JP5211801B2

JP5211801B2 - 電子部品

Info

Publication number: JP5211801B2
Application number: JP2008086667A
Authority: JP
Inventors: 幸弘村上; 義彦佐藤; 克成森合; 和人竹屋; 哲栗本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009239205A; US8106506B2; US20100071949A1

Description

本発明は、素体の一方の主面に外部電極が形成されてなる電子部品に関するものである。

従来の電子部品としては、例えば特許文献１に記載されているように、チップ本体の下面に複数の接続パッドを形成し、各接続パッドの露出面下に下地金属層を介して金バンプを形成したものが知られている。
特開平１０−１２６６８号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、回路基板への電子部品の実装を簡単に且つ安価に行うために、例えば電子部品の金バンプと回路基板の金バンプとを半田で接合しようとすると、各金バンプの接合部分に半田が十分に回り込まず、電子部品と回路基板との固着強度が低下することがある。

本発明の目的は、回路基板への実装時の固着強度を向上させることができる電子部品を提供することである。

また、本発明は、素体と、素体の一方の主面に形成された複数の外部電極とを備えた電子部品であって、外部電極は、素体の一方の主面に接合された第１電極層と、第１電極層の縁部の内側領域に積層されるように接合された第２電極層とを有し、第２電極層の先端面は平坦状をなしており、第２電極層における第１電極層との接合部分はＲ状をなしており、第１電極層はガラス成分を含有しており、第２電極層はガラス成分を含有していないことを特徴とするものである。
このような電子部品を回路基板に実装する際には、回路基板上に形成された導体に電子部品の外部電極を半田で接合する。ここで、外部電極の第２電極層を第１電極層の縁部の内側領域に積層することにより、半田の回り込みによって外部電極と半田との接触面積が増大する。また、第２電極層における第１電極層との接合部分をＲ状（曲面状）にすることにより、第１電極層と第２電極層との境界部分に対応する部分に十分に半田が入り込むようになり、外部電極に対する半田の濡れ性が良くなるため、外部電極と半田との接触面積が更に増大する。これにより、電子部品と回路基板との固着強度を高くすることができる。また、外部電極は複数有し、しかも外部電極の第２電極層の先端面は平坦状をなしているので、外部電極が回路基板の導体上に安定して載置された状態で、電子部品が回路基板に実装されるようになる。
また、第１電極層にガラス成分を含有させることで、半田による素体と第１電極層との接合強度が高くなる。また、第２電極層にガラス成分を含有させないようにすることで、第２電極層の高導電性が十分確保される。さらに、第２電極層を形成する金属の展性がガラス成分で阻害されないため、第２電極層の展性が第１電極層の展性よりも高くなる。このため、特に第２電極層が第１電極層に比べて厚い場合には、回路基板に衝撃があったときに第２電極層が衝撃応力を吸収することになるため、素体と第１電極層との界面にクラックが発生しにくくなる。

好ましくは、第１電極層は、電極ペーストを印刷することにより形成され、第２電極層は、電極シートを貼着することにより形成されている。この場合には、平坦状の先端面を有する第２電極層を容易に且つ確実に形成することができる。

本発明によれば、電子部品を回路基板に実装した時の両者の固着強度を向上させ、特性悪化等を防止することができる。

以下、本発明に係わる電子部品の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる電子部品の一実施形態としてチップバリスタを示す平面図であり、図２は、図１に示したチップバリスタの側面図である。各図において、チップバリスタ１は、底面電極型のフリップチップバリスタである。

チップバリスタ１は、略直方体状のチップ素体２と、このチップ素体２の一方の主面２ａに形成された外部電極３Ａ，３Ｂとを備えている。チップ素体２の寸法は、例えば０．５ｍｍ×０．７ｍｍ×０．３ｍｍ程度である。

