JP3988300B2 - 電子部品のバンプ電極形成方法および電子部品 - Google Patents

電子部品のバンプ電極形成方法および電子部品 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品のバンプ電極形成方法およびこの方法によって有利に形成され得るバンプ電極を備える電子部品に関するもので、特に、下地金属層、その上に電気めっきにより形成されるめっき層およびその上に形成される半田バンプ部を備えるバンプ電極における、めっき層の形成方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7には、この発明にとって興味ある電子部品1が示されている。
【0003】
電子部品1は、相対向する2つの主面2および3ならびにこれら主面2および3間を連結する4つの側面4、5、6および7を有する、直方体状をなす電子部品本体8を備えている。図7は、電子部品1の外観を斜視図で示すものであるが、この電子部品1の実装面側を上方に向けた状態で図示している。この実装面すなわち主面2上には、複数の、たとえば12個のバンプ電極9が形成されている。このようなバンプ電極9を介しての接続を適用して電子部品1を適宜の配線基板上に実装するようにすれば、実装の高密度化を図ることができる。
【0004】
図8には、バンプ電極9の詳細な構造例が拡大されて断面図で示されている。
【0005】
バンプ電極9は、電子部品本体8の外表面すなわち主面2上に形成された下地金属層10と、その上に電気めっきによりそれぞれ形成された第1および第2のめっき層11および12と、その上に形成された半田バンプ部13とを備えている。
【0006】
下地金属層10は、電子部品本体8の内部に形成されたビアホール接続部14に電気的に接続されていて、ビアホール接続部14は、電子部品本体8の内部に設けられた内部電極等の電気的要素(図示せず。)に電気的に接続されている。下地金属層10は、たとえば銀からなり、焼付けまたはスパッタリングによって形成される。
【0007】
第1のめっき層11は、たとえばニッケルからなり、第2のめっき層12は、たとえば錫または半田からなる。第1のめっき層11は、バリア層として機能するもので、下地金属層10を構成するたとえば銀のような金属が第2のめっき層12あるいは半田バンプ部13へと拡散することを防止する。第2のめっき層12は、半田に対する親和性を高め、半田バンプ部13の形成を容易にするように機能する。
【0008】
半田バンプ部13は、たとえば、半田ボールをリフローにより第2のめっき層12上に付与することによって形成されたり、溶融半田中にディップすることによって形成されたり、印刷により形成されたりすることができる。半田バンプ部13は、実質的に球状に突出した形態を有しているが、この半田バンプ部13の径は、下地金属層10の径に実質的に左右される。
【0009】
上述した第1および第2のめっき層11および12をそれぞれ形成するための電気めっき工程は、これを多数の電子部品1について能率的に進めるため、図示しないが、通常、複数の電子部品本体8を複数の導電性メディアとともにバレル内に装填した状態で実施される。導電性メディアとしては、たとえば、金属ボール、より具体的には、スチールボールが用いられる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、高密度実装を可能とするためにバンプ電極9が採用されている。したがって、この高密度実装を実現するためには、バンプ電極9の径を小さくしなければならない。バンプ電極9の径は、前述したように、下地金属層10の径に実質的に左右されるため、バンプ電極9の径を小さくするためには、下地金属層10の径も小さくしなければならない。そのため、下地金属層10の径は、通常、1.0mm以下、たとえば0.5mm程度とされる。
【0011】
しかしながら、前述したように、バレルを用いる電気めっきを適用して、下地金属層10上に第1のめっき層11を形成しようとしたり、第1のめっき層11上に第2のめっき層12を形成しようとしたりする場合、これら第1および第2のめっき層11および12の各々について、所望の析出厚みを得るのに比較的長時間必要とするという問題に遭遇する。これは、下地金属層10の径が小さくなればなるほど、導電性メディアと下地金属層10または第1のめっき層11との間での接触頻度がより低くなるためである。また、導電性メディアとして用いられる金属ボールは、たとえば0.8mm程度の径を有しているが、この金属ボールの径が、下地金属層10または第1のめっき層11の径に比較して大きいことも、上述した接触頻度を低下させる原因となっている。
