JP2006339402A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】端子表面に沿って素子に到達する湿気の進入を抑制して、耐湿性、耐久性、耐圧を向上させて、信頼性を向上させた電子部品を得る。
【解決手段】素子１０と、素子１０に接続された一対の端子４，４と、素子１０の外周を囲む保護部材７と、素子１０、各端子４，４の一部、および保護部材７とを覆う外装材５を備え、保護部材７の熱膨張係数が、外装材５の熱膨張係数よりも大きい。外装材５の湿度が上昇した際、保護部材７は外装材５より膨張するので、端子４と外装材５の間における隙間をふさぐことが出来、外気に含まれる湿気の進入を抑制する事が出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、素子が封止材（外装材）によって封止されてなる電子部品に関するものである。

モデムや電源回路などの電子機器においては、多数の電子部品が搭載される。例えば、ノイズ除去や直流成分のカットなどのためにコンデンサが用いられることも多い。また、電子機器には小型化、低コスト化が求められ、これに伴い電子部品についても小型化、低コスト化が求められている。更に、自動実装による実装コストの削減、実装面積の削減のために、面実装電子部品が求められることが多い。一方、小型化と合わせて高性能化や特性ばらつきの低減、さらには耐久性の向上など相反する仕様が要求されることも多くなっている。

さらにまた、ＬＳＩなどの多ピン化や信号線路のビット数の増加に伴い、非常に線路間隔の狭い場所において複数の電子部品を実装する高密度実装の必要が生じている。特に、モデムなどはデータ入力とデータ出力の２線路がセットであることが多く、線路上に必ず２つの電子部品を実装する必要がある。これらを満たすために、種々の工夫を凝らした電子部品が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。具体的には、高耐圧に対応するために素子を樹脂などの封止材で覆って耐圧を上げ、耐久性、耐熱性、耐湿性を向上させる等が提案されている。

このような素子を樹脂などの封止材で封止した電子部品においては、封止材を金型などを用いて形成する必要があり、形成された封止材を二つ貼りあわせて、その貼りあわせ面からリード端子を延出させる構成をとることが多い。しかしながら、このような構成では、製造工数が多くなり、コストが増大してしまう。また、端子やリード端子が封止材の側面から突出することになるため、その微調整などに費用が発生するといった問題があった。

これに対応するため、素子に端子或いはリード端子を接続した組立体を、型枠内に入れて、この型枠内にモール度樹脂を充填することにより素子を封止して作製する電子部品が提案されている。図４はこのような構成の従来の電子部品の横断面図である。図４において、３１は電子部品（積層型コンデンサ）、２は誘電体基板、６は誘電体基板２に形成された内部電極、３は外部電極、４は端子、５は封止材、１０は素子を構成する積層体であって、この例では積層型コンデンサであるが、他に、単板コンデンサ、抵抗、コイル、フィルター、その他の電子素子の種々のものでもよい。なおここで、積層体１０に接続されて封止材５から突出する端子４に関して、素子に直接接続されるものを端子、素子に直接接続された端子にさらに接続されるものをリード端子として呼ぶが、厳密な区別がされるものではない。
特開２００１−１１０６９１号公報 特開２００２−４３１７０号公報

しかしながら、図４に示されるような電子部品においては、端子４と封止材５間の接続は、端子４と封止材５とを一体成型することにのみ得られており、端子４と封止材５の間に十分な密着が得られず、電子部品内部が外部環境の影響を受けやすいという問題があった。

すなわち、外部環境の影響に起因する経時的な電気特性の劣化という問題があり、実際に実装した電子基板においては、電子部品３１に損傷が発生するという問題があった。特に、外部環境の影響を受けやすいことから、実装後における湿度などの影響により、絶縁抵抗の劣化などに起因する電子部品の耐湿性、耐久性、耐圧、ひいては、実装された電子機器の耐久性や寿命に悪影響を与えるなどの点で解決すべき課題となっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子表面に沿って素子に到達する湿気の進入を抑制して、耐湿性、耐久性、耐圧を向上させて、信頼性を向上させた電子部品を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電子部品は、封止材中に封止材よりも熱膨張係数の大きい添加材が分散されている。また、本発明にかかる他の電子部品は、封止材中に素子を覆うように封止材よりも熱膨張係数の大きい材料により形成された保護層が形成されている。温度上昇時に封止材が熱膨張することにより発生する封止材と端子との隙間をさらに熱膨張係数の大きい添加材もしくは保護層が膨張することによりふさぎ、温度変化時に外部から進入する湿気を遮断する構成とする。

