(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-07
(45)【発行日】2024-10-16
(54)【発明の名称】チップ部品
(51)【国際特許分類】
H01C 1/016 20060101AFI20241008BHJP
H01C 7/00 20060101ALI20241008BHJP
【ＦＩ】
H01C1/016
H01C7/00 110
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021013283
(22)【出願日】2021-01-29
(65)【公開番号】P2022116877
(43)【公開日】2022-08-10
【審査請求日】2023-11-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000105350
【氏名又は名称】ＫＯＡ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000442
【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】赤羽 泰
【審査官】田中 晃洋
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１５０２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１７０７４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２２３４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５９－０６１５０３（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｃ １／０１６
Ｈ０１Ｃ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直方体形状の絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた機能素子と、
前記絶縁基板の裏面における長手方向両端部に厚膜形成された導電性粒子を含有する合成樹脂からなる一対の裏面電極と、
前記絶縁基板の長手方向両端面に設けられて前記機能素子と前記裏面電極を電気的に接続する一対の端面電極と、
を備え、
前記裏面電極は、前記絶縁基板の端面から離れた内方側に位置する平面視矩形状の第１電極部と、前記絶縁基板の端面と前記第１電極部との間に存する切欠き部を挟んで前記絶縁基板の短手方向に分断配列された複数の第２電極部とで構成されており、
前記第１電極部の最大高さが前記第２電極部の最大高さよりも高く設定されていることを特徴とするチップ部品。
【請求項2】
前記第１電極部の前記絶縁基板の長手方向に沿った断面形状は、両端部に対して中央部が厚いアーチ形状である、ことを特徴とする請求項１に記載のチップ部品。
【請求項3】
前記裏面電極は、前記第１電極部と前記第２電極部を１回の印刷塗布で形成した単層構造である、ことを特徴とする請求項２に記載のチップ部品。
【請求項4】
前記裏面電極の平面形状は、前記第１電極部と２つの前記第２電極部が前記切欠き部を囲むように連続するチャンネル形状である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のチップ部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路基板のランドに半田接合される面実装タイプのチップ部品に関する。
【背景技術】
【0002】
チップ部品の一例であるチップ抵抗器は、直方体形状の絶縁基板と、絶縁基板の主面（表面）に所定間隔を存して対向配置された一対の表面電極と、対をなす表面電極どうしを橋絡する抵抗体と、抵抗体を覆う保護層と、絶縁基板の裏面に所定間隔を存して対向配置された一対の裏面電極と、表面電極と裏面電極を橋絡するように絶縁基板の両端面に形成された一対の端面電極と、これら端面電極の外表面にめっき処理を施して形成された一対の外部電極等によって主に構成されている。
【0003】
このように構成されたチップ抵抗器は、回路基板に設けられたランド上に裏面電極を搭載して半田接合することで面実装されるが、実装後にチップ抵抗器への熱環境の変化が繰り返される（以後ヒートショックと呼ぶ）と、この半田接合部が熱応力で損傷してクラックを生じやすくなる。そして、半田接合部にヒートショックによるクラックが生じると、半田接合部はチップ抵抗器の裏面電極と回路基板のランドとを電気的かつ機械的に接続する箇所であるため、最悪の場合は導通不良に至ることもある。
【0004】
