特開 2021-170573 コイル部品及びコイル部品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-170573(P2021-170573A)

(43)【公開日】2021年10月28日

(54)【発明の名称】コイル部品及びコイル部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/04 20060101AFI20211001BHJP

   H01F 41/04 20060101ALI20211001BHJP

   H01F 27/255 20060101ALI20211001BHJP

   H01F 1/24 20060101ALI20211001BHJP

【ＦＩ】

   H01F17/04 F

   H01F41/04 B

   H01F27/255

   H01F1/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2020-72249(P2020-72249)

(22)【出願日】2020年4月14日

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126572

【弁理士】

【氏名又は名称】村越 智史

(72)【発明者】

【氏名】高舘 金四郎

(72)【発明者】

【氏名】石渡 駿太

【テーマコード（参考）】

5E041

5E062

5E070

【Ｆターム（参考）】

5E041AA02

5E041AA11

5E041BB03

5E041CA01

5E041HB07

5E041HB09

5E041HB11

5E041NN05

5E041NN18

5E062AA01

5E062DD04

5E062FF10

5E070AA01

5E070AB08

5E070BA12

5E070BB03

5E070CB02

5E070CB13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】磁性基体の絶縁性を保ちつつ高い透磁率を有するコイル部品及びコイル部品の製造方法を提供する。
【解決手段】コイル部品１は、基体と、基体内に設けられたコイル導体２５と、基体の表面に設けられた外部電極２１、２２と、を備える。基体は、Ｆｅ、Ｓｉ及びＣｒを含む合金から成る複数の金属磁性粒子と、隣り合う２つの前記金属磁性粒子の双方に接するように設けられた粒界絶縁層と、を含む。粒界絶縁層の厚さ方向の中心領域において、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＣｒの存在量の合計に対するＦｅの存在量の比率は０．２４未満である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｆｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金から成る複数の金属磁性粒子、及び、隣り合う２つの前記金属磁性粒子の双方に接するように設けられ、その厚さ方向の中心領域においてＦｅ、Ｓｉ、及びＣｒの存在量の合計に対するＦｅの存在量の比率が０．２４未満である粒界絶縁層を含む基体と、
前記基体内に設けられたコイル導体と、
前記基体の表面に設けられ前記コイル導体に電気的に接続された外部電極と、を含むコイル部品。

【請求項2】

前記粒界絶縁層の厚さは、１０ｎｍ以上２４ｎｍ以下である、請求項１に記載のコイル部品。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のコイル部品を含む、回路基板。

【請求項4】

請求項３に記載の回路基板を含む、電子部品。

【請求項5】

Ｆｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金から成る金属磁性粒子を含む金属磁性体ペーストを準備する第１工程と、
コイル導体と当該コイル導体を覆う前記金属磁性体ペーストとを含む成形体を形成する第２工程と、
前記成形体に窒素雰囲気で第１熱処理を施し、その後酸素を含む雰囲気で第２熱処理を施す第３工程と、
前記第３工程で第２熱処理された前記成形体の表面に外部電極を形成する第４工程と、
を備えるコイル部品の製造方法。

【請求項6】

Fｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金から成る金属磁性粒子と樹脂とを含む金属磁性体ペーストを準備する第１工程と、
金型内で前記金属磁性体ペーストを加圧して成型体を形成する第２工程と、
前記成形体に窒素雰囲気で第１熱処理を施し、その後酸素を含む雰囲気で第２熱処理を施す第３工程と、
前記第３工程で熱処理された前記成形体に、金属材料からなる螺旋形状の導線と、前記導線の両端に電気的に接続された外部電極と、を設ける第４工程と、
を備えるコイル部品の製造方法。

【請求項7】

前記第３工程において、窒素雰囲気での熱処理は５５０℃〜８５０℃で行われる、請求項５又は６に記載のコイル部品の製造方法。

【請求項8】

前記第３工程において、隣り合う２つの前記金属磁性粒子の双方に接するように、厚さ方向の中心領域においてＦｅ、Ｓｉ、及びＣｒの存在量の合計に対するＦｅの存在量の比率が０．２４未満である粒界絶縁層が形成される、請求項５から７のいずれか１項に記載のコイル部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の開示は、コイル部品及びコイル部品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のインダクタ等のコイル部品は、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ており複数の導体パターンを含むコイル導体と、当該コイル導体の端部に接続された外部電極と、を備える。磁性基体の材料として、金属磁性粒子から成る金属磁性材料が知られている。一般的に金属磁性材料は、フェライト材料よりも飽和磁束密度が高いため、大電流が流れるコイル部品の磁性基体の材料として適している。このような金属磁性材料が用いられたコイル部品は、例えば特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−１２１０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コイル部品の磁性基体の材料として金属磁性材料を用いる場合、金属磁性粒子を介した導体パターンと外部電極との意図しない短絡を抑制するために、隣り合う金属磁性粒子同士の間には粒界絶縁層が設けられる。コイル部品の透磁率を高めるためには、粒界絶縁層の厚さを薄くすることが好ましい。しかしながら、単に粒界絶縁層の厚さを薄くすると磁性基体の絶縁性が低下し、コイル部品の内部でショート不良が発生するおそれがある。したがって、コイル部品においては、磁性基体の絶縁性を保ちつつ、粒界絶縁層の厚さを薄くして高い透磁率を得ることが求められている。

