JP2015026730A - チップ型電子部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電子部品本体が発現する各種電気特性の出力を高めることが可能なチップ型電子部品を提供する。
【解決手段】 略直方体状の電子部品本体1と、該電子部品本体1の対向する端面3に設けられている外部電極5とを有し、電子部品本体1は、端面3が凹状であり、外部電極5の略全てが凹状の端面3内に埋設されている。これによりチップ型電子部品の見かけ上の体積に占める電子部品本体1の体積割合を大きくすることができ、その結果、チップ型電子部品が発現する各種電気特性の出力を高めることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、チップ型電子部品に関する。
近年、携帯電話などに代表される電子機器は、機能の向上とともに、ますます小型化が図られている。このような電子機器においては、例えば、特許文献1に示されているように、コンデンサ、インダクタ、抵抗体および半導体素子等の様々なチップ型電子部品が、電子機器内に装着された基板上に混載されて高密度に実装された構成となっている。
図10(a)は、従来のチップ型電子部品を示す外観斜視図であり、(b)は、(a)のA−A線断面図である。
このような用途に適用されるチップ型電子部品としては、図10に示すように、略直方体状の電子部品本体101の対向する端部103に、該端部103を覆うように外部電極105が設けられた構造が一般的である。
また、チップ型電子部品は、そのサイズや形状が、国際電気標準会議(IEC)や日本工業規格(JIS)によって規定されているが、例えば、外形寸法は、外部電極105を含めた見かけ上のサイズとして規定されている(例えば、非特許文献1を参照)。
特許文献1に示されているようなチップ型電子部品(特許文献1の回路素子に相当)としては、例えば、特許文献2に示されている小型の積層セラミックコンデンサ(サイズ:長さ1mm、幅0.5mm、厚み0.5mm)等がある。
ところで、チップ型電子部品は、電子機器の小型化に伴って、近年、ますます小型化が要求されてきており、チップ型電子部品のサイズ(見かけ上の体積)に占める外部電極105の割合が大きくなってきている。
このため、チップ型電子部品の見かけ上の体積に占める電子部品本体101の体積割合が小さくなり、チップ型電子部品が発現する各種電気特性の出力損失を生む原因となっている。
特開2003−318312号公報 特開2000−114097号公報 日本規格協会編 JISハンドブック2001 23電子部品 C5101−10
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電子部品本体が発現する各種電気特性の出力を高めることが可能なチップ型電子部品を提供することを目的とする。
本発明のチップ型電子部品は、略直方体状の電子部品本体と、該電子部品本体の対向する端面に設けられている外部電極とを有するチップ型電子部品であって、前記電子部品本
体は、前記端面が凹状であり、前記外部電極の略全てが凹状の前記端面内に埋設されていることを特徴とする。
本発明によれば、電子部品本体が発現する各種電気特性の出力を高めることが可能となる。
(a)は、本発明のチップ型電子部品の一実施形態を示す外観斜視図であり、(b)は、図1のA−A線断面図である。 従来のチップ型電子部品(a)と本実施形態のチップ型電子部品(b)とのサイズの違いを示した外観斜視図である。 (a)は、本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、電子部品本体の端面に隣接する4つの面のうち、対向する2つの面の端面側の外周縁がU字状に湾曲していることを模式的に示す外観斜視図であり、(b)は、本実施形態のチップ型電子部品を基板上に実装した状態を模式的に示す断面図である。 従来のチップ型電子部品が基板上に実装された状態を模式的に示す断面図である。 本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、電子部品本体の端面から突き出た導体層の突出長が、周縁部側よりも中央部側で長くなっていることを示す断面模式図である。 