JP7334285B2 - マルチコンポーネントからなるリードレススタック - Google Patents

マルチコンポーネントからなるリードレススタック Download PDF

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Description

本発明は電子部品及び電子部品を製造する方法に関する。より具体的には、本発明は電
子部品及び電子部品を製造する方法に関し、特に、少なくとも１つの積層セラミックコン
デンサ（ＭＬＣＣ）と好ましくは追加の受動又は能動電子素子を含む複数の電子素子から
なるスタック化されたリードレス電子部品に関する。電子部品がさまざまな二次的接続材
料及びプロセスによりその後電子回路に接続できるように、電子部品は、外部リードやリ
ードフレームの接続のために又は電子部品の直接的なリードレス接続のために、改善され
た終端部を有する。さらに具体的には、本発明はマイクロフォニックノイズが抑制された
、リードレスでかつスタック化が可能な、電子素子を含む、好ましくは少なくとも１つの
積層セラミックコンデンサを含む複数の電子部品からなるスタックに関する。
一般的には、導電性終端部を形成する方法及び使用される材料は信頼できる性能を得る
ために非常に重要である。電子部品がその後電子回路にアセンブルされた場合、使用時の
性能は直接導電性終端部に関わるものとなる。歴史的には、電子部品を電子回路基板に実
装する場合や、外部リードを電子部品へ接続する場合には鉛（ＰＢ）ベースのハンダが使
われてきた。ごく最近になって、電気機器や電子機器の有害物質の使用が、代表的事例と
して欧州特定有害物質使用規制により規制され、ハンダの鉛（Ｐｂ）の使用が制限された
ため、産業界では様々な代替手段が模索されている。
例えば、特許文献１には外部リードとメッキされた積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣ
Ｃ）のコンポーネントとを接触させるために１０－３０％のアンチモン（Ｓｂ）を含む錫
（Ｓｎ）ベースのハンダの使用を記載している。しかし、この記載されたハンダは液相線
が２７０℃未満である。比較のために挙げると、Ｓｎ１０／Ｐｂ８８／Ａｇ２等の高濃度
鉛ハンダは約２９０℃の液相線を有する。外部リードの接続の信頼性を保証するためには
その後のどんな処理温度より少なくとも３０℃高い融点が望ましいことが産業界では広く
認識されている。当該技術分野においてＳＡＣハンダと呼ばれているＳｎ、Ａｇ、Ｃｕを
ベースとするハンダが現在は鉛フリー回路において接着のために一般的に選択されるため
、高い融点を達成できることが非常に重要になった。ＳＡＣハンダは１８３℃の融点を有
するＳｎ６３／Ｐｂ３７等の古いＰｂベースの代替品よりも高い温度である通常約２６０
℃でリフローされる必要がある。外部リードとの接点材料、即ち端子を形成する材料は重
大な信頼性に関わる問題を引き起こす溶融または部分溶融を発生させないために、これよ
りも十分に高い温度に耐えることができなければならない。ＳＡＣハンダの融点よりも少
なくとも３０℃高い温度が望ましい。半導体技術にかかわる材料適合性及び高処理温度に
応じて、基板にダイをアタッチするために金／ゲルマニウム、金／シリコン、金／錫の合
金が開発された。ダイとその接着面とは熱膨張率（ＣＴＥ）の差が小さいので、これらの
合金は高温性能と２０，０００ｐｓｉの範囲の引張強度と２５，０００ｐｓｉの範囲の剪
断強度を有する高強度を提供した。しかし、これらの材料は一般的には３５０℃を超える
その高い融点のためにより高い処理温度も必要とする。その高い処理温度のためにエレク
トロニクス分野における幅広い使用を妨げてきた。高温無鉛ハンダを形成するために錫及
びインジウムがＺｎ、ＡＩ、Ｇｅ、Ｍｇのコンビネーションに添加されてきた。しかし亜
鉛及びアルミニウムのパウダーは表面に酸化膜を形成する傾向があるためにその後のハン
ダの濡れ性が悪くなり実用には適さない。錫、亜鉛、カドミウム、アルミニウムを有する
ハンダは利用可能ではあるが、それらの合金は共晶合金以外では５０－１７５℃の広い塑
性範囲を有するのでエレクトロニクス分野以外の極めて特殊な用途にその使用が限定され
ており、通常は共晶合金のフォームで使用される。カドミウム、亜鉛、銀の合金はアルミ
ニウムをハンダ付けするのに適する。液相線温度が４５０℃を超えるとハンダは「硬ろう
」と称され、電気的な用途より通常はむしろ構造分野に使われる。従って、２６０℃以上
でその完全性を維持するとともに安価に製造できるコンデンサに対して鉛フリーの高温度
接着剤を形成する方法は、まだ実現されていない。
以下の特許は導電性ボンドの形成について遷移的液相焼結法（ＴＬＰＳ）の材料やプロ
セスを記載している。特許文献２は、２つの接着面を一方はＳｎ、他方はＰｂによりコー
ティングし、Ｓｎの融点よりも僅かに低い約１８３℃に処理温度を上げることで２つの接
着面を接合することを記載している。特許文献３に開示された遷移的液相焼結法（ＴＬＰ
Ｓ）による調合はＴＬＰＳの材料を架橋ポリマーと結合させてＴＬＰＳ プロセスにより
金属表面間に金属間化合物の界面が形成される結果として改善された導電性を有する導電
性接着剤を生成する。特許文献４には、２つの接着面のうち１つの面は低融点材料でスプ
レーし、その接着面は適合する高融点材料でスプレーしてそれらを該低融点材料の融点ま
で加熱して両面を接合することが記載されている。
特許文献５は、ＴＬＰＳプロセスを使って抵抗等の個別部品をプリント基板にハンダ付
けするためにＳｎＢｉ又はＳｎＩｎの使用を記載している。２つの接着面にコーティング
されたＡｇ／Ｓｎ／Ｂｉを使用して電子モジュールを基板に実装することが特許文献６に
記載されている。特許文献７は、基板とフリップチップのバンプ表面の２つの接着面に材
料を堆積し、材料間の拡散が生じるまで温度を上げてＴＬＰＳに適合する合金を生成する
ことを記載している。特許文献８は、ＳｉＣを含むパッケージや他のコンポーネントや導
電面に接合される半導体デバイスの形成にＴＬＰＳを使うことを記載している。特許文献
９は、接着面にＴＬＰＳ適合性材料を載置し、融点が比較的に低い材料をリフローした後
に温時効処理を行って拡散プロセスを終了させ、接合すべき２つのデバイスを超小型電子
回路に対する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスとすることを記載している。特
許文献１０は、銅、ブラックダイアモンド、又は銅とブラックダイアモンドの複合材から
なるヒートスプレッダーをシリコンダイに接合するためにＴＬＰＳを利用することを記載
している。これらの特許や特許出願は基板にコンポーネントを接合するためのＴＬＰＳの
処理について記載しているが、電子部品の終端を形成するために、又はリードフレームへ
の電子部品の接続にＴＬＰＳを利用することに関しては何ら教示していない。