【0005】

本発明の目的の一つは、磁性基体の絶縁性を保ちつつ高い透磁率を有するコイル部品及びコイル部品の製造方法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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一又は複数の実施形態に係るコイル部品は、基体と、基体内に設けられたコイル導体と、基体の表面に設けられた外部電極と、を備える。本発明の一又は複数の実施形態において、基体は、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金から成る複数の金属磁性粒子と、隣り合う２つの前記金属磁性粒子の双方に接するように設けられた粒界絶縁層と、を含む。本発明の一又は複数の実施形態において、粒界絶縁層の厚さ方向の中心領域において、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＣｒの存在量の合計に対するＦｅの存在量の比率は０．２４未満である。

【0007】

本発明の一又は複数の実施形態において、粒界絶縁層の厚さは、１０ｎｍ以上２４ｎｍ以下であってもよい。

【0008】

本発明の一又は複数の実施形態は、上記の何れかの電子部品を備える回路基板に関する。また、本発明の一又は複数の実施形態は、上記の回路基板を備える電子機器に関する。

【0009】

本発明の一又は複数の実施形態に係るコイル部品の製造方法は、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金から成る金属磁性粒子を含む金属磁性体ペーストを準備する第１工程と、コイル導体と当該コイル導体を覆う金属磁性体ペーストとを含む成型体を形成する第２工程と、成型体を熱処理する第３工程と、第３工程で熱処理されたチップ積層体の表面に外部電極を形成する第４工程と、を含む。本発明の一又は複数の実施形態において、上記第３工程では、成型体に窒素雰囲気で第１熱処理を施し、その後酸素を含む雰囲気で第２熱処理を施す。

【0010】

本発明の一又は複数の実施形態に係るコイル部品の製造方法は、Fｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金から成る金属磁性粒子と樹脂とを含む金属磁性体ペーストを準備する第１工程と、金型内で前記金属磁性体ペーストを加圧して成型体を形成する第２工程と、前記成形体に窒素雰囲気で第１熱処理を施し、その後酸素を含む雰囲気で第２熱処理を施す第３工程と、前記第３工程で熱処理された前記成形体に、金属材料からなる螺旋形状の導線と、前記導線の両端に電気的に接続された外部電極と、を設ける第４工程と、を備える。

【0011】

本発明の一又は複数の実施形態では、第３工程において、窒素雰囲気での熱処理は５５０℃〜８５０℃で行われてもよい。

【0012】

本発明の一又は複数の実施形態では、前記第３工程において、隣り合う２つの前記金属磁性粒子の双方に接するように、厚さ方向の中心領域においてＦｅ、Ｓｉ、及びＣｒの存在量の合計に対するＦｅの存在量の比率が０．２４未満である粒界絶縁層が形成される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、磁性基体の絶縁性を保ちつつ高い透磁率を有するコイル部品及びコイル部品の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係るコイル部品の斜視図である。

【図2】図１のコイル部品の分解斜視図である。

【図3】図１のＩ−Ｉ線に沿ったコイル部品の断面を模式的に示す図である。

【図4】基体１０の断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察したＴＥＭ象の模式図である。

【図5】粒界絶縁層の厚さと透磁率との関係を示すグラフである。

【図6】粒界絶縁層の厚さと基体の比抵抗との関係を示すグラフである。

【図7】基体の比抵抗とＦｅ存在率との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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し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。

【0016】

図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態に係るコイル部品１の概要について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るコイル部品１の斜視図であり、図２は、図１のコイル部品１の分解斜視図である。図３は、図１のＩ−Ｉ線に沿ったコイル部品１の断面を模式的に示す図である。図３においては、基体１０に含まれる各磁性体層を一部省略している。図１〜図３には、コイル部品１の一例として、様々な回路で受動素子として用いられる積層インダクタが示されている。積層インダクタは、本発明を適用可能な積層コイル部品の一例である。本発明は、積層インダクタ以外にも、例えば、圧縮成形又は薄膜成型によって作成されたコイル部品にも適用可能である。また、本発明は、コアに導線が巻回された巻線型のコイル部品にも適用可能である。本発明は、電源ラインに組み込まれるパワーインダクタ及びそれ以外の様々なコイル部品に適用することができる。

【0017】

図示の実施形態におけるコイル部品１は、複数の金属磁性粒子を含む基体１０と、積層体１０の内部に設けられ、コイル軸Ａｘの周りに巻回されたコイル導体２５と、当該コイル導体２５の一端と電気的に接続された外部電極２１と、コイル導体２５の他端と電気的に接続された外部電極２２と、を備える。外部電極２１及び外部電極２２は、例えばめっき法により形成される。一又は複数の実施形態において、基体１０は、１０⁶Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有する。基体の比抵抗が小さいと、外部電極２１及び外部電極２２をめっき法により形成する際のめっき伸びに起因するショート不良が発生する恐れがある。基体１０の比抵抗を１０⁶Ω・ｃｍ以上とすることにより、めっき伸びに起因するショート不良の発生を防止又は抑制することができる。基体１０は、磁性材料から成る磁性体層が積層されることによって構成されている。コイル導体２５は、複数の導体パターンＣ１１〜Ｃ１６を有している。複数の導体パターンＣ１１〜Ｃ１６は、コイル軸Ａｘに直交する平面方向に沿って延びると共に、コイル軸Ａｘの方向において互いに離間している。導体パターンＣ１１〜Ｃ１６の各々は、後述するビアＶ１〜Ｖ５を介して隣接する導体パターンと電気的に接続されている。このように、コイル導体２５は、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６及びビアＶ１〜Ｖ５によって構成されている。導体パターンＣ１１は外部電極２１と電気的に接続され、導体Ｃ１６は外部電極２２と電気的に接続される。

