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JP6176405B2 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品及びその製造方法、特に、金属磁性粉を含む絶縁体を用いた電子部品及びその製造方法に関する。
金属磁性粉を含む絶縁体を用いた電子部品として、特許文献1に記載のコイル部品が知られている。この種の電子部品(以下、従来の電子部品と称す)では、内部の回路素子を、金属磁性粉を含む絶縁体で覆っている。そして、従来の電子部品では、絶縁体に含まれる金属磁性粉の防錆等を目的として、リン酸塩による化成処理が行われている。ただし、リン酸塩による化成処理によって形成されたコーティング膜は一般的に薄く、電子部品に要求されるコーティング膜の品質に対して、耐湿性、耐薬品性等が不十分である。
特開2013−225718号公報
本発明の目的は、金属磁性粉を含む絶縁体を用いた電子部品において、該絶縁体上に樹脂のコーティング膜を有する電子部品、及びその製造方法を提供することである。
この発明に係る電子部品は、金属磁性粉と絶縁性樹脂とから形成される素体と、素体の内部に位置する内部導体と、を備える本体と、本体を覆うコーティング膜と、内部導体と接続された外部電極と、を備え、コーティング膜は、金属磁性粉を構成する元素のカチオンと樹脂とを含む電子部品である。
この発明に係る電子部品では、金属磁性粉は、Fe又はFe合金の粉であり、内部導体は、Cu又はAgであることが好ましい。
また、この発明に係る電子部品の製造方法は、金属磁性粉と絶縁性樹脂とから形成される素体と、素体の内部に位置する内部導体と、を備える本体を準備する工程と、金属磁性粉を構成する金属をイオン化させるエッチング成分と、アニオン性界面活性剤と、樹脂成分とを含む樹脂エマルジョンを準備する工程と、樹脂エマルジョンを本体に塗布し、乾燥する工程と、内部導体に接続される外部電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする、電子部品の製造方法である。
また、この発明に係る電子部品の製造方法では、金属磁性粉は、Fe又はFe合金の粉であり、内部導体は、Cu又はAgであることが好ましい。
さらに、この発明に係る電子部品の製造方法では、エッチング成分は、フッ化水素酸、硫酸、酢酸、硝酸又は塩酸であることが好ましい。
また、この発明に係る電子部品の製造方法では、アニオン性界面活性剤は、スルホン酸基を有することが好ましい。
さらにまた、この発明に係る電子部品の製造方法では、樹脂エマルジョンは、さらに、エッチング促進成分として酸化剤を含むことが好ましい。
また、この発明に係る電子部品の製造方法では、樹脂エマルジョンは、さらに、添加剤としてフッ化鉄を含むことが好ましい。
この発明に係る電子部品によれば、本体を覆うコーティング膜が樹脂及び絶縁体に含まれるカチオン性の元素により構成されている。このような構成のコーティング膜は、一般的にリン酸塩化成処理により形成されたコーティング膜よりも耐湿性や耐薬品性等に優れている。
また、この発明に係る電子部品では、金属磁性粉がFe又はFe合金の粉であり、内部導体がCu又はAgである場合、Feは、CuあるいはAgよりもイオン化傾向が大きいため、内部導体よりも素体に含まれる金属磁性粉に選択的にコーティング膜がつきやすくすることができる。一方、内部導体にコーティング膜が形成されてしまうと、内部導体と外部電極との導通性が低下するところ、上述の構成であると、この導通性の低下を回避することができる。
この発明に係る電子部品の製造方法によれば、金属磁性粉と絶縁性樹脂とから形成される素体と、素体の内部に位置する内部導体と、を備える本体を準備する工程と、金属磁性粉を構成する金属をイオン化させるエッチング成分と、アニオン性界面活性剤と、樹脂成分とを含む樹脂エマルジョンを準備する工程と、樹脂エマルジョンを本体に塗布し、乾燥する工程と、内部導体に接続される外部電極を形成する工程と、を備えるので、耐湿性や耐薬品性等に優れた電子部品を得ることができる。
また、この発明に係る電子部品の製造方法では、金属磁性粉がFe又はFe合金の粉であり、内部導体がCu又はAgである場合、Feは、CuまたはAgよりもイオン化傾向が大きいため、内部導体よりも素体に含まれる金属磁性粉に選択的にコーティング膜がつきやすくすることができる。
さらに、この発明に係る電子部品の製造方法では、エッチング成分が、フッ化水素酸、硫酸、酢酸、硝酸又は塩酸である場合、コーティング膜の成膜性が向上する。
また、界面活性剤が失活しにくいとコーティング膜が形成されず、界面活性剤があまりに失活しやすいと、樹脂エマルジョンが不安定になりすぎて扱いにくいところ、この発明に係る電子部品の製造方法では、アニオン性界面活性剤が、スルホン酸基を有する場合、界面活性剤の失活の程度が適している。
さらにまた、この発明に係る電子部品の製造方法では、樹脂エマルジョンが、さらに、エッチング促進成分として酸化剤を含む場合、金属のイオン化が進行しやすく、コーティング膜の形成が促進される。
また、この発明に係る電子部品の製造方法では、樹脂エマルジョンが、さらに、添加剤としてフッ化鉄を含む場合、樹脂エマルジョンによるエッチングにより発生するカチオンと界面活性剤の失活のバランスがよく、均一なコーティング膜の形成が可能となる。
本発明によれば、金属磁性粉を含む絶縁体を用いた電子部品において、該絶縁体上に樹脂のコーティング膜を得ることができ、耐湿性や耐薬品性等に優れた電子部品を得ることができる。
第1の実施の形態である電子部品の外観図である。 第1の実施の形態である電子部品の内部構造を示す分解斜視図である。 第1の実施の形態である電子部品の断面図である。 第1の実施の形態である電子部品を底面から平面視した図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 製造段階における柱状電極を底面から平面視した図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第1の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 接続信頼性試験(固着力試験)の様子を示す図である。 第2の実施の形態である電子部品の外観図である。 第2の実施の形態である電子部品の内部構造を示す分解斜視図である。 第2の実施の形態である電子部品の断面図である。 第2の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第2の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第2の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第2の実施の形態の電子部品の製造過程を示す図である。 第3の実施の形態である電子部品の斜視図である。 第3の実施の形態である電子部品を示す図26のI−I断面図である。
(第1の実施の形態)
(電子部品の構成、図1〜図4参照)
第1の実施の形態である電子部品1について図面を参照しながら説明する。以下で、電子部品1の底面と直交する方向をz軸方向と定義する。また、z軸方向から平面視したとき、電子部品1の長辺に沿った方向をx軸方向と定義し、電子部品1の短辺に沿った方向をy軸方向と定義する。なお、x軸、y軸及びz軸は互いに直交している。
電子部品1は、図1に示すように、本体10及び外部電極20,25を備えている。さらに、電子部品1は、本体10を覆うコーティング膜9及び回路素子30を備えている。また、電子部品1は、略直方体状を成している。
本体10は、図2に示すように、絶縁体層11〜14、絶縁体基板16及び磁路18から構成されている素体を有する。また、本体10において、z軸方向の正方向側から負方向側に向かって、絶縁体層11,12、絶縁体基板16、絶縁体層13,14の順に積層されている。
