(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、回路基板の内部にも埋め込むことが容易な積層型チップ部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明に係る積層型チップ部品は、
内部電極が形成された素子本体と、
前記内部電極が露出する前記素子本体の端面を覆う端子電極と、
前記端子電極の一部と接合し、外部回路導体と物理的および電気的に接続する接続用電極とを有する積層型チップ部品であって、
前記端子電極が、前記素子本体の端面に位置する端面部分と、前記端面部分に連続して形成され、前記素子本体の端面近傍の四側面にまで延びる側面部分とを有し、
前記接続用電極が、金属で構成されることを特徴とする。
【0008】
本発明の積層型チップ部品の接続用電極は、ガラス成分を含んでおらず、金属(合金含む、以下同様)で構成されている。すなわち、接続用電極が、実質的に導電性成分のみで構成される。したがって、積層型チップ部品を回路基板の内部に埋め込む際に、たとえば接続用電極が形成された面を上側にして配置すれば、上側からスルーホールを形成する際に物理的処理や化学的処理を行っても、スルーホールに対応する位置にある接続用電極にはダメージが少ない。
【0009】
仮に接続用電極が物理的あるいは化学的にダメージを受けたとしても、接続用電極は、金属で構成されるため、表面からほぼ均等に少しずつ、接続用電極の厚みが減少していき、犠牲膜となる。したがって、本発明の積層型チップ部品では、端子電極がダメージを受けるおそれが少なく、素子本体がダメージを受けることはない。よって、積層型チップ部品を回路基板に埋め込んだ場合に、回路基板に埋め込まれた素子本体の端子電極に設けられた接続用電極と外部回路導体(回路基板内の配線)との間で、良好に物理的接続および電気的接続を確保することが可能となる。
【0010】
また、本発明の積層型チップ部品を回路基板に埋め込む場合(回路基板埋め込み型)には、端子電極を厚く形成する必要がなくなると共に、端子電極を、ガラス成分を含むペースト膜のみで構成することも可能である。したがって、端子電極を薄く形成することが可能となる。また、接続用電極は、例えばスルーホールに対応する位置のように、端子電極の一部のみに接合すればよいため、より小型の積層型チップ部品を回路基板に埋め込むことができ、積層型チップ部品の集積化を行いやすい。また、端子電極の製造工程を簡略化することが可能になり、製造コストの低減にも寄与する。
【0011】
前記端子電極の厚さは、10μm以下であっても良い。積層型チップ部品を回路基板に埋め込んで使用する場合には、端子電極は、導電性を確保さえできればよいので、端子電極の厚さを、10μm以下と薄く形成することが可能である。
【0012】
好ましくは、前記接続用電極の厚さは、5μm以上である。本発明の接続用電極は、物理的処理あるいは化学的処理によるダメージが端子電極まで到達しない十分な厚さで構成されている。仮に接続用電極が物理的処理あるいは化学的処理によってダメージを受けたとしても、厚さが5μm以上あれば、犠牲膜としての効果が向上し、接続用電極が膜状に残っているので、端子電極がダメージを受けることがない。
【0013】
好ましくは、端子電極が、ガラス成分を含む電極層を有する。端子電極がガラス成分を含む電極層を有するので、端子電極の素子本体への密着性が向上し、内部電極との接続を確実にすることができる。
【0014】
好ましくは、前記端面部分または前記側面部分の少なくとも一面に、前記接続用電極が形成されている。接続用電極を形成する面を自由に選択することで、回路基板のパターンに応じて、設計の自由度を高めることができる。
【0015】
好ましくは、前記接続用電極が、金属箔で構成されている。金属箔を端子電極の表面に熱圧着などの方法により接合するのみで済むので、製造が容易である。
【0016】
前記接続用電極は、前記側面部分を覆うリング形状をしていても良い。
【0017】
前記接続用電極は、前記端子電極の少なくとも一部にめっき処理を行うことで形成してあっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】
図1は、本発明の一実施形態に係る積層チップバリスタの概略断面図である。
【
図2】
図2は、
図1に示す積層チップバリスタの斜視図である。
【
図3A】
図3Aは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3B】
