JP5457814B2

JP5457814B2 - 電子部品の実装構造

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Publication number: JP5457814B2
Application number: JP2009286587A
Authority: JP
Inventors: 利文溝上
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: CN102687211A; JP2011129696A; WO2011074351A1; US20120305302A1; CN102687211B; DE112010004864T5; US8895869B2

Description

本発明は、導電性接着剤を用いて電子部品の端子電極を基板上の実装用ランドに固着させる電子部品の実装構造に関する。

近年の産業界における環境への影響に対する意識の高まりから、例えば、エレクトロニクス分野において、鉛を含まない材料を使用した電子部品を実装するための技術開発が進められている。この鉛フリー実装技術として、例えば、鉛フリーハンダや導電性接着剤を用いた実装が検討されている。特に、導電性接着剤は耐応力性があり、実装工程における加熱温度の低温化が可能となる等のメリットが期待され、注目されている。

一般的な導電性接着剤は、樹脂成分中に導電フィラーとしての金属粒子を分散させたものである。電子部品の実装は、基板に設けたランドに導電性接着剤を供給し、その上に電子部品を搭載した後、樹脂を加熱硬化することにより行なわれる。この工程により、樹脂の収縮に伴って樹脂中の金属粒子同士の接触、あるいは、金属粒子と部品電極や基板電極との接触により導通が得られるとともに、接続部は樹脂で接着される。この工程において、導電性接着剤に使用される樹脂の硬化温度は、一般的に１５０℃程度であり、２３０〜２４０℃程度の溶融温度が必要なはんだと比較すると、かなり低い。そのため、実装部品や電子回路製品を構成している他の部材として、耐熱性の低い、安価なものを使用でき、総合的に見た場合、製品コストを削減することができる。

従来のはんだに替えて、導電性接着剤を用いて電子部品を実装するための技術として、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１は、スズメッキ電極を有する電子部品を、導電性接着剤を用いて接続したところ、導電性接着剤とスズメッキ電極との界面で剥離が生じるという問題に対して、端子電極にＣｒ，Ｃｏ等の合金の層を形成する技術を開示している。

特開２００２−３４３６６８号公報

上述した導電性接着剤による電子部品の実装体については、従来技術によるハンダメッキ電極やスズメッキ電極の電子部品を用いた実装体よりも、その接続強度を向上できるとされるが、スズ（Ｓｎ）コーティングを施した電極と樹脂Ａｇ系導電性接着剤との接続において、抵抗値変化が生じるという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子部品等を導電性接着剤で回路基板に実装しても抵抗値変化が発生せず、低コストで実装できる電子部品の実装構造を提供することである。

上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本発明は、実装用ランドと配線パターンが形成された回路基板に、Ａｇを含む導電フィラーを含有した樹脂からなる導電性接着剤を供給し、その導電性接着剤によって前記実装用ランドに抵抗器の端子電極を接続した構成をとる抵抗器の実装構造であって、前記抵抗器は、絶縁性基板と、その絶縁性基板上に形成され所定の電気的特性を発現する抵抗体と、その抵抗体と接続された内部電極と、前記抵抗体を覆う素子保護膜とを備え、前記端子電極と前記内部電極とが電気的に接続されており、前記端子電極は、電解メッキ銅からなる金属層と、銅との間に錯体を形成するイミダゾール系プレフラックスにより前記金属層の表面に形成された電極保護膜とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、導電性接着剤で回路基板に電子部品を実装しても抵抗値が変化せず、同時に、コストを抑えた電子部品の実装構造が実現可能となる。

本発明の実施の形態例に係る電子部品の実装構造により実装される電子部品の製造工程の一部（その１）を示す図である。本発明の実施の形態例に係る電子部品の実装構造により実装される電子部品の製造工程の一部（その２）を示す図である。本発明の実施の形態例に係る電子部品の実装構造の具体例を示す図である。Ｓｎメッキ端面電極を有する従来の抵抗器を、導電性接着剤を使用して回路基板に実装したときの抵抗値変化を示す図である。本発明の実施の形態例に係る電子部品の温度サイクル試験の結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施の形態例について詳細に説明する。最初に、本発明の実施の形態例に係る電子部品の実装構造において、実装に供される電子部品について説明する。図１および図２は、本実施の形態例に係る電子部品の実装構造で実装される電子部品の製造工程を示している。図１の（ａ）に示す最初の工程において、アルミナ等の絶縁基板１の表裏に、例えば、ＡｇやＡｇ−Ｐｄの導電ペーストをスクリーン印刷して、上内部電極２ａ，２ｂ、下内部電極３ａ，３ｂを形成する。さらに、上内部電極２ａ，２ｂ間に、例えば、ＲｕＯ₂等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷して、それら上内部電極間に抵抗体４を形成する。

