JP4524731B2 - チップ型電子部品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ素子の端部を角錐状に形成して信頼性を向上したチップ型電子部品に係り、特に積層セラミックチップコンデンサに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的なチップ型電子部品は、例えば内部電極とセラミック層とを交互に複数層積層して形成されたチップ素子の両端部に、これら内部電極と接続された端子電極をそれぞれ配置した構造となっている。そして、このチップ素子の端部は、チップ素子の上下面である積層面に対して略垂直の平面として形成されていた。
しかし、このような従来のチップ型電子部品では、チップ素子の端部を切断する際にチップ素子の形状が変化するのに伴って、チップ型電子部品の形状が不安定化する虞を有していた。
【０００３】
さらに、端子電極をチップ素子の端部に形成する時に、図６（Ａ）の上から下に順に示すようにチップ素子１１２の平面状に形成された端部１１４全体で、槽内の電極ペーストＰの液面に一気に接触することになる。この為、接触時のショックで気泡Ｋを電極ペーストＰ内に抱き込み易く、結果として端子電極１１６に空孔であるボイドが発生する虞を有していた。
また、従来のチップ型電子部品１１０では、チップ素子１１２の積層面１１８に対して端部１１４が略垂直に形成されている関係から、図７（Ａ）に示すように、端子電極１１６の膜厚が不均一になり易く、結果として、端子電極１１６の焼結が不安定となっていた。
【０００４】
一方、このチップ型電子部品１１０を検査する際には、検査装置４０の図８（Ａ）に示す搬送レール４１に沿って多数のチップ型電子部品１１０を連続的に搬送し、案内部材であるインデックス機４２に順次供給するようにしている。しかし、チップ素子１１２の端部１１４が上記の構造になっていると、このインデックス機４２への供給時において各チップ型電子部品１１０間の境界が判り難くなって、ＣＣＤカメラ等の判別装置４３による判別が困難となってしまう。この為、搬送レール４１からのチップ型電子部品１１０の分離時に、チップ型電子部品１１０の角がシャッタ４４にかみ込まれ易く、チップ型電子部品１１０に摩擦ストレスが発生する欠点があった。
【０００５】
また、このチップ型電子部品１１０を基板へ半田付けする際には、基板の必要箇所にクリーム半田を予め配置しておくリフロー半田付け処理が一般に用いられている。しかし、このリフロー半田付け処理に際して、チップ素子１１２の端部１１４が上記の構造では、クリーム半田が溶融した時の表面張力の相違によりチップ立ちが発生して、チップ型電子部品１１０を基板へ適正に装着できない虞を有していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上より、従来のチップ型電子部品１１０を構成するチップ素子１１２の端部１１４が、チップ素子１１２の積層面１１８に対して略垂直に形成されるのに伴い、上記のような種々の不具合を生じ、結果としてチップ型電子部品１１０の信頼性が低くなるという欠点を有していた。
本発明は上記事実を考慮し、チップ素子の両端部をそれぞれ角錐状に形成することで、信頼性を向上したチップ型電子部品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１によるチップ型電子部品は、内部導体を内蔵したチップ素子の端部に、内部導体と接続される端子電極を配置したチップ型電子部品であって、
チップ素子の両端部の形状をそれぞれ角錐状に形成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係るチップ型電子部品によれば、内部導体を内蔵したチップ素子の端部とされる両端部の形状を角錐状にそれぞれ形成し、このチップ素子の端部に、内部導体と接続された端子電極を配置した。
本請求項のチップ素子の両端部を角錐状に加工する際には、切断刃が高速回転して切り込み加工や切断加工できる例えばシリコンウェハー加工用のダイサーにより加工することが考えられる。この為、乾式切断と異なり、切断刃の影響によって被切断材であるチップ型電子部品に曲がり等の変形が発生せず、狙いの寸法や形状に加工し易くなるので、端部の加工後におけるチップ型電子部品の形状が安定化する。
