JP5522533B2

JP5522533B2 - 表面実装型電子部品およびその製造方法

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Publication number: JP5522533B2
Application number: JP2010122126A
Authority: JP
Inventors: 由浩樋口; 正己越村; 譲二古賀
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: JP2011249615A

Description

本発明は、チップサーミスタ等の表面実装されるチップ状の電子部品である表面実装型電子部品およびその製造方法に関する。

従来、例えばプリント回路基板等に表面実装されるチップサーミスタ等の表面実装型電子部品は、セラミックス素体の両端面に端子電極を形成すると共に、セラミックス素体の外周面（４側面）を保護するために該外周面をガラスコートで覆っている。

例えば、特許文献１には、使用温度範囲内における温度上昇にともなって電気抵抗が低下するサーミスタ素体と、このサーミスタ素体の表面に設けられた二つの電極とを備えたサーミスタにおいて、上記二つの電極がそれぞれ電気的に接触する部分を除いて上記サーミスタ素体の表面がガラス層で被覆され、上記二つの電極はそれぞれ、上記サーミスタ素体の表面のうち上記ガラス層で被覆されていない部分を覆う下地電極と、この下地電極の表面に設けられたメッキ層とを含むサーミスタが提案されている。

このような従来のチップサーミスタでは、絶縁コートにガラス系のものを使用し、印刷法、ディッピング法などによりセラミックス素体の側面にガラスペーストを印刷等で塗布し、８００〜８５０℃の高温で焼成してガラスコートの絶縁保護膜を形成している。また、ガラスコートした短冊をダイシングにてチップ状に切断加工し、その両端面に電極ペーストを塗布、焼成し、さらにＮｉめっき、Ｓｎめっきを施して端子電極を形成していた。

特許第２５９１２０５号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記従来の技術では、セラミックス素体の側面にガラスコートを高温で焼成する際に、セラミックス素体とガラス成分とが反応し抵抗値特性が変動して、該特性の分布が拡大してしまう場合があり、高精度化が難しいという不都合があった。また、従来の製法では、チップ状に素体を切り出した後に端子電極を塗布、焼成して形成するため、電極の塗布量や焼成条件の変動により抵抗値が変動し、特性ばらつきの要因になっていた。
さらに、セラミックス素体に対する応力を考慮し、基本設計としてセラミックスの熱膨張係数よりも２〜３ｐｐｍ／℃程度低い熱膨張係数のガラス材料を選定する必要があるが、種々のセラミックス材料に対応する市販のガラスでは対応が困難であった。また、熱膨張係数差が適正でないとガラス焼成後に残留応力が生じて素体強度が低下し、温度サイクル、耐基板曲げ性等の機械的性能の低下や製造工程（特に、切断加工工程）で不良が生じるおそれがあり、歩留まりが低下してしまう不都合があった。これらの課題は、素体サイズが小型化されるほど顕著になる傾向がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、抵抗値特性が安定して高精度化を図ることができると共に、絶縁膜コートによる残留応力と加工プロセスでのダメージとを抑制可能な表面実装型電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の表面実装型電子部品は、表面実装されるチップ状の電子部品であって、導電性を有するセラミックス材料で直方体形状に形成された素体と、該素体の両端面に形成された一対の端子電極と、前記素体の外周面を覆って電着法によって形成された絶縁性樹脂膜と、を備えていることを特徴とする。

本発明の表面実装型電子部品の製造方法は、上記本発明の表面実装型電子部品を製造する方法であって、前記素体となるウエハ状の基板の表裏面に下地電極層を形成する工程と、前記下地電極層が形成された前記基板をチップ状の電極付き素体に切断加工する工程と、前記電極付き素体の外周面に電着法によって前記絶縁性樹脂膜を形成する工程と、を有していることを特徴とする。

これらの表面実装型電子部品およびその製造方法では、素体の外周面に電着法によって絶縁性樹脂膜が形成されるので、ガラス膜に比べて残留応力を抑制することができる。また、電着プロセスで絶縁性樹脂膜が形成されているので、焼成のような高温処理が不要で、下地電極層形成後に高温にさらされないことから特性の変動および分布拡大が生じず、抵抗値特性の高精度化を図ることができる。さらに、残留応力が抑制される絶縁性樹脂膜で素体の外周面がコートされるため、加工プロセスでのダメージも抑制することができ、機械的な部品強度および信頼性を向上させることができる。

