁性樹脂層12の側面12bには、端子電極31又は端子電極32が形成されている。端子電極31,32は、いずれも磁性樹脂層12の表面12aと側面12bに連続的に形成されたL字型形状を有している。図1及び図2は、本実施形態による電子部品100を実装時とは上下反転させて表示しており、実際に基板に実装する際には、磁性樹脂層12の表面12aが基板と向かい合うよう実装される。このため、ハンダを用いて電子部品100を実装基板に実装すると、端子電極31,32のうち磁性樹脂層12の表面12aに形成された部分は基板上のランドパターンと向かい合い、端子電極31,32のうち磁性樹脂層12の側面12bに形成された部分には、ハンダのフィレットが形成されることになる。
磁性樹脂層12の側面12cは、絶縁コート層40や端子電極31,32に覆われることなく、全面が露出している。
絶縁コート層40は、磁性樹脂層12の表面12aよりも平滑性の高い材料からなり、実装後においてアンダーフィルの流動性を高める役割を果たす。平滑性は表面粗さによって定義することができる。つまり、絶縁コート層40の表面粗さは、磁性樹脂層12の表面12aの表面粗さよりも小さい。
絶縁コート層40の材料については、磁性樹脂層12の表面12aよりも平滑性の高い材料である限り特に限定されず、絶縁樹脂や無機材料を用いることができる。製造コストなどを考慮すれば、絶縁コート層40の材料としては樹脂材料を選択することが好ましく、熱膨張係数を低減するためにシリカなどの無機フィラーを添加しても構わない。無機フィラーを添加する場合、絶縁コート層40の表面粗さが磁性樹脂層12の表面12aの表面粗さを超えないよう、粒子径の小さい無機フィラーを用いることが好ましい。一例として、粒子径が5〜10μm程度の無機フィラーを絶縁コート層40に添加すれば、金属磁性粒子を含む磁性樹脂層12よりも十分に高い平滑性を確保することができる。
このように、本実施形態による電子部品100は、実装時において基板と向かい合う面に平滑性の高い絶縁コート層40が設けられていることから、表面粗さの大きい磁性樹脂層12によってアンダーフィルの流動性が阻害されることがない。しかも、表面粗さの大きい磁性樹脂層12の表面12aに端子電極31,32が直接形成されていることから、アンカー効果によって端子電極31,32の密着性を高めることが可能となる。
次に、本実施形態による電子部品100の製造方法について説明する。
まず、図3(a)に示すように、集合基板11Aの表面に複数のコイルパターンCを形成した後、全面に磁性樹脂層12を形成することによってコイルパターンCを埋め込む。集合基板11Aは、最終的に基材11となる部分であり、この時点では磁性樹脂層12よりも厚みが大きくても構わない。特に限定されるものではないが、磁性樹脂層12を形成した後、その表面12aを研磨することによって、磁性樹脂層12に含まれる金属磁性粒子を露出させることが好ましい。
次に、図3(b)に示すように、磁性樹脂層12の表面12aのうち、第1の領域12aに絶縁コート層40を形成する。絶縁コート層40の形成方法については特に限定されないが、樹脂材料を用いる場合にはスクリーン印刷法によって形成することが好ましい。これにより、磁性樹脂層12の表面12aは、第1の領域12aが絶縁コート層40によって覆われ、第2の領域12aが露出した状態となる。
次に、図3(c)に示すように、磁性樹脂層12の表面12a側から、y方向に延在する溝51を形成することによって、磁性樹脂層12をx方向に分離する。溝51の形成は、ダイシングやサンドブラストなどによって行うことができる。溝51は集合基板11Aに達しており、これにより集合基板11Aの上部は、溝51によってx方向に分離される。溝51を形成すると、溝51の内壁に磁性樹脂層12の側面12bが露出するとともに、コイルパターンCの一端C1及び他端C2が露出する。磁性樹脂層12の側面12bからは、磁性樹脂層12に含まれる金属磁性粒子が露出する。
次に、図4(a)に示すように、無電解めっきを施すことによって、磁性樹脂層12の表面12aの第2の領域12a及び側面12bに端子電極31,32を形成する。無電解めっきに際しては、絶縁コート層40で覆われた部分に導電膜が形成されないよう、めっき液の組成を調整することによって、磁性樹脂層12の表面12aの第2の領域12a及び側面12bに端子電極31,32を選択的に形成する必要がある。実際には、磁性樹脂層12の表面12a及び側面12bは、表面粗さが大きく、且つ、金属磁性粒子が露出していることからめっき膜が非常に形成されやすい一方、絶縁コート層40の表面は平滑性が高いことからめっき膜は形成されにくい。これにより、コイルパターンCの一端C1及び他端C2に接続された端子電極31,32が完成する。
