JP3606215B2 - 電子部品への端子板部材の取付方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品への端子板部材の取付方法に関するもので、特に、半田付け時に端子板部材を押さえるための押さえ部材の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、セラミック電子部品において、これが基板上に実装されたとき、基板から及ぼされる熱または熱に起因する応力によってチップ状のセラミック電子部品にクラック等が生じることを防止するため、セラミック電子部品の外表面上に形成された端子電極を、直接、基板に半田付けするのではなく、端子電極に金属板からなる端子板部材を取り付け、この端子板部材を基板に半田付けすることが行なわれている。
【０００３】
上述したような端子板部材を端子電極に取り付けるため、通常、端子板部材を端子電極に半田付けすることが行なわれており、この半田付けに際して、たとえば、クリーム半田を用いるリフロー法が適用されることがある。
【０００４】
上述したリフロー法による半田付けを実施しようとする場合、電子部品上の端子電極と端子板部材との間にクリーム半田を配置した状態で、端子電極と端子板部材とを位置合わせするとともに、端子板部材が端子電極に向かって押している状態としながら、半田を溶融させ、端子電極と端子板部材との半田付けを達成するようにしなければ、信頼性の高い半田付け状態を得ることができない。
【０００５】
端子板部材がリードフレームから一体的に延びる状態で用意される場合には、リードフレームを固定し、リードフレームが有するばね性を利用して、端子板部材が端子電極に向かって押している状態を実現することができる。しかしながら、端子板部材が独立した状態となっている場合には、個々の端子板部材に対して適当な押さえ部材を作用させることによって、端子板部材が端子電極に向かって押している状態を実現しなければならない。
【０００６】
また、リードフレームにより端子板部材が用意される場合でも、基板から及ぼされる熱または熱に起因する応力の緩和を重視すると、端子板部材が薄くなり、ばね性が低下するため、ばね性のみで、端子板部材が端子電極に向かって押している状態にすることは困難である。さらに、複数の電子部品を１対の端子板部材に取り付ける場合も、リードフレームのばね性のみで、端子板部材が各端子電極に向かって押している状態にすることは困難である。
【０００７】
そのため、リフロー法による半田付けには、押さえ部材を用いることが一般的である。
【０００８】
上述した押さえ部材を用いての端子板部材の取付方法の従来例が図５に示されている。図５には、セラミック電子部品としての積層セラミックコンデンサ１が一部断面をもって平面図で示されている。
【０００９】
積層セラミックコンデンサ１は、その外表面上に端子電極２を形成している。端子電極２は、誘電体セラミックからなる部品本体３上に形成される、たとえば銅を導電成分とする焼付層４と、その上に形成される、たとえばニッケルからなる下地めっき層５と、その上に形成される、たとえば錫のような半田濡れ性の良好な金属からなる表面めっき層６とから構成されている。また、図５において、静電容量を形成するための内部電極７の一部が、端子電極２に電気的に接続された状態で図示されている。
【００１０】
このような端子電極２に対して半田付けによって取り付けられる端子板部材８は、図５の紙面に対して平行であって上または下方向から見たとき、Ｌ字状をなすように曲げられた金属板から構成されている。この端子板部材８の、端子電極２側に向く面には、たとえばニッケルからなる下地めっき層９が形成され、その上に、たとえば錫または銀のような半田濡れ性の良好な金属からなる表面めっき層１０が形成されている。
【００１１】
端子電極２に、半田付けによって端子板部材８を取り付けるにあたって、図５（１）に示す状態となるように、端子板部材８が、端子電極２に対して位置合わせされるとともに、端子電極２と端子板部材８との間に、クリーム半田１１が配置される。
【００１２】
次いで、押さえ部材１２の押圧面１３によって、端子板部材８を端子電極２に向かって押さえた状態で炉内に入れられることによって、クリーム半田１１を溶融させ、それによって、図５（２）に示すように、クリーム半田１１によって与えられた半田１４を介して、端子電極２と端子板部材８との半田付けが達成される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した半田１４は、端子板部材８を基板（図示せず。）に半田付けする際に用いられる半田の溶融温度の下でも接合状態を維持できなければならないため、たとえばＳｎ：８，Ｐｂ：９１，Ａｇ：１といった組成を有する共晶型半田がしばしば用いられる。
