JP2012104785A - チップ型電子部品の実装構造、チップ型電子部品の実装方法、チップ型電子部品、及びチップ型電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】メッキレスの外部電極を用いた場合であってもハンダ濡れ性及び固着強度を好適に確保できるチップ型電子部品の実装構造、チップ型電子部品の実装方法、チップ型電子部品、及びチップ型電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】実装構造１では、ＳｎでコーティングされたＣｕフィラーと、当該Ｓｎの融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層１８によって端子電極１３の最外層を形成している。これにより、メッキ層を形成する工程が不要となり、初期絶縁抵抗不良や耐圧不良などが生じることを回避できる。また、ランド電極２２には、樹脂電極層１８のＳｎよりも融点の低いハンダペーストが付与されている。このため、ハンダフィレットＰの形成の際、ランド電極２２上のハンダペーストが先に溶融して端子電極１３側に流れ、樹脂電極層１８のＳｎと親和するため、ハンダ濡れ性及び固着強度を確保できる。
【選択図】図１
【解決手段】実装構造１では、ＳｎでコーティングされたＣｕフィラーと、当該Ｓｎの融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層１８によって端子電極１３の最外層を形成している。これにより、メッキ層を形成する工程が不要となり、初期絶縁抵抗不良や耐圧不良などが生じることを回避できる。また、ランド電極２２には、樹脂電極層１８のＳｎよりも融点の低いハンダペーストが付与されている。このため、ハンダフィレットＰの形成の際、ランド電極２２上のハンダペーストが先に溶融して端子電極１３側に流れ、樹脂電極層１８のＳｎと親和するため、ハンダ濡れ性及び固着強度を確保できる。
【選択図】図１
Description
本発明は、チップ型電子部品の実装構造、チップ型電子部品の実装方法、チップ型電子部品、及びチップ型電子部品の製造方法に関する。
従来のチップ型電子部品として、例えば特許文献１に記載の積層セラミックコンデンサがある。この従来の積層セラミックコンデンサでは、素体の端部に形成された外部電極が、Ｃｕ及びＮｉの合金及びガラス成分を有する下地導体膜と、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇの少なくとも１種を含む導電性樹脂層と、メッキ層とによって構成されている。
外部電極にメッキ層を形成する場合、チップ型電子部品をハンダなどで回路基板に実装する際の外部電極のハンダ食われを抑制することができる。しかしながら、このようなチップ型電子部品では、メッキ層を形成する工程において、外部電極にメッキ液が浸入し、初期絶縁抵抗不良や耐圧不良などを誘引するおそれがある。このような問題に対し、例えば樹脂電極層を用いてメッキレスの外部電極を採用することが考えられる。しかしながら、樹脂電極層を用いる場合には、実装時のハンダ濡れ性や固着強度を確保することが課題となっている。
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、メッキレスの外部電極を用いた場合であってもハンダ濡れ性及び固着強度を好適に確保できるチップ型電子部品の実装構造、チップ型電子部品の実装方法、チップ型電子部品、及びチップ型電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題の解決のため、本発明に係るチップ型電子部品の実装構造は、内部電極を有する素体と、素体の端部に形成されて内部電極に接続される端子電極とを有するチップ型電子部品を回路基板のランド電極に実装してなるチップ型電子部品の実装構造であって、端子電極の最外層は、第１のハンダ成分と、導電性金属と、第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって形成され、ランド電極には、第１のハンダ成分よりも融点の低いハンダ成分が付与され、第１のハンダ成分と第２のハンダ成分とが一体となって端子電極と回路基板とが固着していることを特徴としている。
このチップ型電子部品の実装構造では、第１のハンダ成分と、導電性金属と、第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって端子電極の最外層を形成することで、メッキレスの端子電極が実現されている。これにより、メッキ層を形成する工程が不要となり、端子電極にメッキ液が浸入して初期絶縁抵抗不良や耐圧不良などが生じることを回避できる。また、回路基板のランド電極には、第１のハンダ成分よりも融点の低い第２のハンダ成分が付与されている。このため、第２のハンダ成分が先に溶融して端子電極側に流れ、樹脂電極層の第１のハンダ成分と親和するため、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
