JPWO2013008549A1 - 電子部品 - Google Patents

Abstract

電子部品（１０）は、インターポーザー（３０）と、積層セラミックコンデンサ（２０）とを備える。インターポーザー（３０）は、平行な表面および裏面を有する直方体形状の基板（３１）を有し、基板（３１）の表面には、二つの第１実装用電極（３１１，３１２）および第２実装用電極（３１３，３１４）が、長手方向における両端部に形成されている。また、絶縁性基板（３１）の長手側面には、凹部（３１０）が形成され、凹部（３１０）の側壁面には、接続導体（３３１，３３２，３３３，３３４）が形成されている。接続導体（３３１，３３２，３３３，３３４）は、基板（３１）の裏面に形成された第１外部接続用電極（３２１）および第２外部接続用電極（３２２）と、第１実装用電極（３１１，３１２）および第２実装用電極３（１３，３１４）とを接続する。

Description

本発明は、積層セラミックコンデンサと、該積層セラミックコンデンサを回路基板に実装する際に用いるインターポーザーとを備えた電子部品に関する。

現在、チップ部品、特に小型の積層セラミックコンデンサは、携帯電話等の移動体端末機器に多く利用されている。積層セラミックコンデンサは、コンデンサとして機能する矩形状の部品本体と、該部品本体の対向する両端に形成された外部電極とから構成される。

従来、一般的には、特許文献１に示すように、積層セラミックコンデンサは、移動体端末の回路基板の実装用ランドに外部電極を直接載置し、実装用ランドと外部電極とをはんだ等の接合剤で接合することで、回路基板に電気的物理的に接続されていた。

ところが、積層セラミックコンデンサは、当該積層セラミックコンデンサに印加される電圧の変化によって、機械的な歪みが生じることがある。当該歪みが発生すると、歪みは回路基板に伝達されて、回路基板が振動する。回路基板が振動すると、人の耳に聞こえる振動音が生じることがある。

これを解決する構成として、例えば、特許文献２には、実装用ランドに直接積層セラミックコンデンサを実装しないことが記載されている。特許文献２では、絶縁性基板からなるインターポーザーを用いている。インターポーザーを用いる場合、積層セラミックコンデンサをインターポーザーの上面電極に接合し、当該インターポーザーの下面電極を回路基板の実装用電極に接合している。上面電極と下面電極とは、インターポーザーを貫通するビアホールにより導通されている。

特開平８−５５７５２号公報 特開２００４−１３４４３０号公報

しかしながら、上述の特許文献２の構成では、インターポーザーにおける下面電極の配列方向と、上面電極の配列方向が交差する、すなわち積層セラミックコンデンサの外部電極の配列方向とインターポーザーの回路基板への実装電極の配列方向とが交差するという、特殊な構造を用いている。したがって、積層セラミックコンデンサを回路基板へ直接実装して振動音が発生した場合に、特許文献２のようにインターポーザーを用いたとき、ランドパターンの変更等を要することになる。このようなランドパターンの変更は、高密度実装が要求される現在の回路基板では困難であった。そこで、より容易に構造設計や実装が行えることが望まれている。

したがって、本発明の目的は、構造設計や実装が容易で、従来の一般的な実装構造と同等の実装強度を有する電子部品を実現することにある。

本発明に係る電子部品は、平行な表裏面および該表裏面に直交する四側面からなる基板と、該基板の一側面近傍であって、前記基板の表面に設けられた第１表面電極と、前記基板の前記一側面に平行な側面近傍であって、前記基板の表面における前記一側面に平行な側面近傍に設けられた第２表面電極と、前記第１表面電極に対向する、前記基板の裏面に設けられた第１裏面電極と、前記第２表面電極に対向する、前記基板の裏面に設けられた第２裏面電極と、前記表面に実装され、前記第１表面電極に接続する第１外部電極、および前記第２表面電極に接続する第２外部電極を有する直方体形状のチップ部品と、前記一側面の法線方向に平行な前記基板の二側面のそれぞれに形成され、少なくとも一部が前記第１表面電極および前記第１裏面電極の間に位置し、前記表裏面の法線方向に沿って形成された第１および第２溝部と、前記基板の二側面のそれぞれに形成され、少なくとも一部が前記第２表面電極および前記第２裏面電極の間に位置し、前記表裏面の法線方向に沿って形成された第３および第４溝部と、該第１、第２、第３および第４溝部のそれぞれの壁面に設けられ、前記表面電極および前記裏面電極を接続する第１接続導体と、を備えることを特徴とする。

