JPWO2014208277A1 - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

電子部品において形成される導体膜の薄膜化を可能にするとともに、部品本体における互いに交差する第１および第２の面にまたがって連続的に延びる導体膜を一挙に形成できる、導体膜の形成方法を提供する。導体膜の材料となる塗布材料（４２）を吐出するための吐出ノズル（４５）に対向するように部品本体（２）を配置し、吐出ノズル（４５）と部品本体（２）との間に電圧を印加して帯電させた塗布材料（４２）を吐出ノズル（４５）から吐出する。帯電させた塗布材料（４２）は、電気力線（５３）に沿って、部品本体（２）に塗布される。それによって、導電性材料を含む導体膜を部品本体（２）の少なくとも第１の面と第２の面とにまたがって連続的に延びるように同時に形成する。電気力線（５３）に沿って飛ぶ間、塗布材料（４２）はクーロン反発力による分裂を繰り返し、塗布材料（４２）中の溶剤や溶媒のような液体成分の蒸発が促進される。

Description

この発明は、電子部品の製造方法に関するもので、特に、電子部品に備える部品本体の表面に導体膜を形成する方法に関するものである。

電子部品は、大体において、部品本体と部品本体上に形成される導体膜とを備えている。導体膜は、端子電極として機能するものであったり、部品本体が有する電気的特性を取り出すための電極として機能するものであったり、これら両者を兼ねるものであったりする。また、部品本体には、種々の形状のものがあり、たとえば、直方体形状、円板形状、箔形状などがある。また、部品本体上に形成される導体膜は、部品本体の互いに交差する少なくとも２つの面にまたがって連続的に延びるように形成されることが多い。

より具体的に説明すると、図４には、直方体形状の部品本体２を備える電子部品１が図示されている。部品本体２は、互いに対向する２つの主面３および４、互いに対向する２つの側面５および６、ならびに互いに対向する２つの端面７および８を有している。部品本体２上に２つの導体膜９および１０が形成される。一方の導体膜９は、一方の端面７とそれに隣接する主面３および４の各一部ならびに側面５および６の各一部とにおいて連続的に延びるように形成される。他方の導体膜１０は、他方の端面８とそれに隣接する主面３および４の各一部ならびに側面５および６の各一部とにおいて連続的に延びるように形成される。

図５には、直方体形状の部品本体１２を備える電子部品１１が図示されている。部品本体１２は、互いに対向する２つの主面１３および１４、互いに対向する２つの側面１５および１６、ならびに互いに対向する２つの端面１７および１８を有している。部品本体１２上に６つの導体膜１９〜２４が形成される。第１ないし第３の導体膜１９〜２１の各々は、一方の側面１５とそれに隣接する２つの主面１３および１４の各一部とにおいて連続的に延びるように形成される。第４ないし第６の導体膜２２〜２４の各々は、他方の側面１６とそれに隣接する２つの主面１３および１４の各一部とにおいて連続的に延びるように形成される。

図６には、たとえば電解コンデンサにおいてコンデンサ素子を構成する箔形状の部品本体２５が図示されている。図６では、部品本体２５を備える電子部品としての電解コンデンサ全体は図示されていない。部品本体２５は、互いに対向する２つの主面２６および２７ならびに主面２６および２７間を連結する端面２８を有している。導体膜２９は、２つの主面２６および２７とそれに隣接する端面２８とにおいて連続的に延びるように形成される。

上述した導体膜９および１０、導体膜１９〜２４ならびに導体膜２９は、一般化すれば、ともに、図７または図８に示す導体膜３５のような形態となっている。導体膜３５は、部品本体３１の第１、第２および第３の面３２、３３および３４にまたがって連続的に延びるように形成されなければならない。

上述した導体膜３５は、たとえば特開平４−２６３４１４号公報（特許文献１）に記載されるように、導電性ペーストを、たとえばディッピング法により部品本体３１上に塗布し、これを焼き付けることにより形成されることが多い。ディッピング法では、導電性ペーストに向かって、部品本体３１がディップされ、次いで導電性ペーストから引き上げることによって、導電性ペーストが部品本体３１上の所定の領域に付与される。

上述したようなディッピング法を適用した場合、導電性ペーストに働く表面張力のため、形成された導体膜３５は、その厚みにおいて、図７に示すように、第１ないし第３の面３２〜３４の各々上で、中央部に膨らみを持った状態となる傾向がある。そのため、電子部品における導体膜３５の厚み寸法の占める割合が高くなり、電子部品の小型化または低背化が阻害される。