また、本発明に係るチップ型電子部品の実装方法は、内部電極を有する素体と、素体の端部に形成されて内部電極に接続される端子電極とを有するチップ型電子部品を回路基板のランド電極に実装するチップ型電子部品の実装方法であって、端子電極の最外層を、第１のハンダ成分と、導電性金属と、第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって形成し、ランド電極には、第１のハンダ成分よりも融点の低いハンダ成分を付与し、第１のハンダ成分と第２のハンダ成分とを一体させて端子電極と回路基板とを固着することを特徴としている。
このチップ型電子部品の実装方法では、第１のハンダ成分と、導電性金属と、第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって端子電極の最外層を形成することで、メッキレスの端子電極が実現されている。これにより、メッキ層を形成する工程が不要となり、端子電極にメッキ液が浸入して初期絶縁抵抗不良や耐圧不良などが生じることを回避できる。また、回路基板のランド電極には、第１のハンダ成分よりも融点の低い第２のハンダ成分が付与されている。このため、第２のハンダ成分が先に溶融して端子電極側に流れ、樹脂電極層の第１のハンダ成分と親和するため、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
また、導電性金属として、Ｎｉフィラー又はＣｕフィラーを用いることが好ましい。この場合、内部電極と端子電極との固着強度を確保できる。
また、固着前の樹脂電極層において、導電性金属に接するように第１のハンダ成分を存在させることが好ましい。これにより、樹脂電極層の第１のハンダ成分とランド電極の第２のハンダ成分との親和性を高めることができ、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
また、固着前の樹脂電極層において、導電性金属に第１のハンダ成分をコーティングさせたものを用いることが好ましい。これにより、樹脂電極層の第１のハンダ成分とランド電極の第２のハンダ成分との親和性を高めることができ、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
また、導電性金属として、Ｃｕフィラー／Ｎｉコート構造、又はＣｕフィラー／Ｎｉコート／Ｓｎコート構造の導電性金属を用いることが好ましい。Ｃｕフィラーが直接Ｓｎに接していると、Ｃｕ−Ｓｎ拡散相が形成されてハンダ濡れ性が低下することが考えられる。また、導電性の低下やボイドの発生による機械的強度の低下の一因にもなり得る。したがって、Ｃｕ相とＳｎ相との間にＮｉによるバリア相を介在させることにより、上記の不具合の発生を好適に防止できる。
また、本発明に係るチップ型電子部品は、内部電極を有する素体と、素体の端部に形成されて内部電極に接続される端子電極とを有するチップ型電子部品であって、端子電極の最外層は、第１のハンダ成分と、導電性金属と、第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって形成されていることを特徴としている。
このチップ型電子部品では、第１のハンダ成分と、導電性金属と、第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって端子電極の最外層を形成することで、メッキレスの端子電極が実現されている。これにより、メッキ層を形成する工程が不要となり、端子電極にメッキ液が浸入して初期絶縁抵抗不良や耐圧不良などが生じることを回避できる。また、最外層の樹脂電極に第１のハンダ成分が含まれているので、回路基板側のハンダ成分との親和性が高められ、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
また、導電性金属は、Ｎｉフィラー又はＣｕフィラーであることが好ましい。この場合、内部電極と端子電極との固着強度を確保できる。
また、樹脂電極層において、導電性金属に接するように第１のハンダ成分が存在していることが好ましい。これにより、樹脂電極層の第１のハンダ成分とランド電極の第２のハンダ成分との親和性を高めることができ、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
また、樹脂電極層において、導電性金属に第１のハンダ成分がコーティングされていることが好ましい。これにより、樹脂電極層の第１のハンダ成分とランド電極の第２のハンダ成分との親和性を高めることができ、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
