JP5299417B2 - 電子部品 - Google Patents

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この発明は、電子部品に関し、特に外部端子付きの電子部品であって、たとえば、コンデンサ等の電子部品に関する。
例えば、図14に示すような特許文献1に記載の円板型の形状である電子部品1は、円板状の電子部品素体2の端面に円形の端面電極3が施された電子部品に、リード線などの外部端子4を端子接合用はんだ5などによって取り付け、外部樹脂6により絶縁被覆を施してなる電子部品である。このような電子部品1では、電子部品素体2の厚みに、少なくともリード線2本分の厚みを加えた厚みに、さらに外装樹脂の厚みを加えたものが、その一般的なラジアルリードのようなリード線付き電子部品の厚みとなる。従って、その部品の厚みが比較的厚くなる。
特開昭59−210632号公報
ところで、昨今では、ラジアルリードのようなリード線付きの電子部品でも、自動機による面実装(寝かせた状態もある)に対応することも要求されている。しかしながら、従来の電子部品の構造では、リード線の厚みの影響で電子部品の表面が大きく凸状になっており、マウンターで吸着できにくい形状になっている。
従って、マウンターやプレーサーなどの実装用の設備における保持の信頼性を確保する上でもリード線を含めたトータルの製品厚みが薄く、且つ電子部品の表面に凹凸が少ないことが要求されている。
また、電子部品の基板への実装のためには、基板面からの電子部品高さを可能な限り低くすることが求められている。
ここで、リード線の接合部を、例えば、プレス加工などによって圧延して薄くすることで、リード線と電子部品素体とを接合した際に、その製品の厚みを薄く、且つ表面を平坦にすることが試みられる。しかしながら、電子部品素体に形成された端面電極がCuのようにはんだ濡れ性が良くない金属であった場合、接合時に溶けたはんだは、図15に示すように、リード線の接合面の背面(電子部品素体と接合しない側の面)に吸い寄せられ、ドーム状に冷え固まってしまい、圧延して薄くした効果が得られない問題があった。さらに、接合面に十分な端子接合用はんだが存在し得なくなることで、十分な接合強度が得られないという問題があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、外部端子付き電子部品において、外部端子付き電子部品の厚みを薄くした電子部品を提供することである。
この発明にかかる電子部品は、電子部品素体と、電子部品素体の表面に形成される端面電極と、端面電極の表面にはんだによって接合される接合部および接合部から所定の方向に延ばされる延長部を有する外部端子と、電子部品素体、端面電極、外部端子の接合部を含む一部およびはんだを被覆するように形成される外装樹脂とを備える電子部品であって、外部端子は、母材と、母材の表面に形成される金属層とを有し、接合部は平板形状をしており、かつ接合部において端面電極と接合しない側の外部端子の表面が金属層を剥がして部分的に金属層が残るように加工されていることを特徴とする電子部品である。
また、この発明にかかる電子部品では、はんだが鉛フリーはんだであることが好ましい。
さらに、この発明にかかる電子部品は、外部端子は、接合部を厚み0.3mm以下の平板状に圧延加工してあることが好ましい。
また、この発明にかかる電子部品は、部分的に金属層が残るように加工された部分は、端面電極と接触しない側の外部端子の表面全体に渡って金属層を剥がすように加工されていることが好ましい。
さらに、この発明にかかる電子部品は、部分的に金属層が残るように加工された部分は、端面電極と接触しない側の外部端子の表面におけるある一部分の範囲において金属層を剥がすように加工されていることが好ましい。
またさらに、この発明にかかる電子部品は、外部端子の延長部の厚みの中心が、電子部品素体の厚みの中心と概ね一致し、電子部品素体に対して水平になるように、外部端子において、外装樹脂で覆われる部分で電子部品素体の厚み方向に曲げ加工を行うことが好ましい。
また、この発明にかかる電子部品は、外部端子の延長部が、外装樹脂から露出した部分で、平行を保ちながら接合部に対して180°曲げ加工が施されており、外部端子の延長部の先端が、電子部品素体の重心位置を超え、外装樹脂で被覆された電子部品素体の外形先端を超えない位置で切断されていることが好ましい。
この発明にかかる電子部品によれば、外部端子の接合部が平板形状をしており、かつ接合部において端面電極と接合しない側の外部端子の表面が金属層を剥がすことによって部分的に金属層が残るように加工されているので、はんだ濡れ性が低下することから、外部端子と端面電極との接合の際に、端子接合用はんだが外部端子の背面に吸い寄せられることがなくなる。従って、端面電極がCuのようにはんだ濡れ性が悪い金属であっても、接合に必要な端子接合用はんだが十分確保できる。また、外部端子の背面に端子接合用はんだがドーム状に冷え固まることがなくなることから、外装樹脂表面の凹凸が少ないなだらかな形状とすることができる。
また、この発明にかかる電子部品では、端面電極と外部端子とを接合する端子接合用はんだについて鉛フリーはんだを用いると、鉛が流出することによる環境汚染を防止することができる。
さらに、この発明にかかる電子部品では、外部端子の接合部において、接合される部分の厚みを0.3mm以下の平板状に圧延加工すると、より外装樹脂表面の凹凸が少ないなだらかな形状とすることができる。従って、この電子部品は、マウンターによる吸着が容易になる。
また、この発明にかかる電子部品では、部分的に金属層が残るように加工された部分が、外部端子表面の全体に渡って金属層を剥がす場合であっても、外部端子の表面における一部分の範囲において金属層を剥がす場合であってもよいので、適宜、部分的に金属層が残るように加工する方法について、生産性等を考慮した上で効率の良い方法を選択することができる。
また、さらに、この発明にかかる電子部品では、外部端子の延長部において、外装樹脂に被覆されている部分で、その断面中心が、電子部品素体の厚みの中心と概ね一致して平行になるように曲げることで、電子部品の厚みを薄くすることができ、この電子部品を基板に実装した際の占有面積を小さくすることができる。
