JP2009267079A - 電子部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】絶縁層が積層されて構成されている電子部品において、内部電極と外部電極との短絡が発生することを抑制する。
【解決手段】積層体16は、複数の絶縁層30が積層されて構成されている。コイル電極40は、絶縁層30と共に積層されている。外部電極20は、コイル電極40と電気的に接続されていない電極であって、積層体16の表面に形成されている。絶縁体60は、z軸方向から平面視したときに外部電極20とコイル電極40とが最も近づく領域Aにおいて、互いに隣接する絶縁層30の境界を積層方向に横切るように延在している。
【選択図】図4

Description

本発明は、電子部品に関し、絶縁層と内部電極とが積層されてなる電子部品に関する。
従来の電子部品として、特許文献1に記載の高周波コイルが知られている。該高周波コイルでは、磁性体基板の主面上にコイル導体が形成され、樹脂からなる絶縁膜によって該コイル導体の上部が覆われている。更に、該絶縁膜の上部は、磁性体が混入された樹脂により覆われている。これにより、該高周波コイルでは、コイル導体が磁性体により被覆されるため、磁束の漏れがなくなり、シールド効果が大きくなる。
しかしながら、前記高周波コイルでは、以下に説明するように、エレクトロマイグレーションにより、高周波コイルに設けられたコイル電極と外部電極とが短絡するという問題がある。より詳細には、水分や電流等により、コイル電極を構成する金属が陽イオンに変化する。このような陽イオンは、高周波コイルの2つの外部電極間に電圧が印加されると、2つの外部電極間に発生する電界によって、磁性体基板と絶縁層との境界面を伝って、電位の低い方の外部電極へと移動する。その結果、コイル電極と外部電極との間に電流経路が形成され、コイル電極と外部電極とが短絡してしまう。
特開平4−209507号公報
そこで、本発明の目的は、絶縁層が積層されて構成されている電子部品において、内部電極と外部電極との短絡が発生することを抑制することである。
本発明の一形態に係る電子部品は、複数の第1の絶縁層が積層されて構成されている第1の積層体と、前記第1の絶縁層と共に積層されている第1の内部電極と、前記第1の内部電極と電気的に接続されていない電極であって、前記第1の積層体の表面に形成されている第1の外部電極と、積層方向から平面視したときに前記第1の外部電極と前記第1の内部電極とが最も近づく位置において、互いに隣接する前記第1の絶縁層の境界を積層方向に横切るように延在している絶縁体と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、第1の内部電極を構成する金属原子が陽イオンに変化し、該陽イオンが電界により第1の外部電極側へと移動したとしても、絶縁体によりその移動が遮られてしまう。その結果、第1の内部電極と第1の外部電極との間に電流経路が形成されることがなくなり、エレクトロマイグレーションによる第1の電極と第1の外部電極との短絡の発生が防止される。
以下に、本発明の一実施形態に係る電子部品について図面を参照しながら説明する。
(電子部品の構成について)
図1は、一実施形態に係る電子部品10の外観斜視図である。図2は、一実施形態に係る積層体12の分解斜視図である。図3は、電子部品10の等価回路図である。以下、電子部品10の積層方向をz軸方向と定義し、電子部品10の長辺に沿った方向をx軸方向と定義し、電子部品10の短辺に沿った方向をy軸方向と定義する。
図1に示す電子部品10は、積層体12、外部電極18a,18b,20及び接続電極22を備えている。また、積層体12は、直方体形状を有し、積層体14と積層体16とが積層されて構成されている。
積層体14は、表面の凹凸が15μm以下であるLTCC(Low Temperature Co−fired Ceramics)基板である。該積層体14は、内部にコンデンサCを内蔵している。以下に、積層体14について、図2を参照しながら詳細に説明する。
積層体14は、コンデンサCを内蔵しており、絶縁層32a〜32l、及び、絶縁層32a〜32lと共に積層されるコンデンサ電極50a〜50fにより構成されている。
絶縁層32a〜32lは、例えば、誘電体材料からなる矩形状の層である。なお、絶縁層32a〜32lは、12枚記載されているが、12枚以上であってもよい。そのため、図2では、絶縁層32fと絶縁層32gとの間を点線で繋いで、絶縁層32fと絶縁層32gとの間に更なる絶縁層32が設けられていてもよいことを示している。