そこで従来より、特許文献１に記載されているように、裏面電極を焼成銀からなる第１電極層と、この第１電極層のエッジ部から外れた位置に積層された焼成銀からなる第２電極層とで構成し、このような裏面電極を覆う外部電極に対して半田接合を行うようにしたチップ抵抗器が提案されている。かかる従来のチップ抵抗器では、第２電極層の側面から第１電極層の表面に至る部分に段差が形成され、この段差に対応する段差部分が外部電極にも形成されるため、半田接合部の厚みを段差部分で増大させて熱応力を緩和するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１３－７４０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載されたチップ抵抗器では、裏面電極の段差部分で半田の厚みを増大させることにより、半田の可撓性を利用してヒートショック時の熱応力を緩和するようにしている。ただし、半田の硬さ（ヤング率）は半田材料の組成によって様々であり、チップ抵抗器が高強度半田を用いて実装された場合、その材質によって剛直な半田接合となるため、ヒートショック時の熱応力が半田で吸収されずに裏面電極に伝わってしまい、裏面電極が絶縁基板から剥離するという問題が発生する。
【0007】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートショック耐性の高いチップ部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成するために、本発明に係るチップ部品は、直方体形状の絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に設けられた機能素子と、前記絶縁基板の裏面における長手方向両端部に厚膜形成された導電性粒子を含有する合成樹脂からなる一対の裏面電極と、前記絶縁基板の長手方向両端面に設けられて前記機能素子と前記裏面電極を電気的に接続する一対の端面電極と、を備え、前記裏面電極は、前記絶縁基板の端面から離れた内方側に位置する平面視矩形状の第１電極部と、前記絶縁基板の端面と前記第１電極部との間に存する切欠き部を挟んで前記絶縁基板の短手方向に分断配列された複数の第２電極部とで構成されており、前記第１電極部の最大高さが前記第２電極部の最大高さよりも高く設定されていることを特徴としている。
【0009】
このように構成されたチップ部品では、樹脂材料からなる裏面電極が、絶縁基板の端面から離れた内方側に位置する平面視矩形状の第１電極部と、絶縁基板の端面と第１電極部との間に存する切欠き部を挟んで絶縁基板の短手方向に分断配列された複数の第２電極部とを有し、第１電極部の最大高さが第２電極部の最大高さよりも高く設定されているため、ヒートショック時の熱応力が半田で吸収されずに裏面電極に伝わった場合でも、裏面電極内で厚みのある第１電極部の可撓性によって熱応力を緩和することができる。また、複数の第２電極部の間に絶縁基板の端面に繋がる切欠き部が存在するため、チップ部品が多数個取りされる大判基板を分割溝に沿って容易にブレイク（分割）することができる。
【0010】
上記の構成において、第１電極部の絶縁基板の長手方向に沿った断面形状は、両端部に対して中央部が厚いアーチ形状であることが好ましく、このようなアーチ形状の第１電極部は、裏面電極の材料である樹脂ペーストの表面張力を利用して容易に形成することができる。
【0011】
この場合において、樹脂ペーストを複数回に分けて印刷塗布することにより、裏面電極の第１電極部と第２電極部を形成するようにしても良いが、裏面電極が第１電極部と第２電極部を１回の印刷塗布で形成した単層構造であることが好ましい。
【0012】
また、上記の構成において、裏面電極の平面形状は、３つ以上の第２電極部間にそれぞれ切欠き部が介在する櫛歯状であっても良いが、第１電極部と２つの第２電極部が切欠き部を囲むように連続するチャンネル形状であることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ヒートショック耐性の高いチップ部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態に係るチップ抵抗器の平面図である。
【図4】該チップ抵抗器に備えられる裏面電極を示す説明図である。
【図5】該チップ抵抗器の製造工程を示す断面図である。
【図6】該チップ抵抗器の製造工程を示す断面図である。
【図7】該チップ抵抗器の製造工程を示すフローチャートである。
【図8】該チップ抵抗器の実装状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
【0016】
