JP2021077769A - 積層セラミック電子部品及び電子部品実装基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性の高い積層セラミック電子部品及びそれを実装した電子部品実装基板を提供する。【解決手段】積層セラミック電子部品は、セラミック素体と、外部電極と、金属端子と、を具備する。セラミック素体は、第１方向に積層された内部電極と、内部電極が引き出され第１方向に直交する第２方向に向いた端面と、を有する。外部電極は、第２方向に向いた接合面を有し、端面に形成される。金属端子は、第１方向に延び、かつハンダを介して接合面に接合された接合部を有する。接合部は、接合面から第２方向に第１の距離をあけて離間した端部と、接合面から第２方向に第１の距離よりも小さい第２の距離をあけて離間し、接合面から離れる方向に屈曲した屈曲部と、を含み、かつ、接合面に対して１度以上１５度以下の角度をなすように傾いて接合される。【選択図】図５
Description
本発明は、積層セラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品及びそれを実装した電子部品実装基板に関する。
積層セラミックコンデンサは、複数の内部電極が配置されたセラミック素体と、当該素体の表面に形成され内部電極に接続された外部電極とを備え、例えば、ハンダ等によって外部電極を実装基板に接合することで実装基板に実装される。
積層セラミックコンデンサが大型の場合や、セラミック素体に強誘電体材料を用いた場合では、セラミック素体の機械的歪みが実装基板に伝達されて振動音が発生したり、実装基板との接合部等にクラックが生じることがある。
そこで、基板実装後の信頼性を向上させるため、外部電極に基板実装用の金属端子が取り付けられた積層セラミックコンデンサが知られている（例えば特許文献１）。
そこで、基板実装後の信頼性を向上させるため、外部電極に基板実装用の金属端子が取り付けられた積層セラミックコンデンサが知られている（例えば特許文献１）。
上記構成の積層セラミックコンデンサにおいては、外部電極と金属端子とがハンダにより接合されるが、基板実装時や実装後の物理的な衝撃に対して、十分な接合強度が得られないことがあった。また、基板実装時や実装後の温度変化によっても、外部電極とセラミック素体との間や、外部電極と金属端子との間のハンダに、クラックや剥がれなどの欠陥が生じることがあった。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、信頼性の高い積層セラミック電子部品及びそれを実装した電子部品実装基板を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層セラミック電子部品は、セラミック素体と、外部電極と、金属端子と、を具備する。
上記セラミック素体は、第１方向に積層された内部電極と、上記内部電極が引き出され上記第１方向に直交する第２方向に向いた端面と、を有する。
上記外部電極は、上記第２方向に向いた接合面を有し、上記端面に形成される。
上記金属端子は、上記第１方向に延び、かつハンダを介して上記接合面に接合された接合部を有する。
上記接合部は、
上記接合面から上記第２方向に第１の距離をあけて離間した端部と、
上記接合面から上記第２方向に上記第１の距離よりも小さい第２の距離をあけて離間し、上記接合面から離れる方向に屈曲した屈曲部と、を含み、かつ、
上記接合面に対して１度以上１５度以下の角度をなすように傾いて接合される。
上記セラミック素体は、第１方向に積層された内部電極と、上記内部電極が引き出され上記第１方向に直交する第２方向に向いた端面と、を有する。
上記外部電極は、上記第２方向に向いた接合面を有し、上記端面に形成される。
上記金属端子は、上記第１方向に延び、かつハンダを介して上記接合面に接合された接合部を有する。
上記接合部は、
上記接合面から上記第２方向に第１の距離をあけて離間した端部と、
上記接合面から上記第２方向に上記第１の距離よりも小さい第２の距離をあけて離間し、上記接合面から離れる方向に屈曲した屈曲部と、を含み、かつ、
上記接合面に対して１度以上１５度以下の角度をなすように傾いて接合される。
この構成では、金属端子の接合部が１度以上１５度以下の角度をなすように傾いて接合される。これにより、端部において第１の距離に相当する十分な厚みのハンダを設けることができ、端部においてハンダによる接合強度を十分に確保することができる。また、屈曲部も、端部よりはハンダの厚みは薄いものの、ハンダを介して接合される。これにより、接合部全体におけるハンダ量を抑制しつつも、ハンダによる接合強度を十分に確保することができる。さらに、接合部全体のハンダ量を規制できることで、熱付加時におけるハンダの熱応力による影響を低減でき、ハンダにおけるクラック等の欠陥を抑制できる。したがって、上記構成により、外部電極と金属端子との接合強度が高く、信頼性の高い積層セラミック電子部品を得ることができる。
上記接合部は、上記接合面に対して５度以上１０度以下の角度をなすように傾いて接合されてもよい。
これにより、ハンダの全体量を抑制しつつも、ハンダによってより高い接合強度が得られる。したがって、信頼性のより高い積層セラミック電子部品を得ることができる。