最近の開発によれば、特許文献１１は、リードを積層セラミックコンポーネントの内部
電極へ溶接する高温拡散ボンディングプロセスを記載している。相互に接合される接着面
の表面に熱を導入することによりＴＬＰＳ材料がメッキされ拡散プロセスを開始する。こ
の場合、拡散を容易にするためにコンポーネントとリードフレーム間は表面に亘って相互
に密着させることが必要になる。これにより、アプリケーションが密着ラインを形成でき
る表面の接合に限定され、このアプリケーションではリードフレームに接続される長さの
異なるコンポーネントに対応できない。さらに、溶接された結合部を達成するために７０
０－９００℃の範囲の高温が記載されている。これらの高温を達成するには、積層セラミ
ックコンポーネントへの熱衝撃ダメージを避けるために、予熱ステージなど入念なプロセ
スデザインを必要とし、その場合でもそれが全ての材料に適切であるとは限らない。
当該技術分野において開示されている他の鉛フリーの接着技術はいずれも適切ではない
。ハンダは唯一の融点を有する２以上の金属からなる合金であり、該融点は最も高い融点
を有する金属の融点よりも常に低く、一般的には合金に依存して３１０℃よりも低い融点
を有する。ハンダはリワークが可能であり、それはハンダが何度もリフローされ得ること
を意味しており、それにより欠陥のあるコンポーネントを取り除いたり交換するための手
段を提供する。ハンダはさらにハンダが接合する表面との間に金属間の界面を形成するこ
とによって冶金結合をつくる。ハンダはその接合する表面を濡らすので、ハンダは事実上
外側へ流れて出て接合されるべき表面エリアに亘って広がる。
ＭＬＣＣは多様なアプリケーションで使用されている。一般的には、ＭＬＣＣ又はＭＬ
ＣＣのスタックは個別のコンポーネントとして基板に実装される。ＭＬＣＣに関わる特別
な問題は、基板の反り等のストレスを受けると割れる傾向があることである。このような
ストレスによる割れを避けるためにＭＬＣＣは、各極性の１つである、リードフレームの
間に実装され、リードフレームはその後ハンダ付け等で基板に実装される。リードフレー
ムは当該分野において必要不可欠と考えられており、基板の反りに関連したストレスをＭ
ＬＣＣへ伝えることなく該ストレスに耐えることができるリードフレームのデザインに多
大の努力が払われている。リードフレームのデザイン及び材料を決定することは、熱膨張
率や、等価直列抵抗（ＥＳＲ）、インダクタンス、及びその他の寄生要素を抑制する要望
に違いがあるために特別に困難になる。リードフレームを取り除く要望があるものの、ど
んな基板の反りもＭＬＣＣにそのまま伝わって実質的にはＭＬＣＣの損害に保険をかける
ことになるので、当業者はそれを実行できないでいる。
チタン酸バリウム等の分極した誘電体で製造される積層セラミックコンデンサ即ちＭＬ
ＣＣはマイクロフォニックノイズを生じやすい。マイクロフォニックノイズは印加される
電界の存在の下で発生するセラミックの動きである、圧電効果とも呼ばれる電気ひずみに
よって引き起こされると考えられている。電界が印加されるとセラミックの動きはコンポ
ーネントが実装される基板によって増幅されて最終的には可聴ノイズを生成する。リード
はマイクロフォニックノイズを軽減する。リードレスコンデンサ、特に基板に実装される
リードレスのコンデンサスタックを使うと、マイクロフォニックノイズを強めることにな
り、それは特に携帯電話等の携帯デバイスにとって非常に望ましくない。したがって、リ
ードレスコンデンサ、特に少なくとも１つのコンデンサからなるリードレススタックの利
点を享受しつつマイクロフォニックノイズを除去又は抑制することが望まれている。
絶え間のない取り組みが続けられているが、積層セラミックコンデンサや他のスタック
状の電子素子からなる適切な電子部品は現在も実現されていない。高温アプリケーション
の、特に鉛フリーで、特に積層セラミックコンデンサを含みマイクロフォニックノイズが
最小限又は除去された電子部品に対して、改善された信頼性を備えるリード接続の要望が
継続している。
米国特許第６，７０４，１８９号 米国特許第５，０３８，９９６号 米国特許第５，８５３，６２２号 米国特許第５，９６４，３９５号 米国特許第５，２２１，０３８号 米国特許第６，２４１，１４５号 米国特許出願公開第２００２／００９２８９５号 米国特許出願公開第２００６／０１５１８７１号 米国特許出願公開第２００７／０１５２０２６号 米国特許第７，０２３，０８９号 米国特許出願公開第２００９／０２９６３１１号
本発明の目的は、リードフレームへの接続又はその後の電子回路へのアセンブリの際に
金属製外部リードやリードフレームの接続を損なうことなくリフローで接続が可能なＭＬ
ＣＣを含む電子素子のリードレススタックとしての使用に適切な金属製外部端子を形成す
る改善された方法を提供することである。
本発明の他の目的は、終端やリード接続インターコネクトを損なうことなくその後の電
子回路へのハンダリフロープロセスに耐えることができるリードフレームの接続又はリー
ドレスの終端として適切な終端を形成する改善された方法を提供することである。
本発明の他の目的は、終端やリード接続インターコネクトを損なうことなくその後の電
子回路へのハンダリフロープロセスに耐えることができるリードフレームの接続又はリー
ドレスの終端として適切な終端を形成する改善された方法を提供することである。
本発明の他の目的は、好ましくは少なくとも１つの電子素子はリードフレームなしで実
装可能なＭＬＣＣであり、基板の反りにより電子素子、特にＭＬＣＣの割れが予想される
ようなストレスを生じない、電子素子のスタックを含む電子部品を提供することである。
本発明の他の目的は、鉛やカドミウム等の禁止された材料、又は多量の金等のコストの
かかる材料を使用することなく初期には低いプロセス温度であるがその後高温の融点温度
を有する利点を備えた終端又はインターコネクトを電子部品に形成することである。
本発明の特徴は、好ましくは少なくとも１つのＭＬＣＣを含む電子素子のリードレスス
タックをマイクロフォニックノイズの伝搬を最小限にして提供できることである。
好ましくは少なくとも１つの積層セラミックコンデンサを含む電子素子のスタックから
なる電子部品により、これらの及び他の利点を実現することが可能であり、各積層セラミ
ックコンデンサは各第１電極と各第１電極に隣接する第２電極との間に誘電体を挟んで交
互に積層された第１電極と第２電極とを含む。第１電極は第１側に終端し、第２電極は第
２側に終端する。第１遷移的液相焼結導電層は第１側にあって各第１電極と電気的に接触
し；第２遷移的液相焼結導電層は第２側にあって各第２電極と電気的に接触する。
さらに提供される別の実施例である電子部品を形成する方法は：
各電子素子は第１側と第２側を有し、該電子素子のうちの少なくとも１つの電子素子は
積層セラミックコンデンサであり、各積層セラミックコンデンサは各第１電極と各第１電