図１～図３に示すように、チップ部品であるチップ抵抗器１は、直方体形状の絶縁基板２と、この絶縁基板２の裏面（図１では下面）の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極３と、絶縁基板２の表面（図１では上面）の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極４と、これら一対の表面電極４に両端部を重ね合わせて絶縁基板２の表面に設けられた抵抗体５と、裏面電極３と表面電極４を橋絡するように絶縁基板２の長手方向両端面に断面コの字状に設けられた一対の端面電極６と、抵抗体５を被覆する２層構造の保護層（アンダーコート層７およびオーバーコート層８）と、端面電極６と裏面電極３の外表面にめっき処理を施して形成された一対の２層構造の外部電極（Ｎｉめっき層およびＳｎめっき層）９とによって構成されている。
【0017】
【0018】
一対の裏面電極３は、ＡｇやＮｉやカーボン等の導電性粒子を含有する樹脂ペーストを大判基板の裏面にスクリーン印刷して加熱硬化させたものである。詳細については後述するが、裏面電極３は、絶縁基板２の端面から離れた内方側に位置する平面視矩形状の第１電極部３ａと、絶縁基板２の端面と第１電極部３ａとの間に位置する第２電極部３ｂとを有しており、第１電極部３ａの最大高さは第２電極部３ｂの最大高さに比べて高くなっている。
【0019】
一対の表面電極４は、Ａｇ系ペーストを大判基板の表面にスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものである。
【0020】
機能素子である抵抗体５は、酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストを大判基板の表面にスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、この抵抗体５の長手方向の両端部は一対の表面電極４に重なっている。図示省略されているが、抵抗体５には抵抗値を調整するためのトリミング溝が形成されている。
【0021】
一対の端面電極６は、ニッケル（Ｎｉ）／クロム（Ｃｒ）等をスバッタリングすることによって形成されたものであり、これら端面電極９６よって絶縁基板２の端面を介して離間する裏面電極３と表面電極４とが導通されている。なお、端面電極６は表面電極４とオーバーコート層８との境界位置を超えてオーバーコート層８の側端部まで延びており、オーバーコート層８の平坦状の上面は端面電極６に覆われずに露出している。
【0022】
アンダーコート層７とオーバーコート層８は２層構造の保護膜を構成するものである。アンダーコート層７はガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、このアンダーコート層７はトリミング溝を形成する前に抵抗体５を覆うように形成されている。オーバーコート層８はエポキシ樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化（焼付け）させたものであり、オーバーコート層８はトリミング溝を形成した後のアンダーコート層７を覆うように形成されている。
【0023】
一対の外部電極９は、バリヤー層と外部接続層の２層構造からなり、そのうちバリヤー層は電解めっきによって形成されたＮｉめっき層であり、外部接続層は電解めっきによって形成されたＳｎめっき層である。これら外部電極９は、端面電極６の表面全体と該端面電極６から露出する裏面電極３とを覆っている。
【0024】
図４は、絶縁基板２の裏面に形成された裏面電極３を示す説明図であり、裏面電極３の形状を分かりやすくするために端面電極６と外部電極９は省略されている。図４に示すように、裏面電極３は、平面的に見るとチャンネル形状（コの字形状）に形成されており、絶縁基板２の端面から離れた内方側に位置する平面視矩形状の第１電極部３ａと、絶縁基板２の端面と第１電極部３ａとの間に存する切欠き部３ｃを挟んで絶縁基板２の短手方向に分断配列された２つの第２電極部３ｂとを有している。切欠き部３ｃは裏面電極３の樹脂材料が印刷形成されない非塗布部であり、この切欠き部３ｃを囲むように、第１電極部３ａと２つの第２電極部３ｂとがコの字形状に連続している。
【0025】
ここで、第１電極部３ａにおける点線Ｓで囲まれた部分の断面形状は、絶縁基板２の長手方向に沿った両端部から中央部にかけて高さが徐々に厚くなるアーチ形状（蒲鉾形）となっており、このアーチ形状によって第１電極部３ａの最大高さが第２電極部３ｂの厚みに比べて十分に厚いものとなっている。なお、このようなアーチ形状の第１電極部３ａは、裏面電極３の材料である樹脂ペーストを１回塗布することにより、樹脂ペーストの表面張力によって容易に形成することができる。
【0026】
次に、本実施形態に係るチップ抵抗器１の製造方法について、図５～図７を参照しながら説明する。ここで、図５と図６はチップ抵抗器１の製造工程を示す断面図、図７はチップ抵抗器１の製造工程を示すフローチャートである。
【0027】