【0018】

図示のように、本発明の一実施形態において、基体１０は例えば直方体状に形成される。基体１０は、第１の主面１０ｅ、第２の主面１０ｆ、第１の端面１０ａ、第２の端面１０ｃ、第１の側面１０ｂ、及び第２の側面１０ｄを有する。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る。第１の主面１０ｅと第２の主面１０ｆとは互いに対向し、第１の端面１０ａと第２の端面１０ｃとは互いに対向し、第１の側面１０ｂと第２の側面１０ｄとは互いに対向している。基体１０が直方体形状に形成される場合には、第１の主面１０ｅと第２の主面１０ｆとは平行であり、第１の端面１０ａと第２の端面１０ｃとは平行であり、第１の側面１０ｂと第２の側面１０ｄとは平行である。

【0019】

図１の実施形態において、第１の主面１０ｅは基体１０の上側にあるため、本明細書において第１の主面１０ｅを「上面」と呼ぶことがある。同様に、第２の主面１０ｆを「下面」と呼ぶことがある。コイル部品１は、第２の主面１０ｆが回路基板（不図示）と対向するように配置されるので、本明細書において第２の主面１０ｆを「実装面」と呼ぶこともある。また、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。

【0020】

本明細書においては、文脈上別に理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。Ｌ軸、Ｗ軸、及びＴ軸は互いに直交している。コイル軸Ａｘは、Ｔ方向に沿って延びている。Ｗ方向及びＬ方向を含む面が延伸する方向が平面方向にあたる。

【0021】

本発明の一実施形態において、コイル部品１は、長さ寸法（Ｌ軸方向の寸法）が０．２〜６．０ｍｍ、幅寸法（Ｗ軸方向の寸法）が０．１〜４．５ｍｍ、厚さ寸法（Ｔ軸方向の寸法）が０．１〜４．０ｍｍとなるように形成される。これらの寸法はあくまで例示であり、本発明を適用可能なコイル部品１は、本発明の趣旨に反しない限り、任意の寸法を取ることができる。一実施形態において、コイル部品１は、低背に形成される。例えば、コイル部品１は、その幅寸法が厚さ寸法よりも大きくなるように形成される。

【0022】

図２は、図１のコイル部品１の分解斜視図である。図２においては、図示の便宜上、外部電極２１及び外部電極２２を省略している。図２に示されるように、基体１０は、本体部２０、当該本体部２０の上面に設けられた上部カバー層１８、及び本体部２０の下面に設けられた下部カバー層１９を備える。本体部２０は、積層された磁性体層１１〜１６を含んでおり、図２の上から下に向かって、上部カバー層１８、磁性体層１１、磁性体層１２、磁性体層１３、磁性体層１４、磁性体層１５、磁性体層１６、磁性体層１７、下部カバー層１９の順に積層されている。

【0023】

上部カバー層１８は、４枚の磁性体層１８ａ〜１８ｄを含む。この上部カバー層１８においては、図２の下から上に向かって、磁性体層１８ａ、磁性体層１８ｂ、磁性体層１８ｃ、磁性体層１８ｄの順に積層されている。

【0024】

下部カバー層１９は、４枚の磁性体層１９ａ〜１９ｄを含む。この下部カバー層１９においては、図２の上から下に向かって、磁性体層１９ａ、磁性体層１９ｂ、磁性体層１９ｃ、磁性体層１９ｄの順に積層されている。

【0025】

本体部２０を構成する磁性体層１１〜１６、上部カバー層１８を構成する磁性体層１８ａ〜１８ｄ、及び下部カバー層１９を構成する磁性体層１９ａ〜１９ｄは、複数の金属磁性粒子と、絶縁性を有する樹脂材料と、を含む。本発明に適用可能な金属磁性粒子は、酸化されていない金属部分において磁性が発現する材料であり、例えば、酸化されていない金属粒子や合金粒子を含む粒子である。本発明の一又は複数の実施形態において、金属磁性粒子として、例えば、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金の粒子が用いられ得る。本発明の一又は複数の実施形態において、金属磁性粒子の平均粒径は、例えば、１μｍ〜５０μｍとされる。金属磁性粒子は、互いに平均粒径の異なる２種類以上の金属磁性粒子が混合された混合粒子であってもよい。磁性基体に含まれる金属磁性粒子の平均粒径は、当該磁性基体をその厚さ方向（Ｔ方向）に沿って切断して断面を露出させ、当該断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により２０００倍〜５０００倍の倍率で撮影した写真に基づいて粒度分布を求め、この粒度分布に基づいて定められる。例えば、ＳＥＭ写真に基づいて求められた粒度分布の５０％値を金属磁性粒子の平均粒径とすることができる。各磁性体層に含まれる樹脂材料としては、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、又はアクリル樹脂が挙げられる。磁性体層１１〜磁性体層１６、磁性体層１８ａ〜磁性体層１８ｄ、及び磁性体層１９ａ〜磁性体層１９ｄに含まれる樹脂は、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂を用いることもできる。熱硬化性樹脂としては、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）樹脂を用いることができる。

