JP5979479B2 - チップ型電子部品の製造方法及び表面処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、チップサーミスタ等の電極バリを潰すことができるチップ型電子部品の製造方法及び表面処理装置に関する。

一般に、サーミスタや抵抗、コンデンサのようなチップ型電子部品は、例えば光通信モジュールなど、基板に直接実装されたり基板に埋め込んで使用されたりする。また、電気信号を取り出す為のリード線をはんだなどで接続する場合もある。そのため、チップ型電子部品には、電極表面が平滑であることが求められる。このようなチップ型電子部品は、表面に厚膜状の電極が形成されたウエハをチップ状に切り出すことによって製造されている。しかし、チップを切り出す際にダイシングブレードに電極膜が引っかかったり引きずられたりすることにより、電極にバリが発生することがある。

電極にバリが発生することによって凹凸が生じると、基板実装の場合、基板面に対してチップ型電子部品が傾いて実装されたり、ハンダなどの電気的接合材が十分に電極面と接触しなかったりする。そのため、基板に対する接合強度が不十分になり、使用時の外力や温度サイクルストレスによって基板からチップ型電子部品が離脱したり基板との電気的接合がオープンになったりする。リード線接続の場合も同様の問題が生じる。

そこで、切り出したチップに研磨剤などを用いた回転バレル処理を施すことによって、電極に発生したバリを削ぎ落とし、電極の平滑性を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
このような方法では、切り出したチップであるチップ素体、水及び研磨剤をバレル内に投入し、バレルを回転させることによって電極表面を研磨して平滑にしている。

特開２０１１−１０９２７４号公報 特開平８−３３０１７３号公報 特開平２−１０１７２５号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記従来のチップ型電子部品の製造方法では、バレルを回転させているため、チップ素体にかかる衝撃が大きくなり、チップ素体が傷付いたり、チップ素体にわれや欠けが発生したりする場合があった。また、研磨剤等を混ぜて処理するために、コンタミネーションによる悪影響も考慮する必要があり、ダイシング後の十分な洗浄工程が必要であり、工程数が増大してしまう不都合もあった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、チップ素体に傷を付けずに電極の平滑性を向上させることが可能なチップ型電子部品の製造方法及び表面処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記のような課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明のチップ型電子部品の製造方法は、外面に電極膜が形成された複数のチップ素体と超音波伝導液とを容器内に収容する工程と、前記容器に超音波振動を付与する工程とを備え、前記超音波振動により複数の前記チップ素体同士を振動させて擦り合わせることを特徴とする。

また、本発明のチップ型電子部品の表面処理装置は、外面に金属で形成された電極膜が形成された複数のチップ素体と超音波伝導液とを収容する容器と、前記容器に超音波振動を付与する超音波発振器とを備え、前記容器内で複数の前記チップ素体同士が超音波振動により振動して擦り合わされることを特徴とする。

これらの発明では、超音波振動により複数のチップ素体を振動させて互いに擦り合わせることにより、チップ素体の外面に形成された電極のバリが潰されたり曲げられたりすることで、電極表面の平滑性が向上する。
ここで、超音波振動を付与することによってチップ素体を細かく振動させているので、例えば上述した回転バレル処理と比較してチップ素体にかかる衝撃が小さくなる。このため、超音波振動によってチップ素体に傷が付いたり、チップ素体が割れたり欠けたりすることが抑制される。
また、チップ素体が振動すると、隣り合うチップ素体と互いに擦り合う共擦りを行っており、バリを削ぎ落とすのではなく潰したり曲げたりしているので、削ぎ落とすことによる金属粒子の発生を防止し、このような金属粒子がチップ素体に付着することが防止される。さらに、研磨剤を用いないので、研磨剤によるチップ素体の汚染が防止される。これにより、処理したチップ素体を洗浄する必要がなくなり、製造工程の簡略化が図れる。
さらに、チップ素体を互いに擦り合わせることにより、例えばダイシングで使用される接着剤の残渣やダイシング時の切断水に含まれるカルシウムや塩素成分がチップ素体に付着していても、このような付着物も併せて除去することができる。

