JP2019091927A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】内部コイルと、それに連結される外部電極との接触性を著しく改善した電子部品を提供する。【解決手段】本発明は、内部電極と、それに電気的に連結される外部電極と、を含む電子部品に関する。上記外部電極は、多孔質構造を有する導電性ベースと、上記導電性ベースの多孔質内の空き空間に充填される樹脂と、を含む。上記内部電極と上記外部電極との間には連結層がさらに含まれる。【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品に関し、特に、インダクターやコモンモードフィルターなどの受動素子部品に関する。

インダクターやコモンモードフィルターなどの受動素子部品は、内部電極として銅コイルを用いてコイルを構成する。インダクターなどの受動素子部品は、同一の電流を流す際にも温度が過度に上昇せず、円滑に用いることができるようにしなければならないが、そのためには、Ｉｓａｃが大きくなければならず、受動素子部品のＲｄｃ値が熱衝撃または機械的衝撃にも変化することなく安定して維持されなければならない。

このように、受動素子部品のＲｄｃを満たすために、外部電極にＡｇ−エポキシ系ペーストを用いると、エポキシの硬化に伴ってＡｇ粒子の粒子間距離が近くなり、伝導経路を形成するようになる。また、受動素子部品の銅端子電極とも物理的な接触により伝導経路を形成し、全体部品のＲｄｃを低減することができる。

しかし、外部電極のＡｇ−エポキシ系ペースト中のＡｇと銅端子電極との接触は物理的な接触であるため、熱衝撃や水分、または塩素水などの吸湿によりＲｄｃ値が増加する可能性があり、信頼性に劣るという問題が発生する。

特開２０００−１８２８８３号公報

本発明が解決しようとする様々な課題の一つは、内部コイルと、それに連結される外部電極との接触性を著しく改善した電子部品を提供することである。

本発明の一例による電子部品は、内部電極と、上記内部電極と電気的に連結される外部電極と、を含み、上記外部電極は、多孔質構造を有する導電性ベースと、上記多孔質内の空き空間に充填される樹脂と、を含み、上記外部電極と上記内部電極との間には連結層が配置される。

本発明の様々な効果の一効果として、内部コイルと外部電極との接触性を改善することで、信頼性を改善するとともに、低いＲｄｃ値を有する効果を奏する電子部品を提供することができる。

本発明の一例による電子部品の概略的な斜視図である。 図１のＩ−Ｉ'線に沿って切断した概略的な断面図である。 比較例１の外部電極から内部電極にわたる全領域の一部分を概略的に示した断面模式図である。 実施例１の外部電極から内部電極にわたる全領域の一部分を概略的に示した断面模式図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることがある。

以下では、本発明の一例による電子部品を説明するが、必ずしもこれに制限されるものではない。

図１は本発明の一例による電子部品の概略的な斜視図である。以下では、電子部品の一例として、薄膜インダクターを中心に説明するが、それ以外の形態のインダクター、コモンモードフィルター、キャパシターなどのその他の電子部品にも適用可能であることは言うまでもない。特に、本発明の一例による電子部品は、受動素子部品内の内部電極として銅を用いるものに非常に有用に適用されることができる。

図１を参照すると、電子部品１００は、コイルで構成される内部電極１と、上記内部電極と電気的に連結される外部電極２と、を含む。

上記内部電極は、電子部品の外観を成す本体３により封止されており、上記本体は、磁性特性を有する磁性粒子−樹脂の複合体で構成されることができる。例えば、上記本体３は、フェライトまたは金属系軟磁性材料を充填して形成されることができる。上記フェライトとしては、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｂａ系フェライトまたはＬｉ系フェライトなどの公知のフェライトを挙げることができる。上記金属系軟磁性材料としては、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ、及びＮｉからなる群から選択される何れか１つ以上を含む合金が挙げられ、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系非晶質金属粒子を含むことができるが、これに制限されるものではない。上記金属系軟磁性材料の粒径は０．１μｍ以上２０μｍ以下であることができる。上記フェライトまたは金属系軟磁性材料は、エポキシ樹脂またはポリイミドなどの高分子に分散された形態で含まれ、本体を構成する。

