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JP2017126715A - 電子部品、実装電子部品および電子部品の実装方法 - Google Patents

電子部品、実装電子部品および電子部品の実装方法 Download PDF

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晃生 増成
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寛和 ▲高▼島
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中村　友幸
Tomoyuki Nakamura
友幸 中村
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Abstract

【課題】限られた実装スペースに有効に実装することができる電子部品を提供する。
【解決手段】電子部品としての積層セラミックコンデンサ２０は、直方体状のセラミック素体２２を含む。セラミック素体２２の第１の端面２２ｅおよび第２の端面２２ｆ側には、第１の外部電極２８ａおよび第２の外部電極２８ｂがそれぞれ形成される。第１の外部電極２８ａは、めっき層３２ａとしてのＮｉめっき層３４およびＳｎめっき層３６を含む。第２の外部電極２８ｂは、めっき層３２ｂとしてのＡｕめっき層を含む。
【選択図】図３

Description

この発明は、電子部品、実装電子部品および電子部品の実装方法に関し、特にたとえば、携帯電話やデジタルカメラなどに実装される電子部品、電子部品を基板に実装した実装電子部品および電子部品を基板に実装するための電子部品の実装方法に関する。
従来の電子部品としてたとえば複合機能電子部品の一例が特開２００１−３３８８３８号公報に開示されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示されている複合機能電子部品は、対向する２面に実装用導体電極が設けられたチップ型コンデンサにおいて、実装用導体電極の設けられた面以外の絶縁層表面に、抵抗体を設けることによって、実装用導体電極間に抵抗とコンデンサが並列に接続されるように構成された複合機能電子部品である。
特許文献１に開示されている複合機能電子部品は、複数の異なる電気機能の実装部品を１つの電子部品として構成された複合機能電子部品を提供することを目的として考え出されたものである。
特開２００１−３３８８３８号公報
ところが、特許文献１に開示されている複合機能電子部品などの従来の電子部品では、たとえば、携帯電話やデジタルカメラなどにおいて、限られた実装スペースに有効に実装することができることが要請されている。
それゆえに、この発明の主たる目的は、限られた実装スペースに有効に実装することができる電子部品、電子部品を基板に実装した実装電子部品および電子部品を基板に実装するための電子部品の実装方法を提供することである。
この発明にかかる電子部品は、長手方向を有するセラミック素体、セラミック素体の長手方向における一端側に形成された一方の外部電極、およびセラミック素体の長手方向における他端側に形成された他方の外部電極を含み、一方の外部電極は、セラミック素体上に形成されたＮｉめっき層およびＮｉめっき層上に形成されたＳｎめっき層を含み、他方の外部電極は、セラミック素体上に形成されたＡｕめっき層を含む、電子部品である。
この発明にかかる実装電子部品は、基板、基板の一方主面に形成された実装用ランド電極、基板の一方主面に実装用ランド電極から間隔を隔てて形成されたワイヤボンディング用ランド電極、および基板に実装された電子部品を含み、電子部品は、長手方向を有するセラミック素体、セラミック素体の長手方向における一端側に形成された一方の外部電極、およびセラミック素体の長手方向における他端側に形成された他方の外部電極を含み、電子部品の一方の外部電極は、実装用ランド電極にはんだで接続されており、電子部品の他方の外部電極は、ワイヤボンディング用ランド電極にボンディングワイヤを介して接続されおり、電子部品は、セラミック素体の長手方向が基板の一方主面に対して垂直になるように実装されている、実装電子部品である。
