(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】P2023150954
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】コイル部品
(51)【国際特許分類】
H01F 17/04 20060101AFI20231005BHJP
H01F 27/28 20060101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
H01F17/04 A
H01F27/28 104
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022060316
(22)【出願日】2022-03-31
(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】三澤 一輝
【テーマコード（参考）】
5E043
5E070
【Ｆターム（参考）】
5E043AA08
5E070AA01
5E070AB10
5E070CB08
(57)【要約】
【課題】 ガラス層や樹脂層により覆われていないコイル導体を有するコイル部品においてコイル導体に含まれる金属のイオンマイグレーションを抑制すること。
【解決手段】
コイル部品１は、基体１０と、この基体の内部に設けられており銅を主成分とするコイル導体２５と、を備える。コイル導体２５の表面には、酸化銅被膜６０が形成されている。基体１０は、Ｆｅ、Ｓｉ及び元素Ａ（ただし、元素Ａは、Ｃｒ及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素である。）を含有する複数の金属磁性粒子３１を含む。金属磁性粒子３１の表面は、酸化被膜４１によって覆われている。酸化被膜４１においては、Ｓｉの原子割合と元素Ａの原子割合との合計がＦｅの原子割合よりも高い。
【選択図】 図４
【解決手段】
コイル部品１は、基体１０と、この基体の内部に設けられており銅を主成分とするコイル導体２５と、を備える。コイル導体２５の表面には、酸化銅被膜６０が形成されている。基体１０は、Ｆｅ、Ｓｉ及び元素Ａ（ただし、元素Ａは、Ｃｒ及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素である。）を含有する複数の金属磁性粒子３１を含む。金属磁性粒子３１の表面は、酸化被膜４１によって覆われている。酸化被膜４１においては、Ｓｉの原子割合と元素Ａの原子割合との合計がＦｅの原子割合よりも高い。
【選択図】 図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｆｅ、Ｓｉ及び元素Ａ（ただし、元素Ａは、Ｃｒ及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素である。）を含有し、表面がＦｅの酸化物及び前記元素Ａの酸化物を含む酸化被膜で覆われた複数の金属磁性粒子を含む基体と、
前記基体の内部に配置された銅を主成分とするコイル導体と、
前記コイル導体の表面を覆い、酸化銅を主成分とする酸化銅被膜と、
を備え、
前記酸化被膜におけるＳｉの原子割合と前記元素Ａの原子割合との合計がＦｅの原子割合よりも高い、
コイル部品。
前記基体の内部に配置された銅を主成分とするコイル導体と、
前記コイル導体の表面を覆い、酸化銅を主成分とする酸化銅被膜と、
を備え、
前記酸化被膜におけるＳｉの原子割合と前記元素Ａの原子割合との合計がＦｅの原子割合よりも高い、
コイル部品。
【請求項2】
一軸方向における前記コイル導体の厚さを表す第１厚さは、前記一軸方向における前記コイル導体の厚さと前記酸化銅被膜の厚さの合計の厚さを表す第２厚さの９０％以上である、
請求項１に記載のコイル部品。
請求項１に記載のコイル部品。
【請求項3】
前記酸化銅被膜の厚さは、０．０１μm以上５μｍ以下である、
請求項１又は２に記載のコイル部品。
請求項１又は２に記載のコイル部品。
【請求項4】
前記コイル導体は、内部に空隙を含む、
請求項１又は２に記載のコイル部品。
請求項１又は２に記載のコイル部品。
【請求項5】
前記複数の金属磁性粒子は、第１金属磁性粒子と、前記第１金属磁性粒子に隣接する第２金属磁性粒子と、を備え、
前記第１金属磁性粒子と前記第２金属磁性粒子とは、前記第１金属磁性粒子の表面を覆う前記酸化被膜及び前記第２金属磁性粒子の表面を覆う前記酸化被膜により結合されている、
請求項１又は２に記載のコイル部品。
前記第１金属磁性粒子と前記第２金属磁性粒子とは、前記第１金属磁性粒子の表面を覆う前記酸化被膜及び前記第２金属磁性粒子の表面を覆う前記酸化被膜により結合されている、
請求項１又は２に記載のコイル部品。
【請求項6】
前記コイル導体は、焼結銅を含む、
請求項１又は２に記載のコイル部品。
請求項１又は２に記載のコイル部品。
【請求項7】
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8】
請求項７に記載の回路基板を含む、電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書において開示される発明は、主にコイル部品に関する。
【背景技術】
【0002】
コイル部品は、様々な電子機器に搭載されている。コイル部品は、例えば、回路の電源ラインや信号ラインにおいてノイズを除去するために用いられる。一般的なコイル部品は、磁性材料から構成された基体と、基体に設けられたコイル導体と、を備える。
【0003】
コイル部品の基体として、軟磁性材料から構成された多数の金属磁性粒子を含む軟磁性基体が用いられる。軟磁性基体において、金属磁性粒子の表面は絶縁膜で覆われており、隣接する金属磁性粒子同士は、絶縁膜を介して互いに結合している。軟磁性基体は、フェライトから構成される磁性基体よりも磁気飽和が起こりにくいため、大電流が流れる回路に適している。
【0004】
コイル導体の表面は、絶縁性のコーティング膜で被覆されることがある。例えば、特開２０２０－１９１４０８号公報（特許文献１）に記載されているコイル部品は、絶縁性のガラス層により被覆されたコイル導体を備えている。また、国際公開第２０１８／０８８２６４号公報（特許文献２）に記載されているコイル部品は、ポリイミド樹脂で被覆されたコイル導体を備えている。
【0005】
コイル導体の表面を絶縁性のコーティング層（例えば、上記のガラス層やポリイミド樹脂層）で被覆することにより、コイル部品の絶縁耐圧が高められる。
【0006】
コイル導体の主成分として銀が用いられることが多い。銀は、イオンマイグレーションを発生させやすい。コイル導体の表面にコーティング層を設けることにより、コイル導体と他の導体（例えば、外部導体）との間でのイオンマイグレーションを抑制することができる。
【0007】
また、コイル導体の表面のコーティング層により、コイル導体に含まれる金属元素の酸化を抑制し、コイル導体の直流抵抗の増加を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０２０－１９１４０８号公報
【特許文献2】国際公開第２０１８／０８８２６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
以上のように、コイル導体の表面にガラス層や樹脂層を設けることによる利点がある。他方、コイル導体の表面にコーティング層を設けるためには、製造時に追加的な工程が必要となる。例えば、コイル部品がシート積層法で作製される場合には、磁性体シートに導電性ペーストを塗布し、この導電性ペーストを加熱することでコイル導体が作製されるが、このようにして作製されるコイル導体の表面にコーティング層を設けるためには、磁性体シートに導電性ペーストを塗布した後に、コーティング層用のペーストをさらに塗布する必要がある。