上記本体３は、電子部品の全体的な外観を成すものであって、図１に示されたように、厚さ（Ｔ）方向において互いに対向する上面及び下面、長さ（Ｌ）方向において互いに対向する第１端面及び第２端面、及び幅（Ｗ）方向において互いに対向する第１側面及び第２側面を含み、実質的に六面体形状からなることができるが、これに制限されない。

上記本体３内には、上記内部電極１を支持する支持部材４が含まれることができる。上記支持部材は、内部電極を適切に支持する機能を担うとともに、内部電極の形成工程をより容易にする機能を担う。上記支持部材は、絶縁特性を有する板状からなることが好ましく、例えば、ＰＣＢ基板であることができるが、これに限定されるものではない。上記支持部材の厚さは、上記内部電極を支持する程度であれば十分であり、例えば、約６０μｍであることが好ましい。

次に、上記支持部材により支持される内部電極１は渦巻き状のコイルであることができ、そのコイルの形成方法は特に制限されない。例えば、幅方向のコイルパターンの成長速度に比べて厚さ方向のコイルパターンの成長速度をより大きくする異方性めっきを用いてもよく、幅方向のコイルパターンの成長速度と厚さ方向のコイルパターンの成長速度を実質的に同一にする等方性めっきを用いてもよい。

上記内部電極１の材料は、その両端部がそれぞれ外部電極２と電気的に連結されることができれば十分であるため、電気伝導性に優れた金属を含み、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、またはこれらの合金などで構成されることができる。特に、銅（Ｃｕ）であることが、内部電極と外部電極との連結性の点で好ましい。

上記外部電極２は、金属−樹脂の複合体ペーストをディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）する方式により形成されることができるが、その外部電極の形成工程を特定の例に限定する必要はない。上記外部電極は、従来のＡｇ−エポキシ系ペーストに代わり、Ａｇ−Ｓｎ系半田−エポキシ系ペーストを用いて構成されることができる。Ｓｎ系半田は、例えば、Ｓｎ、Ｓｎ_９６．５Ａｇ_３．０Ｃｕ_０．５、Ｓｎ_４２Ｂｉ_５８、Ｓｎ_７２Ｂｉ_２８などで表される粉末であることができるが、これに限定されるものではない。この際、上記ペースト中のエポキシを除き、高融点を有する導電性粒子、例えば、Ａｇ粒子と、半田粒子、例えば、Ｓｎ半田との重量比は、５５：４５以上７０：３０以下であることが好ましい。換言すれば、外部電極用ペースト中の高融点を有する導電性粒子と半田粒子の和を基準として、高融点を有する導電性粒子の粉末の割合が５５重量％以上７０重量％以下であることが好ましい。この場合、内部電極と外部電極との間の連結層が安定して形成される。

次に、図２は図１のＩ−Ｉ'線に沿って切断した概略的な断面図であり、図２を参照して、外部電極の内部構造をより詳細に説明する。

図２を参照すると、外部電極２は多孔質構造を有する導電性ベース２１と、上記多孔質構造内の空き空間に充填される熱硬化性樹脂２２と、を含む。上記外部電極の導電性ベース内の多孔質構造は、外部電極の全領域にわたって連続的なネットワーキング（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）構造を有する。

参考までに、以下では、内部電極と電気的に連結される外部電極を形成する一例示を説明するが、本発明の電子部品の外部電極が、後述の一例示による工程によってのみ形成されることは言うまでもない。

