JP3376970B2 - セラミック電子部品 - Google Patents
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Description
部品に関するもので、特に、たとえば積層セラミックコ
ンデンサのように、セラミックをもって構成される電子
部品本体を備え、かつ表面実装されるセラミック電子部
品の端子部分の構造ないし材質の改良に関するものであ
る。
ラミック電子部品1の表面実装状態が断面図で示されて
いる。
部品本体2を備えている。部品本体2は、相対向する2
つの端面3および4ならびにこれら2つの端面3および
4間を連結する4つの側面5を有する直方体状をなして
いる。
は、それぞれ、端子電極6および7が形成されている。
端子電極6および7は、たとえば、導電性ペーストを焼
き付けることによって形成され、端面3および4の各々
に隣接する側面5の一部上にまで延びる部分を有してい
る。
を構成するためのものであり、その内部には、複数の内
部電極8および9が互いに対向するように形成されてい
る。内部電極8は、一方の端子電極6に電気的に接続さ
れ、内部電極9は、他方の端子電極7に電気的に接続さ
れ、これら内部電極8と内部電極9とは交互に配置され
ている。
表面実装するための配線基板10は、端子電極6および
7にそれぞれ対応する導電ランド11および12を形成
している。
子部品1を表面実装するため、端子電極6および7が導
電ランド11および12とそれぞれ位置合わせされるよ
うに、セラミック電子部品1が配線基板10上に配置さ
れ、この状態で、たとえば半田リフロー法を適用するこ
とによって、端子電極6および7と導電ランド11およ
び12とがそれぞれ半田付けされる。この半田付けによ
って付与された半田が、参照符号「13」および「1
4」によって示されている。
極6および7の端面3および4上にある部分だけでな
く、側面5上にある部分までをも覆うように付与され
る。
電子部品1の表面実装状態において、配線基板10の撓
みや温度の上昇および下降を繰り返す熱衝撃サイクルの
ために、端子電極6および7ならびに部品本体2に比較
的大きなストレスがもたらされ、その結果、部品本体2
には、図5に例示するようなクラック15が入ることが
ある。
スは、特に、端子電極6および7の側面5上で延びる部
分において、部品本体2に対して強く作用するため、図
5に示すように、端子電極6および7のそれぞれの端縁
16および17の近傍において、クラック15が発生し
やすい。そして、半田13および14が、前述のよう
に、端子電極6および7の側面5上で延びる部分まで覆
うように付与されていることによって、このようなスト
レスがより増す結果となる。
されないが、たとえば、アルミニウムからなるベース上
に絶縁塗装が施されたアルミニウム基板のようなメタル
コアの配線基板である場合には、このような配線基板1
0と部品本体2との間での熱膨張係数の差が大きいた
め、上述したような熱衝撃サイクルにおいて、大きなス
トレスが生じやすく、したがって、クラック15も発生
しやすい。
Pb系セラミック誘電体を用いた積層セラミックコンデ
ンサに備える部品本体である場合においても、部品本体
2の抗折強度が比較的低いため、上述のようなクラック
15の問題がより生じやすい。
子部品1の耐湿性を低下させるばかりでなく、セラミッ
ク電子部品1のその後の耐熱衝撃性をも低下させ、ま
た、絶縁抵抗等の電気特性の低下をも招くことがあり、
そのため、セラミック電子部品1の信頼性を低下させて
しまう。
電極6および7を形成するため、金属粉末および樹脂を
含む導電性樹脂を用いることも行なわれている。導電性
樹脂の変形容易な性質を利用して、ストレスの緩和を図
ろうとするものである。
端子電極6および7を形成した場合、たとえば150℃
前後の高温雰囲気中に長時間置いた後や温度85℃で相
対湿度85%の湿中に置いた後において、端子電極6お
よび7の部品本体2に対する固着強度が低下し、端子電
極6および7が部品本体2から剥がれやすいという問題
に遭遇する。
セラミック電子部品1aが示されている。図6におい
て、図5に示した要素に相当する要素には同様の参照符
号を付し、重複する説明は省略する。
前述したクラック15の問題を解決するために提案され
たものである。このセラミック電子部品1aにおいて
は、端子電極6および7の各々の端面3および4上に位
置する部分を除いて、樹脂コート18が施されている。
この樹脂コート18は、半田13および14の付着領域
を、端子電極6および7の端面3および4上に位置する
部分にのみ限定するためのものである。
0上に実装されたとき、半田13および14は、端子電
極6および7の側面5上で延びる部分には付着せず、し