一方、導体膜３５の厚みをより薄くする方法として、導電性ペーストの粘度を下げることが考えられる。しかしながら、導電性ペーストの粘度がより低くなるほど、部品本体３１の稜線部分３６での導電性ペーストの被覆がより困難になり、その結果、図８に示すように、形成された導体膜３５は、部品本体３１の稜線部分３６において切断され、電子部品の電気的特性を悪化させることがある。また、導電性ペーストの濡れ広がりにより、導体膜３５の形状が崩れ、電子部品の実装時に問題を招いたり、実装後の電気的特性を悪化させたりすることがある。

なお、図８では、第１および第２の面３２が互いに交差する稜線部分３６ならびに第２および第３の面３３および３４が互いに交差する稜線部分３６は、鋭利な角を有するように図示されたが、実際には、アール面取りされることが多い。このように、稜線部分３６がアール面取りされる場合であっても、上述した稜線部分３６上での導体膜３５の切断の問題は避けられない。

以上のようなことから、ディッピング法を適用して導体膜３５を形成する場合、導体膜３５の薄膜化は、およそ２０μｍが厚みの限界であるとされている。そのため、電子部品の一層の小型化もしくは低背化が困難であり、また、電子部品の高性能化、たとえば積層セラミックコンデンサについて言えば、高容量化についても困難である。

なお、上述した課題は、図７および図８に示すように、導体膜３５が部品本体３１の互いに交差する３つの面３２〜３４にまたがって連続的に延びるように形成される場合に限らず、互いに交差する２つの面にまたがって連続的に延びるように導体膜が形成される場合においても当てはまる。

特開平４−２６３４１４号公報

そこで、この発明の目的は、導体膜のより一層の薄膜化が可能な電子部品の製造方法を提供しようとすることである。

この発明は、互いに交差する第１および第２の面を少なくとも有する部品本体と、少なくとも第１の面と第２の面とにまたがって連続的に延びるように部品本体上に形成される導体膜とを備える、電子部品を製造する方法に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、部品本体を用意する工程と、導体膜の材料としての導電性材料を含む流動性を有する塗布材料を用意する工程と、塗布材料を吐出するための吐出ノズルに対向するように部品本体を配置する工程と、吐出ノズルと部品本体との間に電圧を印加し、塗布材料を帯電させた状態で、塗布材料を吐出ノズルから吐出し、帯電させた塗布材料を部品本体に塗布し、それによって、導電性材料を含む導体膜を部品本体の少なくとも第１の面と第２の面とにまたがって連続的に延びるように同時に形成する工程と、を備えることを特徴としている。

上述した導体膜を形成する工程では、帯電した塗布材料は、電気力線に沿って空中を飛ぶ。この間、塗布材料はクーロン反発力による分裂（レイリー分裂）を繰り返す。分裂を繰り返す毎に表面積が大きくなるため、塗布材料中の溶剤や溶媒のような液体成分の蒸発が促進される。その結果、塗布材料は、部品本体の表面に付着する時には流動性がほとんど失われる程度に乾燥している。したがって、塗布材料には表面張力が実質的に働かないため、特定の部分に塗布材料が集まることがなく、部品本体の少なくとも第１および第２の面上に、塗布材料を薄く均一に塗布することができる。

この発明に係る製造方法は、種々の形態の電子部品に適用され得る。

電子部品の第１の例として、部品本体が、互いに対向する２つの主面、互いに対向する２つの側面、ならびに互いに対向する２つの端面を有する直方体形状をなしており、導体膜を形成する工程において、導体膜は、少なくとも一方の端面とそれに隣接する主面の各一部および側面の各一部とにおいて連続的に延びるように形成される、電子部品がある。

電子部品の第２の例として、部品本体が、互いに対向する２つの主面、互いに対向する２つの側面、ならびに互いに対向する２つの端面を有する直方体形状をなしており、導体膜を形成する工程において、導体膜は、少なくとも一方の側面とそれに隣接する２つの主面の各一部とにおいて連続的に延びるように形成される、電子部品がある。

電子部品の第３の例として、部品本体が、互いに対向する２つの主面および主面間を連結する端面を有する箔形状をなしており、導体膜を形成する工程において、導体膜は、少なくとも一方の主面とそれに隣接する端面とにおいて連続的に延びるように形成される、電子部品がある。