図3Bは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3C】
図3Cは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3D】
図3Dは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3E】
図3Eは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3F】
図3Fは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3G】
図3Gは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3H】
図3Hは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3I】
図3Iは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図3J】
図3Jは、
図1に示す積層チップバリスタを回路基板に埋め込む工程を示す要部断面図である。
【
図4】
図4Aおよび
図4Bは、本発明の他の実施形態に係る積層チップバリスタの斜視図である。
【
図5】
図5は、本発明の他の実施形態に係る積層チップバリスタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
第1実施形態
図1に示すように、本実施形態に係る積層チップバリスタ2は、素子本体4と、端子電極6,8と、接続用電極16,18とを有する。素子本体4は、抵抗層10と、内部電極層12とを有し、抵抗層10の間に、これらの内部電極層12が交互に積層してある。交互に積層される一方の内部電極層12は、素子本体4の第1端面の外側に形成してある端子電極6の内側に対して電気的に接続してある。また、交互に積層される他方の内部電極層12は、素子本体4の第2端面の外側に形成してある端子電極8の内側に対して電気的に接続してある。
【0020】
素子本体4の抵抗層10の材質は、特に限定されず、たとえば酸化亜鉛系、チタン酸バリウム系、スピネル系の抵抗体材料、またはチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムなどを含む誘電体材料で構成される。各抵抗層10の厚みは、特に限定されないが、5〜70μmにしてある。
【0021】
内部電極層12を構成する導電材としては、特に限定されないが、パラジウムまたはパラジウム合金を用いることが好ましい。内部電極層12の厚さは、用途に応じて適宜決定すればよいが、通常0.5〜5μm程度である。
【0022】
端子電極6,8は、素子本体4の第1,第2端面に位置する端面部分6a,8aと、端面部分6a,8aに連続して形成され、素子本体4の第1,第2端面近傍の四側面にまで延びる側面部分6b,8bとを有している。
【0023】
端子電極6,8は、ガラス成分を含むペースト電極層で構成されている。ペースト電極層は、導電材を含んで構成され、ペースト電極層に含まれる導電材としては、特に限定されないが、通常、銀や銀合金などが用いられるが、銅や銅合金なども用いることができる。
【0024】
ペースト電極層の表面には、めっき層が形成されていてもよい。めっき層を構成する導電材としては、たとえばニッケル、スズ、ハンダなどを用いることができる。めっき層は2層以上であることが好ましく、最外層を構成するめっき層は、スズを含むことが好ましい。ペースト電極層(およびめっき層)で構成される端子電極6,8の厚さt0は、特に限定されないが、10〜40μmで形成してある。
【0025】
素子本体4の形状は、特に制限はないが、通常、直方体状とされる。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応じて決定され、たとえば1005形状(縦1.0mm×横0.5mm)サイズ以下である。特にめっき膜を十分に厚く形成し難い0603形状(縦0.6mm×横0.3mm)サイズ以下が好ましく、特に0402形状(縦0.4mm×横0.2mm)サイズが好ましい。
【0026】
本実施形態では、接続用電極16,18は、端子電極6,8の側面部分6b,8bの対応する1面に、それぞれ形成されている。
