JP5045742B2 - Evaluation method for chip parts - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば積層セラミックコンデンサなどのチップ部品の良否判定方法に関する。 The present invention relates to a quality determination method for chip parts such as a multilayer ceramic capacitor.
配線基板に実装されたチップ部品は、製品の実際の使用環境下では、様々なストレスを受ける。チップ部品が受けるストレスによって、チップ部品の内部にクラックが発生することがある。 Chip components mounted on a wiring board are subject to various stresses under the actual use environment of the product. Cracks may occur inside the chip component due to the stress applied to the chip component.
一方、電子部品のストレス耐性を評価する方法として、高湿度環境になる試験槽内に配置される感湿素子のインピーダンスを経時的に測定する耐湿試験が知られている(特許文献1参照)。 On the other hand, as a method for evaluating the stress resistance of an electronic component, a moisture resistance test is known in which the impedance of a moisture sensitive element disposed in a test tank that is in a high humidity environment is measured over time (see Patent Document 1).
しかしながら、単に耐湿試験を行ったのみでは、使用環境下で受ける様々なストレスによりチップ部品に発生するおそれがある内部クラックを検出することは困難であった。 However, it has been difficult to detect internal cracks that may occur in chip components due to various stresses received in the use environment, simply by performing a moisture resistance test.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、使用環境下で発生するおそれがあるチップ部品の内部クラックを有効に検出することが可能なチップ部品の良否判定方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a chip part quality determination method capable of effectively detecting an internal crack of a chip part that may occur in a use environment. It is.
上記目的を達成するために、本発明に係るチップ部品の良否判定方法は、
複数の端子電極が形成されたチップ部品を準備する工程と、
配線が施された試験用基板のパッド部と前記端子電極とを接続する工程と、
加圧部を有する耐湿負荷試験機内に前記試験用基板を配置し、前記試験用基板の裏面から前記加圧部で前記試験用基板を加圧して、前記チップ部品が取付けられた前記試験用基板の表面が突出するように前記試験用基板を撓ませる工程と、
前記試験用基板を撓ませた状態で、前記耐湿負荷試験機を用いて加湿試験を行い、電気的特性の劣化の有無を評価する工程とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, a chip part quality determination method according to the present invention includes:
Preparing a chip component on which a plurality of terminal electrodes are formed;
Connecting the pad portion of the test substrate provided with wiring and the terminal electrode;
The test substrate on which the chip component is mounted by placing the test substrate in a moisture-proof load testing machine having a pressurizing unit, pressurizing the test substrate with the pressurizing unit from the back surface of the test substrate. Bending the test substrate so that the surface of the substrate protrudes;
A step of performing a humidification test using the moisture resistance load tester in a state where the test substrate is bent, and evaluating the presence or absence of deterioration of electrical characteristics.
製品の実際の使用環境においては、基板が撓んだ状態でチップ部品が使用されることがある。従来の試験方法では、このような状態を想定していなかった。本発明では、耐湿負荷試験機を用いて、試験用基板を撓ませた状態で加湿試験を行う。すなわち、試験用基板が曲げられてチップ部品に応力が加わった状態でチップ部品の電気的特性の劣化の有無を評価する。したがって、将来的に製品に生じるおそれがある応力腐食による構造欠陥を未然に判別することができる。そのため、使用環境下で発生するおそれがあるチップ部品の内部クラックを有効に検出することが可能となる。 In an actual use environment of a product, a chip component may be used in a state where the substrate is bent. The conventional test method did not assume such a state. In the present invention, a humidification test is performed using a moisture resistance load tester in a state where the test substrate is bent. That is, whether or not the electrical characteristics of the chip component are deteriorated is evaluated in a state where the test substrate is bent and stress is applied to the chip component. Therefore, structural defects due to stress corrosion that may occur in the product in the future can be determined in advance. Therefore, it becomes possible to effectively detect an internal crack of a chip component that may occur in the use environment.
好ましくは、前記チップ部品の電気抵抗特性を測定することにより、前記電気的特性の劣化の有無を評価する。 Preferably, the presence or absence of deterioration of the electrical characteristics is evaluated by measuring electrical resistance characteristics of the chip component.