先ず、約０．５μｍ〜３μｍの粒径を有し、実質的に球状である銀（Ａｇ）粉末とＳｎＢｉ系半田粉末を所定の割合で混合し、さらにエポキシ接着剤を添加して外部電極用ペーストを製造する。上記外部電極用ペーストの製造方法は制限されず、例えば、真空プラネタリーミキサー（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｍｉｘｅｒ）を用いることができる。このように製造された外部電極用ペーストを公転・自転方式で最終的に分散完了させ、本体の外部面上にディッピングコーティング（ｄｉｐｐｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇ）により所定の厚さに印刷する。そして、このディッピングコーティングされた外部電極ペーストを乾燥した後、本体の反対側にも同一の方式でさらに塗布を行う。このように塗布および乾燥を全て完了した後、硬化を行う。この際、Ｓｎ系半田成分の酸化を防止するためには、硬化雰囲気を非活性雰囲気に維持させることが好ましい。

このように製造された外部電極２は、多孔質構造の導電性ベース２１と、上記多孔質内の空き空間に充填される熱硬化性樹脂２２と、を含む。

上記導電性ベース２１はＡｇ−Ｓｎ系合金を含み、例えば、Ａｇ_３Ｓｎ合金であることができるが、これに限定されない。

上記導電性ベースのＡｇ_３Ｓｎ内には、Ａｇ粒子、または外部電極用ペーストに含まれた半田粒子がさらに含まれることができ、上記Ａｇ粒子や半田粒子などは導電性ベース内で不規則的に分散されている。上記Ａｇ粒子や半田粒子は、当然ながら、外部電極用ペーストに最初に含まれた成分に由来した粒子であり、特に、半田粒子の場合、外部電極の塗布−乾燥−硬化などの反応を経る過程で完全に反応せずに残った状態の半田を含む。このように反応後に残った状態の半田は、Ｓｎ系半田粒子から組成が変化した状態の半田を含む。例えば、ＳｎＢｉ系半田を外部電極用ペーストに用いた場合、Ｓｎの量が減少した形態で多量のＢｉが含まれているか、またはＢｉのみが残っていることができる。Ｂｉのみが残っている場合、導電性ベースの外部境界面上にＢｉ粒子が不規則に分散されていることから確認することができる。上記Ｂｉ粒子は、隣接するＢｉ粒子と連続的に連結されていてもよいことは言うまでもない。

具体的な説明は省略するが、最初に外部電極用ペーストを製造する際に用いられた半田粒子が反応せず、原料として用いられた半田粒子の組成及び含量が変わらずにその組成及び含量をそのまま維持した状態で外部電極内の導電性ベース２１内に不規則的に分散され得ることは言うまでもない。

この際、導電性ベース２１の全体的な骨格を構成するＡｇ_３Ｓｎの金属間化合物は、全外部電極に対して３０ｖｏｌ％〜６０ｖｏｌ％で構成され、その内部に不規則的に分散された構造を有するＡｇ粒子は、０ｖｏｌ％〜３ｖｏｌ％で構成されることができる。尚、上記導電性ベース内の空き空間に充填されるエポキシは、４０ｖｏｌ％〜７０ｖｏｌ％で構成されることができる。

また、内部電極１と外部電極２との間には連結層５が配置される。上記連結層５は、上記内部電極と上記外部電極との間の界面の分離が発生しないようにする境界面の機能を担う。上記連結層の平均厚さは１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍより小さい厚さを有する場合には、連結層の機能を適切に発揮することが困難である。これに対し、上記連結層の平均厚さが１０μｍより大きい場合には、その連結層の一部の層が脆性を有する場合があり、連結層が割れてしまう副効果が生じる恐れがある。

上記連結層５は、外部電極と近い第１連結層５１と、内部電極と近い第２連結層５２と、を含む。上記第１連結層５１はＣｕ_６Ｓｎ_５合金で構成され、上記第２連結層５２はＣｕ_３Ｓｎ合金で構成される。上記第１及び第２連結層の両方に含まれるＣｕ組成の場合、内部電極内に含まれた電気伝導性を有する化合物由来のものであることができ、Ｓｎ組成の場合、外部電極用ペーストに含まれた半田成分由来のものであることができる。その具体的なメカニズムは、例えば、外部電極用ペーストとしてＡｇ−Ｓｎ系半田−エポキシ系化合物を選択すると、添加されたＳｎ系半田のモル数とＡｇ粒子のモル数との比によって残りのＳｎ成分が生じ、この残ったＳｎ成分が、内部電極内の銅成分とさらに金属間化合物（ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を形成することで、連結層が生成される。