極に隣接する第２電極との間に誘電体を挟んで交互に積層された第１電極と第２電極とを
含み、該第１電極はコンデンサの第１側に終端しかつ該第２電極はコンデンサの第２側に
終端する、電子素子を備え；
各第１側が平行になり、かつ各第２側が平行になるように該電子素子を積層し；
遷移的液相焼結導電層の第１コンポーネントの第１層を形成し；
遷移的液相焼結導電層の第１コンポーネントの第２層を形成し；
該第１層と該第２層を遷移的液相焼結導電層の第２コンポーネントと接触させ；
該第１コンポーネントと該第２コンポーネントを含む第１遷移的液相焼結導電層を形成
するために十分な第１温度まで加熱して、該第１遷移的液相焼結導電層が該第１電極に電
気的に接触して第１コンポーネントと第２コンポーネントを含む第２遷移的液相焼結導電
層を形成し、該第２遷移的液相焼結導電層が該第２電極に電気的に接触してそれによりス
タックコンデンサを形成する、ことを含む。
さらに提供される別の実施例である積層セラミックコンデンサのスタックを形成する方
法は：
多数の電子素子を備え、該電子素子のうち少なくとも１つの電子素子は積層セラミック
コンデンサであり、各積層セラミックコンデンサは：
各第１電極と各第１電極に隣接する第２電極との間に誘電体を挟んで交互に積層される
第１電極と第２電極を含み、第１電極は第１の極性を有して積層セラミックコンデンサの
第１側に終端し及び第２電極は第２の極性を有して積層セラミックコンデンサの第２側に
終端し；
電子素子のスタックを形成し；
隣接の電子素子に電気的に接触する第１遷移的液相焼結導電層を形成し；及び
隣接の電子素子の第２電極に電気的に接触する第２遷移的液相焼結導電層を形成する、
ことを含む。
さらに提供される別の実施例は電子部品スタックである。該スタックは少なくとも１つ
の積層セラミックコンデンサを含み、積層セラミックコンデンサは：隣接する第１電極と
第２電極との間に誘電体を挟んで第１電極と第２電極が交互に平行に配置され、第１電極
は第１の極性を有して積層セラミックコンデンサの第１側に終端し第２電極は第２の極性
を有して積層セラミックコンデンサの第２側に終端する、第１電極と第２電極を含む。第
１遷移的液相焼結適合材料が第１側にあり、各第１電極に電気的に接触する。第２遷移的
液相焼結適合材料が第２側にあり、各第２電極に電気的に接触する。電子素子がさらに設
けられ、該電子素子は：第１外部終端上に第３遷移的液相焼結適合材料を含む第１外部終
端と第２外部終端上に第４遷移的液相焼結適合材料を含む第２外部終端とからなる。第１
遷移的液相焼結適合材料と第３遷移的液相焼結適合材料との間に冶金結合部が生成される
。
さらに提供される別の実施例はスタック化された電子部品であって、該スタック化され
た電子部品は各電子素子が第１の外部終端と第２の外部終端を含む少なくとも２つの電子
素子を含むスタックからなる。遷移的液相焼結接着剤が隣接する電子素子の各第１外部終
端の間で各第１外部終端に接触して設けられる。
さらに提供される別の実施例はスタック化された電子部品である。該スタック化された
電子部品はＭＬＣＣを含み、該ＭＬＣＣはコンデンサの第１外部終端とコンデンサの第２
外部終端を含む。少なくとも１つの電子素子が該ＭＬＣＣと隣接し該ＭＬＣＣと共にスタ
ックを形成し、各電子素子は第１素子外部終端と第２素子外部終端を含み、該電子素子は
抵抗、バリスタ、インダクタ、ダイオード、ヒューズ、過電圧放電デバイス、センサー、
スイッチ、静電気放電サプレッサー、半導体、及び集積回路から選択される。遷移的液相
焼結接着剤が第１コンデンサ外部終端と第１素子外部終端の間で第１コンデンサ外部終端
と第１素子外部終端に電気的に接触して設けられる。
さらに提供される別の実施例は電子素子を形成する方法であって、該方法は：第１コン
デンサ外部終端と第２コンデンサ外部終端を含むＭＬＣＣを形成し；第１素子外部終端と
第２素子外部終端を含む電子素子を形成し；第１コンデンサ外部終端と第１素子外部終端
との間のＴＬＰＳ接合によりＭＬＣＣと電子素子を積層して配置することを含む。
本発明の実施例の側面概略図である。 本発明の実施例の断面概略図である。 本発明の実施例の断面概略図である。 本発明の実施例の側面概略図である。 本発明の実施例の断面概略図である。 本発明の実施例の断面概略分解図である。 本発明の実施例の断面概略図である。 本発明の実施例の側面断面概略図である。 本発明の実施例の側面断面概略図である。 本発明の実施例の断面概略図である。 スタック化された電子素子の側面概略図である。 本発明の実施例の側面概略図である。 本発明の実施例のグラフ表示である。 本発明の実施例に従って接合されたクーポンの断面の電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例に従って接合されたクーポンの断面の電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例に従って接合されたクーポンの断面の電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例に従って接合されたクーポンの断面の電子顕微鏡写真である。 本発明の利点を示すグラフ表示である。 本発明の利点を示すグラフ表示である。 本発明の利点を示すグラフ表示である。 本発明の利点を示すグラフ表示である。 基板の反りの試験結果のグラフ表示である。 基板の反りの試験結果のグラフ表示である。 メッキされた表面を有する２枚のクーポンのせん断オーバラップジョイントの電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例に従ってＴＬＰＳペーストで接合された２枚のクーポンを表す。 基板の反りの試験結果のグラフ表示である。 基板の反りの試験結果のグラフ表示である。 本発明の実施例の概略断面図である。 本発明の実施例の概略断面図である。 本発明の実施例の概略断面図である。 本発明の実施例の概略断面図である。 本発明の実施例の概略側面図である。 本発明の実施例の概略上面図である。 本発明の実施例の概略上面図である。 本発明の実施例の概略側面図である。 本発明の実施例の概略底面図である。 本発明の実施例の概略側面図である。 本発明の実施例の概略上面図である。 本発明の実施例の概略底面図である。 本発明の実施例の概略側面図である。 本発明の実施例の概略側面図である。
本発明は外部リードまたはリードフレームへの接合が改善され、又はリードレス電子部
品として使用されるスタック状の電子素子の電子素子間の接合が改善された、少なくとも
その１つが好ましくはＭＬＣＣである電子素子からなる電子部品に関する。さらに該スタ
ックはマイクロフォニックノイズの伝搬を大幅に減少させる。
電子素子は、好ましくはＭＬＣＣ、抵抗、バリスタ、インダクタ、ダイオード、ヒュー
ズ、過電圧放電デバイス、センサー、スイッチ、静電気放電サプレッサー、半導体、及び
