JP3418874B2 - 積層複合電子部品 - Google Patents

積層複合電子部品

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/145Arrangements wherein electric components are disposed between and simultaneously connected to two planar printed circuit boards, e.g. Cordwood modules

Landscapes

  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、積層体素子に電子回路
を組み込み、一つの機能ブロックを構成した積層複合電
子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】積層コンデンサーと積層インダクタを一
体化して得た積層LC素子上に、トランジスタ、IC等
の能動素子及び抵抗体等の受動素子を有する電子回路を
組み込んだ回路基板を一体化し、例えばDC−DCコン
バータのような一つの機能ブロックを構成した積層複合
電子部品は広く使用されている。この積層複合電子部品
の製法は、誘電体セラミックグリーンシートにAg等か
らなる電極材料ペーストをスクリーン印刷により塗布し
て内部電極パターンを形成し、そのシートの複数枚を内
部電極パターンが誘電体セラミックグリーンシートを介
して対向するように積層し、一方、フェライトグリーン
シート上に導体材料ペーストを塗布してコイルパターン
を形成し、そのシートの複数枚をそのコイルパターンが
各フェライトグリーンシートに形成したスルーホールの
接続によりコイルを形成するように積層し、次に前者の
積層体の両側に誘電体セラミックグリーンシート、後者
の積層体の両側にフェライトグリーンシートをそれぞれ
片側複数枚づつ重ねたものを積層し、圧着してから焼成
する。このようにして誘電体磁器内部にコンデンサ部を
設け、フェライト磁性体内部にインダクタ部を設け、こ
れらを積層した積層LC素子を得る。
【0003】次に、例えばコンデンサ部側の誘電体セラ
ミックグリーンシート焼成体の表面に、所定の電子回路
を構成するようにAgあるいはAg─Pd等からなる導
電体材料ペーストをスクリーン印刷することにより塗布
して回路導体膜を形成し、ついで所定箇所に同様に抵抗
体材料ペーストをスクリーン印刷することにより塗布し
て抵抗体膜を形成し、それからこれらを焼付け、回路厚
膜導体と厚膜抵抗体からなるプリント回路を形成する。
回路厚膜導体は、トランジスタ、IC等の電子部品をは
んだ付けするための部品接続ランドと、コンデンサ部、
インダクタ部の端子と接続するように設けられる端子電
極と接続するための端子電極接続ランドと、これらラン
ド及び上記抵抗体を接続する配線部からなっている。
【0004】上記回路厚膜導体、厚膜抵抗体を形成した
面の上記部品接続ランド及び端子電極接続ランドの部分
を除いた表面にガラス粉末等からなるガラスペーストを
スクリーン印刷により塗布し、焼付けて保護膜とする。
また、上記端子電極接続ランドと、上記コンデンサ部及
びインダクタ部の引き出し部の露出している側面に、こ
れらに接続する端子電極を電極材料ペーストのスクリー
ン印刷による塗布及びその後の焼付けにより形成する。
そして、ICや樹脂モールドされたトランジスタ、ダイ
オード等の外付け部品を上記部品接続ランドにはんだ付
けすることにより、誘電体セラミックグリーンシートの
焼成体の基板にこれら外付け部品と厚膜抵抗体を回路厚
膜導体で接続した電子回路が形成され、この回路が上記
積層LC素子と一体に構成されて一つの機能ブロックを
構成する積層複合電子部品が得られる。
【0005】ところで、誘電体セラミックグリーンシー
トの焼成温度は1200℃以上の温度、フェライトグリ
ーンシートの焼成温度は1000℃以上の温度であるの
で、一体化しようとするこれらのグリーンシートの積層
体をそれぞれの温度で焼成すると、各々のグリーンシー
トの焼成体の収縮率が異なるため、得られた焼成体にひ
び割れ等を生じる。そのため、この材料の異なるグリー
ンシートの積層体を一体化するための焼成温度を一致さ
せる工夫がなされ、一方では回路導体を形成するための
導体材料ペーストにAg、Ni等が使用できるように、
焼成温度を800〜900℃程度の低温で焼成すること
ができるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな低温で焼成されて得られたコンデンサ部とインダク
タ部からなる積層LC素子のコンデンサ部側の誘電体セ
ラミックグリーンシートの焼成体表面あるいはインダク
タ部側のフェライトグリーンシートの焼成体表面に直
接、Ag等からなる導体材料ペーストや、Ru等からな
る抵抗体材料ペーストを塗布し、焼付けると、これらペ
ーストには固着剤としてガラスフリットが含まれている
ため、上記の低温焼成で得られた積層LC素子のコンデ
ンサ部あるいはインダクタ部に、このガラス成分が拡散