図１の（ｂ）に示す工程では、抵抗体４の上にガラスペーストをスクリーン印刷して、抵抗体４を被覆する一次保護膜５を形成する。これに続く工程において、レーザーを照射して、一次保護膜５とともに抵抗体４をカットして抵抗値を調整する。このようなカット工程により、図１の（ｃ）に示すように、部品素子にトリミング痕６が形成される。さらに、図１の（ｄ）に示す工程で、例えば、エポキシ系樹脂により二次保護膜７を形成する。そして、図１の（ｅ）に示すように、部品素子の端面に内部端面電極８ａ，８ｂを形成して、これらの電極と上内部電極２ａ，２ｂおよび下内部電極３ａ，３ｂとを接続する。内部端面電極８ａ，８ｂは、スパッタリング等の方法で形成されたＮｉ−Ｃｒ膜であるが、これに限定されず、例えば、電極ペーストへ浸漬する等の方法によりＮｉ−Ｃｒ膜を形成してもよい。なお、素子保護膜とは、一次保護膜５、二次保護膜７のいずれか、または双方を意味する。

図２の（ａ）に示す工程では、部品素子の端部に、例えば、電解メッキによりＮｉからなる一次端子電極１０ａ，１０ｂを形成する。続く図２の（ｂ）に示す工程において、電解メッキによりＣｕの二次端子電極１２ａ，１２ｂを形成する。電解メッキとしては、例えば、硫酸銅浴、ホウフッ化銅浴、シアン化銅浴、ピロリン酸銅浴等のいずれかを採用することができる。また、これら二次端子電極１２ａ，１２ｂの厚さは、例えば、３〜１２μｍ程度である。

図２の（ｃ）に示す工程において、電子部品の素子を、例えばプレフラックスに浸漬して、二次端子電極１２ａ，１２ｂの表面に電極保護膜１３ａ，１３ｂを形成する。このプレフラックスは、イミダゾール系の水溶性プレフラックスであり、イミダゾール化合物とその他の添加物からなる水溶液である。プレフラックスとしては、銅に対する選択性を有しているものを用いることが好ましい。本実施の形態例では、四国化成工業株式会社製の水溶性プレフラックス「タフエースＦ２」（「タフエース」は、四国化成工業株式会社の登録商標）を用いた。なお、二次端子電極１２ａ，１２ｂへのプレフラックスの接触は、浸漬の他、スプレー法や塗布等がある。

このように、二次端子電極（銅）１２ａ，１２ｂへプレフラックスを接触させることによって、銅とイミダゾール化合物とが錯体結合し、二次端子電極１２ａ，１２ｂの表面に、例えば、厚さ０．１〜０．５μｍ程度の電極保護膜１３ａ，１３ｂが形成される。これらの電極保護膜１３ａ，１３ｂには、防錆効果がある。

次に、本実施の形態例に係る電子部品の実装構造について説明する。図３は、本実施の形態例に係る電子部品の実装構造の具体的な例を示している。図３に示すように回路基板３１上に配した配線パターン４１ａ，４１ｂに接続された実装用ランド４０ａ，４０ｂの上に、例えば、ディスペンス等により導電性接着剤３３ａ，３３ｂを供給する。その後、上述した電極保護膜１３ａ，１３ｂが形成された端子電極３５ａ，３５ｂを、実装用ランド４０ａ，４０ｂのそれぞれの位置に合わせて電子部品３０を搭載し、固定する。導電性接着剤３３ａ，３３ｂは、例えば、エポキシ樹脂と、酸無水物およびフェノール樹脂と、硬化促進剤、導電フィラーとを含んでおり、導電フィラーは、例えばＡｇからなる。

このように電子部品３０を搭載した後、１００℃〜２００℃の温度で加熱して、導電性接着剤３３ａ，３３ｂを硬化させる。なお、Ｃｕの酸化をさらに抑制するためには、窒素（Ｎ₂）雰囲気で加熱処理することも有効である。