この構成では、基板の側面に溝部を形成していることで、例えば回路基板に電子部品をはんだ等の接合剤により実装する場合、接合剤が溝部に逃げる量が多くなり、接合剤が表面電極へぬれ上がる量を抑制できる。その結果、チップ部品が印加電圧の変化に起因して歪みが生じた場合に、接合剤がその歪みが生じた領域に付着し難くできる。

本発明に係る電子部品は、前記二側面に直交する一側面に形成され、少なくとも一部が前記第１表面電極および前記第１裏面電極の間に位置し、前記表裏面の法線方向に沿って形成された第５溝部と、前記第５溝部が形成された前記一側面に平行な側面に形成され、少なくとも一部が前記第２表面電極および前記第２裏面電極の間に位置し、前記表裏面の法線方向に沿って形成された第６溝部と、前記第５溝部および第６溝部のそれぞれの壁面に設けられ、前記表面電極および前記裏面電極を接続する第２接続導体と、を備える構成でもよい。

この場合、溝部を四つ形成した場合との対比において、接合剤が表面電極へぬれ上がる量をより抑制できる。その結果、チップ部品が印加電圧の変化に起因して歪みが生じた場合に、接合剤がその歪みが生じた領域に付着し難くでき、接続不良を抑制できる。

本発明に係る電子部品において、前記第１表面電極および前記第２表面電極はそれぞれ、二つの電極に分割され、該二つの平板電極は、前記二側面の法線方向に沿って隔離して前記表面に設けられている構成でもよい。

この構成では、表面電極が二つの平面電極からなり、二つの平面電極は隔離して基板の表面に設けられている。例えば、チップ部品が基板の表面に垂直な内部電極を有する積層セラミックコンデンサである場合、二つの平面電極の間を空けることで、内部電極が印加電圧により変化したときに、変化量の大きい部分が二つの平面電極の間に位置するようにでき、変化部分が平面電極に接触しないようにできる。

本発明に係る電子部品において、前記チップ部品は、複数のセラミック層と内部電極とが交互に積層されたセラミック積層体を備え、該セラミック積層体に前記第１および第２外部電極が形成された積層セラミックコンデンサであって、前記積層セラミックコンデンサは、前記基板の表面と前記内部電極が平行になるように実装されている、構成が好ましい。

この構成では、積層セラミックコンデンサの実装する方向を規制することにより、印加電圧の変化による積層セラミックコンデンサの歪みが大きい領域に、はんだ等からなる接合剤が付着することを抑制できる。また、平板状の基板を用いて、当該基板上に積層セラミックコンデンサを実装する構造であるので、構造設計や実装が容易で、従来の一般的な実装構造と同等の実装強度を実現できる。

この発明に示す電子部品を用いて積層セラミックコンデンサを回路基板へ実装すれば、実装時の接合剤による接合の障害を抑制できる。また、構造が簡素で小型化が可能であり、回路基板への実装構造が容易となる。さらに、従来の一般的な実装構造と同等の実装強度および電気特性を確保することもできる。

実施形態に係る電子部品の外観斜視図および実装状態斜視図 実施形態に係る電子部品の四面図 実施形態に係る電子部品の実装状態を示す第１側面図および第２側面図 電子部品の他の例を示す図 電子部品の他の例を示す図

本発明の実施形態に係る電子部品について、図を参照して説明する。図１（Ａ）は実施形態に係る電子部品１０の外観斜視図であり、図１（Ｂ）は電子部品１０の実装状態斜視図である。図２は実施形態に係る電子部品１０の四面図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は第１（長手面側）側面図、図２（Ｃ）は第２（短手面側）側面図、図２（Ｄ）は裏面図である。図３は実施形態に係る電子部品１０の実装状態を示す第１側面図および第２側面図である。

