JP3374778B2 - チップ型電子部品 - Google Patents
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Description
部が樹脂成形体で形成され、その表面に外部電極を設け
たチップ型電子部品に関する。
て、回路基板の実装密度を高めるため、電子部品には回
路基板に表面実装できるチップ型電子部品が広く使用さ
れている。この種のチップ型電子部品の場合、リフロー
半田付けに対する耐熱性を確保するため、そのパッケー
ジ(外装)として主にセラミックを使用していた。そし
て、パッケージの表面に設けられる外部電極は下地とし
て厚膜銀を高温(約800℃)で焼付けし、その上にメ
ッキを形成していた。しかし、セラミックパッケージの
場合、材料費が高く、複雑な形状に成形加工しにくいこ
と、薄肉化するにはラップ等の研磨加工が必要で、コス
ト高になること、などの問題があった。さらに、高温焼
付けタイプの厚膜銀の問題点として、専用の焼成炉が必
要になり、生産効率が悪くなるとともに、高温の熱スト
レスに弱い部分を有する電子部品には適用できなかっ
た。
外部電極を低温焼付けタイプの導電ペーストの下地電極
と、この下地電極の表面上に形成されたメッキ電極とで
構成したものがある(特開平3−175711号公
報)。この場合には、下地電極が低温(例えば200℃
以下)で焼付けされるため、外部電極の形成時の熱スト
レスが小さく、広い用途に使用できる利点がある。
て低温焼付けタイプの導電ペーストを用いると、リフロ
ー半田付け時の熱ストレスに耐えられない場合があっ
た。一般に、リフロー半田付け時には約250℃の熱が
作用するが、この熱によって下地電極が熱変形を起こ
し、亀裂や剥離が発生する恐れがあるからである。
題点を解消しうるチップ型電子部品を提供することにあ
る。
め、請求項1に記載の発明は、外装の少なくとも一部が
耐熱性樹脂成形体で形成され、その表面に外部電極を設
けたチップ型電子部品であって、上記樹脂成形体は、エ
ーテル基、エステル基、水酸基、カルボニル基、アミド
基、イミド基のうち少なくとも1種以上の極性基を有す
る高分子材料よりなり、上記外部電極は少なくとも2層
以上の多層構造よりなり、上記外部電極の最下層は、樹
脂組成物と金属粒子とにより構成された導電ペーストを
低温焼付けした導電膜であり、上記樹脂組成物には、1
分子内に3官能以上のエポキシ基を有する化合物が含ま
れており、上記外部電極の最上層には半田ぬれ性の良好
な金属メッキが形成されており、上記樹脂成形体を構成
する高分子材料と上記外部電極の最下層に含まれる樹脂
組成物とが水素結合し、上記外部電極の最下層と上記樹
脂成形体とが密着していることを特徴とするチップ型電
子部品を提供する。
場合、そのバインダーとしてDGEBA(ビスフェノー
ルAジグリシジルエーテル)のような2官能エポキシ樹
脂が圧倒的に使用されている。このような2官能エポキ
シ樹脂は、金属粒子の分散性がよく、導電ペーストとし
ては扱いやすいが、リフロー半田付け時の熱ストレスに
耐えられない。
キシ樹脂を用いると、耐熱性が向上するが、外部電極を
形成すべき外装との接着性を確保しにくい。そこで、本
発明では、外部電極の下地層として3官能以上のエポキ
シ樹脂を含む低温焼付けタイプの導電ペーストを用いる
とともに、外装を極性基を有する高分子材料よりなる耐
熱性樹脂成形体で構成することで、リフロー半田付けに
対する耐熱性と、外装と外部電極との密着性とを両立し
たチップ型電子部品を実現したものである。つまり、極
性基を有する高分子材料は外部電極の下地電極に含まれ
るエポキシ樹脂との接着において、水素結合するため、
高い接着力が得られるからである。
以上の耐熱性(例えば熱変形温度が220℃以上で融点
が260℃以上)を持ち、かつエーテル基、エステル
基、水酸基、カルボニル基、アミド基、イミド基のうち
少なくとも1種類以上の極性基を有する高分子材料でな
ければならない。例えば、エポキシ樹脂、LCP(液晶
