JP2021057455A - コイル部品、回路基板及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】導体の端部と外部電極との接合の電気的及び機械的な信頼性の低下を抑制できるコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品は、磁性基体と、磁性基体内に設けられ、コイル軸の周りに巻回されている導体と、少なくとも導体の第１及び第２の端部の一部とそれぞれ金属結合により接続されている第１及び第２の外部電極と、を備える。コイル部品の導体の端面２５ａ２と外部電極の金属膜２１ａとの接合部分の接合界面ＢＩでは、複数の金属原子と複数の金属原子とが金属結合をしている。【選択図】図４

Description

本明細書の開示は、コイル部品、回路基板及び電子機器に関する。

従来のインダクタなどのコイル部品は、典型的に、磁性材料からなる磁性基体と、当該磁性基体内に設けられ、コイル軸の周りに巻回されている導体と、当該導体の端部に接続された外部電極とを備える。このコイル部品は、様々な電子機器の部品として用いられる。

電子機器の動作に伴ってコイル部品の導体に電流が流れると当該導体にジュール熱が発生する。導体に流れる電流が大きいほどコイル部品の発熱量は増加する。また、電子機器が自動車の電装品に用いられる場合、コイル部品は様々な環境温度で使用される。このため、コイル部品には熱膨張及び熱収縮が繰り返されることによる、歪みの蓄積が生じ、疲労が発生する。

コイル部品においては、導体とその端部に接続される外部電極との接合は安定していることが望ましい。例えば、コイル部品に熱膨張又は熱収縮による歪みの蓄積が生じても、導体と外部電極との接合が維持されることが求められる。例えば、特開２０１９−１０２４７１号公報（特許文献１）では、焼結金属層が設けられた導体の端部に外部電極としての導電性樹脂層を接続させることが開示されている。この導電性樹脂層は、焼結金属層に導電性ペーストを印刷することにより形成される。

特開２０１９−１０２４７１号公報

上記のとおり、従来のコイル部品では、導電性ペーストの印刷によりコイル部品の導体の端部に外部電極が形成されることから、当該端部と当該外部電極との接合部分に酸素が残存する。このため、当該接合部分に残存している酸素により外部電極及び導体の端部で酸化反応が起こって酸化物が生成される。これにより、導体の端部から外部電極が剥離してしまうという問題がある。また、この酸化物により接合部分の抵抗が増加してしまうという問題がある。

本発明の目的は、上述した問題の少なくとも一部を解決又は緩和することである。より具体的な本発明の目的の一つは、導体の端部と外部電極との接合の電気的及び機械的な信頼性の低下を抑制できるコイル部品を提供することである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。

本発明の一態様によるコイル部品は、磁性基体と、前記磁性基体内に設けられ、コイル軸の周りに巻回されている導体と、少なくとも前記導体の第１及び第２の端部の一部と金属結合により接続されている第１及び第２の外部電極と、を備える。

一態様において、前記第１及び第２の外部電極は、それぞれ金属膜を含み、それぞれ当該金属膜を介して前記第１及び第２の端部に接続されている。

一態様において、前記金属膜はスパッタ膜である。

一態様において、前記金属膜の厚み方向を縦方向、前記金属膜の表面に水平な方向を横方向とした場合における、前記金属膜を構成する金属粒子のアスペクト比は、０．８以上１．５以下である。

一態様において、前記第１及び第２の外部電極に含まれる金属の主成分のイオン化傾向は、前記第１及び第２の端部に含まれる金属のイオン化傾向よりも、小さい。

一態様において、前記磁性基体は、前記第１及び第２の端部が露出している平面を有する。

一態様において、前記第１及び第２の端部は、それぞれ第１及び第２の端面を有し、前記第１及び第２の外部電極は、それぞれ前記第１及び第２の端面に接続されており、前記第１及び第２の外部電極は、前記第１及び第２の端面の周縁部においてそれぞれ少なくとも前記第1及び第２の端面と金属結合している。

一態様において、前記外部電極は、Ｃｕ、Ａｇ又はＣｕ及びＡｇの少なくとも一方を含む合金を含む。

本発明の一態様による回路基板は、前記コイル部品を備える。

本発明の一態様による電子機器は、前記回路基板を備える。

本発明の一態様によれば、導体の端部と外部電極との接合の電気的及び機械的な信頼性の低下を抑制できるコイル部品を提供することができる。

本発明の一の実施形態のコイル部品を模式的に示す斜視図である。 図１のコイル部品の磁性基体の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 図１のコイル部品の導体の端部と外部電極との接合部分の周辺の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 図１のコイル部品の導体の端部と外部電極の金属膜との接合部分の断面の電子顕微鏡像の模式図である。 図１のコイル部品の導体の端部と外部電極の金属膜との接合部分の断面の透過電子顕微鏡像の模式図である。 図１のコイル部品の導体の端部と外部電極の金属膜との接合部分の拡大断面図である。 本発明の別の実施形態のコイル部品を模式的に示す斜視図である。

以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。

図１〜図６を参照して本発明の一の実施形態に係るコイル部品１について説明する。まず、図１を参照して、コイル部品１の概要を説明する。図１は、コイル部品１を模式的に示す斜視図である。図示のように、コイル部品１は、磁性基体１０と、磁性基体１０内に設けられたコイル導体２５と、磁性基体１０の表面に設けられた外部電極２１と、基体１０の表面において外部電極２１から離間した位置に設けられた外部電極２２と、を備える。

本明細書においては、文脈上別に解される場合を除き、コイル部品１の「長さ」方向、「幅」方向及び「厚さ」方向はそれぞれ、図１の「Ｌ軸」方向、「Ｗ軸」方向及び「Ｔ軸」方向とする。「厚さ」方向は、「高さ」方向と呼ぶこともある。

コイル部品１は、不図示の回路基板に実装される。この回路基板には、２つのランド部が設けられている。コイル部品１は、外部電極２１、２２のそれぞれと対応するランド部とを接合することで回路基板に実装される。回路基板は、コイル部品１と、基板２と、を備える。この回路基板は、様々な電子機器に搭載され得る。この回路基板が搭載され得る電子機器には、スマートフォン、タブレット、ゲームコンソール及びこれら以外の様々な電子機器が含まれる。この回路基板は、電子機器の一種である自動車の電装品に搭載されてもよい。

コイル部品１は、インダクタ、トランス、フィルタ、リアクトル及びこれら以外の様々なコイル部品に適用され得る。コイル部品１は、カップルドインダクタ、チョークコイル及びこれら以外の様々な磁気結合型コイル部品にも適用することができる。コイル部品１の用途は、本明細書で明示されるものには限定されない。

磁性基体１０は、磁性材料で構成され、直方体形状に形成されている。本発明の一の実施形態の磁性基体１０は、長さ寸法（Ｌ軸方向の寸法）が１．０ｍｍ〜４．５ｍｍ、幅寸法（Ｗ軸方向の寸法）が０．５ｍｍ〜３．２ｍｍ、高さ寸法（Ｔ軸方向の寸法）が０．５ｍｍ〜５．０ｍｍとなるように形成されている。磁性基体１０の寸法は、本明細書で具体的に説明される寸法には限定されない。本明細書において「直方体」又は「直方体形状」という場合には、数学的に厳密な意味での「直方体」のみを意味するものではない。

磁性基体１０は、第１の主面１０ａ、第２の主面１０ｂ、第１の端面１０ｃ、第２の端面１０ｄ、第１の側面１０ｅ及び第２の側面１０ｆを有する。磁性基体１０は、これらの６つの面によってその外面が画定されている。第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとはそれぞれ高さ方向両端の面を成し、第１の端面１０ｃと第２の端面１０ｄとはそれぞれ長さ方向両端の面を成し、第１の側面１０ｅと第２の側面１０ｆとはそれぞれ幅方向両端の面を成している。

図１に示されるように、第１の主面１０ａは磁性基体１０の上側にあるため、第１の主面１０ａを「上面」と呼ぶことがある。同様に、第２の主面１０ｂを「下面」と呼ぶことがある。コイル部品１は、第１の主面１０ａが回路基板と対向するように配置されるので、第１の主面１０ａを「実装面」と呼ぶこともある。コイル部品１の上下方向に言及する際には、図１の上下方向を基準とする。

次に、図２を参照して磁性基体１０について更に説明する。図２は、磁性基体１０の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。図示のように、磁性基体１０は、複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２並びに結着材１３を含む。結着材１３は、複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２を互いと結着させている。言い換えると、磁性基体１０は、結着材１３並びに結着材１３により結着されている複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２によって構成されている。