まず、図７のステップＳ１に示すように、絶縁基板２が多数個取りされるシート状の大判基板２０Ａを準備する（大判基板の準備工程）。この大判基板２０Ａには格子状に延びる１次分割溝と２次分割溝（いずれも図示せず）が設けられており、これら両分割溝で区切られたマス目の１つ１つが１個分のチップ形成領域となる。なお、図５と図６には１個のチップ形成領域に対応する断面図が示されているが、実際は多数個分のチップ形成領域に相当する大判基板２０Ａに対して以下に説明する各工程が一括して行われる。
【0028】
すなわち、図７のステップＳ２において、大判基板２０Ａの表面における２次分割溝で挟まれた領域内に、各１次分割溝を跨ぐようにＡｇ系ペーストをスクリーン印刷し、これを乾燥・焼成することにより、図５（ａ）に示すように、大判基板２０Ａの表面にチップ形成領域を挟んで対向する表面電極４を形成する（表面電極形成工程）。
【0029】
次に、図７のステップＳ３において、大判基板１０の表面に酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成することにより、図５（ｂ）に示すように、対をなす表面電極４間に跨る抵抗体５を形成する（抵抗体形成工程）。
【0030】
次に、図７のステップＳ４において、ガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成することにより、図５（ｃ）に示すように、抵抗体５を覆うアンダーコート層７を形成する（アンダーコート層形成工程）。しかる後、このアンダーコート層７の上から抵抗体５に不図示のトリミング溝を形成して抵抗値を調整する。
【0031】
次に、図７のステップＳ５において、アンダーコート層７の上からエポキシ系樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化することにより、図５（ｄ）に示すように、表面電極４の一部と抵抗体５の全体を覆うオーバーコート層８を形成する（オーバーコート層形成工程）。これらアンダーコート層７とオーバーコート層８により、抵抗体５を被覆する２層構造の保護層が形成される。
【0032】
次に、図７のステップＳ６において、大判基板１０の裏面における２次分割溝で挟まれた領域内に、各１次分割溝を跨ぐように導電性粒子（例えばＡｇ）が含有された樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化することにより、図５（ｅ）に示すように、大判基板２０Ａの裏面における各チップ形成領域に１次分割溝を挟んで対向する裏面電極３を形成する（裏面電極形成工程）。
【0033】
この裏面電極３は、図４に示すように、１次分割溝から離れたチップ形成領域の内方側に位置する第１電極部３ａと、１次分割溝と第１電極部３ａとの間に存する切欠き部３ｃを挟んで２次分割溝に沿って分断配列された２つの第２電極部３ｂとを有しており、各チップ形成領域の長手方向両端部にチャンネル形（コの字形状）の平面形状として形成される。すなわち、切欠き部３ｃは樹脂ペーストが印刷形成されない非塗布部であり、この切欠き部３ｃを囲むように、互いに平行に延びる２つの第２電極部３ｂと第１電極部３ａとがコの字形状に連続している。そして、このような形状の裏面電極３は、樹脂ペーストを１回塗布しただけの単層構造であっても、樹脂ペーストの表面張力により第１電極部３ａの最大高さが第２電極部３ｂの最大高さに比べて高くなる。
【0034】
これまでの工程は大判基板２０Ａに対する一括処理であるが、次に、大判基板２０Ａを１次分割溝に沿って１次ブレイク（１次分割）して短冊状基板２０Ｂを得る。その際、裏面電極３の両第２電極部３ｂ間に樹脂ペーストの非塗布部である切欠き部３ｃが形成されており、この切欠き部３ｃが１次分割溝上に位置しているため、大判基板２０Ａを１次ブレイクする際のブレイク性を高めることができる。
【0035】
しかる後、図７のステップＳ７において、この短冊状基板２０Ｂの分割面にＮｉ－Ｃｒをスパッタリングすることにより、図６（ｆ）に示すように、短冊状基板２０Ｂの両端面に表面電極４と裏面電極３間を導通する端面電極６を形成する（端面電極形成工程）。なお、この端面電極６により、切欠き部３ｃから露出する短冊状基板２０Ｂの裏面と、裏面電極３の第１電極部３ａを除く両第２電極部３ｂがそれぞれ被覆される。
【0036】
次に、短冊状基板２０Ｂを２次分割溝に沿って２次ブレイク（２次分割）することにより、チップ抵抗器１と同等の大きさのチップ単体２０Ｃを得る。
【0037】
最後に、図７のステップＳ８において、個片化されたチップ単体２０Ｃに対して電解めっきを施し、図６（ｇ）に示すように、端面電極６の表面全体と裏面電極３の第１電極部３ａの表面にＮｉめっき層とＳｎめっき層からなる外部電極９を形成する（外部電極形成工程）。これにより、図１～図３に示すようなチップ抵抗器１が完成する。
【0038】
