JP5811114B2 - 電子部品 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品に関する。
近年のモバイル電子機器の小型化などに伴い、電子部品に対する小型化や、電子部品の実装間隔を狭くすることなどが強く求められるようになってきている。例えば特許文献1では、小型化が可能であり、実装間隔を狭め得る電子部品が提案されている。特許文献1に記載の電子部品では、セラミック素体中に第1及び第2の内部電極が相互に間隔をおいて交互に設けられている。第1及び第2の内部電極は、それぞれ、セラミック素体の一の面に引き出されている。具体的には、第1の内部電極がセラミック素体の一の面の一方側に引き出されており、第2の内部電極がセラミック素体の一の面の他方側に引き出されている。セラミック素体の一の面の上に、第1の内部電極に接続された第1の外部電極と、第2の内部電極に接続された第2の外部電極とが設けられている。
特開平10−289837号公報
特許文献1に記載の電子部品のように、一主面の上に、第1及び第2の外部電極が設けられた電子部品は、実装時の姿勢が安定しにくく、実装基板と電子部品との固着強度が低くなりがちである。
本発明の主な目的は、実装基板に高い固着強度で実装し得る電子部品を提供することにある。
本発明に係る電子部品は、電子部品本体と、第1の内部電極と、第2の内部電極と、第1の外部電極と、第2の外部電極とを備える。電子部品本体は、第1及び第2の面と、第3及び第4の面と、第5及び第6の面とを有する。第1及び第2の面は、第1の方向及び第1の方向に垂直な第2の方向に沿って延びる。第3及び第4の面は、第1の方向並びに第1及び第2の方向に対して垂直な第3の方向に沿って延びる。第5及び第6の面は、第2の方向及び第3の方向に沿って延びる。第1の内部電極は、電子部品本体内に設けられている。第1の内部電極は、第1の面の第1の方向における一方側部分に引き出されている。第2の内部電極は、電子部品本体内に第1の内部電極と第2の方向に対向するように設けられている。第2の内部電極は、第1の面の第1の方向における他方側部分に引き出されている。第1の外部電極は、第1の面の第1の方向における一方側部分の上に設けられている。第1の外部電極は、第1の内部電極に接続されている。第2の外部電極は、第1の面の第1の方向における他方側部分の上に設けられている。第2の外部電極は、第2の内部電極に接続されている。電子部品本体の第1の方向に沿った寸法:L0、第1の面における第1の外部電極と、第2の外部電極との間の第1の方向に沿った距離:L1、第1の面における各外部電極の第1の方向に沿った寸法:L2とする。0%<L1/L0<10%及び30%<L2/L0<50%が満たされる。
本発明に係る電子部品のある特定の局面では、電子部品本体の第2の方向に沿った寸法:L3とする。L0>L3、L1/L0≦5%及び35%≦L2/L0≦50%が満たされる。
本発明に係る電子部品の別の特定の局面では、電子部品本体の第2の方向に沿った寸法:L3とする。L0<L3、L1/L0≦10%及び30%≦L2/L0≦40%が満たされる。
本発明によれば、実装基板に高い固着強度で実装し得る電子部品を提供することができる。
第1の実施形態に係る電子部品の略図的斜視図である。 第1の実施形態に係る電子部品の略図的断面図である。 第1の実施形態に係る電子部品の略図的断面図である。 図1の線IV−IVにおける略図的断面図である。 第1の実施形態に係る電子部品の略図的裏面図である。 第2の実施形態に係る電子部品の略図的斜視図である。 第2の実施形態に係る電子部品の略図的断面図である。 第2の実施形態に係る電子部品の略図的断面図である。 第2の実施形態に係る電子部品の略図的裏面図である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る電子部品の略図的斜視図である。図2及び図3は、それぞれ、本実施形態に係る電子部品の略図的断面図である。図4は、図1の線IV−IVにおける略図的断面図である。図5は、本実施形態に係る電子部品の略図的裏面図である。