熱膨張差のある添加材を混在させた封止材で封止することにより、熱膨張で生じる端子と封止材との間にできる隙間をふさぎ、湿気の進入を抑制することにより、耐湿性、耐久性、耐圧を向上させた電子部品を実現することができる。なお、封止材に封止される素子はコンデンサ（単板、積層型）、抵抗、インダクタ、フィルター等でもよく、特に耐湿性が求められるものにおいて好適なものである。

この発明の請求項１の電子部品は、素子と、素子に接続された一対の端子と、素子の外周を囲む保護部材と、素子、各端子の一部、および保護部材を覆う外装材とを備え、保護部材の熱膨張係数が、外装材の熱膨張係数よりも大きい。この構成により、温度上昇時に外装材が熱膨張することにより発生する外装材と端子との隙間を、さらに熱膨張係数の大きい保護部材が膨張することによりふさぎ、温度変化時に外部から進入する湿気を遮断し、耐湿性、耐久性、耐圧に優れた電子部品とすることができるという作用を有する。

この発明の請求項２の電子部品は、請求項１記載の電子部品において、保護部材は、複数の粒で構成されている。この構成により、温度上昇時に外装材が熱膨張することにより発生する外装材と端子との隙間を、外装材に含まれる粒の保護部材が膨張することによりふさぎ、温度変化時に外部から進入する湿気を遮断し、耐湿性、耐久性、耐圧に優れた電子部品とすることができるという作用を有する。

この発明の請求項３の電子部品は、請求項１または２記載の電子部品において、保護部材は、素子の外周を隙間なく囲んでいる。この構成により、素子の外周を隙間なく囲んでいる保護部材が熱膨張することにより、外装材と端子との隙間をふさぐので、温度変化時に外部から進入する湿気を確実に遮断し、耐湿性、耐久性、耐圧に優れた電子部品とすることができるという作用を有する。

この発明の請求項４の電子部品は、請求項１または２記載の電子部品において、保護部材は、素子の外周を所定の隙間を介して囲んでいる。この構成により、素子の外周を所定の隙間を介して囲んでいる保護部材が熱膨張することにより、外装材と端子との隙間をふさぐので、温度変化時に外部から進入する湿気を確実に遮断することができるとともに、素子と保護部材との間で剥離が生じないようにすることができるという作用を有する。

この発明の請求項５の電子部品は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子部品において、素子は、一対の端子がそれぞれ接続された一対の電極と、一対の電極が設けられた誘電体基板とを含む。例えば、誘電体基板を用いて、耐湿性、耐久性、耐圧に優れたコンデンサ等とすることができるという作用を有する。

この発明の請求項６の電子部品は、請求項５に記載の電子部品において、誘電体基板は、複数であって、内部電極が形成されており、誘電体基板は、積層されている。この構成により、積層された誘電体基板を用いて、例えば、電子部品を、耐湿性、耐久性、耐圧に優れ、且つ高容量のモールド積層型コンデンサ等とすることができるという作用を有する。

この発明の請求項７の電子部品は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子部品において、素子は、複数である。この構成により、耐湿性、耐久性、耐圧に優れたモールド小型複合電子部品を実現できるという作用を有する。

以下、図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における電子部品の横断面図である。図１において、１は電子部品（積層型コンデンサ）、２は誘電体基板、３は外部電極、４は端子、５は封止材（外装材）、６は内部電極、７は複数の粒である添加材（保護部材）、１０は素子を構成する積層体である。電子部品（積層型コンデンサ）１は、矩形平板状の誘電体基板２が複数枚積層されて構成された積層体１０を有している。誘電体基板２の一側の主面には、分割されてなる複数の内部電極６が形成されている。

