JP4039779B2

JP4039779B2 - チップ状電子部品の製造方法

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Publication number: JP4039779B2
Application number: JP36224599A
Authority: JP
Inventors: 秀樹小川; 信浩梅山; 秀夫青葉
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: EP1024505A1; DE60011317D1; US20020125979A1; JP2000286140A; DE60011317T2; US6393691B1; EP1024505B1; US6856229B2; HK1027658A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面実装用のチップ状電子部品の製造方法に関し、特に外装材（樹脂）で被覆されたチップ状インダクタ等のチップ状電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チップマウンタ（自動チップ装着機）を用いた回路基板への高密度自動面実装を実現するために、抵抗素子、コンデンサ、インダクタ等の電子部品の素子を小形化するとともに、外装材として樹脂（一般に熱硬化性樹脂）等を素子の周りに被覆して円筒形や角形の外形状とするいわゆるチップ化が進展している。
【０００３】
この点、コイルをコアの巻芯部に巻回する（巻線形）のチップ状インダクタとしては、最も構造が簡単で低廉にできるものとして、鼓型コア（バーベルに似た形状のコア）の巻芯部にコイルを巻回し両端の鍔部に配設した金属板の外部電極に半田付けした構造の裸線形が旧来よりあるが、コイルが露出しているために面実装工程や取扱い中の損傷等、信頼性の面で特に注意を要する。
【０００４】
そこで、例えば図５の（Ａ）の斜視図及び（Ｂ）の断面図に示されるチップ状インダクタ１０のように、鼓型コア７の巻芯部１に巻回されたコイル８の端末を該鼓型コア７の両端鍔部２、２に配設された金属リードフレームからなる外部電極５に半田付けして接続したチップ状インダクタ素子の外部電極５の一部を除く周り全体に外装材の樹脂９を射出成形して角形に外装形成した後、前記外部電極５の先端をＬ字状に折曲させてチップ状インダクタとするいわゆる樹脂モールド形が登場している。
【０００５】
上記チップ状インダクタ１０に使用されている鼓型コア７は、例えば高抵抗率のニッケル亜鉛系フェライト等の磁性体もしくはアルミナ等の絶縁体からなるコアであって、前記外装材の樹脂９は例えば射出成形されたエポキシ系合成樹脂である。また、コイル８は直径が０．０５〜０．２ｍｍ程度の絶縁被覆導線（絶縁被覆材料としてポリウレタン、ポリアミドイミド）であり、用途に応じて単線ないしペア線が選択される。
【０００６】
また、図６に示されるように前記鼓型コア７の巻芯部１を横置きとしてその両端鍔部２、２に外部電極１５を導体ペーストの印刷・焼付けによる直付け電極構造とし、外装材として樹脂塗料（一般には熱硬化性樹脂塗料）１４をコイル８の周りに塗布して被覆し、さらに塗布した前記樹脂塗料１４を加熱硬化する工程を経て作られるチップ状インダクタ２０のタイプは一層の小形化が図られている。
【０００７】
ここに、チップ状電子部品の製造方法について、上記チップ状インダクタ１０、２０を例にとると、図５に示されるチップ状インダクタ１０のような外装材の樹脂９を射出成形して外装形成する前述の製造方法、及び図６に示されるような鼓型コア７の巻芯部１を横置きとしてその両端鍔部に配設した直付けの外部電極１５にコイル８の端部を半田付け接続した構造のチップ状インダクタ素子１１に対し、回転するドラムディスク２１の製品チャック２２に把持させて素子自体を回転させながら塗料パン２３に溜められた外装材としての樹脂塗料１４を塗布ディスク２４の回転によって塗る塗布装置２７によってコイル８の周りに塗布し、次に被覆された樹脂塗料１４を加熱硬化し、最後に外部電極メッキする製造方法がある。
