JP6092848B2 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は電子部品及びその製造方法に関するものであり、特に回路基板の実装面に対して半田付け実装する積層セラミックコンデンサ(通称「ＭＬＣＣ」という)、積層セラミックバリスタ等の、表面実装型の電子部品及びその製造方法に関するものである。
従来、表面実装用の電子部品には様々なタイプのもが知られているが、電子部品を回路基板の実装面にペースト状の接合材(例えば、半田やロウ材)を用いて直接的に接着させると、高温処理を行うために、回路基板の実装面に生じる熱膨張や熱吸収の応力により電子部品が損傷することがある。こうした場合には、しばしば電子部品の特性劣化を引き起こすことがある。
そこで、回路基板からの熱膨張や熱収縮による応力を緩和するため、電子部品を複数個重ね合わせて実装する方法が行われていた。また、今日では、これに変わる方法として、積層セラミックコンデンサ、積層セラミックバリスタ等の表面実装型の電子部品の使用が主流となってきている。その積層セラミックコンデンサの一例としては、特許文献１等で知ることができる。
特許文献１に記載の積層セラミックコンデンサは、セラミック誘電体の素体内部に多数の内部電極を積層配置し、その両端にそれぞれ内部電極と接続された外部電極を一体に設けた構造となっている。また、この構造では、回路基板の実装面に積層セラミックコンデンサの外部電極を直接的に接着した場合、回路基板からの応力を受けたときに積層セラミックコンデンサの素体にクラックが発生してしまうことがある。そのため、外部電極に金属端子を半田で取り付けた構造とし、その金属端子で回路基板からの応力を吸収させるようにしている。
特開２００２−２３１５６４号公報。
しかしながら、積層セラミックコンデンサや積層セラミックバリスタ等(以下、「電子部品」という)において、電子部品素体側の外部電極と金属端子をペースト状の接合材で仮止めし、その後、高温処理にて接合材を溶融させて固着させる作業工程では、金属端子の脱落を防止するために治具を用いて固定する必要がある。特に、ロウ付けでは、５００℃以上での高温の熱処理を行うため、治具に高価な高耐熱材を用いる必要がある。また、金属端子を所定の位置に保持しておく構造も複雑であり、繰り返し使用することによる部材の劣化等の問題もあり、頻繁に治具を交換しなければならなかった。このため、製造コストが高くなる問題点があった。
そこで、本発明は金属端子と電子部品素体を固定する治具を必要としないで、また仮に必要としても簡易な構造の治具で対応できる、電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明の電子部品は、上面と底面と一対の側面と外部電極を設けた一対の端面とを有する電子部品素体の前記外部電極に、それぞれ金属端子を取り付けてなる電子部品であって、前記金属端子は、水平部と、前記水平部に対して曲がったリード端子部とを一体に備え、（１）前記水平部は、前記電子部品素体の前記底面に接触配置するための底面接触部を有し、（２）前記リード端子部は、前記電子部品素体の前記外部電極に接続するための接続部と、前記接続部と前記水平部との間の部分を湾曲して形成された撓み変形可能なリード部とを有しており、前記金属端子は、（３）前記水平部の前記底面接触部を前記電子部品素体の前記底面に剛体結合せずに接触配置され、（４）前記リード端子部の前記接続部を前記電子部品素体の前記外部電極に電気的かつ機械的に接続されて剛体結合されるとともに、前記リード部を前記電子部品素体の前記外部電極に剛体結合せずに非接触配置されることにより、前記電子部品素体の前記外部電極に取り付けられており、前記電子部品素体の前記外部電極に取り付けられた前記金属端子は、前記水平部において、接合材によって前記回路基板に固定できるように構成されている。
この構成によれば、金属端子の水平部から延びるリード端子部の接続部を電子部品素体の外部電極に電気的、かつ機械的に接続させるとともに、水平部を電子部品素体の底面に接触させるようにして、金属端子を電子部品素体に対し位置決めすることにより、金属端子と電子部品素体を固定する治具を必要としないで、仮に必要としても簡易な構造の治具で、金属端子の脱落を防止するようにして製造することが可能となる。