この発明にかかる電子部品の実装方法は、長手方向を有するセラミック素体、セラミック素体の長手方向における一端側に形成された一方の外部電極、およびセラミック素体の長手方向における他端側に形成された他方の外部電極を含む電子部品を基板に実装するための電子部品の実装方法であって、一方主面に実装用ランド電極およびワイヤボンディング用ランド電極が間隔を隔てて形成された基板を準備する工程、実装用ランド電極にクリームはんだを塗布する工程、電子部品の一方の外部電極が実装用ランド電極上に位置するように、電子部品を基板上に横向きに配置する工程、クリームはんだを溶解し、クリームはんだの表面張力によって、電子部品を実装用ランド電極上に立ち上がらせる工程、クリームはんだを固化することによって、電子部品の一方の外部電極を実装用ランド電極にはんだで接続する工程、および電子部品の他方の外部電極とボンディング用ランド電極とをワイヤボンディングによってボンディングワイヤを介して接続する工程を含む、電子部品の実装方法である。
この発明にかかる電子部品は、たとえば、この発明にかかる電子部品の実装方法などの方法によって、この発明にかかる実装電子部品のように、基板に実装することができる。この場合、電子部品は、セラミック素子の長手方向が基板の一方主面に対して垂直になるように実装されるので、電子部品の実装スペースを抑えることができる。そのため、電子部品は、限られた実装スペースに有効に実装することができる。
また、この発明にかかる電子部品では、一方の外部電極がＮｉめっき層を含むのでバリア層としての機能を有するとともに、一方の外部電極がＳｎめっき層を含むので実装用ランド電極にはんだで接続しやすい。
さらに、この発明にかかる電子部品では、他方の外部電極がＡｎめっき層を含むので、ワイヤボンディング用ランド電極にボンディングワイヤで接続しやすい。
この発明によれば、たとえば、携帯電話やデジタルカメラなどにおいて、限られた実装スペースに電子部品を有効に実装することができる。
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
この発明にかかる電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサを基板に実装した実装電子部品の一例を示す要部斜視図である。 図１に示す実装電子部品の積層セラミックコンデンサを示す斜視図である。 図２に示す積層セラミックコンデンサの内部構造を示す図解図である。 図１に示す実装電子部品において電子部品としての積層セラミックコンデンサを基板に実装するための電子部品の実装方法の一工程を示す図解図である。 図１に示す実装電子部品において電子部品としての積層セラミックコンデンサを基板に実装するための電子部品の実装方法の他の工程を示す図解図である。
図１は、この発明にかかる電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサを基板に実装した実装電子部品の一例を示す要部斜視図である。図１に示す実装電子部品１０は、絶縁体からなる平板状の基板１２を含む。基板１２の一方主面には、電極材料からなるたとえば矩形状の実装用ランド電極１４が形成される。さらに、基板１２の一方主面には、電極材料からなるたとえば実装用ランド電極１４より小さい矩形状のワイヤボンディング用ランド電極１６が、実装用ランド電極１４から間隔を隔てて形成される。この基板１２には、電子部品としての積層セラミックコンデンサ２０が実装される。
図２は、図１に示す実装電子部品１０の積層セラミックコンデンサ２０を示す斜視図であり、図３は、図２に示す積層セラミックコンデンサ２０の内部構造を示す図解図である。
積層セラミックコンデンサ２０は、長手方向を有するたとえば直方体状のセラミック素体２２を含む。セラミック素体２２は、積層された複数のセラミック層２４と複数の内部電極２６とを有する。セラミック素体２２には、積層方向ｘに互いに対向する第１の主面２２ａおよび第２の主面２２ｂと、積層方向ｘに直交する幅方向ｙに互いに対向する第１の側面２２ｃおよび第２の側面２２ｄとが、長手方向に沿って形成され、積層方向ｘおよび幅方向ｙに直交する長さ方向ｚに互いに対向する第１の端面２２ｅおよび第２の端面２２ｆが、長手方向の両端に形成されている。セラミック素体２２のコーナー部および稜線部には、丸みが形成されていることが好ましい。
セラミック素体２２は、複数のセラミック層２４と複数の内部電極２６とが交互に積層されて形成される。これらの内部電極２６は、セラミック素体２２の第１の主面２２ａおよび第２の主面２２ｂに対向する主面を有し、セラミック素体２２内において、隣接する内部電極２６の主面が互いに対向するように配置される。これらの内部電極２６は、交互にセラミック素体２２の第１の端面２２ｅおよび第２の端面２２ｆに引き出される。
セラミック層２４を構成するセラミック材料としては、たとえば、ＢａＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＣａＺｒＯ3などを主成分とする誘電体セラミック材料を用いることができる。また、これらの主成分に、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添加したものを用いてもよい。