【０００８】
なお、上記チップ状電子部品としてのチップ状インダクタ２０の製造方法を始めより概説すると、図７のフロー図のように、（ａ）鼓型コア７を成形する工程、（ｂ）焼結するコア焼成工程、（ｃ）銀、銀−白金または銅等の導体ペーストの印刷・焼付けによる両端鍔部２、２へ直付け電極を形成する外部電極（１５）を形成する工程、（ｄ）コイル８を巻芯部１に巻回して両端を外部電極（１５）に半田付けしてインダクタ素子１１とする巻線巻回・半田付け工程、（ｅ）耐熱性の樹脂塗料１４としてエポキシ系合成樹脂塗料をコイル８の周りに被覆する外装塗布・硬化工程、（ｆ）最後に外部電極１５をメッキする（錫メッキ、ニッケルメッキ、半田メッキまたはこれらの組合せ等のメッキ層（１７））外部電極メッキ工程（場合によってはこの工程は省かれる）の各工程を順次経て完成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のチップ状インダクタ１０のような素子全体を樹脂で覆うタイプは素子の外形寸法よりもかなり大きくなってしまうので元々小形化には十分対応しきれないものである。
【００１０】
また前記チップ状インダクタ２０等のチップ状電子部品では、ほぼ積層磁器コンデンサに準じた寸法の小形化、チップ化が実現されつつあるが、実際はその外装形成工程において、樹脂塗料１４のコイル８の周りへの塗布装置２７による被覆が、図６の２０′のように中央が膨らんだ樽形状となっていて、面実装時に安定して載置されにくいし、この樽形状は外形寸法の増大となってチップ状電子部品の小形化には好ましくない。
【００１１】
この点、所望の素子とほぼ同寸のチップ形状に型を取った金型内に素子を配置し、これに対して樹脂を高圧で注入する所謂射出成形による製造方法を採用した樹脂モールド形のチップ状インダクタの場合は、高圧で樹脂が素子本体に直接吹き付けられてしまい、巻線形のインダクタに関しては注入された樹脂が巻回したコイル８部分に強く当たって巻き乱れが生じやすいという問題があり、また、熱硬化性樹脂を用いて射出成形するとランナー部分の樹脂の再生利用が困難で原料の有効活用ができない。さらに、金型内の素子と金型内壁との隙間が小さい箇所が有る場合、例えばコイルが両鍔部に挟まれた外形寸法枠内一杯に巻かれている場合等では、樹脂が注入口から遠い奥の方まで十分に充填されない恐れも有り得る。
【００１２】
また、チップ状インダクタの磁気特性向上のために磁性粉含有樹脂（通常は磁性粉が６５重量％以下）が外装材として用いられる場合があるが、磁性粉含有率（７５重量％以上）の高い樹脂を外装形成するためにはコア寸法を抑えてコイル外周に一定厚みの外装材を確保することが避けられず、小形化や低直流抵抗化の面で不利である。特に角形の鍔と角形の巻芯部を有するコアを用いた従来のチップ状インダクタは不利である。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、チップ状の電子部品、特に今後寸法規格化を含めたチップ化の進展（現在はカスタムメイドが主流である）が予想されるチップ状インダクタ、例えばコアの両端鍔部に直付けの外部電極を配設し、コイルの周りに外装材として樹脂塗料を被覆して角形（直方体形状）や円柱形等のチップ形状としたチップ状インダクタ等のチップ状電子部品について、素子の外形寸法から外装材が大きくはみ出ないようなチップ形状に加熱硬化の時点で整形できる新規な製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（１）電子部品における素子の周りに外装材として樹脂塗料を被覆する工程と、前記樹脂塗料を加熱硬化する工程と、を有するチップ状電子部品の製造方法において、所望の外形状を象った部品収納部を有する耐熱性ゴム弾性体の前記部品収納部に、前記樹脂塗料で被覆したチップ状電子部品を、前記部品収納部が弾性変形するように圧入し、前記耐熱性ゴム弾性体とともに加熱することにより、前記樹脂塗料を所望の形状に整形するとともに硬化させることを特徴とするチップ状電子部品の製造方法を提供する。