【0012】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る電子部品のバンプ電極形成方法およびこの方法によって有利に形成され得るバンプ電極を備える電子部品を提供しようとすることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明は、まず、電子部品本体の外表面上に、下地金属層、その上に電気めっきにより形成されためっき層およびその上に形成された半田バンプ部を含むバンプ電極を形成している、電子部品における上述したバンプ電極を形成す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。
【0014】
すなわち、この発明に係る電子部品のバンプ電極形成方法は、下地金属層とともに、この下地金属層に電気的に接続されかつ下地金属層より大きい面積を有する外部電極を、外表面上に形成している、電子部品本体を用意する工程と、複数の導電性メディアおよび複数の電子部品本体をバレル内に装填した状態で電気めっきを実施することによって、下地金属層上にめっき層を形成する工程と、このめっき層上に、半田バンプを形成する工程とを備えることを特徴としている。
【0015】
この発明は、また、上述したような方法によって形成されたバンプ電極を備える、電子部品にも向けられる。
【0016】
この電子部品は、下地金属層、その上に電気めっきにより形成されるめっき層およびその上に形成される半田バンプ部を含むバンプ電極と、下地金属層に電気的に接続されかつ下地金属層より大きい面積を有する外部電極との双方を、外表面上に形成している、電子部品本体を備えている。
【0017】
なお、上述した電子部品に備える外部電極は、電子部品の完成段階では、削り取るなどして除去されてもよい。そのため、前述のこの発明に係る方法によって形成されたバンプ電極を備える電子部品は、このように外部電極を備えないものも含むものと理解しなければならない。
【0018】
この発明において、電子部品本体は、典型的には、相対向する2つの主面およびこれら2つの主面間を連結する4つの側面を有する、直方体状をなしている。この場合、下地金属層は、一方の主面上に形成され、かつ、外部電極は、側面上に形成されることが好ましい。
【0019】
また、より好ましくは、側面上に形成される外部電極は、側面の交差する角の部分に形成される。
【0020】
この発明は、また、次のような構成を備えることによって、積層コンデンサとして機能する電子部品に対して有利に適用されることができる。
【0021】
すなわち、この電子部品では、バンプ電極は、第1および第2のバンプ電極を備え、外部電極は、第1および第2の外部電極を備えている。また、電子部品本体は、その主面の延びる方向に延びながら積層される複数の誘電体層と、特定の誘電体層を介して互いに対向する少なくとも1対の第1および第2の内部電極と、第2の内部電極に対して電気的に絶縁された状態で第1の内部電極と第1のバンプ電極とを電気的に接続するように特定の誘電体層を貫通する第1のビアホール接続部と、第1の内部電極に対して電気的に絶縁された状態で第2の内部電極と第2のバンプ電極とを電気的に接続するように特定の誘電体層を貫通する第2のビアホール接続部とを備えている。そして、第1の内部電極は、第1の外部電極に電気的に接続され、かつ、第2の内部電極は、第2の外部電極に電気的に接続されている。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1ないし図6は、この発明の一実施形態を説明するためのものである。ここで、図1は、この実施形態に係る電子部品21の外観を示す斜視図であり、図2は、電子部品21の内部構造を、垂直方向の断面をもって示す正面図であり、図3は、電子部品21の内部構造を、第1の水平方向の断面をもって示す平面図であり、図4は、電子部品21の内部構造を、第1の断面とは異なる第2の水平方向の断面をもって示す平面図である。図5は、図8に相当する図である。図6は、電子部品21の製造の途中において与えられる形態を示す斜視図である。
【0023】
電子部品21は、相対向する2つの主面22および23とこれら2つの主面22および23間を連結する4つの側面24、25、26および27とを有する、直方体状をなす電子部品本体28を備えている。
【0024】