複数の第１金属磁性粒子１１は、複数の第２金属磁性粒子１２よりも大きな平均粒径を有する。すなわち、複数の第１金属磁性粒子１１の平均粒径（以下、第１平均粒径と呼ぶ。）と、複数の第２金属磁性粒子１２の平均粒径（以下、第２平均粒径と呼ぶ。）とは、異なっている。第１平均粒径は例えば３０μｍであり、第２平均粒径は例えば０．１μｍであるが、それぞれ、これらと異なる平均粒径であってもよい。本発明の一の実施形態において、磁性基体１０は、第１平均粒径及び第２平均粒径と異なる平均粒径を有する不図示の複数の第３金属磁性粒子（以下、第３金属磁性粒子の平均粒径を第３平均粒径と呼ぶ。）を更に含んでもよい。第３平均粒径は第１平均粒径よりも小さく第２平均粒径より大きくても、第２平均粒径より小さくてもよい。以下の説明では、本明細書においては、第１金属磁性粒子１１、第２金属磁性粒子１２及び第３金属磁性粒子を互いに区別する必要がない場合には、磁性基体１０に含まれる第１金属磁性粒子１１、第２金属磁性粒子１２及び第３金属磁性粒子を「金属磁性粒子」と総称することがある。

第１金属磁性粒子１１及び第２金属磁性粒子１２は、様々な軟磁性材料から成る。第１金属磁性粒子１１は、例えば、Ｆｅを主成分とする。具体的には、１金属磁性粒子１１は、（１）Ｆｅ、Ｎｉ等の金属粒子、（２）Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の結晶合金粒子、（３）Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ合金等の非晶質合金粒子又は（４）これらが混合された混合粒子である。磁性基体１０に含まれる金属磁性粒子の組成は、前記のものに限られない。第１金属磁性粒子１１は、例えば、Ｆｅを８５ｗｔ％以上含む。これにより、優れた透磁率を有する磁性基体１０を得ることができる。第２金属磁性粒子１２の組成は、第１金属磁性粒子１１の組成と同じであってもよいし異なっていてもよい。磁性基体１０が不図示の複数の第３金属磁性粒子を含む場合、第３金属磁性粒子の組成は、第２金属磁性粒子１２の組成と同様に、第１金属磁性粒子１１の組成と同じであってもよいし異なっていてもよい。

金属磁性粒子は、その表面を不図示の絶縁膜で被覆されていてもよい。例えば、この絶縁膜は、ガラス、樹脂又はこれら以外の絶縁性に優れた材料から形成されている。この絶縁膜は、例えば、第１金属磁性粒子１１とガラス材料の粉末とを不図示の摩擦混合機内で混合することにより第１金属磁性粒子１１の表面に形成される。ガラス材料から形成される絶縁膜は、摩擦混合機内において圧縮摩擦作用により第１金属磁性粒子１１の表面に固着している。ガラス材料は、ＺｎＯ及びＰ₂Ｏ₅を含んでもよい。この絶縁膜は、様々なガラス材料から形成され得る。絶縁膜１４は、ガラス粉に代えて又はガラス粉に加えて、アルミナ粉、ジルコニア粉又はこれら以外の絶縁性に優れた酸化物の粉末から形成されてもよい。絶縁膜の厚さは、例えば１００ｎｍ以下とされる。第２金属磁性粒子１２は、第１金属磁性粒子１１の絶縁膜と異なる絶縁膜で被覆されていてもよい。この絶縁膜は、第２金属磁性粒子１２が酸化してできる酸化膜であってもよい。この絶縁膜の厚さは、例えば２０ｎｍ以下とされる。この絶縁膜は、大気中雰囲気にて第２金属磁性粒子１２を熱処理することで、第２金属磁性粒子１２の表面に形成される酸化膜であってもよい。この絶縁膜は、Ｆｅ及びこれ以外の第２金属磁性粒子１２に含有される元素の酸化物を含む酸化膜であってもよい。この絶縁膜は、第２金属磁性粒子１２をリン酸へ投入して攪拌することにより、第２金属磁性粒子１２の表面に形成されるリン酸鉄膜であってもよい。第１金属磁性粒子１１の絶縁膜は第１金属磁性粒子１１が酸化してできる酸化膜であってもよく、第２金属磁性粒子１２の絶縁膜は第２金属磁性粒子１２の酸化によらず、別途設けられる被覆膜としてもよい。

結着材１３は、例えば、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂である。結着材１３には、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）樹脂、フェノール（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂又はポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂が用いられ得る。

導体２５は、所定のパターンを有するように形成されている。図示の実施形態では、導体２５は、コイル軸Ａｘの周りに巻回されている。導体２５は、例えば、平面視において、スパイラル形状、ミアンダ形状、直線形状又はこれらを組み合わせた形状を有する。

導体２５は、Ｃｕ、Ａｇ又はこれら以外の導電性材料からめっき法により形成されている。導体２５は、端面２５ａ２及び端面２５ｂ２以外の表面の全域が絶縁膜に覆われていてもよい。図示のように導体２５がコイル軸Ａｘの周りに複数ターン巻回されている場合には、導体２５の各ターンは、隣接する他のターンと離間していてもよい。この場合、隣接するターン同士の間には磁性基体１０が介在している。

導体２５はその一方の端部に引出導体２５ａ１を有し、その他方の端部に引出導体２５ｂ１を有する。引出導体２５ａ１の端部には端面２５ａ２が形成され、引出導体２５ｂ１の端部には端面２５ｂ１が形成されている。コイル導体２５は、引出導体２５ａ１を介して外部電極２１と電気的に接続され、引出導体２５ｂ１を介して外部電極２２と電気的に接続されている。

本発明の一の実施形態において、各外部電極２１、２２は、それぞれ磁性基体１０の実装面１０ａ、すなわち、同じ面に設けられている。各外部電極２１、２２の形状及び配置は、図示された例には限定されない。外部電極２１と外部電極２２とは、互いに離間して配置されている。

外部電極２１は、金属膜２１ａと、導電性の本体部２１ｂとを有する。導電性の本体部２１ｂは、金属膜２１ａを介して引出導体２５ａ１に接続されている。外部電極２２は、金属膜２２ａと、導電性の本体部２２ｂとを有する。導電性の本体部２２ｂは、金属膜２２ａを介して引出導体２５ｂ１に接続されている。本発明の一の実施形態では、外部電極２２における金属膜２２ａ及び導電性の本体部２２ｂは、それぞれ、外部電極２１における金属膜２１ａ及び導電性の本体部２１ｂと同じ機能、材料、形状を有する。以下の説明では、特段の事情がない限り、外部電極２１の説明は外部電極２２にも援用される。また、図３〜図６は外部電極２１を図示しているが、外部電極２２についても援用される。

金属膜２１ａの材料は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属やこれらの合金であればよい。金属膜２１aの材料は、これらの材質に限定されず、良好な導電性を示す材質であればよい。金属膜２１aに用いられる金属は、酸化し難い金属又は酸化しても容易に還元し易い金属が好ましい。また、金属膜２１aの材料は、体積抵抗率が低いものが好ましい。金属膜２１ａの厚みは特に限定されないが、例えば３μｍ以下にしてもよい。金属膜２１aに含まれる金属の主成分のイオン化傾向は、端面２５ａ２を構成する金属のイオン化傾向よりも、小さいことが好ましい。ここで、「金属膜２１ａに含まれる金属の主成分」とは、金属膜２１ａを構成する金属のうち重量％で金属種の過半を占める金属の成分をいう。この場合、金属膜２１ａに含まれる金属が一種類であれば、当該主成分とはその金属の成分をいう。例えば、端面２５ａ２がＣｕであれば、金属膜２１ａに含まれる金属はＡｇである。

外部電極２１の本体部２１ｂは、金属膜２１ａを介して引出導体２５ａ１に接続されていれば、全体が金属製であっても、一部に樹脂等の金属以外の材料が含まれていてもよい。一部に樹脂等の金属以外の材料が含まれている本体部２１ｂの例としては、導電性樹脂膜がある。ｂこの導電性樹脂膜の表面には、例えばめっき層を設けてもよい。設けられるめっき層は、例えば、Ｎｉめっき層、Ｓｎめっき層のような単層のめっき層、ニッケルめっき層及び当該ニッケルめっき層の上に形成されるスズめっき層の２層から成るめっき層であってもよい。