たがって、前述したようなクラック15をもたらすスト
レスの低減を図ることができる。
ク電子部品1aの表面実装状態によれば、端子電極6お
よび7と導電ランド11および12とが直接接触するこ
とがないばかりでなく、端子電極6および7に対する半
田13および14の付着面積が小さくなるので、セラミ
ック電子部品1aの配線基板10に対する固着強度、特
に、せん断強度がそれほど高くなく、そのため、セラミ
ック電子部品1aが配線基板10から不用意にも脱落し
てしまうこともあるという問題に遭遇する。
的は、上述したようなクラックの問題およびせん断強度
の低下の問題を解決し得る、セラミック電子部品を提供
しようとすることである。
2つの端面およびこれら2つの端面間を連結する側面を
有する、セラミック電子部品本体と、このセラミック電
子部品本体の各端面上から側面の一部上にまで延びるよ
うに形成される、端子電極とを備える、セラミック電子
部品に向けられるものであって、上述した技術的課題を
解決するため、端子電極を次のように構成することを特
徴としている。
ラミック電子部品本体の少なくとも各端面上に形成され
る、金属を含む金属層と、セラミック電子部品本体の側
面の一部を少なくとも覆う位置にあって、金属層の端縁
を挟んで金属層上およびセラミック電子部品本体の側面
の一部上の双方に跨がるように形成され、かつ側面の一
部を覆う位置における厚みが10μm以上とされ、か
つ、セラミック電子部品本体の各端面を覆う位置にあっ
て、金属層上に形成される端面部分の厚みが5μm以下
(0μmは含まず。)とされた、金属粉末および樹脂を
含む導電性樹脂からなる導電性樹脂層と、この端子電極
の外表面を覆うように金属をめっきすることによって形
成される、めっき膜とを備える構成とされる。
の一部を覆う位置における厚みは、20〜70μmとさ
れることが好ましい。
Ag、Ag−Pd、NiまたはCuを含む導電性ペース
トを焼き付けることによって形成されることができる。
膜は、好ましくは、半田が導電性樹脂層中に拡散するこ
とを防止する金属からなる下層膜と、半田付け性の良好
な金属からなる表層膜とを備える。
は、各端子電極が同じ方向に向けられた状態で、複数の
セラミック電子部品本体が積み重ねられた構造を有して
いてもよい。
体が積層セラミックコンデンサのための電子部品本体を
構成するとき、特に有利に適用される。
態によるセラミック電子部品21の一部を拡大して示す
断面図である。図1には、セラミック電子部品本体22
の一方端部、および一方の端子電極23のみが図示され
ているが、部品本体22の他方端部および他方の端子電
極は、図示した部品本体22の一方端部および端子電極
23と実質的に同様の構成を有しているので、以下の説
明は、図示した部品本体22の一方端部および端子電極
23について行なうことにする。
相対向する2つの端面を有するとともに、これら2つの
端面間を連結する4つの側面25を有する、直方体状を
なしている。図示した端子電極23は、端面24上に形
成されている。
ラミックコンデンサを構成するためのものであり、その
内部には、複数の内部電極26および27が互いに対向
するように形成されている。内部電極26は、端子電極
23に電気的に接続され、内部電極27は、図示しない
他方の端子電極に電気的に接続され、これら内部電極2
6と内部電極27とは交互に配置されている。
の上に形成される導電性樹脂層29と、その上に形成さ
れるめっき膜30とを備えている。
とえば、Ag、Ag−Pd、NiまたはCuを含む導電
性ペーストを焼き付けることによって、これを形成する
ことができる。なお、金属層28は、このような焼付け
による他、無電解めっきによって形成されても、真空成
膜法によって形成されても、溶射によって形成されても
よい。
くとも端面24上に形成される。この実施形態では、金
属層28は、部品本体22の端面24上から側面25の
一部上にまで延びるように形成されている。
を含む導電性樹脂から構成される。この導電性樹脂に含
まれる金属粉末としては、たとえばAg粉末が用いら
れ、樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポ
リエステル系やポリエーテルスルホン系樹脂のような高
融点熱可塑性樹脂、あるいはこれら樹脂の混合物が用い
られる。
25の一部を少なくとも覆う位置にあって、金属層28
の端縁31を挟んで金属層28上および部品本体22の
側面25の一部上の双方に跨るように形成されることを
特徴としている。なお、図示の実施形態では、導電性樹
脂層29は、上述のような側面25を覆う位置にある部
分すなわち側面部分32だけでなく、端面24を覆う位
置にあって、金属層28上に形成される端面部分33を
備えている。