図２では、上記第１連結層５１と上記第２連結層５２が、内部電極と外部電極との間で連続的に境界面を構成していると示されているが、外部電極用ペースト中のＳｎ組成とＡｇ組成とのモル比やＳｎ組成の含量を制御することで、第１連結層及び第２連結層の少なくとも１つの連結層が不連続的に構成されるように変形することもできる。

図３ａ及び図３ｂは、比較例１と実施例１の外部電極から内部電極にわたる全領域の一部分を概略的に示した断面模式図である。

図３ａ及び図３ｂから、比較例１の場合、内部電極１ａと外部電極２ａとの物理的な接触のみによって連結されているのに対し、実施例１の場合、内部電極１と外部電極２との間に金属間化合物（Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＩＭＣ）５が介在されていることが分かる。また、表１から表３から、本発明の電子部品の一例による実施例１の熱衝撃特性が、従来のＡｇ−エポキシ系外部電極用ペーストを含むインダクターによる比較例１の熱衝撃特性に比べて優れていることが分かる。

先ず、図３ａ及び図３ｂを参照すると、比較例１は、実施例１と比較して、Ａｇ−Ｓｎ系半田−エポキシ系外部電極用ペーストを適用して形成される上述の外部電極の構造及び連結層の構造を含まないという点で異なる。比較例１の場合、内部電極と外部電極との物理的な接触のみが存在し、外部電極自体も伝導性金属間の連続的な結合を有していないため、界面で分離が発生しやすいと予想されるのに対し、実施例１の場合、金属間化合物の二重層からなる連結層と連続的なネットワーキング構造の外部電極の存在により、界面の分離が発生しないと予想される。

次に、表１から表３に、本発明の一例による電子部品の鉛耐熱テスト前後のＲｄｃ値の変化と、従来の電子部品の鉛耐熱テスト前後のＲｄｃ値の変化とを比較する。表１及び表２はそれぞれ、実施例１及び実施例２による電子部品のＲｄｃ値の変化を示し、表３は比較例１の電子部品のＲｄｃ値の変化を示す。鉛耐熱テスト条件とは、鉛耐熱テストをすべきサンプルの初期Ｒｄｃ値を測定し、鉛槽の温度を４５０℃に調整し、温度４５０℃の鉛槽に５秒間浸してから取り出し、室温に冷やした後、後期Ｒｄｃ値を測定することである。

実施例１と実施例２の両方は、低融点の金属成分である半田成分を含有する組成で構成された外部電極用ペーストを使用した点で共通し、実施例２は実施例１と比較して、Ａｇ−半田系粒子−エポキシ系で構成された外部電極用ペーストにおいて、一部のＡｇ粒子に代わりＡｇコーティングされた銅粒子を使用した点でのみ異なる。実施例１は、Ａｇ粗粒粉末６３重量％、Ａｇ微粒粉末７重量％、半田３０重量％を含み、金属充填剤の全含量１００に対して８重量％のエポキシをさらに含む。実施例１と類似に、実施例２は、Ａｇ粗粒粉末５９重量％、Ａｇ微粒粉末３重量％、Ａｇコーティングされた銅粉末５重量％、半田３３重量％を含み、金属充填剤の全含量１００に対して８重量％のエポキシをさらに含む。

上記表１〜表３から分かるように、比較例１は、Ａｇ−エポキシペーストを用いたため、Ａｇ−エポキシペーストの外部電極が内部電極に物理的に接触しており、そのため、熱衝撃によってＲｄｃ値が大きく変わる傾向性を有する。これに対し、実施例１及び実施例２は、Ａｇ_３ＳｎのＩＭＣネットワーキング構造とＣｕ_６Ｓｎ_５及びＣｕ_３Ｓｎの二重層からなる連結層の構造を有するため、熱衝撃によってもＲｄｃ値が殆ど変わらない。