【0010】
他方、コイル導体の表面にコーティング層が設けられていないと、コイル部品の特性が劣化するおそれがある。例えば、コイル導体の表面にコーティング層が設けられていない場合には、コイル導体と外部電極との間のイオンマイグレーションが増加しやすくなる。
【0011】
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。本発明のより具体的な目的の一つは、ガラス層や樹脂層により覆われていないコイル導体を有するコイル部品においてコイル導体に含まれる金属のイオンマイグレーションを抑制することである。
【0012】
本発明の前記以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。特許請求の範囲に記載される発明は、「発明を解決しようとする課題」から把握される課題以外の課題を解決するものであってもよい。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様におけるコイル部品は、Ｆｅ、Ｓｉ及び元素Ａ（ただし、元素Ａは、Ｃｒ及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素である。）を含有し、表面がＦｅの酸化物及び前記元素Ａの酸化物を含む酸化被膜で覆われた複数の金属磁性粒子を含む基体と、前記基体の内部に配置された銅を主成分とするコイル導体と、前記コイル導体の表面の全体を覆い、酸化銅を主成分とする酸化銅被膜と、を備える。一態様において、前記酸化被膜におけるＳｉの原子割合と前記元素Ａの原子割合との合計がＦｅの原子割合よりも高い。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、コイル導体の表面をガラス層や樹脂層で被覆することなく、コイル導体に含まれる金属のイオンマイグレーションを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一態様によるコイル部品の斜視図である。
【図6】本発明の一態様によるコイル部品の製造方法を示すフロー図である。
【図7】大気中で加熱されたアクリル樹脂、エチルセルロース、及び銅の重量変化を示すＴＧ曲線を示すグラフである。
【図8】窒素雰囲気中で加熱されたアクリル樹脂、エチルセルロース、及び銅の重量変化を示すＴＧ曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。以下で説明される本発明の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。以下の実施形態で説明されている諸要素が発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0017】
図１から図３を参照して、本発明の一実施形態によるコイル部品１について説明する。図示の実施形態において、コイル部品１は、積層インダクタである。この積層インダクタは、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インダクタとして使用され得る。本発明は、図示されている積層インダクタ以外の様々なコイル部品に適用され得る。
【0018】
図示のように、コイル部品１は、基体１０と、基体１０内に設けられたコイル導体２５と、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。
【0019】
コイル部品１は、実装基板２ａに実装されている。回路基板２は、コイル部品１と、このコイル部品１が実装される実装基板２ａと、を備える。実装基板２ａには、ランド部３ａ、３ｂが設けられている。コイル部品１は、外部電極２１とランド部３ａとを接合し、また、外部電極２２とランド部３ｂとを接合することで実装基板２ａに実装されている。回路基板２は、コイル部品１及びコイル部品１以外の様々な電子部品を備えることができる。
【0020】
回路基板２は、様々な電子機器に搭載され得る。回路基板２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、サーバ、自動車の電装品及びこれら以外の様々な電子機器が含まれる。コイル部品１が搭載される電子機器は、本明細書で明示されるものには限定されない。
【0021】
本発明の一又は複数の実施形態において、基体１０は磁性材料からおおむね直方体状に形成される。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。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１０ａと第２の主面１０ｂとは互いに対向し、第１の端面１０ｃと第２の端面１０ｄとは互いに対向し、第１の側面１０ｅと第２の側面１０ｆとは互いに対向している。図１において第１の主面１０ａは基体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２の主面１０ｂが回路基板２と対向するように配置されるので、第２の主面１０ｂ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。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「高さ」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。
【0022】
本発明の一又は複数の実施形態において、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、高さ寸法（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。一又は複数の実施形態において、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、その幅寸法が高さ寸法よりも大きくなるように形成される。
【0023】
図２及び図３に示されているように、基体１０は、積層された複数の磁性体層を有する。図示のように、基体１０は、本体部２０、この本体部２０の上面に設けられた上部カバー層１８、この本体部２０の下面に設けられた下部カバー層１９を備えてもよい。本体部２０は、積層された磁性体層１１～１６を含む。基体１０においては、Ｔ軸方向のマイナス側からプラス側に向かって、下部カバー層１９、磁性体層１６、磁性体層１５、磁性体層１４、磁性体層１３、磁性体層１２、磁性体層１１、上部カバー層１８、の順に積層されている。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
コイル部品１は、磁性体層１１～磁性体層１６、磁性体層１８ａ～１８ｄ、及び磁性体層１９ａ～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～１８ｄ、及び磁性体層１９ａ～１９ｄの一部は、適宜省略することができる。図３においては、磁性体層間の境界が示されているが、本発明が適用された実際のコイル部品の基体においては磁性体層間の境界は視認できないこともある。
【0027】
導体パターンＣ１１～Ｃ１６の各々は、隣接する導体パターンとビアＶ１～Ｖ６を介して電気的に接続される。このようにして接続された導体パターンＣ１１～Ｃ１６が、スパイラル状の周回部２５ａを形成する。すなわち、コイル導体２５の周回部２５ａは、導体パターンＣ１１～Ｃ１６及びビアＶ１～Ｖ５を有する。
【0028】