【0026】

コイル部品１は、磁性体層１１〜磁性体層１６、磁性体層１８ａ〜磁性体層１８ｄ、及び磁性体層１９ａ〜磁性体層１９ｄ以外にも、必要に応じて、任意の数の磁性体層を含むことができる。磁性体層１１〜磁性体層１６、磁性体層１８ａ〜磁性体層１８ｄ、及び磁性体層１９ａ〜磁性体層１９ｄの一部は、適宜省略することができる。

【0027】

磁性体層１１〜１６の各々には、対応する導体パターンＣ１１〜Ｃ１６が埋め込まれている。磁性体層１１〜１６を積層する前の状態では、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６の上面は、それぞれ磁性体層１１〜１６の上面から露出している。各導体パターンＣ１１〜Ｃ１６は、コイル軸Ａｘの周りに延伸するように形成される。図示の実施形態において、コイル軸Ａｘは、Ｔ軸方向に延伸しており、磁性体層１１〜磁性体層１６の積層方向と一致する。

【0028】

磁性体層１１〜磁性体層１５の所定の位置には、ビアＶ１〜Ｖ５がそれぞれ形成される。ビアＶ１〜Ｖ５は、磁性体層１１〜１５の所定の位置に、当該磁性体層１１〜１５をＴ軸方向に貫く貫通孔を形成し、当該貫通孔に金属材料を埋め込むことにより形成される。

【0029】

導体パターンＣ１１〜Ｃ１６及びビアＶ１〜Ｖ５は、導電性に優れた金属を含むように形成され、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、又はこれらの合金から形成される。

【0030】

一実施形態において、外部電極２１は、基体１０の第１の端面１０ａに設けられ、外部電極２２は、基体１０の第２の端面１０ｃに設けられる。外部電極２１及び外部電極２２は、図示のように、基体１０の上面１０ｅ、下面１０ｆ、第１の側面１０ｂ、及び第２の側面１０ｄまで延伸しても良い。この場合、外部電極２１は、基体１０の第１の端面１０ａの全体と、上面１０ｅ、下面１０ｆ、第１の側面１０ｂ、及び第２の側面１０ｄの各々の一部を覆うように設けられ、外部電極２２は、基体１０の第２の端面１０ｃの全体と、上面１０ｅ、下面１０ｆ、第１の側面１０ｂ、及び第２の側面１０ｄの各々の一部を覆うように設けられる。外部電極２１及び外部電極２２の形状は特に限定されず、適宜変更可能である。例えば、外部電極２１は、第１の端面１０ａ及び下面１０ｆの各々の一部を覆うＬ字形状であってもよいし、下面１０ｆの一部を覆う板状であってもよい。同様に、外部電極２２は、第２の端面１０ｃ及び下面１０ｆの各々の一部を覆うＬ字形状であってもよいし、下面１０ｆの一部を覆う板状であってもよい。

【0031】

上記のように、基体１０は、複数の金属磁性粒子を含んでいる。図４を参照して、基体１０含まれる金属磁性粒子及びその粒界絶縁層について更に詳細に説明する。図４は、基体１０の断面の一部をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察したＴＥＭ像の模式図を示す。図４（ａ）は、基体１０の切断面における領域ＡにおけるＴＥＭ像を示しており、図４（ｂ）は、領域Ａの一部である領域５０におけるＴＥＭ像を示している。後述するＥＤＳマッピングによる分析のために、領域５０は、粒界が視野内に含まれるように選択される。

【0032】

図示のように、領域５０には、２つの金属磁性粒子３１ａ、３１ｂ及びこれらの２つの金属磁性粒子３１ａ、３１ｂの間にある粒界絶縁層３２が含まれている。粒界絶縁層３２は、隣り合う２つの金属磁性粒子３１ａ、３１ｂの間に、当該金属磁性粒子３１ａ、３１ｂの双方と接するように設けられている。粒界絶縁層３２は、絶縁性に優れた絶縁膜である。本発明の一又は複数の実施形態において、粒界絶縁層３２は、コイル部品１の製造過程の熱処理によって金属磁性粒子３１を構成する材料が酸化されることで形成された絶縁性に優れた酸化皮膜である。粒界絶縁層３２は、厚さＨを有する。本発明の一又は複数の実施形態において、粒界絶縁層３２の厚さは、１０ｎｍ以上２４ｎｍ以下である。粒界絶縁層３２の厚さＨは、基体１０の断面において、当該粒界絶縁層３２を挟む隣り合う二つの金属磁性粒子３１ａ、３１ｂの中心同士を結ぶ仮想的な直線Ｌに沿う方向の寸法を意味してもよい。金属磁性粒子３１の中心とは、例えば基体１０の断面における金属磁性粒子３１の幾何中心である。粒界絶縁層３２の厚さＨは、金属磁性粒子３１と粒界絶縁層３２との界面に垂直な方向に沿う粒界絶縁層３２の厚さを意味してもよい。