図1〜図5に示されるように、電子部品1は、電子部品本体10を備えている。電子部品本体10は、直方体状に形成されている。電子部品本体10は、互いに対向している第1及び第2の主面10a、10bと、互いに対向している第1及び第2の側面10c、10dと、互いに対向している第1及び第2の端面10e、10fとを有する。第1及び第2の主面10a、10bのそれぞれは、長さ方向L及び幅方向Wに沿って延びている。第1及び第2の側面10c、10dのそれぞれは、長さ方向L及び厚み方向Tに沿って延びている。第1及び第2の端面10e、10fのそれぞれは、幅方向W及び厚み方向Tに沿って延びている。
本実施形態において、
長さ方向L:第1の方向
幅方向W:第2の方向
厚み方向T:第3の方向
第1の主面10a:第1の面
第2の主面10b:第2の面
第1の側面10c:第3の面
第2の側面10d:第4の面
第1の端面10e:第5の面
第2の端面10f:第6の面
である。長さ方向Lと幅方向Wとは互いに垂直である。厚み方向Tは、長さ方向L及び幅方向Wのそれぞれに対して垂直である。
本発明において、「直方体」には、角部や稜線部が面取り状またはR面取り状に形成された直方体も含まれるものとする。すなわち、電子部品本体10は、角部や稜線部の少なくとも一部が丸められた形状を有する直方体状であってもよい。
電子部品本体10は、適宜のセラミック材料により形成されている。電子部品本体10を構成するセラミック材料は、電子部品1の特性などにより適宜選択される。
例えば、電子部品1がセラミックコンデンサ素子である場合は、電子部品本体10は、誘電体セラミックを主成分とする材料により形成することができる。誘電体セラミックの具体例としては、例えば、BaTiO、CaTiO、SrTiO、CaZrOなどが挙げられる。電子部品本体10には、例えば、Mn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物などの副成分を適宜添加してもよい。
例えば、電子部品1がセラミック圧電素子である場合には、電子部品本体10は、例えば、圧電セラミックを主成分とする材料により形成することができる。圧電セラミックの具体例としては、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)系セラミックなどが挙げられる。
例えば、電子部品1がサーミスタ素子である場合には、電子部品本体10は、例えば、半導体セラミックにより形成することができる。半導体セラミックの具体例としては、例えば、スピネル系セラミックなどが挙げられる。
例えば、電子部品1がインダクタ素子である場合には、電子部品本体10は、磁性体セラミックにより形成することができる。磁性体セラミックの具体例としては、例えば、フェライトセラミックなどが挙げられる。
以下、本実施形態では、電子部品1が、セラミックコンデンサであり、電子部品本体10が、誘電体セラミックを主成分とする材料により形成されている例について説明する。
図4に示されるように、電子部品本体10の内部には、複数の第1の内部電極11と、複数の第2の内部電極12とが設けられている。第1及び第2の内部電極11,12のそれぞれは、電子部品本体10の内部において、長さ方向L及び厚み方向Tに沿って配置されている。第1及び第2の内部電極11,12は、幅方向Wに沿って交互に配列されている。第1及び第2の内部電極11,12の一部同士は、セラミック層15を介して幅方向Wにおいて対向している。なお、セラミック層15の厚みは、0.3μm〜10μmであることが好ましい。第1及び第2の内部電極11,12の厚みは、それぞれ、0.2μm〜2.0μmであることが好ましい。
第1及び第2の内部電極11,12は、導電性を有するものである限りにおいて特に限定されない。第1及び第2の内部電極11,12は、例えば、Ni、Cu、Ag、Pd、Auなどの金属や、Ag−Pd合金などの、これらの金属のうちの少なくとも一種を含む合金により形成することができる。