チップ部品に内部クラックが発生していると、水分が内部クラックに入り込みやすく、このような状態のチップ部品に電圧を印加すると導通する。したがって、チップ部品の電気抵抗特性を測定することにより、電気的特性の劣化の有無を判別することができる。 If an internal crack is generated in the chip component, moisture easily enters the internal crack, and electrical conduction occurs when a voltage is applied to the chip component in such a state. Therefore, by measuring the electrical resistance characteristics of the chip component, it is possible to determine whether or not the electrical characteristics have deteriorated.
好ましくは、加圧方向から見て、前記加圧部に比較して前記チップ部品が小さく、前記加圧部と前記チップ部品とが重なる位置となるように、前記試験用基板を前記耐湿負荷試験機内に配置する。 Preferably, when viewed from the pressurization direction, the moisture resistance load test is performed on the test substrate so that the chip part is smaller than the pressurization part and the pressurization part and the chip part overlap each other. Place in the plane.
このように配置することにより、配線基板のたわみ量に応じて、チップ部品に正確に応力を印加することができる。 By arranging in this way, stress can be accurately applied to the chip component in accordance with the amount of deflection of the wiring board.
前記チップ部品が取付けられた前記試験用基板の表面が上向きになるように、前記試験用基板を前記耐湿負荷試験機内に配置しても良いが、前記チップ部品が取付けられた前記試験用基板の表面が下向きになるように、前記試験用基板を前記耐湿負荷試験機内に配置することが好ましい。 The test substrate may be arranged in the moisture-resistant load test machine so that the surface of the test substrate to which the chip component is attached faces upward, but the test substrate to which the chip component is attached It is preferable to arrange the test substrate in the moisture-proof load tester so that the surface faces downward.
前記チップ部品の前記電気的特性の劣化の有無を評価することで、前記チップ部品のリード部が前記端子電極から位置ずれした前記チップ部品を検出することもできる。 The chip component in which the lead portion of the chip component is displaced from the terminal electrode can also be detected by evaluating whether or not the electrical characteristics of the chip component are deteriorated.
チップ部品の製造工程において、積層ずれや印刷ずれにより、リード部が端子電極からわずかに表面露出したチップ部品が製造される場合がある。このようなチップ部品は、外観による検査のみでは検出が困難である。このようなチップ部品は、リード部が表面に露出した部分から、水分がチップ部品に入り込み、応力腐食割れの原因となりやすい。本発明では、上記の工程を用いて電気的特性の劣化の有無を評価するので、リード部が端子電極から位置ずれして、電気的特性の劣化が生じ易いチップ部品を、精度良く容易に検出することが可能となる。 In the chip component manufacturing process, a chip component in which the lead portion is slightly exposed from the terminal electrode may be manufactured due to a stacking error or a printing error. Such a chip component is difficult to detect only by inspection by appearance. In such a chip component, moisture enters the chip component from the portion where the lead portion is exposed on the surface, and is likely to cause stress corrosion cracking. In the present invention, since the presence or absence of deterioration of electrical characteristics is evaluated using the above-described process, chip parts that are likely to be deteriorated in electrical characteristics due to the displacement of the lead portion from the terminal electrode are easily detected with high accuracy. It becomes possible to do.