この構成によれば、回路基板の実装面からの衝撃を受けた際、前記接続部と前記水平部との間に設けた撓み変形可能なリード部により、電子部品の外側からかかる外乱応力を積極的に吸収緩和して電子部品素体の損傷を防ぐことができる。
また、リード端子部の接続部は電子部品素体の外部電極に電気的、かつ機械的に接続されて電子部品素体と剛体結合をしているが、水平部は電子部品素体の底面に接触しているだけで剛体結合はしていない。したがって、回路基板の実装面から衝撃を受けた際に、リード端子部と回路基板の間のリード部に撓み変形が得られ、その撓み変形により電子部品の外側からかかる外乱応力を吸収緩和できる。さらに、電子部品素体の底面は回路基板の実装面に対して剛体結合をしていないので、電子部品素体の回路基板に対する可動性が確保でき、この可動性の確保によっても電子部品の外側からかかる外乱応力を吸収緩和できる。
本発明の電子部品製造方法は、上面と底面と一対の側面と外部電極を設けた一対の端面とを有する電子部品素体の前記外部電極に、それぞれ金属端子を取り付けてなる電子部品の製造方法であって、少なくともＬ状に折り曲げ形成されて、曲げられた一方に接続部を設けるとともに他方に底面接触部を設けてなる金属端子を用意するステップと、前記電子部品素体を前記底面が上側で前記上面が下側となるようにひっくり返すステップと、前記ひっくり返された電子部品素体の前記底面に前記金属端子の前記底面接触部を接触させるとともに、前記外部電極に前記金属端子の前記接続部をペースト状の接合材により仮止めするステップと、前記仮止め部分を加熱して前記接合材を溶融し、その後、冷却することにより前記電子部品素体の前記外部電極と前記金属端子の前記接続部を電気的、かつ機械的に接続するステップ、とを順に実施する。
この方法によれば、電子部品素体の底面と上面をひっくり返し、上側になった底面にＬ字状に折り曲げた金属端子の底面接触部を載せると、金属端子の底面接触部が底面上に接触した状態で載るとともに、外部電極に金属端子の接続部が接触し、かつペースト状の接合材により仮止めされた状態で位置決めできる。したがって、金属端子と電子部品素体を固定する治具を必要としないで、仮に必要としても簡易な構造の治具で対応できる。また、この仮止め状態で、仮止め部分を加熱すると接合材が溶融し、その後、冷却すると、その接合材により電子部品素体の外部電極と金属端子の接続部との電気的かつ機械的な接続を容易に行うことができる。
さらに、このようにして形成された電子部品は、金属端子の水平部から延びるリード端子部の一端部が電子部品素体の端面に電気的かつ機械的に剛体結合をし、他端部は電子部品素体の底面に接触しているだけで剛体結合はしていないので、回路基板の実装面から衝撃を受けた際に、リード端子部と回路基板の間の部分に撓み変形が得られ、その撓み変形により電子部品の外側からかかる外乱応力を吸収緩和できる。また、電子部品素体の底面が回路基板の実装面に対して剛体結合をしていないことから、電子部品素体の回路基板に対する可動性が確保でき、この可動性の確保によっても電子部品の外側からかかる外乱応力を吸収緩和できる。
また、この製造方法で用意される金属端子は、電子部品素体上に仮止めされた際に、重心が電子部品素子の底面上に位置するように形成されている、ことが好ましい。
これによれば、ひっくり返しされた電子部品素体の底面上に、Ｌ字状に折り曲げた金属端子の底面接触部を載せて仮止めした際、重心が電子部品素子の底面上に位置するので、金属端子は電子部品素子上の所定の位置に、より一層安定した状態で仮止めされる。
本発明によれば、金属端子と電子部品素体を固定する治具を必要としないで、また仮に必要としても簡易な構造の治具で対応できる。また、金属端子を電子部品素体の所定の位置に確実、かつ簡単に配置して安定した電気的、機械的接合を行うことができるので、生産性の向上につながり、そして製造コストを下げて安価に提供できる。さらに、電子部品の外側から外乱応力を受けた際、リード部がその外乱応力を吸収して緩和することができるので、電子部品が損傷するのを無くして品質の向上に寄与する。