次に、図３〜図６を参照して、導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１の金属膜２１ａとの接合部分について説明する。図３は、コイル部品１の導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１との接合部分の周辺の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。図４は、コイル部品１の導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１の金属膜２１ａとの接合部分の断面の電子顕微鏡像の模式図である。図５は、コイル部品１の導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１の金属膜２１aとの接合部分の断面の透過電子顕微鏡像の模式図である。金属膜２１ａは、端面２５ａ２の少なくとも一部に金属結合されていればよい。ここでいう少なくとも一部とは、端面２５ａ２の何れかの領域を意味する。例えば、金属膜２１ａは、端面２５ａ２の周縁ＰＰ（図３参照）で金属結合されていてもよい。図３は、本体部２１ｂが金属膜２１ａを介して端面２５ａ２の全面に亘って金属結合により接続されている例を図示している。この例では、金属膜２１ａは、端面２５ａ２の周縁ＰＰとも金属結合している。金属膜２１ａを構成する金属粒子ＭＰのアスペクト比は、例えば、０．８〜１．５であることが好ましい。ここでいう金属粒子ＭＰのアスペクト比とは、金属粒子ＭＰにおける、端面２５ａ２の面方向（図４のＳｆ方向、金属膜２１ａの表面に水平な方向である横方向）の幅で金属膜２１ａの厚み方向である縦方向（図４のＴｎ方向）の長さを除して得た値を意味する。また、金属粒子ＭＰのアスペクト比は、例えば、５個、１０個等の複数個の金属粒子ＭＰの各アスペクト比の平均値としてもよい。

図６は、コイル部品１の導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１の金属膜２１ａとの接合部分の拡大断面図である。この図に示されるように、接合界面ＢＩでは、複数の金属原子Ａ１と複数の金属原子Ａ２とが金属結合をしている。引出導体２５ａ１を構成する複数の金属原子Ａ１は周期的に配列している。金属膜２１ａを構成する複数の金属原子Ａ２も周期的に配列している。端面２５ａ２は、複数の金属原子Ａ１が並んで原子レベルのスケールで凹凸面を形成している。金属膜２１ａを構成する複数の金属原子Ａ２のうち最も端面２５ａ２側の金属原子Ａ２はこの凹凸面に嵌るように凹凸面を形成している。

これに対して、めっき法を用いて作製されためっき層は、本発明の一の実施形態の金属膜２１ａのような緻密な膜にはなっていない。このため、めっき層と外部電極の端面と界面ではめっき層を構成する金属原子が金属膜２１ａのように金属結合の周期的な原子配置とはならない。この界面及びその周囲には、金属の酸化物が存在したり、金属原子が欠落して空隙部分が存在したりする。また、めっき液中のリン（Ｐ）などの補助的な成分が存在することもある。めっき層は、このような構造となるため、引出導体２５ａ１との界面部分での電気的、機械的な接続が妨げられることとなる。

本発明の一の実施形態の場合、前述のめっき層を用いた場合と異なり、接合界面ＢＩには、複数の金属原子Ａ１と複数の金属原子Ａ２とが金属結合をしているため、不純物や空隙などが存在しない。例えば、引出導体２５ａ１の内部は必ずしも金属結合で構成されていなくてもよい。引出導体２５ａ１側は、複数の金属原子Ａ１が結合界面ＢＩに平滑に露出していればよい。金属膜２１ａを構成する複数の金属原子Ａ２は周期的に配列している。端面２５ａ２の接合界面ＢＩに平滑に露出している複数の金属原子Ａ２と金属膜２１ａを構成する複数の金属原子Ａ２とは互いに不純物や空隙などを作らないように金属結合している。

次に、導体２５の端面２５ａ２に金属膜２１ａを形成する方法について説明する。端面２５ａ２は、表面をあらかじめ平滑化し、酸化物を取り除いておく。ここでは、研磨剤を用いて研磨してから、プラズマエッチングを行った。この研磨剤の粒径としては、第１金属磁性粒子１１より小さい粒径のものを用いることが好ましい。例えば、第１金属粒子１１の平均粒径が３０μｍであれば、２５μｍの粒径が選ばれる。金属膜２１ａを形成する方法としては、例えば、スパッタリング堆積法、特には高密度スパッタリング堆積法がある。高密度スパッタリング堆積法とは、大電力を短時間のみかけることで、スパッタ膜が高温になることを防止しながら、緻密な膜を得る方法である。スパッタ時に試料を冷却することにより、さらに大電力をかけることができるようになりさらに緻密なスパッタ膜を得ることができる。この方法により上記の金属を用いれば、スパッタリング収率が高く、金属膜２１ａを効率よく形成することができる。本明細書では、スパッタリング堆積法により形成された金属膜をスパッタ膜という。金属膜２１ａの形成方法は、導体２５の端面２５ａ２と金属膜２１ａとを金属結合させることができれば、スパッタリング堆積法以外の方法により金属膜２１ａを形成してもよい。

スパッタリング堆積法により形成される金属膜２１ａは、それを構成する金属粒子ＭＰの粒径を小さくできる。これにより、金属膜２１ａは、図４に示されるように、緻密な膜にすることができる。具体例として、金属粒子ＭＰの平均粒径は、接合界面ＢＩから金属膜２１ａの厚み２００ｎｍまでは１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、金属膜２１ａの厚み２００ｎｍ〜５００ｎｍまでは５０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、金属膜２１ａの厚み５００ｎｍ以上では１５０ｎｍ〜３００ｎｍである。また、この方法では、金属膜２１ａを構成する金属粒子ＭＰにおける、金属膜２１ａの厚み方向でのアスペクト比を例えば０．８〜１．５にすることができる。このため、金属膜２１ａに占める金属粒子ＭＰの割合（密度）が９９％以上の緻密な膜を形成することができる。この割合は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）にて５０万倍の明視野像内の空隙の割合が１％未満であることから確認できる。このため、スパッタリング堆積法を用いて形成された金属膜２１ａには酸化物が含まれていない。

この方法を不図示のスパッタリング装置により実施する場合、例えば、装置の設定を以下のようにする。まず、装置内に部品をセットし、装置内を高真空状態にして装置内の酸素を排気し、希ガスをイオン化して、逆スパッタによる膜形成面の清浄化を行い、次に、金属ターゲット（金属膜２１a、２２ｂの材料となる金属）をスパッタする。金属ターゲットから反跳した金属原子は、高いエネルギーで部品本体の実装面１０ａに堆積する。このようにして、スパッタリング堆積法では、不純物が少なく、酸化物を含まない金属膜２１ａを形成することができる。引出導体２５ａ１の端面２５ａ２と引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２とはそれぞれ実装面１０ａで剥き出しになっているため、この方法は金属膜２１ａ、２２ａを同時に形成することができる。また、酸化し易い金属材料を用いることもできる。特に、金属ターゲットの金属のイオン化傾向が端面２５ａ２、２５ｂ２の金属のイオン化傾向よりも小さい場合、金属ターゲットから反跳した金属原子は端面２５ａ２の金属よりも酸化され難い。このため、酸化物を含まない金属膜２１ａを形成することができる。

以上のようにして得られた一の実施形態の金属膜２１ａは、金属粒子ＭＰの微細化により緻密で不純物が極めて少ない。これにより、経時的な環境の変化による繰り返される熱応力によるクラックの発生を防止できる。これに伴い、機械的な強度の低下及び電気的な抵抗の増加は起こらなくすることができる。また、一の実施形態では、金属膜２１ａと導体２５の端面２５ａ２との結合は、金属結合（図６参照）である。これにより、外部電極２１、２２は、端面２５ａ２との結合部分が導電性樹脂層で形成されている場合に比べて、端面２５ａ２と強固に結合している。結合界面ＢＩに金属結合が形成されているか否かは、例えば、図５の例示のように、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）にて、５０万倍の明視野像にて確認することができる。

本発明の一の実施形態ではないめっき法によりめっき層を形成する場合、例えば３μｍ以下の厚みにすると、緻密性を確保できなくなり、密着性の低下を生じることになる。また、めっき法によりめっき層を形成する場合、めっき層に酸素が入り込んでしまう。このため、めっき法の場合、めっき層の酸化による密着性の低下を生じることになる。めっき法により形成されためっき層に占める金属粒子ＭＰの割合は９９％未満であり、本発明の一の実施形態のスパッタリング堆積法に比べて緻密性が低い。

次に、コイル部品１の製造方法の例を説明する。金属材料等によってコイル状に形成された導体２５と、第１金属磁性粒子１１及び第２金属磁性粒子１２を含む粒子群と樹脂等からなる結着剤１３とを混練して作製された混合樹脂組成物と、を成形金型に入れて、導体２５の引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２が、表面に露出するように圧縮成形する。コイル状に形成された導体２５は、例えば、導線をスパイラル状に巻線して形成されたものを用いるが、巻線以外には、平面コイルとしてもよく、特にコイル形状を制限するものではない。導体２５は絶縁被覆を有することもできる。成形体中の樹脂を硬化することで、導体２５が埋め込まれた磁性基体１０が得られる。