【0033】

本発明の一又は複数の実施形態において、粒界絶縁層３２の厚さ方向において、粒界絶縁層３２の厚さ方向の中心領域ＲにおけるＦｅ存在率は、０．２４未満である。粒界絶縁層３２の厚さ方向は、例えば、直線Ｌに沿う方向である。本発明の一又は複数の実施形態において、粒界絶縁層３２の厚さ方向の中心領域Ｒは、粒界絶縁層３２の厚さ方向における中心Ｃから粒界絶縁層３２の厚さ方向の両側に厚さＨの１０％の長さだけ拡がる領域をいう。言い換えると、粒界絶縁層３２の厚さ方向の中心領域Ｒは、中心Ｃを含み金属磁性粒子３１ａ、３１ｂの中心を結ぶ仮想線Ｌ上において０．２Ｈの寸法を有する領域である。Ｆｅ存在率とは、粒界絶縁層３２の厚さ方向の中心領域ＲにおけるＦｅ、Ｓｉ、及びＣｒの存在量の合計に対するＦｅの存在量の比率である。すなわち、Ｆｅ存在率は、Ｆｅ存在量／（Ｆｅ存在量＋Ｃｒ存在量＋Ｓｉ存在量）によって算出される値（ただし、Ｆｅ存在量、Ｃｒ存在量、及びＳｉ存在量は、粒界絶縁層３２の厚さ方向の中心領域におけるＦｅ、Ｃｒ、Ｓｉ元素の存在量をａｔ％で表したもの）である。

【0034】

Ｆｅの存在量、Ｃｒの存在量、及びＳｉの存在量は、例えばエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析により求められる。Ｆｅの存在量、Ｃｒの存在量、及びＳｉの存在量の具体的な測定方法の例は以下のとおりである。まず、領域５０のＴＥＭ像においてエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）を行ってＦｅ元素、Ｃｒ元素、Ｓｉ元素のマッピングデータをそれぞれ得る。次に、このＦｅ元素、Ｃｒ元素、Ｓｉ元素のマッピングデータを、金属磁性粒子３１ａ、３１ｂの中心を結ぶ仮想線Ｌに沿って再構築する。この仮想線Ｌに沿って再構築されたマッピングデータにより、仮想線Ｌ上の中心領域ＲにおけるＦｅ元素、Ｃｒ元素、及びＳｉ元素の各々の存在量のラインプロファイルがそれぞれ得られる。ラインプロファイルは、仮想線Ｌ上の中心領域Ｒの各検出位置におけるＦｅ元素、Ｃｒ元素、及びＳｉ元素のカウント値のグラフとして表される。Ｆｅ元素、Ｃｒ元素、及びＳｉ元素のカウント値は、Ｆｅ元素、Ｃｒ元素、及びＳｉ元素の検出強度を示す。

【0035】

次に、コイル部品１の製造方法の一例を説明する。まず、上部カバー層１８となる上部積層体、中間積層体、及び下部カバー層１９となる下部積層体を形成する。上部積層体は、磁性体層１８ａ〜１８ｄとなる複数の磁性体シートを積層することによって形成される。同様に、下部積層体は、磁性体層１９ａ〜１９ｄとなる複数の磁性体シートを積層することによって形成される。磁性体シートは、例えば、プラスチック製のベースフィルムの表面に金属磁性体ペーストを塗布して乾燥させ、乾燥後の金属磁性体ペーストを所定のサイズに切断することで得られる。金属磁性体ペーストは、例えば金属磁性粒子３１を含む樹脂材料に溶剤を加えて作成される。樹脂材料としては、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性に優れた樹脂材料が用いられ得る。

【0036】

中間積層体は、導体パターン、磁性体層、及び絶縁材を含む複数のシートを積層することによって形成される。それぞれのシートの作成に際しては、まず、ベースフィルム上にグリーンシートを形成する。このとき、当該グリーンシートを積層方向に貫通し、ビアが形成される貫通孔を形成する。次に、スクリーン印刷等によりグリーンシート上に、導電性に優れた金属又は合金から成る導電ペーストをスクリーン印刷法により印刷することにより、焼成後にそれぞれ導体パターンＣ１１〜Ｃ１６となる未焼成の導体パターンを形成する。この導電ペーストの材料としては、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ又はこれらの合金を用いることができる。導電ペーストは、貫通孔内に埋め込まれ、未焼成のビアとなる。次に、導体パターンＣ１１〜Ｃ１６となる未焼成導体パターンが形成されたグリーンシートを積層する。このようにして、コイル導体（コイル導体２５となる未焼成の導体パターン）と金属磁性体ペーストとを含む中間積層体が形成される。

【0037】

次に、上記のように作成された中間積層体を上下から上部積層体及び下部積層体で挟み込み、この上部積層体及び下部積層体を中間積層体に熱圧着して本体積層体を得る。次に、ダイシング機又はレーザ加工機等切断装置を用いて当該本体積層体を所望のサイズに個片化することで、基体１０に相当する成型体が得られる。