図1および図2では、電子部品21の実装面側を上方へ向けた状態で図示されている。すなわち、一方の主面22側が実装面側とされる。このような主面22上には、複数のバンプ電極29および30が分布するように形成されている。これらバンプ電極29および30は、後述する説明から明らかになるように、第1のバンプ電極29と第2のバンプ電極30とに分類され、第1のバンプ電極29と第2のバンプ電極30とは交互に並ぶように配置されている。
【0025】
電子部品21は、積層コンデンサを構成するもので、その電子部品本体28は、主面22および23の延びる方向に延びながら積層される、たとえばセラミック誘電体からなる複数の誘電体層31と、複数のコンデンサユニットを形成するように特定の誘電体層31を介して互いに対向する複数対の第1および第2の内部電極32および33を有している。
【0026】
図3に、第1の内部電極32が図示されていることからわかるように、図3は、第1の内部電極32が通る断面を示し、また、図4に、第2の内部電極33が図示されていることからわかるように、図4は、第2の内部電極33が通る断面を示している。なお、図3および図4において、内部電極32および33は、ハッチングを施すことによって、各々の形成領域をより明確に理解できるようにされている。
【0027】
電子部品本体28の内部には、第1の内部電極32と第1のバンプ電極29とを電気的に接続するように特定の誘電体層31を貫通して延びる第1のビアホール接続部34が設けられる。また、第1のビアホール接続部34に隣り合いながら、第2の内部電極33と第2のバンプ電極30とを電気的に接続するように特定の誘電体層31を貫通して延びる第2のビアホール接続部35が設けられている。
【0028】
この実施形態では、より大きな静電容量が得られるようにするため、それぞれ複数の第1および第2の内部電極32および33が、誘電体層31の積層方向に交互に配置され、それによって、第1の内部電極32と第2の内部電極33との対向する部分の数が複数とされ、複数のコンデンサユニットを形成するようにされている。そして、これら複数のコンデンサユニットも、上述した第1および第2のビアホール接続部34および35によって並列接続される。
【0029】
より詳細には、第1のビアホール接続部34は、第2の内部電極33を貫通しながら複数の第1の内部電極32を互いに電気的に接続するように延び、かつ、第2のビアホール接続部35は、第1の内部電極32を貫通しながら複数の第2の内部電極33を互いに電気的に接続するように延びている。
【0030】
また、第2の内部電極33は、第1のビアホール接続部34が貫通する部分の周囲にギャップ36を形成していて、それによって、第1のビアホール接続部34は、第2の内部電極33に対して電気的に絶縁された状態とされている。また、第1の内部電極32は、第2のビアホール接続部35が貫通する部分の周囲にギャップ37を形成していて、それによって、第2のビアホール接続部35は、第1の内部電極32に対して電気的に絶縁された状態とされている。
【0031】
前述したバンプ電極29および30は、図8に示したバンプ電極9と実質的に同様の構造を有している。また、第1および第2のバンプ電極29および30は、互いに実質的に同じ構造を有している。以下には、第1のバンプ電極29の構造について、図5を参照しながら説明する。
【0032】
バンプ電極29は、電子部品本体28の外表面すなわち一方の主面22上に形成された下地金属層38と、その上に電気めっきによりそれぞれ形成された第1および第2のめっき層39および40と、その上に形成された半田バンプ部41とを備えている。これら下地金属層38、第1および第2のめっき層39および40、ならびに半田バンプ部41の各々の形態、材料および形成方法については、特に断らない限り、図8に示した下地金属層10、第1および第2のめっき層11および12ならびに半田バンプ部13の場合と実質的に同様であるので、前述した説明を援用する。
【0033】
この実施形態では、電子部品本体28の外表面上には、上述したバンプ電極29および30に加えて、複数の、たとえば4つの外部電極42および43が形成されている。これら外部電極42および43は、電子部品本体28の側面24〜27の交差する角の部分に位置されている。外部電極42および43の形成には、たとえば焼付けやスパッタリングが適用される。
【0034】
外部電極42および43は、後述する説明から明らかになるように、第1の外部電極42と第2の外部電極43とに分類される。また、この実施形態では、2つの第1の外部電極42および2つの第2の外部電極43は、それぞれ、対角線方向に対向するように配置されている。