これにより、ハンダの全体量を抑制しつつも、ハンダによってより高い接合強度が得られる。したがって、信頼性のより高い積層セラミック電子部品を得ることができる。
本発明の他の形態に係る電子部品実装基板は、積層セラミック電子部品と、上記積層セラミック電子部品が実装された基板と、を具備する。
上記積層セラミック電子部品は、セラミック素体と、外部電極と、金属端子と、を有する。
上記セラミック素体は、第１方向に積層された内部電極と、上記内部電極が引き出され上記第１方向に直交する第２方向に向いた端面と、を有する。
上記外部電極は、上記第２方向に向いた接合面を有し、上記端面に形成される。
上記金属端子は、上記第１方向に延び、かつハンダを介して上記接合面に接合された接合部を有する。
上記接合部は、
上記接合面から上記第２方向に第１の距離をあけて離間した端部と、
上記接合面から上記第２方向に上記第１の距離よりも小さい第２の距離をあけて離間し、上記接合面から離れる方向に屈曲した屈曲部と、を含み、
上記接合面に対して１度以上１５度以下の角度をなすように傾いて接合される。
上記積層セラミック電子部品は、セラミック素体と、外部電極と、金属端子と、を有する。
上記セラミック素体は、第１方向に積層された内部電極と、上記内部電極が引き出され上記第１方向に直交する第２方向に向いた端面と、を有する。
上記外部電極は、上記第２方向に向いた接合面を有し、上記端面に形成される。
上記金属端子は、上記第１方向に延び、かつハンダを介して上記接合面に接合された接合部を有する。
上記接合部は、
上記接合面から上記第２方向に第１の距離をあけて離間した端部と、
上記接合面から上記第２方向に上記第１の距離よりも小さい第２の距離をあけて離間し、上記接合面から離れる方向に屈曲した屈曲部と、を含み、
上記接合面に対して１度以上１５度以下の角度をなすように傾いて接合される。
以上のように、本発明によれば、信頼性の高い積層セラミック電子部品及びそれを実装した電子部品実装基板を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は全図において共通である。
図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は全図において共通である。
［積層セラミックコンデンサ１０の基本構成］
図１〜３は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０を示す図である。図１は、積層セラミックコンデンサ１０の斜視図である。図２は、積層セラミックコンデンサ１０の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図３は、積層セラミックコンデンサ１０の図１のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
図１〜３は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０を示す図である。図１は、積層セラミックコンデンサ１０の斜視図である。図２は、積層セラミックコンデンサ１０の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図３は、積層セラミックコンデンサ１０の図１のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
積層セラミックコンデンサ１０は、セラミック素体１１と、外部電極１４と、金属端子１５と、を具備する。積層セラミックコンデンサ１０は、セラミック素体１１の表面に外部電極１４が形成され、外部電極１４の表面にハンダ１６を介して金属端子１５が接合された構成を有する。
セラミック素体１１は、Ｘ軸方向を向いた２つの端面１１ａと、Ｙ軸方向を向いた２つの側面１１ｂと、Ｚ軸方向を向いた２つの主面１１ｃとを有する。端面１１ａには、外部電極１４が形成される。セラミック素体１１の各面を接続する稜部は面取りされていてもよい。セラミック素体１１は、例えば、Ｘ軸方向に沿った長さが３ｍｍ以上、Ｙ軸方向に沿った長さが２ｍｍ以上で構成される。
なお、セラミック素体１１は、図１〜３に示すような直方体形状でなくてもよい。例えば、セラミック素体１１の各面は曲面であってもよく、セラミック素体１１は全体として丸みを帯びた形状であってもよい。
なお、セラミック素体１１は、図１〜３に示すような直方体形状でなくてもよい。例えば、セラミック素体１１の各面は曲面であってもよく、セラミック素体１１は全体として丸みを帯びた形状であってもよい。
セラミック素体１１は、容量形成部１７と、保護部１８と、を有する。容量形成部１７は、第１内部電極１２及び第２内部電極１３がセラミック層１９を介して交互にＺ軸方向に積層された構成を有する。保護部１８は、容量形成部１７のＺ軸方向を向いた両主面の全領域と、Ｙ軸方向を向いた両側面の全領域とをそれぞれ覆っている。
第１内部電極１２は、一方の端面１１ａに引き出され、他方の端面１１ａから離間している。第２内部電極１３は、一方の端面１１ａから離間しており、他方の端面１１ａに引き出されている。