【0038】

次に、成型体に以下のように熱処理することで、金属磁性粒子３１の表面に、金属磁性粒子３１中の元素が酸化した粒界絶縁層３２が形成される。成型体を熱処理する工程では、まず窒素雰囲気で成型体を熱処理（第１熱処理）し、次に第１熱処理後の成型体に脱脂処理を行い、次に脱脂処理が行われた成型体に例えば２００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍの濃度の酸素を含む雰囲気で熱処理（第２熱処理）を行う。第１熱処理と脱脂処理とは同時に行われても良い。窒素雰囲気での熱処理は、５５０℃〜８５０℃で行われる。このように窒素雰囲気において第一段階目の加熱を行い、その後に酸素を含む雰囲気において第二段階目の加熱を行うことで、第一段階目の加熱において金属磁性粒子３１から粒界部へ主にＣｒ及びＳｉが拡散し、次に第二段階目の加熱においてＦｅが粒界部へ拡散する。このため、第一段階目の加熱において粒界部においてＣｒ及びＳｉが濃縮されているため、第二段階目の加熱においてＦｅの粒界部への拡散が抑制される。この二段階の加熱処理により、金属磁性粒子３１の間の粒界部に形成される粒界絶縁層３２におけるＦｅの存在比率を低くすることができる。より具体的には、この二段階の加熱により、粒界絶縁層３２におけるＦｅ存在率を０．２４未満とすることができる。

【0039】

次に、熱処理された成型体の両端部に外部電極２１及び外部電極２２を形成する。外部電極２１及び外部電極２２は、例えばめっき法により形成される。以上の工程により、コイル部品１が得られる。

【0040】

上述したように、本発明は、圧縮成型により作製されるコイル部品にも適用することができる。本発明の一又は複数の実施形態における圧縮成型によるコイル部品の製造方法について説明する。まず、金属磁性粒子と樹脂とを混合して金属磁性体ペーストを作製する。この金属磁性体ペーストは、金属磁性粒子と樹脂との混合物である。金属磁性体ペーストに含まれる金属磁性粒子として、例えばＦｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金の粒子が用いられ得る。金属磁性粒子の平均粒径は、例えば、１μｍ〜５０μｍとされる。金属磁性粒子は、例えば、上述した金属磁性粒子３１である。金属磁性体ペーストに含まれる樹脂として、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性に優れた樹脂材料が用いられ得る。

【0041】

次に、成形金型に予め準備したコイル導体を設置し、このコイル導体が設置された成形金型内に上記の金属磁性体ペーストを入れ、成形圧力を加えることで、内部にコイル導体を含む成形体が得られる。この成型体は、コイル導体と、コイル導体を覆う金属磁性体ペーストを含む。

【0042】

次に成型体に以下のように熱処理することで、金属磁性粒子３１の表面に、金属磁性粒子３１中の元素が酸化した粒界絶縁層３２が形成される。成型体を熱処理する工程では、まず窒素雰囲気で成型体を熱処理（第１熱処理）し、次に第１熱処理後の成型体に脱脂処理を行い、次に脱脂処理が行われた成型体に例えば２００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍの濃度の酸素を含む雰囲気で成型体を熱処理（第２熱処理）を行う。第１熱処理と脱脂処理とは同時に行われても良い。窒素雰囲気での熱処理は、５５０℃〜８５０℃で行われる。

【0043】

次に、熱処理された成型体の両端部に第１外部電極及び第２外部電極を形成する。第１外部電極及び第２外部電極は、例えばめっき法により形成される。以上の工程により、圧縮成型プロセスにより、本発明の一又は複数の実施形態によるコイル部品が得られる。

【0044】

続いて、本発明の一又は複数の実施形態における巻線型のコイル部品の製造方法について説明する。巻線型のコイル部品は、ドラムコアと、当該ドラムコアの周囲に巻回された導電性材料から成る導線と、当該導線の一端に接続された第１外部電極と、当該導線の他端に接続された第２外部電極と、を備える。導線は、螺旋形状を有する。ドラムコアは、柱状の巻芯と、当該巻芯の両端に設けられた一組のフランジと、を有する。

【0045】

本発明の一又は複数の実施形態における巻線型のコイル部品の製造工程においては、まず、ドラムコアを作製する。ドラムコアを作製するために、まず、金属磁性粒子と樹脂とを混合して金属磁性体ペーストを作製する。この金属磁性体ペーストは、金属磁性粒子と樹脂との混合物である。金属磁性体ペーストに含まれる金属磁性粒子として、例えばＦｅ、Ｓｉ、及びＣｒを含む合金の粒子が用いられ得る。金属磁性粒子の平均粒径は、例えば、１μｍ〜５０μｍとされる。金属磁性粒子は、例えば、上述した金属磁性粒子３１である。金属磁性体ペーストに含まれる樹脂として、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性に優れた樹脂材料が用いられ得る。

【0046】

次に、成形金型内に上記の金属磁性体ペーストを入れ、成形圧力を加えることで、ドラムコアの形状を有する成形体が得られる。

【0047】

次に、成型体に以下のように熱処理することでドラムコアが得られる。ドラムコアの内部では、金属磁性粒子３１の表面に、金属磁性粒子３１中の元素が酸化した粒界絶縁層３２が形成される。成型体を熱処理する工程では、まず窒素雰囲気で成型体を熱処理（第１熱処理）し、次に第１熱処理後の成型体に脱脂処理を行い、次に脱脂処理が行われた成型体に例えば２００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍの濃度の酸素を含む雰囲気で成型体を熱処理（第２熱処理）する。第１熱処理と脱脂処理とは同時に行われても良い。窒素雰囲気での熱処理は、５５０℃〜８５０℃で行われる。