磁性体層１１～磁性体層１６の各々には、対応する導体パターンＣ１１～Ｃ１６が設けられている。これらの導体パターンＣ１１～Ｃ１６により、周回部２５ａが構成される。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。コイル軸Ａｘは、Ｔ方向に沿って延びている。コイル軸Ａｘは、例えば、平面視で長方形形状を有する第１の主面１０ａの対角線の交点を通り第１の主面１０ａに垂直な方向に延びる。
【0029】
導体パターンＣ１１のビアＶ１に接続されている端部と反対側の端部は、引出導体２５ｂ２を介して外部電極２２に接続される。導体パターンＣ１６のビアＶ５に接続されている端部と反対側の端部は、引出導体２５ｂ１を介して外部電極２１に接続される。このように、コイル導体２５は、周回部２５ａと、引出導体２５ｂ１と、引出導体２５ｂ２と、を有する。
【0030】
導体パターンＣ１１～Ｃ１６は、対応する磁性体層１１～磁性体層１６上にそれぞれ形成される。導体パターンＣ１１～Ｃ１６は、後述するように磁性体シートに導電性ペーストを導体パターンＣ１１～Ｃ１６の形状となるように塗布し、この磁性体シートに塗布された導電性ペーストを加熱することで形成される。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～磁性体層１５の所定の位置に、磁性体層１１～磁性体層１５をＴ軸方向に貫く貫通孔を形成し、当該貫通孔に導電性材料を埋め込むことにより形成される。導体パターンＣ１１～Ｃ１６及びビアＶ１～Ｖ５は、銅を主成分として含んでいる。
【0031】
このように、コイル導体２５は、コイル軸Ａｘの周りに延びる周回部２５ａを有しており、基体１０内に配置されている。コイル導体２５は、その引出導体２５ｂ１及び引出導体２５ｂ２の端部が基体１０から外に向かって露出しているが、それ以外の部分は基体１０内に配置されている。つまり、コイル導体２５は、周回部２５ａと、引出導体２５ｂ１と、引出導体２５ｂ２と、を有する。コイル導体２５は、銅を主成分として含んでいる。コイル導体２５には、焼結銅として銅が含まれている。コイル導体２５の表面は、その全体が後述する酸化銅被膜６０で覆われている。コイル導体２５の表面の全体とは、コイル導体２５の表面のうち外部電極２１との接続面及び外部電極２２との接続面以外の表面を意味する。
【0032】
次に、図４及び図５を参照して、基体１０及びコイル導体２５の微細構造を説明する。図４は、図３に示されている領域Ａを模式的に示す拡大断面図であり、図５は、図４に示されている領域Ｂを模式的に示す拡大断面図である。領域Ａは、基体１０をＴ軸に沿って切断した断面の一部の領域である。領域Ａは、基体１０をＴ軸に沿って切断した断面の一部を占め、導体パターンＣ１３から磁性体層１２及び磁性体層１３に跨がる領域である。図４及び図５には、コイル導体２５のうち導体パターンＣ１３を含む領域が例示されているため、図４及び図５を参照した説明では、主に導体パターンＣ１３に言及される。導体パターンＣ１３に関する説明は、コイル導体２５を構成する他の導体パターン（導体パターンＣ１１～Ｃ１２及びＣ１４～Ｃ１６）にも当てはまる。
【0033】
図４に示されているように、磁性体層１２及び磁性体層１３は、複数の金属磁性粒子３１を含んでいる。磁性体層１２及び磁性体層１３は、２種類以上の金属磁性粒子を含んでもよい。金属磁性粒子３１の平均粒径は、例えば、１～１０μｍである。金属磁性粒子３１の平均粒径は、体積基準で測定した粒度分布から算出される平均粒径（メジアン径（Ｄ５０））とすることができる。磁性体層１２及び磁性体層１３に関する説明は、基体１０の磁性体層１２及び磁性体層１３以外の領域についても当てはまる。
【0034】
基体１０に含まれる金属磁性粒子３１は、Ｆｅ基の軟磁性材料から構成されたＦｅ基金属磁性粒子であってもよい。例えば、金属磁性粒子３１は、Ｆｅに加えて、Ｓｉ及び元素Ａ（ただし、元素Ａは、Ｃｒ及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素である。）を含有する。金属磁性粒子３１がＦｅ、Ｓｉ、Ｃｒ及びＡｌを含む場合、各元素の含有比率は、Ｆｅが９３～９７ｗｔ％、Ｓｉが２．５～６．５ｗｔ％、Ｃｒが０～２ｗｔ％、Ａｌが０～３ｗｔ％の範囲とすることができ、各元素の含有比率を合計すると１００ｗｔ％となる。
【0035】
基体１０に含まれる金属磁性粒子の表面には、その金属磁性粒子に含まれる金属元素の酸化物を含む絶縁性の酸化被膜が設けられる。図５に示されているように、金属磁性粒子３１の表面は、酸化被膜４１で覆われている。酸化被膜４１が形成された金属磁性粒子３１は、原料粉（軟磁性金属粉）を熱処理し、この熱処理により原料粉に含まれる元素を酸化することで得られる。図５に示されているように、金属磁性粒子３１の表面には酸化被膜４１が設けられている。隣接する金属磁性粒子３１同士は、酸化被膜４１を介して結合している。
【0036】
基体１０に含まれる金属磁性粒子３１の表面の酸化被膜４１は、Ｆｅ及び元素Ａの酸化物を含む。例えば、金属磁性粒子３１がＦｅ－Ｃｒ－Ｓｉ系合金から成る場合、その表面の酸化被膜４１には、Ｆｅ、Ｃｒ、及びＳｉの酸化物が含まれる。例えば、Ｆｅ－Ａｌ－Ｓｉ系合金から成る場合、その表面の酸化被膜４１には、Ｆｅ、Ａｌ、及びＳｉの酸化物が含まれる。例えば、金属磁性粒子３１がＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ－Ｓｉ系合金から成る場合、その表面の酸化被膜４１には、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ及びＳｉの酸化物が含まれる。金属磁性粒子３１の表面に設けられる酸化被膜４１におけるＳｉの原子割合と元素Ａの原子割合との合計は、酸化被膜４１に含まれるＦｅの原子割合よりも高い。例えば、酸化被膜４１に、Ｆｅ、Ｃｒ、及びＳｉが含まれる場合、つまり、酸化被膜４１にＳｉ及び元素ＡとしてのＣｒが含まれる場合には、この酸化被膜４１におけるＳｉの原子割合とＣｒの原子割合との合計は、Ｆｅの原子割合よりも高い。よって、酸化被膜４１において、Ｃｒの原子割合は、Ｆｅの原子割合より低いことがあり得るが、その場合であっても、Ｃｒの原子割合とＳｉの原子割合との合計は、Ｆｅの原子割合よりも高い。例えば、酸化被膜４１に、Ｆｅ、Ａｌ、及びＳｉが含まれる場合、つまり、酸化被膜４１に元素ＡとしてＡｌが含まれる場合には、酸化被膜４１において、Ａｌの原子割合は、Ｆｅの原子割合より低いことがあり得るが、その場合であっても、Ａｌの原子割合とＳｉの原子割合との合計は、Ｆｅの原子割合よりも高い。例えば、酸化被膜４１に、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ及びＳｉが含まれる場合（つまり、酸化被膜４１に元素ＡとしてＣｒ及びＡｌが含まれる場合）には、酸化被膜４１において、Ｃｒの原子割合もしくはＡｌの原子割合は、Ｆｅの原子割合より低いことがあり得るが、その場合であっても、Ｃｒの原子割合とＡｌの原子割合とＳｉの原子割合との合計は、Ｆｅの原子割合よりも高い。酸化被膜に含まれるＦｅ、Ｓｉ及び元素Ａの原子割合は、ＳＴＥＭ－ＥＤＸなどを用いて酸化被膜内の５点以上、好ましくは１０点以上について点分析を行い、各点におけるＦｅの原子割合、Ｓｉの原子割合、および元素Ａの原子割合を測定し、各点で測定された原子割合を平均することで算出できる。各元素の原子割合の測定には、例えばＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析が用いられてもよい。
【0037】