図８は、上記のごとく構成されたチップ抵抗器１の実装状態を示す断面図である。図８に示すように、チップ抵抗器１は、回路基板３０に設けられたランド３１上に裏面電極３を下に向けた姿勢で搭載され、端面電極６と裏面電極３に被着された一対の外部電極９を対応するランド３１にそれぞれ半田３２を介して接合することによって面実装される。
【0039】
本実施形態に係る実装構造においては、絶縁基板２の裏面における一対の外部電極９の離間距離Ｌ１が一対のランド３１の離間距離Ｌ２よりも短く設定されているため、裏面電極３の最大肉厚部である第１電極部３ａの中央部が対応するランド３１の内側端部のほぼ真上に位置し、第１電極部３ａの最大肉厚部よりも内側部分が対応するランド３１よりも内方側に突出するようになっている。これにより、チップ抵抗器１を回路基板３０のランド３１に半田接合する際に、溶融半田が第１電極部３ａの肉厚部分によって受け止められ、ランド３１の内側端部よりも内方に離れた位置にある裏面電極３の内側端部に溶融半田は這い上がらなくなる。このように、ヒートショック時の熱応力が集中するランド３１の内側端部に第１電極部３ａの肉厚部分を位置させ、樹脂材料からなる第１電極部３ａの肉厚部分の可撓性を利用して熱応力を吸収するようにしたので、ヤング率が大きい高強度半田を用いて半田接合した場合でも、ヒートショック時の熱応力によって裏面電極が絶縁基板から剥離してしまうことを確実に防止することができる。
【0040】
以上説明したように、本実施形態に係るチップ抵抗器１では、導電性粒子を含有する樹脂材料からなる裏面電極３が、絶縁基板２の端面から離れた内方側に位置する平面視矩形状の第１電極部３ａと、絶縁基板２の端面と第１電極部３ａとの間に存する切欠き部３ｃを挟んで絶縁基板２の短手方向に分断配列された２つの第２電極部３ｂとを有し、全体的にチャンネル形状（コの字形状）に形成されていると共に、第１電極部３ａの最大高さが第２電極部３ｂの最大高さよりも高く設定されているため、ヒートショック時の熱応力が半田３２で吸収されずに裏面電極３に伝わった場合でも、裏面電極３内で厚みのある第１電極部３ａの可撓性によって熱応力を緩和することができる。
【0041】
また、２つの第２電極部３ｂの間に絶縁基板２の端面に繋がる切欠き部３ｃが存在するため、大判基板２０Ａからチップ抵抗器１を多数個取りする製造工程において、大判基板２０Ａを１次分割溝に沿って短冊状基板２０Ｂに１次ブレイクする際のブレイク性を高めることができる。
【0042】
また、本実施形態に係るチップ抵抗器１の実装構造では、上記構成のチップ抵抗器１が回路基板３０に設けられた一対のランド３１上に一対の裏面電極３を下に向けた姿勢で搭載されていると共に、端面電極６と裏面電極３に被着された一対の外部電極９が半田３２を介して対応するランド３１に接続されており、裏面電極３の第１電極部３ａの一部が対応するランド３１よりも内方側に突出しているため、溶融半田が第１電極部３ａの肉厚部分によって受け止められて裏面電極３の内側端部に這い上がらなくなる。このように、ヒートショック時の熱応力が集中するランド３１の内側端部の位置に第１電極部３ａの肉厚部分を位置させることにより、樹脂材料からなる第１電極部３ａの肉厚部分の可撓性を利用して熱応力を吸収するようにしたので、半田３２として高強度半田を用いた場合でも、ヒートショック時の熱応力によって裏面電極３が絶縁基板２から剥離してしまうことを確実に防止することができる。
【0043】
なお、上記実施形態では、裏面電極３を第１電極部３ａと２つの第２電極部３ｂが切欠き部３ｃを囲むように連続するチャンネル形状（コの字形状）とした場合について説明したが、裏面電極３の平面形状はこれに限定されず、３つ以上の第２電極部３ｂ間にそれぞれ切欠き部３ｃが介在する櫛歯状であっても良い。
【0044】
また、上記実施形態では、機能素子として抵抗体を有するチップ抵抗器に本発明を適用したものについて説明したが、抵抗体以外の機能素子、例えばインダクタやコンデンサ等を有するチップ部品にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【0045】
１ チップ抵抗器（チップ部品）
２ 絶縁基板
３ 裏面電極
３ａ 第１電極部
３ｂ 第２電極部
３ｃ 切欠き部
４ 表面電極
５ 抵抗体（機能素子）
６ 端面電極
７ アンダーコート層
８ オーバーコート層
９ 外部電極
２０Ａ 大判基板
２０Ｂ 短冊状基板
２０Ｃ チップ単体
３０ 回路基板
３１ ランド
３２ 半田
２ 絶縁基板
３ 裏面電極
３ａ 第１電極部
３ｂ 第２電極部
３ｃ 切欠き部
４ 表面電極
５ 抵抗体（機能素子）
６ 端面電極
７ アンダーコート層
８ オーバーコート層
９ 外部電極
２０Ａ 大判基板
２０Ｂ 短冊状基板
２０Ｃ チップ単体
３０ 回路基板
３１ ランド
３２ 半田
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