内部電極１２，１３は、典型的にはニッケル（Ｎｉ）を主成分として構成され、積層セラミックコンデンサ１０の内部電極として機能する。なお、内部電極１２，１３は、ニッケル以外に、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）の少なくとも１つを主成分としていてもよい。
セラミック層１９は、誘電体セラミックスによって形成されている。セラミック層１９は、容量形成部１７における容量を大きくするために、高誘電率の誘電体セラミックスで形成される。上記高誘電率の誘電体セラミックスとして、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系材料の多結晶体、つまりバリウム（Ｂａ）及びチタン（Ｔｉ）を含むペロブスカイト構造の多結晶体が用いられる。これにより、大容量の積層セラミックコンデンサ１０が得られる。
なお、セラミック層１９は、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）系、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）系、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉＯ３）系、ジルコン酸カルシウム（ＣａＺｒＯ３）系、チタン酸ジルコン酸カルシウム（Ｃａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）系、ジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ３）系、酸化チタン（ＴｉＯ２）系などで形成されてもよい。
保護部１８も、誘電体セラミックスで形成されている。保護部１８を形成する材料は、絶縁性セラミックスであればよいが、セラミック層１９と同様の誘電体セラミックスを用いることにより、セラミック素体１１における内部応力が抑制される。
保護部１８は、容量形成部１７におけるＸ軸方向両端面以外の面を被覆する。保護部１８は、主に、容量形成部１７の周囲を保護し、内部電極１２，１３の絶縁性を確保する機能を有する。
以下、保護部１８の両主面１１ｃ側の領域をカバー領域、両側面１１ｂ側の領域をサイドマージン領域と称する。
保護部１８は、容量形成部１７におけるＸ軸方向両端面以外の面を被覆する。保護部１８は、主に、容量形成部１７の周囲を保護し、内部電極１２，１３の絶縁性を確保する機能を有する。
以下、保護部１８の両主面１１ｃ側の領域をカバー領域、両側面１１ｂ側の領域をサイドマージン領域と称する。
外部電極１４は、セラミック素体１１の両端面１１ａにそれぞれ形成される。一方の外部電極１４は、一方の端面１１ａに引き出された第１内部電極１２と接続され、他方の外部電極１４は、他方の端面１１ａに引き出された第２内部電極１３と接続される。外部電極１４は、Ｘ軸方向に向いた接合面１４ａを有する。
外部電極１４は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属を主成分とした導電性ペーストを焼き付けた焼結膜として構成される。外部電極１４は、主成分の他、導電性ペースト由来のガラス等が含まれている。なお、外部電極１４は、ニッケル、銅以外に、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）の少なくとも１つを主成分としていてもよい。
導電性ペーストの塗布方法としては、スクリーン印刷法やロール転写法が用いられる。これにより、端面１１ａのみに電極材料を塗布することができる。あるいは、ディップ工法を用いてもよい。これにより、両端面１１ａだけでなく、両側面１１ｂや両主面１１ｃにも導電性ペーストが付着し得る。
上記の構成により、積層セラミックコンデンサ１０では、金属端子１５を介して２つの外部電極１４の間に電圧が印加されると、第１内部電極１２と第２内部電極１３との間の複数のセラミック層１９に電圧が加わる。これにより、積層セラミックコンデンサ１０では、２つの外部電極１４間の電圧に応じた電荷が蓄えられる。
金属端子１５は、後述する基板５０に積層セラミックコンデンサ１０を実装するための端子であり、例えば板状のリードフレームとして構成される。金属端子１５は、外部電極１４の接合面１４ａに接合され、Ｙ軸方向に沿って配列している。金属端子１５は、隣接する金属端子１５間を接続する接続部を含んでいてもよく、この接続部によって複数の金属端子１５が一体に構成されていてもよい。また、金属端子１５の数も図示の例に限定されない。
金属端子１５は、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）等を主成分とした金属材料や、これらを含む合金で形成される。金属端子１５は、例えばメッキ処理されていなくてもよいし、メッキ処理されていてもよい。
ハンダ１６は、外部電極１４と金属端子１５とを接合する。各ハンダ１６は、例えば各金属端子１５に対応して形成される。ハンダ１６は、例えば金属端子１５と外部電極１４の間に挟まれるように形成される。