図４に示されているように、導体パターンＣ１３と磁性体層１２との間及びコイル導体２５と磁性体層１３との間には、酸化銅（ＣｕＯ）を主成分とする酸化銅被膜６０が設けられている。同様に、コイル導体２５を構成する他の導体パターンの表面にも酸化銅被膜６０が設けられている。酸化銅被膜６０は、酸化被膜４１を介して金属磁性粒子３１と接している。後述するように、酸化銅被膜６０は、コイル導体２５に含まれる銅が酸化することで形成される。
【0038】
図示されているように、酸化銅被膜６０は、導体パターンＣ１３の表面の全ての領域を覆っていてもよい。例えば、基体１０をＴ軸に沿って切断して断面を露出させ、Ｌ軸方向において均等な間隔で配置された３点（５点であってもよい。）の各々において視野に導体パターンＣ１３の表面の一部及び基体１０を含むように５０００倍の倍率で当該断面のＳＥＭ写真を撮影し、この撮影したＳＥＭ写真の各々において導体パターンＣ１３の表面全体が酸化銅被膜６０によって覆われている場合に、酸化銅被膜６０が導体パターンＣ１３の表面の全てを覆っていると判断することができる。コイル導体２５は、その表面のうち外部電極２１、２２との接続面以外の全ての領域が酸化銅被膜６０によって覆われていてもよい。コイル導体２５の表面全体（コイル導体２５の表面のうち外部電極２１、２２との接続面以外の全ての領域）が酸化銅被膜６０によって覆われることで、金属銅のマイグレーションが抑制される。また、コイル導体２５の表面全体が酸化銅被膜６０によって覆われることにより、コイル導体２５内部の金属銅と金属磁性粒子３１とが直接接することを防止できる。
【0039】
酸化銅被膜６０の厚さは、導体パターンＣ１３の厚さよりも薄い。酸化銅被膜６０の厚さは、酸化銅被膜６０のＴ軸方向における寸法を意味する。図示されているように、酸化銅被膜６０の表面には凹凸が存在するため、酸化銅被膜６０の厚さは均一でないことがある。この場合、基体１０をＴ軸に沿って切断して断面を露出させ、Ｌ軸方向において均等な間隔で配置された１０点の各々における酸化銅被膜６０のＴ軸方向に沿った寸法を計測し、この１０点で計測された寸法の平均を酸化銅被膜６０の厚さとすることができる。酸化銅被膜６０の厚さと同様に、導体パターンＣ１３の厚さは、導体パターンＣ１３のＴ軸方向における寸法を意味し、Ｌ軸方向において均等な間隔で配置された１０点の各々において計測された導体パターンＣ１３の寸法の平均を、導体パターンＣ１３の厚さとすることができる。
【0040】
本発明の一態様において、導体パターンＣ１３の厚さは、導体パターンＣ１３の厚さと酸化銅被膜６０の厚さとの合計の９０％以上とされる。本発明の一態様において、導体パターンＣ１３の厚さは、５μｍ以上１００μｍ以下とされる。本発明の一態様において、酸化銅被膜６０の厚さは、０．０１μｍ以上５μｍ以下とされる。酸化銅被膜６０は、コイル導体２５の材料である導電性ペーストに含まれる銅粉が酸化して形成されたものであるため、酸化銅被膜６０の厚さを薄くすることにより導電性の導体パターンＣ１３の断面積を大きくすることができ、これにより酸化銅被膜６０を設けることによる導体パターンＣ１３の導電率の低下を抑制することができる。また、酸化銅被膜６０の厚さを０．０１μｍ以上とすることにより、コイル導体２５に含まれる銅のイオン化を抑制することができ、金属銅のマイグレーションを防止することができる。さらに、導体パターンＣ１３と基体１０に含まれる金属磁性粒子との間の絶縁を確保することができる。導体パターンＣ１３の厚さに関する説明は、コイル導体２５を構成する他の導体パターンの厚さにも当てはまる。
【0041】
導体パターンＣ１３は、後述するように、銅粉を熱分解性樹脂であるアクリル樹脂に分散させた導電性ペーストを加熱することにより形成される。本明細書において、熱分解性樹脂とは酸素との燃焼反応によらずに分解される樹脂を言い、窒素雰囲気にて昇温した場合に熱分解し残渣が残らない樹脂を言う。残渣が残らないとはその重量の９９％以上が熱分解により気化されることを言い、熱重量示差熱分析装置（ＴＧ-ＤＴＡ）を用いて窒素雰囲気にて３℃／分の昇温速度にて測定することができる。このため、導体パターンＣ１３は、銅結晶の緻密な焼結体である。従来は、導電性ペースト用のバインダー樹脂として、セルロース系樹脂が用いられている。セルロース系樹脂を完全に分解するには、酸素による燃焼が必要である。セルロース系樹脂を導電性ペーストのバインダー樹脂として用いたのでは、熱分解だけでは残渣が発生するため、銅結晶の緻密な焼結体の成長が妨げられる。図４に示されているように、導体パターンＣ１３は、互いに結晶方位が異なる銅結晶５１及び銅結晶５２を含むことができる。銅結晶５１と銅結晶５２との境界は、基体１０をＴ軸に沿って切断して断面を露出させ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて断面の反射電子像を観察することことで観察することができる。反射電子像では、互いに結晶方位が異なる銅結晶５１と銅結晶５２との境界は、結晶方位が異なることに起因するコントラストの差異として現れる。導体パターンＣ１３に含まれる銅結晶の結晶方位や粒径は、電界放出形走査顕微鏡を用いたＥＢＳＤ解析によって解析することができる。
【0042】
導体パターンＣ１３には、銅結晶の間に形成された空洞Ｈが含まれていてもよい。導電性ペーストを加熱する際に、熱分解されたアクリル樹脂が存在していた領域のうち銅粉の結晶成長により閉塞されなかった領域が、加熱後の導体パターンＣ１３において空洞Ｈとして残存する。空洞Ｈは、周囲が銅結晶で囲まれた閉孔であってもよい。
【0043】
本発明の一態様において、導体パターンＣ１３における所定量域内で銅結晶の占める割合を示す占有率は、８５ｖｏｌ％以上とされる。基体１０の断面の観察視野において、導体パターンＣ１３に占める銅結晶の面積の割合を、銅結晶の占有率とすることができる。導体パターンＣ１３における銅結晶の占有率を高くすることにより、導体パターンＣ１３の電気導電率を高くすることができる。
【0044】
本発明の一態様において、導体パターンＣ１３に含まれる銅結晶の平均粒径は、導体パターンＣ１３の厚さ（Ｔ軸方向における寸法）の１／５以上である。銅結晶の平均粒径は、当業者に用いられる通常の測定方法、例えばインターセプト法により計測することができる。より具体的には、基体１０をＴ軸に沿って切断した断面をＳＥＭにより観察し、この観察像上に所定長さの直線を複数本平行に引き、銅結晶粒子を上記直線が横切った部分の直線の長さの平均値を、銅結晶の平均粒径とすることができる。導体パターンＣ１３における銅結晶の平均粒径を大きくすることにより、導体パターンＣ１３の電気導電率を高くすることができる。
【0045】
コイル部品１におけるコイル導体２５は、銅を主成分とし、その表面が酸化銅被膜６０によって覆われていることにより、コイル導体２５の表面にガラス層や樹脂層を設けなくとも、優れた特性を示すことができる。まず、銅は、コイル導体用の材料として広く用いられている銀よりもイオンマイグレーションを発生させにくい。また、コイル導体２５の表面が酸化銅被膜６０により覆われているため、コイル導体２５と使用環境に存在する水分との接触が抑制され、これによりコイル導体２５に含まれる銅のイオン化が抑制される。これにより、コイル導体２５と他の導体（例えば、外部電極２１、２２）との間のイオンマイグレーションがさらに抑制される。さらに、酸化銅被膜６０によりコイル導体２５が大気に暴露されないため、コイル導体２５に含まれる銅の酸化が抑制され、これによりコイル導体２５の直流抵抗の増加が抑制される。さらに、酸化銅被膜６０は、比抵抗が高いため、コイル導体２５と金属磁性粒子３１との間でのショートの発生を抑制することができ、これによりコイル部品１の絶縁耐圧を高めることができる。
【0046】