【0035】
図3によく示されているように、第1の内部電極32は、第1の外部電極42に電気的に接続されている。したがって、第1の外部電極42は、第1の内部電極32および第1のビアホール接続部34を介して、第1のバンプ電極29の下地金属層38に電気的に接続された状態となっている。
【0036】
また、図4によく示されているように、第2の内部電極33は、第2の外部電極43に電気的に接続されている。したがって、第2の外部電極43は、第2の内部電極33および第2のビアホール接続部35を介して、第2のバンプ電極30の下地金属層38に電気的に接続された状態となっている。
【0037】
また、外部電極42および43は、それぞれ、下地金属層38より大きい面積を有している。
【0038】
この発明では、バンプ電極29および30の形成方法、より特定的には、下地金属層38上への第1のめっき層39および第1のめっき層39上への第2のめっき層40の各形成方法に特徴がある。
【0039】
これらめっき層39および40を順次形成するにあたって、まず、図6に示すような形態を有する電子部品本体28が用意される。この電子部品本体28は、下地金属層38とともに外部電極42および43を外表面上に形成している。
【0040】
次いで、このような複数の電子部品本体28は、図示しないが、複数のたとえば金属ボール、より具体的には、スチールボールのような導電性メディアとともに、回転するバレル内に装填され、この状態で電気めっきが実施され、たとえばニッケルからなる第1のめっき層39が下地金属層38上に形成される。
【0041】
次に、同様に、回転するバレル内に装填した状態での電気めっきが実施され、第1のめっき層39上に、たとえば錫または半田からなる第2のめっき層40が形成される。
【0042】
上述した第1および第2のめっき層39および40の形成のための各電気めっき工程において、下地金属層38または第1のめっき層39にめっき電流が流れる機会は、導電性メディアが下地金属層38または第1のめっき層39に接触することによってもたらされるばかりでなく、外部電極42または43に導電性メディアが接触することによってももたらされる。また、外部電極42および43の各々の面積は、下地金属層38の面積または第1のめっき層39の面積よりも大きいので、導電性メディアが下地金属層38または第1のめっき層39および外部電極42または43に接触する頻度は、外部電極42および43が形成されていない場合に比べて、大幅に高くなる。
【0043】
このようなことから、第1のめっき層39および第2のめっき層40をそれぞれ形成するにあたって、所望の析出厚みを得るために必要とする電気めっき処理時間を大幅に短縮することができる。このめっき処理時間の短縮に関して、外部電極42および43の各々の面積が大きくなればなるほど、めっき処理時間をより短縮できることが実験で確認されている。
【0044】
外部電極42および43のそれぞれの面積は、前述したように、下地金属層38の面積より大きいとされたが、これらの面積間の比較は、それぞれの面積の合計についての比較であると理解しなければならない。そのため、外部電極42および43のそれぞれの数を多くすれば、外部電極42および43の個々のものの面積をより小さくすることも可能である。
【0045】
上述のようにして、第2のめっき層40が形成された後、この第2のめっき層40上には、半田バンプ部41がリフロー、ディップまたは印刷等の方法により形成され、図1に示すようなバンプ電極29および30を備える電子部品21が完成される。
【0046】
なお、図1に示すように、電子部品21が完成されたとき、外部電極42および43の各々上には、第1のめっき層39と同等のめっき層および第2のめっき層40と同等のめっき層が形成されていることになる。このような外部電極42および43は、電子部品21の実装に際して、通常、障害となるものではないが、必要な場合には、これらを除去するようにしてもよい。
【0047】
図示の実施形態では、外部電極42および43は、電子部品本体28の側面24〜27の交差する角の部分に形成されている。このような外部電極42および43の形成位置は、導電性メディアが外部電極42および43に接触する頻度を高めるのに効果的である。また、このように外部電極42および43を側面24〜27の交差する角の部分に形成すれば、たとえばバンプ電極29および30との不所望な干渉を避けたり、実装状態において、この電子部品21の周囲に配置される他の電気的要素との干渉を避けたりすることが容易になる。
【0048】
