JP2011192742A - 表面実装型電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板との間の接続強度を十分に確保できると共に、実装時における素体の幅方向の傾斜の抑制及びハンダ内部のボイドの残留の抑制を図ることができる表面実装型電子部品を提供する。
【解決手段】表面実装型電子部品１Ａでは、素体２の幅方向に溶融ハンダＰの濡れ広がりが誘導される。このため、溶融ハンダＰの表面張力が素体２の幅方向に分散され、素体２のバランスが取り易くなるので、実装時における素体２の幅方向の傾斜が抑制される。また、第１の電極部分３１、第２の電極部分３２、及び連結電極部分３３のそれぞれに溶融ハンダＰが分散することにより、配線基板５との間の接続強度を十分に確保できる。さらに、端子電極３Ａの外側凹部３５及び内側凹部３４から溶融ハンダＰ内のボイドが逃げ易くなっているので、ハンダ内部のボイドの残留を防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、表面実装型電子部品に関する。

この種の分野に関連する技術として、例えば特許文献１に記載された表面実装型電子部品がある。この従来の表面実装型電子部品は、素体の底面における長さ方向の両端部に矩形の端子電極を備えている。そして、素体の端面に作用する溶融ハンダの表面張力が端子電極に作用する溶融ハンダの表面張力を超えないように端子電極の露出面積が調整されており、実装時のチップ立ちの防止が図られている。また、例えば特許文献２に記載された表面実装型電子部品では、素体の底面の四隅に矩形の端子電極を配置し、端子電極間に凹部を設けることにより、ハンダによる端子電極間の短絡を防止するようになっている。

特開平７−６６０７４号公報 特開２００１−３２６４４５号公報

上述したような表面実装型電子部品では、実装時に矩形の端子電極に対して溶融ハンダの凸曲面が当たるので、素体の傾きを制御しにくいという問題がある。特に、素体の幅方向について端子電極と溶融ハンダとの接続箇所が１箇所であるため、素体のバランスが取りにくく、傾きを抑えることが困難となっている。また、溶融ハンダ内に発生したボイドが逃げにくいため、ハンダの内部に残留したボイドに起因して接続強度の低下やクラックが生じてしまう場合がある。

これに対し、特許文献２に記載の表面実装型電子部品では、素体の幅方向について端子電極と溶融ハンダとの接続箇所が２箇所であり、かつ端子電極間に凹部が設けられているので、幅方向の素体の傾きを抑えられる点及びハンダ内部のボイドの残留を防止できる点で特許文献１に記載の表面実装型電子部品よりも有利であると考えられる。しかしながら、この構造では端子電極の面積の確保が難しく、配線基板との間の接続強度が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、配線基板との間の接続強度を十分に確保できると共に、実装時における素体の幅方向の傾斜の抑制及びハンダ内部のボイドの残留の抑制を図ることができる表面実装型電子部品を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る表面実装型電子部品は、配線基板にハンダ接続される端子電極が素体の底面に設けられた表面実装型電子部品であって、端子電極は、互いに離間した状態で底面の長さ方向に延びる第１の電極部分及び第２の電極部分と、第１の電極部分と第２の電極部分との間で底面の幅方向に延び、第１の電極部分と第２の電極部分とを連結する連結電極部分と、を有し、連結電極部分の幅は、第１の電極部分の長さ及び第２の電極部分の長さよりも小さくなっていることを特徴としている。

この表面実装型電子部品では、配線基板への実装の際、端子電極の連結電極部分から第１の電極部分及び第２の電極部分に向かって、素体の幅方向に溶融ハンダの濡れ広がりが誘導される。このため、溶融ハンダの表面張力が素体の幅方向に分散され、素体のバランスが取り易くなるので、実装時における素体の幅方向の傾斜が抑制される。また、第１の電極部分、第２の電極部分、及び連結電極部分のそれぞれに溶融ハンダが分散することにより、配線基板との間の接続強度を十分に確保できる。さらに、この表面実装型電子部品では、連結電極部分の幅は、第１の電極部分の長さ及び第２の電極部分の長さよりも小さくなっているので、端子電極の外周形状には、第１の電極部分と、第２の電極部分と、連結電極部分とによって形成される凹部が存在し、当該凹部から溶融ハンダ内のボイドが逃げ易くなっている。したがって、ハンダ内部のボイドの残留を防止できる。

また、第１の電極部分の長さと第２の電極部分の長さとが略等長であることが好ましい。この場合、素体の幅方向の溶融ハンダの濡れ広がりが均等化されるので、実装時における素体の幅方向の傾斜が一層効果的に抑制される。