酸化銅被膜６０は、コイル部品の製造工程における加熱処理において、コイル導体の前駆体となる導電性ペーストに含まれる銅粉が酸化することにより、コイル導体の表面に形成される。このように、銅を主成分とするコイル導体を有するコイル部品の製造工程においては、コイル導体２５の前駆体となる導電性ペーストからの脱脂や銅結晶の焼結のために加熱処理が必須である。酸化銅被膜６０は、コイル部品１の製造工程において必須の加熱処理が行われる際に形成されるから、コイル部品１の製造時に酸化銅被膜６０を形成するための工程を新たに追加することなく形成可能である。なお、従来のコイル部品の材料として広く用いられている銀は、酸素との結合が弱いため、銀を主成分とするコイル導体の表面に安定的な酸化銀を形成することは困難である。このように、コイル導体２５の主成分を銅とすることにより、コイル部品１の製造時に新たな工程を追加することなく、コイル導体２５の表面に、イオンマイグレーション抑制、コイル導体２５中の銅の酸化抑制、及び絶縁耐圧の向上に寄与する酸化銅被膜６０を形成できる。
【0047】
また、基体１０は、複数の金属磁性粒子３１を有しており、金属磁性粒子３１の各々の表面は、酸化被膜４１で覆われている。酸化被膜４１は、Ｆｅの酸化物、Ｓｉの酸化物、及び元素Ａ（Ｃｒ、及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素）の酸化物を含む。元素ＡのうちＣｒ及びＡｌは、銅よりもイオン化エネルギーが小さい。このため、コイル部品１が金属のイオン化が発生しやすい環境（例えば、高温多湿な環境）に置かれた場合でも、コイル部品１の周囲に存在する酸化被膜４１中のＣｒ及びＡｌがコイル導体２５に含まれる銅よりも優先的にイオン化されることにより、コイル導体２５に含まれる銅のイオン化を抑制することができる。これにより、コイル導体２５と他の導体との間でのイオンマイグレーションをさらに抑制することができる。
【0048】
また、Ｃｒ、Ｓｉ、及びＡｌの酸化物はいずれも安定性が高いため、これらの酸化物からコイル導体に含まれる銅に対して酸素が供給されにくい。また、Ｃｒ、Ｓｉ、及びＡｌの酸化物は、絶縁性に優れている。酸化被膜において、Ｆｅの酸化物は、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）又はヘマタイト（Ｆｅ2Ｏ3）として存在する可能性がある。マグネタイトの比抵抗は、ヘマタイトやＣｒ、Ｓｉ、又はＡｌの酸化物の比抵抗よりも低いため、マグネタイトの含有比率が高くなると、コイル部品の絶縁耐圧が低下する原因となる。また、ヘマタイトにおけるＦｅとＯとの結合は、マグネタイトにおけるＦｅとＯとの結合よりも弱いため、酸素をコイル導体中の銅に供給しやすい。このため、金属磁性粒子３１の表面を覆う酸化被膜４１においてＦｅの酸化物の割合が高くなると、絶縁耐圧の劣化又はコイル導体中の銅の酸化の進行という不具合が起こる可能性がある。本発明の一態様においては、金属磁性粒子３１の表面を覆う酸化被膜４１において、Ｓｉの原子割合と元素Ａの原子割合との合計が、Ｆｅの原子割合よりも高いので、ヘマタイトによる絶縁耐圧の低下やマグネタイトからの酸素の供給による銅の酸化を抑制することができる。このように、本発明の一態様においては、酸化被膜４１において、Ｆｅの原子割合よりもＳｉの原子割合と元素Ａの原子割合との合計の方が高いため、コイル部品１の絶縁耐圧の劣化を抑制し、また、コイル導体２５と外部電極２１、２２との間のイオンマイグレーションやコイル導体２５中の銅の酸化の進行を抑制することができる。
【0049】
次に図６を参照して、コイル部品１の製造方法の一例について説明する。図４は、本発明の一実施形態によるコイル部品１の製造方法を示すフロー図である。以下の説明では、コイル部品１がシート積層法により製造されることを想定している。コイル部品１は、シート積層法法以外の公知の方法で作製されてもよい。例えば、コイル部品１は、印刷積層法、薄膜プロセス法、又はスラリービルド法により作製され得る。
【0050】
まず、ステップＳ１において、磁性体シートが作製される。磁性体シートは、金属磁性粒子３１の原料となる軟磁性金属粉をバインダー樹脂及び溶剤と混練して得られる磁性材ペーストから生成される。軟磁性金属粉は、Ｆｅ及び元素Ａを含む。磁性材ペースト用のバインダー樹脂は、例えば、アクリル樹脂である。磁性材ペースト用のバインダー樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、前記以外のバインダー樹脂として公知の樹脂、又はこれらの混合物であってもよい。溶剤は、例えば、トルエンである。この磁性材ペーストは、ドクターブレード法又はこれ以外の一般的な方法にてプラスチック製のベースフィルムの表面に塗布される。このベースフィルムの表面に塗布された磁性材ペーストを乾燥させることでシート状の成型体が得られる。このシート状の成型体を型内で１０～１００ＭＰａ程度の成型圧力で加圧することにより磁性体シートが複数作製される。
【0051】
次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で準備された複数の磁性体シートの一部に導電性ペーストが塗布される。これにより、磁性体シートに、焼成後に導体パターンＣ１１～Ｃ１６となる未焼成導体パターンが形成される。磁性体シートの各々には積層方向に貫通する貫通孔が形成されてもよく、導電性ペーストが磁性体シートに塗布されるときに、導電性ペーストは貫通孔内に埋め込まれ、焼成後にビアＶ１～Ｖ５となる未焼成ビアが形成される。導電性ペーストは、例えば、スクリーン印刷法により磁性体シートに塗布される。
【0052】
本発明の一態様において、導電性ペーストは、銅粉を熱分解性樹脂であるアクリル樹脂及び溶剤と混練して生成される。導電性ペーストとして使用される樹脂は、後述のステップＳ４、ステップＳ５での加熱処理においても燃焼による分解が起こらない熱分解性の樹脂が選ばれる。燃焼により分解される樹脂は、燃焼後の残渣が銅粒子間に残存しやすく、銅の緻密な焼結を妨げる要因となるが、燃焼による分解が起こらない熱分解樹脂を用いることにより、銅粒子間に燃焼後の残渣が残らなくなる。銅粉の平均粒径は、例えば、０．５μｍである。銅粉は、導電性ペーストに９０ｗｔ％以上の割合で混合される。導電性ペーストにおける銅粉の割合を９０ｗｔ％以上とすることで、完成品のコイル部品１においてコイル導体２５の導電率を向上させることができる。
【0053】
導電性ペースト用のアクリル樹脂として、例えば、（メタ）アクリル酸共重合体、（メタ）アクリル酸－（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン－（メタ）アクリル酸共重合体、又はスチレン－（メタ）アクリル酸－（メタ）アクリル酸エステル共重合体を用いることができる。溶剤として、トルエン、エタノール、ターピネオール、又はこれらの混合物を用いることができる。導電性ペーストは、チクソ性を調整するための調整剤を含むことができる。
【0054】
次に、ステップＳ３において、ステップＳ１で作製された磁性体シートを積層することで、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作製する。上部積層体及び下部積層体はそれぞれ、ステップＳ１で準備された磁性体シートのうち未焼成導体パターンが形成されていないものを４枚積層することによって形成される。上部積層体の４枚の磁性体シートは、完成品であるコイル部品１において磁性体層１８ａ～１８ｄとなり、下部積層体の４枚の磁性体シートは、完成品であるコイル部品１において磁性体層１９ａ～１９ｄとなる。中間積層体は、未焼成導体パターンが形成された磁性体シート６枚を所定の順序で積層することにより形成される。中間積層体の６枚の磁性体シートは、完成品であるコイル部品１において磁性体層１１～１６となる。上記のように作製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、ダイシング機やレーザ加工機などの切断機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チップ積層体が得られる。チップ積層体は、加熱処理後に基体１０となる素体及び加熱処理後にコイル導体２５となる未焼成導体パターンを含む成型体の例である。加熱処理後に基体１０となる素体及び加熱処理後にコイル導体２５となる未焼成導体パターンを含む成型体は、シート積層法以外の方法で作製されてもよい。