なお、このような外部電極は、電子部品本体28の側面24〜27の各中央部に形成されても、あるいは、バンプ電極29および30が形成された主面22におけるバンプ電極29および30とは干渉しない位置に形成されたり、あるいは、他方の主面23上に形成されたりしてもよい。たとえば、他方の主面23上に外部電極が形成される場合、より大きな面積の外部電極を形成することが容易となり、前述したような導電性メディアとの接触頻度を高めるのに効果的であるとともに、このような外部電極によって電子部品21のシールド効果を働かせることも可能になる。
【0049】
また、図示の実施形態では、バンプ電極29および30は、下地金属層38、第1のめっき層39、第2のめっき層40および半田バンプ部41をもって構成されたが、この発明は、第1および第2のめっき層39および40のうちのいずれか一方しか形成されないものにも適用することができる。
【0050】
また、この発明は、図示した電子部品21のように、積層コンデンサを構成するものに限らず、バンプ電極を形成するものであれば、他の機能を有する電子部品にも等しく適用することができる。
【0051】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、電子部品本体の外表面上に、下地金属層、その上に電気めっきにより形成されためっき層およびその上に形成された半田バンプ部を備えるバンプ電極を形成している、電子部品において、上述のバンプ電極に備える下地金属層上にめっき層を形成するため、複数の電子部品本体を複数の導電性メディアとともにバレル内に装填した状態で電気めっきを実施するに際して、電子部品本体として、下地金属層とともに、この下地金属層に電気的に接続されかつ下地金属層より大きい面積を有する外部電極を、外表面上に形成しているものが用意されるので、電気めっき工程において、導電性メディアは、下地金属層だけでなく、外部電極にも接触させることができ、下地金属層にめっき電流が流れる機会を増やすことができる。そのため、めっき層において所望の析出厚みを得るための時間を短縮することができ、めっき層を形成するための工程の能率を上げることができる。
【0052】
この発明において、電子部品本体が、相対向する2つの主面およびこれら2つの主面間を連結する4つの側面を有する、直方体状をなしていて、下地金属層が、一方の主面上に形成され、かつ、外部電極が、側面上に形成されていると、バンプ電極に対して、またはこの電子部品の実装状態において周囲に位置する他の電気的要素に対して、外部電極が不所望な干渉を及ぼさないようにすることが容易である。
【0053】
また、外部電極が、電子部品本体の側面の交差する角の部分に形成されていると、電気めっき工程において、導電性メディアとの接触頻度をより高めるのに効果的である。
【0054】
また、この発明に係る電子部品において、バンプ電極が、第1および第2のバンプ電極を備え、外部電極が、第1および第2の外部電極を備え、電子部品本体が、主面の延びる方向に延びながら、積層される複数の誘電体層と、特定の誘電体層を介して互いに対向する少なくとも1対の第1および第2の内部電極と、第2の内部電極に対して電気的に絶縁された状態で第1の内部電極と第1のバンプ電極とを電気的に接続するように特定の誘電体層を貫通する第1のビアホール接続部と、第1の内部電極に対して電気的に絶縁された状態で第2の内部電極と第2のバンプ電極とを電気的に接続するように特定の誘電体層を貫通する第2のビアホール接続部とを備え、第1の内部電極が、第1の外部電極に電気的に接続され、かつ、第2の内部電極が、第2の外部電極に電気的に接続されている、そのような構造が採用されると、この発明に係る電子部品は、積層コンデンサを構成することができ、また、各内部電極内での電流を、各内部電極に接続されまたは各内部電極を貫通するビアホール接続部の周囲で種々の方向へ向けることができ、それによって磁束を効果的に相殺することができるとともに、電流路長を短くすることができるので、電子部品の等価直列インダクタンスを小さくすることができる。
【0055】
のみならず、第1および第2のバンプ電極が、ともに、電子部品本体の一方の主面上に形成されるようにすれば、第1のビアホール接続部を流れる電流と第2のビアホール接続部を流れる電流とを互いに異なる方向へ向けることができ、そのため、これらビアホール接続部を流れる電流によって誘起される磁束も効果的に相殺することができ、この点においても、等価直列インダクタンスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態による電子部品21の外観を示す斜視図である。