本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、導体層が端面付近で積層方向の中央部に向くように曲がっていることを示す断面模式図である。 (a)は、本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、電子部品本体の端面付近の面が積層方向に互いに背を向かせるように凸状に湾曲していることを示す断面模式図であり、(b)は、(a)のA−A線断面図である。 本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、電子部品本体1の端面付近における導体層21が積層方向に互いに背を向かせるように凸状に湾曲していることを示す断面模式図である。 本実施形態のチップ型電子部品の製造工程を示す模式図である。 (a)は、従来のチップ型電子部品を示す外観斜視図であり、(b)、は(a)のA−A線断面図である。
図1(a)は、本発明のチップ型電子部品の一実施形態を示す外観斜視図であり、(b)は、図1のA−A線断面図である。本実施形態のチップ型電子部品は、略直方体状の電子部品本体1と、電子部品本体1の対向する端面3に設けられている外部電極5とを有している。ここで、電子部品本体1は、端面3が凹状であり、外部電極5の略全てが凹状の端面3内に埋設された構成となっている。
本実施形態のチップ型電子部品によれば、電子部品本体1の端面3に設けられている外部電極5が、従来のチップ型電子部品のように、電子部品本体1の端面3に隣接する4つの面(1a、1b、1c、1d)側に回り込むような構造ではなく、図1に示されるように、電子部品本体1の凹状の端面3内に埋設される構造であるため、電子部品本体1の外形を略最大とするサイズに収まるような形状となり、これによりチップ型電子部品の見かけ上の体積に占める電子部品本体1の体積割合を大きくすることができる。その結果、チップ型電子部品が発現する各種電気特性の出力を高めることができる。
ここで、電子部品本体1の形状が略直方体状とは、2つずつ平行な3組の平面によって囲まれた平行六面体だけではなく、隣接した平面によって形成されている稜線や角部が丸
みを帯びている形状や、平面がやや湾曲している構造をも含む意味である。
また、凹状とは、凹部が矩形状に切り立った形状だけでなく、傾斜がすり鉢状のように緩やかに変化する形状も含む意味であり、また、溝状に見えるものも含む意味である。
また、凹状となった端面3に外部電極5の略全てが埋設されているとは、外部電極5の体積の約95%以上が凹状の端面3内に埋まっているという意味である。この場合、外部電極5の表面は外周縁3sから5μm以内で平坦となっているのが好ましい。
外部電極5が凹状の端面3内に埋まっている割合は、チップ型電子部品の断面写真から以下の方法によって求める。まず、チップ型電子部品を、図1(b)に示すような断面(幅方向のほぼ中央部)となるように研磨し、走査型電子顕微鏡を用いて断面の写真を撮影し、次いで、撮影した写真から外部電極5の全体の領域の面積(S)を求める。次に、同じ写真において、電子部品本体の端面3の外周縁3s(この場合、面1aと面1cとの間)を直線で結んだ凹部(ほぼ半月状)の領域の面積(S1)を求め、S1/S0の比から求める。
図2は、従来のチップ型電子部品(a)と本実施形態のチップ型電子部品(b)とのサイズの違いを表した外観斜視図である。図2(a)に示す従来のチップ型電子部品のサイズ(見かけ上の体積)は、外部電極105を含めた寸法(L、w、t)によって規定されるサイズであるのに対し、図2(b)に示した本実施形態のチップ型電子部品は、そのサイズ(見かけ上の体積)が実質的に電子部品本体1の寸法(L、w、t)によって規定されるサイズ(見かけ上の体積)となる。このため、従来のチップ型電子部品は、外部電極105が電子部品本体101の外側にはみ出した分(L−L=ΔL、w−w=Δw、t−t=Δt)だけ電子部品本体101の長さL、幅wおよび厚みtが小さくなり、体積が小さくなってしまう。