また、本発明の表面実装型電子部品は、前記一対の端子電極が、前記素体の両端面に直接形成された一対の下地電極層と、一対の前記下地電極層上に導電性樹脂で形成された一対の導電性樹脂電極層と、一対の前記導電性樹脂電極層上に形成された一対のめっき電極層と、で構成され、前記導電性樹脂電極層が、前記素体の外周面まで回り込んで前記絶縁性樹脂膜の端部上まで形成されていることを特徴とする。
すなわち、この表面実装型電子部品では、導電性樹脂電極層が、素体の外周面まで回り込んで絶縁性樹脂膜の端部上まで形成されているので、絶縁性樹脂膜との密着性の良い同系の材料である導電性樹脂電極層によって絶縁性樹脂膜の端部が押さえられ、剥がれを防止することができる。また、通常の金属電極に比べて弾性力がある導電性樹脂電極層により、回路基板に表面実装した際に回路基板側からの応力を緩和することができる。

また、本発明の表面実装型電子部品は、前記絶縁性樹脂膜が、前記素体の両端面外縁の角部を覆って形成されていることを特徴とする。
すなわち、この表面実装型電子部品では、絶縁性樹脂膜が、素体の両端面外縁の角部を覆って形成されているので、素体の角部が絶縁性樹脂膜で保護されると共に導電性樹脂電極層との密着領域を増やして絶縁性樹脂膜の高い接着性を得ることができる。

また、本発明の表面実装型電子部品の製造方法は、前記絶縁性樹脂膜を形成する工程後に、一対の前記下地電極層層上にディッピング法により導電性樹脂を塗布し、乾燥させて硬化させ一対の導電性樹脂電極層を形成する工程と、一対の前記導電性樹脂電極層上に一対のめっき電極層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
すなわち、この表面実装型電子部品の製造方法では、下地電極層上にディッピング法により導電性樹脂を塗布し、乾燥させて硬化させ一対の導電性樹脂電極層を形成するので、従来のような電極ペーストを焼成する高温処理工程が不要であり、特性の変動を抑制することができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る表面実装型電子部品およびその製造方法によれば、素体の外周面に電着法によって絶縁性樹脂膜が形成されるので、残留応力を抑制することができると共に、焼成のような高温処理が不要になり、抵抗値特性の高精度化を図ることができ、さらに、機械的な部品強度および信頼性を向上させることができる。
したがって、本発明は、半導体セラミックスを用いたチップサーミスタ（ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ等）やバリスタ等に好適である。

本発明に係る表面実装型電子部品およびその製造方法の第１実施形態において、表面実装型電子部品を示す断面図である。第１実施形態において、下地電極層形成までを工程順に示すウエハを示す斜視図である。第１実施形態において、切断加工工程のウエハおよびチップ状に切断された電極付き素体を示す斜視図である。第１実施形態において、電着工程を示す説明図である。第１実施形態において、電着工程で絶縁性樹脂膜が形成された素体を示す断面図である。本発明に係る表面実装型電子部品およびその製造方法の第２実施形態において、表面実装型電子部品を示す断面図である。第２実施形態において、電着工程を示す説明図である。

以下、本発明に係る表面実装型電子部品およびその製造方法の第１実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の表面実装型電子部品は、プリント回路基板等に表面実装されるチップ状の電子部品であって、半導体セラミックスを用いたチップサーミスタ（ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ等）やバリスタ等である。
この表面実装型電子部品１は、図１に示すように、導電性を有するセラミックス材料で直方体形状に形成された素体２と、該素体２の両端面に形成された一対の端子電極３と、素体２の外周面を覆って電着法によって形成された絶縁性樹脂膜４と、を備えている。

上記素体２は、ＮＴＣサーミスタやＰＴＣサーミスタに用いられるサーミスタ材料またはバリスタに使用されるバリスタ材料等の導電性を有する半導体セラミックスである。
一対の上記端子電極３は、素体２の両端面に直接形成された一対の下地電極層５と、一対の下地電極層５上に導電性樹脂で形成された一対の導電性樹脂電極層６と、一対の導電性樹脂電極層６上に形成された一対のめっき電極層７と、で構成されている。