また、この発明にかかる電子部品では、外部端子の先端を、電子部品素体の重心位置を超え、外装樹脂で被覆された電子部品素体の外形先端を超えない位置で切断することで、基板上での姿勢が安定し、基板上における占有面積も小さくすることができる。
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
この発明にかかる外部端子付き電子部品の例を示す図であり、(a)は、この外部端子付き電子部品の正面図解図を示し、(b)は、その側面図解図を示す。 この発明にかかる外部端子付き電子部品において、(a)は、外部端子の接合面を示し、(b)は、外部端子の接合面の背面を示し、(c)は、(b)のB方向矢視図を示す。 この発明にかかる外部端子付き電子部品の外部端子として丸断面のリード線を用いた場合の延長部の一例のA−A断面図であり、(a)は、丸断面のリード線に金属層を1層とした場合を示し、(b)は、金属層を2層とした場合を示す。 この発明にかかる外部端子付き電子部品の外部端子として丸断面のリード線を用いた場合の加工部の様々な加工例を示した図である。(a)は、接合部の背面の金属層が完全に剥がされている場合を示し、(b)は、接合部の背面の金属層が接合部の延びる方向に対して垂直方向に剥がされている場合を示し、(c)は、接合部の背面の金属層が接合部の延びる方向に剥がされている場合を示し、(d)は、接合部の背面の金属層が格子状に剥がされている場合を示し、(e)は、接合部の背面の金属層が斜格子状に剥がされている場合を示し、(f)は、接合部の背面の金属層が斑の残るように剥がされている場合を示し、(g)は、接合部の背面の金属層の外縁部が剥がされている場合を示す。 この発明にかかる外部端子付き電子部品の外装樹脂を熱こてを押し当てて平坦化している状態を示す説明図である。 この発明にかかる外部端子付き電子部品における外部端子の延長部をクリンプ加工した図である。(a)は、外部端子の延長部を外向きにクリンプ加工したものであり、(b)は、外部端子の延長部を内向きにクリンプ加工したものである。 この発明にかかる外部端子付き電子部品における外部端子の延長部をオフセット加工した図である。(a)は、外部端子の延長部を内向きにオフセット加工したものであり、(b)は、外部端子の延長部を外向きにオフセット加工したものである。 この発明にかかる外部端子付き電子部品における外部端子の延長部の他の加工例を示した図であり、(a)は上面図を示し、(b)は正面図を示し、(c)は側面図を示す。 この発明にかかる外部端子付き電子部品における外部端子の接合部に対する端子接合用はんだの接合状態を示す図である。 この発明にかかる外部端子付き電子部品と従来の外部端子付き電子部品とを基板に実装した際の占有面積の違いを示す図である。(a)は、この発明にかかる外部端子付き電子部品であり、(b)および(c)は、従来の外部端子付き電子部品である。 この発明にかかる外部端子付き電子部品の他の実施形態の例を示し、(a)は、この外部端子付き電子部品の上面図を示し、(b)は、その断面図解図を示す。 この発明にかかる外部端子付き電子部品の他の例の外部端子として板状のリードフレームの一例の外部端子の延長部におけるC−C断面図である。 図11に示す実施形態にかかる外部端子付き電子部品の他の例を示し、(a)は、この外部端子付き電子部品の上面図を示し、(b)は、その断面図解図を示す。 従来の外部端子付き電子部品の例を示す図であり、(a)は、この外部端子付き電子部品の正面図解図を示し、(b)は、その側面図解図を示す。 (a)は、丸断面のリード線と端面電極とを端子接合用はんだにより接合した状態を示す断面図解図を示し、(b)は、丸断面のリード線を平板状にしたときに端子接合用はんだを適用した状態を示す断面図解図を示す。
本発明にかかる電子部品である外部端子付き電子部品についての一実施形態について説明する。図1(a)は、外部端子付き電子部品の一例の正面図解図を示し、図1(b)は、この実施形態にかかる外部端子付き電子部品の一例の側面図解図を示す。
この実施形態における外部端子付き電子部品10は、電子部品素体である円板型セラミックコンデンサのセラミック素体12と、セラミック素体12の端面表面に形成される端面電極14aおよび14bと、端子接合用はんだ16によって端面電極14aおよび14bと接合される外部端子18aおよび18bと、セラミック素体12、端面電極14aおよび14b、外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bを含む一部ならびに端子接合用はんだ16を共に絶縁被覆する外装樹脂20とから構成される。
セラミック素体12は、単板のセラミック板からなり、円板型(ディスク型)に形成されている。セラミック素体12は、第1端面12aおよび第2端面12bを有する。第1端面12aには、端面電極14aが形成される。また、第2端面12bには、端面電極14bが形成される。
セラミック板の材料としては、例えば、BaTiO3、CaTiO3、SrTiO3、CaZrO3等の主成分からなる誘電体セラミックを用いることができる。また、これらの主成分に、Mn化合物、Mg化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物等の副成分を添加したものを用いてもよい。その他、PZT系セラミックなどの圧電体セラミック、スピネル系セラミックなどの半導体セラミックなどを用いることもできる。
なお、セラミック素体12について、誘電体セラミックを用いるので、コンデンサとして機能するが、圧電体セラミックを用いた場合は圧電部品として機能し、半導体セラミックを用いた場合はサーミスタとして機能する。
端面電極14aは、セラミック素体12の第1端面12aに形成される。また、端面電極14bは、セラミック素体12の第2端面12bに形成される。
端面電極14aおよび14bの材料は、例えば、Cu、Ni、Cr、Ag、Pd、Au等の金属、またはこれらの少なくとも1種を含む合金、例えば、Ag−Pd合金、Cu−Ni合金、Cu−Ti合金、Ni−Cr合金等を用いることができる。また、これらの金属材料を複数層積層してもよい。端面電極14aおよび14bの厚みは、無電解めっきや真空成膜で形成する場合は、概ね1〜5μm、厚膜印刷法を用いる場合は、概ね10〜80μmであることが好ましい。端面電極14aおよび14b上には、めっき層が形成されてもよい。めっき層の材料としては、例えば、Cu、Ni、Ag、Pd、Sn、Au等を用いることができる。また、めっき層は複数層により形成されていてもよい。めっき層の厚みは、一層あたり1〜10μmであることが好ましい。加えて、金属層とめっき層との間に、応力緩和用の導電性樹脂層が形成されていてもよい。