【０００９】
また、チップ素子の両端部の形状をそれぞれ角錐状に形成したことにより、チップ素子の端部表面と積層面との間の角度が大きくなり、これに伴って端子電極の膜厚が均一化する。
さらに、端子電極の形成時において、チップ素子の角錐状に形成された端部の先端から電極ペーストの液面に接触する為、気泡が逃げ易くなって電極ペースト内に気泡を抱き込み難くなる結果、端子電極にボイドが発生し難くなる。
【００１０】
一方、このチップ型電子部品を検査する際に、多数のチップ型電子部品を検査装置の搬送レールに沿って連続して搬送し、これらチップ型電子部品を個々に分離して案内する為のインデックス機に供給するが、このインデックス機への供給時において、角錐状となった端部での光の反射状態が他の部分の反射状態と異なるので、チップ型電子部品の境界の判別が容易となる。
従って、本請求項によれば、搬送レールからインデックス機へのチップ型電子部品の分離時にチップ型電子部品の角がシャッタにかみ込まれ難くなり、搬送時にチップ型電子部品に加わる摩擦ストレスが低減される。
【００１１】
また、このチップ型電子部品を基板に装着する際には、角錐状に両端部を形成したことから、フィレット接触角が増大し、これに伴って基板との間の固着強度が向上して下向きにチップ型電子部品を引っ張る力のベクトルが大きくなる。この結果として、リフロー半田付け処理時のチップ立ちを防止できると共に、セルフアライメント効果を向上でき、チップ型電子部品を基板に適正に装着可能となる。
以上より、チップ素子の両端部の形状をそれぞれ角錐状にすることで、種々の欠点が解決されてチップ型電子部品の信頼性が向上した。
【００１２】
請求項２に係るチップ型電子部品によれば、請求項１のチップ型電子部品と同様の構成の他に、チップ素子の両端部の形状をそれぞれ四角錐状に形成するという構成を有する。つまり、チップ型電子部品の積層面及び一対の側面の計四面に対応すべく、チップ素子の両端部の形状を角錐状の内でも一般的な四角錐状としたことで、チップ型電子部品の端部を容易に加工可能となった。
そして、チップ素子の両端部の形状をそれぞれ四角錐状に形成したことで、前述の作用効果がこれら両端部でそれぞれ生じるようになって、チップ型電子部品の信頼性が一層向上するようになった。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るチップ型電子部品の一実施の形態を図面に基づき説明する。
図１から図３に示すように、誘電体シートであるセラミックグリーンシートを複数枚積層した積層体を切断すると共に焼成することで得られた直方体状の焼結体であるチップ素子１２を主要部として、本実施の形態に係るチップ型電子部品である積層セラミックチップコンデンサ（以下単に、チップコンデンサと言う）１０が構成されている。
【００１５】
図３に示すように、このチップ素子１２内には、セラミックグリーンシートが焼結されたものであるセラミック層１２Ａを介して、チップ素子１２の図３の長手方向に沿って延びる内部電極２１が複数枚配置されている。
具体的には、チップ素子１２の右側寄りに配置された内部電極２１Ａ及び、チップ素子１２の左側寄りに配置された内部電極２１Ｂの２種類により、この内部電極２１が構成されており、これら内部電極２１Ａと内部電極２１Ｂとが交互にチップ素子１２内に配置され、これら内部電極２１Ａ、２１Ｂ間にそれぞれセラミック層１２Ａが存在する形となっている。つまり、内部導体である内部電極２１とセラミック層１２Ａとが交互に複数層積層されて、これら内部電極２１を内蔵したチップ素子１２が形成されている。
【００１６】
さらに、図１に示すように、このチップ素子１２の両端部１４はそれぞれ四角錐状に突出した形に形成されており、図３に示す複数の内部電極２１Ａの右側端がそれぞれ接続されるように、端子電極２２がチップ素子１２の右側の四角錐状に形成された端部１４に配置されている。また、これら複数の内部電極２１Ｂの左側端がそれぞれ接続されるように、端子電極２３がチップ素子１２の左側の四角錐状に形成された端部１４に配置されている。
【００１７】