内部電極６は、誘電体基板２の端まで延びる引出電極６ａと周囲が絶縁された浮き電極６ｂとがある。そして、誘電体基板２は、引出電極６ａと浮き電極６ｂが主面に形成されている誘電体基板と、浮き電極６ｂのみが主面に形成された誘電体基板の２種類がある。そして、この２種類の誘電体基板が交互に積層されて積層体１０が構成されている。

積層体１０は、概略直方体状をなし、長手方向である第１の方向で対向する２側面には、一対の外部電極３，３が設けられている。誘電体基板２に形成された引出電極６ａは、誘電体基板２の端部で外部電極３と接続している。

一対の外部電極３，３に接続されて一対の端子４，４が設けられている。積層体１０と各端子４，４の一部は、封止材（外装材）５にて封止されている。そして、本実施の形態の封止材５には、封止材５中に封止材５よりも熱膨張係数の大きい粒子状の添加材７が、均一な割合で混入されて分散している。そして、一対の端子４，４の夫々の先端部は、封止材５から露呈している。

このように構成された電子部品（積層型コンデンサ）１は、対向する内部電極６間に発生する容量の総量からなる非常に高容量を有する。そして、同一の形状や大きさ、材料であれば単板型のコンデンサよりも大きな容量を実現することができる。そして、本実施の形態の電子部品（積層型コンデンサ）１は、熱膨張差のある添加材７を混在させた封止材５で封止している。封止材５の温度が上昇した際、添加材７は、熱膨張で生じる端子４と封止材５との間に形成される隙間をふさぐ。これにより、外気に含まれる湿気の進入を抑制する。

尚、本実施の形態の電子部品１は、素子として、積層体１０で構成される積層型コンデンサを実装するものであるが、素子としては、積層型コンデンサに限らず、例えば、単板型コンデンサであってもよい。さらには、コンデンサに限らず、抵抗、インダクタ、フィルター、その他の電子素子であっても、同様な効果をえることができる。素子は単数が封止材５に封止されてもよいものであり、複数が封止材５に封止されてもよいものである。一つの基板に一対の外部電極３が設けられて一つの電子部品としての働きを有するものであってもよく、あるいは一つの基板に複数の対の外部電極３が設けられて、複数の電子部品としての働くものであってもよい。そして、この素子が樹脂などの封止材５でモールドされている。封止材５でモールドされたことにより耐久性と耐湿性、耐衝撃性が高まり、更に高耐圧にも耐えうる電子部品とされている。

外部電極３は積層体１０の両端に一対に設けられた導電性の部材であり、端子４などを通じて、外部の実装基板との電気的導通を、積層体１０に対して実現するものである。外部電極３は、積層体１０の両端に一対で設けられるのが普通であるが、両端でなくとも、積層体１０の途中部分に設けられてもよいものである。あるいは、積層体１０の側面でなくとも、上下面に設けられてもよいものであるし、側面や上下面の前面に渡って設けられてもよく、その一部のみに設けられてもよく、他の面にはみ出して設けられてもよいものである。

外部電極３の材料としては、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ（これらは、元素記号を示す）などの少なくとも一つを含む金属材料が挙げられる。特に、Ｎｉ単体あるいはＮｉ合金を用いることでコスト面において有利となる。また、これらの合金や、表面にめっき処理が施されたものであってもよいものである。勿論、合金などであってもよく、単層、多層のめっき処理、蒸着処理、スパッタ処理、ペースト塗布などのいずれかで実現されればよいものである。

端子４は外部電極３と接続されており、積層体１０に一対に設けられる。通常はその両端に設けられることが多いが、両端以外に設けられてもよいものである。例えば、外部電極３が上下面に設けられた場合には、この上下面に形成された外部電極３と端子４が接続されてもよいものである。また端子４は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕなどの少なくとも一つを含む材料で構成され、その表面は単層もしくは多層のめっき処理が施されていてもよい。あるいは、これらの材料のいずれかを用いた合金を用いてもよいものである。

また、端子４は金属キャップを誘電体基板２に接合して構成されてもよい。更に、端子４の最外部（最表部）は融点が２００度以上の導電性材料で構成されることが好ましく、この構成によって、電子部品にリフローなどで高温がかけられたとしても、端子４に熱的なダメージが加わることは無く、安定したリフロー特性を得ることができる。