コンデンサ電極50a〜50fはそれぞれ、絶縁層32d〜32iの主面上に、例えば、Ag又はPdを主成分とした導電性材料により形成される。コンデンサ電極50a〜50fはそれぞれ、矩形状を有しており、引き出し部52a〜52fを有している。引き出し部52a〜52fは、y軸方向の手前側の辺とy軸方向の奥側の辺とに交互に引き出されている。コンデンサ電極50a〜50fは、絶縁層32a〜32lがz軸方向の上からこの順に積層されることにより、z軸方向の上からこの順に積層され、z軸方向に対向するもの同士でコンデンサCを構成している。
積層体16は、積層体14に対して積層され、コイルL1,L2を内蔵している。積層体16は、z軸方向から平面視したときに、積層体14よりも小さくなるように形成されている。以下に、積層体16について、図2を参照しながら詳細に説明する。
積層体14は、絶縁層30a〜30g、及び、絶縁層30a〜30gと共に積層されるコイル電極40a〜40d,44a〜44dにより構成されている。絶縁層30a〜30gは、例えば、ポリイミド樹脂等の絶縁性材料からなる矩形状の層である。該絶縁層30a〜30gは、z軸方向から平面視した場合に、積層体14よりも小さく形成されている。これにより、積層体14は、絶縁層30a〜30gの四辺からはみ出した状態となっている。
コイル電極40a〜40dはそれぞれ、絶縁層30d〜30gの主面上に、例えば、Ag又はPdを主成分とした導電性材料により形成される。同様に、コイル電極44a〜44dはそれぞれ、絶縁層30d〜30gの主面上に、コイル電極40a〜40dとx軸方向に並ぶように、例えば、Ag又はPdを主成分とした導電性材料により形成される。コイル電極40a〜40d,44a〜44dは、それぞれ線状電極が折り曲げられることによって、渦巻き形状をなしている。
コイル40a,44aはそれぞれ、その一端において引き出し部42a,46aを有している。引き出し部42aは、x軸方向の左側の辺に引き出されており、引き出し部46bは、x軸方向の右側の辺に引き出されている。コイル電極40dとコイル44dとの間には、引き出し部48が設けられている。引き出し部48の一端は、y軸方向の手前側の辺に引き出されている。
ビア導体b1〜b3はそれぞれ、絶縁層30d〜30fをz軸方向に貫通するように形成されている。同様に、ビア導体b4〜b6もそれぞれ、絶縁層30d〜30fをz軸方向に貫通するように形成されている。
コイル電極40a〜40dは、絶縁層30a〜30gがz軸方向の上からこの順に積層されることにより、z軸方向の上からこの順に積層され、隣り合うもの同士でビア導体b1〜b3により接続されることにより、コイルL1を構成している。同様に、コイル電極44a〜44dは、絶縁層30a〜30gがz軸方向の上からこの順に積層されることにより、z軸方向の上からこの順に積層され、隣り合うもの同士でビア導体b4〜b6により接続されることにより、コイルL2を構成している。そして、コイルL1とコイルL2とは、引き出し部48を介して直列接続されている。
外部電極18a,18bはそれぞれ、図1に示すように、積層体12のx軸方向の左右の側面(積層体12の表面)に形成され、図2に示す引き出し部42a,44aと電気的に接続されている。外部電極20は、図1に示すように、積層体12のy軸方向の奥側の側面(積層体12の表面)に形成され、図2に示す引き出し部52a,52c,52eと電気的に接続されている。接続電極22は、図1に示すように、積層体12のy軸方向の手前側の側面(積層体12の表面)に形成され、図2に示す引き出し部48,52b,52d,52fと電気的に接続されている。これにより、コンデンサCは、引き出し部48,52b,52d,52fを介して、コイルL1とコイルL2との間に接続されるようになる。その結果、電子部品10は、図3に示すようなT型LCノイズフィルタを構成するようになる。
ところで、電子部品10がT型LCノイズフィルタとして動作する場合には、外部電極18a,18bが信号電極として機能し、外部電極20がグランド電極として機能する。すなわち、外部電極18a,18bには、相対的に高い電位が印加され、外部電極20には、相対的に低い電位(接地電位)が印加される。そして、コイルL1,L2を構成するコイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20とは、絶縁層32d〜32hにより絶縁されているので、電気的に接続されていない状態となっている。そのため、コイル電極40a〜40d,44a〜44dの電位は、外部電極20の電位よりも高くなっている。
前記のようにコイル電極40a〜40d,44a〜44dの電位が外部電極20の電位よりも高くなっていると、エレクトロマイグレーションにより、コイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20とが短絡するという問題がある。より詳細には、水分や電流等により、コイル電極40a〜40d,44a〜44dを構成する金属が陽イオンに変化する。このような陽イオンは、電子部品10の外部電極18a,18b,20に電圧が印加されると、コイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20との間に発生する電界によって、絶縁層30c〜30gの境界面を伝って、電位の低い外部電極20側へと移動する。このような状態が長期間持続すると、コイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20との間に電流経路が形成され、コイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20とが短絡してしまうおそれがある。