電子部品１０は、積層セラミックコンデンサ（チップ部品）２０とインターポーザー３０を備える。なお、図２（Ａ）においては、基板３１に実装される積層セラミックコンデンサ２０を省略した図としてある。

積層セラミックコンデンサ２０は、平板状からなる複数の内部電極(不図示)が、誘電体層を挟んで所定枚数積層された直方体状のセラミック積層体２１を備える。セラミック積層体２１の長手方向の両端には、それぞれ異なる内部電極に接続する第１外部電極２２１および第２外部電極２２２が形成されている。

第１外部電極２２１および第２外部電極２２２は、長手方向の両端面のみでなく、当該長手方向の両端面から短手方向（長手方向に直交する方向）の両端面および天面および底面にかけて広がるように形成されている。第１外部電極２２１および第２外部電極２２２には、耐腐食性や導電性を加味して所定の金属メッキが施されている。

このように形成される積層セラミックコンデンサ２０は、例えば、長さ（長手方向）×幅（短手方向）が、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ、２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ、１．６ｍｍ×０．８ｍｍ、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ等の寸法で形成されている。

インターポーザー３０は基板３１を備える。基板３１は、例えば０．５ｍｍ程度〜１．０ｍｍ程度の厚みからなる絶縁性樹脂により形成されている。基板３１は、平板面である表面および裏面に直交する方向（法線方向）から見て、積層セラミックコンデンサ２０と相似な略矩形状に形成されている。

基板３１は、法線方向から見て長手方向に、積層セラミックコンデンサ２０よりも大きく形成されている。例えば、積層セラミックコンデンサ２０の長さに対して所定の割合ではみ出すような大きさで形成されている。なお、基板３１は、長手方向が積層セラミックコンデンサ２０と同じ長さであってもよい。

以下では、図２（Ａ）および図２（Ｄ）に示すように、基板３１の長手方向における中心を通り、短手方向に沿った線を中線Ｌ１とし、短手方向における中心を通り、長手方向に沿った線を中線Ｌ２とする。

基板３１の表面には、二つの第１実装用電極（第１表面電極）３１１，３１２および第２実装用電極（第２表面電極）３１３，３１４が、長手方向における両端部近傍に形成されている。第１実装用電極３１１，３１２は、図２（Ａ）に示すように、長辺および短辺からなる面を有する平板電極であって、長辺が基板３１の長手方向と一致し、かつ、長辺側の一部が長手方向に沿った基板３１の側面（以下、長手側面という）と面一となって形成されている。その結果、第１実装用電極３１１，３１２は、中線Ｌ２を中心として線対称となっている。なお、図２（Ａ）では、第１実装用電極３１１，３１２は、短辺側が基板３１の長手方向に直交する側面（以下、短手側面という）から所定距離を空けて形成されているが、短辺側が絶縁性基板３１の短手側面と面一となっていてもよい。

第２実装用電極３１３，３１４は、長辺および短辺からなる長方形の面を有する平板電極であって、第１実装用電極３１１，３１２と同様に、形成されており、中線Ｌ１を中心として、第１実装用電極３１１，３１２と線対称となっている。

なお、第１実装用電極３１１，３１２および第２実装用電極３１３，３１４の形状は、積層セラミックコンデンサ２０の外部電極形状に応じて、適宜設定すればよい。このようにすれば、積層セラミックコンデンサ２０をインターポーザー３０に実装する際に、所謂セルフアライメントの効果を得ることができ、インターポーザー３０上の所望とする位置に積層セラミックコンデンサ２０を実装できる。そして、この効果により、外部回路基板９０からのはんだのぬれ上がり防止効果がより確実に得られる。

基板３１の裏面には、第１外部接続用電極（第１裏面電極）３２１および第２外部接続用電極（第２裏面電極）３２２が形成されている。第１外部接続用電極３２１および第２外部接続用電極３２２は、長手方向の端部近傍から長手方向の中央方向に向かう所定長さの位置まで形成されており、短手方向には全長に亘り形成されている。また、第１実装用電極３１１および第２実装用電極３１２に対向するように形成されている。なお、第１外部接続用電極３２１および第２外部接続用電極３２２の形状は、当該電子部品１０が実装される外部回路基板９０の実装用ランド９０１の形状に応じて、適宜設定すればよい。