図２に示すこのチップコンデンサ１０の端部１４を構成するそれぞれ三角形の面同士の間の角度である先端角θは１４０°〜１７９°とされており、また、このチップコンデンサ１０の端部１４の縦寸法Ｈ及び横寸法Ｄはそれぞれ例えば０．３ｍｍとされていて、チップコンデンサ１０の長さ寸法Ｌは例えば０．６ｍｍとされている。
【００１８】
以上より、端子電極２２、２３にそれぞれ繋がる内部導体である内部電極２１Ａ、２１Ｂがコンデンサの電極を構成する形とされている。尚、これら内部電極２１Ａ、２１Ｂは単に図３に示す８層だけでなく、さらに多数層配置しても良い。
【００１９】
次に、本実施の形態に係るチップコンデンサ１０の製造を説明する。
予め、所定の厚みを有したセラミックグリーンシートの一方の表面上に、内部電極２１を複数個配置した形で、このセラミックグリーンシートを多数枚作製しておくことにする。尚、各セラミックグリーンシート上に複数個配置された内部電極２１の位置関係は、各セラミックグリーンシート共に例えば同一とする。
【００２０】
そして、これらセラミックグリーンシートを複数積み重ねて圧力を加えることで、図４に示すプレート状の積層体３１を作製する。
この後、切断刃が高速回転して切り込み加工や切断加工できるダイサーによりこの積層体３１を個々のチップ素子１２に切断するが、この際まず高速で回転する切断刃であるブレード３３により、図５（Ａ）に示すように積層体３１の厚みＴの半分となる深さＳ＝２／Ｔで角度α＝１°〜４０°程度のＶ字状の溝部３２をこの積層体３１に加工する。
【００２１】
次に、この溝部３２に対して直交する方向に沿って、ダイサーのブレード３３で完全に切断して、図５（Ｂ）に示す四角柱状に積層体３１を加工した後、この四角柱状になった積層体３１を９０°の角度だけ回転し、このブレード３３で同じく深さＳ＝２／Ｔで角度α＝１°〜４０°程度のＶ字状の溝部３２を同様に加工して、積層体３１を図５（Ｃ）に示す形にする。
【００２２】
さらに、同じく積層体３１を９０°の角度だけ再度回転し、このブレード３３で深さＳ＝２／ＴのＶ字状で角度α＝１°〜４０°程度の溝部３２を加工して積層体３１を図５（Ｄ）に示す形にし、同じくこの積層体３１を９０°の角度だけ再度回転し、このブレード３３で深さＳ＝２／Ｔで角度α＝１°〜４０°程度のＶ字状の溝部３２を加工して、加工を一旦終了する。
【００２３】
以上より、四角柱状の積層体３１が図５（Ｅ）に示すように切断されて、チップ素子１２の一方の端部１４とされる部分が、四角錐状に形成されることになるが、この際、四角錐状の端部１４の先端角θは１４０°〜１７９°の角度に加工されることになる。そして、他方の端部１４となる部分も同様に四角錐状に加工することで、チップ素子１２が形造られる。さらに同様の加工を多数回実行することで、多数のチップ素子１２がそれぞれ形成されることになる。
【００２４】
次に、このチップ素子１２を焼成すると共に、チップ素子１２の両端部１４に端子電極２２、２３を取り付けて、図１に示すチップコンデンサ１０を完成するが、この端子電極２２、２３は、下層部分となる銅製の焼付け層の上に電気ニッケルメッキ層及びすずメッキ層が配置される構造となっている。そして、この端子電極２２、２３をチップ素子１２の両端部１４に取り付ける為に、電極ペーストＰにこのチップ素子１２の両端部１４を順次漬けるようにする。
この端子電極２２、２３が取り付けられた後、このチップコンデンサ１０を図８（Ｂ）に示す検査装置４０によって検査し、また、リフロー通路に通過させて基板５１に半田付けすることで、基板５１にこのチップコンデンサ１０を装着する。
【００２５】
次に、本実施の形態に係るチップコンデンサ１０の作用を説明する。
本実施の形態に係るチップコンデンサ１０によれば、内部電極２１を内蔵したチップ素子１２の両端部１４の形状をそれぞれ四角錐状に突出するように形成し、このチップ素子１２の両端部１４に、内部電極２１と接続された端子電極２２、２３をそれぞれ配置した。
【００２６】
そして、本実施の形態のチップ素子１２の両端部１４を四角錐状に加工する際に、切断刃が高速回転して切り込み加工や切断加工できる前述のダイサーにより加工することにした。この為、乾式切断と異なり、切断刃の影響によって被切断材であるチップコンデンサ１０に曲がり等の変形が発生せず、狙いの寸法や形状に加工し易くなるので、両端部１４の加工後におけるチップコンデンサ１０の形状が安定化するようになった。
【００２７】