プラスチック)、PEEK(ポリエーテルエーテルケト
ン)、PEI(ポリエーテルイミド)、PPA(ポリフ
タルアミド)などがある。なお、成形方法としては、射
出成形、圧縮成形、トランスファ成形などの公知の成形
方法を用いればよい。
のバインダーには、耐熱性を付与するために3官能以上
のエポキシ樹脂を含ませる。3官能以上のエポキシ樹脂
としては、例えばTGDDM(テトラグリシジルジアミ
ノジフェニルメタン)、TGXDA(テトラグリシジル
メタキシレンジアミン)、TGBACH(テトラグリシ
ジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン)、E
PN(フェノールノボラックエポキシ樹脂)、ECN
(クレゾールノボラックエポキシ樹脂)などがある。
ては、導電性と化学的安定性のよい金属、例えば銀が望
ましい。これに加えて、銅,ニッケルなどを添加しても
よい。外部電極の下地層と上地の金属メッキとの密着性
を高めるために、請求項2のように、金属粒子の比率を
重量比で60〜90%とするのが望ましい。すなわち、
60%未満では上地のメッキとの密着性が低下し、90
%を越えると樹脂成形体との密着性が低下するからであ
る。
との界面において、樹脂成形体の表面を粗化すれば、ア
ンカー効果により外部電極の密着性が一層向上する。表
面粗化する方法としては、化学的あるいは物理的作用で
行なうことが可能であり、例えばサンドブラスト法やバ
レル研磨法などを用いることができる。
プ型電子部品の一例を示す。この実施例では、表面実装
型の圧電共振子を示したが、チップ抵抗器、チップコン
デンサ、チップ型半導体などであってもよい。
セラミック製圧電共振子素子2と、その上下面に接着さ
れた封止基板3,4との積層構造となっている。封止基
板3,4としては、極性基を有する耐熱性樹脂成形体で
形成されており、この実施例ではエポキシ樹脂を射出成
形法により平板状に形成し、さらにサンドブラスト法に
より表面粗化した。なお、封止基板3,4の内面には圧
電共振子素子2との間で振動空間を形成するための凹部
3a,4aが形成され、この凹部3a,4aを取り囲む
周辺部が圧電共振子素子2と接着剤5を介して接着され
ている。電子部品1の両端面には厚み方向に連続するス
ルーホール部1a,1bが形成され、これらスルーホー
ル部1a,1bの内面に外部電極6,7が形成されてい
る。
は、薄膜状の内部電極2aがスパッタリング,蒸着など
によって形成されている。また、封止基板3,4の端面
には外部電極6の下地層6aが形成されている。なお、
図2には一方の外部電極6のみが示されているが、他方
の外部電極7も同様の構造となっている。下地層6a
は、表1に示すような組成を持つ導電ペーストを低温焼
付けした導電膜であり、導電ペーストのバインダー(樹
脂組成物)には1分子内に3官能以上のエポキシ基を有
する化合物(この実施例ではTGDDM)が含まれてい
る。
テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、DGEB
AはビスフェノールAジグリシジルエーテルである。
ーを4官能エポキシ樹脂のみとせず、2官能エポキシ樹
脂を含有したのは、4官能エポキシ樹脂のみでは金属粒
子が分散しにくいからである。また、塗布作業性を良く
するため、例えばエチレングリコールエーテル系の溶剤
を導電ペーストに添加した。
および上下面にスクリーン印刷などによって塗布し、ス
ルーホール部1a,1bの内面にも導電ペーストを吸引
印刷などによって塗布した。そして、導電ペーストを1
60℃で1時間加熱処理し、硬化させた。
層した後、下地層6aおよび内部電極2a上には、ニッ
ケルめっきなどの中間層6bが連続的に形成され、さら
に中間層6bの上に金めっきなどの最上層6cが連続的
に形成されて、外部電極6を完成する。具体的には、積
層構造の電子部品1を電解ニッケルめっきによって中間
層6bを形成した後、無電解金めっきを行なった。ニッ
ケルめっきの厚みは約2μm、金めっきの厚みは約0.
