JP2003022913A - チップ部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装時のはんだ付け処理に伴う熱応力や回路
基板の反り変形等に対応し得る十分な強度耐性があって
クラック破損を防止でき、そして製造工程を複雑化する
ことなく手間なく容易に製造が行えるチップ部品及びそ
の製造方法を提供すること 【解決手段】 セラミック材料の絶縁膜１と導体パター
ン２を適宜な順に積層し、当該内部に導体パターン２が
螺旋状に繋がったコイル２０を内蔵するチップ本体３を
形成する。このとき、チップ本体３の少なくとも底面両
端に、外部電極４，４の一部となる導電膜４００，４０
０を設け、その底面で相対する導電膜４００，４００の
内側縁間の凹所部分に、セラミック材料の膜層７を設け
て当該部分を被覆する。このチップ本体３を焼成し、デ
ィッピング，メッキ処理を順に施して３層構造の外部電
極４，４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップ部品に関す
るもので、より具体的には、積層コンデンサや積層イン
ダクタなど、セラミック材料を焼成することでチップ本
体を形成するようなチップ部品の底面構造の改良に関す
る。

【０００２】

【発明の背景】周知のように、チップ部品と呼ばれる電
子部品は、面実装に使用するためリード端子を廃して小
片形状に小型化しており、その一つにインダクタンス素
子である積層インダクタがある。

【０００３】積層インダクタは、例えば特開２０００−
３５３６２０号公報等に示されており、図１に示すよう
に、絶縁膜１と導体パターン２を適宜な順に積層するこ
とで当該内部に導体パターン２が螺旋状に繋がったコイ
ル２０を内蔵する矩形状のチップ本体３を形成し、さら
にそのチップ本体３の対向する二面に、内蔵コイル２０
の両端とそれぞれ接続する外部電極４，４を設けた構成
になっている。絶縁膜１としては例えばセラミック材料
を用い、チップ本体３は積層を完了した後に所定温度で
焼成する。

【０００４】また、外部電極４，４は、はんだとの相性
を良好にするため表面処理を施す多層構造を採ることが
多く、図２に示すように、その最下層をまずディッピン
グ等により形成し、これにより電極面に隣接する４面に
も導電膜が覆い被さる状態に成膜して最下層４０を形成
し、外部電極４，４としては隣接４面を包む状態に回り
込む形態となる。この後、最下層４０の表面に、中間層
としてニッケル等のメッキ層４１を形成し、最上層とし
て錫等のメッキ層４２を形成している。

【０００５】そして、チップ部品の実装には、回路基板
５上に設けた電極パッド５０，５０上にチップの外部電
極４，４を載せてはんだ付け処理を行い、凝固したはん
だ６により機械的に固定するとともに電気的な接続を得
る。

【０００６】しかしながら、そうしたセラミック焼成に
よるチップ部品は、回路基板へ実装する際に、はんだ付
け処理に伴う熱変動により膨張，収縮（熱応力）を生
じ、これは部材の線膨張係数が相違する境界部分に応力
集中するので、チップ本体３の外部電極４との境界部分
にクラックが入って破損する懸念があった。

【０００７】また、回路基板に実装した後でも、使用環
境下で温度変化を受けると、同様に応力集中の懸念があ
り、あるいは熱応力等に起因して回路基板そのものが反
り変形してしまうことがあるので、チップ部品には相応
した物理的な強度が求められる。

【０００８】このため、例えば特開平６−２４４０５１
号や特開平８−１６２３５７号公報等に見られるよう
に、チップ部品の底面側で外部電極間の部分に、はんだ
レジスト部材やエポキシ樹脂等の被覆を設けるような技
術が提案されており、底面側のセラミック部分を補強す
ることになるので、強度耐性の向上が期待できる。

【０００９】しかし、そうした被覆は、チップ本体３に
外部電極４，４を形成した後に当該部分に設けることに
なるので、工程数が増し、作業性が悪いという問題があ
った。つまり、外部電極４，４を形成した時点では、チ
ップ本体３はチップ部品複数個分のワーク積層体から切
断した単体チップの状態になっている。従って、被覆の
ために特別に作業工程を設定する必要がある上に、個々
バラバラな各単体チップに対して被覆を施すのは製造工
程が複雑化し、手間がかかり効率が悪く生産性が上がら
ない。また、被覆部材を特別に用意することからコスト
面でも上昇は否めない。