集積回路からなるグループから選択される。ダイオードは発光ダイオードであってもよい
。より好ましくは、電子素子はＭＬＣＣ、抵抗、バリスタ、インダクタ、ダイオード、ヒ
ューズ、過電圧放電デバイス、センサー、スイッチ、静電気放電サプレッサーからなるグ
ループから選択される。
本発明は、電子素子の終端の形成や外部リードの電子素子への取り付けに遷移的液相焼
結法（ＴＬＰＳ）による接着剤を使用することに関する。この改善された終端は異なる表
面仕上げだけでなく長さが異なる電子素子に対しても対応できる利点がある。さらに、ハ
ンダボールが形成されないので、電子素子間にＴＬＰＳだけを介在させて、ハンダ付け技
術のようにクリーニングのために通常必要なギャップを設けることなく互いにそのトップ
に電子素子を積層することができる。電子素子がＭＬＣＣであれば、ＴＬＰＳをその電子
素子の内部電極に直接接合でき、終端を低温度で形成できる。実施例によっては、熱圧接
プロセスを用いて改善された外部リード接着ボンドを形成することにより高密度の終端を
作ることができる。
ハンダは最初のリフロー後その組成が変化することのない合金である。ハンダは唯一の
融点を有し、何度も繰り返して溶かすことができる。最も一般的なハンダは６０％Ｓｎ４
０％Ｐｂである。ハンダはエレクトロニクスにおいて自由に材料を選べて電子素子と回路
基板間の機械的及び電気的なインターコネクトを提供する。ハンダは大量生産の組み立て
プロセスでの使用に非常に適している。ハンダの物理的な特性は単にハンダ合金を生成す
るために使用される金属の比率を変更することにより変更が可能である。ハンダをこの点
から参照すると、それは何度も繰り返して溶かすことができる少なくとも２つの金属の合
金を意味するものとなる。
導電性エポキシ接着剤は代表的な架橋ポリマーであり、通常、それに銀又は金フレーク
や金粒子の導電性フィラーを充填して導電性のエポキシ高分子結合を生成する。ハンダと
は異なり、導電性接着剤は一度しか硬化されずリワークされることはない。金属粒子は相
互に接触するとエポキシの中に蛇行する導電路を形成して２つ以上のコンポーネント間を
電気的に接続する。導電性エポキシ接着剤、ハンダ、エポキシハンダには３１５℃より低
い温度制限がある。
別の材料としてポリマーハンダが２以上の適合性金属間の冶金的接合のために使われる
。ポリマーハンダは一般的にはハンダと架橋ポリマーとエポキシを結合させたものである
。ハンダは導電性と結合に機械的強度を与える容積を提供し、一方エポキシは高分子結合
を形成してそれによって付加的な機械的強度を提供し、ハンダ自体の温度性能を向上させ
る。ポリマーハンダはマイクロフォニックノイズ低減技術には使われないことが望ましい
。
遷移的液相焼結法（ＴＬＰＳ）による接合はハンダとは区別される。高温にさらす前は
ＴＬＰＳ材料は２以上の金属の混合物又は合金であり、それによって材料の熱履歴を区別
している。ＴＬＰＳ材料は高温にさらされる前の融点は低いが、高温にさらされると融点
が高くなる。最初の融点は、低融点の金属又は２つの低融点の金属の合金に由来する。２
番目の融点は、低融点の金属又は合金が高温の融点を有する新たな合金を形成しそれによ
り高い融点を有する金属間化合物を生成するときに形成される金属間化合物の融点である
。ＴＬＰＳ材料は接合される金属表面間に冶金結合部を形成する。錫／鉛ハンダや鉛（Ｐ
ｂ）フリーハンダとは異なり、ＴＬＰＳが金属間化合物の接合を形成するときＴＬＰＳは
広がらない。ＴＬＰＳシステムのリワークは高温の二次フロー温度のために非常に困難と
なる。遷移的液相焼結法とは２以上のＴＬＰＳ適合材料を相互に接触させてその低融点金
属を溶かすのに十分な温度まで温度を上げたときにもたらされる冶金学的状態を表現する
、プロセスに与えられた専門用語である。ＴＬＰＳプロセス即ちインターコネクトを形成
するにあたり、錫（Ｓｎ）やインジウム（Ｉｎ）等の低い融点を有する金属のファミリー
から少なくとも１つが選択され、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等の高い融点を有するファミリ
ーから第２の金属が選択される。ＳｎとＣｕとを接触させて温度を上げると、ＳｎとＣｕ
によりＣｕＳｎの金属間化合物が形成されて、その結果低い融点を有する金属の融点より
も高い融点がもたらされる。ＩｎとＡｇの場合は、Ｉｎが十分に加熱されると溶けて実際
にはＡｇの中へ拡散していき、それによってＩｎ自体よりも高い融点を有する固溶体を生
成する。ＴＬＰＳはそのプロセスに一般的に言及する場合に使用され、ＴＬＰＳ適合材料
は２以上のＬＰＳ適合金属間で冶金結合部を形成する場合に使用される。ＴＬＰＳは電気
的かつ機械的なインターコネクトを提供し、該インターコネクトは比較的低温（＜３００
℃）で作成が可能であり、しかも第２の再溶融温度＞６００℃を有する。上記の温度はＴ
ＬＰＳ適合金属の異なる組み合わせにより決定される。一般的にＴＬＰＳはＴＬＰＳによ
る冶金結合即ちインターコネクトを形成するために使用されるプロセス及び材料に関係し
て利用される。
ＴＬＰＳ接合は１５７℃の比較的低い初期のプロセス温度で実行が可能である。一旦Ｔ
ＬＰＳ接合プロセスが完成すると、その結果もたらされる接合は初期のプロセス温度より
もはるかに高い溶融温度を有し、通常３００℃以上高い、多数の材料のセットにおいて４
５０℃を超える第２の融点を有することが一般的である。ＴＬＰＳは、ハンダが２以上の
金属を一緒に溶かして特異性を有する合金を生成することで形成される点において従来の
ハンダとは異なる。そのような特異性は単に該合金にさらなる金属を付加することにより
、あるいは該合金を構成する金属の構成比を変えることによって変更できる。その後ハン
ダ合金は再度溶かされ固化されて２以上の表面を接合する。ＴＬＰＳは、最初はハンダ合
金のような合金材料ではない。ＴＬＰＳは２以上の金属の相互の拡散や焼結に基づく冶金
プロセスであり、特に２つの表面間の界面で進行する。一旦ＴＬＰＳの界面が生成される
と低温で再度溶融されることはない。焼結又は拡散プロセスが完了すると、ＴＬＰＳの高
い再溶融温度が多くの場合アセンブリのリワークを禁止する。このような高い温度では回
復不能のダメージを被るからである。ＴＬＰＳプロセスはインジウムや錫等の低融点金属
を銀や銅などの高融点金属に接触させ、低融点金属が溶融して高融点材料へ拡散又は焼結
する温度まで温度を上げることによって達成される。拡散又は焼結スピードは時間温度関
数で表され、金属の組み合わせが異なることで異なる。結果として高融点金属の溶融温度
に近づいた新しい溶融温度を有する固溶体が得られる。
ポロニウム等の低融点金属からなり、第２のファッションは銀、銅、アルミニウム、金
、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、モリブデン
等の高融点金属からなり、拡散された固溶体を生成する。