1μmとした。ニッケルめっきは半田くわれ防止用のバ
リア層としての機能を有し、金めっきは下地のニッケル
の酸化防止と半田ぬれを良くする機能を持つ。
を表2に示す。 (1)厚さが約1mmの樹脂基板を用意し、その表面に
導電ペーストをスクリーン印刷法で印刷し硬化させた。 (2)硬化した導電ペースト上に上記実施例と同一条件
で金属めっきを形成した。 (3)表面にフラックスを塗った後、260℃の半田槽
に20秒間浸漬し、予備半田を行なった。 (4)樹脂基板を2mm角にクロスカットした。 (5)0.6mmφの半田めっき軟銅線を2mm角のエ
リアにコテで半田付けした。このとき、コテ先温度は約
310℃である。 (6)軟銅線を垂直方向に引っ張り、破壊した時の力の
値を記録した。引っ張り速度は20mm/minであ
る。
極性のSPS(シンジオクタチックポリスチレン)およ
びPPS(ポリフェニレンサルファイド)を同時に試験
した。また、導電ペーストの比較例として、表1に示し
た2官能エポキシ樹脂のみを含有するペーストも同時に
試験した。
形体と4官能エポキシ樹脂(TGDDM)を含む導電ペ
ーストとを組み合わせると、剥離強度が3.2kgf以
上となり、特に樹脂成形体を表面粗化した場合には4k
gf以上となった。発明者のこれまでの調査によって、
剥離強度が2kgf以上であれば、実使用上問題ないこ
とがわかっている。したがって、耐熱性と密着性に非常
に優れた外部電極が得られたことがわかる。
ない。電子部品の内部素子としては、圧電共振子素子に
限らないが、特に圧電共振子素子の場合、熱によって分
極特性が変化してしまう恐れがある。本発明のように低
温焼付けタイプの導電ペーストを用いれば、分極特性を
維持することができるので、品質の安定した電子部品を
得ることができる。また、実施例では圧電共振子素子の
上下面に耐熱性樹脂成形体を接着した積層構造のものを
示したが、電子部品の外装全体が耐熱性樹脂成形体で構
成されたものでもよいし、耐熱性樹脂基板の上に金属キ
ャップを接着した電子部品のように外装の一部分のみが
耐熱性樹脂成形体で構成されたものでもよい。外部電極
を、導電ペーストよりなる下地層と2層の金属めっき層
との3層構造としたが、これに限るものではなく、例え
ば金属メッキを1層または3層以上としてもよい。な
お、実施例のように外装の一部がセラミック材料(圧電
共振子素子)のような耐熱性樹脂成形体以外の材料で構
成される場合には、外部電極の一部に導電ペーストによ
る下地層を含まない部分があってもよい。
チップ型電子部品は次のような作用効果を有する。 (1)外装を耐熱性樹脂成形体で形成することで、セラ
ミックパッケージの問題点を克服することができる。 (2)樹脂成形体を極性基を有する高分子材料で形成す
ることで、外部電極の下地層との密着性を向上させるこ
とができる。 (3)外部電極の下地層として低温焼付けタイプの導電
ペーストを用いることで、下地層の形成時の熱ストレス
を小さくでき、広い用途の電子部品に適用できる。 (4)導電ペーストを構成する樹脂組成物(バインダ
ー)として3官能以上のエポキシ基を有する化合物を含
有することで、リフロー半田付けに耐え得る耐熱性を確
保することができる。 (5)外部電極の最上層に半田ぬれ性の良好な金属メッ
キを形成することで、半田付け性を向上させることがで
きる。
斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 外装の少なくとも一部が耐熱性樹脂成形
体で形成され、その表面に外部電極を設けたチップ型電
子部品であって、 上記樹脂成形体は、エーテル基、エステル基、水酸基、
カルボニル基、アミド基、イミド基のうち少なくとも1
種以上の極性基を有する高分子材料よりなり、 上記外部電極は少なくとも2層以上の多層構造よりな
り、上記外部電極の 最下層は、樹脂組成物と金属粒子とによ
り構成された導電ペーストを低温焼付けした導電膜であ
り、上記 樹脂組成物には、1分子内に3官能以上のエポキシ
基を有する化合物が含まれており、 上記外部電極の最上層には半田ぬれ性の良好な金属メッ
キが形成されており、 上記樹脂成形体を構成する高分子材料と上記外部電極の
最下層に含まれる樹脂組成物とが水素結合し、上記外部
電極の最下層と上記樹脂成形体とが密着している ことを
特徴とするチップ型電子部品。 - 【請求項2】 上記外部電極の最下層を構成する導電ペ
ーストの金属粒子の比率は、重量比で60〜90%であ
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。 - 【請求項3】 上記樹脂成形体と外部電極との界面にお
いて、樹脂成形体の表面が粗化されていることを特徴と
する請求項1または2に記載のチップ型電子部品。
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