【００１０】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、実装時のはんだ付け処理に伴う熱応力や回路基板の
反り変形等に対応し得る十分な強度耐性があってクラッ
ク破損を防止でき、そして製造工程を複雑化することな
く手間なく容易に製造が行えるチップ部品及びその製造
方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係るチップ部品では、セラミック材料
を焼成して形成したチップ本体に内部電極を内蔵すると
ともに、前記内部電極と導通する一対の外部電極を、前
記チップ本体の少なくとも底面両端に設けたチップ部品
において、前記底面で相対する外部電極の内側縁間の凹
所部分に、セラミック材料の膜層を設けて当該部分を被
覆するようにした。

【００１２】そして、好ましくは、前記セラミック材料
の膜層は、前記外部電極の内側縁に所定にオーバーラッ
プして被さる設定とすることである。なお、前記内部電
極は、例えば前記チップ本体内で導体パターンが螺旋状
に繋がったコイルとすることができる。

【００１３】また、本発明に係る製造方法としては、セ
ラミック材料膜と導体パターンを適宜な順に積層するこ
とで当該内部に前記導体パターンによる内部電極を内蔵
するチップ本体を形成し、次に前記チップ本体の少なく
とも底面両端に、前記内部電極と導通する導電膜を形成
して一対の外部電極とし、さらにそれら一対の導電膜の
内側縁間の凹所部分にセラミック材料膜を形成し、この
後前記チップ本体を所定温度で焼成する。

【００１４】本発明では、底面で相対する外部電極の内
側縁間の凹所部分に、セラミック材料の膜層を設けて当
該部分を被覆するので、当該部分を補強することができ
る。その際、外部電極としては、少なくとも底面につい
て部分的にでも形成してあればよく、従ってチップ部品
複数枚分の大きさのワーク積層体を製作した時点で、ま
ず外部電極を印刷等により底面に形成することができ、
それら外部電極の内側縁間に、セラミック膜層を形成す
ればよい。つまり、補強のためのセラミック膜層は、ワ
ーク積層体の時点で形成でき、そのままチップ本体につ
いて焼成を行えば焼き固めることができ、積層工程で形
成できるので特別な製造工程を準備しなくてよい。

【００１５】製造されたチップ部品としては、底面の凹
所部分にセラミック膜層が埋まるので、例えば実装時の
はんだ付け処理においては応力集中は、凹所部分を埋め
たセラミック膜層表面に移行し、強度耐性のマージンが
上がる。また、セラミック膜層をオーバーラップさせる
ことでは、外部電極の内側縁が覆われるので、強度耐性
のマージンをより向上できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図３から図５は、本発明に係る製
造方法の好適な一実施の形態を示している。まず、従来
と同様の方法によりチップ本体３を製造する。すなわ
ち、図３に示すように、積層体であるチップ本体３を形
成するには、例えば印刷積層法と呼ばれる製作方法を用
い、セラミック材料からなる絶縁ペーストと、導電材料
からなる導電ペーストとを交互にスクリーン印刷してい
く。それらペーストは１回塗ると例えば１０μｍ厚にな
り、これを塗っては乾燥させて積み重ねていく。

【００１７】つまり、導体ペーストは、コイルを構成す
るため約１／２ターンずつのパターンを印刷してコイル
要素となる導体パターン２を形成し、絶縁ペーストは、
前工程で印刷した約１／２ターン分のパターン部分をほ
ぼ覆うようにしてをチップ本体３の平面の約半分を印刷
することにより、絶縁膜１を形成する。これにより、約
１／２ターンずつのパターンが連続して内蔵コイル２０
を形成する。また、内蔵コイル２０の両端（巻き初めと
巻き終わり）には、外部電極に接続するための引き出し
パターンを形成する。

【００１８】なお、スクリーン印刷による積層は、チッ
プ本体３となるものの上面側，底面側の何れの側から行
ってもよいが、ここでは上面側から積み重ねていく製作
手順を説明する。なおまた、スクリーン印刷による積層
は、本実施の形態のように上面側から積み重ねていく製
作手順では、図示は省略したが方向性を示すマークパタ
ーンを最初に印刷する。

【００１９】次いで、チップ本体３の底面両端にそれぞ
れ導体パターンを印刷し、一対の導電膜４００，４００
を形成する。つまり、上記した積層工程における最終の
絶縁ペースト（チップ本体３における底面となる部分
で、積層工程では最上層）を積層した後に、所定の導体
ペーストをスクリーン印刷し、外部電極の最下層４０と
なる導電膜４００を形成する。ここまでは、通常のチッ
プ本体３の製造工程と同様であり、通常はこの導電膜４
００を製造した段階で、印刷工程を終了する。

