JP2021061311A - チップ部品 - Google Patents

Abstract

【課題】マンハッタン現象の発生を抑制して安定したボンディング接続を行うことができるチップ部品を提供する。【解決手段】チップ抵抗器１は、直方体形状の絶縁基板２と、絶縁基板２の表面における長手方向両端部に形成された第１表電極３および第２表電極４と、第１および第２表電極３，４を橋絡する抵抗体５と、抵抗体５を覆う保護層６と、絶縁基板２の裏面に形成された裏電極７と、第１表電極３と裏電極７を導通するように絶縁基板２の一端面に形成された端面電極８と、絶縁基板２の他端面に形成された補助端面電極９と、第１表電極３と端面電極８と裏電極７と補助端面電極９の露出面を覆う半田接続用の第１外部電極１０と、第２表電極の露出面を覆うボンディング用の第２外部電極１１とを備えており、補助端面電極９は裏電極７に接続されて第２外部電極１１と離間している。【選択図】図６

Description

本発明は、一対の外部電極の一方がワイヤ等の接続導体を介して回路基板の配線パターンに接続されるボンディング接続型のチップ部品に関するものである。

近年、電子機器の高機能化が促進され、回路基板の回路構成も複雑化しているため、ワイヤ等の接続導体を介して回路基板の配線パターンに接続することで、段差のある回路基板にも実装できるようにしたボンディング接続型のチップ部品が提案されている。一例を挙げると、特許文献１には、絶縁基板の表面に所定間隔を存して形成された一対の表電極と、これら表電極間を橋絡するように形成された抵抗体と、絶縁基板の裏面に形成された裏電極と、一方の表電極と裏電極間を導通するように絶縁基板の長手方向一端面に形成された端面電極とを備え、一方の表電極に導通する端面電極と裏電極を半田付け用の端子電極として用いると共に、他方の表電極上にボンディング用の外部電極を形成するようにしたチップ抵抗器が開示されている。

このように構成されたチップ抵抗器を回路基板に実装する場合、端面電極と裏電極が回路基板に設けられた所定の配線パターンに半田付けされると共に、ボンディング用の外部電極がワイヤを介して別の配線パターンに接続されるため、配線パターンが立体的に設けられた段差のある回路基板にも実装することができる。

特開平９−１６２００２号公報

しかし、特許文献１に記載されたチップ抵抗器では、端面電極と裏電極を回路基板上の配線パターンに半田付けする際に、端面電極を有する絶縁基板の一方側が半田の収縮によって引っ張られることで、端面電極と反対側に位置する絶縁基板の他方側が浮き上がる現象、所謂マンハッタン現象が生じ易くなるため、その後にワイヤを安定してボンディングすることが困難になるという課題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、マンハッタン現象の発生を抑制して安定したボンディング接続を行うことができるチップ部品を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のチップ部品は、直方体形状の絶縁基板と、この絶縁基板の表面における長手方向両端部に形成された第１表電極および第２表電極と、これら第１および第２表電極を橋絡するように形成された機能素子と、この機能素子を覆う保護層と、前記絶縁基板の裏面に形成された裏電極と、前記第１表電極と前記裏電極の一端部を導通するように前記絶縁基板の一端面に形成された端面電極と、前記第１表電極と前記裏電極および前記端面電極の露出面を覆う第１外部電極と、前記第２表電極の露出面を覆う第２外部電極とを備え、前記第２外部電極が接続導体を介して回路基板の配線パターンに接続されるボンディング用外部電極となっているチップ部品において、前記絶縁基板の前記端面電極と反対側の他端面に、前記裏電極と接続して前記第２外部電極から離間する補助端面電極が形成されていることを特徴としている。

このように構成されたチップ部品では、絶縁基板の長手方向における一端面に半田接続用の端面電極が形成されているだけでなく、端面電極と反対側に位置する絶縁基板の他端面にも半田接続用の補助端面電極が形成されており、この補助端面電極が裏電極と接続してボンディング用の第２外部電極から離間しているため、マンハッタン現象の発生を抑えて安定した姿勢での半田実装が可能となり、第２外部電極に対して安定したボンディング接続を行うことができる。