して、次のような特徴を有している。すなわち、導電性
樹脂層29の側面部分32における厚みは、10μm以
上とされる。より好ましくは、この側面部分32の厚み
は、20〜70μmとされる。また、この実施形態のよ
うに、導電性樹脂層29が端面部分33を有している場
合には、この端面部分33の厚みは、5μm以下とされ
る。
きすることによって形成されるものであるが、その表面
において良好な半田付け性を与えるようにされ、かつ、
端子電極23が図示しない配線基板上の導電ランドに半
田付けされるときに付与される半田が導電性樹脂層29
中に拡散することを防止することによって、導電性樹脂
層29が劣化することを防止する機能を果たすものであ
ることが好ましい。
30は、半田が導電性樹脂層29中に拡散することを防
止する金属からなる下層膜34と、半田付け性の良好な
金属からなる表層膜35とを備える、少なくとも2層か
らなる構造とされる。上述した下層膜34を構成する金
属としては、たとえば、Niが有利に用いられ、表層膜
35を構成する金属としては、たとえば、Cu、Sn、
Pb/Sn、AgまたはPdが有利に用いられる。
部品21によれば、これを配線基板上に表面実装するに
際して、配線基板上の導電ランドと端子電極23とを半
田付けするための半田が、端子電極23の、端面24を
覆う部分だけでなく、側面25を覆う部分にも付与され
るので、十分な半田付着領域を得ることができる。した
がって、セラミック電子部品21の実装状態における固
着強度、特にせん断強度を高めることができる。
みや熱衝撃サイクルによって端子電極23および部品本
体22に及ぼされるストレスを効果的に緩和する作用を
果たすので、部品本体22にクラックが生じることを防
止する。また、このようなクラックは、部品本体22に
おける金属層28の端縁31の近傍において生じやすい
が、導電性樹脂層29は、前述したように、金属層28
の端縁31を挟んで金属層28上および側面25の一部
上の双方に跨がるように形成されるので、クラックの発
生しやすい部分を機械的に補強することができ、このこ
とも、クラックの発生を防止することに貢献する。ま
た、この実施形態では、導電性樹脂層29は、端面部分
33を有しているので、この端面部分33でのストレス
緩和効果をも期待できる。
一例が示されている。
各端部に、金属層28および36が形成された部品本体
22が用意される。
体22の金属層28側の端部が、未硬化の導電性樹脂3
7内にディップされる。その後、導電性樹脂37から取
り出された状態にある部品本体22が、図2(3)に示
されている。図2(3)に示すように、金属層36は、
未硬化の導電性樹脂37によって覆われた状態となって
いる。
36が、掻き取り板38上に押し付けられる。その後、
部品本体22が掻き取り板38から離すように持ち上げ
られた状態が、図2(5)に示されている。図2(5)
において、導電性樹脂37の側面上の部分は、実質的に
部品本体22に伴われるが、端面上の部分のほとんど
は、掻き取り板38側に残される。
層36側の端部についても実施される。その後、導電性
樹脂37が加熱硬化されることによって、図1に示すよ
うな導電性樹脂層29が形成される。
5μm以下の厚みとされるべき端面部分33は、図2
(4)に示すように、掻き取り板38によって導電性樹
脂37のほとんどを取り去るが、完全には取り去ること
ができないことを利用して能率的に形成することができ
る。
セラミック電子部品41を示す正面図である。図3にお
いて、図1に示す要素に相当する要素には同様の参照符
号を付し、重複する説明は省略する。
複数の、たとえば2つのセラミック電子部品本体22を
備えることを特徴としている。これら2つの部品本体2
2は、各端子電極23および42が同じ方向に向けられ
た状態で上下に積み重ねられ、必要により、たとえば接
着剤43によって互いに接合されている。端子電極23
および42の構造は、図1に示した端子電極23と実質
的に同様である。
1を得ようとする場合、予め端子電極23および42が
図1に示すように完全な状態で形成された複数の部品本
体22を組み合わせるようにする他、端子電極23およ
び42に含まれる金属層28のみが形成された複数の部
品本体22を組み合わせ、この組み合わせ状態で、導電
性樹脂層29およびめっき膜30を形成するようにして
もよい。
み合わされたセラミック電子部品41によれば、部品本
体22が積層セラミックコンデンサを構成する場合、よ
り高い静電容量を得ることが可能になる。
セラミック電子部品44の一部を示す断面図である。図
4において、図1に示した要素に相当する要素には同様
の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