これに対し、本実施形態のチップ型電子部品では、電子部品本体1の外形サイズの中に外部電極5が略収まる構造であるために、電子部品本体1のサイズ(長さL、幅wおよび厚みt)を規格寸法の最大値にまで大きくすることができ、これにより電子部品本体1の電気特性を向上させることが可能となる。
図3(a)は、本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、電子部品本体の端面に隣接する4つの面のうち、対向する2つの面の端面側の外周縁がU字状に湾曲していることを模式的に示す外観斜視図であり、(b)は、本実施形態のチップ型電子部品を基板上に実装した状態を模式的に示す断面図である。図3(b)では、チップ型電子部品の面1b(1d)が基板11の表面13に平行になるように配置され、外部電極5の側面部5bが基板11に設けられた表面電極15に接続される構成となっている。
図3に示すように、本発明の他の実施形態のチップ型電子部品では、電子部品本体1の端面3に隣接する4つの面(1a、1b、1c、1d)のうち、対向する2つの面(1b、1d)の端面3側の外周縁3sがU字状に湾曲していることが望ましい。
チップ型電子部品が図3に示すような構造であると、外部電極5が電子部品本体1の端面3に垂直な面(1b、1d)側に露出した側面部5bを有する構造となる。このように形成された外部電極5の側面部5bを基板11の表面電極15に接続するようにすると、外部電極5が接続される表面電極15の間隔は電子部品本体1の長さLに対応するものとなり、基板11上において表面電極15の間隔を狭くすることができる。これにより複数個実装されるチップ型電子部品の間隔を狭くすることが可能となり、実装密度を向上させることができる。
この場合、電子部品本体1の端面3に垂直な面(1b、1d)に露出した外部電極5の側面部5bは面(1b、1d)から突出することなく、同一平面になるように形成されていることが好ましい。
また、上記したチップ型電子部品を用いた場合には、外部電極5の表面5sがほぼ平坦であることから、基板11上にハンダなどの接合材を用いて実装する場合に、ハンダが固化する前にハンダの表面張力によりチップ型電子部品の一方の外部電極5側だけがハンダを介して基板に接合され、立ち上がってしまう、いわゆるツームストーン現象を抑えることも可能となる。
図4は、従来のチップ型電子部品が基板上に実装された状態を模式的に示す断面図である。一方、従来のチップ型電子部品の場合には、外部電極105が電子部品本体101の長さ方向の外側に大きくはみ出している関係で、外部電極105の外側にハンダなどの接合材17が付着する構造になりやすく、接合材17が付着した分(L−L)だけ実装の間隔が大きくなってしまう。このため、チップ型電子部品が複数個実装されるような場合には、チップ型電子部品の間隔が大きくなり、実装密度も低くなってしまう。
図5は、本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、電子部品本体1の端面3から突き出た導体層21の突出長が、外周縁3s側よりも中央部3c側で長くなっていることを示す断面模式図である。
本発明のチップ型電子部品は、図5に示すように、電子部品本体1の内部に導体層21を有するタイプにも適用できる。この場合、導体層21は電子部品本体1の内部にて間隔をおいて複数積層された構成となっており、導体層21の一部が凹状の端面3に突出し、その突出長は外周縁3s側よりも中央部3c側が長くなっていることが望ましい(図5においては、L>Lの関係)。
電子部品本体1の端面3が凹状であるような本実施形態のチップ型電子部品において、凹状の端面3から露出した導体層21の突出長が外周縁3s側よりも中央部3c側で長くなっていると、凹状の端面3の中でも深くなっている中央部3c付近において、外部電極5中に埋入する導体層21の長さが長くなるために、導体層21と外部電極5との間の接合強度を向上させることができる。
また、図5に示すように、導体層21の突出長(L、L)が凹部7の深さに対応した長さであると、埋入された導体層21の突出長が外部電極5の厚みに応じた長さとなる。導体層21および外部電極5がこのような構造であると、導体層21および外部電極5に熱膨張による変形が生じた場合にも、端面3の中央部3cから外周縁3s側まで歪み量を近いものとすることができ、これにより電子部品本体1の中で、厚みが薄くなっている外周縁3s付近に発生するクラックを防止することが可能となる。