上記構成のチップ部品において、絶縁基板の他端面と裏面との間に面取り状の切欠き部が形成されており、この切欠き部内に補助端面電極が充填されていると、補助端面電極側に付着した半田がボンディング用の第２外部電極と短絡してしまうことを防止できる。

この場合において、切欠き部が１次分割溝の傾斜面であると共に、裏電極と補助端面電極が同一材料からなると、チップ部品が多数個取りされる大判基板の裏面に１次分割溝を形成しておき、この１次分割溝に跨るように裏電極を形成した後、大判基板を１次分割溝に沿って短冊状基板に１次分割することにより、切欠き部の内部に充填された補助端面電極を容易に形成することができる。

本発明のチップ部品によれば、絶縁基板の長手方向両端面に半田付け用の端面電極と補助端面電極が形成されており、この補助端面電極が裏電極と接続してボンディング用の第２外部電極から離間しているため、マンハッタン現象の発生を抑えて安定した姿勢での半田実装が可能となり、第２外部電極に対して安定したボンディング接続を行うことができる。

本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器の平面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 該チップ抵抗器の製造工程を示す平面図である。 該チップ抵抗器の製造工程を示す裏面図である。 該チップ抵抗器の製造工程を示す断面図である。 該チップ抵抗器を回路基板に実装した状態を示す説明図である。

以下、発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器１の平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。

図１と図２に示すように、実施形態例に係るチップ抵抗器（チップ部品）１は、直方体形状の絶縁基板２と、絶縁基板２の表面における長手方向両端部に形成された第１表電極３および第２表電極４と、これら第１および第２表電極３，４を橋絡するように形成された抵抗体（機能素子）５と、抵抗体５を覆う保護層６と、絶縁基板２の裏面に形成された裏電極７と、第１表電極３と裏電極７を導通するように絶縁基板２の一端面に形成された端面電極８と、絶縁基板２の他端面と裏面との間に存する面取り状の切欠き部２ａ内に形成された補助端面電極９と、これら第１表電極３、端面電極８、裏電極７、補助端面電極９の露出面を覆う第１外部電極１０と、第２表電極４の露出面を覆う第２外部電極１１とを備えて構成されている。このチップ抵抗器１は、半田付けとワイヤボンディングを併用して実装されるボンディング接続型のチップ部品であり、第１外部電極１０が半田付け用の外部電極、第２外部電極１１がボンディング用の外部電極となっている。

絶縁基板２はセラミックス基板からなり、この絶縁基板２は後述する大判基板を縦横に延びる１次分割溝と２次分割溝に沿って分割して多数個取りされたものである。

第１表電極３と第２表電極４はＡｇ系ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものからなり、これらは絶縁基板２の表面上に所定間隔を存して形成されている。そして、第１表電極３は絶縁基板２の表面一端部（図示左端部）まで延びており、第２表電極４は絶縁基板２の表面他端部（図示右端部）まで延びている。

抵抗体５は酸化ルテニウム等の抵抗ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、抵抗体５の一端部は第１表電極３に接続され、抵抗体５の他端部は第２表電極４に接続されている。図示省略されているが、この抵抗体５には抵抗値を調整するためのトリミング溝が形成されている。

保護層６はアンダーコート層とオーバーコート層の２層構造からなり、そのうちアンダーコート層はガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、オーバーコート層はエポキシ系樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化させたものである。なお、このアンダーコート層の上からレーザ光を照射することで前述したトリミング溝が形成される。

裏電極７は、Ａｇ系ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものや、Ｎｉ／Ｃｒ等をスパッタや蒸着により薄膜形成した導電膜からなり、この裏電極７は絶縁基板２の裏面のほぼ全体を覆うように形成されている。

端面電極８は絶縁基板２の一端面（図示左端面）にＮｉ／Ｃｒ等をスパッタしたものであり、この端面電極８は第１表電極３と裏電極７を導通するように形成されている。

補助端面電極９は裏電極７と同じＡｇ系やＮｉ／Ｃｒ等の裏電極７と同じ導電材料からなり、この補助端面電極９は裏電極７から絶縁基板２の他端面（図示右端面）の途中位置まで延びているが、補助端面電極９の先端と第２外部電極１１との間には十分な離反距離が確保されている。