基板３１の長手側面側であって、基板３１、第１実装用電極３１１，３１２および第２実装用電極３１３，３１４、並びに、第１外部接続用電極３２１および第２外部接続用電極３２２には、法線方向から見て、所定の径からなる円弧が形成されるように、絶縁性基板３１の厚み方向に貫通する四つの凹部（溝部）３１０が形成されている。四つの凹部３１０は、法線方向から見て、中線Ｌ１，Ｌ２それぞれを中心として線対称となる位置にそれぞれ形成されている。

より具体的には、各凹部３１０は、積層セラミックコンデンサ２０の第１外部電極２２１および第２外部電極２２２の底面下に位置し、円弧の中間部が入り込む形状で形成されている。言い換えれば、法線方向から見て、各凹部３１０は、円弧の中間部が積層セラミックコンデンサ２０と重なるように形成されている。また、他の表現で示せば、積層セラミックコンデンサ２０は、両端の第１外部電極２２１および第２外部電極２２２がそれぞれ凹部３１０の中間部に重なるように実装されている。

凹部３１０には接続導体３３１，３３２，３３３，３３４が形成されている。接続導体３３１は、第１実装用電極３１１と第１外部接続用電極３２１とを導通し、接続導体３３２は、第１実装用電極３１２と第１外部接続用電極３２１とを導通する。接続導体３３３は、第２実装用電極３１３と第２外部接続用電極３２２とを導通し、接続導体３３４は、第２実装用電極３１４と第２外部接続用電極３２２とを導通する。

このような構造のインターポーザー３０に対して、積層セラミックコンデンサ２０は、内部電極の平板面が、インターポーザー３０の表面および裏面と平行になるように実装してもよいし、垂直となるように実装してもよい。

積層セラミックコンデンサ２０の第１外部電極２２１は、インターポーザー３０に形成された第１実装用電極３１１および第１実装用電極３１２上に実装される。また、第２外部電極２２２は、インターポーザー３０に形成された第２実装用電極３１３および第２実装用電極３１４上に実装される。この際、各電極の接合は、第１外部電極２２１と第２外部電極２２２の実装面側において、第１外部電極２２１と第２外部電極２２２の金属メッキ（例えば錫メッキ）の再溶融により実現される。これにより、第１外部電極２２１と第１実装用電極３１１および第１実装用電極３１２との間、並びに、第２外部電極２２２と第２実装用電極３１３および第２実装用電極３１４との間に接合層４１が形成されて電気的、機械的に接続する。

なお、第１実装用電極３１１および第１実装用電極３１２に、外部電極同様の金属メッキを予め行っていれば、第１実装用電極３１１および第１実装用電極３１２の金属メッキも含めて接続される。また、第２実装用電極３１３および第２実装用電極３１４に、外部電極同様の金属メッキを予め行っていれば、第２実装用電極３１３および第２実装用電極３１４の金属メッキも含めて接続される。

また、積層セラミックコンデンサ２０とインターポーザー３０との接合は、第１、第２外部電極２２１，２２２の金属メッキやインターポーザー３０の金属メッキを用いず、接合剤（例えば、はんだ）によって行ってもよい。

このように形成された電子部品１０は、図１（Ｂ）および図３に示すように、外部回路基板９０へ実装される。この際、第１外部接続用電極３２１および第２外部接続用電極３２２が、外部回路基板９０の各実装用ランド９０１に接続するように、実装される。第１外部接続用電極３２１および第２外部接続用電極３２２と各実装用ランド９０１との接続には、接合剤（例えば、はんだ）４００を用いる。

このような接合剤４００による接合では、少なくとも外部回路基板９０の実装用ランド９０１からインターポーザー３０の凹部３１０の接続導体３３１，３３２，３３３，３３４にかけてフィレットが形成されるように接合を行う。このようにフィレットを形成することで、電子部品１０の実装時の浮きを防止したり、接合強度を確保できたり、接合状態不良を目視確認することができるため、非常に有効である。なお、接合剤４００は、はんだが好適であるが、はんだ以外でも適切なぬれ性を有し導電性を有する接合剤であれば、他の材料を用いてもよい。