図2に示されるように、第1の内部電極11は、第1の主面10aの長さ方向LにおけるL1側部分に引き出されている。一方、図3に示されるように、第2の内部電極12は、第1の主面10aの長さ方向LにおけるL2側部分に引き出されている。
図2,図3及び図5に示されるように、第1の主面10aの長さ方向LにおけるL1側部分の上には、第1の外部電極13が設けられている。第1の外部電極13は、第1の内部電極11の露出部を覆うように設けられており、第1の内部電極11に接続されている。第1の外部電極13は、第1の主面10aのL1側部分において、幅方向Wの一方側端部から他方側端部に跨がって設けられている。
第1の主面10aの長さ方向LにおけるL2側部分の上には、第2の外部電極14が設けられている。第2の外部電極14は、第2の内部電極12の露出部を覆うように設けられており、第2の内部電極12に接続されている。第2の外部電極14は、第1の主面10aのL2側部分において、幅方向Wの一方側端部から他方側端部に跨がって設けられている。
第1及び第2の外部電極13,14は、第1及び第2の内部電極11,12の露出部を被覆するように形成された下地電極層と、下地電極層を被覆するように形成されためっき層とを有していてもよい。その場合、下地電極層は、第1及び第2の内部電極11,12の露出部を覆うように、電子部品本体10の第1の主面10a上に形成されている。第1及び第2の外部電極13,14は、第1の主面10aからはみ出しておらず、第1、第2の側面10c、10d、第1、第2の端面10e、10f及び第1の主面10aには設けられていないことが好ましい。この下地電極層は、第1及び第2の内部電極11,12の露出部シールする機能を兼ね備えている。
下地電極層は、導電性ペースト膜の焼付けにより形成されていてもよく、めっきより形成されていても良い。導電性ペースト膜の焼付けにより下地電極層を形成する場合は、導電性金属とガラス成分を含むペーストを用いて導電性ペースト層を形成することが好ましい。下地電極層がガラス成分を含む場合、下地電極層に含まれるガラス成分が電子部品本体10と下地電極層との界面に位置し、下地電極層と電子部品本体10とのシール性が向上し、下地電極層とセラミック素体との固着力が向上する。好ましく用いられるガラス成分としては、例えば、B、Si、Ba、Mg、Al、Li、Znなどを含むガラスが挙げられる。好ましく用いられる導電性金属としては、例えば、Cu、Ni、Ag、Pd、Ag−Pd合金、Auなどが挙げられる。下地電極層は、内部電極11,12と同時焼成したコファイアによるものでもよく、導電性ペーストを塗布して焼き付けたポストファイアによるものでもよい。下地電極層が導電性ペースト層の焼き付けにより形成されたものである場合は、下地電極層の厚みは、10μm〜50μmであることが好ましい。
また、下地電極層は、熱硬化性樹脂を含む導電性樹脂を硬化させることにより形成されていてもよい。
また、下地電極層は、めっき膜により形成されていてもよい。その場合は、めっき膜は、例えば、Cu、Ni、Sn、Pb、Au、Ag、Pd、BiおよびZnからなる群から選ばれる少なくとも1種により構成されていてもよい。下地電極層を構成するめっき層(以下、「下地めっき層」とする。)は、はガラス成分を含まないことが好ましい。下地めっき層における単位体積あたりの金属の占める割合は、99体積%以上であることが好ましい。例えば、内部電極11,12をNiにより構成した場合は、下地めっき層は、Niと接合性のよいCuめっき膜により構成されていることが好ましい。下地めっき層の厚みは、例えば、1μm〜15μmであることが好ましい。
下地電極層の上に形成されるめっき層は、例えば、Cu、Ni、Sn、Pb、Au、Ag、Pd、BiおよびZnからなる群から選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。めっき層は、複数のめっき層の積層体により構成されていてもよい。例えば、下地電極層の上に、Niめっき膜と、Snめっき膜との積層体が形成されていてもよい。Niめっき層ははんだバリア性能を有し、Snめっき層ははんだ濡れ性が向上する。めっき膜一層あたりの厚みは、1μm〜10μmであることが好ましい。下地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。