ハンダ１６は、例えば、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、金（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）のうちの２種類以上の金属元素を含んでいてもよい。ハンダ１６は、例えば、融点が２３０℃以上の高温ハンダであってもよい。高温ハンダの例としては、Ｓｎ−Ｓｂ系及びＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系等が挙げられる。高温ハンダにより、図示しない回路基板へのリフロー時にハンダ１６が溶融するといった不具合を防止することができる。
以下、積層セラミックコンデンサ１０が実装された基板５０を含む電子部品実装基板１００の構成について説明する。
［電子部品実装基板の構成］
図４は、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０を備えた電子部品実装基板１００を示す図であり、図２に対応するＹ軸方向から見た断面図である。
電子部品実装基板１００は、積層セラミックコンデンサ１０と、基板５０と、合金実装部５５と、を備える。
図４は、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０を備えた電子部品実装基板１００を示す図であり、図２に対応するＹ軸方向から見た断面図である。
電子部品実装基板１００は、積層セラミックコンデンサ１０と、基板５０と、合金実装部５５と、を備える。
基板５０は、例えば、略矩形板状のインターポーザ基板として構成される。基板５０は、例えば、積層セラミックコンデンサ１０を実装可能に構成された第１実装面５１と、第１実装面５１に配置された接続電極５２と、他の回路基板等に接続されることが可能な第２実装面５３と、第２実装面５３に配置された実装電極５４と、を有する。接続電極５２及び実装電極５４は、ランドとして構成される。接続電極５２と実装電極５４との間は、例えば、基板５０を貫通する図示しない接続導体によって電気的に接続されている。基板５０は、例えば実装電極５４を介して図示しない回路基板等に接続される。
合金実装部５５は、積層セラミックコンデンサ１０の金属端子１５と基板５０とを接合する。合金実装部５５は、例えば、融点が２３０℃以上の高温ハンダであってもよい。高温ハンダの例としては、Ｓｎ−Ｓｂ系及びＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系等が挙げられる。高温ハンダにより、図示しない回路基板へのリフロー時に合金実装部５５が溶融するといった不具合を防止することができる。
さらに、本実施形態の電子部品実装基板１００は、セラミック素体１１の主面１１ｃと第１実装面５１とを接着する接着部材５６を備えていてもよい。接着部材５６は、第１実装面５１における複数の接続電極５２間の領域に配置される。接着部材５６は、例えば熱硬化性合成樹脂を主成分とした接着剤や、熱硬化性合成樹脂にガラスフィラー等の補強フィラーを含有させたものを主成分として接着剤で構成される。接着部材５６により、積層セラミックコンデンサ１０を第１実装面５１に対して容易に位置決めできるとともに、積層セラミックコンデンサ１０と第１実装面５１とを強固に接合することができる。
基板５０に積層セラミックコンデンサ１０を実装する際には、一例として、まず、接着部材５６が配置された基板５０の第１実装面５１上に、金属端子１５及びハンダ１６を有さない状態の積層セラミックコンデンサ１０を配置する。続いて、外部電極１４の接合面１４ａ及び第１実装面５１の接続電極５２上にハンダを塗布する。続いて、金属端子１５を接合面１４ａ及び接続電極５２の双方に接続するように配置し、リフロー炉等で当該ハンダを溶融させる。その後、冷却することで当該ハンダが凝固し、ハンダ１６及び合金実装部５５が形成される。
このように、積層セラミックコンデンサ１０は、金属端子１５が外部電極１４にハンダ付けされた構成を有するが、基板５０への実装後においても、金属端子１５と外部電極１４との十分な接合強度が求められる。また、積層セラミックコンデンサ１０は、リフロー時の高温環境や、実装後のヒートサイクルなどの熱衝撃に曝されることがある。このため、大きな熱衝撃に対しても信頼性の高い積層セラミックコンデンサ１０が求められる。以下、高い信頼性を得るための積層セラミックコンデンサ１０の詳細な構成について説明する。
［積層セラミックコンデンサ１０の詳細な構成］
図５は、図２の要部を拡大して示す図である。
図２及び図５に示すように、金属端子１５は、例えば、厚みｔの金属板を階段状に折り曲げて形成される。厚みｔは、積層セラミックコンデンサ１０のサイズ、金属端子１５の材質等に応じて設定できるが、例えば０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることができる。これにより、金属端子１５として十分な強度を得ることができる。
図５は、図２の要部を拡大して示す図である。
図２及び図５に示すように、金属端子１５は、例えば、厚みｔの金属板を階段状に折り曲げて形成される。厚みｔは、積層セラミックコンデンサ１０のサイズ、金属端子１５の材質等に応じて設定できるが、例えば０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることができる。これにより、金属端子１５として十分な強度を得ることができる。