次に、導体２５の引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２が露出した磁性基体１０の表面を研磨、エッチングする。エッチングは、例えばプラズマエッチングなど、磁性基体の表面の酸化物を除去することができる方法であればよい。その後、導体２５の引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２に、前述のスパッタリング堆積法により外部電極２１、２２を形成する。以上により、コイル部品１が製造される。製造されたコイル部品１は、外部電極２１、２２がそれぞれ回路基板のランド部にはんだ接合されることで、回路基板に実装される。

次に、本発明の別の実施形態のコイル部品１００について図７を参照して説明する。コイル部品１００は、以下の点で、一の実施形態のコイル部品１と異なる。まず、図１を参照して、コイル部品１の概要を説明する。図７は、コイル部品１００を模式的に示す斜視図である。図示のように、コイル部品１００は、磁性基体１０と、磁性基体１１０内に設けられた絶縁板５０と、磁性基体１０内において絶縁板５０の上面及び下面に設けられたコイル導体２５と、磁性基体１０の表面に設けられた外部電極２１と、基体１０の表面において外部電極２１から離間した位置に設けられた外部電極２２と、を備える。

導体２５は、絶縁板５０の上面に形成された導体２５ａと、絶縁板５０の下面に形成された導体２５ｂとを含む。導体２５ａと導体２５ｂとは不図示のビアにより接続されている。導体２５ａは絶縁板５０の上面に所定のパターンを有するように形成されており、導体２５ｂは絶縁板５０の下面に所定のパターンを有するように形成されている。図示の実施形態では、導体２５ａ及び導体２５ｂは、コイル軸Ａｘの周りに巻回されている。導体２５は、例えば、平面視において、スパイラル形状、ミアンダ形状、直線形状又はこれらを組み合わせた形状を有する。

導体２５ａ、２５ｂはそれぞれ、Ｃｕ、Ａｇ又はこれら以外の導電性材料からめっき法により形成される。

導体２５ａはその一方の端部に引出導体２５ａ１を有し、導体２５ｂはその一方の端部に引出導体２５ｂ１を有する。引出導体２５ａ１の端部には端面２５ａ２が形成され、引出導体２５ｂ１の端部には端面２５ｂ１が形成されている。コイル導体２５は、引出導体２５ａ１を介して外部電極２１と電気的に接続され、引出導体２５ｂ１を介して外部電極２２と電気的に接続されている。

絶縁板５０は、絶縁材料から板状に形成されている。絶縁板５０用の絶縁材料は磁性材料であってもよい。絶縁板５０用の磁性材料は、例えば、結着材１３及び金属磁性粒子を含む複合磁性材料である。絶縁板５０は、磁性基体１０よりも大きな抵抗値を有する。これにより、絶縁板５０を薄くしても、後述する導体２５ａと導体２５ｂとの間の電気的絶縁を確保することができる。

次に、本発明の別の実施形態のコイル部品１００の製造方法を例明する。このコイル部品１００は導体２５が薄膜法によって形成されていることが特徴になる。まず磁性材料から板状に形成された絶縁板を準備する。次に、当該絶縁板の上面及び下面にフォトレジストを塗布し、次いで当該絶縁板の上面及び下面の各々に導体パターンを露光、転写し、現像処理を行う。これにより、当該絶縁板の上面及び下面のそれぞれに、コイル導体を形成するための開口パターンを有するレジストが形成される。絶縁板の上面に形成される導体パターンは例えば上述した導体２５ａに対応する導体パターンであり、絶縁板の下面に形成される導体パターンは例えば上述した導体２５ｂに対応する導体パターンである。絶縁板にはビアを設けるための貫通孔が形成される。

次に、めっき処理により、当該開口パターンの各々を導電性金属で充填する。次いで、エッチングにより上記絶縁板からレジストを除去することで、当該絶縁板の上面及び下面のそれぞれにコイル導体が形成される。また、絶縁板に設けられた貫通孔に導電性金属を充填することにより、導体２５ａと導体２５ｂとを接続するビアが形成される。

次に、上記導体が形成された絶縁板の両面に、磁性基体を形成する。この磁性基体は、上述した磁性基体１０に対応する。磁性基体を形成するために、まず磁性体シートが作製される。磁性体シートは、第１金属磁性粒子１１及び第２金属磁性粒子１２を含む粒子群と樹脂とを加熱しながら混練して混合樹脂組成物を作成し、この混合樹脂組成物をシート形状の成形金型に入れて冷却することで作製される。次に、このように作製された一組の磁性体シートの間に上記導体を配置して加熱しながら加圧することで積層体を作製する。次に、この積層体に対して、樹脂の硬化のための熱処理を行う。これにより、内部に導体２５を有する磁性基体１１０が得られる。磁性基体１０においては、混合樹脂組成物中の樹脂が硬化して結着材１３となっている。混合樹脂組成物に含まれている複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２は、この結着材１３により互いと結着されている。

次に、導体２５ａの引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、導体２５ｂの引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２が露出した磁性基体１０の表面を研磨、エッチングする。エッチングは、例えばプラズマエッチングなど、磁性基体の表面の酸化物を除去することができる方法であればよい。その後、導体２５ａの引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、導体２５ｂの引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２に、前述のスパッタリング堆積法により外部電極２１、２２を形成する。以上により、コイル部品１００が製造される。製造されたコイル部品１００は、外部電極２１、２２がそれぞれ回路基板のランド部にはんだ接合されることで、回路基板に実装される。

次に、上記の各実施形態が奏する作用効果について説明する。本発明の各実施形態では、外部電極２１は金属膜２１ａ及び本体部２１ｂを有し、本体部２１ｂは金属膜２１ａを介して導体２５の端面２５ａ２に金属結合している。これにより、本発明の一の実施形態のコイル部品１は、外部電極２１の端面２５ａ２が導電性樹脂層に直接連結されている場合や金属膜２１ａがめっき層で形成されている場合に比べて、外部電極２１は端面２５ａ２に対して強固に接続されている。また、端面２５ａ２と金属膜２１ａとの結合界面ＢＩには酸素が存在しないため、結合界面ＢＩにおいて酸化が防止又は抑制される。以上により、本発明の各実施形態のコイル部品１、１００では、端面２５ａ２と外部電極２１との接合の信頼性の低下が起こらない。特に、金属膜２１ａが端面２５ａ２上及び端面２５ａ２からはみ出した範囲に形成されている場合、金属膜２１ａが端面２５ａ２との接触面積は金属膜２１ａが本体部２１ｂと接触面積よりも小さい。これにより、外部電極２１の電気抵抗の変化は、金属膜２１ａと本体部２１ｂとの接触面積の変化よりも金属膜２１ａと端面２５ａ１との接触面積の変化に対して顕著となる。したがって、このような各実施形態の場合、前述の作用効果は特に顕著となる。

本発明の各実施形態では、金属膜２１ａの金属粒子ＭＰのアスペクト比は、例えば０．８〜１．５である。このため、金属膜２１ａは、金属粒子ＭＰが占める割合が９９％以上の緻密な膜になっている。これにより、本発明の各実施形態の金属膜２１ａは、前述のめっき膜で形成された場合に比べて膜厚を薄くできる。また、当該アスペクト比が大きくなるほど、金属膜はその厚み方向に沿って裂け易くなる、すなわち、当該アスペクト比が大きくなるほど、金属膜は割れ易くなる。このため、本発明の一の実施形態では、外部電極２１が剥がれにくい。

前述の様々な実施形態で説明された各構成要素の寸法、材料及び配置は、それぞれ、各実施形態で明示的に説明されたものに限定されず、当該各構成要素は、本発明の範囲に含まれ得る任意の寸法、材料及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、上述の各実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

１ コイル部品
１０ 磁性基体
１１ 第１金属磁性粒子
１２ 第２金属磁性粒子
１３ 結着材
２１、２２ 外部電極
２１ａ、２２ａ 金属膜
２５ 導体 Ａｘ コイル軸

本明細書の開示は、コイル部品、回路基板及び電子機器に関する。

従来のインダクタなどのコイル部品は、典型的に、磁性材料からなる磁性基体と、当該磁性基体内に設けられ、コイル軸の周りに巻回されている導体と、当該導体の端部に接続された外部電極とを備える。このコイル部品は、様々な電子機器の部品として用いられる。

電子機器の動作に伴ってコイル部品の導体に電流が流れると当該導体にジュール熱が発生する。導体に流れる電流が大きいほどコイル部品の発熱量は増加する。また、電子機器が自動車の電装品に用いられる場合、コイル部品は様々な環境温度で使用される。このため、コイル部品には熱膨張及び熱収縮が繰り返されることによる、歪みの蓄積が生じ、疲労が発生する。