【0055】
次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で作製されたチップ積層体に対して第１加熱処理が施される。第１加熱処理は、大気よりも酸素濃度が低い低酸素雰囲気化で行われる。第１加熱処理は、例えば、酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上９０００ｐｐｍ以下の低酸素雰囲気下で行われる。また、第１加熱処理は、第１温度で、第１加熱時間（例えば、４時間）だけ行われる。第１温度は、導電性ペーストに含まれるアクリル樹脂の熱分解開始温度よりも高い温度である。
【0056】
アクリル樹脂は、その種類や重合度などによって分解温度は変わるが、概ね２９５℃から熱分解が始まる、このため、第１温度は、２９５℃以上の温度、例えば３００℃とすることができる。第１温度は、アクリル樹脂の熱分解開始温度よりも２０℃以内だけ高い温度とすることができ、好ましくは１０℃以内だけ高い温度とすることができる。アクリル樹脂の熱分解開始温度が２９５℃の場合には、第１温度は、２９５℃～３１５℃、好ましくは２９５℃～３０５℃の間の温度とすることができる。アクリル樹脂の熱分解開始温度は、市販されている熱重量示差熱分析装置（ＴＧ-ＤＴＡ）を用いて窒素雰囲気にて３℃／分の昇温速度にて測定することができる。この測定結果において、重量減率が５％の時の温度を熱分解開始温度とすることができる。
【0057】
以上のとおり、ステップＳ４での第１加熱処理により、未焼成導体パターンに含まれるアクリル樹脂が熱分解される。つまり、未焼成導体パターンが脱脂される。また、上述のとおり、磁性体シートに含まれるバインダー樹脂もアクリル樹脂とすることができる。磁性体シートに含まれるバインダー樹脂を未焼成導体パターンに含まれるアクリル樹脂と同じ種類のものとすることにより、ステップＳ４において、積層された磁性体シートも脱脂される。
【0058】
ステップＳ４では、未焼成導体パターンに含まれる銅粉のうち、未焼成導体パターンの表面付近にある銅粉が酸化する。これにより未焼成導体パターンの表面に酸化銅の被膜が形成される。この酸化銅の被膜は、コイル部品１における酸化銅被膜６０となる。第１加熱処理は、１０００ｐｐｍ～９０００ｐｐｍの低酸素濃度雰囲気にて行われるため、未焼成導体パターンに含まれる銅粉のうち表面付近にある銅粉のみが酸化される。
【0059】
また、ステップＳ４の第１加熱処理では、加熱温度をアクリル樹脂の熱分解開始温度よりや高い温度（１０℃～２０℃高い温度）に設定している（上記の例では、２９５℃～３１５℃としている。）。第１加熱処理における第１加熱温度をアクリル樹脂の熱分解開始温度よりや高い温度とすることにより、未焼成導体パターンに含まれる銅粉の過剰な酸化を防ぎ、これにより未焼成導体パターンに含まれる銅粉のうち表面付近にある銅粉のみを酸化している。このため、第１加熱処理において形成される酸化銅の被膜は、薄い被膜となる。第１酸化処理により形成される酸化銅被膜の厚さは、例えば、０．０１μｍ以上５μｍ以下となる。
【0060】
ステップＳ４では、磁性材ペーストに含まれる軟磁性金属粉も酸化され、その表面に酸化被膜が形成される。既述のとおり、軟磁性金属粉には、Ｆｅ、Ｓｉ及び元素Ａ（Ｃｒ及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素）が含まれる。よって、軟磁性金属粉の表面に形成される酸化被膜は、Ｆｅの酸化物、Ｓｉの酸化物、及び元素Ａの酸化物を含む。第１加熱処理は、１０００ｐｐｍ～９０００ｐｐｍの低酸素濃度雰囲気にて行われるため、軟磁性金属粉に含まれる元素のうちＦｅの酸化物よりもＳｉの酸化物、Ｃｒの酸化物、及びＡｌの酸化物はエネルギー的に安定しているので、ＦｅよりもＳｉ、Ｃｒ、及びＡｌが選択的に酸化され、Ｓｉ、Ｃｒ及びＡｌの多くが酸素と結合した後に、Ｆｅの酸化が進行する。このため、軟磁性金属粉の表面に形成される酸化被膜においては、Ｓｉの原子割合と元素Ａの原子割合との合計がＦｅの原子割合よりも高くなる。一態様において、軟磁性金属粉は、Ｓｉ及びＣｒ又はＡｌの少なくとも一方を含む。これにより、軟磁性金属粉の表面を覆う酸化被膜において、Ｓｉの原子割合と元素Ａの原子割合との合計をＦｅの原子割合よりも確実に高くすることができる。軟磁性金属粉の表面に形成される酸化被膜は、完成品であるコイル部品１において、金属磁性粒子３１の表面を覆う酸化被膜４１となる。
【0061】
ステップＳ４の第１加熱時間は、導電性ペーストに含まれるアクリル樹脂が分解するために十分な長さの時間とすることができ、加熱時の酸素濃度に応じて例えば、０．５時間から８時間の間で設定することができる。ステップＳ５の第２加熱処理においてもアクリル樹脂は熱分解されるため、ステップＳ４での第１加熱処理において全てのアクリル樹脂が熱分解される必要はない。第１加熱処理後に、未分解又は分解途中のアクリル樹脂が第１加熱処理前のアクリル樹脂の２割未満となるように、第１加熱処理の加熱時間の最短所間を例えば４時間と設定することができる。第１加熱処理において、過剰な長時間にわたって加熱が行われると、軟磁性金属粉の表面に形成される酸化被膜の生成が進み膜厚が増加してしまう。逆に、必要とされる時間より短時間の加熱が行われると、軟磁性金属粉の表面に形成される酸化被膜の生成が進まず、必要とされる酸化被膜の膜厚が得られなくなってしまう。酸化被膜の膜厚が増加すると透磁率の低下してしまい好ましくない。最低限度の酸化被膜の膜厚が得られない場合、絶縁抵抗を確保できず好ましくない。また、第１加熱処理において、過剰な長時間にわたって加熱が行われると、未焼結導体パターンに含まれる銅粉のうち表面付近にある銅粉のみならず、内部の銅粉の酸化することにより酸化銅皮膜の生成が過剰に進み酸化銅皮膜の膜厚が増加してしまう。酸化銅皮膜の膜厚が厚いとコイル導体２５の金属銅の比率が減少し導体抵抗が上昇してしまうため好ましくはない。ステップＳ４の第１加熱時間は、アクリルバインダーの熱分解が進む最低限の時間を確保できれば、処理雰囲気の酸素濃度に応じて定められてもよい。
【0062】
次に、ステップＳ５において、第２加熱処理が行われる。第２加熱処理は、非酸素雰囲気、例えば酸素濃度が５ｐｐｍ以下の窒素雰囲気下で、第２温度で行われる。第２温度は、未焼成導体パターンに含まれるアクリル樹脂の熱分解終了温度よりも高い温度であり、銅の結晶粒成長や軟磁性金属粉の表面の酸化膜の熱拡散による成長に十分な高温とされる。第２温度は、６００℃～９００℃の間の温度とすることができる。第２温度は、６００℃以上とすることで銅の結晶粒成長が生じさせることができ、コイル導体の抵抗値を低減することができる。また９００℃以上では軟磁性金属粉同士が焼結、ネッキングし電気絶縁的に良好な磁性基体が得られない。第２加熱処理が行われる第２加熱時間は、例えば、１時間である。アクリル樹脂の熱分解終了温度は、市販されている熱重量示差熱分析装置（ＴＧ-ＤＴＡ）を用いて窒素雰囲気にて３℃／分の昇温速度にて測定することができる。この測定結果において、重量減率が９９％以上の時の温度を熱分解終了温度とすることができる。