図2に示すように、端子電極6,8の側面部分6b,8bはそれぞれ、接続用電極16,18を形成可能な4面を有する。すなわち、端子電極6の側面部分6bは、端面部分6aに連続して形成され、素子本体4の第1側面4aに延びる第1側面部分6b1と、素子本体4の第2側面4bに延びる第2側面部分6b2と、素子本体4の第3側面4cに延びる第3側面部分6b3と、素子本体4の第4側面4dに延びる第4側面部分6b4とを有している。また、端子電極8の側面部分8bは、端面部分8aに連続して形成され、素子本体4の第1側面4aに延びる第1側面部分8b1と、素子本体4の第2側面4bに延びる第2側面部分8b2と、素子本体4の第3側面4cに延びる第3側面部分8b3と、素子本体4の第4側面4dに延びる第4側面部分8b4とを有している。
【0027】
図2に示すように、本実施形態では、各端子電極6,8における4側面における略同一平面上に位置する一対の第1側面部分6b1,8b1の表面に、接続用電極16,18が形成されている。接続用電極16,18は、好ましくは、金属による金属箔で構成されている。
【0028】
金属箔で構成された接続用電極16,18は、実質的に導電性成分のみで構成される。接続用電極16,18は、たとえば、銅、ニッケル、銀、金、パラジウムまたはこれらの合金で構成される。接続用電極16,18は、端子電極6,8の側面部分6a,8aに、たとえば熱圧着、導電性接着剤などにより接合されている。接続用電極16,18の厚さt1は5μm以上であることが好ましく、さらに好ましくは、7〜15μmである。
【0029】
積層チップバリスタの製造方法
まず、
図1に示す素子本体4を製造する。具体的には、キャリアシート上に、所定の厚みで、セラミックグリーンシートを形成する。キャリアシートとしては、たとえばPETフィルムなどが用いられる。セラミックグリーンシートは、キャリアシートに形成された後に乾燥される。
【0030】
次に、キャリアシート上に形成されたセラミックグリーンシートの表面に、乾燥後に
図1に示す内部電極層12となる所定パターンの電極層(内部電極パターン)を形成する。電極層の形成方法は、層を均一に形成できる方法であれば特に限定されないが、たとえば、導電体ペーストを用いたスクリーン印刷法が用いられる。
【0031】
詳細は省略するが、上記の工程以後、セラミックグリーンシートの切断工程、積層工程等を経た後に、脱バインダ処理および焼成処理を行い、電極層およびセラミックグリーンシート(抵抗層)が交互に多数積層された
図1に示す素子本体4が形成される。
【0032】
上記のようにして得られた素子本体4の両端面に、例えばバレル研磨やサンドブラストなどにより端面研磨を施し、下地電極層としてペースト電極膜を塗布して焼成し、下地電極層の表面に、めっき処理を行うことで、端子電極6,8を形成する。
【0033】
次に、端子電極6,8の表面に対し、金属箔を熱圧着などすることで接続用電極16,18が接合され、
図1に示す積層チップバリスタ2が形成される。
【0034】
回路基板埋め込み工程
次に、
図3A〜
図3Jを用いて、上述した積層チップバリスタ2を回路基板に埋め込む工程について詳述する。
まず、バリスタ内蔵用孔21が形成された樹脂製の回路基板20を準備し、バリスタ内蔵用孔21に、上述した積層チップバリスタ2を配置する(
図3Aに示す)。バリスタ内蔵用孔21のサイズは特に限定されないが、少なくとも積層チップバリスタ2を収容できるサイズであればよい。バリスタ内蔵用孔21のサイズが比較的大きい場合には、回路基板20に複数の積層チップバリスタ2をバリスタ内蔵用孔21に収容することができる。
【0035】
次に、
図3Bに示すように、積層チップバリスタ2が配置されたバリスタ内蔵用孔21に樹脂22aを埋め込む。樹脂22aとしては、エポキシ樹脂などを用いることができる。その後で、回路基板20の表面20aおよび埋め込み樹脂22aの表面に、たとえば樹脂フィルムを貼り付けることにより、絶縁膜22bを形成する。絶縁膜22bも、エポキシ樹脂などで構成することができる。あるいは、スピンコート、塗工などにより、バリスタ内蔵用孔21を樹脂で埋めると共に、回路基板20の表面に樹脂膜を同時に形成しても良い。
【0036】
次に、
図3Cに示すように、レーザ、ドリル、エッチングなどにより、
図3Bに示す樹脂層22aおよび絶縁膜22bにスルーホール23を形成する。スルーホール23は、積層チップバリスタ2の接続用電極16,18の上側に形成される。この場合に、接続用電極16,18は、少なくともスルーホール23に対応する位置であって、
図2に示すように、端子電極6,8の4側面のうちの1側面である側面部分6b1,8b1にのみ形成されている。