図2(a)は、外部端子18aの接合部22aにおける接合面を示し、図2(b)は、その背面を示す。また、図2(c)は、図2(b)におけるB方向矢視図を示す。外部端子18aは、外部端子付き電子部品10を基板に実装するために設けられる。なお、図2では、外部端子18bの図示を省略している。
外部端子18aは、セラミック素体12に形成された端面電極14aの表面において、端子接合用はんだ16によって接合される接合部22aと、接合部22aに連結し、セラミック素体12から離れる方向に延ばされる延長部24aとを有する。そして、接合部22aは、平板状に形成され、その部分の厚みは、例えば、プレス加工等により0.3mm以下に圧延されている。また、接合部22aの背面には、凹状に加工された加工部26aを有する。
また、外部端子18bは、セラミック素体12に形成された端面電極14bの表面において、端子接合用はんだ16によって接合される接合部22bと、接合部22bに連結し、セラミック素体12から離れる方向に延ばされる延長部24bとを有する。そして、接合部22bは、平板状に形成され、その部分の厚みは、例えば、プレス加工等により0.3mm以下に圧延されている。また、接合部22bの背面には、凹状に加工された加工部26bを有する。なお、図2では、外部端子18bの図示を省略している。
外部端子18aおよび18bは、母材28と母材28の表面に形成される金属層30とを有する。そして、凹状に加工された加工部26aおよび26bは、外装樹脂20によって完全に覆われている。
この加工部26aおよび26bにおける凹状加工は、塑性加工によるものではなく、例えば、切削や研削などの機械加工により一部を取り除くことで行われる。なお、凹状加工は、サンドブラスト加工で行ってもよいが、レーザー加工を用いる方が効率がよい。このレーザー加工は、特にYbファイバーレーザーが最も効率がよいことから好ましい。レーザー加工の場合は、局部的に高熱になることで、表層の、例えば、SnまたはSn系合金が蒸発すると同時に、例えば、FeやCuなどの外部端子18aおよび18bの母材28との界面では合金化が進む。そうすると、合金化するだけで、金属層30の表層の融点が上昇するため、はんだ濡れ性を低下させることができる。さらに、表面が酸化することで、はんだ濡れ性を著しく低下させることができる。場合によっては、加工後に母材28が見えていないような状態でも、機械加工でSnやSn系合金層を完全に除去したのと同等の効果が得られる。
また、この実施形態では、外部端子18aおよび18bは、外部端子18aおよび18bにおける接合部22aおよび22bの近傍において、セラミック素体12から離れるように、外部端子付き電子部品10を実装する基板側に曲げ加工が施されている。また、図2(c)に示すように、一対の外部端子18aおよび18bは、延長部24aおよび24bにおいて、その外部端子18aおよび18bの断面中心とセラミック素体12の厚みの中心と概ね一致して平行になるように曲げられている。従って、セラミック素体12の厚みの半分の大きさH1(図1(b)参照)と外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bの面から外部端子18aおよび18bの断面中心までの距離H2(図2(c)参照)とは等しい。そして、この曲げ加工部分は、外装樹脂20に絶縁被覆されている。さらに、平行になった外部端子18aおよび18bは、一旦2本が同一の方向に向かうように曲げられている。
また、上述したように、外部端子18aおよび18bは、母材28と母材28の表面に形成された金属層30とを有する。外部端子18aおよび18bの母材28には、例えば、Cu、Ni、Ag、Fe、またはこれらの少なくとも1種を含む合金を用いることができる。
金属層30には、例えば、Ni、Cu、Ag、Au、Sn、またはこれらの少なくとも1種以上の金属を主成分として含む合金から成ることが好ましい。金属層30は、例えば、めっき層が挙げられる。
なお、金属層30は、母材28の表面に形成された第1の金属層30aの1層で形成されていてもよく、第1の金属層30a上に第2の金属層30bが形成されていてもよい。金属層30が1層だけ形成される場合、第1の金属層30aの材料は、はんだ濡れ性の良い金属、例えば、Sn、Au、Ag、またはこれらの金属のうち1種以上の金属を主成分として含む合金から成ることが好ましい。金属層30が2層形成される場合、第1の金属層30aは、第2の金属層30bの付着性が良く、下地と成り得る金属、例えば、Ni、Cu、またはこれらの金属のうち1種以上の金属を主成分として含む合金から成ることが好ましく、第2の金属層30bの材料は、はんだ濡れ性の良い金属、例えば、Sn、Au、Ag、またはこれらの金属のうち1種以上の金属を主成分として含む合金から成ることが好ましい。また、金属層30が1層形成の場合でも2層形成の場合であっても、最外層の金属層30を構成する金属としては、特に、Snが最も好ましく、具体的には、例えば、Sn−3.5Cu合金等のSn系の鉛フリーめっきが挙げられる。
このような外部端子18aおよび18bとしては、例えば、丸断面のリード線や板状のリードフレームを用いることができる。
図3は、外部端子18bとして丸断面のリード線を用いた場合の延長部24bの様々な加工例のA−A断面図を示す。図3(a)は、丸断面のリード線に金属層30を1層とした場合であり、図3(b)は、金属層30を2層とした場合を示す。なお、図3では、外部端子18aの図示を省略している。
外部端子18aおよび18bとして丸断面のリード線を用いる場合は、直径が、例えば、0.48〜0.78mmであることが好ましい。また、丸断面のリード線の母材28には、例えば、タフピッチ銅などの銅線や、CP線と呼ばれる銅コート鋼線が主に用いられる。どちらも鉛フリー品を指定した場合、表面にはSnまたはSn系合金をコートしている。凹状に形成される加工部26aおよび26bの断面は、接合部22aおよび22bの背面全体に渡って表面のSnまたはSn系合金を除去するのが望ましい。しかしながら、はんだ接合する際に、背面への端子接合用はんだ16の濡れ上がりが防止できさえすれば全てを除去する必要はない。なお、外部端子18aおよび18bが板状のリードフレームの場合については、後述する。