また、導電性金属は、Ｃｕフィラー／Ｎｉコート構造、又はＣｕフィラー／Ｎｉコート／Ｓｎコート構造をなしていることが好ましい。Ｃｕフィラーが直接Ｓｎに接していると、Ｃｕ−Ｓｎ拡散相が形成されてハンダ濡れ性が低下することが考えられる。また、導電性の低下やボイドの発生による機械的強度の低下の一因にもなり得る。したがって、Ｃｕ相とＳｎ相との間にＮｉによるバリア相を介在させることにより、上記の不具合の発生を好適に防止できる。
また、端子電極は、素体の端部に接する焼付電極層を樹脂電極層の内側に有していることが好ましい。この場合、素体、焼付電極層、及び樹脂電極層それぞれの間の固着強度を確保できる。
また、本発明に係るチップ型電子部品の製造方法は、内部電極を有する素体と、素体の端部に形成されて内部電極に接続される端子電極とを有するチップ型電子部品の製造方法であって、端子電極の最外層を、第１のハンダ成分と、導電性金属と、第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化させた樹脂成分とを含む樹脂電極層によって形成する工程を含むことを特徴としている。
このチップ型電子部品では、第１のハンダ成分と、導電性金属と、第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって端子電極の最外層を形成することで、メッキレスの端子電極が実現されている。これにより、メッキ層を形成する工程が不要となり、端子電極にメッキ液が浸入して初期絶縁抵抗不良や耐圧不良などが生じることを回避できる。また、最外層の樹脂電極に第１のハンダ成分が含まれているので、回路基板側のハンダ成分との親和性が高められ、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
本発明によれば、メッキレスの外部電極を用いた場合であってもハンダ濡れ性及び固着強度を好適に確保できる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係チップ型電子部品の実装構造の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係るチップ型電子部品の実装構造の一実施形態を示す断面図である。同図に示すように、実装構造１は、チップ型電子部品の一例としての積層コンデンサ１１をハンダフィレットＰの形成によって回路基板２１に固定することによって構成されている。
積層コンデンサ１１は、誘電体層１４を介在させて第１の内部電極１５と第２の内部電極１６とが交互に積層されてなる略直方体形状のコンデンサ素体１２と、コンデンサ素体１２の両端部にそれぞれ形成される一対の端子電極１３，１３とを備えている。コンデンサ素体１２の誘電体層１４は、例えばＢａＴｉＯ３系、Ｂａ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系、（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ３系といった電歪特性を有する誘電体材料を含むセラミックグリーンシートの積層体を焼結することによって形成されている。
第１の内部電極１５と第２の内部電極１６とは、例えば粒径０．２μｍ〜５．０μｍ程度のＮｉ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔといった導電性材料を含む導電性ペーストを印刷等によってセラミックグリーンシートにパターン形成し、これを焼結することによって形成されている。第１の内部電極１５と第２の内部電極１６とは、少なくともグリーンシート１層分に相当する誘電体層１４を挟むようにして積層方向に交互に配置されている。
第１の内部電極１５の端部は、コンデンサ素体１２の長手方向の一端面に伸び、第２の内部電極１６の端部は、コンデンサ素体１２における長手方向の他端面に延びている。第１の内部電極１５と第２の内部電極１６とによって挟まれる素体領域は、積層コンデンサ１１を実質的に発生させる部分となっている。
端子電極１３は、コンデンサ素体１２の端部を覆うように設けられた焼付電極層１７と、焼付電極層１７を覆うように端子電極１３の最外層として設けられた樹脂電極層１８とによって形成されている。焼付電極層１７は、例えば粒径０．５μｍ〜３０μｍ程度のＣｕ、Ａｇ、或いはセラミックス粉含有Ｎｉといった導電性金属粉末及びガラスフリットを含む電極ペーストを浸漬法などによってコンデンサ素体１２の端部に付与し、これを焼結することによって形成されている。