本発明の実施形態である電子部品の基本構成を示した側面図である。 本発明の実施形態である電子部品を回路基板の実装面に取り付ける一例を説明する図である。 本発明の実施形態である電子部品の製造方法を説明するための図で、(Ａ)は仮止めする状態までを説明する側面図、(Ｂ)は仮止めから溶融、固定するまで状態を説明する側面図である。 同上電子部品の金属端子形状の一変形例と回路基板の実装面への半田付け構造を説明する図。 同上電子部品の金属端子形状の他の変形例と回路基板の実装面への半田付け構造を説明する図。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。また、以下の説明では、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく相対的なものであり、本発明の電子部品の各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。また、底面については回路基板の実装面と対向する面とし、その底面と反対側にある面を上面としている。以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)について詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態ある電子部品の基本構成を示す側面図である。同図において、電子部品１は、例えば積層セラミックコンデンサ(ＭＬＣＣ)であり、上面２ａと底面２ｂと前後一対の側面２ｃと左右一対の端面２ｄとを設けて６面体の長四角形状をしたセラミック誘電体である電子部品素体２を有している。図示しないが、電子部品素体２の内部には多数の内部電極が積層配置されている。また、電子部品素体２の左右の端面２ｄにはそれぞれ、内部電極と接続された外部電極３が一体に設けられている。なお、電子部品素体２には、この外部電極３にそれぞれ、電気的、かつ機械的に接続されて金属端子４が取り付けられている。
金属端子４は、金属性平板材であり、例えば導電性の良い銅や銅合金、またはセラミックとの線膨張係数の近い４２アロイやコバールを使用している。金属端子４は、左右方向に延びる水平部４ａと水平部４ａの中間より一部を折り曲げて上方に向けて延びるリード端子部４ｂとを有して成る。この金属端子４は、一枚の平板材をプレス成型して一体化されたもの、あるいは水平部４ａとリード端子部４ｂを別々に成形して後から一体化するもの、のいずれであっても良いが、好ましくはプレス成型で一体化する。
また、図１〜図３に示すように、金属端子４の水平部４ａは、リード端子部４ｂとの接続部分から端部までの長さが、外側部分１４ｂの長さに対して内側部分１４ａの方が約３倍長く形成されており、さらに内側部分１４ａの一部は電子部品素体２の底面２ｂに接触配置される底面接触部５としてなる。このように、水平部４ａの内側部分１４ａの長さを外側部分１４ｂの長さよりも十分大きくすることにより、金属端子４の重心Ｇを内側部分１４ａ側とし、これにより後述するようにしてひっくり返された電子部品素体２の底面２ｂ上に金属端子４を載せた時、金属端子４の重心Ｇが電子部品素体２の底面上、すなわち図３(Ｂ)の黒塗り矢印の下に位置するようにしている。
一方、金属端子４のリード端子部４ｂは、一端(基端)側が水平部４ａに固定接続され、他端側が自由端として形成されている。また、リード端子部４ｂの自由端側の一部は、電子部品素体２の端面２ｄに設けられた外部電極３の面と略平行に配置されるようにして接続部６として形成され、さらに、この接続部６と前記基端との間の部分は湾曲させて撓み変形可能なリード部７として形成されている。
そして、このように形成された金属端子４は、水平部４ａの底面接触部５を電子部品素体２の底面２ｂに当接して配置するとともに、リード端子部４ｂの接続部６を電子部品素体２の外部電極３に当接させ、さらに接続部６と外部電極３の間を接合材８で電気的、かつ機械的に固定して電子部品素体２に取り付けられ、図１に示すように電子部品１として組み立てられる。