このような接合剤４００による接合を行うと、供給される接合剤の量が多かった場合、凹部３１０の接続導体３３１，３３２，３３３，３３４でフィレットを形成する以上に、当該接続導体３３１，３３２，３３３，３３４を介してインターポーザー３０の上面側から積層セラミックコンデンサ２０の第１、第２外部電極２２１、２２２まで接合剤４００が上がってくることが考えられる。

しかしながら、本実施形態の構成では、凹部３１０をインターポーザー３０の長手側面に形成することで、接合剤４００が積層セラミックコンデンサ２０の第１、第２外部電極２２１、２２２までぬれ上がっても、第１、第２外部電極２２１、２２２の側面に到達するようになる。積層セラミックコンデンサ２０は、印加電圧により歪みが生ずるが、積層セラミックコンデンサ２０の長手方向における中央領域ほど歪みが大きくなる。そこで、上述のように凹部３１０を形成することで、印加電圧の変化による積層セラミックコンデンサ２０の歪みが大きい中央領域に、はんだ等からなる接合剤４００が付着することを抑制できる。

また、凹部３１０を、基板３１の長手側面に形成することで、接合剤４００は基板３１の長手側面に塗布され、短手側面には塗布されることがない。従って、外部回路基板９０における絶縁性基板３１の長手方向には、接合剤４００を塗布するスペースを必要としないため、積層セラミックコンデンサ２０の配置領域が基板３１の長手方向に大きくなることを回避できる。

さらに、積層セラミックコンデンサ２０の底面側まで入り込む凹部３１０を備え、当該凹部３１０にのみ接続導体３３１，３３２，３３３，３３４が形成されているため、接合剤４００がインターポーザー３０の主面にぬれ上がる過程で、積層セラミックコンデンサ２０の底面を介することになり、第１、第２外部電極２２１、２２２の主面までぬれ上がる接合剤４００の量を抑制することができ、積層セラミックコンデンサ２０の歪みが大きい領域にぬれ上がる接合剤４００の量をさらに抑制することができる。

したがって、本実施形態の構成を用いれば、外部回路基板９０の実装用ランド９０１に積層セラミックコンデンサ２０を直接実装する程度の接合剤４００の量であれば、最大でも、積層セラミックコンデンサ２０の第１、第２外部電極２２１、２２２の主面の実装面からのぬれ上がり量を制限することができる。

また、第１実装用電極３１１，３１２、および、第２実装用電極３１３，３１４はそれぞれ間に距離を設けて形成されている。また、積層セラミックコンデンサ２０の内部電極を表面に垂直に実装した場合、積層セラミックコンデンサ２０に電圧を印加すると、積層セラミックコンデンサ２０の長手方向における両端部であって、短手方向（内部電極の積層方向）の略中央部分に歪みが生じるが、この中央部分が第１実装用電極３１１，３１２の間、および、第２実装用電極３１３，３１４の間に位置することで、積層セラミックコンデンサ２０が歪むときに生じる振動（鳴き音）が第１実装用電極３１１等を介してインターポーザー３０に伝わらないようにできる。

なお、電子部品１０の具体的構成などは、適宜設計変更可能であり、上述の実施形態に記載された作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、上述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、四つの凹部３１０は、中線Ｌ１，Ｌ２を中心として線対称となる位置に形成されているが、この位置に限定されることはない。

また、第１実装用電極３１１等の構成や凹部の形成位置は、上述の実施形態に限定されない。図４および図５は、電子部品の他の例を示す図である。図４および図５は、電子部品の平面図を示し、図２（Ａ）に相当する図である。

図４では、図２（Ａ）における第１実装用電極３１１，３１２を一つの電極３１５から形成し、第２実装用電極３１３，３１４を一つの電極３１６からそれぞれ形成している。積層セラミックコンデンサ２０の内部電極を表面に垂直に実装した場合、第１実装用電極３１１，３１２の間、および、第２実装用電極３１３，３１４の間を空けることが振動対策として有効である。一方で、積層セラミックコンデンサ２０の内部電極を表面に平行に実装した場合、内部電極が垂直にした場合との対比において効果が低い。この場合には、図４の構成とすることで、製造工程を容易にすることができる。