金属端子１５は、Ｚ軸方向に延び、かつハンダ１６を介して接合面１４ａに接合された接合部１５１を有する。「接合部１５１がＺ軸方向に延びる」とは、接合部１５１が全体としてＺ軸方向に延びていることを意味し、より具体的にはＺ軸方向のベクトル成分を含む方向に延びていることを意味する。金属端子１５は、接合部１５１からＸ軸方向の外方に延び、さらにＺ軸方向下方に折れ曲がり、さらにＸ軸方向外方に折れ曲がった形状として図示されているが、基板５０に適切に実装できればこの構成に限定されない。
接合部１５１は、Ｚ軸方向上方における端部１５２と、端部１５２よりもＺ軸方向下方に位置し、接合面１４ａから離れる方向に屈曲する屈曲部１５３と、を含む。接合部１５１は、端部１５２からＺ軸方向下方に延び、屈曲部１５３に到る領域として構成される。屈曲部１５３は、接合部１５１における下端部を構成する。なお、「Ｚ軸方向下方」とは、基板５０に向かう方向を示し、「Ｚ軸方向上方」とは、その反対方向を示すものとする。
接合部１５１の延在方向における長さＬは、積層セラミックコンデンサ１０のサイズ等に応じて設定できるが、例えば０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とすることができる。これにより、接合部１５１として十分な長さを確保でき、ハンダ１６によって十分な接合強度を得ることができる。
接合部１５１と、これに対向する接合面１４ａとの間には、上述のようにハンダ１６が存在する。このハンダ１６によって、接合部１５１が接合面１４ａに接合される。
端部１５２は、接合面１４ａからＸ軸方向に第１の距離Ｄ１をあけて離間する。第１の距離Ｄ１は、端部１５２と接合面１４ａとの間の、Ｘ軸方向に最も離れた距離とする。つまり、端部１５２と接合面１４ａとの間には、第１の距離Ｄ１に相当する厚みのハンダ１６が存在する。第１の距離Ｄ１は、積層セラミックコンデンサ１０のサイズ等に応じて設定できるが、例えば０．０５ｍｍ以上０．２８ｍｍ以下とすることができる。
一方で、屈曲部１５３は、接合面１４ａからＸ軸方向に第２の距離Ｄ２をあけて離間する。第２の距離Ｄ２は、屈曲部１５３と接合面１４ａとの間の、Ｘ軸方向に最も小さい距離とする。つまり、屈曲部１５３と接合面１４ａとの間には、第２の距離Ｄ２に相当する厚みのハンダ１６が存在する。第２の距離Ｄ２も、積層セラミックコンデンサ１０のサイズ等に応じて設定できるが、例えば０．０１ｍｍ以上０．０２ｍｍ以下とすることができる。
接合部１５１は、接合面１４ａに対して１度以上１５度以下の角度θをなすように傾いて接合される。角度θは、接合面１４ａと、端部１５２及び屈曲部１５３を通る仮想的な直線とのなす角度として定義される。角度θは、上述の第１の距離Ｄ１及び第２の距離Ｄ２に加えて、接合部１５１の長さＬを用いて算出することができる。
これにより、端部１５２において第１の距離Ｄ１に相当する十分な厚みのハンダ１６を設けることができ、端部１５２においてハンダ１６による接合強度を十分に確保することができる。また、屈曲部１５３も、端部１５２よりはハンダ１６の厚みが薄いものの、ハンダ１６によって確実に接合される。これにより、ハンダ１６の全体量を抑制しつつも、端部１５２から屈曲部１５３に到る接合部１５１全体がハンダ１６によって接合され、ハンダ１６によって十分な接合強度を確保することができる。加えて、接合部１５１と接合面１４ａとの角度θを１度以上１５度以下とすることで、後述する実施例において示すように、接合面１４ａから接合部１５１を離間させる向きの外力が付加された場合にも、接合部１５１の接合面１４ａからの剥離を効果的に抑制することができる。
さらに、ハンダ１６の全体量を抑制できることで、熱付加時におけるハンダ１６の熱応力による影響を低減できる。これにより、ハンダ１６やその近傍のセラミック素体１１等におけるクラック等の欠陥を抑制できる。したがって、上記構成により、外部電極１４と金属端子１５との接合強度が高く、クラック等の欠陥の少ない、信頼性の高い積層セラミックコンデンサ１０を得ることができる。
接合部１５１は、より好ましくは、接合面１４ａに対して５度以上１０度以下の角度をなすように傾いて接合される。これにより、上述の、ハンダ１６の全体量を抑制しつつもハンダ１６によって十分な接合強度が得られる効果が、一層確実に発揮される。したがって、信頼性のより高い積層セラミックコンデンサ１０を得ることができる。
［積層セラミックコンデンサ１０の製造方法］
図６は、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法を示すフローチャートである。図７及び８は、積層セラミックコンデンサ１０の製造過程を示す図である。以下、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法について、図６に沿って、図７及び８を適宜参照しながら説明する。