金属層28が、部品本体22の端面24上にのみ形成さ
れていることを特徴としている。
て、金属層28の端縁31を挟んで金属層28上および
部品本体22の側面25の一部上の双方に跨がるように
形成され、この側面部分32の厚みが10μm以上とさ
れている。また、導電性樹脂層29は、端面部分33を
備え、この端面部分33の厚みは5μm以下とされてい
る。
に、下層膜34および表層膜35を備えるめっき膜30
が形成される。
実施した実験例について説明する。この実験例では、試
料の構造として、図1に示すようなセラミック電子部品
21の構造を基本的に採用し、その端子電極23に備え
る導電性樹脂層29の側面部分32および端面部分33
の各厚みを種々に変えたものについて評価した。各試料
の詳細は、次のとおりである。
ン酸バリウム系セラミック誘電体を用いた静電容量1μ
Fの積層セラミックコンデンサとなるべき部品本体22
を用意した。
ペーストを100μmの厚みで塗布し、150℃の温度
で10分間乾燥した後、800℃の温度で5分間保持し
て焼き付け、金属層28を形成した。
における厚みおよび端面部分33における厚みが種々に
設定された導電性樹脂層29を、金属層28上に形成し
た。表1において、「側面厚み」は、側面部分32の厚
みを示し、「端面厚み」は端面部分33の厚みを示して
いる。
は、Ag粉末およびエポキシ樹脂を含む導電性樹脂37
を塗布し、260℃の温度で30分間加熱硬化すること
を行なった。そして、表1に示すような種々の「側面厚
み」および「端面厚み」を得るため、導電性樹脂37の
塗布にあたって、その粘度を調整したり、図2(4)に
示した掻き取り板38による掻き取りを種々の条件で行
なった。
に、また、試料2〜10については、導電性樹脂層29
上に、湿式めっきによって、厚み1μmのニッケルから
なる下層膜34を形成するとともに、その上に厚み5μ
mの錫からなる表層膜35を形成することによって、め
っき膜30を形成した。
電子部品を完成させた。
ミック電子部品すなわち積層セラミックコンデンサを、
アルミニウム基板上に表面実装した状態とし、表1に示
すように、「せん断強度」、「ESR」(等価直列抵
抗)、「熱衝撃不良発生率」および「耐湿負荷不良発生
率」をそれぞれ評価した。
度で500時間放置した後のせん断強度を測定した。
0℃の温度で500時間放置した後、1MHzの交流を
加えた状態で測定した。
−55℃と+125℃との間での温度変化を500サイ
クル繰り返す熱衝撃を与えた後での絶縁抵抗と静電容量
とを測定し、この絶縁抵抗が所定の範囲から外れるか容
量変化が20%以上となる不良が発生した試料の比率を
求めたものであり、表1には、全試料数18に対する、
不良が発生した試料数の比率が示されている。
した熱衝撃サイクルを加えた後において温度85℃およ
び相対湿度85%の条件で耐湿負荷試験を500時間実
施して、絶縁抵抗が所定の範囲から外れる不良が発生し
た試料の比率を求めようとするものであり、表1には、
熱衝撃サイクル試験において良品と判定された全試料数
18に対する、不良が発生した試料数の比率が示されて
いる。
この発明の範囲内にあり、この中で、特に試料5〜8
は、この発明におけるより好ましい範囲内にある。そし
て、試料1〜3および9は、この発明の範囲外のもので
ある。
10によれば、「熱衝撃不良発生率」および「耐湿負荷
不良発生率」において、試料1〜3に比べて、好ましい
結果を与えている。このことから、試料4〜8および1
0によれば、部品本体22において、クラックの発生が
抑えられたことが推測される。
る、試料5〜8によれば、「熱衝撃不良発生率」および
「耐湿負荷不良発生率」のいずれにおいても不良の発生
がないことがわかる。また、特に、試料5、6および8
によれば、試料1〜3に比べて、「せん断強度」が低下
しておらず、また、「ESR」についてもほとんど上昇
していない。
るものであるが、「熱衝撃不良発生率」において、18
個中、2個の試料について不良が発生している。この不
良は、熱衝撃サイクルによって樹脂が劣化し、導電性樹
脂層にクラックが発生したことに起因するもので、「側
面厚み」が70μmを超えると、樹脂の劣化によるクラ
ックの発生が問題となることがあることがわかる。
試料1〜3では、「せん断強度」および「ESR」につ
いては好ましい結果を与えているが、「熱衝撃不良発生
率」および「耐湿負荷不良発生率」については比較的多
くの試料について不良の発生が認められる。このことか
ら、試料1〜3においては、部品本体22にクラックが
生じていることが推測される。また、試料9では、試料
1〜3に比べて、「せん断強度」が低下し、また、「E
SR」についても上昇している。
電極が、セラミック電子部品本体の少なくとも各端面上