また、図４の構成に対し、図５に示すように、基板３１の短手方向に沿った二側面に、さらに凹部（第５、第６溝部）３２０を形成してもよい。凹部３２０は、凹部３１０と同様に、法線方向から見て、中線Ｌ１それぞれを中心として線対称となる位置であって、中線Ｌ２上にそれぞれ形成されている。各凹部３１０の内壁には、接続導体３３５，３３６が形成されている。接続導体３３５は、第１実装用電極３１１と第１外部接続用電極３２１とを導通し、接続導体３３６は、第１実装用電極３１２と第１外部接続用電極３２１とを導通する。さらに凹部３２０を形成することで、四つの凹部３１０だけを形成した場合との対比において、はんだの濡れ上がりをより抑制することができ、電圧を印加した積層セラミックコンデンサ２０の振動がインターポーザー３０に伝わらないようにできる。

１０：電子部品、
２０：積層セラミックコンデンサ、
２１：セラミック積層体、
２２１：第１外部電極、
２２２：第２外部電極、
３０：インターポーザー、
３１：基板、
３１０：凹部（第１溝部、第２溝部、第３溝部、第４溝部）、
３１１，３１２：第１実装用電極（第１表面電極、平板電極）、
３１３，３１４：第２実装用電極（第２表面電極、平板電極）、
３２０：凹部（第５溝部、第６溝部）、
３２１：第１外部接続用電極（第１裏面電極）、
３２２：第２外部接続用電極（第２裏面電極）、
３３１，３３２，３３３，３３４：接続導体（第１接続導体）、
３３５，３３６：接続導体（第２接続導体）、
９０：外部回路基板、
９０１：実装用ランド、
４００：接合剤、
４１：接合層

Claims (4)

1. 平行な表裏面および該表裏面に直交する四側面からなる基板と、
   該基板の一側面近傍であって、前記基板の表面に設けられた第１表面電極と、
   前記基板の前記一側面に平行な側面近傍であって、前記基板の表面における前記一側面に平行な側面近傍に設けられた第２表面電極と、
   前記第１表面電極に対向する、前記基板の裏面に設けられた第１裏面電極と、
   前記第２表面電極に対向する、前記基板の裏面に設けられた第２裏面電極と、
   前記表面に実装され、前記第１表面電極に接続する第１外部電極、および前記第２表面電極に接続する第２外部電極を有する直方体形状のチップ部品と、
   前記一側面の法線方向に平行な前記基板の二側面のそれぞれに形成され、少なくとも一部が前記第１表面電極および前記第１裏面電極の間に位置し、前記表裏面の法線方向に沿って形成された第１および第２溝部と、
   前記基板の二側面のそれぞれに形成され、少なくとも一部が前記第２表面電極および前記第２裏面電極の間に位置し、前記表裏面の法線方向に沿って形成された第３および第４溝部と、
   該第１、第２、第３および第４溝部のそれぞれの壁面に設けられ、前記表面電極および前記裏面電極を接続する第１接続導体と、
   を備えることを特徴とする電子部品。
2. 前記二側面に直交する一側面に形成され、少なくとも一部が前記第１表面電極および前記第１裏面電極の間に位置し、前記表裏面の法線方向に沿って形成された第５溝部と、
   前記第５溝部が形成された前記一側面に平行な側面に形成され、少なくとも一部が前記第２表面電極および前記第２裏面電極の間に位置し、前記表裏面の法線方向に沿って形成された第６溝部と、
   前記第５溝部および第６溝部のそれぞれの壁面に設けられ、前記表面電極および前記裏面電極を接続する第２接続導体と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 前記第１表面電極および前記第２表面電極はそれぞれ、二つの電極に分割され、
   該二つの平板電極は、前記二側面の法線方向に沿って隔離して前記表面に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
4. 前記チップ部品は、
   複数のセラミック層と内部電極とが交互に積層されたセラミック積層体を備え、該セラミック積層体に前記第１および第２外部電極が形成された積層セラミックコンデンサであって、
   前記積層セラミックコンデンサは、
   前記基板の表面と前記内部電極が平行になるように実装されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。

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