【図2】図1に示した電子部品21の内部構造を、垂直方向の断面をもって示す正面図である。
【図3】図1に示した電子部品21の内部構造を、第1の内部電極32が通る断面をもって示す平面図である。
【図4】図1に示した電子部品21の内部構造を、第2の内部電極33が通る断面をもって示す平面図である。
【図5】図1に示したバンプ電極29およびそれに関連する構成の詳細を拡大して示す断面図である。
【図6】図1に示した電子部品21の製造の途中において与えられる形態を示す斜視図である。
【図7】この発明にとって興味ある電子部品1の外観を示す斜視図である。
【図8】図7に示したバンプ電極9およびそれに関連する構成の詳細を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
21 電子部品
22, 23 主面
24〜27 側面
28 電子部品本体
29 第1のバンプ電極
30 第2のバンプ電極
31 誘電体層
32 第1の内部電極
33 第2の内部電極
34 第1のビアホール接続部
35 第2のビアホール接続部
36, 37 ギャップ
38 下地金属層
39 第1のめっき層
40 第2のめっき層
41 半田バンプ部
42 第1の外部電極
43 第2の外部電極

Claims (8)

  1. 電子部品本体の外表面上に、下地金属層、その上に電気めっきにより形成されためっき層およびその上に形成された半田バンプ部を含むバンプ電極を形成している、電子部品における前記バンプ電極を形成するための方法であって、
    前記下地金属層とともに、前記下地金属層に電気的に接続されかつ前記下地金属層より大きい面積を有する外部電極を、外表面上に形成している、電子部品本体を用意する工程と、
    複数の導電性メディアおよび複数の前記電子部品本体をバレル内に装填した状態で電気めっきを実施することによって、前記下地金属層上に前記めっき層を形成する工程と、
    前記めっき層上に、半田バンプ部を形成する工程と
    を備える、電子部品のバンプ電極形成方法。
  2. 前記電子部品本体として、相対向する2つの主面および前記2つの主面間を連結する4つの側面を有する、直方体状をなしていて、前記下地金属層が、一方の前記主面上に形成され、かつ、前記外部電極が、前記側面上に形成されているものが用意される、請求項1に記載の電子部品のバンプ電極形成方法。
  3. 前記電子部品本体として、前記外部電極が、前記側面の交差する角の部分に形成されているものが用意される、請求項2に記載の電子部品のバンプ電極形成方法。
  4. 請求項1ないし3のいずれかに記載の方法によって形成されたバンプ電極を備える、電子部品。
  5. 下地金属層、その上に電気めっきにより形成されるめっき層およびその上に形成される半田バンプ部を含むバンプ電極と、前記下地金属層に電気的に接続されかつ前記下地金属層より大きい面積を有する外部電極との双方を、外表面上に形成している、電子部品本体を備える、電子部品。
  6. 前記電子部品本体は、相対向する2つの主面および前記2つの主面間を連結する4つの側面を有する、直方体状をなしていて、前記バンプ電極は、一方の前記主面上に形成され、かつ、前記外部電極は、前記側面上に形成されている、請求項5に記載の電子部品。
  7. 前記外部電極は、前記側面の交差する角の部分に形成されている、請求項6に記載の電子部品。
  8. 前記バンプ電極は、第1および第2のバンプ電極を備え、
    前記外部電極は、第1および第2の外部電極を備え、
    前記電子部品本体は、
    前記主面の延びる方向に延びながら積層される複数の誘電体層と、
    特定の前記誘電体層を介して互いに対向する少なくとも1対の第1および第2の内部電極と、
    前記第2の内部電極に対して電気的に絶縁された状態で前記第1の内部電極と前記第1のバンプ電極とを電気的に接続するように特定の前記誘電体層を貫通する第1のビアホール接続部と、
    前記第1の内部電極に対して電気的に絶縁された状態で前記第2の内部電極と前記第2のバンプ電極とを電気的に接続するように特定の前記誘電体層を貫通する第2のビアホール接続部と
    を備え、
    前記第1の内部電極は、前記第1の外部電極に電気的に接続され、かつ、
    前記第2の内部電極は、前記第2の外部電極に電気的に接続されている、
    請求項6または7に記載の電子部品。
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