【0063】
第２加熱処理においては、未焼成導体パターンに残っているアクリル樹脂が完全に熱分解され、未焼成導体パターン中の銅粉が焼結することで、銅結晶の緻密な焼結体であるコイル導体２５が得られる。第１加熱処理において未焼成導体パターン中にアクリル樹脂が残っている場合には、このアクリル樹脂が第２加熱処理において分解されることにより、コイル導体２５中に空洞Ｈが形成されてもよい。第２加熱処理後のコイル導体２５中には、アクリル樹脂の分解の残渣に由来した炭素が含まれない。導電性ペーストとして使用される樹脂は、ステップＳ４、ステップＳ５での加熱処理においても燃焼による分解が起こらない熱分解性の樹脂であれば、アクリル樹脂に限らない。燃焼により分解される樹脂は、燃焼後の残渣が銅粒子間に残存しやすく、銅の緻密な焼結を妨げる要因となるが、燃焼による分解が起こらない熱分解樹脂を用いることにより、銅粒子間に燃焼後の残渣が残らなくなる。これにより第２加熱処理時にバインダーの残渣により妨げられることなく銅の結晶が成長できコイル導体２５の抵抗値を低くすることができる。
【0064】
また、第２加熱処理においては、軟磁性金属粉の表面を覆っている酸化被膜間で元素が熱拡散することにより、隣接する軟磁性金属粉の酸化被膜同士が結合する。この第２加熱処理において、軟磁性金属粉は、表面に酸化被膜４１が形成された金属磁性粒子３１となる。隣接する金属磁性粒子３１同士は、酸化被膜４１を介して互いに結合する。
【0065】
このように、第２加熱処理により、未焼成導体パターンがコイル導体２５となり、積層体に含まれる軟磁性金属粉同士が結合して基体１０となる。コイル導体２５の表面には、酸化銅被膜６０が形成されている。このようにして、基体１０内にコイル導体２５が設けられたチップ積層体が得られる。
【0066】
次に、ステップＳ６において、ステップＳ５で得られたチップ積層体の表面に外部電極２１及び外部電極２２を形成する。外部電極２１は、コイル導体２５の一端に接続され、外部電極２２は、コイル導体２５の他端と接続される。外部電極２１、２２の形成前に、第２加熱処理後のチップ積層体を樹脂に含浸させてもよい。チップ積層体は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に含浸される。これにより、基体１０内の金属磁性粒子３１の隙間に樹脂が浸透する。そして、基体１０に含浸した樹脂を硬化させることにより、基体１０の機械的強度を向上させることができる。
【0067】
以上の工程により、コイル部品１が得られる。
【0068】
図７及び図８に、市販されている熱重量分析装置又は熱重量示差熱分析装置を用いて、室温から８００℃まで昇温速度３℃／ｍｉｎで昇温させた場合におけるアクリル樹脂、エチルセルロース、及び銅粉の重量変化率を示す。エチルセルロースは、導電性ペーストのバインダーとして従来から広く用いられている樹脂である。図７に示されているように、大気中で銅粉を加熱すると酸化が進行することにより、銅粉の重量が増加する。また、大気中でアクリル樹脂及びエチルセルロース（エチセル）を加熱した場合、アクリル樹脂は２９５℃付近から開始する熱分解により完全に分解される一方、エチルセルロースは、２５０℃付近から熱分解により９０％程度重量が減少した後、３５０℃付近から燃焼により熱分解で分解されなかった残渣分の重量が減少する。
【0069】
図８に示されているように、窒素雰囲気で銅粉を加熱しても酸化が全く又はほとんど起こらないため、銅粉の重量は増加しない。アクリル樹脂、窒素雰囲気中で加熱した場合であっても、熱分解により完全に分解される。窒素雰囲気中でアクリル樹脂を加熱すると、２９５℃付近から熱分解が始まり３８０℃程度で完全に熱分解されて、熱分解が終了する。他方、窒素雰囲気でエチルセルロース（エチセル）を加熱すると、２９０℃付近から開始する熱分解により９０％程度は分解されるが、１０％程度の炭化したエチルセルロースが残る。窒素雰囲気中でエチルセルロースは燃焼しないので、エチルセルロースを８００℃まで加熱しても、１０％程度のエチルセルロースが炭化され、炭化されたエチルセルロースが残渣となる。
【0070】
図７及び図８のＴＧ曲線から、銅粉を導電性ペーストのバインダー樹脂として広く用いられているエチルセルロースに分散させた導電性ペーストを用いてコイル導体を作製すると、以下の不具合が生じることが分かる。例えば、銅粉をエチルセルロースに分散させた導電性ペーストを酸素雰囲気下（例えば、大気中）で加熱すると、銅粉の酸化が過剰に進行してしまい、基体におけるクラックの発生が増加し、コイル導体における比抵抗が増加する。銅粉をエチルセルロースに分散させた導電性ペーストを還元雰囲気（例えば、窒素と水素の混合雰囲気）で加熱すると、銅の酸化は起こらないが、エチルセルロースが１０％程度も導電性ペースト内に残存してしまう。導電性ペースト内のエチルセルロースの残渣は、銅結晶の焼結を阻害し、コイル導体２５内の銅結晶の緻密化を妨げる。このため、コイル導体の導電率が劣化してしまう。
【0071】
これに対して、本発明の一態様では、導電性ペースト用のバインダー樹脂として、熱分解性樹脂であるアクリル樹脂を用いているので、第１加熱処理において、１０００ｐｐｍ以上９０００ｐｐｍ以下の低酸素雰囲気においてアクリル樹脂の焼結開始温度よりも高い第１温度でチップ積層体を加熱することにより、銅粉を過剰に酸化させることなく、脱脂（アクリル樹脂の熱分解）を行うことができる。また、第２加熱処理においては、窒素雰囲気中でアクリル樹脂の熱分解終了温度よりも高い第２温度でチップ積層体を加熱することにより、アクリル樹脂を完全に熱分解することができ、これにより銅結晶が緻密に焼結したコイル導体２５を得ることができる。また、第１加熱処理が１０００ｐｐｍ以上９０００ｐｐｍ以下の低酸素雰囲気で行われているため、金属磁性粒子３１の表面に酸化被膜４１を形成し、また、コイル導体２５の表面に酸化銅被膜６０を形成することができる。
【実施例0072】
上記のステップＳ１～Ｓ３に従い、以下のようにして未加熱のチップ積層体を８００個作製した。まず、Ｆｅ基の軟磁性金属粉（Ｆｅ：９５ｗｔ％。Ｓｉ：４．５ｗｔ％、Ｃｒ：０．５％）をアクリル樹脂及びトルエンと混合して磁性材ペーストを生成し、この磁性材ペーストをシート状に成型して磁性体シートを作製した。この磁性体シートに、導電性ペーストを塗布して、導体パターンＣ１１～Ｃ１６となる未焼成導体パターンを形成した。導電性ペーストは、平均粒径０．５μｍの銅粉をアクリル樹脂及びトルエンと混練して生成した。導電性ペーストにおける銅粉の含有比率は、９０ｗｔ％とした。次に、上記の磁性体シートを積層することでチップ積層体を作製した。このようにして作製された８００個のチップ積層体を１００個ずつ試料番号１～試料番号８の８つのグループに分類した。表１に記載されているとおり、試料番号１に属する１００個のチップ積層体に対しては、９００ｐｐｍの酸素濃度の低酸素雰囲気中で３００℃で第１加熱処理を行った。試料番号２～８の各試料についても、表１に記載されている酸素濃度の雰囲気化で、４時間、第１加熱処理を行った。加熱温度は、各試料で共通に３００℃とした。
【0073】
【表1】
【0074】
次に、第１加熱処理が行われた試料番号１～８のチップ積層体の各々について酸素濃度が３ｐｐｍの窒素雰囲気化で８００℃で、１時間、第２加熱処理を行った。
【0075】
このように第２加熱処理が行われた試料番号１～８に含まれる８００個の試料の各々の外観を実体顕微鏡で観察し、基体におけるクラックの有無を確認した。試料番号１～試料番号６については、各々の１００個の試料すべてについてクラックの発生が確認できなかった。試料番号７については、１００個の試料のうち１個についてクラックの発生が確認された。試料番号８については、１００個の試料のうち２個についてクラックの発生が確認された。