また、後に述べる封止材５は積層体１０に端子４を接続したものを枠内に入れて、この枠内に溶融した樹脂を流し込むことで実現されるので、端子４は封止材の底面と側面の交差する角部、あるいは底面もしくは側面であって、角部の近傍から突出する。

即ち、積層体１０に端子４が接続されて、端子４が折り曲げなどの加工をされて倒立の状態で枠内に挿入され、端子４が枠からはみ出すように係止された状態で固定された枠内に、樹脂が流し込まれると、丁度、端子４が作る仮想平面までを封止材５となる樹脂が埋めることになり、結果として端子４は、封止材５の底面と側面の交差する角部、あるいはこの近傍から突出する形状となる。

また、端子４の先端において、スリットや割れ目を単数、もしくは複数入れてもよく、これらのスリットにより、曲げ強度が向上したり、軽量化が図られたりするものである。

封止材５は、積層体１０をはじめとした抵抗、インダクタなどの電子素子と、それに接続される端子４の一部をモールドしている。封止材５の材料としては、オプトクレゾールノボラック系、ビフェニール系、ペンタジエン系などのエポキシ系樹脂などが好適に用いられる。もちろん、これら以外の材料が混入してもよく、更に低コストの樹脂が用いられてもよいものである。

また、封止材５の表面と積層体１０の表面の間隔の最小値（封止材５のもっとも肉厚が薄い部分）は０．１ｍｍ以上とすることで、外皮耐圧を向上させることができる。更に、これ以上の値とすることで、耐圧、耐湿、耐熱に強い電子部品１を実現することができる。

積層体１０は誘電体で構成される基板を複数のシートで積層して内部電極６を形成して、単板コンデンサなどに比べて同一の大きさでより高容量にすることができる。誘電体基板は、誘電体で構成された基板で、例えば酸化チタンやチタン酸バリウムなどの誘電体材料が好適に用いられる。あるいはアルミナなども用いられる。このような材料を用いて適宜、必要な形状、大きさに形成されるものである。

内部電極６は、積層体１０内部に埋設された電極であって、内部電極６の構成材料としては、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕなどの少なくとも一つを含む金属材料や合金が挙げられる。特に、Ｎｉ単体あるいはＮｉ合金を用いることでコスト面において有利となる。また、これらの合金や、表面にめっき処理が施されたものであってもよいものである。勿論、合金などであってもよい。また、内部電極６の厚みは１〜５μｍで構成される。また、隣接する内部電極６同士の間隔は１５μｍ以上とすることが好ましい。

内部電極６は、外部電極３と電気的に接続されており、外部電極３の一方のみに接続する内部電極６と、外部電極３の他方のみに接続する内部電極６が対向しており、この対向する内部電極６間において主な容量が発生する。

なお、積層体１０の大きさは、その長さをＬ１、高さをＬ２、幅をＬ３としたときに、
３．０ｍｍ≦Ｌ１≦５．５ｍｍ
０．５ｍｍ≦Ｌ２≦２．５ｍｍ
１．５ｍｍ≦Ｌ３≦３．５ｍｍ
となるように構成したが、もちろん、これ以外の大きさであってもよく、単数でなく、複数の積層体１０が、封止材５に封止されてもよいものである。

なお、Ｌ１〜Ｌ３を上記下限値より小さくすると、内部電極６の形成面積が不十分となったり、内部電極６相互の間隔が必然的に狭くなって、内部電極６の枚数を減らさなければならなくなって大きな容量値を得ることが困難となり、幅広い容量を有する電子部品を得ることが困難となる。

また、積層体１０を封止材５でモールドするときに、積層体１０への衝撃による損傷を防止するために、積層型コンデンサの角部に面取りを設けたり、円弧状のカーブ曲線を各側面の一部、もしくは全部に設けることも好適である。なお、端子４は、積層体１０の側面のみならず、上下面に設けられて、そこから封止材５の外部に引き出されてもよいものである。