次に、図4に、外部端子18aの接合部22aの背面における加工部26aの加工例を示す。図4(a)ないし図4(g)は、外部端子18aとして丸断面のリード線を圧延加工して板状にした場合における加工部26aの様々な加工例を示した図である。なお、図4では、外部端子18bの接合部22bの背面における加工部26bの図示を省略しているが、加工部26bについても同様の加工が施されている。
図4(a)は、接合部22aの背面に形成されている金属層30が完全に剥がされることで、加工部26aが形成されている。また、図4(b)は、外部端子18aにおける接合部22aの背面に形成されている金属層30が、接合部22aの延びる方向に対して垂直方向に剥がされることによって、横縞状に加工された加工部26aが形成されてよい。また、図4(c)は、接合部22aの背面に形成されている金属層30が、接合部22aの延びる方向に剥がされることによって、縦縞状に加工された加工部26aが形成されてもよい。さらに、図4(d)に示すように、接合部22aの背面に形成されている金属層30を格子状に剥がすことによって加工された加工部26aが形成されてもよい。さらにまた、図4(e)に示すように、接合部22aの背面に形成されている金属層30を斜格子状に剥がすことによって加工された加工部26aが形成されてもよい。
また、図4(f)に示すように、接合部22aの背面に形成されている金属層30が完全に剥がされることなく、斑が残るような状態で加工部26aが形成されてもよい。さらに、図4(g)に示すように、接合部22aの背面に形成されている金属層30の外縁部が剥がされることによって加工部26aが形成されてもよい。
すなわち、図4(b)ないし(g)に示すように、加工部26aは、はんだ濡れ性を十分に低下させられることができる場合は、金属層30を完全に除去しなくてもよい。特に、レーザーを用いた加工では、図4(b)ないし(e)に示すような縞状または格子状の加工痕が残りやすい。このように、部分的に金属層30が残っていても、加工時に局所的に高温になるため、残った金属層30は母材28と合金化し、濡れ性が低下する。また、高温になることで、表面の酸化も促進され、著しくはんだ濡れ性を低下させることができる。
なお、図4(a)ないし(f)に示す加工部26aにおけるそれぞれの加工例は一部であり、加工部26aの形状は、加工方法によって様々に変化する。加工部26aの加工方法は、生産性を考慮した上で効率の良い方法を選択すればよく、これらの複合であってもよい。なお、加工部26aにおいて、凹状に加工する際にバリが生じて、加工部26aの一部に凸となる部分があっても、接合部22aの背面への端子接合用はんだ16の濡れ上がりを防止することができる。
外部端子18aおよび18bは、接合部22aおよび22bにおいて平板状に形成されていることで、外装樹脂20で被覆した場合の外部端子付き電子部品10の表面は凹凸が減り、なだらかに形成される。セラミック素体12の直径によって多少変化するが、外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bの厚みを概ね0.3mm以下にすることで、外装樹脂20の表面は、マウンターで吸着できるようになる。なお、セラミック素体12の直径が小さくなるほど、外装樹脂20の表面の平坦性は悪化するが、使用される端面電極14aおよび14bの直径もそれにともなって小さくなるので、それに応じて接合部22aおよび22bの圧延後の厚みは薄く形成される。なお、接合部22aおよび22bの厚みは、0.1mmまで薄く作製することができる。
ここで、上述のように、セラミック素体12の直径が小さくなるほど、外装樹脂20の表面の平坦性が悪化するが、僅かなラウンド形状は、図5に示すように、外装樹脂20の硬化処理前に、上面に熱こてなどを押し当てて平坦化することも可能である。
さらに、外部端子18aおよび18bの延長部24aおよび24bは、必要に応じて、図6に示すようにクリンプ加工や図7に示すようにオフセット加工などをすることで、基板に実装する際における様々な要求に対応することができる。ここで、図6(a)は、外部端子18aおよび18bの延長部24aおよび24bを外向きにクリンプ加工したものを示しており、図6(b)は、外部端子18aおよび18bの延長部24aおよび24bを内向きにクリンプ加工したものを示している。また、図7(a)は、外部端子18aおよび18bの延長部24aおよび24bを内向きにオフセット加工したものを示しており、図7(b)は、外部端子18aおよび18bの延長部24aおよび24bを外向きにオフセット加工したものを示している。
また、図8に示すように、上述の薄型化した外部端子付き電子部品10に対して、一対の外部端子18aおよび18bを平行に保ちつつ、延長部24aおよび24bを接合部22aおよび22bに対して180°方向に曲げることにより、U字型に曲げ加工することで、セラミック素体12と平行になり、面実装に対応した形状にすることが可能である。このとき、延長部24aおよび24bの端部は、セラミック素体12の端面電極14aおよび14bに対して略直角方向から見て、セラミック素体12の重心位置を超えたところで切断することにより、基板上で自立して外部端子付き電子部品10を設置することができる。基板上での占有面積を最小限で抑えるためには、前記重心位置を超えた所からその部品の外形の先端位置までの間隔Xの範囲の間で切断すればよい。外観上のバランスを考慮すると、上述の間隔Xの範囲のほぼ中央で切断するのが好ましい。
また、外部端子付き電子部品10が基板面から浮くように外部端子18aおよび18bの曲げ位置を調整することもできる。すなわち、外部端子18aおよび18bの曲げ方として、上述したように、1箇所でU字型に曲げることで、接合部22aおよび22bに対して180°曲げてもよいが、延長部24aおよび24bにおいて、まず、90°に実装する基板の方向に曲げ、さらにセラミック素体12に対して平行となる方向に90°に曲げることにより、略コの字状に曲げることで、より小型化でき、加えて、高さの微調整を容易に行うことができる。