絶縁体層11,14は、金属磁性粉入りのエポキシ系樹脂等からなる。本実施の形態では、絶縁体層における金属磁性粉の密度を高めるため、絶縁体層11,14は、粒径の異なる2種類の金属磁性粉を含んでいる。具体的には、平均粒径80μmのFe−Si−Cr合金からなる磁性粉(最大粒径100μm)、及び平均粒径3μmのカルボニルFeからなる磁性粉の混合粉である。なお、金属磁性粉としては、Fe又はFeを含む合金の粉を含んでもよい。Fe合金とは、例えば、Fe−Si合金、Fe−Si−Cr合金、Fe−Si−Al合金である。また、これらの粉末に対しては化成処理により、金属酸化物からなる絶縁性の被覆が絶縁膜として予め施されている。絶縁膜は、例えば、シリコン樹脂、ガラス、金属酸化物で形成されている。さらに、電子部品1のL値及び直流重畳特性を考慮して、金属磁性粉は、絶縁体層11,14に対して90wt%以上含まれている。なお、絶縁体層11,14に含まれる樹脂は、ガラスセラミックス等の絶縁性無機材料やポリイミド樹脂でもよい。また、絶縁体層11,14の材料を金属磁性粉のみとすることも可能である。
そして、絶縁体層11は、本体10のz軸方向の正方向側の端部に位置している。また、絶縁体層14は、電子部品1のz軸方向の負方向側の端部に位置し、絶縁体層14のz軸方向の負方向側の面である底面S1は、電子部品1を回路基板に実装する際の実装面である。なお、本実施の形態における絶縁体層11,14の厚みは、約60μmであり、該絶縁体層11,14に含まれる金属磁性粉の最大粒径よりも小さい。
絶縁体層12,13は、エポキシ樹脂等から成る。また、絶縁体層12は、絶縁体層11に対してz軸方向の負方向側に位置し、絶縁体層13は、絶縁体層14に対して、z軸の正方向側に位置する。なお、絶縁体層12,13の材料は、ベンゾジクロブテン等の絶縁性樹脂や、ガラスセラミックス等の絶縁性無機材料でもよい。
絶縁体基板16は、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたプリント配線基板であり、z軸方向において絶縁体層12と絶縁体層13との間に挟まれている。なお、絶縁体基板16の材料は、ベンゾジクロブテン等の絶縁性樹脂や、ガラスセラミックス等の絶縁性無機材料でもよい。
磁路18は、本体10の内部の略中央に位置する磁性粉入りの樹脂から成る。ここで、本実施の形態では、電子部品1のL値及び直流重畳特性を考慮して、磁性粉を90wt%以上含んでいる。さらに、磁路18への充填性を高めるため、磁性粉として、粒度の異なる2種類の粉体を混在させている。また、磁路18は、絶縁体層12,13及び絶縁体基板16をz軸方向に貫き、断面がオーバル状の柱状を成している。さらに、磁路18は、後述するコイル32,37の内周に位置するように設けられている。
ところで、本体10の表面、つまり、絶縁体層11,14の表面は、図3に示すように、その表面に露出した金属磁性粉を含めてコーティング膜9により覆われている。ただし、絶縁体層11,14と後述する外部電極20,25との界面には、コーティング膜9は存在していない。また、コーティング膜9は、アクリル系樹脂及び絶縁体層11,14に含まれる金属磁性粉の構成元素であるFeを含んでいる。そして、コーティング膜9に含まれるアクリル系樹脂は、架橋構造を成している。なお、電子部品1を回路基板に実装する際にはんだを用いることを考慮し、熱分解温度は高い方が好ましい。例えば、コーティング膜9を構成する樹脂が5%程度質量減少する温度を熱分解温度とした場合、その熱分解温度は240℃以上である。ここで、熱分解温度は以下の分析装置及び分析条件により測定できる。
・分析装置:TG−DTA 2000SA(ネッチ・ジャパン社製)
・分析条件
温度プロファイル :RT→300℃(10℃/min)
測定雰囲気 :減圧(ロータリーポンプを使用:0.1Pa)
試料容器(セル)材質:Al
測定試料重量 :100mg
また、コーティング膜9に含まれる金属磁性粉を構成する元素のイオン(カチオン)を確認する分析手法の一つとして、X線光電子分光分析(XPS)が挙げられる。XPSの測定条件は、以下のとおりである。
・測定装置:アルバック・ファイ社製 PHI 5000 VersaProbe
・X線源:Al−Kα線
・測定領域:100μmφ
・X線の加速エネルギー:93.9eV
・測定1ステップ当りの時間:100ms
・Fe2p積算数:500
・エネルギー補正:C1s=284.6eV
コーティング膜9をXPSで分析すると、Fe2p3スペクトルにおいて、Feカチオンの存在を示す710eV近傍のピークを確認することができる。一方、Feメタルの存在を示す707eV近傍にはピークは確認されない。これにより、コーティング膜9に含まれる金属磁性粉を構成する元素のイオン(カチオン)の存在を証明することができる。
なお、コーティング膜9に含まれている樹脂成分は、アクリル系樹脂以外にエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂等であってもよい。これら以外にも、コーティング膜9に含まれている樹脂成分は、たとえば、メタクリル酸メチル樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂エマルジョンが挙げられる。具体的な製品名として、日本ゼオン社より、Nipol SX1706A,SX1503A,LX814,LX855EXが挙げられ、楠本化成社より、Neocryl A−639,A−655,A−6015等が挙げられる。
また、コーティング膜9に含まれる樹脂成分に用いられるモノマーとしては、特に限定されず、(メタ)アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、エチレングリコールモノ(メタ)クリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレータ等の(メタ)アクリル酸のグリコールエステル類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類、酢酸ビニル等のビニルエステル類、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド等のN−アルキル置換(メタ)アクリルアミド類、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル類、スチレン、エチレン、ブタジエン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルアセテート、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体が挙げられる。これら他の単量体は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルを意味する。
また、コーティング膜9は、絶縁体層11,14に含まれる金属磁性粉が、該絶縁体層11,14から脱落したことによって生じた凹部Cにも入り込み、凹部Cを略埋め尽くしている。結果として、凹部Cにおけるコーティング膜9の厚さd1は、本体10の表面における他の部分でのコーティング膜9の厚さd2よりも厚い。
外部電極20は、本体10の外部から見ると、図1に示すように、底面S1及び本体10のx軸方向の正方向側の側面S2に設けられている。また、外部電極20は、金属と樹脂のコンポジット材から成る底面電極21、及びCuを材料とする柱状電極23から構成されている。なお、柱状電極23に用いることが可能な他の材料として、Au,Ag,Pd,Ni等が挙げられる。なお、外部電極20は、めっきやスパッタ等、既存の外部電極形成方法により作製されたものを用いてもよい。
底面電極21は、フェノール系の樹脂に低抵抗な金属粉体、本実施の形態ではAgコートされた平均粒径100nmのCuの粉体が分散した、いわゆる樹脂電極である。また、底面電極21は、絶縁体層14の底面S1におけるx軸方向の正方向側の領域に設けられている平板状の電極である。さらに、底面電極21を、z軸方向の負方向側から平面視すると、長方形状を成している。
柱状電極23は、基本的に、本体10内におけるx軸方向の正方向側の領域に設けられ、図2に示すように、絶縁体層14をz軸方向に貫くように延在する電極である。ただし、柱状電極23のx軸方向の正方向側の側面S4は、図1に示すように、本体10の側面S2に露出している。また、柱状電極23は、z軸方向から平面視すると、図4に示すように、側面S2に露出している外縁L1を上底とし、本体10の最も内部側に位置している外縁L2を下底とする台形状を成している。なお、外縁L2は外縁L1よりも長い。さらに、柱状電極23を、z軸方向から平面視すると、柱状電極23は、底面電極21内に収まっている。これに加え、柱状電極23の側面S4の面積は、底面電極21の面積よりも小さい。そして、図3に示すように、柱状電極23のz軸方向の負方向側の面(以下で、「z軸方向の負方向側の面」を下面と称す)は、底面電極21のz軸方向の正方向側の面(以下で、「z軸方向の正方向側の面」を上面と称す)と接している。