コイル部品においては、導体とその端部に接続される外部電極との接合は安定していることが望ましい。例えば、コイル部品に熱膨張又は熱収縮による歪みの蓄積が生じても、導体と外部電極との接合が維持されることが求められる。例えば、特開２０１９−１０２４７１号公報（特許文献１）では、焼結金属層が設けられた導体の端部に外部電極としての導電性樹脂層を接続させることが開示されている。この導電性樹脂層は、焼結金属層に導電性ペーストを印刷することにより形成される。

特開２０１９−１０２４７１号公報

上記のとおり、従来のコイル部品では、導電性ペーストの印刷によりコイル部品の導体の端部に外部電極が形成されることから、当該端部と当該外部電極との接合部分に酸素が残存する。このため、当該接合部分に残存している酸素により外部電極及び導体の端部で酸化反応が起こって酸化物が生成される。これにより、導体の端部から外部電極が剥離してしまうという問題がある。また、この酸化物により接合部分の抵抗が増加してしまうという問題がある。

本発明の目的は、上述した問題の少なくとも一部を解決又は緩和することである。より具体的な本発明の目的の一つは、導体の端部と外部電極との接合の電気的及び機械的な信頼性の低下を抑制できるコイル部品を提供することである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。

本発明の一態様によるコイル部品は、磁性基体と、前記磁性基体内に設けられ、コイル軸の周りに巻回されている導体と、少なくとも前記導体の第１及び第２の端部の一部と金属結合により接続されている第１及び第２の外部電極と、を備える。

一態様において、前記第１及び第２の外部電極は、それぞれ金属膜を含み、それぞれ当該金属膜を介して前記第１及び第２の端部に接続されている。

一態様において、前記金属膜はスパッタ膜である。

一態様において、前記金属膜の厚み方向を縦方向、前記金属膜の表面に水平な方向を横方向とした場合における、前記金属膜を構成する金属粒子のアスペクト比は、０．８以上１．５以下である。

一態様において、前記第１及び第２の外部電極に含まれる金属の主成分のイオン化傾向は、前記第１及び第２の端部に含まれる金属のイオン化傾向よりも、小さい。

一態様において、前記磁性基体は、前記第１及び第２の端部が露出している平面を有する。

一態様において、前記第１及び第２の端部は、それぞれ第１及び第２の端面を有し、前記第１及び第２の外部電極は、それぞれ前記第１及び第２の端面に接続されており、前記第１及び第２の外部電極は、前記第１及び第２の端面の周縁部においてそれぞれ少なくとも前記第1及び第２の端面と金属結合している。

一態様において、前記外部電極は、Ｃｕ、Ａｇ又はＣｕ及びＡｇの少なくとも一方を含む合金を含む。

本発明の一態様による回路基板は、前記コイル部品を備える。

本発明の一態様による電子機器は、前記回路基板を備える。

本発明の一態様によれば、導体の端部と外部電極との接合の電気的及び機械的な信頼性の低下を抑制できるコイル部品を提供することができる。

本発明の一の実施形態のコイル部品を模式的に示す斜視図である。 図１のコイル部品の磁性基体の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 図１のコイル部品の導体の端部と外部電極との接合部分の周辺の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 図１のコイル部品の導体の端部と外部電極の金属膜との接合部分の断面の電子顕微鏡像の模式図である。 図１のコイル部品の導体の端部と外部電極の金属膜との接合部分の断面の透過電子顕微鏡像の模式図である。 図１のコイル部品の導体の端部と外部電極の金属膜との接合部分の拡大断面図である。 本発明の別の実施形態のコイル部品を模式的に示す斜視図である。

以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。

図１〜図６を参照して本発明の一の実施形態に係るコイル部品１について説明する。ま
ず、図１を参照して、コイル部品１の概要を説明する。図１は、コイル部品１を模式的に示す斜視図である。図示のように、コイル部品１は、磁性基体１０と、磁性基体１０内に設けられたコイル導体２５と、磁性基体１０の表面に設けられた外部電極２１と、基体１０の表面において外部電極２１から離間した位置に設けられた外部電極２２と、を備える。

本明細書においては、文脈上別に解される場合を除き、コイル部品１の「長さ」方向、「幅」方向及び「厚さ」方向はそれぞれ、図１の「Ｌ軸」方向、「Ｗ軸」方向及び「Ｔ軸」方向とする。「厚さ」方向は、「高さ」方向と呼ぶこともある。

コイル部品１は、不図示の回路基板に実装される。この回路基板には、２つのランド部が設けられている。コイル部品１は、外部電極２１、２２のそれぞれと対応するランド部とを接合することで回路基板に実装される。回路基板は、コイル部品１と、基板２と、を備える。この回路基板は、様々な電子機器に搭載され得る。この回路基板が搭載され得る電子機器には、スマートフォン、タブレット、ゲームコンソール及びこれら以外の様々な電子機器が含まれる。この回路基板は、電子機器の一種である自動車の電装品に搭載されてもよい。

コイル部品１は、インダクタ、トランス、フィルタ、リアクトル及びこれら以外の様々なコイル部品に適用され得る。コイル部品１は、カップルドインダクタ、チョークコイル及びこれら以外の様々な磁気結合型コイル部品にも適用することができる。コイル部品１の用途は、本明細書で明示されるものには限定されない。

磁性基体１０は、磁性材料で構成され、直方体形状に形成されている。本発明の一の実施形態の磁性基体１０は、長さ寸法（Ｌ軸方向の寸法）が１．０ｍｍ〜４．５ｍｍ、幅寸法（Ｗ軸方向の寸法）が０．５ｍｍ〜３．２ｍｍ、高さ寸法（Ｔ軸方向の寸法）が０．５ｍｍ〜５．０ｍｍとなるように形成されている。磁性基体１０の寸法は、本明細書で具体的に説明される寸法には限定されない。本明細書において「直方体」又は「直方体形状」という場合には、数学的に厳密な意味での「直方体」のみを意味するものではない。

磁性基体１０は、第１の主面１０ａ、第２の主面１０ｂ、第１の端面１０ｃ、第２の端面１０ｄ、第１の側面１０ｅ及び第２の側面１０ｆを有する。磁性基体１０は、これらの６つの面によってその外面が画定されている。第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとはそれぞれ高さ方向両端の面を成し、第１の端面１０ｃと第２の端面１０ｄとはそれぞれ長さ方向両端の面を成し、第１の側面１０ｅと第２の側面１０ｆとはそれぞれ幅方向両端の面を成している。

図１に示されるように、第１の主面１０ａは磁性基体１０の上側にあるため、第１の主面１０ａを「上面」と呼ぶことがある。同様に、第２の主面１０ｂを「下面」と呼ぶことがある。コイル部品１は、第１の主面１０ａが回路基板と対向するように配置されるので、第１の主面１０ａを「実装面」と呼ぶこともある。コイル部品１の上下方向に言及する際には、図１の上下方向を基準とする。

次に、図２を参照して磁性基体１０について更に説明する。図２は、磁性基体１０の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。図示のように、磁性基体１０は、複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２並びに結着材１３を含む。結着材１３は、複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２を互いと結着させている。言い換えると、磁性基体１０は、結着材１３並びに結着材１３により結着されている複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２によって構成されている。

複数の第１金属磁性粒子１１は、複数の第２金属磁性粒子１２よりも大きな平均粒径を有する。すなわち、複数の第１金属磁性粒子１１の平均粒径（以下、第１平均粒径と呼ぶ。）と、複数の第２金属磁性粒子１２の平均粒径（以下、第２平均粒径と呼ぶ。）とは、異なっている。第１平均粒径は例えば３０μｍであり、第２平均粒径は例えば０．１μｍであるが、それぞれ、これらと異なる平均粒径であってもよい。本発明の一の実施形態において、磁性基体１０は、第１平均粒径及び第２平均粒径と異なる平均粒径を有する不図示の複数の第３金属磁性粒子（以下、第３金属磁性粒子の平均粒径を第３平均粒径と呼ぶ。）を更に含んでもよい。第３平均粒径は第１平均粒径よりも小さく第２平均粒径より大きくても、第２平均粒径より小さくてもよい。以下の説明では、本明細書においては、第１金属磁性粒子１１、第２金属磁性粒子１２及び第３金属磁性粒子を互いに区別する必要がない場合には、磁性基体１０に含まれる第１金属磁性粒子１１、第２金属磁性粒子１２及び第３金属磁性粒子を「金属磁性粒子」と総称することがある。