接合部内に潜在するボイドを除去するにはフラックスフリーのプロセスを用いることが
非常に重要である。ＴＬＰＳは焼結をベースとするプロセスなので、ボンドラインは一様
でボイドフリーである。ハンダにとって必要なフラックスは接合部に閉じ込められてその
後燃え尽きてボイドを残す。半導体産業の場合、特にダイアタッチプロセスにおいて、こ
れらのボイドは集積回路（Ｉ／Ｃ）内にホットスポットを形成し、早期故障や信頼性問題
を引き起こす。ＴＬＰＳは焼結プロセスでありフラックスを使わないことでこの問題に対
処する。２つの金属を接触させて熱を加えると、低融点金属が高融点金属の中に拡散し接
着面エリアに亘って固溶体を形成する。固形化した一様のボンドラインを形成するために
は接着面がフラットで同一平面状にあり接着面の全体に亘って確実に密着していることが
必須要件である。要求される接着面の平面性はこの技術のアプリケーションを制限するも
のでもある。優れた接合をつくるために十分に平面にならない場合が多数あるからである
。
ＴＬＰＳ適合金属粒子コアを液体キャリア材料と結合させてペーストを形成することに
よって平面ではなく一様でもない２つの表面間に塗布することができ、メッキ、焼結され
た厚膜、及び又はメッキされ焼結された厚膜等の混合表面処理技術を施した後、最も低い
融点を有する金属の溶融温度まで熱してその温度を接合が形成されるまでの十分な時間保
持する。単一金属の粒子コアはペーストの中に複数の金属を含める必要がないので金属比
率の考慮が不要である。さらに約９６０℃の高い融点を有する金属の銀をコア粒子として
用いて単一の粒子を生成し、その後１５７℃の融点を有するインジウム等の低融点金属の
金属シェルで該単一粒子をコーティングすることが可能である。インジウムを使う利点は
それが溶けて銀の中へ拡散することである。この銀とインジウムのバイメタル粒子がそれ
ぞれ銀でコーティングされた２つの表面の間に配置されるならば、インジウムは銀の表面
に拡散するとともに銀のコアにも拡散して固溶体接続を形成する。バイメタルの単一粒子
として考慮することが可能なインジウム等の低融点を有する他の金属には錫、アンチモニ
ー、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルリウム、水銀、タリウム、セレニウム
、ポロニウム、鉛があり、銀などの高融点を有する金属には銅、アルミニウム、金、プラ
チナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、モリブデンも可能
な組み合わせとして考慮することができる。
インジウムパウダーをフラックス及び溶媒と混合してペーストを作成しこれを塗布して
、Ｎｉによりオーバーメッキされさらに約５ミクロン（２００μインチ）の銀でオーバー
メッキされた銅のベースメタルを有する２つのクーポン間にＴＬＰＳの冶金結合部を形成
する。このサンプルは上記のようにメッキされた表面を有するクーポンの表面にインジウ
ムのペーストを施して作成され、その後２つクーポンを互いに接触させて１５０℃に熱し
て５秒間保持しさらに温度を３２０℃に上げて６０秒間保持する。このように作成された
サンプルの結合力は４，１７７ｐｓｉのせん断応力に該当する８５－９４ポンドの範囲の
引張重力を示し、平均７ポンドで５－９ポンドの範囲の引きはがし重力が達成される。こ
の強度はせん断強度が約３０００ｐｓｉであり、引きはがし強度が７－１０ポンドの範囲
のＳｎＰｂハンダの強度に匹敵する。一つの大きな相違はＡｇＩｎ接合が６００℃を超え
る第２の溶融温度に耐えうることである。このような結果は、２つの銀メッキされたクー
ポンを接着するために使用するＩｎペーストが現在のＳｎＰｂハンダと比べてより強いと
は言えないまでも少なくとも同等の強さがあり、さらにそれに比べるとはるかに高い第２
溶融温度を有するので、高温接続のアプリケーションに適するとともにさらに鉛フリーの
材料を提供できる。
リードフレームを構造体に結合する方法は一般的に２つの接着面の１つを高融点金属で
コーティングし、他の接着面を低融点金属でコーティングすることを含む。コーティング
プロセスは蒸着やメッキから構成されても良い。２番目の方法は、低融点金属または２以
上の低融点金属の合金からなるプリフォームフィルムをＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ等の高融点金属
でコーティングされた２つの平面間に挟むことである。３番目の方法は銅等の高融点金属
の粒子からなるペーストを生成し、Ｓｎ－Ｂｉ等の２つの低融点金属の合金の粒子を加え
混合して、接着面を洗浄するとともに混合ペーストを形成するための金属粒子に対する液
体成分として作用する二重目的の液体を生成することである。
規定のサイクルタイムに２つの金属の十分な拡散が完了しない場合及び最大限の第２リ
フロー温度に到達しない場合には、接合プロセスは第２の加熱プロセスに入る。この場合
、接合部即ちアセンブリは低融点材料の融点より高い温度にさらされて１５分から２時間
の時間保持される。この時間と温度は第２アセンブリプロセス又は最終的な環境アプリケ
ーション要件によって決定された望ましい第２リフロー温度を設定するために変更できる
。インジウム／銀のＴＬＰＳの場合には、６００℃を超える第２溶融温度を達成すること
ができる。
低融点金属を溶かすのに十分な温度にアセンブリを加熱し、機械的結合を形成するため
に十分な時間、例えば５秒ないし３０秒間保持することにより接合が作成される。その後
の第２加熱プロセスの間、接合部にはインジウムと銀を拡散させるのに十分な温度を加え
てそれを十分な時間保持することよって第２の高いリフロー温度を有する合金を生成する
。
ペーストを塗布して適切な表面間にＴＬＰＳ合金接合を形成するだけではなく、ＴＬＰ
Ｓ合金接合はプリフォームにより形成されてもよい。最も簡単に言うならば、プリフォー
ムは低融点のＴＬＰＳ成分の薄箔であってもよい。あるいは、プリフォームはペーストを
成型し乾燥させて溶媒を除去して生成してもよい。結果として得られた固体プリフォーム
は接着される表面間に配置してもよい。この場合、乾燥後に強度を付加するためにペース
トに適当なバインダを添加することが必要である。どのような場合も、接着面に適合でき
るようにプリフォームは可鍛性であることが重要である。
インジウム等の単一の金属からなり、ペーストに含まれるインターコネクト材料は銀な
どの高融点金属でコーティングされた表面への結合を形成するために利用される。インジ
ウムの銀への拡散により低温遷移的液相が生じてそれがその後反応してより高温の結合部
を実現する。低融点ペーストの拡散スピードを高めるにはこのボンド形成が重要である。
ボイドを減少させて均質相とするなどの最終的な接続における望ましい特性を実現するた
めにペーストに他の金属を添加することが望ましい。しかし、低融点材料の高い拡散性を