また、連結電極部分は、第１の電極部分の中央部分と第２の電極部分の中央部分とを連結していることが好ましい。この場合、素体の長さ方向の溶融ハンダの濡れ広がりについても均等化が可能となる。

また、連結電極部分は、第１の電極部分における底面の中央寄りの部分と、第２の電極部分における底面の中央寄りの部分とを連結していることが好ましい。この場合、素体の外側を向く外側凹部の大きさを確保できるので、溶融ハンダ内のボイドを電子部品の実装領域の外側へより逃げ易くすることができる。

また、素体の底面は略長方形状をなしており、端子電極の形状は、底面の長さ方向の中央線に対して対称となっていることが好ましい。こうすると、素体のバランスが更に取り易くなるので、実装時における素体の幅方向の傾斜がより確実に抑制される。

本発明によれば、配線基板との間の接続強度を十分に確保できると共に、実装時における素体の幅方向の傾斜の抑制及びハンダ内部のボイドの残留の抑制を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る表面実装型電子部品の実装状態を示す斜視図である。 図１における長さ方向の側面図である。 図１における幅方向の側面図である。 図１に示した表面実装型電子部品の底面図である。 実施例における溶融ハンダの濡れ広がりの様子及び実装後の表面実装型電子部品の姿勢を示した模式図である。 比較例における溶融ハンダの濡れ広がりの様子及び実装後の表面実装型電子部品の姿勢を示した模式図である。 本発明の第２実施形態に係る表面実装型電子部品の底面図である。 本発明の第３実施形態に係る表面実装型電子部品の底面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る表面実装型電子部品の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る表面実装型電子部品の実装状態を示す斜視図である。また、図２は、図１における長さ方向の側面図であり、図３は、図１における幅方向の側面図である。

図１〜図３に示すように、表面実装型電子部品１Ａは、例えばチップインダクタ、チップコンデンサ、チップバリスタ、及びチップビーズなどに代表されるチップ型の積層型電子部品であり、略直方体形状の素体２と、素体２の底面７に設けられた一対の端子電極３Ａ，３Ａとを備えている。

素体２は、例えば導体パターンを有する複数のセラミックグリーンシート（図示しない）を積層し、これを焼成することにより形成されている。セラミックグリーンシートの境界は、視認できない程度に一体化されている。素体２の大きさは、例えば長さ４００μｍ、幅２００μｍ、高さ１６０μｍ程度となっている。

一対の端子電極３Ａ，３Ａは、素体２の底面７において互いに離間した状態で設けられている。端子電極３Ａは、例えば素体２の底面７にＡｇ、Ｃｕ又はＮｉを主成分とする電極ペーストを転写した後に所定温度にて焼き付け、更に電気めっきを施すことにより形成される。電気めっきには、例えばＣｕ、Ｎｉ及びＳｎを用いることができる。

この端子電極３Ａは、図４に示すように、第１の電極部分３１と、第２の電極部分３２と、連結電極部分３３とによって形成され、略長方形形状の底面７の長さ方向の中央線Ｈに対して対称な形状となっている。第１の電極部分３１及び第２の電極部分３２のそれぞれは、例えば長さＬ１が１１５μｍ、幅Ｗ１が６０μｍ程度の帯状をなし、互いに離間した状態で底面７の長さ方向に延びている。また、連結電極部分３３は、例えば長さＬ２が６０μｍ、幅Ｗ２が５５μｍ程度の帯状をなし、第１の電極部分３１と第２の電極部分３２との間で底面７の幅方向に延びている。

この連結電極部分３３の幅Ｗ２は、上述したように、第１の電極部分３１及び第２の電極部分３２の長さＬ１よりも小さくなっている。また、連結電極部分３３の中心は、第１の電極部分３１における長さ方向の中央部分よりも５μｍ程度だけ素体２の中央寄りとなる部分と、第２の電極部分３２における長さ方向の中央部分よりも５μｍ程度だけ素体２の中央寄りとなる部分とを連結している。

したがって、端子電極３Ａの外周形状には、第１の電極部分３１と、第２の電極部分３２と、連結電極部分３３とによって凹部が形成され、具体的には、素体２の外側を向く外側凹部３４Ａと、素体２の内側を向く内側凹部３５Ａとがそれぞれ存在することとなる。外側凹部３４Ａの長さは例えば３２．５μｍとなっており、内側凹部３５Ａの長さは例えば２２．５μｍとなっている。

以上のような端子電極３Ａは、ハンダ６によって配線基板５上のランド電極４に電気的に接続される。端子電極３Ａとランド電極４との接続にあたっては、ランド電極４上にボール状のクリームハンダを配置し、クリームハンダのリフローを実施する。