そこで、電子部品10では、エレクトロマイグレーションによる短絡が発生しないように、積層体16内に絶縁体が設けられている。以下に、図4を参照しながら、該絶縁体について説明する。図4(a)は、電子部品10をz軸方向から平面視した透視図であり、図4(b)は、電子部品10をx軸方向から平面視した透視図である。図4(a)では、コイル電極40a,44aのみを記載した。また、図4(b)では、積層体14については一部のみを記載した。
電子部品10において、エレクトロマイグレーションによる短絡が最も発生し易い箇所は、図4(a)に示す領域Aである。領域Aは、z軸方向から平面視したときに、外部電極20とコイル電極40a〜40d,44a〜44dとが最も近づく位置である。該領域Aでは、外部電極20とコイル電極40a〜40d,44a〜44dとの距離が最も短くなるので、電子部品10内において電界が最も強くなる。そのため、領域Aでは、金属の陽イオンが、電界によりコイル電極40a〜40d,44a〜44dから外部電極20へと移動しやすい。すなわち、エレクトロマイグレーションによる短絡が発生し易い。
そこで、電子部品10では、図4に示すように、金属の陽イオンの移動を妨げるように、領域Aにおいて、互いに隣接する絶縁層30c〜30gの境界をz軸方向に横切るように延在する絶縁体60が設けられている。本実施形態に係る電子部品10では、絶縁体60は、図4(b)に示すように、z軸方向の最も上側に位置するコイル電極40aよりもz軸方向の上側から、z軸方向の最も下側に位置するコイル電極40dよりもz軸方向の下側まで、連続して延在している。また、絶縁体60は、図4(a)に示すように、x軸方向の上側の側面近傍からx軸方向の下側の側面近傍まで、x軸方向に連続して延在している。これにより、絶縁体60は、コイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20との間において、壁のように立っている。
(効果)
前記のような絶縁体60が設けられることにより、コイル電極40a〜40d,44a〜44dを構成する金属原子が陽イオンに変化し、該陽イオンが電界により外部電極20側へと移動したとしても、絶縁体60によりその移動が遮られてしまう。その結果、コイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20との間に電流経路が形成されることがなくなり、エレクトロマイグレーションによるコイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20との短絡の発生が防止される。
(製造方法について)
以下に、電子部品10の製造方法について図面を参照しながら説明する。図5及び図6は、電子部品10の製造時における工程断面図である。図7は、電子部品10のマザー積層体をz軸方向から平面視した図である。図5及び図6では、1個分の電子部品10の製造工程が示されているが、実際には、複数の電子部品10がマトリクス状に配置された状態で一括して製造されている。
まず、図2に示すような積層体14を作製する。より詳細には、所定の材料を原材料としてボールミルに投入し、湿式調合を行う。得られた混合物を乾燥してから粉砕し、得られた粉末を仮焼する。得られた仮焼粉末をボールミルにて湿式粉砕した後、乾燥してから解砕して、セラミック粉末を得る。
このセラミック粉末に対して結合剤と可塑剤、湿潤材、分散剤を加えてボールミルで混合を行い、その後、減圧により脱泡を行う。得られたセラミックスラリーをドクターブレード法により、シート状に形成して乾燥させ、絶縁層32a〜32lとなるべきセラミックグリーンシートを得る。
次に、絶縁層32d〜32iとなるべきセラミックグリーンシート上には、Ag,Pd,Cu,Auやこれらの合金などを主成分とする導電性ペーストがスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法などの方法で塗布されることにより、コンデンサ電極50a〜50fが形成される。
次に、各セラミックグリーンシートを積層する。具体的には、上から順に絶縁層32a〜32lを重ねて静水圧プレスなどにより圧着を行う。この後、焼成を施して、積層体14のマザー積層体が得られる。