端子接合用はんだ16は、セラミック素体12に形成される端面電極14aと外部端子18aの接合部22aとを接合するために用いられる。また、端子接合用はんだ16は、セラミック素体12に形成される端面電極14bと外部端子18bの接合部22bとを接合するために用いられる。端子接合用はんだ16には、例えば、Sn−Sb系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Cu系、Sn−Bi系などの鉛フリーはんだを用いることができる。
外装樹脂20は、電子部品素体であるセラミック素体12、端面電極14aおよび14b、外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bを含む一部ならびに端子接合用はんだ16を保護するために用いられる。外装樹脂20は、例えば、液状や粉状のシリコーン系やエポキシ系などの樹脂を塗装して形成されている。また、外装樹脂20は、エンジニアリングプラスチックをインジェクションモールド法やトランスファーモールド法等によりモールドしてもよい。
上述の実施形態にかかる外部端子付き電子部品10によれば、外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bを、例えばプレス加工などによって圧延して平板状にし、接合部22aおよび22bの背面を凹状に加工することで、外部端子18aおよび18bの表面のSnまたはSn系合金を取り除くことができる。これにより、図9に示すように、外部端子18aおよび18bの接合の際に、端子接合用はんだ16が外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bの背面に吸い寄せられることがなくなる。さらに、セラミック素体12の端面電極14aおよび14bがCuのようにはんだ濡れ性が悪い金属であっても接合に必要な端子接合用はんだ16が十分確保できるとともに、接合部22aおよび22bの背面に端子接合用はんだ16がドーム状に冷えて固まることがなくなり、例えば、シリコーンやエポキシなどの粉状や液状の塗料で絶縁被覆した場合の外装樹脂20の表面が、凹凸の少ないなだらかな形状になる。
また、上述の実施形態にかかる外部端子付き電子部品10によれば、接合に用いる鉛フリーの端子接合用はんだ16に外部端子18aおよび18bにおける表層のSnまたはSn系合金が必要以上に溶け込むことも防止でき、Sn濃度が増すことによる端子接合用はんだ16の融点低下を最低限に抑えられるという利点もある。さらには、接合に必要な端子接合用はんだ16の使用量が抑えられるとともに、外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bの薄型化により外装樹脂20の使用量も抑えられ、より低コスト化できるという利点もある。
さらに、上述の実施形態にかかる外部端子付き電子部品10によれば、図2に示すように、外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bにおいて平板状に加工されていることで、外部端子18aおよび18bの延長部24aおよび24bにおいて、外装樹脂20に被覆されている部分で、その断面中心が、セラミック素体12の厚みの中心と概ね一致して平行になるように曲げることから、製品の完成寸法を大幅に薄くすることができ、基板に実装した際の占有面積を小さくすることができる。
すなわち、既存の円板型セラミック電子部品と同じセラミックの電子部品素体を使っても、製品の外形厚みを大幅に薄くすることができる。上述したように、外部端子18aおよび18bであるリード線は直径が、0.48mmから0.78mmの物が多く使われているが、この構造にすることで、図10に示すような、従来の製品に比べて少なくとも、0.4mmから1mmは薄くできる。
従って、製品の外形厚みが薄くなることで、基板上の占有面積を小さくすることができ、回路基板の小型化に貢献できる。電子部品素体の厚みにもよるが、例えば、中高圧セラミックコンデンサの場合、1mm前後の厚みが多く使用されており、図10に示すように、品種によっては占有面積を1/2程度にすることも可能である。
またさらに、上述の実施形態にかかる外部端子付き電子部品10によれば、外装樹脂20により絶縁被覆した外部端子付き電子部品10の表面の凹凸が少ないなだらかな形状になる。従って、マウンターによる吸着が可能になり、例えば、外部端子18aおよび18bを平行なまま180°曲げることで、面実装への対応が可能となる。その際、延長部24aおよび24bの端部を、セラミック素体12の重心位置を超え、外装樹脂20で絶縁被覆されたセラミック素体の外形先端を超えない位置で切断することにより、セラミック素体12は、安定して基板面と概ね平行にすることができ、基板上での姿勢が安定し、占有面積も小さく抑えられる。
また、図8に示すように、外装樹脂20を基板面から浮いた状態で取り付けることができ、例えば過電流などで電子部品が破壊して外装樹脂20が瞬間的に一時発火した際にも、基板への延焼を防止することができる。加えて、外部端子18aおよび18bに平板のリードフレームを使う面実装タイプの電子部品でも、外部端子18aおよび18bの接合部22aおよび22bの背面を凹状に加工することで、より外装樹脂を薄くでき、低背化が可能であるが、リード線を使えば、平板のリードフレームを使う場合に比べて製造コストを安く抑えることができる。
なお、本実施形態においては、セラミック素体12は、単板のセラミック板により形成されているが、このセラミック素体12は、複数のセラミック層が積層されたセラミック板により形成されてもよい。この場合、セラミック素体12には、複数のセラミック層に挟まれるように形成される内部電極を有する。
セラミック素体12が複数のセラミック層から形成される場合、端面電極14aおよび14bは、第1端面12aおよび第2端面12bに内部電極が引き出された構造を有するセラミック素体12の第1端面12aおよび第2端面12bの表面に、その内部電極と導通するように形成される。