第１金属磁性粒子１１及び第２金属磁性粒子１２は、様々な軟磁性材料から成る。第１金属磁性粒子１１は、例えば、Ｆｅを主成分とする。具体的には、１金属磁性粒子１１は、（１）Ｆｅ、Ｎｉ等の金属粒子、（２）Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の結晶合金粒子、（３）Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ合金等の非晶質合金粒子又は（４）これらが混合された混合粒子である。磁性基体１０に含まれる金属磁性粒子の組成は、前記のものに限られない。第１金属磁性粒子１１は、例えば、Ｆｅを８５ｗｔ％以上含む。これにより、優れた透磁率を有する磁性基体１０を得ることができる。第２金属磁性粒子１２の組成は、第１金属磁性粒子１１の組成と同じであってもよいし異なっていてもよい。磁性基体１０が不図示の複数の第３金属磁性粒子を含む場合、第３金属磁性粒子の組成は、第２金属磁性粒子１２の組成と同様に、第１金属磁性粒子１１の組成と同じであってもよいし異なっていてもよい。

金属磁性粒子は、その表面を不図示の絶縁膜で被覆されていてもよい。例えば、この絶縁膜は、ガラス、樹脂又はこれら以外の絶縁性に優れた材料から形成されている。この絶縁膜は、例えば、第１金属磁性粒子１１とガラス材料の粉末とを不図示の摩擦混合機内で混合することにより第１金属磁性粒子１１の表面に形成される。ガラス材料から形成される絶縁膜は、摩擦混合機内において圧縮摩擦作用により第１金属磁性粒子１１の表面に固着している。ガラス材料は、ＺｎＯ及びＰ2Ｏ5を含んでもよい。この絶縁膜は、様々なガラス材料から形成され得る。絶縁膜１４は、ガラス粉に代えて又はガラス粉に加えて、アルミナ粉、ジルコニア粉又はこれら以外の絶縁性に優れた酸化物の粉末から形成されてもよい。絶縁膜の厚さは、例えば１００ｎｍ以下とされる。第２金属磁性粒子１２は、第１金属磁性粒子１１の絶縁膜と異なる絶縁膜で被覆されていてもよい。この絶縁膜は、第２金属磁性粒子１２が酸化してできる酸化膜であってもよい。この絶縁膜の厚さは、例えば２０ｎｍ以下とされる。この絶縁膜は、大気中雰囲気にて第２金属磁性粒子１２を熱処理することで、第２金属磁性粒子１２の表面に形成される酸化膜であってもよい。この絶縁膜は、Ｆｅ及びこれ以外の第２金属磁性粒子１２に含有される元素の酸化物を含む酸化膜であってもよい。この絶縁膜は、第２金属磁性粒子１２をリン酸へ投入して攪拌することにより、第２金属磁性粒子１２の表面に形成されるリン酸鉄膜であってもよい。第１金属磁性粒子１１の絶縁膜は第１金属磁性粒子１１が酸化してできる酸化膜であってもよく、第２金属磁性粒子１２の絶縁膜は第２金属磁性粒子１２の酸化によらず、別途設けられる被覆膜としてもよい。

結着材１３は、例えば、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂である。結着材１３には、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）樹脂、フェノール（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂又はポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂が用いられ得る。

導体２５は、所定のパターンを有するように形成されている。図示の実施形態では、導体２５は、コイル軸Ａｘの周りに巻回されている。導体２５は、例えば、平面視において、スパイラル形状、ミアンダ形状、直線形状又はこれらを組み合わせた形状を有する。

導体２５は、Ｃｕ、Ａｇ又はこれら以外の導電性材料からめっき法により形成されている。導体２５は、端面２５ａ２及び端面２５ｂ２以外の表面の全域が絶縁膜に覆われていてもよい。図示のように導体２５がコイル軸Ａｘの周りに複数ターン巻回されている場合には、導体２５の各ターンは、隣接する他のターンと離間していてもよい。この場合、隣接するターン同士の間には磁性基体１０が介在している。

導体２５はその一方の端部に引出導体２５ａ１を有し、その他方の端部に引出導体２５ｂ１を有する。引出導体２５ａ１の端部には端面２５ａ２が形成され、引出導体２５ｂ１の端部には端面２５ｂ１が形成されている。コイル導体２５は、引出導体２５ａ１を介して外部電極２１と電気的に接続され、引出導体２５ｂ１を介して外部電極２２と電気的に接続されている。

本発明の一の実施形態において、各外部電極２１、２２は、それぞれ磁性基体１０の実装面１０ａ、すなわち、同じ面に設けられている。各外部電極２１、２２の形状及び配置は、図示された例には限定されない。外部電極２１と外部電極２２とは、互いに離間して配置されている。

外部電極２１は、金属膜２１ａと、導電性の本体部２１ｂとを有する。導電性の本体部２１ｂは、金属膜２１ａを介して引出導体２５ａ１に接続されている。外部電極２２は、金属膜２２ａと、導電性の本体部２２ｂとを有する。導電性の本体部２２ｂは、金属膜２２ａを介して引出導体２５ｂ１に接続されている。本発明の一の実施形態では、外部電極２２における金属膜２２ａ及び導電性の本体部２２ｂは、それぞれ、外部電極２１における金属膜２１ａ及び導電性の本体部２１ｂと同じ機能、材料、形状を有する。以下の説明では、特段の事情がない限り、外部電極２１の説明は外部電極２２にも援用される。また、図３〜図６は外部電極２１を図示しているが、外部電極２２についても援用される。

金属膜２１ａの材料は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属やこれらの合金であればよい。金属膜２１aの材料は、これらの材質に限定されず
、良好な導電性を示す材質であればよい。金属膜２１aに用いられる金属は、酸化し難い
金属又は酸化しても容易に還元し易い金属が好ましい。また、金属膜２１aの材料は、体
積抵抗率が低いものが好ましい。金属膜２１ａの厚みは特に限定されないが、例えば３μｍ以下にしてもよい。金属膜２１aに含まれる金属の主成分のイオン化傾向は、端面２５
ａ２を構成する金属のイオン化傾向よりも、小さいことが好ましい。ここで、「金属膜２１ａに含まれる金属の主成分」とは、金属膜２１ａを構成する金属のうち重量％で金属種の過半を占める金属の成分をいう。この場合、金属膜２１ａに含まれる金属が一種類であれば、当該主成分とはその金属の成分をいう。例えば、端面２５ａ２がＣｕであれば、金属膜２１ａに含まれる金属はＡｇである。

外部電極２１の本体部２１ｂは、金属膜２１ａを介して引出導体２５ａ１に接続されていれば、全体が金属製であっても、一部に樹脂等の金属以外の材料が含まれていてもよい。一部に樹脂等の金属以外の材料が含まれている本体部２１ｂの例としては、導電性樹脂膜がある。ｂこの導電性樹脂膜の表面には、例えばめっき層を設けてもよい。設けられるめっき層は、例えば、Ｎｉめっき層、Ｓｎめっき層のような単層のめっき層、ニッケルめっき層及び当該ニッケルめっき層の上に形成されるスズめっき層の２層から成るめっき層であってもよい。

次に、図３〜図６を参照して、導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１の金属膜２１ａとの接合部分について説明する。図３は、コイル部品１の導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１との接合部分の周辺の断面を拡大して模式的に示す拡大断面図である。図４は、コイル部品１の導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１の金属膜２１ａとの接合部分の断面の電子顕微鏡像の模式図である。図５は、コイル部品１の導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１の金属膜２１aとの接合部分の断面の透過電子顕微鏡像の模式図である。金属
膜２１ａは、端面２５ａ２の少なくとも一部に金属結合されていればよい。ここでいう少なくとも一部とは、端面２５ａ２の何れかの領域を意味する。例えば、金属膜２１ａは、端面２５ａ２の周縁ＰＰ（図３参照）で金属結合されていてもよい。図３は、本体部２１ｂが金属膜２１ａを介して端面２５ａ２の全面に亘って金属結合により接続されている例を図示している。この例では、金属膜２１ａは、端面２５ａ２の周縁ＰＰとも金属結合している。金属膜２１ａを構成する金属粒子ＭＰのアスペクト比は、例えば、０．８〜１．５であることが好ましい。ここでいう金属粒子ＭＰのアスペクト比とは、金属粒子ＭＰにおける、端面２５ａ２の面方向（図４のＳｆ方向、金属膜２１ａの表面に水平な方向である横方向）の幅で金属膜２１ａの厚み方向である縦方向（図４のＴｎ方向）の長さを除して得た値を意味する。また、金属粒子ＭＰのアスペクト比は、例えば、５個、１０個等の複数個の金属粒子ＭＰの各アスペクト比の平均値としてもよい。