外部電極25は、外部電極20と同一形状の電極であり、底面S1の中心点P1を通り、z軸及びy軸に平行な平面S10について、外部電極20と対称に配置されている。つまり、本体10の外部から見ると、図1に示すように、底面S1及び本体10のx軸方向の負方向側の側面S3に設けられている。そして、外部電極25は、底面電極と同じ材料から成る底面電極26、及びCu等を材料とする柱状電極28から構成されている。
内部導体である回路素子30は、本体10における素体の内部に位置し、Au,Ag,Cu,Pd,Ni等の導電性材料から成る。また、内部導体である回路素子30は、コイル32、ビア導体33、コイル37、ビア導体38,39から構成されている。
コイル32は、図2に示すように、絶縁体基板16の上面に設けられており、z軸方向の正方向側から平面視したときに、時計回りに旋回しながら中心に近づく螺旋状の導体である。また、コイル32における外周側の一端は、本体10の側面S2に向かって延びている。なお、コイル32の周回方向と直交する断面の断面積は、柱状電極23,28の延在方向であるz軸方向と直交する断面の断面積よりも小さい。
ビア導体33は、コイル32における外周側の一端と柱状電極23とを接続している。従って、ビア導体33は、絶縁体基板16及び絶縁体層13をz軸方向に貫通している。
コイル37は、絶縁体基板16の下面、つまり、絶縁体層13の上面に設けられており、z軸方向の正方向側から平面視したときに、時計回りに旋回しながら中心から外側に向かう螺旋状の導体である。また、コイル37における外周側の一端は、本体10の側面S3に向かって延びている。さらに、コイル37における内周側の他端は、z軸方向から見たときに、コイル32の内周側の他端と重なるように設けられている。なお、コイル37の周回方向と直交する断面の断面積は、柱状電極23,28の延在方向であるz軸方向と直交する断面の断面積よりも小さい。
ビア導体38は、コイル37における外周側の一端と柱状電極28とを接続している。従って、ビア導体38は、絶縁体層13をz軸方向に貫通している。
ビア導体39は、絶縁体基板16をz軸方向に貫通し、コイル32における内周側の他端とコイル37における内周側の他端とを接続している。
以上のように構成された電子部品1は、外部電極20又は外部電極25から入力された信号が、回路素子30を経由して、外部電極20又は外部電極25から出力されることで、インダクタとして機能する。
(製造方法 図5〜図17参照)
以下に、第1の実施の形態である電子部品1の製造方法について説明する。製造方法の説明の際に用いられるz軸方向は、該製造方法で製造される電子部品1の底面と直交する方向である。
まず、図5に示すように、複数の絶縁体基板16となるべきマザー絶縁体基板116を用意する。そして、図6に示すように、マザー絶縁体基板116にビア導体39を設けるための複数のスルーホールH1をレーザー加工等により形成する。なお、インダクタンス値の取得効率を高めるため、絶縁体基板の厚さは60μm以下が好ましい。
次に、図7に示すように、複数のスルーホールが形成されたマザー絶縁体基板116の上面及び下面にCuめっきを施す。このとき、スルーホール内もめっきされ複数のビア導体39が設けられる。その後、フォトリソグラフィにより、マザー絶縁体基板116の上面及び下面に、コイル32,37に対応する複数の導体パターン132,137が形成される。
複数の導体パターン132,137の形成後、さらにCuめっきを施し、図8に示すような、十分な太さの複数のコイル32,37を得る。
そして、複数のコイル32,37が形成されたマザー絶縁体基板116に対し、図9に示すように、複数の絶縁体層12,13となるべき絶縁体シート112,113でz軸方向から挟み込む。また、絶縁体シート112,113で挟み込む工程は、コイル間の微小な隙間に絶縁体シートを入り込ませることを目的として、真空中で行うことが好ましい。これに加え、コイル32,37に起因する浮遊容量の発生を抑制するために、絶縁体シート112,113の比誘電率は、4以下が好ましい。
次に、図10に示すように、絶縁体シート113に対して、レーザー加工等によりビア導体33,38を設けるための複数のスルーホールH2を形成する。さらに、スルーホール形成によって発生したスミアを除去するために、デスミア処理を行う。
デスミア処理後に絶縁体シート113に対して、まず、無電解Cuめっきを施す。この無電解めっきは、その後のCu電解めっきのためのシード層の形成を目的とする。シード層形成後に、Cu電解めっきを絶縁体シート113に対して施す。これにより、絶縁体シート113の表面及びスルーホール内がめっきされ、複数のビア導体33,38が設けられる。
その後、フォトリソグラフィ及びCuめっきにより、図11に示すように、絶縁体シート113上に、柱状電極23,28に対応する十分な太さの複数の導体パターン123が形成される。ここで、図12に示すように、一つの導体パターン123は、z軸方向から見たときに、2つの線対称な台形α,βがそれらの対象軸γである上底同士で接続された形状を成している。
次に、磁路18を設けるために、レーザー加工等により、図13に示すように、マザー絶縁体基板116及び絶縁体シート112,113をz軸方向に貫通する複数の貫通孔δを形成する。なお、貫通孔δを形成する位置は、xy平面において、マザー絶縁体基板116に設けられた複数のコイル32,37それぞれの内周側である。
そして、絶縁体シート112、マザー絶縁体基板116及び絶縁体シート113の順で積層された積層体を、図14に示すように、絶縁体層11,14に対応する金属磁性粉入り樹脂シート111,114で、図9で示した絶縁体シート112,113と同様に、z軸方向から挟み、圧着する。このとき、金属磁性粉入り樹脂シート111は、絶縁体シート112側から圧着され、金属磁性粉入り樹脂シート114は、絶縁体シート113側から圧着される。また、この圧着により、複数の貫通孔δに対して、金属磁性粉入り樹脂シート111,114が入り込み、複数の磁路18が設けられる。その後、オーブン等の恒温槽を用いて熱処理を施すことで硬化させる。
次に、樹脂シート114の表面を、バフ研磨、ラップ研磨及びグラインダ等により研削する。これにより、図15に示すように、樹脂シート114の表面に導体パターン123が露出する。なお、樹脂シート114に対する研削処理の際に、厚みの調整として、樹脂シート111の表面を研削してもよい。
樹脂シート114の表面に露出した導体パターン123上に、スクリーン印刷により、Agコートされた平均粒径100nmのCuの粉体を分散させたフェノール系の樹脂を塗布し、乾燥させることで、図16に示すような、底面電極21,26に対応する複数の樹脂電極パターン121が、樹脂シート114の表面に設けられる。これにより、複数の電子部品の集合体であるマザー基板101が完成する。
その後、マザー基板101を複数の電子部品に分割する。具体的には、z軸方向からみたとき、導体パターン123の中心に位置する図12に示される対象軸γがカットラインと重なるように、ダイサー等でマザー基板101をカットし、図17に示すように、マザー基板101を複数の電子部品に分割する。このとき、導体パターン123は、対象軸γを中心として二つに分割され、これが柱状導体23,28となる。さらに、樹脂電極パターン121も分割され、底面電極21,26となる。
前工程で得られた複数の電子部品を、エッチング成分と樹脂成分が水系の溶媒に分散した市販のラテックスに、エッチング促進成分と界面活性剤を添加したものを含む混合溶液(樹脂エマルジョン)に浸漬する。混合溶液の具体的な組成の一例を表1に示す。この浸漬により、各電子部品の表面がエッチングされる。このエッチングは、混合溶液に含まれる硫酸及び過酸化水素の作用によるものである。なお、硫酸は、エッチング成分であり、過酸化水素は、エッチング促進成分である。エッチング促進成分として、過酸化水素を含む場合、金属のイオン化が進行しやすく、コーティング膜9の形成が促進される。なお、エッチング促進成分は、混合溶液に必ずしも含まれていなくてもよい。
Figure 0006176405