【００１４】
しかしながら、このような共晶型半田を用いて半田接合部分を形成する場合、押さえ部材１２は比較的大きい熱容量を有しているので、溶融後の冷却工程において、半田１４の端子板部材８の近傍では他の部分に比べて冷却が遅れ、そのため、錫を比較的多く含む低融点合金相１５が析出しやすい。
【００１５】
上述した低融点合金相１５は、以後の基板への半田付け工程に際して溶融することがあり、そのため、半田１４による半田接合部分にクラックが生じるという問題に遭遇することがある。
【００１６】
なお、低融点合金相１５の析出は、急冷を行なうことによってある程度防止することができる。しかしながら、たとえば積層セラミックコンデンサ１のようなセラミック電子部品の場合には、急冷によって悪影響が及ぼされるので、どうしても徐冷を行なわなければならず、したがって、このような徐冷を行なう場合には、低融点合金相１５の析出がより顕著になる。
【００１７】
そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決し得る、電子部品への端子板部材の取付方法を提供しようとすることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電子部品の外表面上に形成された端子電極に、金属板からなる端子板部材を半田付けによって取り付けるための方法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、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００２１】
すなわち、この発明による電子部品への端子板部材の取付方法は、押圧面を備える、端子板部材を押さえるための押さえ部材を用意する工程と、端子電極と端子板部材とを、その間に半田を配置した状態で、位置合わせする工程と、次いで、押さえ部材の押圧面によって、端子板部材の、半田接合部分に対応する領域以外の領域を端子電極に向かって押さえながら、半田を溶融させ、端子電極と端子板部材との半田付けを達成する工程とを備えることを特徴としている。
【００２２】
この発明において、押さえ部材の押圧面は、半田接合部分の面積より小さい面積を有していることが好ましい。
【００２３】
この発明は、半田が共晶型半田であるとき、特に有利に適用される。
【００２４】
また、この発明は、電子部品がセラミック電子部品であるとき、特に有利に適用される。
【００２５】
また、この発明は、複数の電子部品の各端子電極に端子板部材を取り付けるために実施されるときにも、有利に適用される。
【００２６】
この発明において、端子板部材が、Ｕ字状に折り曲げられた金属板をもって構成され、折り曲げ状態において外側に向く面を端子電極に対向させながら折り曲げにおける一方側部分が端子電極に取り付けられ、折り曲げにおける他方側部分の先端部が基板への接続のための接続部とされるとき、他方側部分には、押さえ部材の挿通を許容する貫通孔が設けられていることが好ましい。この場合、半田付けを達成する工程において、押さえ部材は、貫通孔を挿通した状態で、押圧面が端子板部材の一方側部分を押さえるようにされる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にとって興味ある第１の参考例を説明するための図５に相当する図である。図１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、重複する説明を省略することがある。
【００２８】
セラミック電子部品としての積層セラミックコンデンサ１は、前述したように、その外表面上に端子電極２を形成している。端子電極２は、この参考例では、部品本体３上に形成される、たとえば銅を導電成分とする焼付層４と、その上に形成される、たとえばニッケルからなる下地めっき層５と、その上に形成される、たとえば錫のような半田濡れ性の良好な金属からなる表面めっき層６とから構成されている。また、図１においても、静電容量形成のための内部電極７の一部が図示されている。
【００２９】
このような端子電極２に対して半田付けによって取り付けられる端子板部材８は、Ｌ字状をなすように曲げられた金属板から構成されている。この参考例では、この端子板部材８の、端子電極２側に向く面には、たとえばニッケルからなる下地めっき層９が形成され、その上に、たとえば錫または銀のような半田濡れ性の良好な金属からなる表面めっき層１０が形成されている。