また、本発明のチップ型電子部品の製造方法では、前記超音波伝導液が、有機溶媒であることが好ましい。
同様に、本発明の表面処理装置では、前記超音波伝導液が、有機溶媒であることが好ましい。
これらの発明では、超音波伝導液が、有機溶媒であるので、例えばダイシング時にチップ素体に付着している接着剤などが有機溶媒に溶解され、上記接着剤などを除去するためにチップ素体をあらかじめ洗浄する必要がなくなり、製造工程のさらなる簡略化が図れる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るチップ型電子部品の製造方法及び表面処理装置によれば、超音波振動により複数のチップ素体を振動させて互いに擦り合わせるので、処理中にチップ素体を傷付けたり、チップ素体に欠けや割れが生じたりすることを抑制しつつ、電極のバリを潰したり曲げたりすることによって電極表面の平滑性を向上させると共に、処理したチップ素体の汚染を低減して製造工程を簡略化することが可能になる。

本発明の一実施形態におけるチップ型電子部品の製造方法及び表面処理装置により製造されるチップ型電子部品を示す概略斜視図である。 表面処理前のチップ素体を示す概略斜視図である。 本実施形態における表面処理装置を示す概略図である。 本実施形態において、表面処理を施す前のチップ素体の一例を示す側面のＳＥＭ写真である。 本実施形態において、表面処理を施した後のチップ素体の一例を示す側面のＳＥＭ写真である。

以下、本発明におけるチップ型電子部品の製造方法及び表面処理装置の一実施形態を、図１から図５を参照して説明する。
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。

本実施形態におけるチップ型電子部品の製造方法により製造されるチップ型電子部品１は、例えばチップサーミスタであって、図１に示すように、主としてサーミスタ材料のセラミックスで形成されたチップ本体２と、該チップ本体２の上下両面に形成された電極膜３，４とを備えている。

上記チップ本体２は、厚さが例えば０．２０ｍｍであり、上面視で例えば一辺が０．６ｍｍの正方形状である直方体状をなしている。
上記電極膜３，４は、例えばＡｕなどの金属で形成されており、チップ本体２の上下両面の全面に形成されている。なお、電極膜３，４は、上下両面に限らず、チップ本体２の側面などの他の外面に形成されていてもよく、また、全面ではなくパターンとして部分的に形成されてもよい。

このチップ型電子部品１は、上下両面に厚膜状の電極が形成された例えば直径が３５ｍｍ、厚さが０．２０ｍｍである円板状のウエハをダイシングしてチップ状に切り出したチップ素体５に、後述する表面処理を施すことによって製造される。このとき、図２に示すように、このチップ素体５の電極膜６，７の端縁には、ダイシングブレードが電極膜に引っかかることによって、バリ６ａ，７ａが突出することがある。バリ６ａ，７ａは、例えば１５μｍ程度突出することがある。

本実施形態における表面処理装置１０は、図３に示すように、チップ素体５の表面処理を行う表面処理装置であり、複数（本実施形態では例えば１０００個）のチップ素体５を超音波伝導液１１と共に収容する複数の容器１２と、複数の容器１２を水１３と共に収容する収容桶１４と、複数の容器１２を収容桶１４内で支持する支持部材１５と、収容桶１４に超音波振動を付与する超音波発振器１６とを備える。
上記超音波伝導液１１は、超音波振動を伝動することが可能な例えばイソプロピルアルコールなどの有機溶媒であり、容器１２内に例えば３０ｍｌ収容されている。

上記容器１２は、例えば直径が３０ｍｍ、高さが１００ｍｍである有底円筒状のガラス容器である。
上記超音波発振器１６は、例えば周波数が２８ｋＨｚの超音波を発振するように構成されている。なお、超音波発振器１６の発振周波数は、例えば１５ｋＨｚから１００ｋＨｚであってもよい。