【0037】
次に、
図3Dに示すように、絶縁膜22aおよびスルーホール23の表面を、例えばエッチング液に浸漬することにより、エッチング液24でケミカルエッチングを行う。エッチング液24としては、過酸化水素/硫酸系エッチング液、フッ化水素などを用いることができる。これにより、絶縁膜22aおよびスルーホール23の表面が粗面化される。ケミカルエッチングなどの化学的な処理を行っても、接続用電極16,18は、少なくともスルーホール23に対応する位置にあり、また、ガラス成分を含まない金属で構成される接続用電極16,18は、エッチング液24でエッチングされ難い。
【0038】
その後、
図3Eに示すように、粗面化された絶縁膜・スルーホールの表面25に、無電解めっきにより無電解めっき膜26を形成する。本実施形態では、接続用電極16,18が金属で構成されているため、無電解めっき処理を行っても、接続用電極16,18が浸食され難い。無電解めっき膜26を形成することにより、
図3Fに示すように、無電解めっき膜26の表面に電解めっきを行うことができ、無電解めっき膜と電解めっき膜とから成るめっき膜27が形成される。これにより、接続用電極は外部回路導体のめっき膜27と直接、物理的および電気的接続を確保することが可能となる。スルーホール23に埋め込まれるめっき膜27が銅または銅合金で構成される場合には、接続用電極16,18も同様な銅または銅合金で構成されることが好ましい。
【0039】
次に、
図3Gに示すように、めっき膜27の表面に、レジスト膜28,28を形成する。レジスト膜28,28は、端子電極16,18の上方に形成される。レジスト膜は、たとえば、感光性レジストを全面に塗布し、所定のパターンのマスクを介して露光した後、現像するいわゆるフォトパターニング法を用いて形成することができる。
【0040】
そして、
図3Hに示すように、たとえばドライエッチングによって、レジスト膜28,28が形成されていない部分のめっき膜27を除去することにより、めっき膜27の一部27aが残る。めっき膜27の一部27aは、その後、回路接続電極36,38となる。剥離液などの処理によってレジスト膜28,28を剥離させる(
図3I)。
【0041】
最後に、
図3Jに示すように、樹脂29を塗布し、加熱・加圧処理を行うことにより、回路基板20の上側に樹脂膜が形成される。これにより、積層チップバリスタ2の内部電極層12は、端子電極6,8、接続用電極16,18、回路接続電極36,38を介して、確実に外部回路導体と電気的に接続可能である。
【0042】
本実施形態の積層型チップ部品2の接続用電極16,18は、ガラス成分を含んでおらず、金属で構成されている。すなわち、接続用電極16,18が、実質的に導電性成分のみで構成される。したがって、積層型チップ部品2を回路基板20の内部に埋め込む際に、たとえば接続用電極16,18が形成された面を上側にして配置すれば、上側からスルーホール23を形成する際にレーザやドリルなどの物理的処理や、スルーホール23を形成した後でケミカルエッチングなどの化学的処理を行っても、接続用電極16,18にはダメージが少ない。
【0043】
仮に接続用電極16,18が、レーザなどの物理的処理や、ケミカルエッチングなどの化学的処理により浸食されたとしても、接続用電極16,18は、表面からほぼ均等に少しずつ、接続用電極16,18の厚みが減少していき、犠牲膜となる。また、接続用電極16,18の厚さt1が5μm以上あれば、犠牲膜としての効果が向上し、接続用電極16,18が膜状に残っているので、端子電極6,8がダメージを受けることがない。したがって、本実施形態の積層型チップ部品2では、端子電極6,8がダメージを受けるおそれが少なく、素子本体4がダメージを受けることはない。よって、積層型チップ部品2を回路基板20に埋め込んだ場合に、回路基板20に埋め込まれた素子本体2の端子電極6,9に設けられた接続用電極16,18と外部回路導体を構成する回路接続電極36,38の金属との間で、良好に物理的接続を図れると共に、低抵抗な電気的接続を確保することが可能となる。
【0044】
なお、本実施形態において、積層型チップ部品2を回路基板20に埋め込む場合(回路基板埋め込み型)には、端子電極6,8を、ガラス成分を含むペースト膜のみで構成することも可能である。積層型チップ部品を回路基板に埋め込んで使用する場合には、端子電極6,8は、導電性を確保さえできればよいので、端子電極6,8の厚さt0を、たとえば1〜10μmと薄く形成することが可能である。したがって、端子電極6,8を薄く形成することが可能となり、より小型の積層型チップ部品2を回路基板20に埋め込むことができ、積層型チップ部品2の集積化を行いやすい。また、端子電極6,8の製造工程を簡略化することが可能になり、製造コストの低減にも寄与する。