次に、図5(a)に示すように、ポリイミド樹脂からなる絶縁層30gを、積層体14上にフォトリソグラフィにより形成する。この際、絶縁層30gにおいて、絶縁体60が形成されるべき位置に、孔Hを形成する。次に、図5(b)に示すように、絶縁層30g上に、Ag又はPdを主成分とした導電性材料からなる導電層40dA,44dAをスパッタリングや蒸着等のドライめっき法により形成する。
次に、導電層40dA,44dA上に感光性レジストを塗布、乾燥した後、この感光性レジストにマスクフィルムを当てて所望の部分を露光する。次に、感光性レジストを現像し、図5(c)に示すように、導電層40dA,44dAの不要な部分が露出した形状を有するレジストパターン70aを形成する。
次に、露出した部分の導電層40dA,44dAをエッチングにて除去した後、レジストパターン70aを除去することにより、図6(a)に示すように、コイル電極40d,44dを形成する。
次に、図6(b)に示すように、ポリイミド樹脂からなる絶縁層30fを、絶縁層30g及びコイル電極40d,44d上にフォトリソグラフィにより形成する。この際、絶縁層30fのビア導体b3,b6が形成されるべき位置に、ビアホールhを形成する。また、絶縁層30fにおいて、絶縁体60が形成されるべき位置に、孔Hを形成する。
次に、図6(c)に示すように、絶縁層30f上に、導電層40cA,44cAをドライめっき法により形成する。この際、ビアホールhに導電性材料が充填され、ビア導体b3,b6が形成される。この後、この導電層40cA,44cAには、図5(c)〜図6(c)を用いて説明した処理が施される。これにより、コイル電極40c,44c及び絶縁層30eが、絶縁層30f上に形成される。更に、図5(c)〜図6(c)を用いて説明した処理が繰り返されて、コイル電極40a,40b,44a,44b及び絶縁層30dが形成される。この後、コイル電極40a,44a及び絶縁層30d上にポリイミド樹脂からなる絶縁層30a〜30cが形成される。この際、孔Hにポリイミド樹脂が充填され、絶縁体60が形成される。
この後、積層体12のマザー積層体がダイサーによりカットされて、個々の積層体12に切り離される。この際、図7の点線部分に示すように、ダイサーが絶縁層30a〜30fが形成されていない部分を通過するように、マザー積層体をカットする。更に、カットした積層体12に対してバレルを施す。これにより、積層体12の角の面取りが行われる。
最後に、外部電極18a,18b,20及び接続電極22を形成する。具体的には、Ag及び樹脂からなる導電性ペーストを塗布し、硬化させて銀電極を形成する。次に、銀電極上にNiめっき及びSnめっきを施して、外部電極18a,18b,20及び接続電極22が形成される。以上の工程を経て、電子部品10が完成する。
以上のように、電子部品10のコイル電極40a〜40d,44a〜44dは、フォトリソグラフィにより作製される。フォトリソグラフィを用いることにより、線幅の狭いコイル電極40a〜40d,44a〜44dを形成できるようになる。その結果、コイル電極40a〜40d,44a〜44dの巻数を多くすることができ、電子部品10の積層数を抑えることが可能となる。
また、積層体12に対してバレルを施して、積層体12の角の面取りを行っているので、外部電極18a,18b,20及び接続電極22が積層体12の角において剥離することが抑制される。
また、絶縁層30a〜30gは、z軸方向から見たときに、積層体14よりも小さく形成されている。これにより、外部電極18a,18b,20及び接続電極22が、積層体12から剥がれることを効果的に抑制できる。以下に、図7及び図8を用いて説明する。図8は、電子部品10の積層体12の角近傍の拡大図である。
絶縁層30a〜30gを積層体12の全面に形成して、ダイサーによりカットした場合には、絶縁層30a〜30gのカット面においてポリイミドのひげが発生する。このようなポリイミドのひげが発生すると、精度よく外部電極18a,18b,20及び接続電極22を形成することが困難である。
これに対して、電子部品10では、ダイサーが通過する部分には、図7及び図8に示すように、絶縁層30a〜30gが形成されていない。そのため、電子部品10を切り分ける際に、前記のようなポリイミドのひげが発生しない。これにより、外部電極18a,18b,20及び接続電極22を精度よく形成することが可能となる。その結果、電子部品10において、外部電極18a,18b,20及び接続電極22が剥離することが抑制される。
また、電子部品10では、樹脂を含んだ導電性ペーストを用いて外部電極18a,18b,20及び接続電極22を形成している。外部電極18a,18b,20及び接続電極22は、樹脂(ポリイミド)からなる絶縁層30a〜30g上にも形成されるので、絶縁層30a〜30gとの密着性がよい。そのため、電子部品10において、外部電極18a,18b,20及び接続電極22が剥離することが抑制される。