チップ素体２は、図３に示すように、電圧非直線特性（バリスタ特性とも言う）を発現するバリスタ層４と内部電極５Ａ，５Ｂとが横方向に積層されてなるものである。内部電極５Ａと内部電極５Ｂとは、バリスタ層４を介して交互に積層されている。

バリスタ層４は、例えばＺｎＯを主成分とし、更に副成分として希土類金属元素、Ｃｏ、IIIｂ族元素（Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、アルカリ金属元素（Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ）及びアルカリ土類金属元素（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）等の金属単体やこれらの酸化物を含んでいる。

内部電極５Ａは、主電極部６と、この主電極部６からチップ素体２の主面２ａの一端側に露出するように引き出された引出電極部７とを有している。内部電極５Ｂは、主電極部８と、この主電極部８からチップ素体２の主面２ａの他端側に露出するように引き出された引出電極部９とを有している。主電極部６，８同士は、チップ素体２の積層方向に対して重なり合っている。このため、バリスタ層４における主電極部６，８間の領域がバリスタ特性を発現する領域として機能する。内部電極５Ａ，５Ｂは、例えばＰｄやＡｇ／Ｐｄ合金等の導電材料で形成されている。

外部電極３Ａは、内部電極５Ａの引出電極部７と電気的に接続されるようにチップ素体２の主面２ａの一端側に形成され、外部電極３Ｂは、内部電極５Ｂの引出電極部９と電気的に接続されるようにチップ素体２の主面２ａの他端側に形成されている。

外部電極３Ａ，３Ｂは、図１、図３及び図４に示すように、チップ素体２の主面２ａに接合された略矩形状の第１電極層１０と、この第１電極層１０に接合された略矩形状の第２電極層１１とを有している。これらの第１電極層１０及び第２電極層１１は、電極本体部１２を形成している。

第２電極層１１は、チップ素体２の主面２ａ側から見て、第１電極層１０の縁部の内側領域に積層されるように接合されている。つまり、第２電極層１１の長さ（縦横）寸法は、第１電極層１０の長さ寸法よりも小さくなっている。また、第２電極層１１は、第１電極層１０よりも厚くなっている。このとき、第２電極層１１の厚みは、第１電極層１０の厚みの３〜１０倍であるのが望ましい。

第１電極層１０及び第２電極層１１は、例えばＡｇ、Ａｇ／Ｐｄ合金、Ｐｔ、Ｃｕ等の導電材料で形成されている。第１電極層１０には、例えば硼珪酸亜鉛ガラス等の硼珪酸系ガラスが含有されている。これにより、チップ素体２と第１電極層１０との接着強度が高くなる。第２電極層１１は、そのようなガラス成分を含まずに十分な導電性を確保している。

第２電極層１１における第１電極層１０との接合部分（境界部分）には、第１電極層１０の外側（縁部）に向かって末広がりとなるようなＲ状部１３が設けられている。Ｒ状部１３は、第２電極層１１の全周にわたって形成されている。

第２電極層１１の先端面１１ａは、平坦状となっている。また、第２電極層１１の先端面の縁部全体には、Ｒ状部１４が設けられている。

第１電極層１０におけるチップ素体２との接合部分（境界部分）には、チップ素体２の外側に向かって末広がりとなるようなＲ状部１５が設けられている。Ｒ状部１５は、第１電極層１０の全周にわたって形成されている。

第１電極層１０は、例えばスクリーン印刷等の印刷法により形成される。これにより、第１電極層１０にＲ状部１５を容易に形成することができる。

第２電極層１１は、予め用意された電極シートにより形成される。電極シートは、例えばＰＥＴフィルム上に電極ペーストを塗布して乾燥させた後、ＰＥＴフィルムを剥がし、所定の形状及び寸法となるように切断することによって得られる。かかる電極シートを用いて第２電極層１１を形成することにより、第２電極層１１の先端面を容易に平坦状にすることができる。