維持することが重要である。このため、低融点金属に加えて１以上の金属が必要とされる
場合はペーストを形成する前にメタルパウダーをコーティングすることによりこれらの金
属を取り込むことが好ましい。融点が最も低い金属をより高い融点の金属にコーティング
することが活性表面を維持する上で好ましい。コーティングはさらにペーストの異なる金
属元素間の拡散距離を減少させる望ましい効果を有し、単に１以上の追加のメタルパウダ
ーを単一金属のペーストに混入させることとは対照的に好ましいフェーズをより簡単に形
成することができる。
合金を含めないことが好ましい。合金はペーストの拡散活動を低下させる。コーティン
グされたメタルパウダーはペーストの中に取り込む前にメッキを使って形成されることが
好ましい。
一般的に導電性接着剤は銀又は金の粒子で満たされた架橋ポリマーであり、特定の温度
範囲、一般的には１５０℃で硬化即ちクロスリンクして接続すべき材料に機械的結合を形
成する。それらの導電率はポリマーマトリックスの内部に閉じ込められ相互に密接する金
属粒子により創出され１の粒子から他の粒子への導電路を形成する。バインダは本来有機
体であるので、それらは通常約１５０℃ないし約３００℃の範囲の比較的低温の温度性能
を示す。導電性エポキシは一旦硬化するとリワーク不能となる。ＴＬＰＳ接合とは異なり
、高温や腐食環境にさらすと高分子結合を分解し金属粒子を酸化して電気的特性を劣化さ
せることがある。インターコネクトの電気的及び機械的性能が共に損なわれることで結果
的にはＥＳＲを増加させ機械的強度を低下させることになる。
ポリマーハンダはＰｂ／Ｓｎ系合金をベースとする従来のハンダシステム又はＳｎ／Ｓ
ｂ等の鉛フリーシステムから構成され、それらは洗浄剤として機能する架橋ポリマーと結
合する。この架橋ポリマーはさらに、エポキシボンド等の架橋ポリマーボンドを形成する
能力があり、それは金属の融解相の期間に生成されてハンダ合金及び機械的な高分子結合
を形成する。ポリマーハンダの利点は高分子結合がハンダの融点を超える温度でさらなる
機械的な結合強度を提供する点にあり、このようにハンダ接合にハンダの融点を超える約
５ないし８０℃の範囲のより高い操作温度を提供できる。ポリマーハンダは流通している
ハンダ合金を架橋ポリマーと同じペースト内で結合させて加熱等により硬化する際に冶金
結合部とともに機械的結合部ＴＬＰＳ技術は、特に両方を提供し、高温でさらに高いハン
ダ接合強度を提供する。しかし、温度の上限と接合強度はこれまでは単に材料の物理的特
性のみによって増加されてきた。実用的上限は３００℃に留まっているのに対してＴＬＰ
Ｓにより生み出された接合はより高い温度を達成できる。
ＴＬＰＳ技術は、特に比較的平面の２つの接着面間の機械的かつ電気的な導電性冶金結
合部を提供するのに適している。ＴＬＰＳプロセスに通常使われる金属は２つの金属ファ
ミリーから選択される。第１のファミリーはインジウム、錫、鉛、アンチモニー、ビスマ
ス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルリウム、水銀、タリウム、セレニウム、ＴＬＰＳ
ペーストは電子素子又は電子部品の終端を形成することができ、それはその後他の方法及
び／又は材料によって電子回路に接続できる。冶金的金属化合物ボンドを鉛フリーの状態
で形成し、それは鉛フリーハンダ等の他のタイプの材料と比較しても高温で改善された接
合強度を有する。ＴＬＰＳ接合は電子素子内に埋設された１以上の電極により又はこれら
の電極に接続された他の材料を介して作成されてもよい。ＴＬＰＳ接合は部品のエッジに
オーバーラップする必要がない。
ペースト状のＴＬＰＳを使用することで不均一な表面の接合が可能になる。より具体的
には、ペースト状のＴＬＰＳを使用することで２つの凹凸形状の表面を、密着するあるい
は連続する接触ラインをつくることなく接合できる。このことは表面がそのプロセスの間
は密着かつ連続する接触ラインとなることが必要な、その後拡散接合されるメッキ面と比
較して特に有利である。これによって長さが異なる電子素子をスタック内で結合すること
ができ、又はリードフレーム内にスタックすることができる。ＴＬＰＳはハンダボールを
形成しないので、スタックされる素子は相互にそのトップに積載可能であり、同一方向に
終端を向けることができ、ハンダを使う従来の接合に必要とされるような洗浄を要するギ
ャップも生じない。
ＴＬＰＳペーストは従来のハンダのように流れないのでリードフレームにハンダダムを
造る必要がない。このことは製造上大きなメリットを提供する。
ＴＬＰＳペーストは２以上の電子素子を相互に又は共通のリードフレーム内に接合する
場合に使用できる。リードフレームの場合は、異なる長さの電子素子を接続可能であり、
ハンダボールが発生しないのでハンダボールを洗浄するために電子素子間にギャップを設
ける必要がない。従ってそれにより得られるスタックは従来のハンダによって組み立てら
れるものより薄くなる。ＴＬＰＳはハンダボールを除外する。
ＴＬＰＳペーストを用いた熱圧着接合はボンドの密度を高めるために利用され、それに
よって温度のみに依存する場合に比べて信頼性の高い接合を形成できる。機械的特性も電
気的特性も共に熱圧着接合により改善される。
ＴＬＰＳは直接内部電極や外部終端に接合を形成するために使用できる。ＭＬＣＣにお
いて内部電極は高融点金属となり得る。低融点金属がＭＬＣＣのエッジとシート、又はク
ーポンの外部表面のような高融点金属層とにコーティングされる。低融点金属を加熱する
とき内部電極と混ざって合金にすることができ、それにより外部の金属は冶金結合を直接
内部電極に形成する。
遷移的液相焼結導電接着剤と電子素子の間に初期の接合を形成するには低温にすること
が特に好ましい。初期接合の形成後に等温時効処理を行い高温に耐えることができる高温
接合を形成する。リフロー温度は二次的接続プロセスを用いて電子部品を回路に接続する
過程で発生し、最も高い融点を有する素子の溶融温度及び初期接合を形成するための加熱
の過程で形成された合金の溶融温度よりも低い。これは約２６０℃のリフローを必要とす
るＳＡＣタイプのハンダに比べて好ましい。
さらに遷移的液相焼結プロセスは２ステップのリフローを使うことができ、第１のステ
ップにおいては導電性の冶金結合が、ＴＬＰＳの合金プロセスに使われる金属に依存して
、５秒から５分の範囲の比較的短い時間サイクルかつ１８０℃から２８０℃の範囲の低温
で形成される。第２のステップではその一部が、それに限定されないが例えば５分から６
０分の比較的長い時間２００℃から３００℃の温度範囲を使って等温時効処理が行われる
。初期接合を形成するために必要とされる時間は短時間なので自動処理に非常に適する。
別の方法では、単一ステップのプロセスを行うことができる、その場合、ＴＬＰＳは外部
リードと電子素子間に、例えば２５０℃ないし３２５℃の温度を、例えば１０秒ないし３
０秒間保持して、ターミナル即ち導電性冶金結合部を形成する。１７５℃ないし２１０℃