この発明に係る製造方法を実施するにあたって、部品本体における導体膜が形成れるべき領域以外の領域を覆うマスクを用意し、このマスクで部品本体を覆った状態で、導体膜を形成するようにすることが好ましい。これにより、塗布材料の物性に影響されることなく、高いパターン精度をもって導体膜を形成することができ、電子部品の小型化にも寄与し得る。

この発明によれば、導体膜を形成する工程では、前述したように、塗布材料が電気力線に沿って飛ぶので、第１の面および第２の面の双方に導体膜を均一に形成することを、塗布材料の一方向からの塗布で同時に達成することができる。また、電気力線は、特に、部品本体の第１の面と第２の面とが交差する稜線部分に集中する傾向があるので、この稜線部分をも含めて、導体膜を適正な膜厚で形成することができる。

また、この発明によれば、前述したように、導電性材料を含む導体膜を薄く形成することができる。したがって、導体膜の厚みが薄くなった分、電子部品の小型化または低背化を図ることができる。他方、電子部品の寸法を維持する場合には、導体膜以外の部分が占め得る有効体積、すなわち機能を発現する部品本体が占め得る有効体積を大きくすることができ、電子部品の性能を向上させることができる。

電子部品がたとえば積層セラミックコンデンサである場合には、静電容量を発現する部分の体積を大きくすることができ、その結果、高容量化を図ることができる。また、電子部品がたとえば積層タイプのアルミニウム電解コンデンサである場合には、表面が陽極酸化されたアルミニウム箔をもって構成され、かつ表面に導体膜が形成されたコンデンサ素子の厚みを薄くすることができるので、その分、コンデンサ素子の積層数を増やすことができ、それゆえ、高容量化を図ることができる。

また、上述したように、導電性材料を含む導体膜を薄く形成することができると、導体膜形成に使用する材料を削減でき、よって、製品としての電子部品のコストを削減することができる。

また、この発明によれば、ディッピング法による導体膜の形成と比較すると、ディッピング法において、塗布材料の物性が原因となって発生する濡れ上がりや稜線部の被覆不足等の問題を回避することができる。

この発明の第１の実施形態による電子部品の製造方法における導体膜を形成する工程を実施している状態を図解的に示す正面図である。 図１に示した部品本体２付近を拡大して示す斜視図である。 図２に相当する図であって、この発明の第２の実施形態による電子部品の製造方法における導体膜を形成する工程を実施している状態を図解的に示す斜視図である。 従来からある電子部品の第１の形態例を示す斜視図である。 従来からある電子部品の第２の形態例を示す斜視図である。 従来からある電子部品の第３の形態例を示す斜視図である。 ディッピング法を適用して形成された導体膜３５の第１の問題を説明するための部品本体３１上の導体膜３５を示す断面図である。 ディッピング法を適用して形成された導体膜３５の第２の問題を説明するための部品本体３１上の導体膜３５を示す断面図である。

この発明の第１の実施形態として、図４に示した直方体形状の部品本体２を備える電子部品１の製造方法について説明する。この電子部品１を製造するため、まず、部品本体２が用意される。

他方、導体膜９および１０の材料となる、導電性材料を含む流動性を有する塗布材料が用意される。導電性材料としては、たとえば、銀、銀・パラジウム合金、銅などの金属粉末のほか、カーボン、導電性セラミックス、導電性高分子などの導電性を有する材料を用いることができる。

導体膜９および１０を形成するため、図１に示した導体膜形成装置４１が用いられる。

図１を参照して、導体膜形成装置４１は、上述した塗布材料４２を収容する貯留タンク４３を備える。貯留タンク４３は、供給管４４を介して、吐出ノズル４５に接続される。

他方、吐出ノズル４５に対向して、ステージ４７が設けられ、ステージ４７上に、導体膜９および１０を形成すべき対象物としての部品本体２が置かれる。ステージ４７は、導電性材料からなることが好ましい。

吐出ノズル４５を通過する塗布材料４２には、電源４８からのパルス電圧、直流電圧または交流電圧が印加される。

上述したように、電圧を印加した状態において、導体膜９および１０を形成する工程が実施される。なお、導体膜９を形成する工程と導体膜１０を形成する工程とは順次個別に実施される。まず、導体膜９を形成する工程について説明する。この実施形態では、部品本体２は、図２に示すように、導体膜９が形成されるべき領域以外の領域がマスク５１で覆われた状態とされる。また、図１に示すように、導体膜９が形成される端面７を吐出ノズル４５に向けた状態とされる。