チップ部品の全体構成
まず、本発明の一実施形態に係るチップ部品の良否判定方法で判定されるチップ部品2の一例として、多端子構造の積層セラミックコンデンサの全体構成について説明する。図1に示すように、チップ部品2は、誘電体層12a(図2に示す)を複数枚積層した積層体を焼成することで得られた直方体状の焼結体である素子本体12を有する。
First, an overall configuration of a multilayer ceramic capacitor having a multi-terminal structure will be described as an example of the
図1に示すチップ部品2は、素子本体12が幅W、長さL、高さTを有している。幅W、長さL、高さTの値は、特に限定されないが、たとえば幅W=0.7〜0.9mm、長さL=1.5〜1.7mmであり、これらの幅Wおよび長さLに比較して、高さTが小さい低背型のチップ部品である。
In the
図1に示ように、チップ部品2は、X軸方向(素子本体12の長さL方向)に沿って複数の端子電極31〜38を有している。複数の端子電極31〜38は、Y軸方向(素子本体12の幅W方向)に沿って対向する第1面12Aおよび第2面12Bに露出するリード部31L〜38Lの端部(図2に示す)を被うように配置される。X軸、Y軸、Z軸は、相互に垂直になっている。
As shown in FIG. 1, the
複数の端子電極31〜38の材質は特に限定されず、通常、銅や銅合金、ニッケルやニッケル合金などが用いられるが、銀や銀とパラジウムの合金なども使用することができる。
The material of the plurality of
図2に示すように、各誘電体層12aには、内部電極31C〜38Cが形成されている。内部電極31C〜38Cはそれぞれ、Y軸方向に沿ってリード部31L〜38Lを有している。
As shown in FIG. 2, internal electrodes 31C to 38C are formed on each
誘電体層12aの材質は、特に限定されず、たとえばチタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムおよび/またはチタン酸バリウムなどの誘電体材料で構成される。各誘電体層12aのZ軸方向における厚みは、特に限定されないが、たとえば1.5〜2.5μmである。
The material of the
上述したチップ部品2の製造工程において、誘電体層12aの積層ずれや内部電極31L〜38Lの印刷ずれまたは端子電極31〜38の位置ずれなどにより、図3に示すように、リード部31L〜38Lが端子電極31〜38からわずかにずれて、リード部31L〜38Lが表面に露出したチップ部品が製造される場合がある。
In the manufacturing process of the
図3に示す不具合の一例では、リード部35L〜38Lが、端子電極35〜38よりもX軸方向にはみ出し、表面に露出している。はみ出し量は、例えば50〜100μm程度である。なお、図3では不具合を分かりやすく説明するために、リード部35L〜38Lが実際の比率よりも大きくはみ出しているように図示してある。このようなチップ部品2は、全体としてのサイズが小さく、リード部35L〜38Lのはみ出しを外観による検査で検出することは困難である。
In the example shown in FIG. 3, the
このようなチップ部品2は、実際の製品の使用環境下で受ける様々なストレスにより、リード部が表面に露出した部分から水分がチップ部品2の内部に入り込みやすい。その結果、図4に示す図1のIV−IV断面図のように、誘電体層間をまたぐようなヒビ(応力腐食割れ)40が発生している場合には、そのヒビ40の部分に水分が侵入し、ショート不良などの不具合を発生させやすい。本実施形態では、工場出荷後に発生するおそれのあるこのような不具合を未然に検出するため、以下に述べる耐湿負荷試験を行う。
In such a
耐湿負荷試験
まず、図1に示すチップ部品2を準備する。そして、図5に示す試験用基板4の表面4aに形成されるパッド部14(図6(A)に示す)にチップ部品2の端子電極31〜38を接続する。パッド部14は、試験用基板4のY軸方向の略中央に配置されることが好ましい。試験用基板4のY軸方向の中央において、たわみ量が大きいためである。チップ部品2が取付けられた位置で試験用基板4を大きく撓ませることで、チップ部品2に生じる応力を大きくすることができる。
Humidity resistance test First, a
試験用基板4は、図6(B)に示すように、チップ部品2のY軸方向の中心から距離L1の位置に、それぞれ試験端子18A,18Bを有している。チップ部品2および試験端子18A,18Bはそれぞれ、試験用基板4の表面4aのX軸方向に沿って複数配置してある。配置数については、特に限定されないが、5〜10個配置することが好ましい。
As shown in FIG. 6B, the test substrate 4 has
試験用基板4のサイズは、特に限定されないが、上述した距離L1は、チップ部品2の幅Wに対して30倍であることが好ましい。また、X軸方向における試験用端子間の距離L2は、チップ部品2の長さLに対して5倍であることが好ましい。
The size of the test substrate 4 is not particularly limited, but the distance L1 described above is preferably 30 times the width W of the