のような低温の場合は、例えば１０ないし３０分の長い時間使用できる。このことは電子
部品自体が温度に対して影響を受ける場合に特に有用である。
一般的には、終端は、好ましくは加熱することにより、１ステップの焼結プロセスを使
って、それに限定されない１９０℃ないし２２０℃の範囲の温度を、それに限定されない
１０分ないし３０分間保持して導電性の冶金結合をつくることによって形成される。第２
の溶融温度が第１の溶融温度を少なくとも８０℃超えることがもっとも好ましい。金属結
合は４５０℃を超える第２溶融温度を有するので、この技術はその後の高温のアプリケー
ションの使用に適した低温処理鉛（Ｐｂ）フリーソリューションに対して実行可能なオプ
ションとなる。しかしながらこのタイプのプロセスは半導体処理やいくつかのＰＣＢ処理
に特有なバッチタイプのプロセスにより適しており、積層セラミックコンデンサを含む電
子素子へのハイボリュームの縦に並ぶ終端や外部リード接続に役に立たない。さらにこの
ようにＴＬＰＳを処理することは特に高レベルの有機含有量を伴う高度の気孔率をもたら
すこともある。
ＴＬＰＳ材料を２ステップのプロセスを使って処理することで望ましい相互接続された
接合部を実現できる。第１のステップは３０秒以下の比較的短いプロセス時間及び２２５
℃ないし３００℃の温度範囲で強固な導電性接合を形成する。第２ステップは焼結ステッ
プであり、部品を２００℃ないし２５０℃又はそれ以下の温度に５分ないし３０分間さら
して合金プロセスを完成する。これらの２つのステップはハイボリュームのインラインア
センブリの要件を満たしその後のバッチ焼結プロセスを可能にするものである。しかし、
上記した単一ステップのプロセスと同様に多くの場合不必要に高い気孔率をもたらす。
多くのアプリケーションにおいて高度の気孔率は容認される。しかし、高湿度の回路基
板の実装プロセスのような厳しい環境の下では水やその他の化学物質がボンドに侵入して
ボンドを不良にすることもある。従って、本発明の好ましい実施例は熱圧着接合プロセス
を使って遷移的液相焼結接合部内に低気孔率終端を形成することである。このプロセスは
、１５ないし３０秒の短いプロセス時間を使って２２５℃ないし３００℃の範囲の温度で
単一のステップで行われ、自動化を容易にできる利点もある。１ステップの３０秒未満の
低温でかつ熱圧着接合と組み合わせてリードが使われる場合、外部リードを電子素子へ接
続するアプリケーションのために強固な接合部を形成することが可能である。
さらにポリマーハンダは接触面間の高密度冶金結合部の形成をアシストするのでポリマ
ーハンダを使用する場合には熱圧着接合が好ましい処理方法でもある。熱圧着の利点は２
次的接続プロセスに対してより強固なボンドを形成して高い強度の接続を達成できること
である。０．５ないし４．５キログラム／ｃｍ2（７．１ないし６４ｐｓｉ）の圧縮力、
より好ましくは０．６ないし０．８キログラム／ｃｍ2（８．５ないし１１ｐｓｉ）の圧
縮力がここでは熱圧着について説明するための実例として十分である。約０．６３キログ
ラム／ｃｍ2（９ｐｓｉ）が説明のための実例として特に適した圧力である。
ＴＬＰＳ材料は銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジ
ウム、ニッケル、コバルト、鉄、モリブデン又はこれらを任意に組み合わせた混合物から
選択された高融点材料を含み、これらはＴＬＰＳプロセスでの使用に適する。鉛（Ｐｂ）
フリーのＴＬＰＳ材料は高融点コンポーネントとして銀又は銅のいずれかを使うのが好ま
しく、低融点コンポーネントとしてインジウム、錫、又はビスマスを使うのが好ましい。
さらにＴＬＰＳ材料は錫、アンチモニー、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、イ
ンジウム、テルリウム、水銀、タリウム、セレニウム、ポロニウム又は任意の２以上のこ
れらの混合物又は合金から選択される低融点材料を含む。
ＴＬＰＳ材料は、銀、錫、金、銅、プラチナ、パラジウム、ニッケル、又はこれらの組
み合わせを含む仕上剤と適合し、リードフレーム、部品の接合、又は内部電極のいずれか
に仕上げ剤として用いて２つの表面の間に導電性冶金結合部を形成する。外部リード又は
リードフレームの適切な材料はそれに限定されないがベリリウム銅、Ｃｕ１９４及びＣｕ
１９２のようなリン青銅、銅、銅合金を含み、さらにリードフレームはそれに限定されな
いが４２アロイ及びコバ－ル等の鉄合金からなる。
加熱は当該技術分野において周知のいずれの方法によってなされてもよいが、対流加熱
、放射加熱、誘導加熱が最も好ましい。
不可欠であるがそれに限定されない構成要素を開示する図面を参照して本発明を説明す
る。多様な図面に亘って同じ要素には同じ番号を付している。
図１の概略断面側面図を参照して本発明の一実施例を説明する。図１において電子素子
１は外部終端２を含み、それらはＭＬＣＣの内部電極又は電子素子の機能的要素にＴＬＰ
Ｓ接合を介して一体的かつ電気的に接触しており、これは以下の説明によってさらに容易
に理解されるであろう。この実施例の格別な利点は、少なくとも１つのそして好ましくは
ＭＬＣＣ、抵抗、バリスタ、インダクタ、ダイオード、ヒューズ、過電圧放電デバイス、
センサー、スイッチ、静電気放電サプレッサー、半導体、及び集積回路からなるグループ
から選択された好ましくは電子素子のスタックを、ＴＬＰＳ接合により形成された外部終
端にそれぞれの端部が電気的に接触するように接合させて、それによってハンダフィレッ
ト等の２次的接続材料３を使って電子回路基板５の導体パッド４に接続可能な、リードレ
ス実装される電子素子又はリードレス電子素子のスタックを形成する能力にある。このよ
うにＴＬＰＳ接合により形成される多くの終端を備えた電子素子は個別に又はスタック状
にしてリードレスで回路に接続することができる。しかし、ＴＬＰＳ接合部のさらに高い
２次的な溶融温度によって２次的な接続材料を幅広く考慮できるので、それによりＴＬＰ
Ｓ接合がポリマーハンダよりもより好ましいものとされる。素子１Ａは上記のような又は
リードレススタックの場合の追加される電子部品であり、反りを吸収する犠牲チップを表
している。犠牲チップは反りを吸収できるように十分に大きいサイズが好ましいが必要以
上には大きくない方がよい。犠牲チップは１インチの１０００分の３５－６０の厚さがあ
れば十分である。犠牲チップは物理的には電子素子を代替する素子ではあるが、電子部品
に対し何ら電子的な機能を提供することはない。
電子素子のリードレススタックは本発明では便宜上ＭＬＣＣとして表され、図２の概略
断面側面図で示されている。図２においてリードレススタックは適切なＴＬＰＳペースト
又はプリフォーム１８を隣接する電子素子の外部終端７の間に塗布し反応させて形成する
。ここで記載するプリフォームは好ましくは可鍛性を有し、それによりプリフォームは隣