上記下地電極層５は、印刷焼成、スパッタリングまたは蒸着により形成されたＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属膜である。
上記導電性樹脂電極層６は、Ａｇを含有したフェノールエポキシ樹脂等の導電性樹脂で形成されている。

この導電性樹脂電極層６は、素体２の外周面まで回り込んで絶縁性樹脂膜４の端部上まで形成されている。
上記めっき電極層７は、表面実装時のハンダ付けに適したＮｉめっきとＳｎめっきとで形成された金属めっき膜である。
上記絶縁性樹脂膜４は、電着法によりポリイミド樹脂で形成された保護膜である。保護膜の膜厚は５ミクロンから４０ミクロン程度が好適であり、信頼性および作業性の点から望ましくは２０ミクロン程度が最適である。

本実施形態の表面実装型電子部品１の製造方法について、図２から図５を参照して説明する。

まず、図２の（ａ）に示すように、素体２となるウエハ状のセラミックス基板８を用意し、図２の（ｂ）に示すように、該セラミックス基板８の表裏面に下地電極層５を形成する。
そして、図３の（ａ）（ｂ）に示すように、下地電極層５が形成されたセラミックス基板８をチップ状の電極付き素体１２にダイシング（切断加工）する。このように切断された電極付き素体１２は、両端面に下地電極層５が形成されている。なお、この際の切断寸法により抵抗値調整を行う。

次に、電極付き素体１２の外周面に電着法によって絶縁性樹脂膜４を形成する。すなわち、図４に示すように、下地電極層５が形成された両端面に一対の電極部材９を接触させた状態で、一対の電極部材９で電極付き素体１２を狭持し、この状態で電着溶液Ｌ中に浸け、電着により電極付き素体１２の外周面（４側面）に樹脂微粒子Ｐを付着させて、図５に示すように、絶縁性樹脂膜４を被膜形成する。

なお、この際の電着溶液Ｌおよび電着条件は、以下のように設定した。
図４は、この電着層付着工程の概要説明のための図であり、電着槽１０内にはマイナス電極１１が差し込まれ、電極付き素体１２を挟持している電極部材９はプラス極となるように、電源に接続される。電着液Ｌについて説明すれば、環境の点で水溶性の電着塗料が好ましい。また、電着塗料に含有する樹脂成分（被電着物表面（電極付き素体１２の外周面）に形成される絶縁性樹脂膜４の主成分）は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ−アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂，ポリイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂の中から適宜選択すれば良く、中でも、耐熱性の点で、ポリイミド樹脂が好ましく、詳しくは、ポリイミドの主鎖中にシロキサン結合を含有しているポリイミド樹脂が最適である。図４において、模式的に小黒丸にて示したのは、上述のエポキシ系等の樹脂微粒子Ｐであって、泳動中の樹脂微粒子Ｐは、マイナス帯電しており、プラス極としての素子外周面に効率良く次々と付着して、電着層を形成する。その後、乾燥工程（９０℃、３０分）、熱処理工程（２００℃、３０分）を行い、図５のように電極付き素体１２の外周面に均一な厚さの絶縁性樹脂膜４が得られる。

次に、一対の下地電極層５上にディッピング法によりＡｇを含有したフェノールエポキシ樹脂である導電性樹脂を塗布し、乾燥させて硬化させ一対の導電性樹脂電極層６を形成する。
さらに、一対の導電性樹脂電極層６上にＮｉめっきおよびＳｎめっきを施して一対のめっき電極層７を形成することで、本実施形態の表面実装型電子部品１が作製される。

このように本実施形態の表面実装型電子部品１およびその製造方法では、素体２の外周面に電着法によって絶縁性樹脂膜４が形成されるので、ガラス膜に比べて残留応力を抑制することができる。また、電着プロセスで絶縁性樹脂膜４が形成されているので、焼成のような高温処理が不要で、下地電極層５の形成後に高温にさらされないことから特性の変動および分布拡大が生じず、抵抗値特性の高精度化を図ることができる。