（２）また、チップ状電子部品における素子の外部電極配設領域を除く周りに樹脂塗料を被覆する工程と、前記樹脂塗料を加熱硬化する工程と、を有するチップ状電子部品の製造方法において、所望の外形状を象った部品収納部を有する耐熱性ゴム弾性体を備えた型プレートの前記部品収納部に、前記電子部品を前記被覆した樹脂塗料が指触乾燥した状態で圧入し、前記型プレートとともに加熱して、前記樹脂塗料を硬化させる工程を有することを特徴とするチップ状電子部品の製造方法を提供する。
（３）また、鼓型コアの両端鍔部に外部電極を配設し該鼓型コアの巻芯部にコイルを巻回してその端部を前記外部電極に熱圧着したチップ状インダクタ素子の前記コイルの周りに樹脂塗料を被覆する工程と、前記樹脂塗料を加熱硬化する工程と、を有するチップ状電子部品の製造方法において、所望のチップ外形状を象った部品収納部を有する耐熱性ゴム弾性体を備えた型プレートの前記部品収納部に、前記チップ状インダクタ素子を前記被覆した樹脂塗料が指触乾燥した状態で圧入し、前記型プレートとともに加熱して、前記樹脂塗料を硬化させる工程を有することを特徴とするチップ状電子部品の製造方法を提供する。
（４）また、前記型プレートに象った部品収納部の外形状が複数の平面または複数の平面と丸みを帯びた稜線の組み合わせからなることを特徴とする上記（３）に記載のチップ状電子部品の製造方法を提供する。
（５）また、前記チップ状電子部品の鼓型コアの両端鍔部またはこれと対応する部品収納部に、樹脂塗料を加熱した際に余剰の樹脂塗料が押し出される逃げ部を設けたことを特徴とする上記（３）または（４）に記載のチップ状電子部品の製造方法を提供する。
（６）また、前記チップ状電子部品が、巻芯部と前記巻芯部の両端に鍔部を有する鼓型コアからなるチップ状インダクタであり、
前記チップ状インダクタが、前記部品収納部の開放面に対して前記チップ状インダクタの前記巻芯部が略垂直になるように、前記部品収納部に圧入されることを特徴とする（１）、（２）に記載のチップ状電子部品の製造方法を提供する。
（７）また、前記チップ状インダクタが、前記部品収納部の開放面に対して前記チップ状インダクタの前記巻芯部が略垂直になるように、前記部品収納部に圧入されることを特徴とする（３）〜（５）のいずれかに記載のチップ状電子部品の製造方法を提供する。
【００１５】
なお、上記指触乾燥（tack free，set to touch，dry to touch）した状態とは、塗料の乾燥、硬化の状態を示す用語で、塗布面の中央を指で触れた場合に、指先に塗料が付着しなくなる乾燥状態をいう。本発明ではこれは型プレートに圧入する際に塗料である被覆した樹脂塗料が型プレートに付着しない程度の乾燥状態となっていることを意味する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るチップ状電子部品の実施の形態をチップ状インダクタを典型例として図面に基いて説明する。なお、前述の課題を解決するための手段における各製造方法の手段はチップ状コンデンサやチップ状抵抗等のチップ状電子部品にも当てはまることは言うまでもない。
【００１７】
図１の（Ａ）はチップ状電子部品の一例であるチップ状インダクタの長手方向の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｙ線の断面図である。図２は同チップ状インダクタの製造方法の工程フロー図である。図３は本発明に係るチップ状インダクタの被覆された樹脂塗料を耐熱性ゴム弾性体を備えた型プレートによって整形する手段を用いた前記（１）〜（４）の製造方法を説明する図である。図４は同耐熱性ゴム弾性体を備えた型プレートによる製造方法の原理を説明する拡大断面図である。
【００１８】