また、内部電極２６の材料としては、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金またはＡｕなどを用いることができる。
セラミック素体２２の第１の端面２２ｅ側には、引き出された内部電極２６に接続されるようにして、第１の外部電極２８ａが形成される。第１の外部電極２８ａは、セラミック素体２２の第１の端面２２ｅから２つの主面２２ａおよび２２ｂと２つの側面２２ｃおよび２２ｄとに回り込むように形成される。
同様に、セラミック素体２２の第２の端面２２ｆ側には、引き出された内部電極２６に接続されるようにして、第２の外部電極２８ｂが形成される。第２の外部電極２８ｂは、セラミック素体２２の第２の端面２２ｆから２つの主面２２ａおよび２２ｂと２つの側面２２ｃおよび２２ｄとに回り込むように形成される。
第１の外部電極２８ａは、セラミック素体２２側から順に、下地層３０ａおよびめっき層３２ａを含む。同様に、第２の外部電極２８ｂは、セラミック素体２２側から順に、下地層３０ｂおよびめっき層３２ｂを含む。
下地層３０ａおよび３０ｂの材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金またはＡｕなどを用いることができる。下地層３０ａおよび３０ｂは、焼成前のセラミック素体２２の端面に導電性ペーストを塗布して焼成することにより、すなわち内部電極２６を有するセラミック素体２２の形成と同時に第１の外部電極２８ａの下地層３０ａおよび第２の外部電極２８ａの下地層３０ｂを形成するコファイアにより形成することができる。また、焼成後のセラミック素体２２の端面に導電性ペーストを塗布して焼き付けるポストファイアによっても第１の外部電極２８ａの下地層３０ａおよび第２の外部電極２８ｂの下地層３０ｂを形成することができる。
下地層３０ａ上には、めっき層３２ａが形成される。下地層３０ｂ上には、めっき層３２ｂが形成される。めっき層３２ａおよび３２ｂの材料としては、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金またはＡｕなどを用いることができる。
めっき層３２ａおよび３２ｂは、それぞれ、複数層により形成されていてもよい。この場合、めっき層３２ａおよび３２ｂは、それぞれ、下層としてのＮｉめっき層および上層としてのＳｎめっき層を有する２層構造である場合、Ｎｉめっき層がバリア層として機能し、Ｓｎめっき層がはんだ付け性を向上するので、好ましい。
また、めっき層３２ａおよび３２ｂは、Ａｕめっき層からなる場合、ワイヤボンディングによるボンディング性を向上するので、好ましい。
第１の外部電極２８ａのめっき層３２ａは、下地層３０ａ上に形成されたＮｉめっき層３４と、Ｎｉめっき層３４上に形成されたＳｎめっき層３６とからなる。そのため、第１の外部電極２８ａは、バリア層として機能するとともにはんだ付け性がよい。
一方、第２の外部電極２８ｂのめっき層３２ｂは、下地層３０ｂ上に形成されたＡｕめっき層からなる。そのため、第２の外部電極２８ｂは、ワイヤボンディングによるボンディング性がよい。
上述のように、交互に引き出された内部電極２６に第１の外部電極２８ａおよび第２の外部電極２８ｂが接続されることにより、第１の外部電極２８ａおよび第２の外部電極２８ｂ間に静電容量が形成される。
この積層セラミックコンデンサ２０は、たとえば、長さ方向ｚの寸法である長さＬが０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、幅方向ｙの寸法である幅Ｗが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、積層方向ｘの寸法である厚みＴが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の直方体状に形成されている。なお、各寸法は、各寸法の−１０％から１０％の寸法公差を含む。
積層セラミックコンデンサ２０の第１の外部電極２８ａは、基板１２上の実装用ランド電極１４に、はんだで接続される。この場合、積層セラミックコンデンサ２０は、セラミック素体２２の長手方向である長さ方向ｚが基板１２の一方主面である実装面に対して垂直になるように実装される。すなわち、積層セラミックコンデンサ２０は、基板１２の実装面に対して垂直に立てられる。
積層セラミックコンデンサ２０の第２の外部電極２８ｂは、ワイヤボンディング用ランド電極１６に、たとえばＡｕ、ＡｌまたはＣｕなどからなるボンディングワイヤ１８を介して接続される。なお、ボンディングワイヤのほかに超音波接合を使って接合してもよい。