図6は、本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、導体層が端面付近で積層方向の中央部に向くように曲がっていることを示す断面模式図である。
本実施形態のチップ型電子部品においては、導体層21が端面3付近で積層方向の中央部に向くように曲がっていることが望ましい。図6において、A部として円で囲った導体層21a、21bおよび21cは、R部として示した部分の曲率が端面3の中央部3cから外周縁3s側へ向けて大きくなっている。凹状の端面3から突出した導体層21の端部がこのように凹状の湾曲面に対してやや法線方向に向くようになっていると、外部電極5の厚みの薄い外周縁3s側においても導体層21が外部電極5中に埋入されやすくなり、
これにより外部電極5と導体層21との接合強度をさらに高めることができる。
この場合、積層方向の中央に形成された導体層(図6では、符号21c)を中心に、上層側の導体層21a、21bと下層側の導体層21d、21eとが向かい合うように配置されていることが望ましい。積層方向の中央に形成された導体層(図6では、符号21c)を中心に、上層側の導体層21a、21bと下層側の導体層21d、21eとが向かい合うように配置されていると、導体層21の変形し難い方向がお互いに反対の向きとなるため、チップ型電子部品の積層方向の上面側および下面側からの圧力に対する抗力が高まり、これによりチップ型電子部品の機械的強度を高められる。
この場合、本実施形態のチップ型電子部品においては、導体層21のうち、少なくとも積層方向の最上層の導体層21aおよび最下層の導体層21eが、積層方向に互いに背を向かせるように凸状に湾曲した構造となっていても同様の効果を得ることが可能となる。
図7(a)は、本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、電子部品本体1の端面付近の面(1a、1c)が積層方向に互いに背を向かせるように凸状に湾曲していることを示す断面模式図であり、(b)は、(a)のA−A線断面図である。
本実施形態のチップ型電子部品では、電子部品本体1の端面付近の対向する2つの面(1a、1c)が互いに反対の向きに凸状に湾曲していることが望ましい。まず、電子部品本体1の端面付近の対向する2つの面(1a、1c)が互いに反対の向きに凸状に湾曲していると、略直方体状の電子部品本体1の8カ所の角部が丸く湾曲している分だけ体積を小さくできるため、チップ型電子部品をさらに小型化することが可能となる。また、電子部品本体1の8カ所の角部が丸く湾曲しているため、チップ型電子部品を取扱中に落下させたときなどに発生するクラックや欠けを抑制することも可能となる。
この場合、電子部品本体1の端面付近の対向する2つの面(1a、1c)が互いに反対の向きに凸状に湾曲している状態としては、電子部品本体1を端面3側から見たときの端面3の外周縁3s(面1a、1cの辺に対応)のみ、または電子部品本体1を側面側から見たときの端面3付近の面1b、1dのみのいずれか一方が湾曲していればよいが、特に、図7に示すように、これら電子部品本体1を端面3側から見たときの端面3の外周縁3s(面1a、1cの辺に対応)および電子部品本体1を側面側から見たときの端面3付近の面1b、1dの両方が湾曲している状態であるのが良い。つまり、本実施形態のチップ型電子部品では、電子部品本体1の対向する2つの面が長手方向かつ幅方向に互いに反対の向きに凸状に湾曲していることが望ましい。
図8は、本発明のチップ型電子部品の他の実施形態を示すもので、電子部品本体1の端面付近における導体層21が積層方向に互いに背を向かせるように凸状に湾曲していることを示す断面模式図である。