また、このエッチングによって、絶縁体層11,14の構成元素であるカチオン性の元素であるFeがイオン化される。さらに、イオン化したカチオン性の元素は、混合溶液中のアクリル−エステル系共重合体(NipolLATEX SX−1706A(日本ゼオン社製))に含まれている樹脂成分と反応する。その結果、混合溶液中の樹脂成分が中和され、電子部品を構成する本体10の表面に沈降し、本体10がコーティング膜9に覆われる。ただし、外部電極20,25はコーティング膜9に覆われない。これは、外部電極20,25の構成元素であるCu等の導電性材料は、Feに対して貴な元素であるためイオン化されにくく、結果として、樹脂成分と反応しにくいためである。また、内部導体である回路素子30の材料もCu等の導電性材料であるため、外部電極20,25と同様にコーティング膜9に覆われない。なお、混合溶液に含まれるエレミノールJS−2(三洋化成社製)は、Feと樹脂成分との反応量を調節する界面活性剤である。
その後、純水による洗浄及び液きりを経て、コーティング膜9に対して加熱処理を施す。この加熱処理により、コーティング膜9に含まれる樹脂成分がFeを介して、若しくは、樹脂成分同士で架橋する。
なお、コーティング膜9を作製するために用いられる樹脂成分は、アクリル系樹脂以外にエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂等であってもよい。これら以外にも、コーティング膜9に含まれている樹脂成分は、たとえば、メタクリル酸メチル樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂エマルジョンが挙げられる。具体的な製品名として、日本ゼオン社より、Nipol SX1706A,SX1503A,LX814,LX855EXが挙げられ、楠本化成社より、Neocryl A−639,A−655,A−6015等が挙げられる。
また、コーティング膜9に含まれる樹脂成分に用いられるモノマーとしては、特に限定されず、(メタ)アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、エチレングリコールモノ(メタ)クリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレータ等の(メタ)アクリル酸のグリコールエステル類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類、酢酸ビニル等のビニルエステル類、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド等のN−アルキル置換(メタ)アクリルアミド類、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル類、スチレン、エチレン、ブタジエン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルアセテート、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体が挙げられる。これら他の単量体は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルを意味する。
混合溶液(樹脂エマルジョン)の製造工程で使用される重合開始剤は、コーティング膜9の特性には影響しない。また、重合開始剤は、特に限定されず、公知の重合開始剤のいずれも使用できる。重合開始剤としては、たとえば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、t−ブチルハイドロパーオキシドの他、過硫酸カリウム、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、t−ブチルバーオキシイソブチレート等の過酸化物類、アゾビスイソバレロニトリル、2,2−アゾビス−(2−メチルプロピオネート)等のアゾ類が挙げられる。製造する際の重合は、40℃以上90℃以下で、2時間以上20時間以下加熱することにより実施できる。重合方法として、乳化重合、ソープフリー乳化重合、懸濁重合法等が挙げられる。
水系の溶媒としては、特に限定されず、例えば、水、水と水溶性有機媒体(メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、グリセリン、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールモノイソブチラート等のアルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸2−エトキシエチル等のエステル類、メチルエチルケトン等のケトン類)との混合媒体が挙げられる。
エッチング成分としては、硫酸、フッ化水素酸、硝酸、塩酸、リン酸及びカルボン酸(例えば、酢酸)であってよい。この中で、硫酸、硝酸、塩酸、フッ化水素酸及び酢酸を用いることで、コーティング膜9の成膜性が向上することから、特に好ましい。また、エッチング成分は、フッ化水素酸、硫酸、酢酸、硝酸、及び塩酸から選ばれる2種以上であってもよい。
また、エッチング促進成分として、酸化剤を含むのが好ましい。具体的な酸化剤として、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸塩を含むことが好ましい。ペルオキソ二硫酸塩は、たとえば、ペルオキソ二硫酸ナトリウムである。
なお、フッ化鉄は、添加剤として混合されてもよい。添加剤としてフッ化鉄を含む場合、樹脂エマルジョンによるエッチングにより発生するカチオンと界面活性剤の失活のバランスがよく、均一なコーティング膜の形成が可能となる。
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤やノニオン性界面活性材が用いられるが、アニオン性界面活性剤が特に好ましい。アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。上記界面活性剤は、単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、アニオン性界面活性剤にスルホン酸基を有する場合、界面活性剤の失活の程度が適している。なお、界面活性剤が失活しにくいとコーティング膜が形成されず、界面活性剤があまりに失活しやすいと、樹脂エマルジョンが不安定になりすぎて扱いにくい。
一方、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(アルキル基;オクチル、デシル、ラウリル、ステアリル、オレイル等)、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(アルキル基;オクチル、ノニル等)、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー等が挙げられる。
また、スルホン酸基及びその塩、カルボキシル基及びその塩、並びにリン酸基及びその塩等を有する水溶性の樹脂が挙げられる。
さらに、コーティング膜9の塗膜強度及び耐薬品性の向上を目的として、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、ジメメルエタノールアミン、ジエエルエタノールアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン化合物や、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート化合物等の硬化剤を加え、熱処理を行うなどの処理を追加してもよい。
最後に、外部電極20,25のはんだ濡れ性の向上のため、外部電極20,25の表面にNi/Snめっきを施す。以上の工程により、電子部品1が完成する。
(効果)
第1の実施の形態である電子部品1では、本体10を覆うコーティング膜9が、樹脂及び絶縁体層11,14に含まれるカチオン性の元素により構成されている。このような構成のコーティング膜9は、リン酸塩の化成処理により形成されたコーティング膜よりも厚く、耐摩耗性、絶縁性、耐湿性、耐薬品性等に優れている。なお、カチオン性の元素の分析は、飛行時間型2次イオン質量分析法により得られるマッピング図及びイオン強度プロファイルにより可能である。
また、絶縁体層11,14に含まれる金属磁性粉は、化成処理により金属酸化物からなる絶縁性の被覆が予め施されている。しかし、電子部品1の製造過程の一つである研削工程において該絶縁性の被覆は剥離する虞がある。ここで、電子部品1では、本体10を覆うコーティング膜9が、樹脂及びカチオン性の元素により構成されており、該カチオン性の元素は、絶縁体層11,14に含まれる金属磁性粉からイオン化したことにより生じたものである。したがって、研削工程等より、金属磁性粉に施された絶縁性の被覆が剥離した場合でも、その後の工程により、該金属磁性粉からカチオン性の元素が溶け出し、これがコーティング膜9を形成する。その結果、電子部品1では、絶縁性や防錆性がより優れている。