図６は、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法を示すフローチャートである。図７及び８は、積層セラミックコンデンサ１０の製造過程を示す図である。以下、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法について、図６に沿って、図７及び８を適宜参照しながら説明する。
（ステップＳ０１：セラミック素体作製）
ステップＳ０１では、容量形成部１７を形成するための第１セラミックシート１０１及び第２セラミックシート１０２と、保護部１８のカバー領域を形成するための第３セラミックシート１０３と、を準備する。そして、図７に示すように、これらのセラミックシート１０１，１０２，１０３を積層し、未焼成のセラミック素体１１１を作製する。
ステップＳ０１では、容量形成部１７を形成するための第１セラミックシート１０１及び第２セラミックシート１０２と、保護部１８のカバー領域を形成するための第３セラミックシート１０３と、を準備する。そして、図７に示すように、これらのセラミックシート１０１，１０２，１０３を積層し、未焼成のセラミック素体１１１を作製する。
セラミックシート１０１，１０２，１０３は、誘電体セラミックスを主成分とする未焼成の誘電体グリーンシートとして構成される。セラミックシート１０１，１０２，１０３は、例えば、ロールコーターやドクターブレードなどを用いてシート状に成形される。セラミックシート１０１，１０２，１０３の厚さは適宜調整可能である。
図７に示すように、第１セラミックシート１０１には第１内部電極１２に対応する未焼成の第１内部電極１１２が形成され、第２セラミックシート１０２には第２内部電極１３に対応する未焼成の第２内部電極１１３が形成されている。なお、保護部１８のカバー領域に対応する第３セラミックシート１０３には内部電極が形成されていない。
内部電極１１２，１１３は、任意の導電性ペーストをセラミックシート１０１，１０２に塗布することによって形成することができる。導電性ペーストの塗布方法は、公知の技術から任意に選択可能である。例えば、導電性ペーストの塗布には、スクリーン印刷法やグラビア印刷法を用いることができる。
図７に示す未焼成のセラミック素体１１１では、セラミックシート１０１，１０２が交互に積層され、そのＺ軸方向上下面にカバー領域に対応する第３セラミックシート１０３が積層される。なお、セラミックシート１０１，１０２，１０３の枚数は図７に示す例に限定されない。
未焼成のセラミック素体１１１は、セラミックシート１０１，１０２，１０３を圧着することにより一体化される。セラミックシート１０１，１０２，１０３の圧着には、例えば、静水圧加圧や一軸加圧などを用いることが好ましい。これにより、セラミック素体１１１を高密度化することが可能である。
図８は、ステップＳ０１で得られる未焼成のセラミック素体１１１の斜視図である。未焼成のセラミック素体１１１は、セラミック層１１９の間に内部電極１１２，１１３が交互に積層された容量形成部１１７を有し、Ｘ軸方向両端面１１１ａに内部電極１１２，１１３が露出している。未焼成のセラミック素体１１１では、容量形成部１１７の周囲に保護部１１８が形成されており、Ｙ軸方向両側面１１１ｂ及びＺ軸方向両主面１１１ｃから内部電極１１２，１１３が露出していない。
なお、以上では１つのセラミック素体１１に相当する未焼成のセラミック素体１１１について説明したが、実際には、個片化されていない大判のシートとして構成された積層シートが形成され、セラミック素体１１１ごとに個片化される。
（ステップＳ０２：焼成）
ステップＳ０２では、ステップＳ０１で得られた未焼成のセラミック素体１１１を焼結させることにより、図１〜３に示すセラミック素体１１を作製する。つまり、ステップＳ０２により、容量形成部１１７が容量形成部１７になり、保護部１１８が保護部１８になる。
ステップＳ０２では、ステップＳ０１で得られた未焼成のセラミック素体１１１を焼結させることにより、図１〜３に示すセラミック素体１１を作製する。つまり、ステップＳ０２により、容量形成部１１７が容量形成部１７になり、保護部１１８が保護部１８になる。
ステップＳ０２における焼成温度は、セラミック素体１１１の焼結温度に基づいて決定可能である。例えば、誘電体セラミックスとしてチタン酸バリウム系材料を用いる場合には、焼成温度を１０００〜１３００℃程度とすることができる。また、焼成は、例えば、還元雰囲気下、又は低酸素分圧雰囲気下において行うことができる。
（ステップＳ０３：外部電極形成）
ステップＳ０３では、ステップＳ０２で得られたセラミック素体１１の端面１１ａに外部電極１４を形成する。
ステップＳ０３では、ステップＳ０２で得られたセラミック素体１１の端面１１ａに外部電極１４を形成する。
より詳細に、ステップＳ０３では、まず、セラミック素体１１の両端面１１ａに未焼成の電極材料を塗布する。電極材料としては、例えばニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）等の金属粉とガラスフリット等を含む導電性ペーストが用いられる。
塗布方法としては、スクリーン印刷法やロール転写法が用いられる。これにより、端面１１ａのみに電極材料を塗布することができる。あるいは、ディップ工法を用いてもよい。これにより、両端面１１ａだけでなく、両側面１１ｂや両主面１１ｃにも電極材料が付着し得る。