図２から判るように、本発明に係るチップ状インダクタの製造方法では、従来例で説明したチップ状インダクタ２０のように、鼓型コア７の両端の鍔部２、２に外部電極１５を配設し鼓型コア７の巻芯部１にコイル８を巻回してその端部を外部電極１５に接合したチップ状インダクタ素子１１のコイル８の周りに図６に示されるような塗布装置２７で樹脂塗料１４（熱硬化性樹脂である。）を塗布して被覆する点では同様であるが、その後塗布した樹脂塗料１４を加熱硬化する工程に特徴を有する。
【００１９】
即ち、図３のように外装樹脂塗布工程後の被覆中央部分が膨らんだチップ状インダクタ素子２０′（敷衍すればチップ状電子部品の素子）を、所望の外形状を象った部品収納部３１を有する耐熱性ゴム弾性体３２（シリコン系ゴムが良好である）の部品収納部３１に、部品収納部３１が弾性変形するように圧入し、耐熱性ゴム弾性体３２とともに加熱することにより、樹脂塗料１４を所望の形状に外装整形するとともに硬化させてチップ状インダクタ３０とすることを特徴とする。
【００２０】
例えば上記直方体形状の角形のチップ状インダクタ３０では、略同寸法同形状の凹溝の部品収納部３１を多数配設した板状の耐熱性ゴム弾性体３２を載置した型プレート３３を用意しておき、例えば１００〜１８０℃で５分間程度加熱して樹脂塗料１４が完全には硬化していない状態、具体的には、型プレート３３の部品収納部３１にチップ状インダクタ素子２０′を圧入する際に被覆した樹脂塗料１４が型プレート３３の耐熱性ゴム弾性体３２に付着しない程度に乾燥させておく。すると、部品収納部３１への圧入後に型プレート３３を加熱すると図４に示されるように、圧入されたチップ状インダクタ素子２０′の外装材である樹脂塗料１４の膨らんだ部分は寸法に合わない余剰部分であり、必然的に耐熱性ゴム弾性体３２の部品収納部３１の空間を押し拡げて耐熱性ゴム弾性体３２は弾性変形し、その反作用として膨らんだ部分の表面には耐熱性ゴム弾性体３２から矢印Ｆのような変形に応じた復原力を受ける。さらには耐熱性ゴム弾性体３２の加熱による膨張による圧力も加わって指触乾燥状態の熱硬化性樹脂塗料１４は加熱硬化の過程で整形され破線で示されるような膨らみのない所望の形状に変化して硬化する。この加熱硬化は例えば１４０〜１８０℃で３０分間〜４時間程度行うことで完了する。つまり、最終的に加熱硬化の工程のみによって外装材として塗布された樹脂塗料１４を所望の形状に外装整形するとともに加熱硬化させることができるのである。
【００２１】
上記耐熱性ゴム弾性体３２の復原力を利用した製造方法は、部品収納部３１の形状が複数の平面または複数の平面と丸みを帯びた稜線の組み合わせからなる場合、即ち角形（典型は直方体形）のチップ状電子部品の場合にはその後の手間の掛かる研削工程が省かれるという点で得られる整形効果は特に大きい。
【００２２】
また、図４に示されるように、チップ状インダクタの鼓型コア７（鍔部は円盤形、直方体形何れでも良い）の両端の鍔部２、２またはこれと対応する部品収納部３１に、樹脂塗料１４を加熱した際に余剰の樹脂塗料が押し出される逃げ部３４が設けられていると、整形・硬化工程における整形がスムーズに行われることになり好ましいであろう。
【００２３】
また、本実施例で用いられる型プレートは型が弾性を有するために、象られる電子部品の内部構造体に過度の応力がかからないという長所がある。
【００２４】
なお、樹脂塗料１４としては、エポキシ系樹脂の他にフェノール樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂も利用できる。
【００２５】
上記製造方法による角形のチップ状インダクタ３０は、外観上は積層チップ磁器コンデンサや積層インダクタと同じような直方体形状となって、良好なチップマウンタによるワンバイワン方式の面実装が可能になる。
【００２６】
特に、極性のない２端子インダクタ素子では、鼓型コア７（フェライトコア）の両端の鍔部２の端面形状が略正方形であるとともに該両鍔に各１つのコア直付け外部電極１５を備える上下の方向性のない均一の取れた直方体形状とすることによってバルク実装をも可能にする。