続いて、上述した表面実装型電子部品１Ａの作用効果について説明する。

図５は、実施例における溶融ハンダの濡れ広がりの様子及び実装後の表面実装型電子部品の姿勢を示した模式図である。図５（ａ）に示すように、表面実装型電子部品１Ａでは、端子電極３Ａの中心Ｍａを起点として濡れ広がる溶融ハンダＰは、帯状の連結電極部分３３によってガイドされ、第１の電極部分３１及び第２の電極部分３２に向かって素体２の幅方向に略均等に分散する。

第１の電極部分３１及び第２の電極部分３２に分散した溶融ハンダＰは、次に、帯状の第１の電極部分３１及び第２の電極部分３２によってガイドされ、素体２の長さ方向に分散する。この結果、表面実装型電子部品１Ａでは、溶融ハンダＰの表面張力が素体２の幅方向に分散され、多少の分散のばらつきが生じたとしても素体２のバランスが取り易くなるので、図５（ｂ）に示すように、実装時における素体２の幅方向の傾斜が抑制される。また、表面実装型電子部品１Ａでは、第１の電極部分３１、第２の電極部分３２、及び連結電極部分３３のそれぞれに溶融ハンダＰが分散することにより、配線基板５との間の接続強度を十分に確保できる。

また、表面実装型電子部品１Ａでは、素体２の外側を向く外側凹部３４Ａと、素体２の内側を向く内側凹部３５Ａとが端子電極３Ａにそれぞれ存在している。このため、リフローの際に溶融ハンダＰ内にボイドが発生したとしても、ボイドが外側凹部３４Ａ及び内側凹部３５Ａから逃げ易くなっており、接続後のハンダ６の内部にボイドが残留することを防止できる。これにより、ボイドに起因する接続強度の低下やクラックの発生を防止できる。

なお、表面実装型電子部品１Ａでは、連結電極部分３３の中心は、第１の電極部分３１における長さ方向の中央部分よりも素体２の中央寄りとなる部分と、第２の電極部分３２における長さ方向の中央部分よりも素体２の中央寄りとなる部分とを連結している。したがって、素体２の外側を向く外側凹部３４Ａの大きさが十分に確保され、溶融ハンダＰ内のボイドが電子部品の実装領域の外側へより逃げ易くなっていると共に、素体２の長さ方向両端部にハンダ６が多く付着するので、配線基板５の変形に伴い生じる曲げ応力に対する接合強度が向上する。

一方、図６は、比較例における溶融ハンダの濡れ広がりの様子及び実装後の表面実装型電子部品の姿勢を示した模式図である。図６（ａ）に示すように、比較例に係る表面実装型電子部品４１は、素体２の底面７に略長方形状の端子電極４２，４２を有している。この表面実装型電子部品４１では、端子電極４２の中心Ｍｂを起点として濡れ広がる溶融ハンダＰは全方向に濡れ広がることとなる。

したがって、溶融ハンダＰの表面張力の分散のばらつきによって素体２のバランスが悪化し、図６（ｂ）に示すように、実装時における素体２の幅方向の傾斜が生じ易くなる。また、表面実装型電子部品４１では、端子電極４２，４２が単純な矩形となっている。このため、リフローの際に溶融ハンダＰ内に発生したボイド（特に端子電極４２の中央部に発生したボイド）が逃げにくく、接続後のハンダ６の内部にボイドが残留し易い。

比較例に係る表面実装型電子部品４１では、実装後の配線基板５に対する素体２の傾斜が±１０°程度の範囲で生じるのに対し、実施例に係る表面実装型電子部品１Ａでは、実装後の配線基板５に対する素体２の傾斜を±３°の範囲に抑えることができる。また、比較例に係る表面実装型電子部品４１では、ボイド残留率が１端子当たりの端子面積の１５％を超えるのに対し、実施例に係る表面実装型電子部品１Ａでは、ボイド残留率を１端子当たりの端子面積の１５％以下に抑えることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る表面実装型電子部品について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る表面実装型電子部品の底面図である。

同図に示すように、表面実装型電子部品１Ｂは、端子電極３Ｂにおける連結電極部分３３の形成位置が第１実施形態と異なっており、その他の点については第１実施形態と同様である。すなわち、表面実装型電子部品１Ｂの端子電極３Ｂでは、連結電極部分３３の中心は、第１の電極部分３１の中央部分と第２の電極部分３２の中央部分とを連結している。