添加材７は封止材５よりも熱膨張係数の大きい物性をもつ材質であればよく、例えば封止材５がエポキシ系樹脂で構成されているときに、同じエポキシ系樹脂で材熱膨張係数のより大きい材質のものを添加材７として使用してもよく、また、エポキシとは違う材質で熱膨張係数の大きい材質を添加材７として使用してもよい。

図２は本発明の関連する他の実施の形態における電子部品の横断面図である。図２において、電子部品（積層型コンデンサ）１１においては、封止材５中に積層体１０を覆うように封止材５よりも熱膨張係数の大きい材料により形成された保護層（保護部材）８が形成されている。保護層８が積層体１０の外周を隙間なく囲んでいる。温度上昇時に封止材５が熱膨張することにより発生する封止材５と端子４との隙間をさらに熱膨張係数の大きい保護層８が膨張することによりふさぎ、温度変化時に外部から進入する湿気を遮断することにより、耐湿性、耐久性、耐圧などが向上するものである。この場合、図１と異なり、保護層８が積層体１０の全周を囲んでいるので、保護層８と端子４の境界とで確実に塞ぐことができる。

図３は本発明の関連するさらに他の実施の形態における電子部品の横断面図である。図３において、電子部品（積層型コンデンサ）２１においては、封止材５中に積層体１０を覆うように封止材５よりも熱膨張係数の大きい材料により形成された保護層（保護部材）８が形成されている。温度上昇時に封止材５が熱膨張することにより発生する封止材５と端子４との隙間をさらに熱膨張係数の大きい保護層１８が膨張することによりふさぎ、温度変化時に外部から進入する湿気を遮断することにより、耐湿性、耐久性、耐圧などが向上するものである。また、この場合、図２の場合と異なり、保護層１８が積層体１０の外周を所定の隙間を介して囲んでいるので、積層体１０と保護層１８との間で剥離が生じないようにすることができる。

保護層８，１８は、添加材７と同様に、封止材５よりも熱膨張係数の大きい物性をもつ材質であればよく、例えば封止材５がエポキシ系樹脂で構成されているときに、同じエポキシ系樹脂で材熱膨張係数のより大きい材質のものを保護層８，１８として使用してもよく、また、エポキシとは違う材質で封止材５よりも熱膨張係数の大きい材質を保護層８，１８として使用してもよい。

この発明の電子部品は、モデム、電源回路、液晶用電源、ＤＣ−ＤＣコンバータおよび電力線通信機器などの電子機器などに好適に用いられる。

本発明の実施の形態における電子部品の横断面図 本発明の関連する他の実施の形態における電子部品の横断面図 本発明の関連するさらに他の実施の形態における電子部品の横断面図 従来の電子部品の横断面図

符号の説明

１，１１，２１ 電子部品
２ 誘電体基板
３ 外部電極
４ 端子
５ 封止材（外装材）
６ 内部電極
７ 添加材（粒、保護部材）
８，１８ 保護層（保護部材）
１０ 積層体（素子）

Claims (7)

1. 素子と、
   前記素子に接続された一対の端子と、
   前記素子の外周を囲む保護部材と、
   前記素子、各前記端子の一部、および前記保護部材を覆う外装材とを備え、
   前記保護部材の熱膨張係数が、前記外装材の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする電子部品。
2. 請求項１記載の電子部品であって、
   前記保護部材は、複数の粒で構成されていることを特徴とする電子部品。
3. 請求項１または２記載の電子部品であって、
   前記保護部材は、前記素子の外周を隙間なく囲んでいることを特徴とする電子部品。
4. 請求項１または２記載の電子部品であって、
   前記保護部材は、前記素子の外周を所定の隙間を介して囲んでいることを特徴とする電子部品。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子部品であって、
   前記素子は、
   前記一対の端子がそれぞれ接続された一対の電極と、
   前記一対の電極が設けられた誘電体基板とを含むことを特徴とする電子部品。
6. 請求項５に記載の電子部品であって、
   前記誘電体基板は、複数であって、内部電極が形成されており、
   前記誘電体基板は、積層されていることを特徴とする電子部品。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子部品であって、
   前記素子は、複数であることを特徴とする電子部品。

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