また、この電子部品１は、図２に示すように金属端子４の水平部４ａを回路基板２０の実装面上に載せ、この水平部４ａの外側部分１４ｂを実装面上に半田あるいはロウ材等の接合材８で固定し、回路基板２０に実装される。
したがって、このように構成された電子部品１では、その製造時、金属端子４の一端部である接続部６を電子部品素体２の端面２ｄに設けられた外部電極３に接続させて配置するとともに、他端部である底面接触部５を電子部品素体２の底面２ｂに接触させるようにして、金属端子４を電子部品素体２に位置決めすると、金属端子４と電子部品素体２を固定する治具を必要としないで、仮に必要としても簡易な構造の治具で所定の位置に保持して製造することができるので、生産がし易い。
また、金属端子４の接続部６は電子部品素体２の外部電極３と電気的、かつ機械的に接続されて、電子部品素体２に剛体結合されているが、底面接触部５は、電子部品素体２の底面２ｂに接触しているだけで剛体結合はしていない。そして、金属端子４は金属性の平板状材であり、電子部品素体２よりも柔らかいので、回路基板２０の実装面から衝撃を受けた際に、接続部６と回路基板２０の間の部分に撓み変形が得られ、その撓み変形により電子部品１の外側からかかる外乱応力を吸収緩和できる。加えて、リード端子部４ｂには、接続部６と水平部４ａ(基端)との間の部分を湾曲させて撓み変形可能なリード部７を設けているので、さらに前記外乱応力を吸収緩和できる。
さらに、電子部品素体２の底面２ｂは回路基板２０の実装面に対して剛体結合をしていないので、回路基板２０に対して可動性が確保でき、この可動性の確保によっても電子部品１の外側からかかる外乱応力を吸収緩和することができ、電子部品が損傷するのを無くすことができる。
図３は本発明に係る上記電子部品１を製造する方法の一例を示す図である。図３を用いてその製造方法をステップ(１)からステップ(４)の順に説明する。
まず、ステップ(１)において、上記金属端子４と上記電子部品素体２を図３(Ａ)に示すように用意する。
また、ステップ(２)において、図３(Ａ)に示すように電子部品素体２を、底面２ｂが上側で上面２ａが下側となるようにひっくり返す。
次いで、ステップ(３)において、図３(Ｂ)に示すように、ひっくり返された電子部品素体２の底面２ｂに金属端子４の底面接触部５が接触し、外部電極３(端面２ｄ)に金属端子４の接続部６がペースト状の接合材８を間に塗布して接触するようにして、電子部品素体２上に金属端子４を載せ、この金属端子４を電子部品素体２上に仮止めする。その際、金属端子４の水平部４ａは、内側部分１４ａの長さが外側部分１４ｂの長さよりも約３倍長く形成されて、図３(Ｂ)に示すように、金属端子４全体の重心Ｇが電子部品素体２の底面２ｂ上に配置されるように設定されている。このため、電子部品素体２上に載せられた金属端子４は、特に位置決め固定する治具を用いなくても底面２ｂ上に安定して配置される。
続いて、ステップ(４)において、仮止め部分となる接合材８を加熱し、この接合材８を溶融し、その後、冷却する。これにより、底面接触部５と電子部品素体２の底面２ｂは接触しているだけで、電子部品素体２の外部電極３(端面２ｄ)と金属端子４の接続部６が電気的、かつ機械的に接続固定されて前記電子部品１が完成する。
なお、上記実施例では、金属端子４のリード端子部４ｂが水平部４ａの左右方向中間より上方に向かって延びる構造を示したが、例えば図４に示すように水平部４ａの一端側からリード端子部４ｂを折り曲げて、略Ｌ字状に形成してなるリード端子形状としてもよい。この場合には、回路基板２０との接続は、リード端子部４ｂの基部を実装面上に半田あるいはロウ材等の接合材８で固定して、回路基板２０に実装される。
また、別の構造としては、図５に示すように水平部４ａをリード端子部４ｂの上下方向中間より内側に向かって水平に設けて、全体略Ｌ字状に形成してなるリード端子形状としてもよい。この場合には、回路基板２０との接続は、水平部４ａよりも下側に延びるリード端子部４ｂの下方突出部１５を回路基板２０のスルーホール２１に差し込み、回路基板２０の裏面において半田あるいはロウ材等の接合材８で固定して回路基板２０に実装される。