一方、樹脂電極層１８は、第１のハンダ成分と、導電性金属と、樹脂成分とを含む樹脂ペーストを熱硬化することによって形成されている。より具体的には、この樹脂ペーストは、例えば図２に示すように、表面にＮｉとＳｎ（第１のハンダ成分）とがこの順にコーティングされた粒径０．５μｍ〜１０μｍ程度のＣｕフィラー（導電性金属）に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリミアン類などの樹脂成分を含有させたものであり、金属含有率はおよそ８０ｗｔ％〜９０ｗｔ％となっている。また、ＣｕフィラーをコーティングするＳｎの融点は例えば２３０℃であるのに対し、樹脂成分の硬化温度は１００℃〜２００℃となっており、樹脂成分は、Ｓｎの融点以下で熱硬化される。
また、この樹脂ペーストは、例えば図３に示すように、表面にＮｉがコーティングされた粒径３μｍ〜１０μｍ程度のＣｕフィラー（導電性金属）と、粒径０．５μｍ〜２．０μｍ程度のＳｎ粉末（第１のハンダ成分）との混合粉に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリミアン類などの樹脂成分を含有させたものであってもよい。この場合も、金属含有率はおよそ８０ｗｔ％〜９０ｗｔ％であることが好ましい。また、ＣｕフィラーをコーティングするＳｎの融点は例えば２３０℃であるのに対し、樹脂成分の硬化温度は１００℃〜２００℃となっており、樹脂成分は、Ｓｎの融点以下で熱硬化される。
樹脂成分の熱硬化温度をＳｎの融点以下とすることで、樹脂電極層１８の熱硬化の際のＳｎの溶融を防止できる。なお、導電性フィラーにＳｎをコーティングする方法としては、Ｓｎ微粉と導電性フィラーを混合する方法や、ハンダメッキを施した板状、棒状、或いは球状の金属体を粉砕する方法などが挙げられる。
回路基板２１は、図１に示すように、積層コンデンサ１１の端子電極１３に対応するランド電極２２を有している。ランド電極２２は、例えば銅箔によって形成されており、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕを含むハンダペースト（第２のハンダ成分）が付与されている。このハンダペーストの融点は例えば２２０℃となっており、積層コンデンサ１１側の第１のハンダ成分の融点よりもわずかに低い融点となっている。
積層コンデンサ１１と回路基板２１とは、加熱によるハンダフィレットＰの形成により、積層コンデンサ１１側の第１のハンダ成分とランド電極２２上の第２のハンダ成分とが一体化することによって互いに強固に固着されている。これにより、積層コンデンサ１１の端子電極１３と回路基板２１のランド電極２２との電気的な接続が実現されている。
以上説明したように、チップ型電子部品の実装構造１では、ＳｎでコーティングされたＣｕフィラーと、当該Ｓｎの融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層１８によって端子電極１３の最外層を形成することで、メッキレスの端子電極１３が実現されている。これにより、メッキ層を形成する工程が不要となり、端子電極１３にメッキ液が浸入して初期絶縁抵抗不良や耐圧不良などが生じることを回避できる。さらに、端子電極１３の最外層を樹脂電極層１８によって構成することは、端子電極１３における機械的な応力緩和にも寄与する。
また、回路基板２１のランド電極２２には、樹脂電極層１８のＳｎよりも融点の低いハンダペーストが付与され、当該ハンダペーストによってハンダフィレットＰが形成されている。このため、ハンダフィレットＰの形成の際、ランド電極２２上のハンダペーストが先に溶融して端子電極１３側に流れ、樹脂電極層１８のＳｎと親和するため、ハンダ濡れ性及び固着強度を良好に確保できる。
また、樹脂電極層１８を構成する導電性ペーストでは、Ｃｕフィラー／Ｎｉコート／Ｓｎコート構造（図２参照）、或いはＣｕフィラー／Ｎｉコート構造（図３参照）の導電性金属が用いられている。Ｃｕフィラーが直接Ｓｎに接していると、Ｃｕ−Ｓｎ拡散相が形成されてハンダ濡れ性が低下することが考えられる。また、導電性の低下やボイドの発生による機械的強度の低下の一因にもなり得る。これに対し、本実施形態では、Ｃｕ相とＳｎ相との間にＮｉによるバリア相を介在させることにより、上記の不具合の発生を好適に防止できる。
さらに、端子電極１３は、コンデンサ素体２の端部に接する焼付電極層１７を樹脂電極層１８の内側に有している。この場合、コンデンサ素体１２、焼付電極層１７、及び樹脂電極層１８それぞれの間の固着強度を確保できる。また、一般的な焼付電極層に第１のハンダ成分を含有させると、焼付温度によって第１のハンダ成分が溶融してしまう問題が生じるが、本実施形態では、上述したように樹脂成分の熱硬化温度が第１のハンダ成分の融点以下となっているので、第１のハンダ成分の溶融を防止できる。