また、電子部品本体1の面(1a、1b、1c、1d)が上記のように、凸状に湾曲していることに加えて、電子部品本体1の内部に形成されている導体層21のうち、少なくとも積層方向の最上層および最下層の導体層21が端面付近で互いに反対の向きに凸状に湾曲していることが望ましい。電子部品本体1の面1a、1b、1c、1dの形状に沿ったかたちで、端面付近において、少なくとも積層方向の最上層および最下層の導体層21が湾曲した状態であると、湾曲した複数の導体層21の積層方向の間隔を揃えることができ、これにより導体層21間の絶縁性の低下や短絡の発生を抑制することができる。なお、このような場合もチップ型電子部品の積層方向の上面側および下面側からの圧力に対する抗力は高くなり、これによりチップ型電子部品の機械的強度を高められることはいうまでもない。
なお、図7および図8に示したチップ型電子部品についても、電子部品本体1の端面3に隣接する4つの面(1a、1b、1c、1d)のうち、対向する2つの面(1b、1d)の端面3側の外周縁3sがU字状に湾曲し、外部電極5が電子部品本体1の端面3に垂直な面(1b、1d)側に露出した側面部5bを有する構造であってもよく、さらには、この場合も、電子部品本体1の端面3に垂直な面(1b、1d)に露出した外部電極5の側面部5bは面(1b、1d)から突出することなく、同一平面になるように形成されていることが望ましい。
次に、本実施形態のチップ型電子部品の製造方法について説明する。図9は、本実施形態のチップ型電子部品の製造工程を示す模式図である。本実施形態のチップ型電子部品は、電子部品本体1を形成するための生の積層体35に含まれる有機樹脂の含有量を調整することにより形成することができる。
まず、図9において、(a−1)、(a−2)および(a−3)として示しているように、複数のセラミックグリーンシート31を、電子部品本体1を厚み方向に3つのブロックに分けるように準備する。
次に、積層方向の中央部(a−2)に位置するブロックを形成するためのセラミックグリーンシート31には、その表面の中央部分に有機樹脂を含む密着液を塗布し(図9では密着液の塗布膜33として表している)、これら(a−1)、(a−2)および(a−3)のセラミックグリーシートを加圧加熱することにより積層体35を形成する。このとき、他の上層側(a−1)および下層側(a−3)に位置するブロックを形成するためのセラミックグリーンシート31については、(a−2)のブロックよりも密着液の量または有機樹脂の濃度を低くしたものを用いるか、または密着液を塗布しないで直接加圧加熱により接着させる方法を用いる。
次に、作製した積層体35を所定の温度で焼成する。積層体35は積層方向の中央部(a−2)に位置するブロックが他の上層側(a−1)および下層側(a−3)のブロックよりも多くの有機樹脂を含んでいるため、中央部(a−2)に位置するブロックは他の上層側(a−1)および下層側(a−3)のブロックよりも焼成収縮率が大きくなる。こうして、図9(c)に示すように、端面3が凹状となった電子部品本体1を得ることができる。この後、凹状の端面3をほぼ完全に埋めるように外部電極ペーストを塗布し、所定の温度で焼き付けを行うことによって本実施形態のチップ型電子部品を得ることができる。
なお、図3に示すような、電子部品本体の端面に隣接する4つの面のうち、対向する2つの面の端面側の外周縁がU字状に湾曲している構造のチップ型電子部品は、中央部(a−2)に位置するブロックに用いるセラミックグリーンシート31のほぼ全面に密着液の塗布膜33を形成したものを作製し、積層体35中に配置して焼成することによって得ることができる。
また、図5に示すような導体層21を有するチップ型電子部品を製造する場合には、密着液の塗布膜33を形成したセラミックグリーンシート31の表面上に導体ペーストを印刷する。
さらに、電子部品本体1の端面付近の導体層21が湾曲した、図6に示されるような構造の電子部品本体1や、図7に示すような対向する2つの面が互いに反対の向きに凸状に湾曲している構造の電子部品本体1、および積層方向の最上層および最下層の導体層が互いに反対の向きに凸状に湾曲している導体層21を有する図8に示すような構造の電子部品本体1を作製する場合には、ローラーハースキルンなどを用い、通常よりも高温かつ高
速の焼成を行うことによって得ることができる。