これに加え、研削工程等において、金属磁性粉に施された絶縁性の被覆が剥離した場合でも、その後の工程により、コーティング膜9が金属磁性粉上に形成されることは、電子部品1の小型化及び低背化に貢献する。具体的には、電子部品1を小型化及び低背化するために、絶縁体層11,14を可能な限り薄くする必要がある。そこで、絶縁体層11,14を薄くするために研削工程が必須の工程となる。ただし、従来の電子部品では、金属磁性粉から化成処理による絶縁性の被覆が剥がれることを懸念して、金属磁性粉を含む絶縁体層を該金属磁性粉の粒径よりも厚くしていた。しかし、電子部品1では、コーティング膜9によって金属磁性粉が保護されるため、絶縁体層11,14の厚さを金属磁性粉の粒径よりも薄くできる。その結果、電子部品1を小型化及び低背化することが可能となる。
ところで、金属磁性粉含有の樹脂を絶縁体に用いると、切削等の加工により、その加工面の金属磁性粉の一部が脱粒し、本体10の表面、具体的には、絶縁体層11,14の表面に凹部Cが発生する。凹部Cが発生することにより、本体10の大気へ露出する面積が増加する。その結果、絶縁体層11,14は、大気中の水分を吸水しやすくなる。さらに、凹部Cの発生により、本体10における素体の内部に位置する回路素子30と、本体10の表面との距離が小さくなる。以上の理由から、凹部Cの発生によって、回路素子30が腐食されやすくなる。ここで、従来の電子部品のように、リン酸塩化成処理によりコーティング膜を形成した場合、形成される膜厚が薄いため、該凹部Cを埋めることは困難である。しかし、電子部品1では、リン酸塩化成処理によるコーティング膜ではなく、絶縁体層11,14から溶け出したカチオン性の元素と樹脂とで構成されるコーティング膜9を用いている。このようなコーティング膜9は、リン酸塩化成処理によるコーティング膜より厚いため、金属磁性粉の脱粒により生じた凹部Cを埋めることができる。従って、電子部品1では、回路素子30の腐食を抑制することができる。つまり、電子部品1は、耐湿性に優れている。
ここで、本願発明者は、電子部品1の耐湿性に対する効果を明確なものとするために、実験を行った。実験では、電子部品1に相当する第1のサンプル、及び電子部品1のコーティング膜9をリン酸塩化成処理により形成したコーティング膜に置き換えた第2のサンプルそれぞれ50個を用いて、高温、かつ、高湿度の下で、各サンプルが正常に通電するか否かを確認した。実験の具体的条件は、温度が85±2℃、湿度が85±2%の下で、6Aの電流を流し続けた。そして、実験開始から24時間後に、各サンプルの通電状態を確認した。すなわち、評価基準は、実験開始から24時間後に通電した各サンプルを良品と判定し、実験開始から24時間後に通電しなかった部品を不良品と判定した。実験の結果、第1のサンプルは50個中1個で通電せず、第2のサンプルでは50個中16個で通電しなかった。つまり、第1のサンプルの不良率は2%であり、第2のサンプルの不良率は32%であった。この結果は、カチオン性の元素と樹脂とで構成されるコーティング膜9が、リン酸塩化成処理により形成されたコーティング膜よりも耐湿性に優れていることを示している。
また、コーティング膜9が金属磁性粉の脱粒により生じた凹部Cを埋めることが、電子部品1の外部電極20,25と電子部品1を搭載する回路基板との接続信頼性に寄与する。具体的には、外部電極20,25近傍の本体10の表面に凹部Cが存在する場合、リン酸塩化成処理によるコーティング膜では、この凹部Cを埋めることができない。結果として、Ni/Snめっきを外部電極20,25に施す際に、外部電極20,25近傍の凹部Cから、外部電極20,25と本体10との界面にめっき液が浸入し、外部電極20,25が本体10から浮き上がる。この状態で、電子部品を回路基板にはんだ付けすると、電子部品の回路基板に対する固着力が不十分となり、外部電極20,25と回路基板との接続信頼性を損ねる。一方、第1の実施の形態である電子部品1では、コーティング膜9が金属磁性粉の脱粒により生じた凹部Cを埋めるため、外部電極20,25と回路基板との接続信頼性を維持することができる。
ここで、本願発明者は、電子部品1の接続信頼性に対する効果を確認する実験を行った。実験ではまず、第1のサンプル及び第2のサンプルをそれぞれ50個用意した。次に、各サンプルを回路基板B1にはんだ付けし、図18に示すように、該回路基板B1を垂直に立て、各サンプルの側面に対して垂直方向下側に力Fを加えた。そして、各サンプルが回路基板B1から外れた際の、各サンプルの側面に加えた力Fを計測した。
実験の結果、第1のサンプルにおける最小の力は32Nであり、第2のサンプルにおける最小の力は25Nであった。つまり、この結果は、カチオン性の元素と樹脂とで構成されるコーティング膜9が、電子部品1の外部電極20,25と電子部品1を搭載する回路基板との接続信頼性に寄与することを示している。
ところで、電子部品1の製造工程において、エッチング成分と樹脂成分が水系の溶媒に分散した市販のラテックスに、エッチング促進成分と界面活性剤を添加したものを含む混合溶液を用いている。これにより、エッチングと同時にコーティング膜9を形成することが可能となる。従って、電子部品1の製造工程は、エッチング成分のみの溶液と、樹脂成分のみの溶液とを別々に用いた製造工程に対して簡素である。
さらに、電子部品1の製造工程において、コーティング膜9を形成する際に、絶縁体層11,14に含まれるFeはイオン化されるものの、外部電極20,25、内部導体である回路素子30等に含まれるCu等の導電性材料はほとんどイオン化されない。結果として、外部電極20,25及び回路素子30はコーティング膜9に覆われない。つまり、電子部品1の製造方法では、主としてエッチング成分による溶解性の差を利用することによって、コーティングが必要な部分のみに選択的にコーティング膜9を形成することが可能である。
(第2の実施の形態 図19〜図25参照)
第2の実施の形態である電子部品1Aと第1の実施の形態である電子部品1との相違点は、外部電極20,25の構成、回路素子30の構成、絶縁体層12,13の材料、絶縁体基板16の材料及びコーティング膜9が形成される位置である。以下で、具体的に説明する。
電子部品1Aでは、図19に示すように、外部電極20は、本体10のx軸方向の正方向側の側面S2及びその周囲の面の一部を覆うように設けられている。また、外部電極25は、本体10のx軸方向の負方向側の側面S3及びその周囲の面の一部を覆うように設けられている。
さらに、電子部品1Aには、図20に示すように、ビア導体33が存在しない。その代わり、図21に示すように、内部導体であるコイル32の外周側の一端32aが、本体10の側面S2から露出している。これにより、コイル32と外部電極20とが接続されている。また、電子部品1Aには、図20に示すように、ビア導体38が存在しない。その代わり、内部導体であるコイル37の外周側の一端37aが、図21に示すように、本体10の側面S3から露出している。これにより、コイル37と外部電極25とが接続されている。
そして、電子部品1Aでは、絶縁体層12,13の材料及び絶縁体基板16の材料が、絶縁体層11,14と同じ金属磁性粉入りの樹脂で構成されている。
また、電子部品1Aでは、外部電極20,25等の構成が、電子部品1と異なるため、その製造方法が一部で異なる。電子部品1Aの製造では、複数のコイル32,37が形成されたマザー絶縁体基板116を、図9と同様に絶縁体シート112,113で挟み込んだ後に、図22に示すように、磁路18を形成するための貫通孔δを形成する。なお、マザー絶縁体基板116及び絶縁体シート112,113を構成する材料は、金属磁性粉入りの樹脂である。
次に、絶縁体シート112、マザー絶縁体基板116及び絶縁体シート113の順で積層された積層体を、図23に示すように、樹脂シート111,114で、図9で示した絶縁体シート112,113と同様にz軸方向から挟み、圧着する。この圧着により、複数の貫通孔δに対して、金属磁性粉入り樹脂シート111,114が入り込み、複数の磁路18が設けられる。その後、オーブン等の恒温槽を用いて熱処理を施すことで硬化させる。