また、チップ素子１２の端部１４の形状を四角錐状に形成したことにより、図７（Ｂ）に示すチップ素子１２の端部１４の表面と積層面１５との間の角度βが、図７（Ａ）に示す従来のものより大きくなり、これに伴って端子電極２２、２３の膜厚が均一化する結果として、チップコンデンサ１０の信頼性が向上した。
【００２８】
つまり、図７に示すように、端子電極を形成する電極ペーストＰは、表面張力の作用によって球になろうとする性質を有するので、平面を覆う部分の膜厚Ｔ２より角部を覆う部分の膜厚Ｔ１の方が薄くなる現象が生じる。
そして、この電極ペーストＰを構成するガラスフリットと金属との焼結速度の違いにより、チップ素子１２と端子電極２２、２３との間の密着性が変化する為、均一な熱伝導が要求されるものの、図７（Ａ）に示す従来のものでは端子電極１１６の膜厚が不均一になって、焼結の際の熱伝導速度に大きな差が生じる。
これに対して、本実施の形態では図７（Ｂ）に示すように端子電極２２、２３の膜厚が従来のものより均一化されるのに伴い密着性が高まって信頼性が向上するようになる。
【００２９】
さらに、端子電極２２、２３の形成時において、図６（Ｂ）に示すチップ素子１２の四角錐状に形成された端部１４の先端から電極ペーストＰの液面に徐々に接触する為、図６（Ａ）に示す従来のものより気泡Ｋが逃げ易くなって電極ペーストＰ内に気泡Ｋを抱き込み難くなる結果、端子電極２２、２３にボイドが発生し難くなる。
つまり、端部の表面が平面状に形成されていると、図６（Ａ）に示す端子電極の塗布時に空気の巻き込みによるボイドが発生するのに合わせて、電気めっき液がこのボイド内に浸入して閉じ込められることもある。この結果として、基板にチップコンデンサを半田付けする際のリフロー通路の通過時に、端子電極のめっきが溶融するのに伴い加熱されて膨張したボイド内の空気が勢い良くはぜたり、溶融した半田や電気めっき液が端子電極から飛散する虞が生じる。しかし、図６（Ｂ）に示す本実施の形態のように端部１４を四角錐状に形成すれば、このような虞が小さくなる。
【００３０】
一方、本実施の形態のチップコンデンサ１０を検査する際には、図８（Ｂ）に示すように、多数のチップコンデンサ１０を検査装置４０の搬送レール４１に沿って連続して搬送し、これらチップコンデンサ１０を個々に分離して案内する為の矢印方向に回転するインデックス機４２に供給するようにしている。但し、このインデックス機４２への供給時において、四角錐状となった端部１４での光の反射状態が他の部分の反射状態と大きく異なるので、判別装置４３によりチップコンデンサ１０の境界の判別が容易となる。
従って、本実施の形態によれば、搬送レール４１からインデックス機４２へのチップコンデンサ１０の分離時にチップコンデンサ１０の角がシャッタ４４にかみ込まれ難くなり、搬送時にチップコンデンサ１０に加わる摩擦ストレスが低減される。
【００３１】
さらに、従来技術の構造では端部同士が搬送レール４１内で密着し、チップコンデンサ１０同士が繋がった状態でインデックス機４２に入る虞があったが、本実施の形態のような構造にすれば、端部１４の先端部分同士が相互に接触する形になるので、密着し難くなってこのような問題点をも改善できるようになる。
【００３２】
また、このチップコンデンサ１０を基板５１に装着する際には、四角錐状に端部１４を形成したことから、図９（Ｂ）に示す半田５２の端部１４との接触部分の角度であるフィレット接触角γが、図９（Ａ）に示す従来のものより増大し、これに伴って基板５１との間の固着強度が向上して下向きにチップコンデンサ１０を引っ張る力Ｆのベクトルが大きくなる。この結果として、リフロー半田付け処理時のチップ立ちを防止できると共に、セルフアライメント効果を向上でき、チップコンデンサ１０を基板５１に適正に装着可能となる。
【００３３】
さらに、本実施の形態では、図１に示すチップコンデンサ１０の一対の積層面１５及び一対の側面１６の計四面に対応すべく、チップ素子１２の両端部１４の形状を角錐状の内でも一般的な四角錐状にそれぞれ形成した。これにより、チップコンデンサ１０の端部１４を容易に加工可能となると共に、上記の作用効果がこれら両端部１４でそれぞれ生じるようになって、チップコンデンサ１０の信頼性が一層向上するようになる。
【００３４】
次に、端部１４の先端角θとチップコンデンサ１０の不良率との関係を評価した結果を表１に表し、この表１の内容を以下に説明する。