このような第１電極層１０及び第２電極層１１からなる電極本体部１２の表面にはＮｉめっき層１６が形成され、更にＮｉめっき層１６の表面にはＳｎめっき層１７が形成されている。このとき、最外層のＳｎめっき層１７の表面における上記Ｒ状部１３〜１５に対応する部位では、当該Ｒ状部１３〜１５のＲ形状（曲面形状）が維持された状態となっている。

次に、上述したチップバリスタ１を製造する工程について説明する。まず、以下のようにしてチップ素体２を作製する。

即ち、ＺｎＯと微量添加物とを混合してバリスタ材料を調製し、このバリスタ材料に有機バインダ、有機溶剤、有機可塑剤等を加えて混合・粉砕を行い、スラリーを得る。そして、ドクターブレード法等によってＰＥＴフィルム上にスラリーを塗布して乾燥させることで膜を形成した後、その膜をフィルムから剥離してセラミックグリーンシートを得る。

続いて、金属粉末、有機バインダ及び有機溶剤を混合した導電性ペーストを、スクリーン印刷法等によりセラミックグリーンシートの表面に印刷して乾燥させることにより、導体パターンを形成する。そして、導体パターンが印刷されたセラミックグリーンシートと導体パターンが印刷されていないセラミックグリーンシートとを所定の順序で重ねることにより、積層体を形成する。

続いて、積層体を所定の寸法となるように切断した後、積層体の脱バインダを行い、更に積層体の焼成を行うことにより、上記のバリスタ層４及び内部電極５Ａ，５Ｂからなるチップ素体２が得られる。

その後、チップ素体２の一方の主面２ａに外部電極３Ａ，３Ｂを形成する。具体的には、チップ素体２の主面２ａにおける内部電極５Ａ，５Ｂが引き出された領域上に、スクリーン印刷等によりＡｇ等の導電ペーストを塗布することにより、２つの第１電極層１０を形成する。このように印刷法を用いて第１電極層１０を形成することにより、第１電極層１０のチップ素体２側部分に必然的に上記のＲ状部１５が形成されることとなる。これにより、第１電極層１０に別途Ｒ加工を施さなくて済む。

続いて、第１電極層１０（導電ペースト）が未乾燥の状態で、予め用意された電極シート（前述）を第１電極層１０の表面に貼着することにより、第１電極層１０上に第２電極層１１を形成する。このとき、第１電極層１０の縁部が露出されるように電極シートを貼着する。

続いて、第１電極層１０及び第２電極層１１を乾燥させた後、第１電極層１０及び第２電極層１１を焼き付ける。その結果、第１電極層１０及び第２電極層１１の厚みが小さくなる。例えば、第１電極層１０の焼き付け前の厚みは１０〜３０μｍ程度であり、第１電極層１０の焼き付け後の厚みは５〜１５μｍ程度である。第２電極層１１の焼き付け前の厚みは１００〜１５０μｍ程度であり、第２電極層１１の焼き付け後の厚みは５０〜７５μｍ程度である。また、第２電極層１１の焼き付けを行うことで、第２電極層１１の先端面の縁部に必然的に上記のＲ状部１４が形成されるようになる。

続いて、例えばバレル研磨によって、第２電極層１１の第１電極層１０側部分に上記のＲ状部１３を形成する。

続いて、第１電極層１０及び第２電極層１１からなる電極本体部１２に電気めっきを施して、電極本体部１２の表面にＮｉめっき層１６及びＳｎめっき層１７を順に形成する。以上により、上記のチップバリスタ１が得られる。

以上のようなチップバリスタ１を回路基板に実装する場合には、図４に示すように、チップ素体２の主面２ａが底面となるようにチップバリスタ１を回路基板１８に対して対向配置した状態で、回路基板１８の実装面に設けられた導体１９にチップバリスタ１の外部電極３Ａ，３Ｂを半田２０で接合する。