【0045】
また、本実施形態では、端子電極6,8がガラス成分を含む電極層を有するので、端子電極6,8の素子本体4への密着性が向上し、内部電極層12との接続を確実にすることができる。
【0046】
さらに、本実施形態では、接続用電極16,18が、金属箔で構成されているので、金属箔を端子電極16,18の表面に熱圧着などの方法により接合するのみで済むので、製造が容易である。
【0047】
上述した実施形態では、接続用電極16,18は、端子電極6,8の第1側面部分6b1,8b1に形成される例を示したが、これに限定されない。すなわち、第1側面部分6b1,8b1〜第4側面部分6b4,8b4のいずれかの面にそれぞれ接続用電極16,18が形成されていてもよい。さらに、接続用電極16,18は、端子電極6,8の端面部分6a,8aに形成されていてもよい。
【0048】
接続用電極16,18を形成する面を自由に選択することで、回路基板20のパターンに応じて、設計の自由度を高めることができる。また、接続用電極16,18は、連続する2面(または3面以上)にまたがって形成されていても良い。端子電極6,8が金属箔で構成される場合には、非常に薄い箔なので、端子電極6,8を形成する際に、金属箔が目的とした面以外の他の面にまたがっても良い。
【0049】
第2実施形態
図4Aおよび
図4Bに示すように、本実施形態の積層チップバリスタ2aは、接続用電極としてリング状接続用電極30が装着してあること以外は、上述した第1実施形態と同様であり、重複する説明を省略する。
【0050】
本実施形態では、
図4Aに示すように、積層チップバリスタ2aの一方の端子電極6を、リング状接続用電極30の嵌合孔30aに嵌め込む。また、積層チップバリスタ2aの他方の端子電極8も、リング状接続用電極30の嵌合孔30aに嵌め込む。その後、端子電極6,8とリング状接続用電極30とを、たとえば熱圧着、導電性接着剤などにより接合する。その結果、側面部分6b1〜6b4,8b1〜8b4が、それぞれ、リング状接続用電極30の内面に接続される。これにより、
図4Bに示す積層チップバリスタ2aが形成される。
【0051】
リング状接続用電極30は、5μm以上の厚みを有していることが好ましく、たとえば断面矩形リング状の金属チューブを所定長さに切断することにより形成される。リング状接続用電極30は、第1実施形態と同様に、好ましくは、金属で構成されている。金属で構成されたリング状接続用電極30は、実質的に導電性成分のみで構成される。リング状接続用電極30を構成する成分としては、たとえば、銅、ニッケル、銀、金、パラジウム、またはこれらの合金を使用することができる。
【0052】
第3実施形態
図5に示すように、本実施形態の積層チップバリスタ2bは、接続用電極が接続用めっき膜46,48で構成される以外は、上述した第1実施形態と同様であり、重複する説明を省略する。
【0053】
本実施形態では、
図5に示すように、各端子電極6,8における略同一平面上に位置する一対の第1側面部分6b1,8b1の表面に、それぞれ部分めっきなどにより、接続用めっき膜46,48が形成されている。一対の第1側面部分6b1,8b1の表面に接続用めっき膜46,48を形成するには、たとえば、積層チップバリスタ2の一対の第1側面部分6b1,8b1のみが無電解めっき液に浸されるようにすれば良い。
図5に示す接続用めっき膜46,48の厚さt1は、上述した実施形態と同様に、5μm以上を有していることが好ましい。また、接続用めっき膜46,48を構成する成分も、第1実施形態と同様に、好ましくは、金属で構成されている。本実施形態では、各端子電極6,8の全表面にはめっき膜を形成しないので、第1側面部分6b1,8b1のみにめっき膜46,48の厚みが5μm以上になるようにめっき処理を行っても、素子本体へのダメージは少ない。
【0054】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば、上述した実施形態では、積層チップバリスタを例に説明を行ったが、これに限定されず、本発明の構造が適用される積層型チップ部品としては、積層チップコンデンサ、およびバリスタと同様の半導体セラミックの積層チップNTCサーミスタ、積層チップPTCサーミスタなどであってもよい。