【0048】

次に、ドラムコアに、金属材料からなる導線と、第１外部電極と、第２外部電極と、を設ける。導線は、導電性に優れた金属材料から成る。導線用の金属材料としては、例えば、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）及びＡｇ（銀）のうちの１以上の金属又はこれらの金属のいずれかを含む合金が用いられ得る。導線の周囲は、絶縁被膜で被覆されてもよい。導線は、例えば、ドラムコアの巻芯に巻回される。第１外部電極及び第２外部電極は、例えば、ドラムコアのフランジに形成される。以上の工程により、本発明の一又は複数の実施形態による巻線型のコイル部品が得られる。

【0049】

次に、本発明の実施例について説明する。評価対象とする試料を以下のようにして作製した。まず、組成がＦｅ−３．５ｗｔ％Ｓｉ−１．５ｗｔ％Ｃｒで表される金属磁性粒子を準備した。金属磁性粒子の平均粒径は、約４ｎｍであった。次に、金属磁性粒子をＰＶＢ樹脂及び有機溶剤と混合して金属磁性体ペーストとし、この金属磁性体ペーストをプラスチック製のベースフィルムの表面に塗布して乾燥させ、乾燥後の金属磁性体ペーストを５０μｍ〜１００μｍのシート状に切断することで、磁性体シートを作製した。次に、作製した磁性体シートを積層して６ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で圧着して積層体を作製した。次に、この積層体を打ち抜いて、外径１０ｍｍ、内径５ｍｍのトロイダルコア状の成型体を作製した。このトロイダルコアに表１に示される条件で熱処理を行うことで試料Ｎｏ．１〜６，８〜１２の各試料を作製した。具体的には、上記のようにして作製されたトロイダルコア状の成型体に対して、大気中において３５０℃で２時間加熱し、その後１０〜１２００ｐｐｍの酸素濃度の雰囲気中において８００℃で１時間加熱して試料Ｎｏ．１〜４のトロイダルコアを得た。同様に、トロイダルコア状の成型体に表１に記載された熱処理条件で二段階の加熱を行うことによって、試料Ｎｏ．５〜Ｎｏ．６及びＮｏ．８〜Ｎｏ．１２を得た。また、樹脂及び有機溶剤を加えずに上記の金属磁性粒子のみを金型に充填し、６ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で外径１０ｍｍ、内径５ｍｍのトロイダルコア状に成型すること試料Ｎｏ．７を作製した。

【表1】

【0050】

試料Ｎｏ．１〜１２の各々に銅製の巻線を２０ターン巻回した。この巻線が巻回された試料Ｎｏ．１〜１２の各々について、Ａｇｉｌｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のＡｇｉｌｌｅｎｔ ４２９４を用いて、１００ｋＨｚの周波数における透磁率を測定した。

【0051】

試料Ｎｏ．１〜１２の各々に銀電極を形成した。この銀電極が形成された試料Ｎｏ．１〜１２の各々について抵抗計を用いて比抵抗を測定した。

【0052】

試料Ｎｏ．１〜１２の各々を切断して断面を露出させ、この断面のうち図４（ｂ）に例示されているように２つの金属磁性粒子を含む領域のＴＥＭ像を得た。このＴＥＭ像において、各試料の粒界酸化層の厚みを測定した。粒界酸化層の厚みは、隣接する金属磁性粒子３１の中心を結ぶ仮想線に沿う方向における当該粒界酸化層の寸法を意味する。粒界酸化層の厚みの測定は、市販の画像処理ソフトを用いて行った。また、このＴＥＭ像において、粒界絶縁層３２の中心領域ＲにＥＤＳを行って、この中心領域ＲおけるＦｅ元素、Ｓｉ元素、及びＣｒ元素の各々の存在量をＥＤＳにより算出した。ＥＤＳによる各元素の存在量の測定は、日本電子製の原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆを使用し、加速電圧は２００ｋＶに設定して行った。そして、ＥＤＳにより測定されたＦｅ元素、Ｓｉ元素、及びＣｒ元素の各々の存在量を用いてＦｅ存在率を算出した。

【0053】

上記のようにして測定又は算出された試料Ｎｏ．１〜１２の各々の粒界酸化層の厚み、Ｆｅ存在率、透磁率、比抵抗を示す。また、表２に基づいて、粒界絶縁層の厚さと透磁率との関係を示すグラフ、粒界絶縁層の厚さと基体の比抵抗との関係を示すグラフ、及び基体の比抵抗とＦｅ存在率との関係を示すグラフを作成し、それぞれ図５〜図７に示す。

【表2】

【0054】

表２及び図５から、試料Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１２では、粒界絶縁層の厚さが１０ｎｍ〜２４ｎｍの範囲内で薄く形成されており、透磁率４０．０以上が実現されていることが分かる。試料Ｎｏ．６の一部の金属磁性粒子については、隣接する他の金属磁性粒子と粒界絶縁層を介さずに直接結合していた。このため、渦電流損失が大きく、１００ｋＨｚでの透磁率がほぼ１となった。このため、図５のグラフには、試料Ｎｏ．６の測定結果はプロットしていない。図５から、隣接する金属磁性粒子間の距離が小さくなるほど（つまり、粒界絶縁層の厚みが小さくなるほど）、透磁率が高くなることが分かる。これは、磁性粒子間の距離が狭くなることで反磁界が減少することが主な要因と考えられる。