に形成される、金属層と、セラミック電子部品本体の側
面の一部を少なくとも覆う位置にあって、金属層の端縁
を挟んで金属層上およびセラミック電子部品本体の側面
の一部上の双方に跨がるように形成され、かつ側面の一
部を覆う位置における厚みが10μm以上とされた、導
電性樹脂層と、この端子電極の外表面を覆うように形成
される、めっき膜とを備えている。
ず、金属層は、セラミック電子部品本体に対する固着強
度を十分なものとし、めっき膜は、端子電極への半田付
けを可能にするように機能し、その結果、これら金属層
およびめっき膜は、セラミック電子部品に備える端子電
極にとって必要な性質を与えている。
または熱衝撃のためにセラミック電子部品本体にクラッ
クを生じさせるようなストレスを緩和するように作用
し、その結果、クラックの発生が抑えられ、セラミック
電子部品の電気特性に関する信頼性を高めることができ
る。
分における厚みが20μm以上とされたときには、上述
のようなストレスの緩和効果がより確実に達成され、ま
た、70μm以下とされたときには、導電性樹脂層にお
ける導電性樹脂の強度劣化によるせん断強度の低下を招
きにくく、また、ESRの増大もそれほど招かないよう
にすることができる。
端面部分を備えるので、上述したようなストレスの緩和
効果をより高めることができる。そして、この端面部分
の厚みが5μm以下とされるので、せん断強度の低下お
よびESRの増大をそれほど招かないようにすることが
できる。
ストを焼き付けることによって形成されたものである場
合、金属層のセラミック電子部品本体に対する固着強度
をより高めることができる。また、このような場合、金
属層が厚膜となるので、熱衝撃によるストレスがより大
きく生じる傾向がある。したがって、端子電極が、この
ように導電性ペーストを焼き付けることによって形成さ
れた金属層を備えるとき、この発明による効果がより顕
著なものとなる。
くとも2層からなる構造を有し、半田が導電性樹脂層中
に拡散することを防止する金属からなる下層膜と、半田
付け性の良好な金属からなる表層膜とを備えるとき、導
電性樹脂層が半田の拡散によって劣化することを防止し
ながら、端子電極に対して良好な半田付け性を確実に与
えることができる。
子部品21の一部を拡大して示す断面図である。
方法の一例を示す図解的断面図である。
子部品41を示す正面図である。
子部品44の一部を拡大して示す断面図である。
子部品1の表面実装状態を示す断面図である。
ク電子部品1aの表面実装状態を示す断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 相対向する2つの端面および前記2つの
端面間を連結する側面を有する、セラミック電子部品本
体と、 前記セラミック電子部品本体の各前記端面上から前記側
面の一部上にまで延びるように形成される、端子電極と
を備え、 前記端子電極は、 前記セラミック電子部品本体の少なくとも各前記端面上
に形成される、金属を含む金属層と、 前記セラミック電子部品本体の前記側面の一部を少なく
とも覆う位置にあって、前記金属層の端縁を挟んで前記
金属層上および前記セラミック電子部品本体の前記側面
の一部上の双方に跨がるように形成され、かつ前記側面
の一部を覆う位置における厚みが10μm以上とされ、
かつ、前記セラミック電子部品本体の各前記端面を覆う
位置にあって、前記金属層上に形成される端面部分の厚
みが5μm以下(0μmは含まず。)とされた、金属粉
末および樹脂を含む導電性樹脂からなる導電性樹脂層
と、 当該端子電極の外表面を覆うように金属をめっきするこ
とによって形成される、めっき膜とを備える、セラミッ
ク電子部品。 - 【請求項2】 前記導電性樹脂層の、前記側面の一部を
覆う位置における厚みが、20〜70μmとされる、請
求項1に記載のセラミック電子部品。 - 【請求項3】 前記金属層は、導電性ペーストを焼き付
けることによって形成されたものである、請求項1また
は2に記載のセラミック電子部品。 - 【請求項4】 前記めっき膜は、半田が前記導電性樹脂
層中に拡散することを防止する金属からなる下層膜と、
半田付け性の良好な金属からなる表層膜とを備える、請
求項1ないし3のいずれかに記載のセラミック電子部
品。 - 【請求項5】 各前記端子電極が同じ方向に向けられた
状態で、複数の前記セラミック電子部品本体が積み重ね
られた構造を有する、請求項1ないし4のいずれかに記
載のセラミック電子部品。 - 【請求項6】 前記セラミック電子部品本体は、積層セ
ラミックコンデンサのための電子部品本体を構成する、
請求項1ないし5のいずれかに記載のセラミック電子部
品。
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