JP2013073952A

JP2013073952A - チップ型電子部品及びチップ型電子部品の実装構造

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Publication number: JP2013073952A
Application number: JP2011209659A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Togashi; 正明富樫
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-04-22

Abstract

【課題】端子電極における内部応力の低減と、はんだ食われの防止及び接触抵抗の低減とを両立できるチップ型電子部品及びこれを用いた実装構造を提供する。
【解決手段】積層コンデンサ１において端子電極３は、ＣｕコートされたＮｉ粉を含有する第１の樹脂電極層３ａが、最外層であるＳｎめっき層３ｂの内側に隣接している。この第１の樹脂電極層３ａに含まれるＮｉ粉はＣｕによってコートされている。第１の樹脂電極層はＣｕ粉を含有しても良い。最外層はＳｎコートされたＮｉ粉を含有する第２の樹脂電極層としても良い。そして、端子電極はＮｉめっき層を有していない。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ型電子部品及びこれを用いた実装構造に関する。

従来のチップ型電子部品として、例えば特許文献１に記載の積層コンデンサがある。この従来の積層コンデンサは、誘電体層の間に内部電極を配置してなる略直方体形状の素体と、素体の表面に形成されて内部電極と接続される端子電極とを備えている。素体の表面には、内部電極の端部とつながる金属製の凸部が設けられており、端子電極は、凸部を覆うように形成された導電性樹脂と、導電性樹脂を覆うめっき層とによって構成されている。

特開２００５−２１７１２６号公報

上述した従来のチップ型電子部品では、端子電極のめっき層として、導電性樹脂を覆うＮｉめっき層と、Ｎｉめっき層をさらに覆うＳｎめっき層とが形成されている。Ｎｉめっき層を形成する場合、内部電極或いは内側の層との間の接触抵抗を良好に低減できるほか、チップ型電子部品をはんだ等で回路基板に実装する際に、端子電極にはんだ食われが発生することを抑制できる。しかしながら、Ｎｉめっき層は、比較的高い内部応力を有するため、素体の割れや端子電極の他の層との剥離などを生じさせる要因ともなり得る。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、端子電極における内部応力の低減と、はんだ食われの防止及び接触抵抗の低減とを両立できるチップ型電子部品及びこれを用いた実装構造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は、内部電極を有する素体と、素体の表面に形成され、内部電極に接続される端子電極と、を備えたチップ型電子部品であって、端子電極は、はんだ成分を含有する最外層と、最外層の内側に隣接し、ＣｕコートされたＮｉ粉を含有する第１の樹脂電極層と、を有し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、ＣｕコートされたＮｉ粉を含有する第１の樹脂電極層が、はんだ成分を含有する最外層の内側に隣接している。この第１の樹脂電極層に含まれるＮｉ粉によって、チップ型電子部品を回路基板に実装する際のはんだ食われを防止できると共に、Ｎｉ粉をコートするＣｕによって内部電極との間の接触抵抗の低減が図られる。また、この第１の樹脂電極層は、従来のＮｉめっき層と比べて内部応力が小さいため、素体の割れや端子電極の他の層の剥離といった不具合の発生を抑えることも可能となる。さらに、第１の樹脂電極層は樹脂成分を含むため、チップ型電子部品を回路基板等に実装する際の応力の緩和にも寄与する。

また、第１の樹脂電極層は、Ｃｕ粉を更に含有していることが好ましい。この場合、接触抵抗の一層の低減が図られる。

また、最外層は、Ｓｎめっき層であることが好ましい。この場合、リフロー時のはんだ濡れ性を十分に確保でき、回路基板等へのチップ型電子部品の実装を容易に行うことが可能となる。

また、最外層は、ＳｎコートされたＮｉ粉を含有する第２の樹脂電極層であることが好ましい。この場合、めっき層が不要となる。また、Ｎｉ粉によって第２の樹脂電極層の保形性を確保できると共に、樹脂電極層が複数となることにより、チップ型電子部品を回路基板等に実装する際の応力を一層緩和できる。

また、内部電極は、卑金属によって形成され、素体の外側に隣接して第１の樹脂電極層が形成されていることが好ましい。この場合、内部電極と第１の樹脂電極層との親和性が保たれ、接触抵抗を良好に低減できる。