【００３０】
端子電極２に、半田付けによって端子板部材８を取り付けるにあたって、図１（１）に示す状態となるように、端子板部材８が、端子電極２に対して位置合わせされるとともに、端子電極２と端子板部材８との間に、半田がたとえばクリーム半田１１の形態で配置される。
【００３１】
次いで、たとえばステンレス鋼からなる押さえ部材１６の押圧面１７によって、端子板部材８を端子電極２に向かって押さえた状態で炉内に入れられることによって、クリーム半田１１を溶融させ、それによって、図１（２）に示すように、クリーム半田１１によって与えられた半田１４を介して、端子電極２と端子板部材８との半田付けが達成される。
【００３２】
なお、ここまでの説明は、図５に示した従来の場合と実質的に同様である。
【００３３】
この参考例では、押さえ部材１６として、半田１４が実現する半田接合部分の面積より小さい面積を有する押圧面１７を備えるものが用いられることを特徴としている。なお、押さえ部材１６の押圧面１７は、端子板部材８の、半田接合部分に対応する領域内に位置されることが好ましい。
【００３４】
上述した半田１４ないしはクリーム半田１１としては、たとえばＳｎ８Ｐｂ９１Ａｇ１といった組成を有する共晶型半田が好適に用いられる。
【００３５】
このように、共晶型半田を半田１４ないしはクリーム半田１１として用いて半田接合部分を形成する場合、前述したように、押さえ部材１６が有する熱容量のため、溶融後の冷却工程において、半田１４の端子板部材８の近傍では他の部分に比べて冷却が遅れ、そのため錫を比較的多く含む低融点合金相１５が析出しやすいが、この参考例では、押さえ部材１６の押圧面１７が半田接合部分の面積より小さい面積を有しているので、低融点合金相１５は、端子板部材８における押圧面１７が接触する限られた領域の近傍でしか析出されない。
【００３６】
そのため、以後の基板への半田付け工程に際して、低融点合金相１５が溶融することがあっても、半田１４による半田接合部分全体にわたってクラックが生じるまでに至ることを有利に防止することができる。
【００３７】
図２は、この発明にとって興味ある第２の参考例を説明するための図１（１）に相当する図である。図２において、図１（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。
【００３８】
図２に示した端子板部材８には、透孔１８が設けられていて、クリーム半田１１を溶融させることによって得られた半田接合部分（図２では、半田付け達成後の半田の状態は図示されない。）の面積をより小さくするようにされている。このように、半田接合部分の面積を小さくすることによって、熱衝撃による機械的損傷をより生じさせにくくすることができる。
【００３９】
このように、透孔１８が設けられた端子板部材８が用いられる場合には、中空の円筒状のような筒状の押さえ部材１９が用いられ、リング状の押圧面２０を有するようにされる。この場合であっても、押圧面２０の面積は、半田接合部分の面積より小さくされている。
【００４０】
図３は、この発明にとって興味ある第３の参考例を示している。図３には、セラミック電子部品としての積層セラミックコンデンサ１の全体の外観が正面図で示されている。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。
【００４１】
図３に示した参考例では、Ｕ字状に折り曲げられた金属板をもって構成される端子板部材２１が用いられる。端子板部材２１は、折り曲げ状態において外側に向く面を端子電極２に対向させながら折り曲げにおける一方側部分２２が端子電極２に半田１４を介して取り付けられ、折り曲げにおける他方側部分２３の先端部がさらにＬ字状に折り曲げられて基板（図示せず）への接続のための接続部２４とされる。
【００４２】
このような端子板部材２１の他方側部分２３には、押さえ部材１６の挿通を許容する貫通孔２５が設けられている。押さえ部材１６の押圧面１７を、端子板部材２１の一方側部分２２に接触させ、それによって、端子板部材２１の一方側部分２２を直接押さえることができるようにするためである。
【００４３】
したがって、半田付けを達成する工程は、押さえ部材１６が、貫通孔２５を挿通し、その押圧面１７が端子板部材２１の一方側部分２２を押さえた状態で実施される。
【００４４】
図３に示した端子板部材２１において、その折り曲げ状態において内側に向く面が、半田濡れ性の悪い半田非親和面とされ、同じく外側に向く面が、半田濡れ性の良好な半田親和面とされることが好ましい。
【００４５】