すなわち、本発明で使用される金属端子４は、少なくとも電子部品素体２の底面２ｂと接触する水平部４ａと端面２ｄに電気的、かつ機械的に接続固定されるリード端子部４ｂを有してＬ字状に形成されていればよい。
また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれものである。
１：電子部品、２：電子部品素体、２ａ：上面、２ｂ：底面、２ｃ：側面、２ｄ：端面、３：外部電極、４：金属端子、４ａ：水平部、４ｂ：リード端子部、５：底面接触部、６：接続部、７：リード部、８：接合材、１４ａ：内側部分、１４ｂ：外側部分、１５：下方突出部、２０：回路基板、２１：スルーホール、Ｇ：重心。

Claims (6)

  1. 上面と底面と一対の側面と外部電極を設けた一対の端面とを有する電子部品素体の前記外部電極に、それぞれ金属端子を取り付けてなる電子部品であって、
    前記金属端子は、水平部と、前記水平部に対して曲がったリード端子部とを一体に備え、（１）前記水平部は、前記電子部品素体の前記底面に接触配置するための底面接触部を有し、（２）前記リード端子部は、前記電子部品素体の前記外部電極に接続するための接続部と、前記接続部と前記水平部との間の部分を湾曲して形成された撓み変形可能なリード部とを有しており、
    前記金属端子は、（３）前記水平部の前記底面接触部を前記電子部品素体の前記底面に剛体結合せずに接触配置され、（４）前記リード端子部の前記接続部を前記電子部品素体の前記外部電極に電気的かつ機械的に接続されて剛体結合されるとともに、前記リード部を前記電子部品素体の前記外部電極に剛体結合せずに非接触配置されることにより、前記電子部品素体の前記外部電極に取り付けられており、
    前記電子部品素体の前記外部電極に取り付けられた前記金属端子は、前記水平部において、接合材によって前記回路基板に固定できるように構成されている
    ことを特徴とする電子部品。
  2. 前記電子部品素体の前記外部電極に取り付けられた前記金属端子は、前記金属端子の前記底面接触部以外の部分が、前記接合材によって前記回路基板に固定できるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
  3. 前記電子部品素体の前記外部電極に取り付けられた前記金属端子は、前記金属端子の重心が前記電子部品素体の前記底面上に位置している
    ことを特徴とする請求項１または２記載の電子部品。
  4. 請求項１乃至請求項３に記載の電子部品の前記金属端子が、前記水平部を回路基板の実装面上に載せた状態で、接合材によって前記回路基板に固定されており、
    この固定状態において、前記電子部品の前記電子部品素体は、前記金属端子の前記リード部の撓み変形に基づき、前記回路基板に対して可動性を有する
    ことを特徴とする電子部品実装回路基板。
  5. 上面と底面と一対の側面と外部電極を設けた一対の端面とを有する電子部品素体の前記外部電極に、それぞれ金属端子を取り付けてなる電子部品の製造方法であって、
    少なくともＬ状に折り曲げ形成されて、曲げられた一方に接続部を設けるとともに他方に底面接触部を設けてなる金属端子を用意するステップと、
    前記電子部品素体を前記底面が上側で前記上面が下側となるようにひっくり返すステップと、
    前記ひっくり返された電子部品素体の前記底面に前記金属端子の前記底面接触部を接触させるとともに、前記外部電極に前記金属端子の前記接続部をペースト状の接合材により仮止めするステップと、
    前記仮止め部分を加熱して前記接合材を溶融し、その後、冷却することにより前記電子部品素体の前記外部電極と前記金属端子の前記接続部を電気的、かつ機械的に接続するステップ、とを順に実施する
    ことを特徴とする電子部品の製造方法。
  6. 前記金属端子は、前記電子部品素体上に仮止めされた際に、重心が電子部品素子の前記底面上に位置するようにして形成されている
    ことを特徴とする請求項５記載の電子部品の製造方法。
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