JP2021125584A

JP2021125584A - 積層チップ部品

Info

Publication number: JP2021125584A
Application number: JP2020018695A
Authority: JP
Inventors: 学越後谷; Manabu Echigoya; 浩佐藤; Hiroshi Sato; 圭司郎石田; Keishiro Ishida; 啓工藤; Hiroshi Kudo
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2021-08-30
Also published as: CN113223859A; CN113223859B; US11568192B2; US20210248437A1

Abstract

【課題】クラックの抑制が図られた積層チップ部品を提供する。【解決手段】積層チップ部品において、、素体１０の主面１０ａに設けられた２次元コードのドット３４は、半円状の断面形状を有する。すなわち、ドット３４の断面形状には実質的に角部が存在しないため、ドット３４の形成時には応力が残りにくく、また、形成後においては応力が集中しにくい。したがって、積層チップ部品においては、クラックが生じにくくなっている。【選択図】図３

Description

本発明は、積層チップ部品に関する。

下記特許文献１には、複数のセラミック層を含む積層構造を有する素体を備えた積層チップ部品が開示されている。

特開平６−５３７１６号公報

発明者らは、上述した積層チップ部品において、素体の主面に複数のドット状窪みを含むコードを設けることで、たとえば製造履歴管理（トレーサビリティ管理）に利用できるとの知見を得た。しかしながら、焼結体である素体に、レーザ加工によりドット状窪みを形成すると、クラックが生じる事態が起こり得る。このようなクラックは、積層チップ部品の特性が劣化する事態や積層チップ部品が機能不全を起こす事態を招き得る。

本発明は、クラックの抑制が図られた積層チップ部品を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る積層チップ部品は、複数のセラミック層を含む積層構造を有し、積層方向と直交する主面に、配列された複数のドット状窪みを含むコードが設けられた素体を備え、ドット状窪みが半円状の断面形状を有する。

上記積層チップ部品においては、主面に設けられたコードのドット状窪みが半円状の断面形状を有するため、ドット状窪みの形成時には応力が残りにくく、また、形成後においては応力が集中しにくい。したがって、上記積層チップ部品においては、クラックが生じにくくなっている。

他の側面に係る積層チップ部品は、ドット状窪みは平面視において円形を有する。

他の側面に係る積層チップ部品は、素体が丸められた角を有し、ドット状窪みの深さが素体の角の曲率半径より短い。

他の側面に係る積層チップ部品は、ドット状窪みの深さが隣り合う２つのドット状窪みの離間距離より長い。

他の側面に係る積層チップ部品は、素体が、主面を構成する表層と内部に位置する機能層とを備え、ドット状窪みの深さが表層の厚さより短い。

他の側面に係る積層チップ部品は、素体の主面に設けられた膜をさらに備え、膜上にコードが設けられている。

本発明によれば、クラックの抑制が図られた積層チップ部品が提供される。

図１は、実施形態に係る積層チップ部品の概略斜視図である。図２は、積層チップ部品の主面に形成された２次元コードを示した図である。図３は、図２の２次元コードに含まれるドットの拡大断面図である。図４は、実施形態に係る積層チップ部品の製造方法を示したフローチャートである。図５は、実施形態に係る製造方法の一工程を示した図である。図６は、実施形態に係る製造方法の一工程を示した図である。図７は、異なる態様の積層チップ部品を示した平面図である。図８は、異なる態様のドットを示した断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１〜３を参照しつつ、実施形態に係る積層チップ部品１の構成について説明する。

積層チップ部品１は、素体１０と複数の電極２０とを含む電子部品である。

素体１０は、複数のガラスセラミック層を含む積層構造を有し、セラミック層間の一部に内部電極層が設けられている。ガラスセラミック層は、たとえば、主成分としてガラスを５０〜７０重量％含有し、アルミナ成分を３０〜５０重量％含有する。内部電極層は、たとえばコイルやキャパシタを構成し、または、コイルおよびキャパシタを含むフィルタを構成する。素体１０は、ほぼ直方体形状の外形を有し、全ての角が丸められている。素体１０の寸法は、一例として、長辺長さ２．５ｍｍ、短辺長さ２．０ｍｍ、厚さ０．９ｍｍである。素体１０の各角の曲率半径Ｒは、０．０５〜０．５ｍｍ（一例として０．１ｍｍ）である。素体１０は、積層方向と直交する上面１０ａ（主面）と、長辺方向において対面する一対の端面１０ｂ、１０ｃと、短辺方向において対面する一対の側面１０ｄ、１０ｅを有する。素体１０の上面１０ａは表層１２で構成されており、内部電極層１３が設けられた機能層１４と表層１２との間にはカバー層１６が介在している。表層１２の厚さは、１０〜３０μｍ（一例として２０μｍ）であり、カバー層１６の厚さは、３０〜５０μｍ（一例として４０μｍ）である。カバー層１６は、表層１２より厚くなるように設計されている。