このような半田非親和面および半田親和面を与えるため、端子板部材２１を構成する金属板がたとえばステンレス鋼のような半田濡れ性の悪い材料からなるものである場合には、半田非親和面は、この金属板の表面自身によって与えられ、半田親和面は、金属板の表面にたとえば銅のような半田濡れ性の良好な金属のめっき膜を形成することによって与えられる。
【００４６】
他方、端子板部材２１を構成する金属板が、たとえば銅合金のような半田濡れ性の良好な金属からなるものである場合には、この金属板の表面自身によって半田親和面が与えられ、この金属板の表面をたとえばクロムのような半田濡れ性の悪い金属でめっき処理したり、樹脂でコーティングしたり、半田濡れ性を低下させる化学的処理を施したりすることによって、半田非親和面を与えることができる。
【００４７】
上述のような半田非親和面および半田親和面を有する端子板部材２１を用いることによって、端子電極２および基板の各々との間で良好な半田付けを可能にするとともに、Ｕ字状に折り曲げられた部分の内側への半田の回り込みを防止し、前述したように、熱または熱に起因する応力によって積層セラミックコンデンサ１にクラック等が生じることを防止するように作用する端子板部材２１の変形が不所望にも阻害されないようにすることができる。
【００４８】
図４は、この発明の一実施形態を説明するためのものである。図４には、２つの積層セラミックコンデンサ１が正面図で示されている。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。
【００４９】
図４に示すように、２つの積層セラミックコンデンサ１は、互いに同じ姿勢に配向されながら、上下に積み重ねられ、たとえば接着剤２６によって互いに接合される。
【００５０】
２つの積層セラミックコンデンサ１の各々の端子電極２に共通に電気的に接続されるように、半田１４を介して端子板部材２７が取り付けられる。端子板部材２７は、図１に示した端子板部材８と同様、正面方向から見たとき、Ｌ字状に折り曲げられた形態をなしている。
【００５１】
この実施形態では、端子板部材２１と積層セラミックコンデンサ１の端子電極２との半田付けを達成する工程において、押さえ部材１６の押圧面１７が、端子板部材２７の、半田接合部分に対応する領域以外の領域内に位置されることを特徴としている。より具体的には、上の積層セラミックコンデンサ１の端子電極２に関連して付与される半田１４と下の積層セラミックコンデンサ１の端子電極２に関連して付与される半田１４との間の領域に、押さえ部材１６の押圧面１７が位置される。
【００５２】
この実施形態によれば、押さえ部材１６の熱容量のために半田１４において低融点合金相が析出されることを防止することができ、たとえ低融点合金相が析出しても、それは、半田１４による半田接合部分での接合強度に実質的な影響を与えないようにすることができる。
【００５３】
なお、図４においては、２つの積層セラミックコンデンサ１を積み重ねた構造が図示されたが、積層セラミックコンデンサ１の数は任意に変更でき、３つ以上であっても、単に１つであってもよい。また、図１ないし図３にそれぞれ示した各参考例においても、２つ以上の積層セラミックコンデンサ１を備える構造を採用してもよい。
【００５４】
以上、図示した実施形態では、セラミック電子部品として、積層セラミックコンデンサ１を示したが、他の機能を有するセラミック電子部品、あるいはセラミックを含まない電子部品に対しても、この発明を適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、押さえ部材の押圧面によって、端子板部材の、半田接合部分に対応する領域以外の領域を端子電極に向かって押さえながら半田付けを達成するようにしているので、半田の溶融後の冷却過程において、押さえ部材の熱容量が原因となって冷却が遅れる部分が生じても、半田接合部分には実質的な影響を及ぼさないようにすることができ、冷却過程における温度分布を生じにくくすることができ、良好な半田付けを達成することができる。
【００６０】
この発明において、押さえ部材の押圧面が、半田接合部分の面積より小さい面積を有していると、押圧部材の熱容量による影響を端子板部材に対してより及ぼしにくくすることができる。
【００６１】
また、この発明において、半田として共晶型半田が用いられるとき、溶融後の冷却過程において冷却が遅れた部分に低融点合金相が析出しやすいが、前述したように、押さえ部材の熱容量による冷却の遅れは、半田接合部分以外の領域で実質的に生じるに過ぎないので、このような低融点合金相を析出させにくくすることができる。
【００６２】