第１外部電極１０と第２外部電極１１は、電解メッキによって形成されたはんだ喰われし難いＮｉメッキ層と、Ｎｉメッキ層の表面に形成されたＳｎやＡｕやＣｕ等の外部接続し易いメッキ層との多層構造からなり、これら第１外部電極１０と第２外部電極１１は同じメッキ工程で同時に形成される。第１外部電極１０は第１表電極３と端面電極８と裏電極７および補助端面電極９を覆うように形成されており、後述するように、チップ抵抗器１を回路基板に実装する際に、回路基板の配線パターンに第１外部電極１０が半田付けされるようになっている。また、第２外部電極１１は第２表電極４を覆うように形成されており、チップ抵抗器１を回路基板に実装する際に、この第２外部電極１１に対してワイヤ等の接続導体が接続されるようになっている。

次に、上述の如く構成されたチップ抵抗器１の製造方法について、図３〜図５を参照しながら説明する。なお、図３（ａ）〜（ｆ）は大判基板や短冊状基板等を表面側から見た平面図、図４（ａ）〜（ｆ）は大判基板や短冊状基板等を裏面側から見た裏面図、図５（ａ）〜（ｆ）は図３（ａ）〜（ｆ）の長手方向中央部に沿った断面図をそれぞれ示している。

まず、絶縁基板２が多数個取りされる大判基板２０Ａを準備する。この大判基板２０Ａの表面に分割溝は設けられていないが、大判基板２０Ａの裏面には断面Ｖ字形状の１次分割溝２１と２次分割溝２２が格子状に設けられており、両分割溝２１，２２によって区切られたマス目の１つ１つが１個分のチップ領域となる。このような大判基板２０Ａの形成方法として、大判基板２０Ａに焼成する前のグリーンシートに断面Ｖ字状の金型を型押しする方法も可能であるが、大判基板２０Ａに１回目のレーザ光照射によって所定深さのＶ字状溝を形成した後、レーザ光の焦点位置を調整した状態でＶ字状溝をなぞるように２回目のレーザ光照射を行うようにすると、溝深さが深い１次分割溝２１を容易に形成することができて好ましい。なお、図３〜図５には１個分のチップ領域に相当する大判基板２０Ａが代表して示されているが、実際は多数個分のチップ領域に相当する大判基板に対して以下に説明する各工程が一括して行われる。

すなわち、大判基板２０Ａの裏面にＡｇを主成分とするＡｇ系ペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成することにより、図４（ａ）と図５（ａ）に示すように、２次分割溝２２で挟まれた領域内に１次分割溝２１を跨いで帯状に延びる裏電極７を形成する。これにより、１次分割溝２１の内部に裏電極７と同一の導電材料が充填される。なお、スパッタまたは蒸着によって裏電極７を薄膜形成するようにしても良く、その場合は、後工程で行われる１次分割前の大判基板に対して、１次分割溝２１と２次分割溝２２を含めて大判基板２０Ａの裏面全体を覆うように裏電極７が形成される。

次に、大判基板２０Ａの表面にＡｇを主成分とするＡｇ系ペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成することにより、図３（ｂ）と図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、大判基板２０Ａの表面に所定間隔を存して対向する矩形状の表電極２３を複数形成する。これら表電極２３は、大判基板２０Ａの裏面側に設けられた１次分割溝２１と２次分割溝２２を投影したチップ領域内に１次分割溝２１を跨ぐように形成されており、後述するように、大判基板２０Ａを１次分割溝２１に沿ってブレイク（１次分割）することにより、表電極２３は２分されて第１表電極３と第２表電極４になる。

次に、大判基板２０Ａの表面に酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成することにより、図３（ｃ）と図４（ｃ）および図５（ｃ）に示すように、対をなす表電極２３間を橋絡する複数の抵抗体５を形成する。