図６は、コイル部品１の導体２５の端面２５ａ２と外部電極２１の金属膜２１ａとの接合部分の拡大断面図である。この図に示されるように、接合界面ＢＩでは、複数の金属原子Ａ１と複数の金属原子Ａ２とが金属結合をしている。引出導体２５ａ１を構成する複数の金属原子Ａ１は周期的に配列している。金属膜２１ａを構成する複数の金属原子Ａ２も周期的に配列している。端面２５ａ２は、複数の金属原子Ａ１が並んで原子レベルのスケールで凹凸面を形成している。金属膜２１ａを構成する複数の金属原子Ａ２のうち最も端面２５ａ２側の金属原子Ａ２はこの凹凸面に嵌るように凹凸面を形成している。

これに対して、めっき法を用いて作製されためっき層は、本発明の一の実施形態の金属膜２１ａのような緻密な膜にはなっていない。このため、めっき層と外部電極の端面との界面ではめっき層を構成する金属原子が金属膜２１ａのように金属結合の周期的な原子配置とはならない。この界面及びその周囲には、金属の酸化物が存在したり、金属原子が欠落して空隙部分が存在したりする。また、めっき液中のリン（Ｐ）などの補助的な成分が存在することもある。めっき層は、このような構造となるため、引出導体２５ａ１との界面部分での電気的、機械的な接続が妨げられることとなる。

本発明の一の実施形態の場合、前述のめっき層を用いた場合と異なり、接合界面ＢＩには、複数の金属原子Ａ１と複数の金属原子Ａ２とが金属結合をしているため、不純物や空隙などが存在しない。例えば、引出導体２５ａ１の内部は必ずしも金属結合で構成されていなくてもよい。引出導体２５ａ１側は、複数の金属原子Ａ１が結合界面ＢＩに平滑に露出していればよい。金属膜２１ａを構成する複数の金属原子Ａ２は周期的に配列している。端面２５ａ２の接合界面ＢＩに平滑に露出している複数の金属原子Ａ１と金属膜２１ａを構成する複数の金属原子Ａ２とは互いに不純物や空隙などを作らないように金属結合している。

次に、導体２５の端面２５ａ２に金属膜２１ａを形成する方法について説明する。端面２５ａ２は、表面をあらかじめ平滑化し、酸化物を取り除いておく。ここでは、研磨剤を用いて研磨してから、プラズマエッチングを行った。この研磨剤の粒径としては、第１金属磁性粒子１１より小さい粒径のものを用いることが好ましい。例えば、第１金属粒子１
１の平均粒径が３０μｍであれば、２５μｍの粒径が選ばれる。金属膜２１ａを形成する方法としては、例えば、スパッタリング堆積法、特には高密度スパッタリング堆積法がある。高密度スパッタリング堆積法とは、大電力を短時間のみかけることで、スパッタ膜が高温になることを防止しながら、緻密な膜を得る方法である。スパッタ時に試料を冷却することにより、さらに大電力をかけることができるようになりさらに緻密なスパッタ膜を得ることができる。この方法により上記の金属を用いれば、スパッタリング収率が高く、金属膜２１ａを効率よく形成することができる。本明細書では、スパッタリング堆積法により形成された金属膜をスパッタ膜という。金属膜２１ａの形成方法は、導体２５の端面２５ａ２と金属膜２１ａとを金属結合させることができれば、スパッタリング堆積法以外の方法により金属膜２１ａを形成してもよい。

スパッタリング堆積法により形成される金属膜２１ａは、それを構成する金属粒子ＭＰの粒径を小さくできる。これにより、金属膜２１ａは、図４に示されるように、緻密な膜にすることができる。具体例として、金属粒子ＭＰの平均粒径は、接合界面ＢＩから金属膜２１ａの厚み２００ｎｍまでは１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、金属膜２１ａの厚み２００ｎｍ〜５００ｎｍまでは５０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、金属膜２１ａの厚み５００ｎｍ以上では１５０ｎｍ〜３００ｎｍである。また、この方法では、金属膜２１ａを構成する金属粒子ＭＰにおける、金属膜２１ａの厚み方向でのアスペクト比を例えば０．８〜１．５にすることができる。このため、金属膜２１ａに占める金属粒子ＭＰの割合（密度）が９９％以上の緻密な膜を形成することができる。この割合は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）にて５０万倍の明視野像内の空隙の割合が１％未満であることから確認できる。このため、スパッタリング堆積法を用いて形成された金属膜２１ａには酸化物が含まれていない。

この方法を不図示のスパッタリング装置により実施する場合、例えば、装置の設定を以下のようにする。まず、装置内に部品をセットし、装置内を高真空状態にして装置内の酸素を排気し、希ガスをイオン化して、逆スパッタによる膜形成面の清浄化を行い、次に、金属ターゲット（金属膜２１a、２２ａの材料となる金属）をスパッタする。金属ターゲ
ットから反跳した金属原子は、高いエネルギーで部品本体の実装面１０ａに堆積する。このようにして、スパッタリング堆積法では、不純物が少なく、酸化物を含まない金属膜２１ａを形成することができる。引出導体２５ａ１の端面２５ａ２と引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２とはそれぞれ実装面１０ａで剥き出しになっているため、この方法は金属膜２１ａ、２２ａを同時に形成することができる。また、酸化し易い金属材料を用いることもできる。特に、金属ターゲットの金属のイオン化傾向が端面２５ａ２、２５ｂ２の金属のイオン化傾向よりも小さい場合、金属ターゲットから反跳した金属原子は端面２５ａ２の金属よりも酸化され難い。このため、酸化物を含まない金属膜２１ａを形成することができる。

以上のようにして得られた一の実施形態の金属膜２１ａは、金属粒子ＭＰの微細化により緻密で不純物が極めて少ない。これにより、経時的な環境の変化による繰り返される熱応力によるクラックの発生を防止できる。これに伴い、機械的な強度の低下及び電気的な抵抗の増加は起こらなくすることができる。また、一の実施形態では、金属膜２１ａと導体２５の端面２５ａ２との結合は、金属結合（図６参照）である。これにより、外部電極２１は、端面２５ａ２との結合部分が導電性樹脂層で形成されている場合に比べて、端面２５ａ２と強固に結合している。結合界面ＢＩに金属結合が形成されているか否かは、例えば、図５の例示のように、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）にて、５０万倍の明視野像にて確認することができる。

本発明の一の実施形態ではないめっき法によりめっき層を形成する場合、例えば３μｍ以下の厚みにすると、緻密性を確保できなくなり、密着性の低下を生じることになる。また、めっき法によりめっき層を形成する場合、めっき層に酸素が入り込んでしまう。この
ため、めっき法の場合、めっき層の酸化による密着性の低下を生じることになる。めっき法により形成されためっき層に占める金属粒子ＭＰの割合は９９％未満であり、本発明の一の実施形態のスパッタリング堆積法に比べて緻密性が低い。

次に、コイル部品１の製造方法の例を説明する。金属材料等によってコイル状に形成された導体２５と、第１金属磁性粒子１１及び第２金属磁性粒子１２を含む粒子群と樹脂等からなる結着剤１３とを混練して作製された混合樹脂組成物と、を成形金型に入れて、導体２５の引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２が、表面に露出するように圧縮成形する。コイル状に形成された導体２５は、例えば、導線をスパイラル状に巻線して形成されたものを用いるが、巻線以外には、平面コイルとしてもよく、特にコイル形状を制限するものではない。導体２５は絶縁被覆を有することもできる。成形体中の樹脂を硬化することで、導体２５が埋め込まれた磁性基体１０が得られる。

次に、導体２５の引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２が露出した磁性基体１０の表面を研磨、エッチングする。エッチングは、例えばプラズマエッチングなど、磁性基体の表面の酸化物を除去することができる方法であればよい。その後、導体２５の引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２に、前述のスパッタリング堆積法により外部電極２１、２２を形成する。以上により、コイル部品１が製造される。製造されたコイル部品１は、外部電極２１、２２がそれぞれ回路基板のランド部にはんだ接合されることで、回路基板に実装される。

次に、本発明の別の実施形態のコイル部品１００について図７を参照して説明する。コイル部品１００は、以下の点で、一の実施形態のコイル部品１と異なる。まず、図７を参照して、コイル部品１００の概要を説明する。図７は、コイル部品１００を模式的に示す斜視図である。図示のように、コイル部品１００は、磁性基体１０と、磁性基体１１０内に設けられた絶縁板５０と、磁性基体１０内において絶縁板５０の上面及び下面に設けられたコイル導体２５と、磁性基体１０の表面に設けられた外部電極２１と、基体１０の表面において外部電極２１から離間した位置に設けられた外部電極２２と、を備える。