【００２７】
なお、上記樹脂塗料１４にフェライト粉末等の磁性粉を混入させた磁性粉含有樹脂塗料を採用して閉磁路構造とすれば、高インダクタンス値が得られ、且つシールド性を高めることができる。
【００２８】
以上のように、外装材としての樹脂塗料１４を素子に被覆した後にこれを指触乾燥の状態にして整形と同時に硬化することによって、所望の寸法の外形状に研削工程なしに実現することができ、低廉に外観が向上することが理解されよう。
【００２９】
次に上述の製造方法に好適なチップ状電子部品、例えば図１の縦断面図（Ａ）及びＸ−Ｘ切断面の断面図（Ｂ）に示される角形のチップ状インダクタ３０は、鍔部２、２が角鍔で巻芯部１が円形断面の丸芯であり、最も密にコイル８が巻かれるタイプであって、外装材としての磁性粉含有樹脂１４′を四隅に重点配置することで小形化と低直流抵抗化を両立して実現している。そして各鍔部２、２の少なくとも一部が露出されるように外周に形成された外装材としての磁性粉含有樹脂１４′（勿論樹脂塗料１４でもよい。）の周方向の肉薄部の厚さｔ１に対する肉厚部の厚さｔ２の寸法比ｔ２／ｔ１が２以上となっている。この寸法比の値は前述の製造方法によって外装材がチップ状インダクタ素子の外形寸法からはみ出ないように、つまり図１の（Ａ）のように鍔２の外周面とほぼフラットになるように整形された結果である。この寸法比ｔ２／ｔ１が２以上という外装材の寸法上の特徴は角形の巻芯部を有するコアについても妥当する。
【００３０】
こうして本発明の製造方法に好適なチップ状電子部品は上記外装材の周方向の肉薄部の厚さｔ１に対する肉厚部の厚さｔ２の寸法比ｔ２／ｔ１が２以上という点で特徴付けられる。勿論、上記特徴はチップ状インダクタに限らず、長手方向の両端に鍔を有する素子で、その周りを外装材で被覆したチップ状電子部品に妥当する。そして外装材が磁性粉を７５重量％以上含有する磁性粉含有樹脂１４′でも容易に外装整形することができ、磁気特性の向上が実現する。さらに、外装材としての磁性粉含有樹脂１４′に含有する磁性粉の最大粒径は外装材の周方向の肉薄部の厚さｔ１以下であれば肉薄部で磁性粉が露出せず、外装整形時に磁性粉がコイルにダメージを与えることもない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係るチップ状電子部品及びその製造方法は、上記のように構成されているため、下記（１）〜（５）のような効果を有する。
【００３２】
（１）請求項１のチップ状電子部品の製造方法は、耐熱性ゴム弾性体の弾性変形による復原力によって、素子に被覆した熱硬化性樹脂塗料が所望の形状に整形するとともに硬化させることができるという整形効果が得られる。
【００３３】
（２）請求項２のチップ状電子部品の製造方法は、特に電子部品の素子を被覆する熱硬化性樹脂塗料が指触乾燥した状態で耐熱性ゴム弾性体の部品収納部に圧入しているので、熱硬化性樹脂塗料が耐熱性ゴム弾性体に付着せずに整形・硬化され、その後の取り出し（剥離）が容易になる。
【００３４】
（３）上記に加え、請求項３のチップ状インダクタに採用した製造方法では、射出成形による場合のコイルの巻回の乱れがなくなり、且つ塗布による被覆の膨らみも熱硬化の工程で自動的に整形されるのでその後研削する必要もないので、外装形成工程において極めて簡単に所望のチップ形状が得られる。
【００３５】
（４）請求項４の外形状が複数の平面または複数の平面と丸みを帯びた稜線の組み合わせからなるチップ状インダクタの場合の製造方法では、特に研削による整形に手間が掛かっていたのが不要となって、熱硬化工程における自動整形の低廉化効果が大きい。
【００３６】
（５）請求項５の製造方法では、チップ状インダクタの両端鍔部に設けた逃げ溝によって整形・硬化工程における余剰樹脂の流れが良くなり、スムーズに整形が行われるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はチップ状電子部品の一例であるチップ状インダクタの長手方向の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｙ線の断面図である。