ここで、図5に示されるように、
電子部品本体10の長さ方向Lに沿った寸法:L0、
第1の主面10aにおける第1の外部電極13と第2の外部電極14との間の長さ方向Lに沿った距離:L1、
第1の主面10aにおける各外部電極13,14の長さ方向Lに沿った寸法:L2、
電子部品本体10の幅方向Wに沿った寸法:L3、
各外部電極13,14の幅方向Wに沿った寸法:L4、
とする。
電子部品1では、0%<L1/L0<10%及び30%<L2/L0<50%が満たされる。このため、以下に詳述する実験例によっても裏付けられるように、電子部品1を実装基板の上に高い固着強度で実装することができる。この理由としては、0%<L1/L0<10%及び30%<L2/L0<50%とし、外部電極13,14を幅広に設けることにより、実装基板に実装する際に電子部品1が傾きにくく、従って、実装後の電子部品1に応力が加わった際のモーメントを小さくできるためであると考えられる。
なお、10%<L1/L0、L2/L0<30%となる場合は、外部電極13,14間の距離が大きくなりすぎて、実装基板に実装する際に電子部品1との固着力の低下が懸念される。また、10%<L1/L0、且つ、50%<L2/L0となる場合は、電子部品上の表面リーク、または、外部電極間の短絡により、絶縁抵抗の低下が懸念される。
電子部品1を実装基板の上により高い固着強度で実装し得るようにする観点からは、本実施形態のようにL0>L3である場合は、L1/L0≦5%及び35%≦L2/L0≦50%が満たされることが好ましい。
なお、5%<L1/L0、L2/L0<35%となる場合は、外部電極13,14間の距離が大きくなりすぎて、実装基板に実装する際に電子部品1との固着力の低下が懸念される。また、5%<L1/L0、且つ、50%<L2/L0となる場合は、電子部品上の表面リーク、または、外部電極間の短絡により、絶縁抵抗の低下が懸念される。
また、本実施形態のようにL0>L3である場合は、1.3%<L1/L0<5%であることがより好ましい。L1/L0<1.3%となる場合は、めっき膜の厚みのバラツキやめっき膜の異常成長により外部電極間での短絡が生じる恐れがある。
なお、L4の寸法は、83%≦L4/L3≦96.5%が満たされることが好ましい。L4/L3が83%よりも小さくなった場合は、接着面積の低減により、固着強度が低下する問題が生じる場合がある。また、L4/L3が96.5%よりも大きくなった場合は、第1及び第2の外部電極が電子部品本体の寸法よりも大きくなる可能性があるため、電子部品1を実装基板に半田で実装する際に、半田が電子部品1の第1、第2の側面または第1第2の端面にまで回りこみ、省スペース実装が困難になるという問題が生じる場合がある。
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
(第2の実施形態)
図6は、第2の実施形態に係る電子部品の略図的斜視図である。図7は、第2の実施形態に係る電子部品の略図的断面図である。図8は、第2の実施形態に係る電子部品の略図的断面図である。図9は、第2の実施形態に係る電子部品の略図的裏面図である。
本実施形態に係る電子部品2は、内部電極11,12の積層方向及び外部電極13,14の配置において、第1の実施形態に係る電子部品1と異なる。
図7及び図8に示されるように、第1及び第2の内部電極11,12は、幅方向W及び厚み方向Tに沿って設けられている。第1の内部電極11と第2の内部電極12とは、長さ方向Lにおいて対向している。第1の内部電極11は、第1の主面10aの幅方向WのW1側部分に露出しており、第2の内部電極12は、第1の主面10aの幅方向WのW2側部分に露出している。
図7及び図8に示されるように、第1の主面10aのW1側部分の上には、第1の外部電極13が設けられている。第1の外部電極13は、第1の内部電極11の露出部を覆うように設けられており、第1の内部電極11に接続されている。第1の外部電極13は、第1の主面10aの長さ方向Lの一方側端部から他方側端部に跨がって設けられている。