【００２０】ここで、本発明では、導電膜４００，４０
０の内側縁間の凹所部分に、セラミック材料の絶縁ペー
ストをスクリーン印刷して隙間部分を埋める。これによ
り、底面で相対する導電膜４００，４００の内側縁間の
凹所部分に、セラミック膜層７が形成され、当該部分を
被覆する。このセラミック膜層７の形成までが一連の印
刷工程で形成できる。

【００２１】なお、絶縁ペーストを構成するセラミック
材料としては、例えばガラスを添加した低温焼結化した
誘電体セラミックス（非磁性セラミックス）を使用す
る。すなわち、ホウケイ酸ガラスをアルミナに体積で７
０：３０の比率に混合した誘電体材料を使用し、これに
ビヒクルとしてエチルセルロースとテレピネールと分散
剤，可塑剤を混合したものを配合して混練し、印刷用の
絶縁ぺーストとすることができる。

【００２２】そして、本形態では、絶縁膜１並びにセラ
ミック膜層７のいずれも同一の材料で形成した。このよ
うに同一の材料で形成するのが、絶縁膜とセラミック膜
層７の接合状態の点で好ましいが、作業性の点からする
と、少なくとも印刷工程でセラミック膜層７が形成でき
れば良く、利用者が同一剤利用でなくても良い。

【００２３】また、導体ペーストとしては、銀ペースト
を使用して上述したビヒクルに混合する。そして、底面
に成膜させる導電膜４００用の導体ペーストには、上記
した導体パターン２用の導体ペーストにガラスフリット
やセラミックを適切な配合比で混合して混練させたたも
のがよい。

【００２４】なお、セラミック材料は、他にも例えばフ
ェライト等の磁性セラミックスを使用してもよい。ま
た、バインダーもエチルセルロース以外でもよく、ＰＶ
Ｂ，メチルセルロースやアクリル樹脂とすることができ
る。さらに、導体ペーストは銀パラジウムでもよい。そ
して、分散剤や可塑剤は、印刷性の向上や生産時の取り
扱いを考慮して適宜に添加する。

【００２５】なお、図３では、１個のチップ本体３につ
いて示したが、通常は、チップ部品の製造では生産性の
面から、ワークとしてはチップ部品複数個分の大きさの
ワーク積層体を製作する。そして、図３のようにセラミ
ック膜層７を形成したならば、そのワーク積層体を十分
に乾燥させた後に各単体に切断し、焼成する。

【００２６】次に、図４に示すように、焼成後のチップ
本体３の対向する二面に対し、銀等の導体ペーストの中
にチップ本体３の該当部分を浸けるディッピングを施し
て導電膜４１０を成膜させる。これにより、電極面に隣
接する４面にも導電膜４１０が覆い被さる状態に成膜さ
れる。そして、導電膜４００，４１０にて、外部電極の
最下層４０を形成する。

【００２７】次に、図５に示すように、外部電極の中間
層としてニッケル等のメッキ層４１を形成し、最下層４
０とした銀等の膜層が溶融はんだに拡散して消失するこ
と、いわゆるはんだ食われを防止している。さらに最上
層として錫等のメッキ層４２を形成し、はんだとの親和
性（ぬれ性）をよくしている。これにより、本発明に係
る積層インダクタ１０の一実施の形態が製造される。

【００２８】なお、外部電極４，４としては、少なくと
も底面について部分的にでも導電膜を形成してあればよ
い。従って、チップ部品複数個分の大きさのワーク積層
体を製作した時点で、まず導電膜４００，４００を印刷
等により底面に形成することができ、それら導電膜４０
０，４００の内側縁間に、セラミック膜層７を形成すれ
ばよい。つまり、補強のためのセラミック膜層７は、ワ
ーク積層体の時点で形成でき、そのままチップ本体３に
ついて焼成を行えば焼き固めることができ、積層工程で
同一材料により形成できるので特別な製造工程を準備し
なくてよい。その結果、コスト面で有利性があり、製造
工程を複雑化することなく手間なく容易に製造が行え
る。

【００２９】製作を完了したチップ部品１０としては、
底面の凹所部分にセラミック膜層７が埋まるので、例え
ば図６に示すように、実装時のはんだ付け処理において
は応力集中は、凹所部分を埋めたセラミック膜層７の表
面に移行し、強度耐性のマージンが上がる。その結果、
クラック破損を防止することができ、実装時のはんだ付
け処理に伴う熱応力や回路基板の反り変形等に対応し得
る十分な強度耐性を発現する。