試験用基板4には、図6(A)に示すパッド部14と試験端子18A,18Bとを電気的に接続する配線16が施されている。パッド部14と端子電極群31〜34および端子電極群35〜38との接続は、ハンダ付け等によって行われる。これにより、チップ部品2は、試験用基板4に対して、電気的・機械的に接続され、試験用基板4に密着する。
The test substrate 4 is provided with a
配線16は、チップ部品2の端子電極31〜34と試験端子18Aとを、またチップ部品2の端子電極35〜38と試験端子18Bとを電気的に接続している。図6に示す配線16は、図5に示すように、測定装置23に接続されている。後述する試験の測定結果は、表示装置25に表示される。
The
次に、図5に示すように、加圧部20を有する耐湿負荷試験機22の内部に配置される治具24の支持部26,26に、上述した試験用基板4のY軸方向における両端部4c,4cが接触するように配置する。この時、チップ部品2が取付けられた試験用基板4の表面4aが下向きになるように配置する。なお、耐湿負荷試験に用いられる治具24の構造上、図5における下方向とZ軸方向とは一致しているが、試験用基板4の表面4aが、後述する加圧方向を向いているのであれば、Z軸と一致しなくてよい。
Next, as shown in FIG. 5, both ends in the Y-axis direction of the test substrate 4 described above are attached to the
なお、図5に示すZ軸方向から見て、加圧部20に比較してチップ部品2が小さく、また、加圧部20とチップ部品2とが重なる位置となるように、試験用基板を耐湿負荷試験機22の内部に配置することが好ましい。
Note that the test substrate is placed so that the
次に、図5に示す入力装置21からたわみ量の条件が入力され、試験用基板4の裏面4bから、加圧部20で試験用基板4をZ軸方向に加圧する。加圧部20で試験用基板4を加圧することにより、チップ部品2が突出するように試験用基板4を所定量だけ撓ませる。図5に示す試験用基板4の中央でのたわみ量fは、0.5〜2.0mmとなるようにすることが好ましい。このように試験用基板4を撓ませた状態で、耐湿負荷試験機22を用いて加湿試験を行う。加湿試験の時間は、10〜100時間であることが好ましい。
Next, a deflection amount condition is input from the
入力装置21にて湿度条件を入力すると、不図示の水蒸気導入口から、耐湿負荷試験機22の内部に水蒸気が送り込まれる。耐湿負荷試験機22の内部に配置される湿度センサ(不図示)によってリアルタイムに湿度が計測され、耐湿負荷試験機22の内部の湿度が一定に保持される。耐湿負荷試験機22の内部の相対湿度は、90〜100%RHとすることが好ましい。
When the humidity condition is input by the
また、耐湿負荷試験機22には不図示のヒーターおよび温度センサが配置してあり、耐湿負荷試験機22の内部の温度が一定に制御される。耐湿負荷試験機22の内部の温度は比較的高温で制御されることが好ましく、加湿試験中は60〜150度であることが好ましい。
The moisture
加湿試験の所定の時間が経過した後に、図5および図6に示す試験端子18Aおよび18Bに電圧を印加する。印加電圧は、チップ部品2の定格電圧に対して0.8〜2.0倍が好ましい。チップ部品2の定格電圧よりも比較的に高い電圧であることが好ましい。そして、試験端子18Aと18Bとの間における電圧および電流値が、測定装置23によって測定され、チップ部品2の端子間の電気抵抗値が演算される。
After a predetermined time of the humidification test has elapsed, a voltage is applied to the
測定されたチップ部品2の端子間の電気抵抗値が所定値以下である場合に、測定対象のチップ部品2はショート不良を起こしていると考えられ、チップ部品2の内部に、図4に示すようなクラック40が生じている可能性があると判定することができる。
When the measured electrical resistance value between the terminals of the
すなわち、表示装置25に表示される電気抵抗値が所定値以下であれば、図3に示すように、チップ部品2のリード部31L〜38Lが端子電極31〜38から位置ずれしていると判定することができる。
That is, if the electrical resistance value displayed on the
製品の実際の使用環境においては、基板が撓んだ状態でチップ部品が使用されることがある。従来の試験方法では、このような状態を想定していなかった。本実施形態では、耐湿負荷試験機22を用いて、試験用基板4を撓ませた状態で加湿試験を行う。すなわち、試験用基板4が曲げられてチップ部品2に応力が加わった状態でチップ部品の電気的特性の劣化の有無を評価する。したがって、将来的に製品に生じるおそれがある応力腐食による構造欠陥を未然に判別することができる。そのため、使用環境下で発生するおそれがあるチップ部品2の内部クラック40を有効に検出することが可能となる。
In an actual use environment of a product, a chip component may be used in a state where the substrate is bent. The conventional test method did not assume such a state. In the present embodiment, the humidity test is performed using the moisture