第1の主面10aのW2側部分の上には、第2の外部電極14が設けられている。第2の外部電極14は、第2の内部電極12の露出部を覆うように設けられており、第2の内部電極12に接続されている。第2の外部電極14は、第1の主面10aの長さ方向Lの一方側端部から他方側端部に跨がって設けられている。
本実施形態では、
長さ方向L:第2の方向
幅方向W:第1の方向
厚み方向T:第3の方向
第1の主面10a:第1の面
第2の主面10b:第2の面
第1の側面10c:第5の面
第2の側面10d:第6の面
第1の端面10e:第3の面
第2の端面10f:第4の面
となる。
電子部品2においても、電子部品1と同様に、0%<L1/L0<10%及び30%<L2/L0<50%が満たされる。このため、以下に詳述する実験例によっても裏付けられるように、電子部品2を実装基板の上に高い固着強度で実装することができる。
なお、10%<L1/L0、L2/L0<30%となる場合は、外部電極13,14間の距離が大きくなりすぎて、実装基板に実装する際に電子部品1との固着力の低下が懸念される。また、10%<L1/L0、且つ、50%<L2/L0となる場合は、電子部品上の表面リーク、または、外部電極間の短絡により、絶縁抵抗の低下が懸念される。
電子部品2を実装基板の上により高い固着強度で実装し得るようにする観点からは、本実施形態のようにL0<L3である場合は、L1/L0≦10%及び30%≦L2/L0≦40%が満たされることが好ましい。
なお、10%<L1/L0、L2/L0<35%となる場合は、外部電極13,14間の距離が大きくなりすぎて、実装基板に実装する際に電子部品1との固着力の低下が懸念される。また、10%<L1/L0、且つ、40%<L2/L0となる場合は、電子部品上の表面リーク、または、外部電極間の短絡により、絶縁抵抗の低下が懸念される。
また、本実施形態のようにL0<L3である場合は、2.5%<L1/L0<10%であることがより好ましい。L1/L0<2.5%となる場合は、めっき膜の厚みのバラツキやめっき膜の異常成長により外部電極間での短絡が生じるおそれがある。
なお、L0<L3である場合は、L4の寸法は、83%≦L4/L3≦96.5%が満たされることが好ましい。L4/L3が83%よりも小さくなった場合は、接着面積の低減により、固着強度が低下する問題が生じる場合がある。また、L4/L3が96.5%よりも大きくなった場合は、第1及び第2の外部電極が電子部品本体の寸法よりも大きくなる可能性があるため、電子部品1を実装基板に半田で実装する際に、半田が電子部品1の第1、第2の側面または第1第2の端面にまで回りこみ、省スペース実装が困難になるという問題が生じる場合がある。
(実験例1)
第1の実施形態に係る電子部品1と実質的に同様の電子部品(コンデンサ)を以下の条件で作製した。
電子部品の長さ寸法(設計値):3.2mm
電子部品の幅寸法(設計値):1.6mm
電子部品の厚み寸法(設計値):1.6mm
容量(設計値):10μF
定格電圧(設計値):16V
セラミック層の厚み(設計値):3.6μm
内部電極の積層数:340枚
電子部品本体の材料:チタン酸バリウム系セラミックス
外部電極:電子部品本体側から、Cuめっき膜(7μm(設計値))/Niめっき膜(4μm(設計値))/Snめっき膜(3μm(設計値))
内部電極の材料:Ni
焼成温度:1200℃〜1260℃
L1/L0:1.3%、3.8%または12%
L2/L0:18.8%、25%、39.1%または46.8%
L4は、1.544mm狙いで作製した。
L0−(L1+L2×2)は、0.58mm狙いで作製した。
なお、外部電極等の寸法は、マイクロスコープ顯微鏡(KEYENCE社製VHX−100F)で100倍に拡大して外部電極等を観察し、最大寸法を求め、20個のサンプルにおける最大寸法の平均値を算出することにより求めた。
(評価)