そして、内部電極は、そのセラミック素体12を構成するセラミック層に挟まれるように互いに対向して配置される。そして、一対の内部電極は、互いに対向する対向部と、対向部から各端面に引き出された引き出し部とを有する。そして、一対の内部電極がそれぞれセラミック素体12の両端面に露出するように引き出される。一対の内部電極が特定のセラミック層を挟んで対向する部分により電気的特性(例えば静電容量)が発生する。内部電極の積層方向は、実装面に対して平行であっても垂直であってもよい。内部電極には、例えば、Ni、Cu、Ag、Pd、Ag−Pd合金、Au等を用いることができる。焼成後の内部電極の厚みは、0.3〜2.0μmであることが好ましい。
また、セラミック素体12が、内部電極を備えた複数のセラミック層により積層されており、それを磁性体セラミックとして用いた場合は、インダクタとして機能する。また、この場合、内部電極は、コイル状の導体となる。焼成後のセラミック層の厚みは、0.5〜10μmであることが好ましい。さらに、複数のセラミック層により積層されて形成されたセラミック素体12について、誘電体セラミックを用いた場合は、コンデンサとして機能し、圧電体セラミックを用いた場合は、圧電部品として機能し、半導体セラミックを用いた場合は、サーミスタとして機能する。
続いて、本発明にかかる外部端子付き電子部品10の製造方法の一実施形態について説明する。最初に、セラミック素体が、単板である場合のセラミック素体の製造方法について説明する。
まず、セラミック素体を成形する。セラミック素体を成形する方法としては、セラミックグリーンシートを所定の形(円板や角板)にパンチプレス機により打ち抜いて作る方法、バインダを含むセラミック粉末を成形金型に充填して加圧することで所定の形を得る方法、及び焼成済みのセラミック素体をダイシングソーやスライサーにて切り出し、端面をラッピング研磨して得る方法などがある。セラミックグリーンシートやセラミック粉末には、バインダ及び溶剤が含まれるが、公知の有機バインダや有機溶剤を用いることができる。
その後、生のセラミック素体を焼成する。焼成温度は、セラミックの材料や内部電極の材料に依存するが、900〜1300℃であることが好ましい。
そして、焼成後のセラミック素体の両端面に電極を形成する。電極を形成するための一般的な方法として、導電性ペーストを塗布し、乾燥後に焼き付けて、厚膜電極を形成する方法(このときの焼き付け温度は、700〜900℃であることが好ましい。)、セラミック素体の表面全体に無電解めっきを施し、外周面のめっきを研削除去する方法、及び真空蒸着やスパッタリングなどの真空成膜法を用いる方法などがある。また、必要に応じて、端面電極の表面にめっきを施す。
次に、電子部品素体であるセラミック素体が積層型である場合のセラミック素体の製造方法について説明する。
まず、セラミックグリーンシート、内部電極用導電性ペーストおよび外部電極用導電性ペーストを準備する。セラミックグリーンシートや各種導電性ペーストには、バインダ樹脂および溶剤が含まれるが、公知のバインダ樹脂や有機溶剤を用いることができる。また、外部電極用導電性ペーストには、ガラス成分が含まれることが多い。
そして、セラミックグリーンシート上に、例えば、スクリーン印刷などにより所定のパターンで内部電極用導電性ペーストを印刷し、セラミックグリーンシートには、内部電極のパターンが形成される。それから、内部電極のパターンが印刷されたセラミックグリーンシートが所定枚数積層され、その上下に内部電極のパターンが印刷されていない外層用のセラミックグリーンシートが所定枚数積層され、マザー積層体が作製される。このマザー積層体は、必要に応じて、静水圧プレスなどの手段により積層方向に圧着される。
その後、生のマザー積層体が所定のサイズにカットされ、生の積層体が切り出される。このとき、バレル研磨などにより積層体のコーナー部や稜部に丸みをつけてもよい。
続いて、切り出された生の積層体が焼成され、積層体であるセラミック素体が生成される。なお、焼成温度は、セラミックの材料や内部電極の材料に依存するが、900〜1300℃であることが好ましい。
そして、セラミック素体の両端部に端面電極用導電性ペーストをディップ工法によって塗布し、焼き付け、外部端子電極の下地層を形成する。焼き付け温度は、700〜900℃であることが好ましい。また、必要に応じて、下地層表面にめっきを施す。なお、ディップ工法とは、端面電極用導電性ペースト中にセラミック素体を浸漬させることにより、そのセラミック素体に端面電極を形成する塗布方法のことである。
続いて、本発明にかかる外部端子付き電子部品の製造方法におけるセラミック素体への外部端子の取り付け工程について、説明する。
まず、外部端子の接合部の背面側に対し、上述したように適宜凹状の加工を施し、加工部を形成する。そして、電子部品素体であるセラミック素体の外部電極に端子接合用はんだを用いて外部端子を取り付ける。続いて、セラミック素体、端面電極およびその端面電極と接触している外部端子部分、および外部端子の凹状に加工された部分である加工部のすべてを被覆するように外装樹脂が施される。
次に、本発明にかかる電子部品である外部端子付き電子部品についての他の実施形態について説明する。図11は、この実施形態にかかる外部端子付き電子部品の一例を示す。図11(a)は、この実施形態にかかる外部端子付き電子部品の上面図を示し、図11(b)は、その断面図解図を示す。
図11(a),(b)に示されるこの実施形態にかかる外部端子付き電子部品110は、電子部品素体である円板型セラミックコンデンサのセラミック素体112と、セラミック素体112の端面表面に形成される外部電極としての端面電極114aおよび114bと、端子接合用はんだ16によって端面電極114aおよび114bと接合される外部端子118aおよび118b(リードフレーム)と、セラミック素体112、端面電極114aおよび114b、外部端子118aおよび118bの接合部122aおよび122bを含む一部ならびに端子接合用はんだ16を共に被覆する外装樹脂20とから構成される。なお、図11(b)は、端子接合用はんだ16の図示を省略している。
なお、この実施形態にかかる外部端子付き電子部品110に用いられるセラミック素体112は、外部端子付き電子部品10に用いられるセラミック素体12と同様であり、すなわち、単板のセラミック板からなり円板型(ディスク型)に形成されている。そして、セラミック素体112は、第1端面112aおよび第2端面112bを有する。第1端面112aには、端面電極114aが形成される。また、第2端面112bには、端面電極114bが形成される。