各電極２０は、素体１０の表面に設けられており、素体１０の端面１０ｂ、１０ｃまたは側面１０ｄ、１０ｅに露出した内部電極層と接続されている。本実施形態では、端面１０ｂ、１０ｃに設けられた一対の端面電極２０、および、側面１０ｄ、１０ｅに設けられた一対の側面電極２０の計４個の電極２０が設けられている。各電極２０は、主面１０ａ側に回りこんでおり、主面１０ａの外縁領域の一部を覆っている。

素体１０の主面１０ａの中央領域には、２次元コード３０および方向識別マーク４０が設けられている。

２次元コード３０は、たとえば、ＤａｔａＭａｔｒｉｘコード、ＱＲコード（登録商標）、ＭｉｃｒｏＱＲコード等の規則に従うコードである。２次元コード３０は、マトリクス式であってもスタック式であってもよい。本実施形態では、２次元コード３０はマトリクス式のＤａｔａＭａｔｒｉｘコードであり、８×１６セルの一部にドット３４が設けられている。２次元コード３０の形成領域は、素体１０の長辺方向に延びる長方形状（一例として、１０２０μｍ×５６０μｍ）である。各ドット３４は、平面視において円形状を有し、２０〜５０μｍ（一例として４０μｍ）の径を有する。２次元コード３０において、隣り合う２つのドット３４の離間距離（すなわち、ピッチＰ）は５〜４０μｍ（一例として２５μｍ）である。図２に示すように、各ドット３４は、素体１０の主面１０ａにレーザ加工により設けられた窪み（すなわち、ドット状窪み）であり、ほぼ半円状の断面形状を有する。すなわち、各ドット３４の断面形状には、実質的に角部が存在しておらず、十分な滑らかさを有する。各ドット３４は、３次元的にはすり鉢状を呈する。本願において、断面形状における半円状とは、曲率中心における中心角が１８０度の半円状だけでなく、曲率中心における中心角が１８０度未満の半円状（円弧状）、および、直線部分を含む半円状（Ｕ字状）も含み得る。すなわち、２次元コード３０は、配列された複数のドット状窪みの集合体である。各ドット３４の深さＤは表層１２の厚さより短くなるように設計されており、各ドット３４がカバー層１６まで達しないように調整されている。また、各ドット３４の深さＤは、素体１０の角の曲率半径Ｒより短くなるように設計されている（Ｄ＜Ｒ）。さらに、各ドット３４の深さＤは、２次元コード３０のピッチＰより短くなるように設計されている（Ｄ＜Ｐ）。本実施形態において、各ドット３４の深さは５〜３０μｍ（一例として１５μｍ）である。本実施形態では、表層１２の色は白色であり、各ドット３４の色も白色である。

２次元コード３０は、複数桁の情報を示すことができ、たとえば数字または英字で２２桁の情報を示すことができる。２次元コード３０が示す複数桁の情報には、積層チップ部品１を識別する情報である個品ＩＤと、積層チップ部品１を製造する際に用いられる中間製品である積層基板５４を識別する情報である基板ＩＤが含まれる。

方向識別マーク４０は、積層チップ部品１の向きや極性を外観から判別するためのマークである。方向識別マーク４０は、平面視において正方形状（一例として、４００μｍ×４００μｍ）を有し、素体１０の長辺方向において２次元コード３０と隣り合っている。方向識別マーク４０は、たとえばＺｒＯ_２等の金属酸化物により形成され、黒色等の濃い色となるように調整されている。

続いて、上述した積層チップ部品１を製造する手順について、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。