する。その結果導体材料ペースト膜の焼付けで得られる
部品接続ランド、端子電極接続ランドのガラス成分が少
なくなって導体成分を固着する強度が低下し、IC等の
外付け部品をはんだ付けしたときにはんだ付け強度が低
下するという問題、抵抗体材料ペースト膜の焼付けで得
られる厚膜抵抗体の温度特性を低下させるという問題、
ガラスが拡散された側では積層LC素子の特性値が低下
するという問題があり、これらの問題が解決されるべき
課題があった。
【0007】本発明の目的は、電子回路の抵抗体の温度
特性が変化しない、電子回路を積層体素子に一体化した
積層複合電子部品を提供することにある。
【0008】また、本発明の第2の目的は、上記電子回
路に外付け部品をはんだ付けするときのはんだ付け強度
を損なわないようにすることにある。また、本発明の第
3の目的は、電子回路と積層体素子を一体化したときに
積層体素子の特性値が変化しないようにすることにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、コイル及びコンデンサの少なくとも一つ
の素子を有する積層体素子の少なくとも一方の主面にア
ルミナを主成分とするセラミック板を焼成により一体に
積層した積層体を形成し、上記セラミック板の少なくと
も一方に少なくとも厚膜導体及び厚膜抵抗体を有する電
子回路設け、これらの厚膜導体及び厚膜抵抗体のうち
なくとも厚膜抵抗体はガラス成分を含有する抵抗体材料
ペーストをスクリーン印刷により塗布した塗布膜の焼成
による厚膜にて構成し、上記積層体の側面及び上記セラ
ミック板の側面に上記素子及び上記電子回路を接続する
端子電極を設けた構造を有する積層複合電子部品を提供
するものである。
【0010】
【作用】積層体素子の少なくとも一方の主面にアルミナ
を主成分とするセラミック板を積層し、このセラミック
板に電子回路を形成したので、電子回路の抵抗体あるい
は外付け部品接続ランドがガラス成分を含んでいてもア
ルミナを主成分とするセラミック板がガラス成分の拡散
し易い積層体素子に対するそのガラスの拡散を阻止す
る。これによりセラミック板上の抵抗体の温度特性は変
化することがなく、外付け部品のはんだ付け強度も損な
われず、積層体素子の特性値も変化しない。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 実施例1 図1、2に示すように、1は積層体素子としての積層L
C素子であって、この積層LC素子は、低温焼成体から
なるフェライト磁性体の内部にインダクタを設けたイン
ダクタ部2とこれと一体に形成された低温焼成体からな
る誘電体磁器の内部に対向電極によるコンデンサを設け
たコンデンサ部3とからなり、これらのコンデンサ部3
及びインダクタ部2の両方の外側にアルミナを主成分と
するセラミック板4a、4bが一体に設けられ、図2に
示すようにインダクタ部2の側面にはその内部に形成さ
れたコイルの引き出し部2a、2a・・・・が露出さ
れ、コンデンサ部3の側面には積層コンデンサの内部電
極の引き出し部群3a、3a・・・が露出されている。
【0012】図3に示すように、上記インダクタ部2
は、50μのフェライトグリーンシート2b、2b・・
にAg等からなる電極材料ペーストを塗布することによ
りコイルパターン2c、2c・・を形成し、そのシート
の複数枚をコイルパターンが各フェライトグリーンシー
トに形成したスルーホールの接続によりコイルを形成す
るように積層し、上記コンデンサ部3は、30μの誘電
体セラミックグリーンシート3b、3b・・にAg─P
d等からなる電極材料ペーストを塗布することにより膜
厚10μの内部電極パターン3c、3c・・を形成し、
そのシートの複数枚を内部電極が誘電体セラミックグリ
ーンシートを介して対向するように積層し、次に前者の
積層体の両側にフェライトグリーンシート2bを片側2
枚づつ重ね、後者の積層体の両側に誘電体セラミックグ
リーンシート3bを片側3枚づつ重ねたものを積層
し、、さらにアルミナを主成分とする100μのセラミ
ックグリーンシート(低温焼成絶縁性グリーンシート)
4c、4dをその積層体の両外側に積層したものを圧着
してから900℃にて焼成することにより得られる。
【0013】図2に示すように、上記セラミック板4a
上には配線部6と、外付け電子部品をはんだ付けするた
めの部品接続ランド7a、7b、7cと、端子電極接続
のための端子電極接続ランド8a、8a・・・からなる
回路厚膜導体と、厚膜抵抗体9a、9b、9cとが形成
され、さらに部品接続ランド7a〜7cと端子電極接続
ランド9a、9a・・・以外の表面にはガラスからなる
保護膜10が被覆されている。上記回路厚膜導体、厚膜
抵抗体及び保護膜は、導体材料ペースト、抵抗体材料ペ
ースト、ガラス材料ペーストを上記セラミック板4aに
スクリーン印刷により順次塗布し、その度毎に850℃
にて焼成を繰り返すことにより形成されたものである。
【0014】図1、2に示すように、部品接続ランド7
a、7b、7cにクリームはんだを印刷し、これに例え
ばIC、ダイオード、トランジスタに対応する上記外付
け電子部品11a、11b、11cを載せてリフローは