次に、抵抗体５の上からガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成することにより、抵抗体５を覆うアンダーコート層を形成した後、このアンダーコート層の上からトリミング溝を形成して抵抗体５の抵抗値を調整する。しかる後、アンダーコート層の上からエポキシ系樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化することにより、図３（ｄ）と図４（ｄ）および図５（ｄ）に示すように、抵抗体５を覆う２層構造の保護層６を形成する。

次に、大判基板２０Ａに断面Ｖ字状の１次分割溝２１を開くような曲げ応力を加え、大判基板２０Ａを１次分割溝２１に沿って短冊状基板２０Ｂに１次分割することにより、１次分割溝２１に跨る表電極２３を２分して短冊状基板２０Ｂの表面両端部に第１表電極３と第２表電極４を形成する。しかる後、短冊状基板２０Ｂの一方の分割面にＮｉ／Ｃｒをスパッタすることにより、図３（ｅ）と図４（ｅ）および図５（ｅ）に示すように、短冊状基板２０Ｂの一端面に第１表電極３と裏電極７を導通する端面電極８を形成する。なお、上記１次分割によって１次分割溝２１内に充填されていた導電材料が２分されるため、端面電極８と反対側の短冊状基板２０Ｂの他端面に裏電極７と接続する補助端面電極９が露出する。

次に、図３（ｆ）と図４（ｆ）および図５（ｆ）に示すように、短冊状基板２０Ｂを２次分割溝２２に沿って複数のチップ状基板２０Ｃに２次分割する。その際、厚膜形成された裏電極７が２次分割溝２２内に入り込んでいないため、短冊状基板２０Ｂを２次分割溝２２に沿って容易に分割することができる。また、スパッタや蒸着によって裏電極７を大判基板２０Ａの裏面全体に薄膜形成した場合は、２次分割溝２２内に入り込む裏電極７の膜厚は薄いものとなるため、短冊状基板２０Ｂを２次分割溝２２に沿って容易に分割することができる。

しかる後、これらチップ状基板２０Ｃに対して電解メッキを施してＮｉメッキ層とＳｎメッキ層等を順次形成することにより、第１表電極３と端面電極８と裏電極７および補助端面電極９を覆う第１外部電極１０が形成されると共に、第２表電極４を覆う第２外部電極１１が形成され、図１と図２に示すチップ抵抗器１が多数個取りされる。

このように構成されたチップ抵抗器１は、図６に示すように、段差のある回路基板３０上に半田付けとワイヤボンディングとを併用して実装可能となっている。この回路基板３０には第１配線パターン３１と第２配線パターン３２とが段違いの面上に設けられており、チップ抵抗器１は、下段側の第１配線パターン３１上に搭載された状態で第１外部電極１０が半田３３にて固着されると共に、第２外部電極１１がワイヤ３４を介して上段側の第２配線パターン３２に接続される。なお、第２外部電極１１と第２配線パターン３２が同一平面上にある場合は、接続導体としてワイヤ３４の代わりに板状部材を用いることも可能である。

ここで、本実施形態例に係るチップ抵抗器１は、絶縁基板２の長手方向における一端面に半田接続用の端面電極８が形成されているだけでなく、端面電極８と反対側に位置する絶縁基板２の他端面にも半田接続用の補助端面電極９が形成されており、この補助端面電極９が裏電極７と接続してボンディング用の第２外部電極１１から離間しているため、半田の収縮によって絶縁基板の片側が浮き上がるというマンハッタン現象の発生を抑えた安定した姿勢での半田実装が可能となり、その後に第２外部電極１１に対して安定したボンディング接続を行うことができる。なお、チップ抵抗器１は段差のない回路基板にも同様に実装することができ、その場合、回路基板の同一面上の離間位置に設けられた一対の配線パターンに対し、一方の配線パターンに第１外部電極１０を半田３３にて固着すると共に、他方の配線パターンと第２外部電極１１をワイヤ３４を介して接続すれば良い。