外部端子118aおよび118bには、例えば、板状のリードフレームが用いられる。外部端子118aは、セラミック素体112の端面電極114aの表面において、端子接合用はんだ16によって接合される接合部122aと、接合部122aに連結し、セラミック素体112から離れる方向に延ばされる延長部124aとを有する。接合部122aの背面には、凹状に加工された加工部126aを有する。また、外部端子118bは、セラミック素体112の端面電極114bの表面において、端子接合用はんだ16によって接合される接合部122bと、接合部122bに連結し、セラミック素体112から離れる方向に延ばされる延長部124bとを有する。接合部122bの背面には、凹状に加工された加工部126bを有する。また、外部端子118aおよび118bは、母材128と母材128の表面に形成される金属層130とを有する。
外部端子付き電子部品110を実装する基板とは反対側に位置するセラミック素体112の第1端面112aの端面電極114aに接合されている外部端子118aは、接合部122aから延長部124aを下方に曲げるために必要な距離を隔てて、下方(実装面の方向)に曲げ加工が施され、セラミック素体112の中心位置に来たところで、セラミック素体112と水平方向に曲げ加工が施される。そして、さらに、延長部124aを下方に曲げるために必要な距離を隔てて、再度、下方に曲げ加工が施される。さらに、実装基板に対する実装面を形成するために必要な間隔を隔てて、セラミック素体112と水平方向に曲げ加工が施される。また、延長部124aの先端部は、2股に分かれている。
また、外部端子付き電子部品110を実装する基板側に位置するセラミック素体112の第2端面112bの端面電極114bに接合されている外部端子118bは、接合部122bから延長部124を上方に曲げるために必要な距離を隔てて、上方(実装面と反対の方向)に曲げ加工が施される。続いて、セラミック素体112の中心位置に来たところで水平方向に曲げ加工が施される。そして、さらに延長部124bを下方に曲げるために必要な距離を隔てて、再度、下方に曲げ加工が施される。さらに、実装基板に対する実装面を形成するために必要な間隔を隔てて、実装面において、セラミック素体112と水平方向に曲げ加工が施されている。また、延長部124bの先端部は、2股に分かれている。
また、この実施形態にかかる外部端子付き電子部品110に形成される外装樹脂20は、セラミック素体112、端面電極114aおよび114b、外部端子118aおよび118bの接合部122aおよび122bを含む一部ならびに端子接合用はんだ16を共に被覆されるように形成されている。従って、外部端子118aおよび118bの接合部122aおよび122bに形成される加工部126aおよび126bも、完全に被覆されている。また、外部端子付き電子部品110に形成される外装樹脂20は、セラミック素体112や外部端子118aおよび118bに対して密着するように覆っている。
次に、図12に、外部端子118bの延長部124bにおけるC−C断面図を示す。
外部端子118aおよび118bとして板状のリードフレームを用いる場合、外部端子118aおよび118bは、例えば、端面電極114aおよび114bと接触しない側の前記外部端子118aおよび118bの表面全体に渡って凹状加工することが好ましいが、はんだ接合する際に、背面への端子接合用はんだ16の濡れ上がりが防止できさえすれば接合部の背面全体を加工する必要はない。外部端子118aおよび118bの厚みは、例えば、0.15から0.2mmであることが好ましい。また、板状のリードフレームの母材128には、例えば、タフピッチ銅、黄銅、りん青銅、ベリリウム銅などの銅系の合金、ならびにFe−Ni合金およびステンレスなどの鉄系の合金を用いることが好ましい。さらに、板状のリードフレームには、金属層130は、第1の金属層130aには、下地としてNiめっき、第2の金属層130bには、表層としてSnめっきを施したものが用いられる。
なお、加工部126aおよび126bの加工形状は、図4に示すように、生産性等を考慮した上で効率の良い方法を選択すればよい。
さらに、図13は、本発明にかかる電子部品である外部端子付き電子部品についての図13に記載の実施形態のさらに他の例である外部端子付き電子部品の一例を示す。図13(a)は、この実施形態にかかる外部端子付き電子部品の上面図を示し、図13(b)は、その断面図解図を示す。
また、図13(a),(b)に示す、外部端子付き電子部品210は、電子部品素体である円板型セラミックコンデンサのセラミック素体112と、セラミック素体112の端面表面に形成される端面電極114aおよび114bと、端子接合用はんだ16によって端面電極114aおよび114bと接合される外部端子118aおよび118b(リードフレーム)と、セラミック素体112、端面電極114aおよび114b、外部端子118aおよび118bの接合部122aおよび122bを含む一部ならびに端子接合用はんだ16を共に被覆する外装樹脂20とから構成される。なお、図13(b)では、端子接合用はんだ16の図示を省略している。
また、この実施形態にかかる外部電極端子付き電子部品210に形成される外装樹脂220は、外部端子付き電子部品110と同様に、セラミック素体112、端面電極114aおよび114b、外部端子118aおよび118bの接合部122aおよび122bを含む一部および端子接合用はんだ16を共に被覆されるように形成されており、外部端子118aおよび118bに形成される加工部126aおよび126bは、完全に被覆されている。また、外部端子付き電子部品210に形成される外層樹脂20は、セラミック素体112や外部端子118aおよび118bに対して密着するように覆っている。
また、外部端子118aの延長部124aの先端は2股には分かれておらず、一面に実装面が形成されている。同様に、外部端子118bの延長部124bの先端も2股には分かれておらず、一面に実装面が形成されている。
なお、外部端子付き電子部品210におけるその他の構成は、外部端子付き電子部品110における実施形態の場合と同様であることから、重複を避けるため、説明を省略する。また、図13において、図11と同一符号を付した部分は、図11と同一または相当部分を示している。