次に、本実施の形態例に係る電子部品の実装構造における電極部分における電気的性能の測定結果を説明する。図４は、端面電極をＳｎメッキした従来の構成をとる抵抗器を、Ａｇ系フィラーを含有した導電性接着剤を用いて回路基板に実装し、温度サイクル（−４０／１２５℃）を与えたときの抵抗値変化を示している。この場合、図４に示すような抵抗値変化が生じ、最終的には導通が切れてオープン状態となった。このような抵抗値変化は、導電性接着剤に含まれるＡｇフィラー中へのＳｎの拡散、樹脂成分中への吸水によるガルバニック腐食等が原因として考えられる。

図５は、本実施の形態例に係る電子部品の実装構造について、図４の場合と同様の温度サイクル試験を行った結果を示している。本実施の形態例に係る電子部品の構造、すなわち、図３に示す電子部品の実装構造について電気的な性能試験をしたところ、図５に示すように際立った抵抗値変化は認められず、電気的に安定した導通特性が得られることを確認できた。

なお、上述した実施の形態例では、面実装タイプの抵抗器（特に環境変化に対する抵抗値変化の少ない固定抵抗器）について説明したが、本発明に係る電子部品の実装構造は、これに限定されず、例えば、コンデンサ、インダクタ、バリスタ、サーミスタ、ヒューズ等、その他の面実装タイプの電子部品にも適用可能である。

これらの電子部品のうち、インダクタ、サーミスタ、ヒューズについては、上述した抵抗器における抵抗体を、インダクタの場合、導電膜により基板上に形成されたコイルパターンに、サーミスタの場合、温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタ素子に、ヒューズの場合、電流負荷集中等による溶断部を備えた導電膜にそれぞれ置き換えることで、それらの基本的な構成とすることができる。ここで、電気素子とは、基板上に形成された抵抗体、導電膜により形成されたスパイラル状等のコイルパターン、温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタ素子、電流負荷集中等による溶断部を備えた導電膜等、所定の電気的特性を発現するものを指している。

他方、コンデンサやバリスタについては、コンデンサ素体、バリスタ素体の端面を、Ｃｕを含有する導電ペーストに浸漬し、８００℃程度の温度で焼成することで、端面電極を形成できる。このような構成においても、端面電極の表面にイミダゾール系プレフラックスにより金属層の表面に電極保護膜を形成することで、本願発明と同様の効果が得られる。ただし、抵抗器に関しては、抵抗体形成後の工程において高温に晒した場合、抵抗変化等の問題が生じる。そのため、上述した実施の形態例と同様、端面電極を電解メッキにより形成することが好ましい。なお、端面電極は、無電解メッキで形成してもよい。

以上説明したように、本実施の形態例によれば、端面電極（金属層）の表面にイミダゾール系プレフラックスにより電極保護膜を形成した電子部品を、導電性接着剤を使用して、回路基板に配したランドに位置を合わせて実装することで、接続部において抵抗値変化が発生しないという効果が得られる。また、導電性接着剤を含め、部品実装に係る部材として耐熱性の低いものを使用できるため、全体として低コストな電子部品の実装構造を提供できる。

２ａ，２ｂ上内部電極
３ａ，３ｂ下内部電極
４抵抗体
５一次保護膜
６トリミング痕
７二次保護膜
８ａ，８ｂ内部端面電極
１０ａ，１０ｂ一次端子電極
１２ａ，１２ｂ二次端子電極
１３ａ，１３ｂ電極保護膜
３０電子部品
３１回路基板
３３ａ，３３ｂ導電性接着剤
３５ａ，３５ｂ端子電極
４０ａ，４０ｂ実装用ランド
４１ａ，４１ｂ配線パターン

Claims

実装用ランドと配線パターンが形成された回路基板に、Ａｇを含む導電フィラーを含有した樹脂からなる導電性接着剤を供給し、その導電性接着剤によって前記実装用ランドに抵抗器の端子電極を接続した構成をとる抵抗器の実装構造であって、
前記抵抗器は、絶縁性基板と、その絶縁性基板上に形成され所定の電気的特性を発現する抵抗体と、その抵抗体と接続された内部電極と、前記抵抗体を覆う素子保護膜とを備え、前記端子電極と前記内部電極とが電気的に接続されており、
前記端子電極は、電解メッキ銅からなる金属層と、銅との間に錯体を形成するイミダゾール系プレフラックスにより前記金属層の表面に形成された電極保護膜とを備えることを特徴とする抵抗器の実装構造。