次に、以上のような構成の表面処理装置１０を用いたチップ型電子部品１の製造方法について説明する。

まず、直径が約３５ｍｍ、厚さが約０．２０ｍｍであるサーミスタウエハの両面に電極ペーストを例えばスクリーン印刷法を用いて塗布し、これを焼成することにより、上下両面に電極膜が形成されたサーミスタウエハを形成する。このとき、電極膜の厚さは、約１０μｍとなっている。
続いて、ダイシングブレードを用いてサーミスタウエハを上面視で一辺が約０．６ｍｍの正方形状をなすチップ状に切り出して、チップ素体５を形成する。このとき、例えば図２に示すように、ダイシングブレードがサーミスタウエハに形成された電極膜に引っかかることにより、電極膜６，７の端縁には、バリ６ａ，７ａが形成されることがある。

そして、切り出されたチップ素体５を超音波伝導液１１と共に容器１２内に入れる。容器１２それぞれには、例えば１０００個のチップ素体５と、例えば３０ｍｌの超音波伝導液１１とを収容する。次に、超音波発振器１６から周波数が例えば２８ｋＨｚである超音波を発振させる。発振させた超音波は、収容桶１４に収容された水１３を介して容器１２に伝達し、容器１２内の超音波伝導液１１を介してチップ素体５を振動させる。超音波を付与する時間は、例えば２０分となっている。

容器１２内に収容されている複数のチップ素体５は、超音波振動の付与によって振動し、互いに擦り合わされる。チップ本体２が電極膜６，７よりも硬いセラミックスで形成されているので、チップ素体５を互いに擦り合わせる（これを「共擦り」と称する）と、電極膜６，７のバリ６ａ，７ａが隣接するチップ素体５によって潰されたり、曲げられたりする。これにより、電極膜６，７が平滑化される。
また、チップ素体５を擦り合わせることで、チップ素体５表面に付着している接着剤の残渣やダイシング時にチップ素体５に付着したカルシウムや塩素成分が除去される。さらに、チップ素体５の表面に付着している接着剤は、有機溶媒である超音波伝導液１１に溶解する。

ここで、バリ６ａ，７ａを削ぎ落とすのではなく、潰したり曲げたりすることによって電極膜６，７を平滑化しているので、容器１２内に電極膜６，７の粒子が浮遊することが防止される。また、超音波振動によってチップ素体５を細かく振動させているので、チップ素体５に付与される衝撃は、例えば回転バレル処理によってチップ素体５に付与される衝撃よりも小さくなっている。そのため、超音波の付与によってチップ素体５に割れや欠けが発生しない。

超音波振動を付与した後、チップ素体５を乾燥させる。このとき、電極膜６，７の粒子が浮遊することを防止しており、また、表面処理を行う際に研磨剤を用いていないので、チップ素体５が汚染されていない。そのため、チップ素体５を洗浄せずにチップ素体５を乾燥させて超音波伝導液１１を蒸発させるだけでチップ素体５の表面処理が完了する。
以上のようにして、チップ型電子部品１を製造する。

このようにして製造されたチップ型電子部品１は、例えば、厚さが２０μｍ〜３０μｍ程度であるプリフォーム(平板状)ハンダを用いて基板上に実装される。上述のように、電極膜３，４表面の凹凸が十分に小さくなっているので、基板と電極膜３，４との間のハンダ濡れ性が十分に確保され、チップ型電子部品１は、十分な強度で基板に固着する。

図４に、本実施形態で上記表面処理を施す前のチップ素体５の側面写真を示すと共に、図５に、実際に上記表面処理を施した後のチップ素体５の側面写真を示す。図４を参照すると、チップ素体５の電極膜６にバリ６ａが形成されていることがわかり、図５を参照すると、バリ６ａが完全に潰れていることが分かる。このように、チップ素体５を共擦りすることにより、バリ６ａを潰して電極膜３，４表面の平滑性が向上する。

以上のようなチップ型電子部品１の製造方法及び表面処理装置１０によれば、チップ素体５を互いに擦り合わせて電極膜６，７のバリ６ａ，７ａを潰すことによって、チップ素体５が欠けたり割れたりすることを防止しつつ、電極膜３，４表面の平滑性を向上させることができる。