また、この発明によれば、半田の溶融後の冷却過程での押さえ部材の熱容量による局所的な冷却の遅れをそれほど懸念する必要がなくなるので、冷却過程において徐冷を問題なく適用することができる。したがって、この発明は、徐冷を必要とするセラミック電子部品への端子板部材の取付方法において、特に顕著な効果を発揮する。
【００６３】
また、この発明が、複数の電子部品の各端子電極に端子板部材を取り付けるために適用されると、押さえ部材による端子板部材の端子電極への押圧状態を確実に維持することができるとともに、前述したように、押さえ部材による悪影響を回避することができる。
【００６４】
また、この発明において、端子板部材がＵ字状に折り曲げられた金属板をもって構成され、折り曲げにおける一方側部分が端子電極に取り付けられ、折り曲げにおける他方側部分の先端部が基板への接続のための接続部とされる場合、他方側部分に、押さえ部材の挿通を許容する貫通孔が設けられていて、半田付けを達成する工程において、押さえ部材が、貫通孔を挿通した状態で、その押圧面が端子板部材の一方側部分を押さえるようにされると、このようなＵ字状に折り曲げられた金属板からなる端子板部材であっても、半田付けを達成する工程において、端子板部材を端子電極に向かって押さえるという押さえ部材の作用を確実に働かせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にとって興味ある第１の参考例を説明するための積層セラミックコンデンサ１およびこれに取り付けられるべき端子板部材８を一部断面で示す平面図であり、（１）は、半田付け達成工程の前の段階を示し、（２）は、半田付け達成工程後の状態を示す。
【図２】この発明にとって興味ある第２の参考例を説明するための図１（１）に相当する図である。
【図３】この発明にとって興味ある第３の参考例を説明するための積層セラミックコンデンサ１、端子板部材２１および押さえ部材１６の配置状態を一部断面で示す正面図である。
【図４】この発明の一実施形態を説明するための積層セラミックコンデンサ１、端子板部材７および押さえ部材１６の配置状態を示す正面図である。
【図５】この発明にとって興味ある従来技術を説明するための図１に相当する図である。
【符号の説明】
１ 積層セラミックコンデンサ（電子部品）
２ 端子電極
８，２１，２７ 端子板部材
１１ クリーム半田
１４ 半田
１５ 低融点合金相
１６，１９ 押さえ部材
１７，２０ 押圧面
２２ 一方側部分
２３ 他方側部分
２４ 接続部
２５ 貫通孔

Claims (6)

1. 電子部品の外表面上に形成された端子電極に、金属板からなる端子板部材を半田付けによって取り付けるための方法であって、
   押圧面を備える、前記端子板部材を押さえるための押さえ部材を用意する工程と、
   前記端子電極と前記端子板部材とを、その間に半田を配置した状態で、位置合わせする工程と、
   次いで、前記押さえ部材の前記押圧面によって、前記端子板部材の、半田接合部分に対応する領域以外の領域を前記端子電極に向かって押さえながら、前記半田を溶融させ、前記端子電極と前記端子板部材との半田付けを達成する工程と
   を備える、電子部品への端子板部材の取付方法。
2. 前記押さえ部材の前記押圧面は、前記半田接合部分の面積より小さい面積を有する、請求項１に記載の電子部品への端子板部材の取付方法。
3. 前記半田は、共晶型半田である、請求項１または２に記載の電子部品への端子板部材の取付方法。
4. 前記電子部品は、セラミック電子部品である、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品への端子板部材の取付方法。
5. 複数の前記電子部品の各前記端子電極に前記端子板部材を取り付けるために実施される、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品への端子板部材の取付方法。
6. 前記端子板部材は、Ｕ字状に折り曲げられた金属板をもって構成され、折り曲げ状態において外側に向く面を前記端子電極に対向させながら折り曲げにおける一方側部分が前記端子電極に取り付けられ、折り曲げにおける他方側部分の先端部が基板への接続のための接続部とされ、前記他方側部分には、前記押さえ部材の挿通を許容する貫通孔が設けられていて、
   前記半田付けを達成する工程において、前記押さえ部材は、前記貫通孔を挿通した状態で、前記押圧面が前記端子板部材の前記一方側部分を押さえるようにされる、請求項１ないし５のいずれかに記載の電子部品への端子板部材の取付方法。

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