【図２】本発明に係るチップ状インダクタの製造方法の手順を示す工程フロー図である。
【図３】本発明に係るチップ状インダクタの被覆された熱硬化性樹脂塗料を耐熱性ゴム弾性体を備えた型プレートによって整形する手段を用いた製造方法を説明する図である。
【図４】本発明に係る同耐熱性ゴム弾性体を備えた型プレートによる製造方法の原理を説明する拡大断面図である。
【図５】従来の射出成形によるチップ状インダクタの（Ａ）斜視図及び（Ｂ）断面図である。
【図６】従来の塗布装置による熱硬化性樹脂塗料のチップ状インダクタ素子への塗布被覆方法を説明する図である。
【図７】従来のチップ状インダクタの製造方法を概説する工程フロー図である。
【符号の説明】
７鼓型コア
８コイル
１４樹脂塗料
１４′ 磁性粉含有樹脂
１０、２０、３０チップ状インダクタ
２０′ チップ状インダクタ素子
２７塗布装置
３１部品収納部
３２耐熱性ゴム弾性体
３３型プレート
ｔ１外装材の周方向の肉薄部の厚さ
ｔ２外装材の周方向の肉厚部の厚さ

Claims

電子部品における素子の周りに外装材として樹脂塗料を被覆する工程と、前記樹脂塗料を加熱硬化する工程と、を有するチップ状電子部品の製造方法において、所望の外形状を象った部品収納部を有する耐熱性ゴム弾性体の前記部品収納部に、前記樹脂塗料で被覆したチップ状電子部品を、前記部品収納部が弾性変形するように圧入し、前記耐熱性ゴム弾性体とともに加熱することにより、前記樹脂塗料を所望の形状に整形するとともに硬化させることを特徴とするチップ状電子部品の製造方法。
チップ状電子部品における素子の外部電極配設領域を除く周りに樹脂塗料を被覆する工程と、前記樹脂塗料を加熱硬化する工程と、を有するチップ状電子部品の製造方法において、所望の外形状を象った部品収納部を有する耐熱性ゴム弾性体を備えた型プレートの前記部品収納部に、前記電子部品を前記被覆した樹脂塗料が指触乾燥した状態で圧入し、前記型プレートとともに加熱して、前記樹脂塗料を硬化させる工程を有することを特徴とするチップ状電子部品の製造方法。
鼓型コアの両端鍔部に外部電極を配設し該鼓型コアの巻芯部にコイルを巻回してその端部を前記外部電極に熱圧着したチップ状インダクタ素子の前記コイルの周りに樹脂塗料を被覆する工程と、前記樹脂塗料を加熱硬化する工程と、を有するチップ状電子部品の製造方法において、所望のチップ外形状を象った部品収納部を有する耐熱性ゴム弾性体を備えた型プレートの前記部品収納部に、前記チップ状インダクタ素子を前記被覆した樹脂塗料が指触乾燥した状態で圧入し、前記型プレートとともに加熱して、前記樹脂塗料を硬化させる工程を有することを特徴とするチップ状電子部品の製造方法。
前記型プレートに象った部品収納部の外形状が複数の平面または複数の平面と丸みを帯びた稜線の組み合わせからなることを特徴とする請求項３に記載のチップ状電子部品の製造方法。
前記チップ状電子部品の鼓型コアの両端鍔部またはこれと対応する部品収納部に、樹脂塗料を加熱した際に余剰の樹脂塗料が押し出される逃げ部を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のチップ状電子部品の製造方法。
前記チップ状電子部品が、巻芯部と前記巻芯部の両端に鍔部を有する鼓型コアからなるチップ状インダクタであり、
前記チップ状インダクタが、前記部品収納部の開放面に対して前記チップ状インダクタの前記巻芯部が略垂直になるように、前記部品収納部に圧入されることを特徴とする請求項１、２に記載のチップ状電子部品の製造方法。
前記チップ状インダクタが、前記部品収納部の開放面に対して前記チップ状インダクタの前記巻芯部が略垂直になるように、前記部品収納部に圧入されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のチップ状電子部品の製造方法。