次に、上述のように電子部品としての積層セラミックコンデンサ２０を基板１２に実装するための電子部品の実装方法について説明する。
図４は、図１に示す実装電子部品１０において電子部品としての積層セラミックコンデンサ２０を基板１２に実装するための電子部品の実装方法の一工程を示す図解図であり、図５は、図１に示す実装電子部品１０において電子部品としての積層セラミックコンデンサ２０を基板１２に実装するための電子部品の実装方法の他の工程を示す図解図である。
積層セラミックコンデンサ２０を基板１２に実装するためには、まず、一方主面に実装用ランド電極１４およびワイヤボンディング用ランド電極１６が間隔を隔てて形成された基板１２を準備し、基板１２上の実装用ランド電極１４側にのみクリームはんだを塗布する。
そして、図４に示すように、積層セラミックコンデンサ２０を基板１２上に横向きに配置する。この場合、積層セラミックコンデンサ２０の第１の外部電極２８ａが実装用ランド電極１４上に位置するように、積層セラミックコンデンサ２０を横向きに配置する。
それから、リフロー時の熱によりクリームはんだを溶解し、クリームはんだの表面張力のアンバランスによって、基板１２上の実装用ランド電極１４を起点として積層セラミックコンデンサ２０を図５に示すように実装用ランド電極１４上に立ち上がらせる。この場合、いわゆるツームストーン現象を利用して、積層セラミックコンデンサ２０を実装用ランド電極１４上に立ち上がらせる。
そして、クリームはんだの熱を逃がしてクリームはんだを固化することによって、積層セラミックコンデンサ２０の第１の外部電極２８ａを基板１２上の実装用ランド電極１４にはんだで接続する。
その後、積層セラミックコンデンサ２０の天面側の第２の外部電極２８ｂとワイヤボンディング用ランド電極１６とを、ワイヤボンディングによってボンディングワイヤ１８を介して接続する。
この実装電子部品１０では、電子部品としての積層セラミックコンデンサ２０が、セラミック素子２２の長手方向が基板１２の一方主面に対して垂直になるように実装されるので、積層セラミックコンデンサ２０の実装スペースを抑えることができる。特に、電子部品としての積層セラミックコンデンサ２０をセラミック素子２２の長手方向が基板１２の一方主面に対して平行になるように実装する場合と比べて、実装用ランド電極１４およびワイヤボンディング用ランド電極１６間の間隔を狭くすることができ、ワイヤボンディング用ランド電極１６の面積を実装用ランド電極１４の面積に比べて小さくすることができるとともに、基板１２に対向する積層セラミックコンデンサ２０の実装面積を小さくすることができる。そのため、積層セラミックコンデンサ２０は、限られた実装スペースに有効に実装することができる。
また、この実装電子部品１０の積層セラミックコンデンサ２０では、第１の外部電極２８ａがセラミック素体２２上に形成されたＮｉめっき層３４を含むのでバリア層として機能するとともに、第１の外部電極２８ａがＮｉめっき層３４上に形成されたＳｎめっき層３６を含むので実装用ランド電極１４にはんだで接続しやすい。
さらに、この実装電子部品１０の積層セラミックコンデンサ２０では、第２の外部電極２８ｂがセラミック素体２２上に形成されたＡｎめっき層からなるめっき層３２ａを含むので、ワイヤボンディング用ランド電極１６にボンディングワイヤ１８を介して接続しやすい。
なお、上述の実装電子部品１０の積層セラミックコンデンサ２０において、下地層３０ａおよびめっき層３２ａ間や下地層３０ｂおよびめっき層３２ｂ間に、応力緩和用の導電性樹脂層が形成されてもよい。
また、上述の実装電子部品１０の積層セラミックコンデンサ２０では、第１の外部電極２８ａおよび第２の外部電極２８ｂが下地層３０ａおよび３０ｂを含むが、下地層３０ａおよび３０ｂは、形成されなくてもよい。この場合、めっき層３２ａおよび３２ｂが、セラミック素体２２の表面に直接形成される。
さらに、上述の実装電子部品１０の積層セラミックコンデンサ２０では、第１の外部電極２８ａがバリア層として機能するとともにはんだ付け性がよく、第２の外部電極２８ｂがワイヤボンディングによるボンディング性がよいが、第１の外部電極２８ａおよび第２の外部電極２８ｂは、それらの機能などが互いに逆になるように構成されてもよい。この場合、第２の外部電極２８ｂが実装用ランド電極１４にはんだで接続され、第１の外部電極２８ａがワイヤボンディング用ランド電極１６にボンディングワイヤ１８を介して接続される。さらに、この場合、積層セラミックコンデンサ２０は、基板１２の実装面に対して逆向きに垂直に立てられる。
このように、電子部品としての積層セラミックコンデンサは、セラミック素体の長手方向における一端側に形成された一方の外部電極が、実装用ランド電極にはんだで接続されるとともに、セラミック素体の長手方向における他端側に形成された他方の外部電極が、ワイヤボンディング用ランド電極にボンディングワイヤを介して接続される。