以上説明したように、本実施形態例に係るチップ抵抗器１では、絶縁基板２の長手方向における一端面に半田接続用の端面電極８が形成されているだけでなく、端面電極８と反対側に位置する絶縁基板２の他端面にも半田接続用の補助端面電極９が形成されており、この補助端面電極９が裏電極７と接続してボンディング用の第２外部電極１１から離間しているため、半田の収縮によって絶縁基板の片側が浮き上がるというマンハッタン現象の発生を抑えた安定した姿勢での半田実装が可能となり、その後に第２外部電極１１に対して安定したボンディング接続を行うことができる。

また、本実施形態例に係るチップ抵抗器１では、絶縁基板２の他端面と裏面との間に面取り状の切欠き部２ａが形成されており、この切欠き部２ａ内に補助端面電極９の導電材料が充填されているため、半田実装時に、補助端面電極９側に付着した半田３３が絶縁基板２の他端面を伝わってボンディング用の第２外部電極１１と短絡してしまうことを防止できる。しかも、この切欠き部２ａが大判基板２０Ａの裏面に設けられた１次分割溝２１の傾斜面であるため、チップ抵抗器１の製造工程において、１次分割溝２１内に充填されるように裏電極７を形成した後、大判基板２０Ａを１次分割溝２１に沿って短冊状基板２０Ｂに１次分割することにより、切欠き部２ａの内部に充填された補助端面電極９を容易に形成することができる。

ここで、本実施形態例においては、大判基板２０Ａの裏面に１次分割溝２１と２次分割溝２２を格子状に設けているが、少なくとも１次分割溝２１が大判基板２０Ａの裏面に設けられていれば良く、２次分割溝２２については大判基板２０Ａの表面に設けるようにしても良い。このように大判基板２０Ａの裏面と表面に１次分割溝２１と２次分割溝２２を振り分けて形成すると、後工程の１次分割時に不本意に２次分割溝で割れてしまうことを防止することができる。また、大判基板２０Ａの裏面全体を覆うように印刷にて裏電極７を厚膜形成したとしても、裏電極７が２次分割溝２２内に入り込むことがないため、短冊状基板２０Ｂを２次分割溝２２に沿って容易に分割することができる。

なお、上記の実施形態例では、機能素子として抵抗体５を有するチップ抵抗器１に本発明を適用したものについて説明したが、抵抗体以外の機能素子を有するチップ部品にも本発明は適用可能である。

１ チップ抵抗器（チップ部品）
２ 絶縁基板
２ａ 切欠き部
３ 第１表電極
４ 第２表電極
５ 抵抗体（機能素子）
６ 保護層
７ 裏電極
８ 端面電極
９ 補助端面電極
１０ 第１外部電極
１１ 第２外部電極
２０Ａ 大判基板
２０Ｂ 短冊状基板
２０Ｃ チップ状基板
２１ １次分割溝
２２ ２次分割溝
２３ 表電極
３０ 回路基板
３１ 第１配線パターン
３２ 第２配線パターン
３３ 半田
３４ ワイヤ（接続導体）

Claims (3)

1. 直方体形状の絶縁基板と、この絶縁基板の表面における長手方向両端部に形成された第１表電極および第２表電極と、これら第１および第２表電極を橋絡するように形成された機能素子と、この機能素子を覆う保護層と、前記絶縁基板の裏面に形成された裏電極と、前記第１表電極と前記裏電極の一端部を導通するように前記絶縁基板の一端面に形成された端面電極と、前記第１表電極と前記裏電極および前記端面電極の露出面を覆う第１外部電極と、前記第２表電極の露出面を覆う第２外部電極とを備え、前記第２外部電極が接続導体を介して回路基板の配線パターンに接続されるボンディング用外部電極となっているチップ部品において、
   前記絶縁基板の前記端面電極と反対側の他端面に、前記裏電極と接続して前記第２外部電極から離間する補助端面電極が形成されていることを特徴とするチップ部品。
2. 請求項１に記載のチップ部品において、
   前記絶縁基板の他端面と裏面との間に面取り状の切欠き部が形成されており、この切欠き部内に前記補助端面電極が充填されていることを特徴とするチップ部品。
3. 請求項２に記載のチップ部品において、
   前記切欠き部が１次分割溝の傾斜面であると共に、前記裏電極と前記補助端面電極が同一材料からなることを特徴とするチップ部品。
   

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