具体的に、長さ(L)が0.6mm、幅(w)および厚み(t)が0.3mmのサイズを設計寸法としてチップ型電子部品を作製した。従来構造のチップ型電子部品は、電子部品本体1のサイズが長さ(L)が0.5mm、幅(w)および厚み(t)が0.22mm(体積が0.0242mm)であったのに対し、本実施形態のチップ型電子部品は、端面3が凹状になった分だけ長さ(L)方向に有効部分がわずかに短いものとなったが(長さは0.54mm)、幅(w)および厚み(t)を設計した寸法が0.3mmに維持されるものにできたため、電子部品本体1の実質的な体積が0.0486mmとなり、従来のチップ型電子部品に比較して、電子部品本体1の有効な体積を約2倍にすることができた。
図3に示した構造のチップ型電子部品も見かけ上の体積は約0.0486mmであった。
また、図5に示すような導体層21を有するチップ型電子部品では、外部電極5が凹状の端面3に略全て埋設されている構造であっても、端面3から導体層21が大きく突出し、外部電極5に埋入されている構造であったため、外部電極5の接着力は、外部電極5が電子部品本体1の端部を覆うように形成された従来のチップ型電子部品と同等であった。
また、作製したチップ型電子部品のうち、電子部品本体1の対向する2つの面(図7では1a、1c)が互いに反対の向きに凸状に湾曲しているチップ型電子部品は、対向する2つの面(図7では1a、1c)が略平行で平坦な構造の試料よりも機械的強度が約10%ほど高いものとなった。さらには、電子部品本体1の内部に導体層21を有する構造のチップ型電子部品(図8)においては、図7に示した構造のチップ型電子部品よりもさらに約10%ほど機械的強度が高かった。
1、101・・・・・・・・電子部品本体
1a、1b、1c、1d・・面
3、103・・・・・・・・端面
3c・・・・・・・・・・・中央部
3s・・・・・・・・・・・外周縁
5、105・・・・・・・・外部電極
5s・・・・・・・・・・・(外部電極の)表面
7・・・・・・・・・・・・凹部
21・・・・・・・・・・・導体層
31・・・・・・・・・・・セラミックグリーンシート
33・・・・・・・・・・・密着液の塗布膜
35・・・・・・・・・・・積層体

Claims (8)

  1. 略直方体状の電子部品本体と、該電子部品本体の対向する端面に設けられている外部電極とを有するチップ型電子部品であって、前記電子部品本体は、前記端面が凹状であり、前記外部電極の略全てが凹状の前記端面内に埋設されていることを特徴とするチップ型電子部品。
  2. 前記電子部品本体の前記端面に隣接する4つの面のうち、対向する2つの面の前記端面側の外周縁がU字状に湾曲していることを特徴とする請求項1に記載のチップ型電子部品。
  3. 前記電子部品本体は、内部に間隔をおいて積層された複数の導体層を有し、該導体層は、一部が前記端面から突出しており、該導体層の突出長は外周縁側よりも中央部側が長いことを特徴とする請求項1または2に記載のチップ型電子部品。
  4. 前記導体層は、前記端面付近で積層方向の中央部に向くように曲がっていることを特徴とする請求項3に記載のチップ型電子部品。
  5. 前記電子部品本体は、対向する2つの面が互いに反対の向きに凸状に湾曲していることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載のチップ型電子部品。
  6. 前記導体層のうち、少なくとも積層方向の最上層および最下層の導体層は、互いに反対の向きに凸状に湾曲していることを特徴とする請求項3乃至5のうちいずれかに記載のチップ型電子部品。
  7. 前記電子部品本体は、対向する2つの面が長手方向かつ積層方向に互いに反対の向きに凸状に湾曲していることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれかに記載のチップ型電子部品。
  8. 前記導体層のうち、少なくとも積層方向の最上層および最下層の導体層は、長手方向かつ積層方向に互いに反対の向きに凸状に湾曲していることを特徴とする請求項3乃至7のうちいずれかに記載のチップ型電子部品。

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