また、比較例１のＳＴＤ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）は、実施例１、実施例２のＳＴＤに比べて著しく高いため、比較例１に比べて実施例１と実施例２が優れた信頼性を有することが明らかである。

上記の説明を除き、上述の本発明の一例による電子部品の特徴と重複される説明は、ここで省略する。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１００ 電子部品
１ 内部電極
２ 外部電極
３ 本体
４ 支持部材
５ 連結層

Claims (20)

1. 内部電極と、
   前記内部電極と電気的に連結される外部電極と、を含み、
   前記外部電極は、多孔質構造を有する導電性ベースと、前記多孔質構造内の空き空間に充填される樹脂と、を含む、電子部品。
2. 前記導電性ベースはＡｇ−Ｓｎ系合金を含む、請求項１に記載の電子部品。
3. 前記Ａｇ−Ｓｎ系合金はＡｇ_３Ｓｎである、請求項２に記載の電子部品。
4. 前記導電性ベースは前記外部電極の内側面から外側面まで延長される連続的なネットワーキング（ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）構造で形成される、請求項１に記載の電子部品。
5. 前記樹脂は熱硬化性樹脂である、請求項１に記載の電子部品。
6. 前記外部電極と前記内部電極との間に連結層が配置されており、
   前記連結層はＣｕ−Ｓｎ化合物で構成される、請求項１に記載の電子部品。
7. 前記連結層は、前記外部電極と隣接した第１連結層と、前記内部電極と隣接した第２連結層と、を含む二重層で構成される、請求項６に記載の電子部品。
8. 前記第１連結層はＣｕ_６Ｓｎ_５合金で構成される、請求項７に記載の電子部品。
9. 前記第２連結層はＣｕ_３Ｓｎ合金で構成される、請求項７に記載の電子部品。
10. 前記第１連結層及び前記第２連結層の少なくとも１つは不連続的に配置される、請求項７に記載の電子部品。
11. 前記導電性ベースの境界面上の少なくとも一部領域上にＢｉ粒子が配置されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電子部品。
12. 前記導電性ベースのＡｇ_３Ｓｎ内に含まれるＡｇ粒子は前記外部電極内で不規則的に分散されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電子部品。
13. 前記導電性ベース内には、互いに異なるＳｎ含量を含む半田粒子が不規則的に分散されており、前記半田粒子は、Ｓｎ−Ｂｉ系合金である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電子部品。
14. 前記連結層の平均厚さは１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項６から１０のいずれか一項に記載の電子部品。
15. 前記外部電極は、Ａｇ粒子及び半田粒子を含む外部電極ペーストから形成されており、前記Ａｇ粒子の含量は、前記外部電極ペースト内のＡｇ粒子及び半田粒子の総重量を基準として５５ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電子部品。
16. 内部電極と、
    前記内部電極と電気的に連結される外部電極と、
    前記内部電極と前記外部電極との間に配置される連結層と、を含み、
    前記連結層は金属間化合物（ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含む、電子部品。
17. 前記外部電極は、金属間化合物を含み、前記連結層の金属間化合物と前記外部電極の金属間化合物とが互いに直接接触している、請求項１６に記載の電子部品。
18. 前記連結層は、前記外部電極と隣接した第１連結層と、前記内部電極と隣接した第２連結層と、を含む、請求項１６又は１７に記載の電子部品。
19. 前記第１連結層はＣｕ_６Ｓｎ_５合金で構成され、前記第２連結層はＣｕ_３Ｓｎ合金で構成される、請求項１８に記載の電子部品。
20. 前記外部電極は、金属間化合物を含む導電性ベースを含み、前記導電性ベースは、前記外部電極の内側面から外側面まで延長される連続的なネットワーキング構造で形成される、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の電子部品。