この状態で、貯留タンク４３の内圧が矢印５２で示すように高められる。これによって、貯留タンク４３内の塗布材料４２が、供給管４４を通って、電圧が印加された吐出ノズル４５に供給され、塗布材料４２が帯電される。帯電された塗布材料４２から電気力線５３が生じる。塗布材料４２は、吐出ノズル４５から部品本体２に向かって吐出される。

塗布材料４２は、電気力線５３に沿って空中を飛ぶ間、クーロン反発力による分裂（レイリー分裂）を繰り返し、霧状となる。したがって、塗布材料４２は、分裂を重ねるごとに表面積をより大きくしていき、そのため、塗布材料４２の乾燥が進み、塗布材料４２に含まれる溶剤や溶媒といった液体成分の蒸発が促進される。

その結果、塗布材料４２は、部品本体２の表面に付着する時には流動性がほとんど失われる程度に乾燥している。そのため、塗布材料４２には表面張力が実質的に働かないため、塗布材料４２は、部品本体２の特定の部分に集まることがなく、よって、部品本体２上に薄く均一に付与され得る。図２には、帯電した塗布材料４２によって生じる電気力線５３が模式的に図示されている。帯電した塗布材料４２は、電気力線５３に沿って、部品本体２に付着する。このとき、電気力線５３は、特に、部品本体２の稜線部分に集中する傾向があるので、稜線部分をも含めて、塗布材料４２を均一に付着させることができる。

一方、図２に示すように、部品本体２の所定の部分は、マスク５１で覆われた状態であるので、塗布材料４２は、マスク５１で覆われた部分においては、部品本体２には達しない。

このようにして、部品本体２の一方の端面７とそれに隣接する主面３および４の各一部ならびに側面５および６の各一部とにおいて連続的に延びるように、薄く均一な厚みを有する導体膜９が高いパターン精度をもって形成される。

次いで、導体膜９を熱処理する工程が実施される。

次に、他方の導体膜１０を形成するため、ステージ４７上での部品本体２の向きが逆にされ、導体膜１０が形成されるべき領域以外の領域を覆うようにマスク５１が装着された後、上述した導体膜９を形成する工程と同様の工程が繰り返される。

次に、導体膜９の場合と同様、導体膜１０を熱処理する工程が実施される。

なお、上述した熱処理工程は、導体膜９および１０を形成した後に、双方の導体膜９および１０に対して一挙に実施されてもよい。

以上説明した第１の実施形態に基づき、部品本体２上に導体膜９および１０を形成する実験を実施した。

塗布材料４２として、エポキシ樹脂にＡｇ粉末を分散させたペースト状の材料に、さらにジプロピレンメチルエーテルアセテートを用いてＥ型粘度計１rpmでの粘度が５００ｍＰａ・ｓ程度になるように流動性を付与したものを用いた。

図１および図２を参照して説明した導体膜形成装置４１を用いて、部品本体２上に導体膜９および１０を形成した後、熱風循環式オーブンで、１５０℃の温度で１時間熱処理を行なった。

このようにして、４μｍ、８μｍ、１０μｍ、１４μｍ、２８μｍ、４０μｍおよび１００μｍの各厚みで導体膜９および１０を形成したところ、いずれの厚みであっても、導体膜９および１０を形成することができ、また、稜線部分での導体膜９および１０の切断も認められなかった。

次に、図３を参照して、この発明の第２の実施形態を説明する。この実施形態では、図６に示した箔形状の部品本体２５に導体膜２９が形成される。第２の実施形態においても、図１に示した導体膜形成装置４１が用いられる。第２の実施形態では、図１に示したステージ４７上で、図３に示すように、マスク５５が装着された状態で部品本体２５が置かれる。

図３を参照して、帯電した塗布材料４２は、電気力線５３に沿って、部品本体２５に付着する。このとき、電気力線５３は、特に、部品本体２５の稜線部分に集中する傾向があるので、稜線部分をも含めて、塗布材料４２を均一に付着させることができる。一方、部品本体２５の所定の部分は、マスク５５で覆われた状態であるので、塗布材料４２は、マスク５５で覆われた部分においては、部品本体２５には達しない。

このようにして、部品本体２５の一方の主面２６とそれに隣接する端面２８とにおいて連続的に延びるように、薄く均一な厚みを有する導体膜２９の一部が高いパターン精度をもって形成される。