導体２５は、絶縁板５０の上面に形成された導体２５ａと、絶縁板５０の下面に形成された導体２５ｂとを含む。導体２５ａと導体２５ｂとは不図示のビアにより接続されている。導体２５ａは絶縁板５０の上面に所定のパターンを有するように形成されており、導体２５ｂは絶縁板５０の下面に所定のパターンを有するように形成されている。図示の実施形態では、導体２５ａ及び導体２５ｂは、コイル軸Ａｘの周りに巻回されている。導体２５は、例えば、平面視において、スパイラル形状、ミアンダ形状、直線形状又はこれらを組み合わせた形状を有する。

導体２５ａ、２５ｂはそれぞれ、Ｃｕ、Ａｇ又はこれら以外の導電性材料からめっき法により形成される。

導体２５ａはその一方の端部に引出導体２５ａ１を有し、導体２５ｂはその一方の端部に引出導体２５ｂ１を有する。引出導体２５ａ１の端部には端面２５ａ２が形成され、引出導体２５ｂ１の端部には端面２５ｂ２が形成されている。コイル導体２５は、引出導体２５ａ１を介して外部電極２１と電気的に接続され、引出導体２５ｂ１を介して外部電極２２と電気的に接続されている。

絶縁板５０は、絶縁材料から板状に形成されている。絶縁板５０用の絶縁材料は磁性材料であってもよい。絶縁板５０用の磁性材料は、例えば、結着材１３及び金属磁性粒子を含む複合磁性材料である。絶縁板５０は、磁性基体１０よりも大きな抵抗値を有する。こ
れにより、絶縁板５０を薄くしても、後述する導体２５ａと導体２５ｂとの間の電気的絶縁を確保することができる。

次に、本発明の別の実施形態のコイル部品１００の製造方法を例明する。このコイル部品１００は導体２５が薄膜法によって形成されていることが特徴になる。まず磁性材料から板状に形成された絶縁板を準備する。次に、当該絶縁板の上面及び下面にフォトレジストを塗布し、次いで当該絶縁板の上面及び下面の各々に導体パターンを露光、転写し、現像処理を行う。これにより、当該絶縁板の上面及び下面のそれぞれに、コイル導体を形成するための開口パターンを有するレジストが形成される。絶縁板の上面に形成される導体パターンは例えば上述した導体２５ａに対応する導体パターンであり、絶縁板の下面に形成される導体パターンは例えば上述した導体２５ｂに対応する導体パターンである。絶縁板にはビアを設けるための貫通孔が形成される。

次に、めっき処理により、当該開口パターンの各々を導電性金属で充填する。次いで、エッチングにより上記絶縁板からレジストを除去することで、当該絶縁板の上面及び下面のそれぞれにコイル導体が形成される。また、絶縁板に設けられた貫通孔に導電性金属を充填することにより、導体２５ａと導体２５ｂとを接続するビアが形成される。

次に、上記導体が形成された絶縁板の両面に、磁性基体を形成する。この磁性基体は、上述した磁性基体１０に対応する。磁性基体を形成するために、まず磁性体シートが作製される。磁性体シートは、第１金属磁性粒子１１及び第２金属磁性粒子１２を含む粒子群と樹脂とを加熱しながら混練して混合樹脂組成物を作成し、この混合樹脂組成物をシート形状の成形金型に入れて冷却することで作製される。次に、このように作製された一組の磁性体シートの間に上記導体を配置して加熱しながら加圧することで積層体を作製する。次に、この積層体に対して、樹脂の硬化のための熱処理を行う。これにより、内部に導体２５を有する磁性基体１１０が得られる。磁性基体１０においては、混合樹脂組成物中の樹脂が硬化して結着材１３となっている。混合樹脂組成物に含まれている複数の第１金属磁性粒子１１及び複数の第２金属磁性粒子１２は、この結着材１３により互いと結着されている。

次に、導体２５ａの引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、導体２５ｂの引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２が露出した磁性基体１０の表面を研磨、エッチングする。エッチングは、例えばプラズマエッチングなど、磁性基体の表面の酸化物を除去することができる方法であればよい。その後、導体２５ａの引出導体２５ａ１の端面２５ａ２、及び、導体２５ｂの引出導体２５ｂ１の端面２５ｂ２に、前述のスパッタリング堆積法により外部電極２１、２２を形成する。以上により、コイル部品１００が製造される。製造されたコイル部品１００は、外部電極２１、２２がそれぞれ回路基板のランド部にはんだ接合されることで、回路基板に実装される。

次に、上記の各実施形態が奏する作用効果について説明する。本発明の各実施形態では、外部電極２１は金属膜２１ａ及び本体部２１ｂを有し、本体部２１ｂは金属膜２１ａを介して導体２５の端面２５ａ２に金属結合している。これにより、本発明の一の実施形態のコイル部品１は、外部電極２１の端面２５ａ２が導電性樹脂層に直接連結されている場合や金属膜２１ａがめっき層で形成されている場合に比べて、外部電極２１は端面２５ａ２に対して強固に接続されている。また、端面２５ａ２と金属膜２１ａとの結合界面ＢＩには酸素が存在しないため、結合界面ＢＩにおいて酸化が防止又は抑制される。以上により、本発明の各実施形態のコイル部品１、１００では、端面２５ａ２と外部電極２１との接合の信頼性の低下が起こらない。特に、金属膜２１ａが端面２５ａ２上及び端面２５ａ２からはみ出した範囲に形成されている場合、金属膜２１ａが端面２５ａ２との接触面積は金属膜２１ａが本体部２１ｂと接触面積よりも小さい。これにより、外部電極２１の電気抵抗の変化は、金属膜２１ａと本体部２１ｂとの接触面積の変化よりも金属膜２１ａと端面２５ａ１との接触面積の変化に対して顕著となる。したがって、このような各実施形態の場合、前述の作用効果は特に顕著となる。

本発明の各実施形態では、金属膜２１ａの金属粒子ＭＰのアスペクト比は、例えば０．８〜１．５である。このため、金属膜２１ａは、金属粒子ＭＰが占める割合が９９％以上の緻密な膜になっている。これにより、本発明の各実施形態の金属膜２１ａは、前述のめっき膜で形成された場合に比べて膜厚を薄くできる。また、当該アスペクト比が大きくなるほど、金属膜はその厚み方向に沿って裂け易くなる、すなわち、当該アスペクト比が大きくなるほど、金属膜は割れ易くなる。このため、本発明の一の実施形態では、外部電極２１が剥がれにくい。

前述の様々な実施形態で説明された各構成要素の寸法、材料及び配置は、それぞれ、各実施形態で明示的に説明されたものに限定されず、当該各構成要素は、本発明の範囲に含まれ得る任意の寸法、材料及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、上述の各実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

１ コイル部品
１０ 磁性基体
１１ 第１金属磁性粒子
１２ 第２金属磁性粒子
１３ 結着材
２１、２２ 外部電極
２１ａ、２２ａ 金属膜
２５ 導体 Ａｘ コイル軸

Claims (10)

1. 磁性基体と、
   前記磁性基体内に設けられ、コイル軸の周りに巻回されている導体と、
   少なくとも前記導体の第１及び第２の端部の一部とそれぞれ金属結合により接続されている第１及び第２の外部電極と、
   を備えるコイル部品。
2. 前記第１及び第２の外部電極は、それぞれ金属膜を含み、それぞれ当該金属膜を介して前記第１及び第２の端部に接続されている、
   請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記金属膜は、スパッタ膜である、
   請求項２に記載のコイル部品。
4. 前記金属膜の厚み方向を縦方向、前記金属膜の表面に水平な方向を横方向とした場合における、前記金属膜に含まれる金属粒子のアスペクト比は、０．８以上１．５以下である、
   請求項２又は３に記載のコイル部品。
5. 前記第１及び第２の外部電極に含まれる金属の主成分のイオン化傾向は、前記第１及び第２の端部に含まれる金属のイオン化傾向よりも、小さい、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のコイル部品。
6. 前記磁性基体は、前記第１及び第２の端部が露出している平面を有する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイル部品。
7. 前記第１及び第２の端部は、それぞれ第１及び第２の端面を有し、
   前記第１及び第２の外部電極は、それぞれ前記第１及び第２の端面に接続されており、
   前記第１及び第２の外部電極は、前記第１及び第２の端面の周縁部においてそれぞれ少なくとも前記第１及び第２の端面と金属結合している、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のコイル部品。
8. 前記外部電極は、Ｃｕ、Ａｇ又はＣｕ及びＡｇの少なくとも一方を含む合金を含む、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のコイル部品。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のコイル部品を備える回路基板。
10. 請求項９に記載の回路基板を備える電子機器。

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