んだ付けする。次にこのようにして形成された積層LC
素子1とセラミック板4a、4bの積層体の側面及び上
記端子電極接続ランド8a、8a・・・に、上記引き出
し部2a、2a・・・及び上記引き出し部群3a、3a
・・・に接続する端子電極12、12・・・を形成す
る。 この端子電極は、Ag等の導電性粉末と樹脂を少
量含む導電性接着剤(エイブルボンド社製エイブルボン
ド)を塗布し、150℃で焼付け、さらに銅メッキ、は
んだメッキを順次行ったものである。
【0015】このようにしてセラミック板4aに形成し
た電子回路と、積層LC素子1が端子電極12、12・
・・により接続され、例えばDC─DCコンバータの一
つの機能ブロックが形成される。そして、この機能ブロ
ックを形成した積層複合電子部品は、プリント基板のは
んだ付けランドに端子電極がはんだ付けされて使用され
る。
【0016】上記セラミック板4a上の回路厚膜導体の
配線部にリード線をその板面と平行にはんだ付けし、リ
ード線端部を板面と垂直方向に引っ張り、配線部が板面
から剥離する時のピール強度を、30個の積層複合電子
部品を作成しその回路厚膜導体の配線部について測定し
たところ、平均値は1.75Kg/mm2(単位平方ミ
リメートル当たり1.75Kg)であった。また、これ
ら30個について抵抗体の温度特性を測定したところ、
その平均値は52ppmであった。 実施例2
【0017】上記実施例1において、インダクタ部を設
けずコンデンサ部のみにセラミック板を積層した積層体
を上記に準じて得た以外は同様にして積層複合電子部品
を得た。 実施例3
【0018】上記実施例1において、コンデンサ部を設
けずインダクタ部のみにセラミック板を積層した積層体
を上記に準じて得た以外は同様にして積層複合電子部品
を得た。なお、インダクタにはトランスの場合も含み、
インダクタに準じて形成される。
【0019】比較例 上記実施例1において、セラミック板を用いず、コンデ
ンサ部を内部に設けた磁器表面(最外内部電極の上に5
0μのグリーンシートを6枚重ね焼成したもの)に直か
に、上記実施例1と同様の電子回路を形成した以外は同
様にして積層複合電子部品を30個作成し、これらにつ
いても上記実施例1と同様に測定したところ、ピール強
度の平均値は0.6Kg/mm2であり、抵抗体の温度
特性は351ppmであった。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、積層体素子にアルミナ
を主成分とするセラミック板を焼成ににより一体に積層
し、このセラミック板に電子回路を形成したので、その
電子回路の回路厚膜導体、厚膜抵抗体の少なくとも厚膜
抵抗体をスクリーン印刷による塗布膜の焼成にて形成す
る際にその成分のガラスはセラミック板に阻止されて、
積層体素子への拡散を防止することができる。これによ
り、外付け部品のはんだ付け強度を損なわないようにで
き、その部品の信頼性を高めることができるとともに、
抵抗体の温度特性の変化をなくすことができ、さらに積
層体素子の特性値の変化を防止し、全体として特性値の
安定した一つの機能ブロックからなる積層複合電子部品
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の積層複合電子部品の斜視図
である。
【図2】その部品の完成前の製造工程を示す斜視図であ
る。
【図3】その製造の一工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 積層LC素子 2 インダクタ部 3 コンデンサ部 4a、4b セラミック板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−244097(JP,A) 特開 平4−139711(JP,A) 特開 平2−17603(JP,A) 特開 昭59−194416(JP,A) 実開 昭63−3190(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コイル及びコンデンサの少なくとも一つ
    の素子を有する積層体素子の少なくとも一方の主面にア
    ルミナを主成分とするセラミック板を焼成により一体に
    積層した積層体を形成し、上記セラミック板の少なくと
    も一方に少なくとも厚膜導体及び厚膜抵抗体を有する電
    子回路を設け、これらの厚膜導体及び厚膜抵抗体のうち
    少なくとも厚膜抵抗体はガラス成分を含有する抵抗体材
    料ペーストをスクリーン印刷により塗布した塗布膜の焼
    成による厚膜にて構成し、上記積層体の側面及び上記セ
    ラミック板の側面に上記素子及び上記電子回路を接続す
    る端子電極を設けた構造を有する積層複合電子部品。
  2. 【請求項2】 積層体素子はフェライト磁性体の内部に
    設けたコイルと誘電体磁器の内部に設けたコンデンサを
    一体に有する積層LC素子である請求項1記載の積層複
    合電子部品。
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