【００３０】さらに本形態では、チップ本体３の底面に
は、相対する導電膜４００の内側縁間の凹所部分に、セ
ラミック材料の膜層７を設けて当該部分が被覆される。
しかも、導電膜４００の内側縁に所定量だけオーバーラ
ップ（ｄ）して被覆される。このように、セラミック膜
層７をオーバーラップさせることでは、導電膜４００，
４００の内側縁が覆われるので、強度耐性のマージンを
より向上できる。 ＊＊基板曲げ試験 ところで、積層インダクタ（チップ部品）１０としては
各種の性能試験を行っており、信頼性を確認する試験の
一つとして基板曲げ試験がある。このＪＩＳに規定され
ている基板曲げ試験に準拠して、図６に示すように、所
定サイズのガラスエポキシ基板５にチップ部品１０をは
んだ付けにより実装し、そのチップ部品１０の中央位置
を基板裏側から０．５ｍｍ／ｓｅｃの速さで加圧し、チ
ップ部品１０が破損するまで加圧して最大曲げたわみ量
を測定した。

【００３１】本発明に係る試料及び従来構造の試料を用
意し、行ってみたところ、次のような結果を確認した。
つまり従来構造の試料では、最大曲げたわみ量が２．０
ｍｍから３．０ｍｍ程度であった。これに対して本発明
に係る試料では、最大曲げたわみ量が１０ｍｍ程度のも
のを確認できた。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るチップ部品
では、底面で相対する外部電極の内側縁間の凹所部分
に、セラミック材料の膜層を設けて当該部分を被覆する
ので、当該部分を補強することができる。補強のための
セラミック膜層は、チップ部品複数個分の大きさのワー
ク積層体の時点で形成でき、そのままチップ本体につい
て焼成を行えば焼き固めることができる。つまり、積層
工程で同一材料により形成できるので特別な製造工程を
準備しなくてよい。その結果、コスト面で有利性があ
り、製造工程を複雑化することなく手間なく容易に製造
が行える。

【００３３】製作を完了したチップ部品としては、底面
の凹所部分にセラミック膜層が埋まるので、例えば実装
時のはんだ付け処理においては応力集中は、凹所部分を
埋めたセラミック膜層表面に移行し、強度耐性のマージ
ンが上がる。その結果、クラック破損を防止することが
でき、実装時のはんだ付け処理に伴う熱応力や回路基板
の反り変形等に対応し得る十分な強度耐性を発現する。
また、セラミック膜層をオーバーラップさせることで
は、外部電極の内側縁が覆われるので、強度耐性のマー
ジンをより向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のチップ部品の一例を示す斜視図である。

【図２】従来のチップ部品の実装状態を示す断面図であ
る。

【図３】本発明に係る好適な一実施の形態における積層
インダクタの積層工程を示す図である。

【図４】本発明に係る好適な一実施の形態における積層
インダクタのディッピング工程を示す図である。

【図５】本発明に係る好適な一実施の形態における積層
インダクタのメッキ工程を示す図である。

【図６】本発明に係るチップ部品の実装状態を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 絶縁膜 ２ 導体パターン ３ チップ本体 ４ 外部電極 ５ 基板 ６ はんだ ７ セラミック膜層 １０ 積層インダクタ（チップ部品） ２０ コイル ４０ 最下層 ４００，４１０ 導電膜 ４１，４２ メッキ層 ５０ 電極パッド Ｓ 境界部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 佳成 東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ ィー・ケイ株式会社内 (72)発明者 朝河 和亮 東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ ィー・ケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5E062 DD04 FF01 FG11 5E070 AA01 EB04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック材料を焼成して形成したチッ
   プ本体に内部電極を内蔵するとともに、前記内部電極と
   導通する一対の外部電極を、前記チップ本体の少なくと
   も底面両端に設けたチップ部品において、 前記底面で相対する外部電極の内側縁間の凹所部分に、
   セラミック材料の膜層を設けて当該部分を被覆したこと
   を特徴とするチップ部品。
2. 【請求項２】 前記セラミック材料の膜層は、前記外部
   電極の内側縁に所定にオーバーラップして被さる設定で
   あることを特徴とする請求項１に記載のチップ部品。
3. 【請求項３】 前記内部電極は、前記チップ本体内で導
   体パターンが螺旋状に繋がったコイルであることを特徴
   とする請求項１，２に記載のチップ部品。
4. 【請求項４】 セラミック材料膜と導体パターンを適宜
   な順に積層することで当該内部に前記導体パターンによ
   る内部電極を内蔵するチップ本体を形成し、 次いで、前記チップ本体の少なくとも底面両端に、前記
   内部電極と導通する導電膜を形成して一対の外部電極と
   し、 次に、それら一対の導電膜の内側縁間の凹所部分にセラ
   ミック材料膜を形成し、 この後、前記チップ本体を所定温度で焼成する工程を含
   むことを特徴とするチップ部品の製造方法。