また、積層体14の表面の凹凸を15μm以下とすることにより、フォトリソグラフィにより絶縁膜30やコイル電極40,44を精度良く形成できる。
(変形例)
以下に、電子部品10の変形例について図面を参照しながら説明する。図9(a)は、電子部品10の変形例である電子部品10aをz軸方向から平面視した透視図であり、図9(b)は、電子部品10aをx軸方向から平面視した透視図である。なお、図4の電子部品10と同じ構成については、同じ参照符号を付してある。
図9に示すように、電子部品10aでは、絶縁体60aは、積層体14の側面の一部を構成して、外部電極20と接触していてもよい。該電子部品10aにおいても、コイル電極40a〜40d,44a〜44dと外部電極20とのエレクトロマイグレーションによる短絡を防止できる。
なお、絶縁体60,60aは、図4及び図9に示すように、x軸方向の上側の辺近傍からx軸方向の下側の辺近傍まで連続して延在しているが、該絶縁体60,60aの形状はこれに限らない。該絶縁体60,60aは、少なくとも、領域Aにおいて形成されていれば、エレクトロマイグレーションによる短絡の発生を抑制することができる。ただし、より効果的にエレクトロマイグレーションによる短絡を防ぐためには、図4及び図9に示すように、絶縁体60,60aは、x軸方向の上側の辺近傍からx軸方向の下側の辺近傍まで連続して延在していることが好ましい。
また、電子部品10,10a内には、コイルL及びコンデンサCからなる回路素子がアレイ状に形成されていてもよい。
一実施形態に係る電子部品の外観斜視図である。 一実施形態に係る積層体の分解斜視図である。 一実施形態に係る電子部品の等価回路図である。 図4(a)は、電子部品をz軸方向から平面視した透視図であり、図4(b)は、電子部品をx軸方向から平面視した透視図である。 電子部品の製造時における工程断面図である。 電子部品の製造時における工程断面図である。 電子部品のマザー積層体をz軸方向から平面視した図である。 電子部品の積層体の角近傍の拡大図である。 図9(a)は、変形例である電子部品をz軸方向から平面視した透視図であり、図9(b)は、変形例である電子部品をx軸方向から平面視した透視図である。
符号の説明
C コンデンサ
L1,L2 コイル
10,10a 電子部品
12,14,16 積層体
18a,18b,20 外部電極
22 接続電極
30a〜30g,32a〜32l 絶縁層
40a〜40d,44a〜44d コイル電極
50a〜50f コンデンサ電極
60,60a 絶縁体

Claims (6)

  1. 複数の第1の絶縁層が積層されて構成されている第1の積層体と、
    前記第1の絶縁層と共に積層されている第1の内部電極と、
    前記第1の内部電極と電気的に接続されていない電極であって、前記第1の積層体の表面に形成されている第1の外部電極と、
    積層方向から平面視したときに前記第1の外部電極と前記第1の内部電極とが最も近づく位置において、互いに隣接する前記第1の絶縁層の境界を積層方向に横切るように延在している絶縁体と、
    を備えることを特徴とする電子部品。
  2. 前記第1の内部電極と電気的に接続されている電極であって、前記第1の積層体の表面に形成されている第2の外部電極を、
    更に備え、
    前記第2の外部電極の電位は、前記第1の外部電極の電位よりも高いこと、
    を特徴とする請求項1に記載の電子部品。
  3. 前記第1の内部電極と電気的に接続されている電極であって、前記第1の積層体の表面に形成されている第3の外部電極と、
    複数の第2の絶縁層が積層されて構成されていると共に、前記第1の積層体に対して積層されている第2の積層体と、
    前記第2の絶縁層と共に積層され、コンデンサを構成している複数の第2の内部電極と、
    を更に備え、
    前記複数の第1の内部電極は、コイルを構成していると共に、前記コンデンサに対して電気的に接続されており、
    前記コイル及び前記コンデンサは、ノイズフィルタを構成していること、
    を特徴とする請求項2に記載の電子部品。
  4. 前記第1の積層体及び前記第2の積層体の表面に形成されている接続電極を、
    更に備え、
    前記第1の内部電極は、直列接続された2つのコイルを構成しており、
    前記接続電極は、前記2つのコイルの間及び前記コンデンサに接続されていること、
    を特徴とする請求項3に記載の電子部品。
  5. 前記第2の絶縁層は、誘電体により構成されていること、
    を特徴とする請求項3又は請求項4のいずれかに記載の電子部品。
  6. 前記第1の絶縁層及び前記絶縁体は、樹脂により構成されていること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の電子部品。
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