また、端子電極は、導電ペーストを焼き付けてなる焼付電極層を有し、素体の外側に隣接して焼付電極層が形成され、焼付電極層の外側に隣接して第１の樹脂電極層が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、内部電極と焼付電極層との間の接触抵抗と、焼付電極層と第１の樹脂電極層との間の接触抵抗とを低減できる。

また、端子電極は、Ｃｕ粉を含有した第３の樹脂電極層を有し、素体の外側に隣接して第３の樹脂電極層が形成され、第３の樹脂電極層の外側に隣接して第１の樹脂電極層が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、内部電極と第３の樹脂電極層との間の接触抵抗と、第３の樹脂電極層と第１の樹脂電極層との間の接触抵抗とを低減できる。また、樹脂電極層が複数となることにより、チップ型電子部品を回路基板等に実装する際の応力を一層緩和できる。

また、端子電極は、Ｎｉめっき層を有していないことが好ましい。応力の比較的大きいＮｉめっき層を有していないことで、素体の割れや端子電極の他の層の剥離といった不具合の発生をより確実に抑えられる。

また、本発明に係るチップ型電子部品の実装構造は、上記チップ型電子部品をはんだによって回路基板に接続してな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、チップ型電子部品において、ＣｕコートされたＮｉ粉を含有する第１の樹脂電極層が、はんだ成分を含有する最外層の内側に隣接している。この第１の樹脂電極層に含まれるＮｉ粉によって、チップ型電子部品を回路基板に実装する際のはんだ食われを防止できると共に、Ｎｉ粉をコートするＣｕによって内部電極との間の接触抵抗の低減が図られる。また、この第１の樹脂電極層は、従来のＮｉめっき層と比べて内部応力が小さいため、素体の割れや端子電極の他の層の剥離といった不具合の発生を抑えることも可能となる。さらに、第１の樹脂電極層は樹脂成分を含むため、チップ型電子部品を回路基板等に実装する際の応力の緩和にも寄与する。

本発明に係るチップ型電子部品及び実装構造によれば、端子電極における内部応力の低減と、はんだ食われの防止及び接触抵抗の低減とを両立できる。

本発明に係るチップ型電子部品の第１実施形態を示す断面図である。第１の樹脂電極層の構成の一例を示す概念図である。本発明に係るチップ型電子部品の第２実施形態を示す断面図である。第２の樹脂電極層の構成の一例を示す概念図である。第２の樹脂電極層の構成の他の例を示す概念図である。本発明に係るチップ型電子部品の第３実施形態を示す断面図である。本発明に係るチップ型電子部品の第４実施形態を示す断面図である。第３の樹脂電極層の構成の一例を示す概念図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るチップ型電子部品及び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。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係るチップ型電子部品の第１実施形態を示す断面図である。同図では、チップ型電子部品の一例として回路基板１１に実装された積層コンデンサ１の実装構造Ｗ１を示している。積層コンデンサ１は、誘電体層４を介在させて第１の内部電極５と第２の内部電極６とが交互に積層されてなる略直方体形状の素体２と、素体２の長手方向の両端部を覆うようにそれぞれ形成された一対の端子電極３，３とを備えている。

回路基板１１は、図１に示すように、積層コンデンサ１の端子電極３，３に対応するランド電極１２を有している。ランド電極１２は、例えば銅箔によって形成されており、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕを含むはんだペーストが付与されている。このはんだ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１の端子電極３，３に含まれるはんだ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１と回路基板１１とは、加熱によるはんだフィレットＰの形成により、積層コンデンサ１側のはんだ成分とランド電極１２側の第２のはんだ成分とが一体化することによって互いに電気的に接続されている。

素体２の誘電体層４は、例えばＢａＴｉＯ_３系、Ｂａ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ_３系、（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ_３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５と第２の内部電極６とは、例えば粒径０．１μｍ〜５．０μｍ程度のＮｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇといった導電性材料を含む導電ペーストを印刷等によってセラミックグリーンシート上にパターン形成し、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５と第２の内部電極６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４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５の端部は、素体２の長手方向の一端面に延びており、当該一端面に露出している。第２の内部電極６の端部は、素体における長手方向の他端面に延びており、当該他端面に露出している。第１の内部電極５と第２の内部電極６とによって挟まれる素体領域は、積層コンデンサ１の静電容量を実質的に発生させる部分となっている。