作製した電子部品を基板上にソルダーペーストを用いて実装した。その後、基板を固定治具により固定した状態で、電子部品の側面の中央部を、加圧ジグを用いて、幅方向に0.1mm/秒〜0.5mm/秒で、電子部品が基板からはずれるまで加圧した。電子部品が基板から外れたときの応力を固着強度として求めた。固着強度が30N以上である場合は、G、30N未満である場合は、NGとした。結果を表1に示す。
(実験例2)
第2の実施形態に係る電子部品2と実質的に同様の電子部品(コンデンサ)を以下の条件で作製し、実験例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
電子部品の長さ寸法(設計値):3.2mm
電子部品の幅寸法(設計値):1.6mm
電子部品の厚み寸法(設計値):1.6mm
容量(設計値):10μF
定格電圧(設計値):16V
セラミック層の厚み(設計値):3.6μm
内部電極の積層数:340枚
電子部品本体の材料:チタン酸バリウム系セラミックス
外部電極:電子部品本体側から、Cuめっき膜(7μm(設計値))/Niめっき膜(4μm(設計値))/Snめっき膜(3μm(設計値))
内部電極の材料:Ni
焼成温度:1200℃〜1260℃
L1/L0:2.5%、7.5%または8.8%
L2/L0:12.5%、25%、31.3%または39.4%
L4は、1.544mm狙いで作製した。
L0−(L1+L2×2)は、0.2mm狙いで作製した。
表1及び表2に示す結果から、0%<L1/L0<10%及び30%<L2/L0<50%とすることにより固着強度を高められることが分かる。表1に示す結果から、L0>L3の場合は、L1/L0≦5%及び35%≦L2/L0≦50%とすることにより固着強度をより高められることが分かる。表2に示す結果から、L0<L3の場合は、L1/L0≦10%及び30%≦L2/L0≦40%とすることにより固着強度をより高められることが分かる。
なお、表1における「設計不能」は、電子部品の規格寸法に納まらないことを示している。
1,2…電子部品
10…電子部品本体
10a…第1の主面
10b…第2の主面
10c…第1の側面
10d…第2の側面
10e…第1の端面
10f…第2の端面
11…第1の内部電極
12…第2の内部電極
13…第1の外部電極
14…第2の外部電極
15…セラミック層

Claims (3)

  1. 第1の方向及び前記第1の方向に垂直な第2の方向に沿って延びる第1及び第2の面と、第1の方向並びに第1及び第2の方向に対して垂直な第3の方向に沿って延びる第3及び第4の面と、第2の方向及び第3の方向に沿って延びる第5及び第6の面とを有する電子部品本体と、
    前記電子部品本体内に設けられており、前記第1の面の第1の方向における一方側部分に引き出された第1の内部電極と、
    前記電子部品本体内に前記第1の内部電極と第2の方向に対向するように設けられており、前記第1の面の第1の方向における他方側部分に引き出された第2の内部電極と、
    前記第1の面の第1の方向における一方側部分の上に設けられており、前記第1の内部電極に接続された第1の外部電極と、
    前記第1の面の第1の方向における他方側部分の上に設けられており、前記第2の内部電極に接続された第2の外部電極と、
    を備え、
    前記電子部品本体の第1の方向に沿った寸法:L0、
    前記第1の面における前記第1の外部電極と、前記第2の外部電極との間の第1の方向に沿った距離:L1、
    前記第1の面における前記各外部電極の第1の方向に沿った寸法:L2、
    としたときに、L0=3.2mmであり、前記電子部品本体の前記第2の方向に沿った寸法をL3としたときに、L3=1.6mmであり、
    0%<L1/L0<10%及び30%<L2/L0<50%が満たされる、電子部品。
  2. 0>L3、L1/L0≦5%及び35%≦L2/L0≦50%が満たされる、請求項1に記載の電子部品。
  3. 0<L3、L1/L0≦10%及び30%≦L2/L0≦40%が満たされる、請求項1に記載の電子部品。
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