まず、上述の検査装置４０でチップコンデンサ１０を検査する際においてチップコンデンサ１０の境界の判別性が低下する結果の認識不良をサンプルにより評価した。さらに、チップコンデンサ１０の端部１４の割れかけの不良をサンプルにより評価した。
すなわち、先端角θがそれぞれ１２０°、１４０°、１６０°、１８０°となっている四種類のサンプルを作製して、認識不良率と割れかけ不良率を確認し、この結果を下記の表１に表した。
【００３５】
【表１】

【００３６】
この表１より、先端角θが大きくなるに従って、認識不良率が増加する傾向が理解できると共に、先端角θが小さくなって鋭角に近づくのに従って、割れかけ不良率が増加する傾向が理解できる。そして、先端角θの下限は、割れかけ不良率から１４０°程度の角度と考えられ、先端角θの上限は、認識不良率から１８０°未満とされ、具体的には１７９°程度の角度が上限と考えられる。
【００３７】
尚、上記実施の形態に係るチップコンデンサ１０は、２種類で８枚の内部電極２１Ａ、２１Ｂを有する構造とされているものの、層数、内部電極の枚数はこれらの数に限定されず、さらに多数としても良く、また、チップコンデンサ１０の大きさも本実施の形態に限定されない。さらに、チップ素子１２の両端部１４の形状を四角錐状とせずに他の三角錐状や五角錐状等の他の角錐状に形成しても良い。
そして、上記実施の形態ではチップコンデンサを例として本発明を説明したが、他のチップ型電子部品にも本発明は適用可能であり、例えば１００５形状以下の極小サイズチップ型電子部品に好適である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、チップ素子の両端部の形状をそれぞれ角錐状に形成することで、信頼性を向上したチップ型電子部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るチップコンデンサを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るチップコンデンサを示す図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るチップコンデンサを示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に適用される積層体に溝部を加工する状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に適用される積層体の加工手順を示す説明図であって、（Ａ）は図４の要部拡大斜視図であり、（Ｂ）は積層体を四角柱状に加工した斜視図であり、（Ｃ）は二つ目の溝部を加工した斜視図であり、（Ｄ）は三つ目の溝部を加工した斜視図であり、（Ｅ）は四つ目の溝部を加工して積層体を切断した斜視図である。
【図６】端子電極の形成の手順を示す説明図であって、（Ａ）は従来の端子電極の形成に伴って端子電極内への気泡の抱き込みのメカニズムを示す図であり、（Ｂ）は一実施の形態の端子電極の形成を示す図である。
【図７】端子電極の断面状態を示す拡大断面図であって、（Ａ）は従来の端子電極を示す図であり、（Ｂ）は一実施の形態の端子電極を示す図である。
【図８】検査装置における摩擦ストレスの説明図であって、（Ａ）は従来のチップ型電子部品での状態を説明する図であり、（Ｂ）は一実施の形態での状態を説明する図である。
【図９】リフロー半田付け時における姿勢安定化の説明図であって、（Ａ）は従来のチップ型電子部品での状態を説明する図であり、（Ｂ）は一実施の形態での状態を説明する図である。
【符号の説明】
１０ チップコンデンサ
１２ チップ素子
１４ 端部
２１Ａ、２１Ｂ 内部電極（内部導体）
２２、２３ 端子電極

Claims (2)

1. 内部導体を内蔵したチップ素子の端部に、内部導体と接続される端子電極を配置したチップ型電子部品であって、
   チップ素子の両端部の形状をそれぞれ角錐状に形成したことを特徴とするチップ型電子部品。
2. チップ素子の両端部の形状をそれぞれ四角錐状に形成したことを特徴とする請求項１記載のチップ型電子部品。

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