本発明にかかる外部端子付き電子部品によれば、外部端子の接合部が平板形状をしており、かつ、その接合部において端面電極と接合しない側の外部端子の表面の金属層を剥がすことによって凹状に加工されているので、はんだ濡れ性が低下する。従って、外部端子と端面電極との接合の際に、端子接合用はんだが外部端子の背面に吸い寄せられることがなくなる。その結果、端面電極がCuのようにはんだ濡れ性が悪い金属であっても、接合に必要な端子接合用はんだを十分に確保することができる。また、外部端子の背面に端子接合用はんだがドーム状に冷え固まることがなくなることから、外層樹脂表面は、凹凸がすくないなだらかな形状とすることができる。
また、本発明にかかる外部端子付き電子部品によれば、端子接合用はんだについて鉛フリーはんだを用いるので、鉛が流出することによる環境汚染を防止することができる。
さらに、本発明にかかる外部端子付き電子部品によれば、外部端子の接合部において、接合される部分の厚みを0.3mm以下の平板状に圧延加工するので、外装樹脂の表面における凹凸がより少ないなだらかな形状とすることができる。その結果、外部端子付き電子部品をマウンターにより吸着しやすくなる。
また、本発明にかかる外部端子付き電子部品によれば、外部端子において凹状に加工された部分が、外部端子表面の全体に渡って金属層を剥がす場合であっても、外部端子の表面における一部分の範囲において金属層を剥がす場合であってもよいので、凹状に加工する方法について、適宜、生産性を考慮した上で効率のよい方法を選択することができる。
さらにまた、本発明にかかる外部端子付き電子部品によれば、外部端子の延長部において、外装樹脂により被覆されている部分で、その断面中心が、セラミック素体の厚みの中心と概ね一致して平行になるように曲げることで、外部端子付き電子部品の厚みを薄くすることができ、この外部端子付き電子部品を基板に実装した際の占有面積を小さくすることができる。
また、本発明にかかる外部端子付き電子部品によれば、外部端子の先端を、セラミック素体の重心位置を超え、外装樹脂で被覆されたセラミック素体の外形先端を超えない位置で切断することで、基板上での姿勢が安定し、基板上における占有面積も小さくすることができる。
なお、端面電極と接触しない側の外部端子の表面全体は、凹状に加工されていることが好ましいが、これに限られるものではなく、端子接合用はんだによりはんだ接合する際に端面電極の背面への端子接合用はんだの濡れ上がりが防止できさえすれば、必ずしも接合部の背面全体を加工する必要はない。
また、本実施形態における外部端子付き電子部品に用いられるセラミック素体は、円板型に形成されているが、これに限られるものではなく、角板状に形成されてもよい。
10 外部端子付き電子部品
12 セラミック素体
12a 第1端面
12b 第2端面
14a、14b 端面電極
16 端子接合用はんだ
18a、18b 外部端子
20 外装樹脂
22a、22b 接合部
24a、24b 延長部
26a、26b 加工部
28、128 母材
30 金属層
30a 第1の金属層
30b 第2の金属層
110、210 外部端子付き電子部品
112 セラミック素体
112a 第1端面
112b 第2端面
114a、114b 端面電極
118a、118b 外部端子
122a、122b 接合部
124a、124b 延長部
126a、126b 加工部
130 金属層
130a 第1の金属層
130b 第2の金属層
H1 セラミック素体の厚みの半分の大きさ
H2 接合部の面から外部端子の断面中心までの距離
X 外部端子付き電子部品の重心位置を超えた所からその外形の先端位置までの間隔

Claims (7)

  1. 電子部品素体と、
    前記電子部品素体の表面に形成される端面電極と、
    前記端面電極の表面にはんだによって接合される接合部および前記接合部から所定の方向に延ばされる延長部を有する外部端子と、
    前記電子部品素体、前記端面電極、前記外部端子の前記接合部を含む一部および前記はんだを被覆するように形成される外装樹脂と、
    を備える電子部品であって、
    前記外部端子は、
    母材と、前記母材の表面に形成される金属層とを有し、
    前記接合部は平板形状をしており、かつ前記接合部において前記端面電極と接合しない側の前記外部端子の表面が前記金属層を剥がして部分的に金属層が残るように加工されていることを特徴とする、電子部品。
  2. 前記はんだは、鉛フリーはんだであることを特徴とする、請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記外部端子は、
    前記接合部を厚み0.3mm以下の平板状に圧延加工してあることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の電子部品。
  4. 前記部分的に金属層が残るように加工された部分は、前記端面電極と接触しない側の前記外部端子の表面全体に渡って前記金属層を剥がすように加工されていることを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電子部品。
  5. 前記部分的に金属層が残るように加工された部分は、前記端面電極と接触しない側の前記外部端子の表面におけるある一部分の範囲において前記金属層を剥がすように加工されていることを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電子部品。
  6. 前記外部端子の延長部の厚みの中心が、前記電子部品素体の厚みの中心と概ね一致し、前記電子部品素体に対して水平になるように、前記外部端子において、前記外装樹脂で覆われる部分で前記電子部品素体の厚み方向に曲げ加工を行うことを特徴とする、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の電子部品。
  7. 前記外部端子の延長部が、前記外装樹脂から露出した部分で、平行を保ちながら前記接合部に対して180°曲げ加工が施されており、前記外部端子の延長部の先端が、前記電子部品素体の重心位置を超え、外装樹脂で被覆された電子部品素体の外形先端を超えない位置で切断されていることを特徴とする、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の電子部品。
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