ここで、外部電極３Ａ，３Ｂにおいて第２電極層１１が第１電極層１０の縁部の内側領域に位置しているので、半田２０の回り込みによって外部電極３Ａ，３Ｂと半田２０との接触面積が大きくなり、外部電極３Ａ，３Ｂと導体１９との接合強度が高くなる。

また、第２電極層１１における第１電極層１０との接合部分には、第１電極層１０に対して末広がるようなＲ状部１３が形成されているので、外部電極３Ａ，３Ｂの表面のＲ状部１３に対応する部分に半田２０が十分入り込む。また、第１電極層１０におけるチップ素体２との接合部分には、チップ素体２に対して末広がるようなＲ状部１５が形成されているので、外部電極３Ａ，３Ｂの表面のＲ状部１５に対応する部分にも半田２０が十分入り込む。このように外部電極３Ａ，３Ｂの表面全体に十分に半田２０が回り込むため、外部電極３Ａ，３Ｂに対する半田２０の濡れ上がり性が良好になる。従って、外部電極３Ａ，３Ｂと半田２０との接触面積が更に大きくなるため、外部電極３Ａ，３Ｂと導体１９との接合強度が一層高くなる。

また、第２電極層１１の先端面（底面）１１ａは平坦状となっているので、外部電極３Ａ，３Ｂの先端面も平坦状となる。このため、導体１９上に半田２０を塗った状態で外部電極３Ａ，３Ｂを導体１９に載置したときの安定性が良好になる。

さらに、第２電極層１１にはガラス成分が含まれていないため、第２電極層１１の金属本来の展性がガラス成分によって阻害されることが無く、第２電極層１１自体の展性が十分確保される。これに加え、第２電極層１１は、第１電極層１０に比べて厚くなっているため、応力吸収層としての役割を担うこととなる。つまり、チップバリスタ１が回路基板１８に実装された状態で回路基板１８に衝撃が加わっても、第２電極層１１がその衝撃応力を吸収するため、外部電極３Ａ，３Ｂとチップ素体２との界面にクラック等が発生することが防止される。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、外部電極３Ａ，３Ｂの第２電極層１１を電極シートで形成したが、第２電極層１１の先端面１１ａを平坦状にすることができれば、他の手法を用いて第２電極層１１を形成しても良い。

また、上記実施形態では、第１電極層１０にガラス成分を含有させ、第２電極層１１にガラス成分を含有させないようにしたが、特にこれに限られず、第１電極層１０にガラス成分を含有させないようにしても良いし、第２電極層１１にガラス成分を含有させるようにしても良い。

さらに、上記実施形態の電子部品はチップバリスタであるが、本発明は、素体の一方の主面に複数の外部電極が形成されている電子部品であれば適用可能である。

本発明に係わる電子部品の一実施形態としてチップバリスタを示す平面図である。図１に示したチップバリスタの側面図である。図１及び図２に示したチップバリスタの断面図である。図１〜図３に示した外部電極が回路基板の導体に接合された状態を示す拡大断面図である。

符号の説明

１…チップバリスタ（電子部品）、２…チップ素体、２ａ…主面、３Ａ，３Ｂ…外部電極、１０…第１電極層、１１…第２電極層、１３…Ｒ状部、１５…Ｒ状部。

Claims

素体と、前記素体の一方の主面に形成された複数の外部電極とを備えた電子部品であって、
前記外部電極は、前記素体の一方の主面に接合された第１電極層と、前記第１電極層の縁部の内側領域に積層されるように接合された第２電極層とを有し、
前記第２電極層の先端面は平坦状をなしており、
前記第２電極層における前記第１電極層との接合部分はＲ状をなしており、
前記第１電極層はガラス成分を含有しており、前記第２電極層はガラス成分を含有していないことを特徴とする電子部品。
前記第１電極層は、電極ペーストを印刷することにより形成され、
前記第２電極層は、電極シートを貼着することにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品。