端子電極３は、より具体的には、素体２の外側に隣接して形成される第１の樹脂電極層３ａと、第１の樹脂電極層３ａの外側に隣接して形成されるＳｎめっき層３ｂとによって２層構成となっている。第１の樹脂電極層３ａは、樹脂成分と、Ｎｉ粉と、Ｃｕ粉とを含む樹脂ペーストを１００℃〜２００℃程度の温度で熱硬化することによって厚さ１０μｍ〜５０μｍ程度に形成されている。樹脂ペーストは、図２（ａ）に示すように、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中に、粒径１μｍ〜１０μｍ程度のＮｉ粉と、粒径０．５μｍ以下程度のＣｕ粉とを含有させたものであり、金属含有率は例えば７０ｗｔ％〜９０ｗｔ％となっている。

この樹脂ペーストを上記温度で熱硬化させると、Ｃｕ粉の一部が溶融し、Ｎｉ粉の表面がＣｕによってコートされた状態となる。したがって、樹脂ペーストを熱硬化して得られた第１の樹脂電極層３ａでは、図２（ｂ）に示すように、樹脂成分中に、ＣｕコートされたＮｉ粉と、溶融せずに残存したＣｕ粉とが混在した状態となっている。

Ｓｎめっき層３ｂは、例えば無電解めっき法等を用いて厚さ１μｍ〜５μｍ程度に形成されている。このＳｎめっき層３ｂは、端子電極３の最外層となっており、リフロー時のはんだ濡れ性を向上させる層として機能する。

以上のような積層コンデンサ１では、ＣｕコートされたＮｉ粉を含有する第１の樹脂電極層３ａが、最外層であるＳｎめっき層３ｂの内側に隣接している。この第１の樹脂電極層３ａに含まれるＮｉ粉によって、積層コンデンサ１を回路基板１１に実装する際のはんだ食われを防止できると共に、Ｎｉ粉をコートするＣｕによって第１の樹脂電極層３ａと内部電極５，６との間の接触抵抗の低減が図られる。また、ＣｕコートされたＮｉ粉により、第１の樹脂電極層３ａとＳｎめっき層３ｂとの接触抵抗を低減できるほか、第１の樹脂電極層３ａと素体２と密着強度を向上させることができる。また、図２（ｂ）に示したように、第１の樹脂電極層３ａにＣｕ粉の一部を残存させておくことで、残存した微小なＣｕ粉が内部電極５，６の引き出し部分とＮｉ粉のＣｕコート部分とに接合されるので、第１の樹脂電極層３ａと内部電極５，６との間の導通性を確実なものとすることができる。

また、この第１の樹脂電極層３ａは、従来のＮｉめっき層と比べて内部応力が小さいため、素体２の割れや端子電極３の他の層の剥離といった不具合の発生を抑えることも可能となる。さらに、第１の樹脂電極層３ａは、樹脂成分を含むため、積層コンデンサ１を回路基板１１に実装する際の応力の緩和にも寄与させることができる。

なお、積層コンデンサ１においては、Ｎｉ等の卑金属によって第１の内部電極５及び第２の内部電極６を形成することが特に好ましい。この場合、内部電極５，６中のＮｉと第１の樹脂電極層３ａ中のＣｕとの親和性により、内部電極５，６と第１の樹脂電極層３ａとの間の導通性を更に確実なものとすることができる。

［第２実施形態］
図３は、本発明に係るチップ型電子部品の第２実施形態を示す断面図である。同図に示すように、第２実施形態の積層コンデンサ２１及び実装構造Ｗ２は、端子電極３の最外層が第２の樹脂電極層３ｃとなっている点で、端子電極３の最外層がＳｎめっき層３ｂである第１実施形態と異なっている。