塗布方法としては、スクリーン印刷法やロール転写法が用いられる。これにより、端面１１ａのみに電極材料を塗布することができる。あるいは、ディップ工法を用いてもよい。これにより、両端面１１ａだけでなく、両側面１１ｂや両主面１１ｃにも電極材料が付着し得る。
塗布された未焼成の電極材料を、例えば、還元雰囲気下、又は低酸素分圧雰囲気下において焼成する。これにより、内部電極１２，１３と接続された外部電極１４が形成される。
（ステップＳ０４：金属端子接合）
ステップＳ０４では、複数の金属端子１５を外部電極１４の接合面１４ａに接合する。
ステップＳ０４では、複数の金属端子１５を外部電極１４の接合面１４ａに接合する。
まず、複数の金属端子１５を準備する。図２及び図５を参照し、金属端子１５は、例えば厚みｔを有する所望の形状のリードフレームである。金属端子１５の数は特に限定されない。金属端子１５は、端部１５２及び屈曲部１５３を含む接合部１５１を有するように、予め所定の位置で折り曲げられている。接合部１５１の延在方向における長さは、所定の長さＬになるように調整される。
続いて、各金属端子１５を、端子接合用ハンダを用いて接合面１４ａに接合する。まず、溶融した状態の端子接合用ハンダを、接合面１４ａの所定位置に塗布する。端子接合用ハンダは、例えば金属端子１５毎に塗布される。
続いて、溶融した状態の端子接合用ハンダ上に、金属端子１５の接合部１５１を配置する。このとき、金属端子１５の接合部１５１は、接合面１４ａに対して１度以上１５度以下の角度θをなすように傾いて接合される。具体的には、端部１５２を接合面１４ａからＸ軸方向に第１の距離Ｄ１をあけて離間するように配置し、屈曲部１５３を接合面１４ａからＸ軸方向に第１の距離Ｄ１よりも小さい第２の距離Ｄ２をあけて配置する。これらの第１の距離Ｄ１及び第２の距離Ｄ２は、接合部１５１と接合面１４ａのなす角度θが１度以上１５度以下となるように調整される。またこのとき、金属端子１５の屈曲部１５３等における屈曲の角度が調整されてもよい。
そして、端子接合用ハンダが冷却され固化することで、ハンダ１６が形成され、金属端子１５が外部電極１４の接合面１４ａに接合される。
なお、上述のように、ステップＳ０４の金属端子１５の接合は、基板５０への金属端子１５の接合と同時に行われてもよい。すなわち、まず接着部材５６によってセラミック素体１１を基板５０に接着し、続いてハンダによって金属端子１５を接合面１４ａ及び基板５０の第１実装面５１にそれぞれ接合する。これにより、ステップＳ０４の金属端子１５の接合と電子部品実装基板１００の作製とを同時に行うことができる。
以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。
［実施例］
上述の製造方法に基づいて、実施例１〜８及び比較例１〜２に係るセラミック素体を作製した。これらのセラミック素体は、Ｘ軸方向に沿った寸法が２５ｍｍ、Ｙ軸方向に沿った寸法が３０ｍｍ、及びＺ軸方向に沿った厚み寸法が４．５ｍｍであった。続いて、セラミック素体の端面に、銅を主成分としガラスフリットを含有した導電性ペーストを塗布して焼き付け、外部電極を形成した。外部電極のＸ軸方向に沿った厚さは０．０２ｍｍであった。続いて、外部電極が形成されたセラミック素体を、インターポーザ基板上にエポキシ樹脂系接着剤で接着した。
上述の製造方法に基づいて、実施例１〜８及び比較例１〜２に係るセラミック素体を作製した。これらのセラミック素体は、Ｘ軸方向に沿った寸法が２５ｍｍ、Ｙ軸方向に沿った寸法が３０ｍｍ、及びＺ軸方向に沿った厚み寸法が４．５ｍｍであった。続いて、セラミック素体の端面に、銅を主成分としガラスフリットを含有した導電性ペーストを塗布して焼き付け、外部電極を形成した。外部電極のＸ軸方向に沿った厚さは０．０２ｍｍであった。続いて、外部電極が形成されたセラミック素体を、インターポーザ基板上にエポキシ樹脂系接着剤で接着した。
厚みｔが０．１ｍｍ、長手方向（延在方向）の長さが５．０ｍｍ、幅が１．２ｍｍの金属板を加工して、接合部の長さＬが１ｍｍとなる階段状の金属端子を準備した。続いて、外部電極のＸ軸方向に向いた接合面と、インターポーザ基板の接続電極に、適量のハンダを塗布した。そして、ハンダ上に金属端子を配置した。
このとき、実施例１〜８及び比較例１〜２のサンプルのそれぞれについて、金属端子の接合部における接合面に対する第１の距離Ｄ１，第２の距離Ｄ２及び角度θを、表１に示すように調整した。上述のように、第１の距離Ｄ１は、金属端子の端部と接合面との間の最も大きい距離である。第２の距離Ｄ２は、屈曲部と接合面との間の最も小さい距離である。角度θは、接合部の長さＬと、第１の距離Ｄ１及び第２の距離Ｄ２とに基づいて算出した、接合面に対する接合部の角度である。
さらに、積層セラミックコンデンサ及びインターポーザ基板を加熱することで、ハンダを介して金属端子を外部電極及びインターポーザ基板の双方に接合した。なお、各サンプルの金属端子は、試験のため、各接合面に対して１つずつ設けた。これにより、実施例１〜８及び比較例１〜２の電子部品実装基板を作製した。