チップ部品2に内部クラック40が発生していると、水分が内部クラック40に入り込みやすく、このような状態のチップ部品2に電圧を印加すると導通する。したがって、チップ部品2の電気抵抗特性を測定することにより、電気的特性の劣化の有無を判別することができる。
If the
また、本実施形態では、図5に示すZ軸方向から見て、加圧部20に比較してチップ部品2が小さく、また、加圧部20とチップ部品2とが重なる位置となるように、試験用基板を耐湿負荷試験機22の内部に配置する。このように配置することにより、配線基板4のたわみ量に応じて、チップ部品2に正確に応力を印加することができる。
Further, in the present embodiment, the
本実施形態では、上記の工程を用いて電気的特性の劣化の有無を評価するので、リード部31L〜38Lが端子電極31〜38から位置ずれして、電気的特性の劣化が生じ易いチップ部品2を、精度良く容易に検出することが可能となる。
In the present embodiment, since the presence or absence of deterioration of the electrical characteristics is evaluated using the above-described process, the
なお、上述した実施形態では、図5に示す測定装置23によって端子間の抵抗値を演算したが、抵抗値以外のパラメータを測定しても良い。具体的には、電流値等を測定しても良い。
In the above-described embodiment, the resistance value between the terminals is calculated by the
また、一つのロットから、ランダムに複数のチップ部品2を耐湿負荷試験し、試験済の全てのチップ部品についての電気抵抗値が所定値以下であれば、同一ロットの全チップ部品をOKと判断しても良い。また、所定個数以上、電気抵抗値が所定値以下の結果が出たチップ部品2が存在したら、同一ロットについて再試験を行っても良い。
In addition, a plurality of
また、上述した試験を行った後に、同一ロットの別チップ部品を用いて、図6(B)に示す試験用基板に実装するチップ部品2の方向を異ならせて試験を行ってもよい。すなわち、チップ部品2の長さL方向と、図6(B)に示すY軸方向とが一致するようにして試験を行っても良い。この場合に、チップ部品2の方向による試験の順は、逆でも良い。
In addition, after the above-described test is performed, the test may be performed by using different chip components in the same lot and changing the direction of the
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
実施例1
チップ部品2のサイズは、幅W=0.8mm、長さL=1.6mm、高さT=0.6mmのものを使用した。図1に示す複数の端子電極31〜38の材質は、Cuペースト焼付層/Niめっき層/Snめっき層であるものを使用した。図2に示す誘電体層12aの材質は、チタン酸バリウムを主成分とし、各誘電体層12aのZ軸方向における厚みは、2.0μmとした。
Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
Example 1
As the size of the
上記のチップ部品2を、同一ロットからランダムに25個選択し、図6に示す試験用基板4のパッド部14にはんだ付けにより実装した。はんだとしては、Sn−Ag3−Cu0.5を使用した。試験用基板4は、FR−4のガラス布基材エポキシ樹脂製のものを使用した。試験用基板4のサイズは、図6(B)に示すX軸方向の幅40mm、Y軸方向の長さ100mm、厚さ1.6mmのものを使用した。図6(B)に示す距離L1=25mm、距離L2=5mmとした。
Twenty-five
上記の試験用基板4を、図5に示す治具24に配置し、加圧部20で試験用基板4を加圧した。図5に示すたわみ量f=1mmとなるように加圧した。
The test substrate 4 was placed on the
上記の状態にて、80時間、加湿試験を行った。加湿試験の条件は、耐湿負荷試験機22内の相対湿度が95%RHであり、温度を121度とした。
In the above state, a humidification test was performed for 80 hours. The conditions of the humidification test were such that the relative humidity in the moisture
80時間経過後に、図5および図6に示す試験端子18Aおよび18Bに3.6Vの電圧を印加し、個々のチップ部品2について、電気抵抗値が1MΩ以下であるか否かの判定を行った。電気抵抗値が1MΩ以下である場合に、チップ部品2は不良品であると判定した。
After 80 hours, a voltage of 3.6 V was applied to the
試験に用いたチップ部品の総計25個のうち、不良品の占める割合を、クラック発生率として求めた。その結果を表1に示す。 Of the total 25 chip parts used in the test, the proportion of defective products was determined as the crack occurrence rate. The results are shown in Table 1.