積層チップ部品１を製造する際には、ステップＳ１として、素体１０の各セラミック層を構成するガラスグリーンシートを準備する。本実施形態では、図５に示すように、各セラミック層に対応する複数のシート群５０Ａ〜５０Ｆを準備する。各シート群５０Ａ〜５０Ｆに含まれるグリーンシートはいずれも同一のシートロールからパンチングして形成される。複数のシート群５０Ａ〜５０Ｆの間では、同一のシートロールから形成されていてもよく、異なるシートロールから形成されていてもよい。そして、シート群５０Ａ〜５０Ｆ毎に、所定の内部電極層のパターンが形成される。たとえば、シート群５０Ａのグリーンシート５２Ａには、最上の内部電極層のパターンが形成される。このとき、各グリーンシート５２Ａ〜５２Ｆの余白領域（たとえば外縁領域）に、グリーンシートを識別する情報であるシートＩＤと、当該グリーンシートに用いられたシートロールを識別する情報であるシートロールＩＤを示すコード（たとえば２次元コード）を形成してもよい。この場合、コードを読み取ることで、グリーンシートがどのシートロールから製造されたかを正確かつ速やかに特定することができ、高いトレーサビリティを実現することができる。

ステップＳ１では、機能層１４となるグリーンシート５２Ａ〜５２Ｆに加えて、表層１２となるグリーンシートおよびカバー層１６となるグリーンシートも準備する。

次に、ステップＳ２として、図６に示すように、上述したグリーンシート５２Ａ〜５２Ｆを積層する。このとき、機能層１４となるグリーンシート５２Ａ〜５２Ｆの他に、表層１２となるグリーンシートおよびカバー層１６となるグリーンシートも積層する。そして、積層方向からプレスして、複数のグリーンシートが積層された積層基板５４を得る。積層基板５４は、複数のグリーンチップに個片化される中間製品であり、複数の個片化領域５６がマトリクス状（たとえば、８行×１０列）に並んでいる。

その後、ステップＳ３として、積層基板５４上に、上述した２次元コード３０を形成する。具体的には、積層基板５４の主面５４ａにおける複数の個片化領域５６のそれぞれに２次元コード３０を形成する。１つの積層基板５４において、各個片化領域５６に形成される２次元コード３０は、個片化領域５６ごとに異なる。２次元コード３０は、個片化工程（ステップＳ４）および焼成工程（ステップＳ５）の前に形成される。ステップＳ３では、２次元コード３０と併せて、焼成工程後に方向識別マーク４０となるスパッタ膜が形成される。

ステップＳ３に続くステップＳ４では、積層基板５４を個片化領域５６ごとに個片化して、複数のグリーンチップを形成する。さらに、ステップＳ５として、グリーンチップを焼成して、積層チップ部品１の素体１０を得る。焼成により、ステップＳ３で形成したスパッタ膜が、方向識別マーク４０となる。なお、ステップＳ４の個片化工程とステップＳ５の焼成工程とは、順序を逆にすることができる。この場合、積層基板５４の状態で焼成した後、その焼成体を切り分けることで素体１０が得られる。

その後、ステップＳ６として、バレル研磨により素体１０の角を丸める。バレル研磨は、個片化工程（ステップＳ４）の後であって焼成工程（ステップＳ５）の前の状態（すわなち、グリーンチップの状態）でおこなってもよい。バレル研磨は適宜省略してもよい。

最後に、素体１０の端面１０ｂ、１０ｃおよび側面１０ｄ、１０ｅのそれぞれに電極２０を設けることで、最終製品である積層チップ部品１が完成する。

上述した積層チップ部品１は、素体１０の主面１０ａに設けられた２次元コード３０のドット３４が半円状の断面形状を有する。このようなドット３４の断面形状は、上述した製造方法のように、未焼成グリーンの状態（すなわち、積層基板５４の状態）でレーザ加工することで得ることができる。積層チップ部品１では、ドット３４が半円状の断面形状を有し、ドット３４の断面形状には実質的に角部が存在しないため、ドット３４の形成時には応力が残りにくく、また、形成後においては応力が集中しにくい。したがって、積層チップ部品１においては、クラックが生じにくくなっている。

また、未焼成グリーンの状態でのレーザ加工では、積層基板５４の弾性変形によって加工時の衝撃がある程度吸収されるため、焼成した後の状態の素体１０に対するレーザ加工に比べて、クラックを抑制することができる。

特に、積層チップ部品１のように２次元コード３０の形成領域が狭い場合には、複数のドット３４を密集して形成する必要があり、この場合、レーザ加工時に狭い領域に衝撃が集中するため、クラックが生じやすい条件となっている。このような条件下においても、上述した積層チップ部品１によれば、クラックを抑制することができる。

２次元コード３０は、積層基板５４の形態のときに形成する以外に、表層１２となるグリーンシートに予め形成しておくこともできる。すなわち、２次元コード３０が形成されたグリーンシートを表層１２となるグリーンシートとして積層することで、積層基板５４の主面５４ａに２次元コード３０を形成することができる。