引張試験機（メーカー：今田製作所 型番：引張圧縮試験機 SDT502CA）により、各サンプルの金属端子を、接合面に対して垂直な方向に引っ張り、金属端子の剥離した際の強度（剥離強度と称する）を測定した。この結果を表１に示す。この試験では、剥離強度が１５Ｎ以上のサンプルをＡ、１０Ｎ以上１５Ｎ未満のサンプルをＢ、１０Ｎ未満のサンプルをＣと評価した。
表１に示すように、角度θが１度以上１５度以下である実施例１〜８の電子部品実装基板では、いずれも剥離強度がＡ又はＢ評価であった。これにより、角度θが１度以上１５度以下である電子部品実装基板の金属端子は、接合面から垂直な向きの外力に対して高い接合強度を有することが確認された。
特に、角度θが５度以上１０度以下である実施例３〜５の電子部品実装基板では、いずれも剥離強度がＡ評価であった。これにより、角度θが５度以上１０度以下である電子部品実装基板は、上記外力に対してより高い接合強度を有することが確認された。なお実施例３〜５では、Ｚ軸方向及びＹ軸方向における中央部の位置において、外部電極の厚さ＜ハンダの厚さ＜金属端子の厚さの大小関係であった。
また、実施例１〜８の電子部品実装基板については、いずれも第２の距離Ｄ２が０．０１ｍｍ以上０．０２ｍｍ以下であって、０．００ｍｍより大きく、屈曲部と接合面との間にハンダが存在していた。この結果により、第２の距離Ｄ２を０．００ｍｍより大きくし、さらに角度θを１度以上１５度以下とすることにより、十分な接合強度が確保できることが確認された。
一方、角度θが０．０度である比較例１及び角度θが１６．３度である比較例２の電子部品実装基板では、いずれも、剥離強度がＣ評価であった。これにより、角度θが１度未満及び角度θが１５度よりも大きい電子部品実装基板では、金属端子と接合面との間で十分な接合強度が得られないことが確認された。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば本発明の実施形態は各実施形態を組み合わせた実施形態とすることができる。
上記実施形態では、外部電極が焼結金属膜として構成されると説明したが、これに限定されない。例えば外部電極は、焼結金属膜と、焼結金属膜上に形成された１又は複数のメッキ膜と、を有していてもよい。
上記実施形態では積層セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサ１０について説明したが、本発明は内部電極が積層されたセラミック素体を有する積層セラミック電子部品全般に適用可能である。このような積層セラミック電子部品としては、例えば、チップバリスタ、チップサーミスタ、積層インダクタなどが挙げられる。
上記実施例では、金属端子は試験のため各接合面に対して１つずつ設けたが、金属端子は各接合面に複数個設けられてもよい。この場合、複数個設けられた金属端子の少なくとも１個が実施例で説明したような条件で接合されていれば、上記に記載した効果を十分に得ることができる。
１０…積層セラミックコンデンサ（積層セラミック電子部品）
１１…セラミック素体
１１ａ…端面
１２，１３…内部電極
１４…外部電極
１４ａ…接合面
１５…金属端子
１５１…接合部
１５２…端部
１５３…屈曲部
１６…ハンダ
１１…セラミック素体
１１ａ…端面
１２，１３…内部電極
１４…外部電極
１４ａ…接合面
１５…金属端子
１５１…接合部
１５２…端部
１５３…屈曲部
１６…ハンダ
Claims (3)
- 第１方向に積層された内部電極と、前記内部電極が引き出され前記第１方向に直交する第２方向に向いた端面と、を有するセラミック素体と、
前記第２方向に向いた接合面を有し、前記端面に形成された外部電極と、
前記第１方向に延び、かつハンダを介して前記接合面に接合された接合部を有する金属端子と、
を具備し、
前記接合部は、
前記接合面から前記第２方向に第１の距離をあけて離間した端部と、
前記接合面から前記第２方向に前記第１の距離よりも小さい第２の距離をあけて離間し、前記接合面から離れる方向に屈曲した屈曲部と、を含み、かつ、
前記接合面に対して１度以上１５度以下の角度をなすように傾いて接合される
積層セラミック電子部品。 - 請求項１に記載の積層セラミック電子部品であって、
前記接合部は、前記接合面に対して５度以上１０度以下の角度をなすように傾いて接合される
積層セラミック電子部品。 - 積層セラミック電子部品と、
前記積層セラミック電子部品が実装された基板と、
を具備し、
前記積層セラミック電子部品は、
第１方向に積層された内部電極と、前記内部電極が引き出され前記第１方向に直交する第２方向に向いた端面と、を有するセラミック素体と、
前記第２方向に向いた接合面を有し、前記端面に形成された外部電極と、
前記第１方向に沿って延び、かつハンダを介して前記接合面に接合された接合部を有する金属端子と、
を有し、
前記接合部は、
前記接合面から前記第２方向に第１の距離をあけて離間した端部と、
前記接合面から前記第２方向に前記第１の距離よりも小さい第２の距離をあけて離間し、前記接合面から離れる方向に屈曲した屈曲部と、を含み、
前記接合面に対して１度以上１５度以下の角度をなすように傾いて接合される
電子部品実装基板。
Priority Applications (1)
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