次に、図4(b)に示すように、磁性樹脂層12の表面12a側から、x方向に延在する溝52を形成することによって、磁性樹脂層12をy方向に分離する。溝52の形成は、ダイシングやサンドブラストなどによって行うことができる。溝52は集合基板11Aに達しており、これにより集合基板11Aの上部は、溝52によってy方向に分離される。溝52を形成すると、溝52の内壁に磁性樹脂層12の側面12cが露出する。
そして、図4(c)に示すように、溝51,52に達するまで集合基板11Aを裏面側から研磨することによって個片化すれば、複数の電子部品100が多数個取りされる。
このように、本実施形態による電子部品100の製造方法によれば、絶縁コート層40をマスクとした無電解めっき法によって端子電極31,32を形成していることから、磁性樹脂層12の表面12a及び側面12bに端子電極31,32を一工程で同時に形成することが可能となる。つまり、絶縁コート層40は、製造過程においては無電解めっきのマスクとして機能し、完成後はアンダーフィルの流動性を高めるという、2つの役割を果たすことになる。
図5は、本実施形態の第1の変形例による電子部品101の外観を示す略斜視図である。第1の変形例による電子部品101においては、端子電極31,32のエッジが絶縁コート層40側に突出しており、これにより端子電極31,32の面積が拡大されている。本変形例が例示するように、端子電極31,32と絶縁コート層40の境界は直線的である必要は無く、端子電極31,32のエッジを絶縁コート層40側に突出させることによって端子電極31,32の面積を拡大しても構わない。これによれば、実装基板に設けられたランドパターンとの接触面積が増大することから、端子部分における接続抵抗が低減されるとともに、実装強度を高めることが可能となる。
図6は、本実施形態の第2の変形例による電子部品102の外観を示す略斜視図である。第2の変形例による電子部品102においては、絶縁コート層40のエッジが端子電極31,32側に突出しており、これにより端子電極31,32の面積が低減されている。これによれば、コイルパターンCによって生じる磁束が端子電極31,32と鎖交することによる渦電流を低減することが可能となる。
図7は、本実施形態の第3の変形例による電子部品103の外観を示す略斜視図である。第3の変形例による電子部品103においては、磁性樹脂層12の表面12aの第3の領域12aに別の端子電極33が2つ形成されている。2つの端子電極33は、端子電極31,32とは平面視で分離されており、図7に示す例では、x方向に延在する辺に沿って配置されている。端子電極33は、コイルパターンCなどの受動素子部と電気的に接続されていても構わないし、接続されていなくても構わない。端子電極33と受動素子部を接続しない場合、端子電極33はダミー端子として用いられ、実装強度や放熱性を高める役割を果たす。また、端子電極33の位置は図7に示す例に限らず、平面視で周囲が絶縁コート層40で囲まれるよう、磁性樹脂層12の表面12aの中央部に配置しても構わない。
<第2の実施形態>
図8は、本発明の第2の実施形態による電子部品200の外観を示す略斜視図である。
図8に示すように、第2の実施形態による電子部品200は、磁性樹脂層12の角部が円弧状に除去されているとともに、除去された部分の内壁部分に端子電極31,32が形成された構成を有している。その他の構成は、第1の実施形態による電子部品100と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
第2の実施形態による電子部品200は、xy平面及びyz平面だけでなく、円弧状に除去された磁性樹脂層12の角部の内壁部分にも端子電極31,32が形成されているため、第1の実施形態よりもハンダのフィレットの広がりが大きくなる。これにより、基板への実装強度をより高めることが可能となる。
第2の実施形態による電子部品200の製造方法は次の通りである。まず、図3(a),(b)を用いて説明した工程を経た後、図9に示すように、y方向に延在する溝51及び角部に相当する位置に円形の溝53を形成する。溝51,53は、サンドブラストを用いて形成する場合には同時に形成することができる。或いは、ダイシングによって溝51を形成した後、ドリルなどを用いて溝53を形成しても構わない。その後は、図4(a)〜(c)を用いて説明した工程を実施すれば、第2の実施形態による電子部品200が完成する。このように、無電解めっき法によって端子電極31,32を形成する前に、磁性樹脂層12に溝53を形成しておけば、溝53の内壁部分に端子電極31,32の一部を形成することが可能となる。
図10は、本実施形態の変形例による電子部品201の外観を示す略斜視図である。変形例による電子部品201においては、磁性樹脂層12の側面12cにも溝が形成されており、その内壁部分に別の端子電極33が2つ形成されている。端子電極33は、図7に示した変形例において説明したとおりであり、コイルパターンCなどの受動素子部と電気的に接続されていても構わないし、接続されていなくても構わない。このように、磁性樹脂層12の側面12cに溝を形成すれば、磁性樹脂層12の側面12cにも端子電極33を形成することが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記の各実施形態では、8ターンのスパイラルパターンからなるコイルパターンCによって受動素子部が構成されているが、本発明において、受動素子部の具体的なパターン形状がこれに限定されるものではない。