さらに、残留応力が抑制される絶縁性樹脂膜４で素体２の外周面がコートされるため、加工プロセスでのダメージも抑制することができ、機械的な部品強度および信頼性を向上させることができる。
また、導電性樹脂電極層６が、素体２の外周面まで回り込んで絶縁性樹脂膜４の端部上まで形成されているので、絶縁性樹脂膜４との密着性の良い同系の材料である導電性樹脂電極層６によって絶縁性樹脂膜４の端部が押さえられ、剥がれを防止することができる。

さらに、通常の金属電極に比べて弾性力がある導電性樹脂電極層６により、回路基板に表面実装した際に回路基板側からの応力を緩和することができる。
また、下地電極層５上にディッピング法により導電性樹脂を塗布し、乾燥させて硬化させ一対の導電性樹脂電極層６を形成するので、従来のような電極ペーストを焼成する高温処理工程が不要であり、特性の変動を抑制することができる。

次に、本発明に係る表面実装型電子部品およびその製造方法の第２実施形態について、図６および図７を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、絶縁性樹脂膜４が素体２の４側面のみに形成されているのに対し、第２実施形態の表面実装型電子部品２１では、図６に示すように、絶縁性樹脂膜４が、素体２の両端面外縁の角部を覆って下地電極層５の外縁部上まで回り込んで形成されている点である。

第２実施形態の表面実装型電子部品２１を作製する際には、図７に示すように、先端部の内側に素体２の端面よりも小さい面積の凸部２９ａを有する一対の電極部材２９を用いて電着工程を行う。すなわち、凸部２９ａを電極付き素体１２の端面に接触させると共に一対の電極部材２９によって電極付き素体１２の両端面を狭持し、この状態で電着を行うことで、素体２の４側面だけでなく、凸部２９ａが接触している部分を除いた端面にも絶縁性樹脂膜４が回り込んだ状態で被膜形成される。

したがって、第２実施形態の表面実装型電子部品２１では、絶縁性樹脂膜４が、素体２の両端面外縁の角部を覆って形成されているので、素体２の角部が絶縁性樹脂膜４で保護されると共に導電性樹脂電極層６との密着領域を増やして絶縁性樹脂膜４の高い接着性を得ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１，２１…表面実装型電子部品、２…素体、３…端子電極、４…絶縁性樹脂膜、５…下地電極層、６…導電性樹脂電極層、７…めっき電極層、８…セラミックス基板、１２…電極付き素体

Claims

表面実装されるチップ状の電子部品であって、
導電性を有するセラミックス材料で直方体形状に形成された素体と、
該素体の両端面に形成された一対の端子電極と、
前記素体の外周面を覆って電着法によって形成された絶縁性樹脂膜と、を備え、
前記一対の端子電極が、前記素体の両端面に直接形成された一対の下地電極層を有し、
前記絶縁性樹脂膜が、前記素体の両端面外縁の角部を覆って前記下地電極層の外縁部上まで回り込んで形成されていることを特徴とする表面実装型電子部品。
請求項１に記載の表面実装型電子部品において、
前記一対の端子電極が、一対の前記下地電極層上に導電性樹脂で形成された一対の導電性樹脂電極層と、
一対の前記導電性樹脂電極層上に形成された一対のめっき電極層と、で構成され、
前記導電性樹脂電極層が、前記素体の外周面まで回り込んで前記絶縁性樹脂膜の端部上まで形成されていることを特徴とする表面実装型電子部品。
請求項１又は２に記載の表面実装型電子部品を製造する方法であって、
前記素体となるウエハ状の基板の表裏面に下地電極層を形成する工程と、
前記下地電極層が形成された前記基板をチップ状の電極付き素体に切断加工する工程と、
前記電極付き素体の外周面に電着法によって前記絶縁性樹脂膜を形成する工程と、を有していることを特徴とする表面実装型電子部品の製造方法。
請求項３に記載の表面実装型電子部品の製造方法において、
前記絶縁性樹脂膜を形成する工程後に、一対の前記下地電極層層上にディッピング法により導電性樹脂を塗布し、乾燥させて硬化させ一対の導電性樹脂電極層を形成する工程と、
一対の前記導電性樹脂電極層上に一対のめっき電極層を形成する工程と、を有することを特徴とする表面実装型電子部品の製造方法。