また、上述の実装電子部品１０では、実装用ランド電極１４およびワイヤボンディング用ランド電極１６が大きさの異なる矩形状に形成されているが、それらは、他の大きさや他の形状に形成されてもよい。
さらに、上述の実装電子部品１０では、積層セラミックコンデンサ２０が特定の大きさに形成されているが、たとえば、長さＬが０．６ｍｍ、幅Ｗが０．３ｍｍ、厚みＴが０．３ｍｍなどのような大きさに形成されてもよい。
また、上述の電子部品の実装方法では、積層セラミックコンデンサ２０を基板１２上に横向きに配置する際に、積層セラミックコンデンサ２０の第２の外部電極２８ｂがワイヤボンディング用ランド電極１６上に位置するようにしているが、積層セラミックコンデンサ２０の第２の外部電極２８ｂは、ワイヤボンディング用ランド電極１６以外の部分の上に位置するようにしてもよい。
さらに、上述の電子部品の実装方法では、積層セラミックコンデンサ２０をいわゆるツームストーン現象を利用して立ち上がらせているが、ツームストーン現象を利用せずにチップマウンターによって積層セラミックコンデンサ２０を実装してもよい。
上述の実装電子部品１０では、電子部品として積層セラミックコンデンサ２０が用いられているが、この発明は、積層セラミックコンデンサなどのコンデンサのほかに、積層セラミックインダクタなどのインダクタや抵抗器などの他の電子部品にも適用され得る。
この発明にかかる電子部品は、特にたとえば携帯電話やデジタルカメラなどに好適に用いられる。
１０ 実装電子部品
１２ 基板
１４ 実装用ランド電極
１６ ワイヤボンディング用ランド電極
１８ ボンディングワイヤ
２０ 積層セラミックコンデンサ
２２ セラミック素体
２４ セラミック層
２６ 内部電極
２８ａ 第１の外部電極
２８ｂ 第２の外部電極
３０ａ、３０ｂ 下地層
３２ａ、３２ｂ めっき層
３４ Ｎｉめっき層
３６ Ｓｎめっき層

Claims (3)

  1. 長手方向を有するセラミック素体、
    前記セラミック素体の長手方向における一端側に形成された一方の外部電極、および
    前記セラミック素体の長手方向における他端側に形成された他方の外部電極を含み、
    前記一方の外部電極は、前記セラミック素体上に形成されたＮｉめっき層および前記Ｎｉめっき層上に形成されたＳｎめっき層を含み、
    前記他方の外部電極は、前記セラミック素体上に形成されたＡｕめっき層を含む、電子部品。
  2. 基板、
    前記基板の一方主面に形成された実装用ランド電極、
    前記基板の一方主面に前記実装用ランド電極から間隔を隔てて形成されたワイヤボンディング用ランド電極、および
    前記基板に実装された電子部品を含み、
    前記電子部品は、
    長手方向を有するセラミック素体、
    前記セラミック素体の長手方向における一端側に形成された一方の外部電極、および
    前記セラミック素体の長手方向における他端側に形成された他方の外部電極を含み、
    前記電子部品の前記一方の外部電極は、前記実装用ランド電極にはんだで接続されており、
    前記電子部品の前記他方の外部電極は、前記ワイヤボンディング用ランド電極にボンディングワイヤを介して接続されおり、
    前記電子部品は、前記セラミック素体の長手方向が前記基板の一方主面に対して垂直になるように実装されている、実装電子部品。
  3. 長手方向を有するセラミック素体、前記セラミック素体の長手方向における一端側に形成された一方の外部電極、および前記セラミック素体の長手方向における他端側に形成された他方の外部電極を含む電子部品を基板に実装するための電子部品の実装方法であって、
    一方主面に実装用ランド電極およびワイヤボンディング用ランド電極が間隔を隔てて形成された基板を準備する工程、
    前記実装用ランド電極にクリームはんだを塗布する工程、
    前記電子部品の前記一方の外部電極が前記実装用ランド電極上に位置するように、前記電子部品を前記基板上に横向きに配置する工程、
    前記クリームはんだを溶解し、前記クリームはんだの表面張力によって、前記電子部品を前記実装用ランド電極上に立ち上がらせる工程、
    前記クリームはんだを固化することによって、前記電子部品の前記一方の外部電極を前記実装用ランド電極にはんだで接続する工程、および
    前記電子部品の前記他方の外部電極と前記ボンディング用ランド電極とをワイヤボンディングによってボンディングワイヤを介して接続する工程を含む、電子部品の実装方法。
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