２次元コード３０の形成領域は、素体１０の長辺方向に延びる長方形状となるように設計することで、電極２０との干渉を避けつつ広い形成領域を確保することができる。２次元コード３０の形成領域が広い場合には、２次元コード３０のセル数を増やすことができ、すなわち、情報の桁数を増やすことができ、２次元コード３０により多くの情報を含ませることができる。

積層チップ部品１においては、２次元コード３０が、積層基板５４を識別する基板ＩＤと個々の積層チップ部品１を識別する個品ＩＤとを示している。すなわち、２次元コード３０では基板ＩＤと個品ＩＤとが関連付けられている。そのため、積層チップ部品１の２次元コード３０を読み取ることで、どの積層基板５４から製造されたかを正確かつ速やかに特定することができ、それにより高いトレーサビリティを実現することができる。なお、２次元コード３０の読み取りには、ドット３４の大きさ等に応じた機器を用いることができ、本実施形態ではレーザ顕微鏡を用いることができる。

２次元コード３０は、個品ＩＤのみを示す態様であってもよい。個品ＩＤは、１つの積層基板５４から得られる複数の積層チップ部品１間において識別可能なＩＤであってもよく、得られる積層基板５４にかかわらずに識別可能な完全にユニークなＩＤであってもよい。

２次元コード３０が、個品ＩＤとともに中間製品を識別する情報を示す場合には、中間製品を識別する情報はシートＩＤまたはシートロールＩＤであってもよい。また、２次元コード３０が示す中間製品を識別する情報は、基板ＩＤ、シートＩＤおよびシートロールＩＤのうちの複数であってもよい。２次元コード３０が複数の中間製品を識別する情報を示す場合には、より正確かつより速やかに中間製品を特定することができ、より高いトレーサビリティを実現することができる。

２次元コード３０は、ステップＳ３において、積層基板５４の主面５４ａに設けられた方向識別マーク４０となるスパッタ膜の上に形成してもよい。この場合、図７に示すように、方向識別マーク４０上に２次元コード３０が設けられる。方向識別マーク４０が黒色等の濃い色である場合には、方向識別マーク４０と白色のドット３４との間の色差により、ドット３４の識別性が高まる。

ドット３４は、ほぼ半円状の断面形状を有することで、その内面には応力が集中しやすい角部が存在せず、ドット３４の内面からクラックが伝播する事態が効果的に抑制される。ドット３４は、ほぼ半円状の断面形状を有する限りにおいて様々に変形可能である。たとえば、図８に示すように、放物線状の断面形状を有するドット３４Ａであってもよい。ドット３４Ａの内面は平面および湾曲面でのみ構成されており、ドット３４Ａの内面には実質的に角部が存在していない。

本発明は、上述した実施形態に限らず、様々に変形可能である。たとえば、グリーンシートは、ガラスに限らず、その他の誘電体材料や磁性材料等であってもよい。また、コードは、ドットの他に、隣り合うドットで構成されたライン（ライン状溝）を含んでいてもよい。円形状のドットは、真円形状であってもよく、ある程度歪んだ円状であってもよく、楕円形状であってもよい。ドットは、円形状に限らず、平面視において、たとえば多角形状であってもよく、たとえば正方形状であってもよい。

１…積層チップ部品、１０…素体、１０ａ…主面、２０…電極、３０…２次元コード、３４…ドット、４０…方向識別マーク、５２Ａ〜５２Ｆ…グリーンシート、５４…積層基板、５６…個片化領域。

Claims

複数のセラミック層を含む積層構造を有し、積層方向と直交する主面に、配列された複数のドット状窪みを含むコードが設けられた素体を備え、
前記ドット状窪みが半円状の断面形状を有する、積層チップ部品。
前記ドット状窪みは平面視において円形を有する、請求項１に記載の積層チップ部品。
前記素体が丸められた角を有し、
前記ドット状窪みの深さが前記素体の角の曲率半径より短い、請求項１または２に記載の積層チップ部品。
前記ドット状窪みの深さが隣り合う２つの前記ドット状窪みの離間距離より長い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層チップ部品。
前記素体が、主面を構成する表層と内部に位置する機能層とを備え、前記ドット状窪みの深さが前記表層の厚さより短い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層チップ部品。
前記素体の主面に設けられた膜をさらに備え、前記膜上に前記コードが設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層チップ部品。