この表面実装型電子部品１Ｂにおいても、第１実施形態と同様に、溶融ハンダＰの表面張力が素体２の幅方向に分散され、多少の分散のばらつきが生じたとしても素体２のバランスが取り易くなるので、実装時における素体２の幅方向の傾斜が抑制される。また、第１の電極部分３１、第２の電極部分３２、及び連結電極部分３３のそれぞれに溶融ハンダＰが分散することにより、配線基板５との間の接続強度を十分に確保できる。

また、表面実装型電子部品１Ｂでは、外側凹部３４Ｂ及び内側凹部３５Ｂが略均等の素体２の長さ方向に沿った長さで存在し、ボイドが外側凹部３４Ａ及び内側凹部３５Ａから均等に逃げ易くなっている。これにより、接続後のハンダ６の内部にボイドが残留することを防止でき、ボイドに起因する接続強度の低下やクラックの発生を防止できる。

その他、表面実装型電子部品１Ｂでは、端子電極３Ｂが素体２の長さ方向及び幅方向のいずれに対しても対称な形状となる。よって、素体２の幅方向だけでなく長さ方向についても溶融ハンダＰの表面張力が均等に分散され、実装時における素体２の長さ方向の傾斜も抑制される。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る表面実装型電子部品について説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る表面実装型電子部品の底面図である。

同図に示すように、表面実装型電子部品１Ｃは、端子電極３Ｃにおける連結電極部分３３の形成位置が第１実施形態と更に異なっており、その他の点については第１実施形態と同様である。すなわち、表面実装型電子部品１Ｃの端子電極３Ｃでは、連結電極部分３３の中心は、第１の電極部分３１の内側端部と第２の電極部分３２の内側端部とを連結している。

この表面実装型電子部品１Ｃにおいても、第１実施形態と同様に、溶融ハンダＰの表面張力が素体２の幅方向に分散され、多少の分散のばらつきが生じたとしても素体２のバランスが取り易くなるので、実装時における素体２の幅方向の傾斜が抑制される。また、第１の電極部分３１、第２の電極部分３２、及び連結電極部分３３のそれぞれに溶融ハンダＰが分散することにより、配線基板５との間の接続強度を十分に確保できる。

その他、表面実装型電子部品１Ｃでは、内側凹部３５Ｃが存在しない代わりに外側凹部３４Ｃが長く形成されており、ボイドが外側凹部３４Ｃから電子部品の実装領域の外側へより逃げ易くなっている。これにより、接続後のハンダ６の内部にボイドが残留することを防止でき、ボイドに起因する接続強度の低下やクラックの発生を防止できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、端子電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、いずれも素体２の底面７における長さ方向の中心線Ｈに対して対称となっているが、中心線Ｈに対してずれた配置としてもよく、第１の電極部分３１及び第２の電極部分３２の長さを互いに異なる長さとしてもよい。また、端子電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃの配置数や素体２の底面７の形状は、仕様に応じて適宜変更してもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…表面実装型電子部品、２…素体、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…端子電極、５…配線基板、７…底面、３１…第１の電極部分、３２…第２の電極部分、３３…連結電極部分、Ｈ…中心線、Ｌ１…第１の電極部分及び第２の電極部分の長さ、Ｗ２…連結電極部分の幅。

Claims (5)

1. 配線基板にハンダ接続される端子電極が素体の底面に設けられた表面実装型電子部品であって、
   前記端子電極は、
   互いに離間した状態で前記底面の長さ方向に延びる第１の電極部分及び第２の電極部分と、
   前記第１の電極部分と前記第２の電極部分との間で前記底面の幅方向に延び、前記第１の電極部分と前記第２の電極部分とを連結する連結電極部分と、を有し、
   前記連結電極部分の幅は、前記第１の電極部分の長さ及び前記第２の電極部分の長さよりも小さくなっていることを特徴とする表面実装型電子部品。
2. 前記第１の電極部分の長さと前記第２の電極部分の長さとが略等長であることを特徴とする請求項１記載の表面実装型電子部品。
3. 前記連結電極部分は、前記第１の電極部分の中央部分と前記第２の電極部分の中央部分とを連結していることを特徴とする請求項１又は２記載の表面実装型電子部品。
4. 前記連結電極部分は、前記第１の電極部分における前記底面の中央寄りの部分と、前記第２の電極部分における前記底面の中央寄りの部分とを連結していることを特徴とする請求項１又は２記載の表面実装型電子部品。
5. 前記素体の底面は略長方形状をなしており、
   前記端子電極の形状は、前記底面の長さ方向の中央線に対して対称となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の表面実装型電子部品。

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