【0076】
また、試料番号１～８にそれぞれ分類される各１００個の試料（合計で８００個の試料）の各々について、１ＭＨｚでのインダクタンス値を測定し、この測定値が、インダクタンスの設計値の０．８倍以下となっている試料について層間短絡（隣接する導体パターン間での短絡）が発生していると評価した。試料番号２～試料番号８については、各々の１００個の試料すべてについて層間短絡の発生が確認できなかった。試料番号１については、１００個の試料中の２つについて層間短絡の発生が確認された。
【0077】
以上から、第１加熱処理における酸素濃度が１００００ｐｐｍ以上の場合には、導電性ペーストに含まれる銅粉の酸化が進行することにより、未焼成導体パターンがコイル導体２５となる過程で膨張したため、コイル導体２５を囲む基体１０にクラックが発生したと考えられる。
【0078】
また、第１加熱処理における酸素濃度が９００ｐｐｍ以下の場合には、第１加熱処理において、未焼成導体パターンの表面に酸化銅の被膜が十分に形成されないため、隣接する導体パターン間での絶縁に不良が生じたと考えられる。
【0079】
そこで、第１加熱処理における酸素濃度を１０００ｐｐｍ以上９０００ｐｐｍ以下とすることにより、基体１０にクラックを発生させずにコイル導体２５の表面に酸化銅被膜６０を形成できることが分かった。
【0080】
さらに、試料番号２～７に属する各々の１００個の試料について８５℃／８５ＲＨ（室内湿度）で２０００時間の耐湿性試験を行った。このとき、試験対象の試料の各々について、５００ｍＷの電力を印加して試験を行った。耐湿性試験の前後での各試料のＱ値をキーサイト・テクノロジー社製のＲＦインピーダンス／マテリアル・アナライザＥ４９９１Ａを用いて測定し、Ｑ値の低下率を評価したところ、すべての試料においてＱ値の低下率は１０％以内と良好であった。他方、試料番号１については、１００個の試料のうち３個についてＱ値の低下率が１０％を超えるものが確認された。このことから、第１加熱処理における酸素濃度が９００ｐｐｍ以下の場合には、第１加熱処理において、未焼成導体パターンの表面に酸化銅の被膜が十分に形成されないため、隣接する導体パターン間での絶縁が低く、Ｑ値の低下率が大きくなったと考えられる。試料番号８については、１００個の試料のうち７個についてＱ値の低下率が１０％を超えるものが確認された。このことから、第１加熱処理における酸素濃度が１００００ｐｐｍ以上の場合には、コイル導体２５を囲む基体１０にクラックが発生しており、その結果、Ｑ値の低下率が大きくなったと考えられる。このように、第１加熱処理における酸素濃度を１０００ｐｐｍ以上９０００ｐｐｍ以下とすることにより信頼性の劣化がない銅を主成分とするコイル導体を有するコイル部品を得ることができた。
【0081】
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、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、説明した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。
【0082】
本明細書において説明した製造方法に含まれる工程の一部は、矛盾が生じない限り適宜省略可能である。本明細書において説明した製造方法においては、本明細書において明示的に説明されていない工程が必要に応じて実行され得る。本明細書において説明した製造方法に含まれる各工程の一部は、本発明の趣旨から逸脱しない限り、随時順番を入れ替えて実行され得る。本明細書において説明した製造方法に含まれる各工程の一部は、可能であれば、同時に又は並行して実行され得る。
【0083】
本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数、順序、もしくはその内容を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。
【0084】
本明細書では、以下の技術も開示される。
［１］
Ｆｅ、Ｓｉ及び元素Ａ（ただし、元素Ａは、Ｃｒ及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素である。）を含有し、表面がＦｅの酸化物及び前記元素Ａの酸化物を含む酸化被膜で覆われた複数の金属磁性粒子を含む基体と、
前記基体の内部に配置された銅を主成分とするコイル導体と、
前記コイル導体の表面を覆い、酸化銅を主成分とする酸化銅被膜と、
を備え、
前記酸化被膜におけるＳｉの原子割合と前記元素Ａの原子割合との合計がＦｅの原子割合よりも高い、
コイル部品。
［２］
一軸方向における前記コイル導体の厚さを表す第１厚さは、前記一軸方向における前記コイル導体の厚さと前記酸化銅被膜の厚さの合計の厚さを表す第２厚さの９０％以上である、
［１］に記載のコイル部品。
［３］
前記酸化銅被膜の厚さは、０．０１μｍ以上５μｍ以下である、
［１］又は［２］に記載のコイル部品。
［４］
前記コイル導体は、内部空隙を含む、
［１］から［３］のいずれかに記載のコイル部品。
［５］
前記複数の金属磁性粒子は、第１金属磁性粒子と、前記第１金属磁性粒子に隣接する第２金属磁性粒子と、を備え、
前記第１金属磁性粒子と前記第２金属磁性粒子とは、前記第１金属磁性粒子の表面を覆う前記酸化被膜及び前記第２金属磁性粒子の表面を覆う前記酸化被膜により結合されている、
［１］から［４］のいずれかに記載のコイル部品。
［６］
前記コイル導体は、焼結銅を含む、
［１］から［５］のいずれかに記載のコイル部品。
［７］
［１］から［６］のいずれかに記載のコイル部品を含む、回路基板。
［８］
［７］に記載の回路基板を含む、電子部品。
［１］
Ｆｅ、Ｓｉ及び元素Ａ（ただし、元素Ａは、Ｃｒ及びＡｌから成る群より選択される少なくとも一つの元素である。）を含有し、表面がＦｅの酸化物及び前記元素Ａの酸化物を含む酸化被膜で覆われた複数の金属磁性粒子を含む基体と、
前記基体の内部に配置された銅を主成分とするコイル導体と、
前記コイル導体の表面を覆い、酸化銅を主成分とする酸化銅被膜と、
を備え、
前記酸化被膜におけるＳｉの原子割合と前記元素Ａの原子割合との合計がＦｅの原子割合よりも高い、
コイル部品。
［２］
一軸方向における前記コイル導体の厚さを表す第１厚さは、前記一軸方向における前記コイル導体の厚さと前記酸化銅被膜の厚さの合計の厚さを表す第２厚さの９０％以上である、
［１］に記載のコイル部品。
［３］
前記酸化銅被膜の厚さは、０．０１μｍ以上５μｍ以下である、
［１］又は［２］に記載のコイル部品。
［４］
前記コイル導体は、内部空隙を含む、
［１］から［３］のいずれかに記載のコイル部品。
［５］
前記複数の金属磁性粒子は、第１金属磁性粒子と、前記第１金属磁性粒子に隣接する第２金属磁性粒子と、を備え、
前記第１金属磁性粒子と前記第２金属磁性粒子とは、前記第１金属磁性粒子の表面を覆う前記酸化被膜及び前記第２金属磁性粒子の表面を覆う前記酸化被膜により結合されている、
［１］から［４］のいずれかに記載のコイル部品。
［６］
前記コイル導体は、焼結銅を含む、
［１］から［５］のいずれかに記載のコイル部品。
［７］
［１］から［６］のいずれかに記載のコイル部品を含む、回路基板。
［８］
［７］に記載の回路基板を含む、電子部品。
【符号の説明】
【0085】
１ コイル部品
１０ 基体
２５ コイル導体
３１ 金属磁性粒子
４１ 酸化被膜
６０ 酸化銅被膜
１０ 基体
２５ コイル導体
３１ 金属磁性粒子
４１ 酸化被膜
６０ 酸化銅被膜
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