硬化後、厚さを調整するために、樹脂シート111,114の表面を、バフ研磨、ラップ研磨及びグラインダ等により研削する。これにより、複数の電子部品の集合体であるマザー基板が完成する。
次に、図24に示すように、マザー基板をダイサー等でカットし、複数の電子部品に分割する。この分割によって、その切断面にコイル32の外周側の一端32a及びコイル37の外周側の一端37aが露出する。
前工程で得られた複数の電子部品を、エッチング成分と樹脂成分が水系の溶媒に分散した市販のラテックスに、エッチング促進成分と界面活性剤を添加したものを含む混合溶液(樹脂エマルジョン)に浸漬する。なお、エッチング促進成分は、混合溶液に必ずしも含まれていなくてもよい。これにより電子部品を構成する本体10の表面がコーティング膜9に覆われる。ただし、コイル32の外周側の一端32a及びコイル37の外周側の一端37aは、コーティング膜9に覆われない。これは、内部導体であるコイル32,37の構成元素であるCu等の導電性材料は、Feに対して貴な元素であるためほとんどイオン化されず、結果として、樹脂成分と反応しにくいためである。
その後、純水による洗浄及び液きりを経て、コーティング膜9に対して加熱処理を施す。この加熱処理により、コーティング膜9に含まれる樹脂成分がFeを介して、若しくは、樹脂成分同士で架橋する。
最後に、外部電極20,25を形成する。まず、Agを主成分とする導電性材料からなる電極ペーストをコーティング膜9で覆われた本体10に塗布する。次に、塗布した電極ペーストを、例えば、80〜200℃の温度下で5〜12分間熱処理する。これにより、形成された外部電極20,25の下地電極の表面にCu/Ni/Snめっきを施すことにより、外部電極20,25が形成される。以上の工程により、電子部品1Aが完成する。
(効果)
以上のように構成された電子部品1Aでは、コーティング膜9の形成後に外部電極20,25を設けているため、図21に示すように、本体10と外部電極20,25との界面にコーティング膜9が存在している。ここで、本体10と外部電極20,25との界面にコーティング膜9が存在していることで、電子部品1Aの外部電極20,25と電子部品1Aを搭載する回路基板との接続信頼性が向上する。具体的に以下で説明する。
金属磁性粉含有の樹脂を絶縁体に用いると、切削等の加工により、その加工面の金属磁性粉の一部が脱粒し、本体10の表面に凹部Cが発生する。例えば、第2の実施の形態では、側面S2,S3に発生する。この凹部C上に外部電極20,25を直に形成すると、Cu/Ni/SnめっきによるAg下地電極の被覆が不十分になる。結果として、凹部C上のほとんどのCu/Ni/Snめっきがはんだ内に溶け出す、いわゆるはんだ食われを生ずる。はんだ食われが生ずると、Agの下地電極が露出して、はんだによる接続ができない、又は不十分となり、外部電極20,25と電子部品1Aを搭載する回路基板との接続信頼性が損なわれる。しかし、電子部品1Aでは、コーティング膜9により凹部Cが埋まるため、Ag下地電極はCu/Ni/Snめっきにより十分に被覆される。従って、電子部品1Aでは、本体10と外部電極20,25との界面にコーティング膜9が存在していることで、電子部品1Aの外部電極20,25と電子部品1Aを搭載する回路基板との接続信頼性を向上させることができる。
ここで、本願発明者は、電子部品1Aに相当する第3のサンプルを50個用いて、電子部品1Aの接続信頼性に対する効果を確認した。接続信頼性を確認するための実験は、第1のサンプル及び第2のサンプルに対して行われた実験と同様とした。そして、実験の結果、第3のサンプルにおける最小の力は35Nであった。つまり、この結果は、カチオン性の元素と樹脂とで構成されるコーティング膜9が、電子部品1Aの外部電極20,25と電子部品1Aを搭載する回路基板との接続信頼性を向上させることを示している。
さらに、本願発明者は、第3のサンプルを50個用いて、耐湿性の効果を確認した。耐湿性を確認するための実験は、第1のサンプル及び第2のサンプルに対して行われた実験と同様とした。そして、実験の結果、第3のサンプルの不良率は4%であった。この結果は、電子部品1Aにおいても、カチオン性の元素と樹脂とで構成されるコーティング膜9が、リン酸塩化成処理により形成されたコーティング膜よりも耐湿性に優れていことを示している。
(第3の実施の形態 図26および図27参照)
さらに、本発明は、図26に示すような第3の実施の形態である電子部品に対しても適用することができる。図26は、第3の実施の形態である電子部品の斜視図であり、図27は、第3の実施の形態である電子部品を示す図26のI−I断面図である。
電子部品1Bは、図26に示すように、本体10及び外部電極20,25を備えている。本体10は、略直方体状に形成され、絶縁体層11,14と同じ金属磁性粉入りの樹脂により形成される素体10aを有する。素体10aの内部には、内部導体であるコイル35を含む。コイル35は、導線を用いて形成され、導線の端部35a,35bが、最外周となるように渦巻き状に2段の外巻きに巻回して形成される。コイル35の端部35a,35bは、本体10の表面(y軸方向の正方向側の側面)上に露出している。
また、電子部品1Bは、図26に示すように、外部電極20は、本体10のx軸方向の正方向側の側面S2及びその周囲の面の一部を覆うように設けられている。また、外部電極25は、本体10のx軸方向の負方向側の側面S3及びその周囲の面の一部を覆うように設けられている。これにより、外部電極20は、端部35aと接続され、外部電極25が、端部35bと接続される。そして、図27に示すように、電子部品1Bは、本体10と外部電極20,25との界面にコーティング膜9が存在するように構成される。
次に、第3の実施の形態にかかる電子部品1Bの製造方法について説明する。
まず、内部導体であるコイル35が、導線を用いて形成されて準備される。
次に、コイル35が、素体10aとなる絶縁体層11,14と同じ金属磁性粉を含む絶縁体シートにより上下方向より圧縮成形法にて挟み込まれて、本体10が成形される。このとき、コイル35の端部35a,35bは、本体10の表面(y軸方向の正方向側の側面)に露出するように成形される。
続いて、素体10aに含まれる金属磁性粉を構成する金属をイオン化させるエッチング成分と樹脂成分が水系の溶媒に分散した市販のラテックスに、エッチング促進成分と界面活性剤を添加したものを含む混合溶液(樹脂エマルジョン)が準備される。なお、エッチング促進成分は、混合溶液に必ずしも含まれていなくてもよい。そして、成形された本体10を、準備された混合溶液に浸漬する。これにより電子部品を構成する本体10の表面が混合溶液に覆われ、本体10の表面がエッチングされる。ただし、コイル35の端部35a(35b)はエッチングされないので、コイル35の端部35a(35b)の表面にはコーティング膜9は形成されない(図27を参照)。これは、内部導体であるコイル35の構成元素であるCu等の導電性材料は、Feに対して貴な元素であるためほとんどイオン化されず、結果として、樹脂成分と反応しにくいためである。
なお、混合溶液に含まれる樹脂成分、水系の溶媒、エッチング成分および界面活性剤は、当然、第1の実施の形態の電子部品1の製造方法において用いられる材料とそれぞれ同一の材料を用いることができる。
その後、純水による洗浄及び液きりを経て、混合溶液により覆われることで、その表面がエッチングされた本体10に対して加熱(乾燥)処理を施す。この加熱処理により、混合溶液に含まれる樹脂成分が金属磁性粉であるFeを介して、若しくは樹脂成分同士で架橋し、図27に示すように、本体10の表面にコーティング膜9が形成される。
最後に、コーディング膜が形成された本体10に外部電極20,25を形成する。まず、Agを主成分とする導電性材料からなる電極ペーストをコーティング膜9で覆われた本体10に塗布する。次に、塗布した電極ペーストを、例えば、80〜200℃の温度下で5〜12分間熱処理する。これにより、形成された外部電極20,25の下地電極の表面にCu/Ni/Snめっきを施すことにより、外部電極20,25が形成される。以上の工程により、電子部品1Bが完成する。
以上のように構成された電子部品1Bは、電子部品1あるいは電子部品1Aと同様の効果を奏する。すなわち、第3の実施の形態に係る電子部品1Bは、優れた接続信頼性および耐湿性を有する。
ここで、本願発明者は、電子部品1Bに相当する実施例および比較例の各サンプルを作製した。実施例および比較例の各サンプルは、コーティング膜9を形成するための混合溶液(樹脂エマルジョン)に含まれる、樹脂成分、エッチング成分、界面活性剤、エッチング促進成分の材料や含有量をそれぞれ変化させた。実験例では、実施例および比較例の各サンプルに対して、接続信頼性および耐湿性を確認するための実験を行った。