次に、導体膜２９の残部を形成するため、ステージ４７上での部品本体２５の向きが逆にされた後、上述した工程と同様の工程が繰り返される。

以上、この発明を、図示した第１および第２の実施形態に関連して説明したが、たとえば、図５に示した電子部品１１を製造するに際して、部品本体１２に導体膜１９〜２４を形成する工程においても、図１に示した導体膜形成装置４１を適用することができる。さらに、図４ないし図６に示した部品本体２、１２および２５以外の形態を有する部品本体を備える電子部品に対しても、または導体膜９および１０、導体膜１９〜２４ならびに導体膜２９以外の導体膜を備える電子部品に対しても、部品本体上に導体膜を形成する工程において、図１に示した導体膜形成装置４１を用いることができる。

１，１１ 電子部品
２，１２，２５ 部品本体
３，４，１３，１４，２６，２７ 主面
５，６，１５，１６ 側面
７，８，１７，１８，２８ 端面
９，１０，１９〜２４，２９ 導体膜
４１ 導体膜形成装置
４２ 塗布材料
４５ 吐出ノズル
５１，５５ マスク
５３ 電気力線

この発明は、互いに交差する第１および第２の面を少なくとも有する部品本体と、少なくとも第１の面と第２の面とにまたがって連続的に延びるように部品本体上に形成される導体膜とを備える、電子部品を製造する方法に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、部品本体を用意する工程と、導体膜の材料としての導電性材料を含む流動性を有する塗布材料を用意する工程と、塗布材料を吐出するための吐出ノズルに対向するように部品本体を配置する工程と、吐出ノズルと部品本体との間に電圧を印加し、塗布材料を帯電させた状態で、塗布材料を吐出ノズルから吐出し、帯電させた塗布材料を部品本体に塗布し、それによって、導電性材料を含む導体膜を部品本体の少なくとも第１の面と第２の面とにまたがって連続的に延びるように同時に形成する工程と、次いで、上記導体膜を熱処理する工程と、を備えることを特徴としている。

この発明に係る製造方法を実施するにあたって、部品本体における導体膜が形成されるべき領域以外の領域を覆うマスクを用意し、このマスクで部品本体を覆った状態で、導体膜を形成するようにすることが好ましい。これにより、塗布材料の物性に影響されることなく、高いパターン精度をもって導体膜を形成することができ、電子部品の小型化にも寄与し得る。

Claims (5)

1. 互いに交差する第１および第２の面を少なくとも有する部品本体と、少なくとも前記第１の面と前記第２の面とにまたがって連続的に延びるように前記部品本体上に形成される導体膜とを備える、電子部品を製造する方法であって、
   前記部品本体を用意する工程と、
   前記導体膜の材料としての導電性材料を含む流動性を有する塗布材料を用意する工程と、
   前記塗布材料を吐出するための吐出ノズルに対向するように前記部品本体を配置する工程と、
   前記吐出ノズルと前記部品本体との間に電圧を印加し、前記塗布材料を帯電させた状態で、前記塗布材料を吐出ノズルから吐出し、帯電させた前記塗布材料を前記部品本体に塗布し、それによって、前記導電性材料を含む前記導体膜を前記部品本体の少なくとも前記第１の面と前記第２の面とにまたがって連続的に延びるように同時に形成する工程と、
   を備える、電子部品の製造方法。
2. 前記部品本体は、互いに対向する２つの主面、互いに対向する２つの側面、ならびに互いに対向する２つの端面を有する直方体形状をなしており、前記導体膜を形成する工程において、前記導体膜は、少なくとも一方の前記端面とそれに隣接する前記主面の各一部および前記側面の各一部とにおいて連続的に延びるように形成される、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
3. 前記部品本体は、互いに対向する２つの主面、互いに対向する２つの側面、ならびに互いに対向する２つの端面を有する直方体形状をなしており、前記導体膜を形成する工程において、前記導体膜は、少なくとも一方の前記側面とそれに隣接する前記２つの主面の各一部とにおいて連続的に延びるように形成される、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
4. 前記部品本体は、互いに対向する２つの主面および前記主面間を連結する端面を有する箔形状をなしており、前記導体膜を形成する工程において、前記導体膜は、少なくとも一方の前記主面とそれに隣接する前記端面とにおいて連続的に延びるように形成される、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
5. 前記部品本体における前記導体膜が形成れるべき領域以外の領域を覆うマスクを用意する工程をさらに備え、前記導体膜を形成する工程は、前記部品本体を前記マスクで覆った状態で実施される、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品の製造方法。

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