第２の樹脂電極層３ｃは、樹脂成分と、Ｎｉ粉と、Ｓｎ粉とを含む樹脂ペーストを１００℃〜２００℃程度の温度で熱硬化することによって厚さ１０μｍ〜５０μｍ程度に形成されている。樹脂ペーストは、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中に、粒径１０μｍ以下程度のＳｎ粉と、粒径１μｍ〜１０μｍ程度のＮｉ粉とを含有させたものであり、金属含有率は、例えば７０ｗｔ％〜９０ｗｔ％となっている。

この樹脂ペーストを上記温度で熱硬化させると、Ｓｎ粉が溶融し、Ｎｉ粉の表面がＳｎによってコートされた状態となる。したがって、樹脂ペーストを熱硬化して得られた第２の樹脂電極層３ｃでは、図４に示すように、樹脂成分中に、ＳｎコートされたＮｉ粉が存在した状態となっている。

このような積層コンデンサ２１においても、第１実施形態と同様に、第１の樹脂電極層３ａに含まれるＮｉ粉によって、積層コンデンサ２１を回路基板１１に実装する際のはんだ食われを防止できると共に、Ｎｉ粉をコートするＣｕによって内部電極５，６と第１の樹脂電極層３ａとの間の導通性を確実なものとすることができる。

また、この積層コンデンサ２１では、第２の樹脂電極層３ｃにより、めっき層が不要となる。このため、めっき層を形成する工程が不要となるので、端子電極３にめっき液が浸入することによる初期絶縁抵抗不良や耐圧不良の発生を回避できる。第２の樹脂電極層３ｃの保形性は、ＳｎコートされたＮｉ粉によって確保され、端子電極３を構成する樹脂電極層が複数となることにより、積層コンデンサ２１を回路基板１１に実装する際の応力を一層緩和できる。

なお、第２の樹脂電極層３ｃを形成する樹脂ペーストにＣｕ粉を更に含有させてもよい。この場合、樹脂ペーストを熱硬化して得られた第２の樹脂電極層３ｃでは、図５に示すように、ＳｎコートされたＮｉ粉がＣｕによって更にコートされた状態となる。これにより、第１の樹脂電極層３ａ及び第２の樹脂電極層３ｃの双方にＮｉ粉をコートするＣｕが含まれることとなるので、第１の樹脂電極層３ａと第２の樹脂電極層３ｃとの間の接触抵抗の低減が図られる。

［第３実施形態］
図６は、本発明に係るチップ型電子部品の第３実施形態を示す断面図である。同図に示すように、第３実施形態の積層コンデンサ３１及び実装構造Ｗ３は、第１の樹脂電極層３ａの内側に焼付電極層３ｄが更に設けられており、端子電極３が３層構成となっている点で第１実施形態と異なっている。すなわち、積層コンデンサ３１の端子電極３では、素体２の外側に隣接して焼付電極層３ｄが形成され、焼付電極層３ｄの外側に隣接して第１の樹脂電極層３ａが形成され、さらに、第１の樹脂電極層３ａの外側に隣接してＳｎめっき層３ｂが形成されている。

焼付電極層３ｄは、例えば粒径０．５μｍ〜３０μｍ程度のＣｕ粉末及びガラスフリットを含む導電ペーストを浸漬法などによって素体２の長手方向の端部に付与し、これを焼結することによって形成されている。

このような積層コンデンサ３１においても、第１実施形態と同様に、第１の樹脂電極層３ａに含まれるＮｉ粉によって、積層コンデンサ３１を回路基板１１に実装する際のはんだ食われを防止できる。また、焼付電極層３ｄにＣｕが含まれ、第１の樹脂電極層３ａにＮｉ粉をコートするＣｕが含まれているので、内部電極５，６と焼付電極層３ｄとの間の接触抵抗と、焼付電極層３ｄと第１の樹脂電極層３ａとの間の接触抵抗とをいずれも良好に低減できる。

なお、第１の内部電極５及び第２の内部電極６にＮｉを用いる場合には、Ｎｉ粉末を含む導電ペーストを素体２の長手方向の端部に付与することで焼付電極層３ｄを構成できるが、内部電極５，６と焼付電極層３ｄとを同時に焼結させて作製することも可能である。