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、樹脂電極層１８を構成する導電性金属としてＣｕフィラーが用いられているが、これに代えてＡｇフィラーを用いてもよい。また、Ｎｉフィラーを用いることにより、Ｎｉによるコーティングを省略してもよい。
１…チップ型電子部品の実装構造、１１…積層コンデンサ（チップ型電子部品）、１２…コンデンサ素体、１３…端子電極、１５…第１の内部電極、１６…第２の内部電極、１７…焼付電極層、１８…樹脂電極層、２１…回路基板、２２…ランド電極。
Claims (13)
- 内部電極を有する素体と、前記素体の端部に形成されて前記内部電極に接続される端子電極とを有するチップ型電子部品を回路基板のランド電極に実装してなるチップ型電子部品の実装構造であって、
前記端子電極の最外層は、第１のハンダ成分と、導電性金属と、前記第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって形成され、
前記ランド電極には、前記第１のハンダ成分よりも融点の低いハンダ成分が付与され、
前記第１のハンダ成分と前記第２のハンダ成分とが一体となって前記端子電極と前記回路基板とが固着していることを特徴とするチップ型電子部品の実装構造。 - 内部電極を有する素体と、前記素体の端部に形成されて前記内部電極に接続される端子電極とを有するチップ型電子部品を回路基板のランド電極に実装するチップ型電子部品の実装方法であって、
前記端子電極の最外層を、第１のハンダ成分と、導電性金属と、前記第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって形成し、
前記ランド電極には、前記第１のハンダ成分よりも融点の低いハンダ成分を付与し、
前記第１のハンダ成分と前記第２のハンダ成分とを一体させて前記端子電極と前記回路基板とを固着することを特徴とするチップ型電子部品の実装方法。 - 前記導電性金属として、Ｎｉフィラー又はＣｕフィラーを用いることを特徴とする請求項２記載のチップ型電子部品の実装方法。
- 固着前の前記樹脂電極層において、前記導電性金属に接するように前記第１のハンダ成分を存在させることを特徴とする請求項２又は３記載のチップ型電子部品の実装方法。
- 固着前の前記樹脂電極層において、前記導電性金属に前記第１のハンダ成分をコーティングさせたものを用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載のチップ型電子部品の実装方法。
- 前記導電性金属として、Ｃｕフィラー／Ｎｉコート構造、又はＣｕフィラー／Ｎｉコート／Ｓｎコート構造の導電性金属を用いることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項記載のチップ型電子部品の実装方法。
- 内部電極を有する素体と、前記素体の端部に形成されて前記内部電極に接続される端子電極とを有するチップ型電子部品であって、
前記端子電極の最外層は、第１のハンダ成分と、導電性金属と、前記第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化された樹脂成分とを含む樹脂電極層によって形成されていることを特徴とするチップ型電子部品。 - 前記導電性金属は、Ｎｉフィラー又はＣｕフィラーであることを特徴とする請求項７記載のチップ型電子部品。
- 前記樹脂電極層において、前記導電性金属に接するように前記第１のハンダ成分が存在していることを特徴とする請求項７又は８記載のチップ型電子部品。
- 前記樹脂電極層において、前記導電性金属に前記第１のハンダ成分がコーティングされていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項記載のチップ型電子部品。
- 前記導電性金属は、Ｃｕフィラー／Ｎｉコート構造、又はＣｕフィラー／Ｎｉコート／Ｓｎコート構造をなしていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項記載のチップ型電子部品。
- 前記端子電極は、前記素体の端部に接する焼付電極層を前記樹脂電極層の内側に有していることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項記載のチップ型電子部品。
- 内部電極を有する素体と、前記素体の端部に形成されて前記内部電極に接続される端子電極とを有するチップ型電子部品の製造方法であって、
前記端子電極の最外層を、第１のハンダ成分と、導電性金属と、前記第１のハンダ成分の融点以下で熱硬化させた樹脂成分とを含む樹脂電極層によって形成する工程を含むことを特徴とするチップ型電子部品の製造方法。
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