また、研磨剤等を使用しないため、表面処理を施した後のチップ素体５の表面が汚染されることを防止でき、表面処理した後にチップ素体５を洗浄する必要がなくなる。さらに、超音波伝導液１１が有機溶媒であるため、例えばダイシングにおいてサーミスタウエハに付着している接着剤などを溶解させることができ、表面処理を施す前にチップ素体５を洗浄する必要がなくなる。これにより、チップ型電子部品１の製造工程を簡略化することができる。

本発明に係るチップ型電子部品１の製造方法と従来の表面処理方法とのそれぞれによりチップ素体５に表面処理を施し、表面処理を施した後の外観検査を行った。なお、本実施例では、１万個のチップ素体５に対して外観検査を行っている。
その結果、本発明に係るチップ型電子部品１の製造方法によれば、１万個全てのチップ素体５に対してバリ６ａ，７ａが確認されず、従来の表面処理方法によれば、１万個全てのチップ素体５に対して大小のバリ６ａ，７ａが確認された。
以上より、本発明に係るチップ型電子部品１の製造方法及び表面処理装置１０によれば、チップ素体５が欠けたり割れたりすることを防止しつつ、電極膜３，４表面の平滑性を向上させることができることを確認した。

なお、本発明は上記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できる。

例えば、チップ素体は、ウエハを切り出すことによって形成されているが、ウエハを切り出す以外の方法によって形成されてもよい。
また、製造するチップ型電子部品は、外面に電極膜が形成されるチップ状の電子部品であれば、サーミスタに限らず、他の電子部品であってもよい。
さらに、容器内に収容するチップ素体の数及び超音波伝導液の量は、収容するチップ素体の大きさや硬さ、電極膜を構成する材料などに応じて適宜変更してもよい。

超音波伝導液は、イソプロピルアルコール以外の他の有機溶媒であってもよく、また、上述したように、超音波伝導液は有機溶媒が好ましいが、超音波をチップ素体に伝導させることができれば、純水など有機溶媒以外の他の液体であってもよい。
また、超音波の周波数は、チップ素体の大きさや硬さ、電極膜を構成する材料などに応じて適宜変更してもよいが、周波数が高すぎるとチップ素体が割れたり欠けたりしやすくなるため、比較的低い周波数が好ましい。

また、収容桶には、水が収容されているが、超音波伝導液と同様に、超音波を伝達できる媒体であれば、水以外の他の媒体であってもよい。
さらに、収容桶を用いているが、収容桶を用いずに、超音波発振器で発振させた超音波を容器に直接付与してもよい。

この発明によれば、チップ素体に傷を付けずに電極の平滑性を向上させることが可能なチップ型電子部品の製造方法及び表面処理装置に関して、産業上の利用可能性が認められる。

１…チップ型電子部品、５…チップ素体、６，７…電極膜、６ａ，７ａ…バリ、１０…表面処理装置、１１…超音波伝導液、１２…容器、１６…超音波発振器

Claims (2)

1. 外面に金属で形成された電極膜が形成された複数のチップ素体と超音波伝導液とを容器内に収容する工程と、
   前記容器に超音波振動を付与する工程とを備え、
   前記超音波伝導液が、有機溶媒であり、
   前記チップ素体が、上下両面に前記電極膜が形成されたウエハをダイシングしてチップ状に切り出されたものであり、
   前記超音波振動により複数の前記チップ素体同士を振動させて擦り合わせ、前記ダイシングにより前記電極膜の端縁に形成されたバリを潰す又は曲げて前記電極膜を平滑化することを特徴とするチップ型電子部品の製造方法。
2. 請求項１に記載のチップ型電子部品の製造方法に用いるチップ型電子部品の表面処理装置であって、
   外面に金属で形成された電極膜が形成された複数のチップ素体と超音波伝導液とを収容する容器と、
   前記容器に超音波振動を付与する超音波発振器とを備え、
   前記超音波伝導液が、有機溶媒であり、
   前記チップ素体が、上下両面に前記電極膜が形成されたウエハをダイシングしてチップ状に切り出されたものであることを特徴とするチップ型電子部品の表面処理装置。