(実施例)
まず、表2に示す実施例1〜実施例29の各サンプルが、前述の電子部品の製造方法に従って作製された。ここで、コーティング膜9は、室温で5分混合溶液に浸漬した後、純水で洗浄を行い、180℃のオーブンで10分間加熱することで硬化することにより形成した。実施例1〜実施例29の電子部品1Bに相当する各サンプルは、各実験に対して、それぞれ100個準備された。
実施例1は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分を硫酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分及び添加剤を含有しなかった。
実施例2は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分を硫酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、添加剤をフッ化鉄(III)とし、エッチング促進成分を含有しなかった。
実施例3〜実施例5は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分を硫酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分を過酸化水素としたうえで、樹脂成分の混合溶液に対する含有量を0.5gから1.5gの間でそれぞれ変化させた。
実施例6〜実施例8は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分を硫酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分を過酸化水素とし、添加剤をフッ化鉄(III)としたうえで、エッチング成分である硫酸の混合溶液に対する含有量を0.02gから0.1gの間で変化させた。なお、実施例6および実施例7では界面活性剤の含有量を0.2gとし、実施例8では0.1gとした。
実施例9〜実施例11は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分を硫酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分を過酸化水素とし、添加剤をフッ化鉄(III)としたうえで、エッチング促進成分の混合溶液に対する含有量を0.01gから0.3gの間で変化させた。なお、実施例9では、界面活性剤の含有量を0.5gとし、実施例10および実施例11では0.2gとした。
実施例12〜実施例14は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分を硫酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分を過酸化水素とし、添加剤をフッ化鉄(III)としたうえで、エッチング成分であるフッ化鉄(III)の混合溶液に対する含有量を0g(含有しない)から0.005gの間で変化させた。
実施例15は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分を硫酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分をペルオキソ二硫酸ナトリウムとし、添加剤をフッ化鉄(III)とした。
実施例16〜実施例18は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分を硫酸とし、エッチング促進成分を過酸化水素とし、添加剤をフッ化鉄(III)とした。そして、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有される界面活性剤について、実施例16ではβ−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(商品名:デモールN(花王社製))とし、実施例17ではジオクチルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:ラピゾールA−80(日本油脂株式会社製))とし、実施例18では直鎖型アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ニューレックスR(日油株式会社製))とした。
実施例19は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をスチレン−アクリル系共重合体(商品名:Neocryl A−655(楠本化成社製))とし、実施例20は、アクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol LX814(日本ゼオン社製))とした。また、実施例19および実施例20は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有するエッチング成分を硫酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分を過酸化水素とし、添加剤をフッ化鉄(III)とした。
実施例21〜実施例23は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分を過酸化水素とし、添加剤をフッ化鉄(III)とした。また、そして、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有されるエッチング成分について、実施例21では硝酸とし、実施例22では塩酸とし、実施例23では酢酸とした。
実施例24〜実施例26は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、エッチング成分をフッ化水素酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分を過酸化水素とし、添加剤をフッ化鉄(III)としたうえで、エッチング成分であるフッ化水素酸の混合溶液に対する含有量を0.02gから0.1gの間で変化させた。
実施例27は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をシリコーン系樹脂(商品名:POLON−MF−56(信越シリコーン社製))とし、実施例28は、シリコーン系樹脂(商品名:X−51−1318(信越シリコーン社製))とし、実施例29は、エポキシ−アクリル系樹脂(商品名:モデピクス−302(荒川化学工業社製))とした。また、実施例27〜実施例29は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有するエッチング成分をフッ化水素酸とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、エッチング促進成分を過酸化水素とし、添加剤をフッ化鉄(III)とした。
次に、表3に示す比較例1および比較例2の各サンプルが作製された。比較例1および比較例2の各サンプルは、各実験に対して、それぞれ100個準備された。
(比較例)
比較例1は、電子部品1Bのコーティング膜9をリン酸化成処理により形成した。
また、比較例2は、コーティング膜9を形成するための混合溶液に含有する樹脂成分をアクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))とし、界面活性剤をアルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))とし、添加剤をフッ化鉄(III)とし、エッチング成分及びエッチング促進成分を含有しなかった。
(評価方法)
電子部品1Bの接続信頼性を評価するための実験を行った。この接続信頼性を確認するための実験(固着力試験)は、第1の実施の形態に係る電子部品1及び第2の実施の形態に係る電子部品1Aに対して行った実験と同様とした。すなわち、図18に示すように、各サンプルを回路基板B1にはんだ付けし、該回路基板B1を垂直に立て、サンプルの側面に垂直方向下側に力Fを加えた。そして、評価サンプルが回路基板B1から外れた際の、各サンプルの側面に加えた力Fを計測した。