11 基材
11A 集合基板
11a 基材の主面
12 磁性樹脂層
12a 磁性樹脂層の表面
12a 第1の領域
12a 第2の領域
12a 第3の領域
12b,12c 磁性樹脂層の側面
20 絶縁樹脂
31〜33 端子電極
40 絶縁コート層
51〜53 溝
100〜103,200,201 電子部品
C コイルパターン
C1 コイルパターンの一端
C2 コイルパターンの他端

Claims (13)

  1. 基材と、
    前記基材の主面上に形成された受動素子部と、
    前記受動素子部を埋め込むよう前記基材の前記主面上に形成され、前記基材の前記主面と平行な表面を有する磁性樹脂層と、
    前記磁性樹脂層の前記表面の第1の領域に形成され、前記磁性樹脂層の前記表面よりも平滑性の高い絶縁コート層と、
    前記磁性樹脂層の前記表面の第2の領域に形成され、前記受動素子部に接続された端子電極と、を備えることを特徴とする電子部品。
  2. 前記絶縁コート層は、絶縁樹脂を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記絶縁コート層は、無機フィラーをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の電子部品。
  4. 前記磁性樹脂層は、金属磁性粒子を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子部品。
  5. 前記磁性樹脂層の前記表面は、露出することなく、全面が前記端子電極又は前記絶縁コートで覆われていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電子部品。
  6. 前記磁性樹脂層は、前記基材の前記主面に対して垂直な第1の側面をさらに有し、
    前記端子電極は、前記磁性樹脂層の前記表面及び前記第1の側面に連続的に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電子部品。
  7. 前記磁性樹脂層は、前記基材の前記主面に対して垂直であり、且つ前記第1の側面に対して垂直な第2の側面をさらに有し、
    前記磁性樹脂層の前記第2の側面は、前記端子電極に覆われることなく全面が露出していることを特徴とする請求項6に記載の電子部品。
  8. 前記端子電極は第1及び第2の端子電極を含み、
    前記受動素子部はコイルパターンを含み、
    前記コイルパターンの一端は前記第1の端子電極に接続され、前記コイルパターンの他端は前記第2の端子電極に接続されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電子部品。
  9. 前記端子電極は、前記磁性樹脂層の前記表面の第3の領域に形成された第3の端子電極をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の電子部品。
  10. 前記端子電極と前記絶縁コート層の膜厚が互いに異なることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電子部品。
  11. 基材の主面上に受動素子部を形成する工程と、
    前記受動素子部を埋め込むよう前記基材の前記主面上に磁性樹脂層を形成する工程と、
    前記基材の前記主面と平行な前記磁性樹脂層の表面の第1の領域に、前記磁性樹脂層の前記表面よりも平滑性の高い絶縁コート層を形成する工程と、
    前記磁性樹脂層の前記表面のうち、前記絶縁コート層で覆われていない第2の領域に、前記受動素子部に接続された端子電極を無電解めっき法によって選択的に形成する工程と、を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
  12. 前記端子電極を形成する工程の前に、前記磁性樹脂層の前記表面を研磨する工程をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の電子部品の製造方法。
  13. 前記端子電極を形成する工程の前に、前記磁性樹脂層に溝を形成することによって、前記磁性樹脂層の側面及び前記受動素子部の一部を露出させる工程をさらに備え、
    前記端子電極を形成する工程においては、前記磁性樹脂層の前記側面にも前記端子電極を形成することを特徴とする請求項12に記載の電子部品の製造方法。
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