［第４実施形態］
図７は、本発明に係るチップ型電子部品の第４実施形態を示す断面図である。同図に示すように、第４実施形態の積層コンデンサ４１及び実装構造Ｗ４は、第１の樹脂電極層３ａの内側に第３の樹脂電極層３ｅが更に設けられており、端子電極３が３層構成となっている点で第１実施形態と異なっている。すなわち、積層コンデンサ４１の端子電極３では、素体２の外側に隣接して第３の樹脂電極層３ｅが形成され、第３の樹脂電極層３ｅの外側に隣接して第１の樹脂電極層３ａが形成され、さらに、第１の樹脂電極層３ａの外側に隣接してＳｎめっき層３ｂが形成されている。

第３の樹脂電極層３ｅは、樹脂成分と、Ｃｕ粉とを含む樹脂ペーストを１００℃〜２００℃程度の温度で熱硬化することによって厚さ１０μｍ〜５０μｍ程度に形成されている。樹脂ペーストは、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中に、粒径０．１μｍ〜１０μｍ程度のＣｕ粉を含有させたものであり、金属含有率は例えば７０ｗｔ％〜９０ｗｔ％となっている。樹脂ペーストを上記温度で熱硬化して得られた第３の樹脂電極層３ｅでは、図８に示すように、樹脂成分中のＣｕ粉が互いに接触した状態となっている。

このような積層コンデンサ４１においても、第１実施形態と同様に、第１の樹脂電極層３ａに含まれるＮｉ粉によって、積層コンデンサ１を回路基板１１に実装する際のはんだ食われを防止できる。また、第１の樹脂電極層３ａにＮｉ粉をコートするＣｕが含まれ、第３の樹脂電極層３ｅにもＣｕ粉が含まれるので、内部電極５，６と第３の樹脂電極層３ｅとの間の導通性を確実なものとすることができ、さらに、第３の樹脂電極層３ｅと第１の樹脂電極層３ａとの間の接触抵抗を良好に低減できる。さらに、端子電極３を構成する樹脂電極層が複数となることにより、積層コンデンサ１を回路基板１１に実装する際の応力を一層緩和できる。

１，２１，３１，４１…積層コンデンサ（チップ型電子部品）、２…素体、３…端子電極、３ａ…第１の樹脂電極層、３ｂ…Ｓｎめっき層、３ｃ…第２の樹脂電極層、３ｄ…焼付電極層、３ｅ…第３の樹脂電極層、５…第１の内部電極（内部電極）、６…第２の内部電極（内部電極）、Ｗ１〜Ｗ４…実装構造。

Claims

内部電極を有する素体と、
前記素体の表面に形成され、前記内部電極に接続される端子電極と、を備えたチップ型電子部品であって、
前記端子電極は、
はんだ成分を含有する最外層と、
前記最外層の内側に隣接し、ＣｕコートされたＮｉ粉を含有する第１の樹脂電極層と、を有していることを特徴とするチップ型電子部品。
前記第１の樹脂電極層は、Ｃｕ粉を更に含有していることを特徴とする請求項１記載のチップ型電子部品。
前記最外層は、Ｓｎめっき層であることを特徴とする請求項１又は２記載のチップ型電子部品。
前記最外層は、ＳｎコートされたＮｉ粉を含有する第２の樹脂電極層であることを特徴とする請求項１又は２記載のチップ型電子部品。
前記内部電極は、卑金属によって形成され、
前記素体の外側に隣接して前記第１の樹脂電極層が形成され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チップ型電子部品。
前記端子電極は、導電ペーストを焼き付けてなる焼付電極層を有し、
前記素体の外側に隣接して前記焼付電極層が形成され、
前記焼付電極層の外側に隣接して前記第１の樹脂電極層が形成され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チップ型電子部品。
前記端子電極は、Ｃｕ粉を含有した第３の樹脂電極層を有し、
前記素体の外側に隣接して前記第３の樹脂電極層が形成され、
前記第３の樹脂電極層の外側に隣接して前記第１の樹脂電極層が形成され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チップ型電子部品。
前記端子電極は、Ｎｉめっき層を有していないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のチップ型電子部品。
請求項１〜８のいずれか一項記載のチップ型電子部品をはんだによって回路基板に接続してなるチップ型電子部品の実装構造。