また、電子部品1Bの耐湿性を評価するための実験を行った。耐湿性を確認するための実験(耐湿性試験)も、第1の実施の形態に係る電子部品1及び第2の実施の形態に係る電子部品1Aに対して行った試験と同様とした。すなわち、各サンプルを高温、かつ、高湿度の下で、各サンプルが正常に通電するか否かを確認した。実験の具体的条件は、温度が85±2℃、湿度が85±2%の下で、6Aの電流を流し続けた。そして、実験開始から24時間後に、評価サンプルの通電状態を確認した。すなわち、評価基準は、実験開始から24時間後に通電した各サンプルを良品と判定し、実験開始から24時間後に通電しなかった部品を不良品と判定した。そして、各サンプルにおいて、良品が含まれる確率(良品率)が70%以上を良好と判定した。
表2は、実施例1〜実施例29の評価結果を示す。
また、表3は、比較例1および比較例2の評価結果を示す。
Figure 0006176405
Figure 0006176405
表2より、実施例1〜実施例29の場合、金属磁性粉を構成する金属をイオン化させるエッチング成分と、アニオン性の界面活性剤と、樹脂成分とを含んだ混合溶液(樹脂エマルジョン)を用いてコーティング膜9が形成されていることから、固着力試験において、各サンプルの側面に加えた力Fの最小の力が23Nであり、かつ、耐湿性試験において、良品率がすべて70%以上であり、いずれの実施例においても良好な結果が得られた。
一方、表3より、比較例1の場合、コーティング膜をリン酸化成処理により形成しているため、サンプルの側面に加えた力Fの最小の力が25Nであったが、耐湿性試験において、良品率が67%であることから、不良と判断された。また、比較例2の場合、コーティング膜を形成するための混合溶液(樹脂エマルジョン)にエッチング成分が含まれていないことから、コーティング膜が形成されなかった。したがって、固着力試験および耐湿性試験を行うことができなかった。
なお、本体10にコーティング膜9を形成する際は、コーティング膜9の成膜性が重要である。この成膜性は、コーティング膜9の本体10に対する密着性、コーティング膜9の均一性、および中和反応が遅すぎず、本体10にコーティング膜9を構成する樹脂成分がより短時間で析出することを示す析出性により評価される。このうち、生産効率の観点から、特に、析出性が重要である。
本実験の結果から、樹脂成分について着目すると、実施例のいずれの樹脂成分も成膜性は良好であったが、特に、アクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol SX1706A(日本ゼオン社製))、アクリル−エステル系共重合体(商品名:Nipol LX814(日本ゼオン社製))、スチレン−アクリル系共重合体(商品名:Neocryl A−655(楠本化成社製))の順で、成膜性(析出性)が良好であった。
また、エッチング成分について着目すると、実施例のいずれのエッチング成分も成膜性は良好であったが、特に、フッ化水素酸、硫酸、酢酸、硝酸・塩酸の順で、成膜性(析出性)が良好であった。
また、界面活性剤について着目すると、実施例のいずれの界面活性剤も成膜性は良好であったが、特に、アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:エレミノールJS−2(三洋化成社製))、直鎖型アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ニューレックスR(日油株式会社製))、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム(商品名:ラピゾールA−80(日本油脂株式会社製)、β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩(商品名:デモールN(花王社製))の順で、成膜性(析出性)が良好であった。
さらに、実施例1とその他の実施例とを比較すると、添加剤として、混合溶液にフッ化鉄(III)が含まれている電子部品1Bの方が、フッ化鉄(III)が含まれていない電子部品1Bよりも固着力試験の結果が良好であった。
なお、本発明に係る電子部品及びその製造方法は、前記実施の形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
コーティング膜9を形成するための混合溶液に、耐腐食性を向上させるタンニン、コーティング膜9に柔軟性を付与するジブチルフタレートといった可塑剤、コーティング膜9の成膜性を向上させるフッ化銀などの金属イオン、及びコーティング膜9の表面の傷付き防止及び耐水性を向上させる潤滑剤、例えば、フッ素樹脂系潤滑剤、ポリオレフィン系ワックス、メラミンシアヌレート、二硫化モリブデンを混合溶液に添加してもよい。
さらに、コーティング膜9を形成するための混合溶液に、コーティング膜9の耐腐食性の向上と電子部品の着色を目的として、カーボンブラックやフタロシアニンブルー等の顔料を添加してもよい。
そして、コーティング膜9を形成するための混合溶液に、リンを含有する酸基を有する高分子重合体、例えば、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基等を主鎖、又は側鎖に有する有機高分子化合物を添加することで、耐腐食性、耐薬品性を向上させることができる。
また、コーティング膜9の強度や熱伝導性、電気伝導性向上等の観点から、ガラス繊維、炭酸カルシウム、アラミド繊維、グラファイト、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などのフィラー等を混合溶液に添加してもよい。さらに、素体内部に位置する内部導体である回路素子は、インダクタに限られない。そして、各実施例の構成を組み合わせてもよい。
以上のように、本発明は、電子部品及びその製造方法に有用であり、特に、金属磁性粉を含む絶縁体を用いた電子部品において、該絶縁体上に樹脂のコーティング膜を得ることができ、耐湿性や耐薬品性に優れた電子部品を得ることができる。
C 凹部
d1、d2 厚み
S2〜S5 側面
1,1A 電子部品
9 コーティング膜
10 本体
11,14 絶縁体層
20,25 外部電極
21,26 底面電極
23,28 柱状電極
30 回路素子

Claims (8)

  1. 金属磁性粉と絶縁性樹脂とから形成される素体と、前記素体の内部に位置する内部導体と、を備える本体と、
    前記本体を覆うコーティング膜と、
    前記内部導体と接続された外部電極と、
    を備え、
    前記コーティング膜は、前記金属磁性粉を構成する元素のカチオンと樹脂とを含む電子部品。
  2. 前記金属磁性粉は、Fe又はFe合金の粉であり、
    前記内部導体は、Cu又はAgであること、
    を特徴とする請求項1に記載の電子部品。
  3. 金属磁性粉と絶縁性樹脂とから形成される素体と、前記素体の内部に位置する内部導体と、を備える本体を準備する工程と、
    前記金属磁性粉を構成する金属をイオン化させるエッチング成分と、アニオン性界面活性剤と、樹脂成分とを含む樹脂エマルジョンを準備する工程と、
    前記樹脂エマルジョンを前記本体に塗布し、乾燥する工程と、
    前記内部導体に接続される外部電極を形成する工程と、
    を備えることを特徴とする、電子部品の製造方法。
  4. 前記金属磁性粉は、Fe又はFe合金の粉であり、
    前記内部導体は、Cu又はAgであること、
    を特徴とする、請求項3に記載の電子部品の製造方法。
  5. 前記エッチング成分は、フッ化水素酸、硫酸、酢酸、硝酸又は塩酸である、請求項3または請求項4に記載の電子部品の製造方法。
  6. 前記アニオン性界面活性剤は、スルホン酸基を有すること、を特徴とする、請求項3ないし請求項5のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
  7. 前記樹脂エマルジョンは、さらに、エッチング促進成分として酸化剤を含むこと、を特徴とする、請求項3ないし請求項6のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
  8. 前記樹脂エマルジョンは、さらに、添加剤としてフッ化鉄を含むこと、を特徴とする、請求項3ないし請求項7のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
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