比較例1
図6に示す試験用基板4の加圧を行わない以外は、実施例1と同様にしてチップ部品2を加湿試験した。実施例1と同様にしてチップ部品2の端子間の電気抵抗値の測定を行い、試験に用いたチップ部品の総計25個のうち、不良品の占める割合を、クラック発生率として求めた。
Comparative Example 1
The
比較例2
図6に示す試験用基板4の加圧を10秒間のみ行い、加湿試験中は試験用基板4の加圧を行わない以外は、実施例1と同様にしてチップ部品2を加湿試験した。実施例1と同様にしてチップ部品2の端子間の電気抵抗値の測定を行い、試験に用いたチップ部品の総計25個のうち、不良品の占める割合を、クラック発生率として求めた。
Comparative Example 2
The
表1に示す実験結果より、比較例1および比較例2においてはクラック発生率がそれぞれ0%および4%であるのに対し、実施例1において、36%と高い値を得た。したがって、比較例1および2では検出できないチップ部品2の内部クラックを実施例では有効に検出することが可能であることが判明した。
From the experimental results shown in Table 1, the crack occurrence rates in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were 0% and 4%, respectively, whereas in Example 1, a high value of 36% was obtained. Therefore, it was found that the internal cracks of the
2…チップ部品
4…試験用基板
4a…表面
4b…裏面
12…素子本体
16…配線
20…加圧部
22…耐湿評価試験機
31〜38…端子電極
31L〜38L…リード部
2 ... Chip component 4 ...
Claims (3)
配線が施された試験用基板のパッド部と前記端子電極とを接続する工程と、
加圧部を有する耐湿負荷試験機内に前記試験用基板を配置し、前記試験用基板の裏面から前記加圧部で前記試験用基板を加圧して、前記チップ部品が取付けられた前記試験用基板の表面が突出するように前記試験用基板を撓ませる工程と、
前記試験用基板を撓ませた状態で、前記耐湿負荷試験機を用いて加湿試験を行い、電気的特性の劣化の有無を評価する工程とを有し、
加圧方向から見て、前記加圧部に比較して前記チップ部品が小さく、前記加圧部と前記チップ部品とが重なる位置となるように、前記試験用基板を前記耐湿負荷試験機内に配置し、
前記チップ部品の前記電気的特性の劣化の有無を評価することで、前記チップ部品のリード部が前記端子電極から位置ずれした前記チップ部品を検出する
ことを特徴とするチップ部品の良否判定方法。 Preparing a chip component having a multi-terminal structure in which a plurality of terminal electrodes are formed along the longitudinal direction of the element body ; and
Connecting the pad portion of the test substrate provided with wiring and the terminal electrode;
The test substrate on which the chip component is mounted by placing the test substrate in a moisture-proof load testing machine having a pressurizing unit, pressurizing the test substrate with the pressurizing unit from the back surface of the test substrate. Bending the test substrate so that the surface of the substrate protrudes;
With the test substrate bent, performing a humidification test using the moisture resistance load tester, and evaluating the presence or absence of deterioration of electrical characteristics ,
The test substrate is arranged in the moisture resistant load tester so that the chip part is smaller than the pressurizing part when viewed from the pressurizing direction, and the pressurizing part and the chip part overlap each other. And
A method for determining the quality of a chip component , wherein the chip component in which a lead portion of the chip component is displaced from the terminal electrode is detected by evaluating whether or not the electrical characteristics of the chip component are deteriorated .
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