【0055】

表２及び図６から、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６に関しては、粒界絶縁層の厚みが小さくなるほど比抵抗が小さくなることが確認できた。試料Ｎｏ．６については、上記のとおり、一部の金属磁性粒子が隣接する他の金属磁性粒子と粒界絶縁層を介さずに直接結合しているため、比抵抗著しく小さくなった。このため、図６のグラフにおいて、試料Ｎｏ．６のプロットは省略した。試料Ｎｏ．７は、熱処理を行っていないため、金属磁性粒子の表面の粒界絶縁層の厚さが著しく薄く、このため他の試料と比べて比抵抗も著しく小さくなっている。試料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１２はいずれも、めっき伸び不良に起因するショート不良を抑制することができる１０⁶Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有することが分かった。

【0056】

以上のとおり、概ね粒界絶縁層の厚みと比抵抗との間には正の相関が見られるものの、試料Ｎｏ．１と試料Ｎｏ．１１及び試料Ｎｏ．１２とを比較すると、粒界絶縁層の厚みはほとんど同じであるにもかかわらず、試料Ｎｏ．１の比抵抗はめっき伸び不良に起因するショート不良を抑制するための比抵抗の基準である１０⁶Ω・ｃｍを下回っている一方で、試料Ｎｏ．１１及び試料Ｎｏ．１２の比抵抗はいずれも１０⁶Ω・ｃｍを上回っている。この違いに関して、本発明者は、粒界絶縁層におけるＦｅ存在率ｆに着目した。検討の結果、図７に示されているように、粒界絶縁層におけるＦｅ存在率ｆが小さい場合に、比抵抗の値がめっき伸び不良に起因するショート不良を抑制することができる１０⁶Ω・ｃｍよりも大きくなることが分かった。これは、粒界絶縁層におけるＦｅ存在率ｆが小さい場合には、粒界絶縁層３２において導電性を有するＦｅ₃Ｏ₄（マグネタイト）の存在量が低減されているためと考えられる。

【0057】

以上の結果から、Ｆｅ存在率ｆが０．２４未満である試料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１２については、粒界絶縁層の厚みが２４ｎｍ以下の薄さであっても、めっき伸び不良に起因するショート不良を抑制することができる１０⁶Ω・ｃｍよりも大きい比抵抗を確保できることが分かった。また、試料Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１２については、粒界絶縁層の厚みが薄いことから、コイル部品の特性として期待される４０以上の透磁率を有することが分かった。

【0058】

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るコイル部品１の基体１０は、２つの金属磁性粒子３１の間に形成された粒界絶縁層３２を含み、粒界絶縁層３２の厚さ方向の中心領域Ｒにおいて、Ｆｅ、Ｓｉ、及びＣｒの存在量の合計に対するＦｅの存在量の比率（すなわち、Ｆｅ存在比率）は０．２４未満である。このように、粒界絶縁層３２の中心におけるＦｅ存在比率を０．２４未満とすることにより、粒界絶縁層３２の比抵抗を高めることができる。したがって、基体１０の絶縁性を保ちつつ、粒界絶縁層３２の厚さＨを薄くすることができる。すなわち、コイル部品１においては、基体１０の絶縁性を保ちつつ、高い透磁率を実現することができる。特に、粒界絶縁層３２の中心におけるＦｅ存在比率を０．２４未満とすることにより、めっき伸び不良に起因するショート不良を抑制することができる１０⁶Ω・ｃｍよりも大きな比抵抗を実現することができる。

【0059】

本発明の一又は複数の実施形態に係るコイル部品の製造方法は、成型体を熱処理する際に、５５０℃〜８５０℃の窒素雰囲気で成型体を熱処理した後、酸素を含む雰囲気で成型体を熱処理する。このように、酸素を含む雰囲気で熱処理を行う前に窒素雰囲気で成型体を熱処理することにより、窒素雰囲気での熱処理の段階で金属磁性粒３１に含まれるＣｒやＳｉが粒界絶縁層３２内に拡散され、酸素を含む雰囲気での熱処理の際のＦｅの粒界絶縁層３２への拡散を抑制することができる。これにより、粒界絶縁層３２において導電性を有するＦｅ₃Ｏ₄（マグネタイト）の存在量を低減することができ、粒界絶縁層３２の比抵抗を高くすることができる。特に、粒界絶縁層３２の中心領域Ｒにおいては、Ｆｅ存在率ｆを０．２４未満とすることができるので、粒界絶縁層３２の比抵抗を高めることができる。したがって、基体１０の絶縁性を保ちつつ、粒界絶縁層３２の厚さＨを薄くすることができる。よって、基体１０の絶縁性を保ちつつ高い透磁率を有するコイル部品１を製造することができる。

【0060】

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。

【符号の説明】

【0061】

１…コイル部品、１０…基体、２１，２２…外部電極、２５…コイル導体、３１…金属磁性粒子、３２…粒界絶縁層、Ａｘ…コイル軸、Ｃ１１〜Ｃ１６…導体パターン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】