接する表面に適合される。加熱されてプリフォームの低融点金属が外部終端の中へ拡散し
それによって冶金結合を形成する。プリフォームは好ましくは外部終端と同じ金属の高融
点金属を含有しても良く、加熱されると低融点金属がプリフォームの高融点金属の中へ拡
散して、それによってプリフォームの高融点金属と外部終端との間に冶金結合部を形成し
隣接する電子素子の外部終端間の適切な導電性を確実なものとする。外部終端は厚膜のペ
ーストを共焼成することにより、あるいは導電性接着剤を硬化させることにより形成され
、それによって内部電極９、１０、及び該内部電極を分離する誘電体１１として概略的に
表される電子素子の機能要素と電気的接触を形成する。
ＴＬＰＳ接合を容易にするために外部終端が複数の層からなっても良い。本発明の実施
例では図３の概略断面図に示されている。図３において、外部終端は複数層からなり、第
１層７’はＭＬＣＣの内部電極９、１０として概略的に表される電子素子の機能要素と直
接接触する。第１層は終端層７と直接接触し、終端層７はプリフォーム１８に適合してそ
こにＴＬＰＳ接合を形成することができる。ハンダ層又はメッキ層２６が設けられて終端
層とプリフォームを包んで回路基板への２次的接続を容易にし、特にハンダ付け性を向上
させる。ハンダ層又はメッキ層には、本明細書の他の部分でも説明されるように、柔軟性
非金属が包含されてもよい。
ここに記載する独創的な事例において、ＴＬＰＳ接合部は電気的及び機械的なボンドと
して機能する。従来技術において電気的接合は通常はエポキシであるポリマーの分解温度
に依存して導電接着剤としての性能が制限されていた。リードレススタック内の電子素子
を結合するためにハンダを使うことは通常不可能である。ハンダはリフローにより回路基
板への２次的接続の過程でスタックの電気的及び／又は機械的完全性を損なう傾向がある
からである。従来技術においてリードを使用すること、あるいはＣＴＥ不整合を減少する
ことにより基板の反りが原因の機械的不良を克服することは、熱サイクルの間に使用され
るインターコネクトの弱化のため制限される。これらのストレスの問題を低減して信頼で
きる性能を得るためにリード材料及びＭＬＣＣタイプの組み合わせが開発されたが、結果
としてこれらは他の制限をもたらした。例えば、４２アロイがストレスを減少させるため
に使われたが、結果として得られたスタックのＥＳＲを不要に高める結果になった。焼成
されメッキされた終端にＴＬＰＳを使って電子部品を接合して製造されたリードレススタ
ックは基板の反りに起因する割れに対して高い耐性を有し、しかもその性能は個別の電子
部品の性能と比較しても見劣りしないので、その機械的性能に対してこの独創的な結合部
の堅牢性を裏付けることができる。ＴＬＰＳは電子部品間に連続する高導電性の冶金的イ
ンターコネクト層を形成できるので、４２アロイのリードを使って製造された前記リード
付きスタックよりも低いＥＳＲを達成できる。リードレススタックはスタックに関連する
かしめを必要としないので同じ数と種類の電子素子をより低背型スタックに形成できる。
低背のスタックはＴＬＰＳ接合の比較的低い形成温度と相まって他のコンポーネントや追
加の回路をスタックに付加することを許容する。リードレススタックが非常に機械的に厳
しいアプリケーションで使用される場合、電気的機能のない機械的吸収部品をスタックの
底に付けることができる。
ＴＬＰＳ終端を使って外部リードに対して導電性接合を形成することが図４に示されて
おり、ここでは電子素子１が外部リード又はリードフレーム６に、好ましくは外部リード
フレームと外部終端７との間のＴＬＰＳ８により、接続される。
図５において、ＴＬＰＳ外部終端１２が積層セラミックコンデンサの内部電極９、１０
に直接接触する。交互に配され、交互の極性を有する平面状の内部電極は誘電体１１によ
って分離され、交互の内部電極はＴＬＰＳによって形成された対向する外部終端１２に直
接接触する。この構成によって電子部品に他の接続材料を形成することに関連する処理コ
ストを回避できる追加の利点がある。ＴＬＰＳ外部終端を使って図５の実施例はその後Ｔ
ＬＰＳ接合により同様の実施例によって積層されて連結される外部終端を形成し、それに
より図１に示されるような、好ましくは少なくとも１つのＭＬＣＣを含む、電子部品のリ
ードレススタックを提供できる。
本発明の実施例が図６の概略分解断面に示されている。図６において、電子素子は誘電
体１１によって分離された内部電極９、１０の交互の層を含む、モノリスとして概略が示
されたＭＬＣＣとして表され、隣接する内部電極は対向する端部に終端して電子素子の機
能要素を図式的に表している。少なくとも１つの電子素子が好ましくはＭＬＣＣであり、
抵抗、バリスタ、インダクタ、ダイオード、ヒューズ、過電圧放電デバイス、センサー、
スイッチ、静電気放電サプレッサー、半導体、及び集積回路からなるグループから選択さ
れた少なくとも１つの追加の素子を伴っている。一実施例において、内部電極即ち機能要
素はＴＬＰＳ接合の高融点金属である。プリフォーム３０２がモノリスのエッジに塗布さ
れて外部終端を形成する。プリフォームは高融点金属３０３が低融点金属３０４と界面を
形成する層構造を有するコアからなる。電子部品は積層されプリフォームは電子部品に接
続されている状態において、低融点金属３０４は内部電極の中に拡散するとともに高融点
金属３０３に拡散し、それによってプリフォームと内部電極として表される電子素子の機
能要素との間に冶金結合部を形成する。プリフォームの高融点金属がリードフレームを形
成してもよい。別の実施例では、低融点金属を外部終端として電子素子の上に形成しても
よい。
ＴＬＰＳ接合を形成する間、低融点金属の拡散はその反応性とともに接合形成プロセス
の時間と温度に依存する。高度の反応性を達成するには合金を回避する一方、個々の金属
とその厚さを、状態図を参照して選択し、２次的相の形成の可能性をなくすことが望まし
い。
図７はＭＬＣＣとして概略図示された単一の電子素子を備えた実施例を示している。図
７においてＴＬＰＳ終端１４が外部リード１５を内部電極９、１０として概略図示された
電子素子の機能要素に接合し；ＴＬＰＳ終端１４が電子素子体１６のエッジ１７を超えて
拡張することはない。この実施例は機械的なストレスが除去されるのでこの重複する領域
で生じる不良を低減する。
図８は電子部品の断面図を示し、この場合、ＴＬＰＳ終端１０２を備え積層セラミック
コンデンサ１００として概略図示された電子素子が導電性インターコネクトを介して外部
リード１０４に接触する。エッジ１０６は導電性接続と外部リード間に連続する密着ライ
ンを有さない。特別の利点は、外部リードと導電性インターコネクトの２つの表面は接着
されるとき連続する密着ラインを形成する必要がないことである。
図９は本発明の一実施例を表す。図９において、ＭＬＣＣとして概略図示された２つの
電子素子２００、２００’がリードフレーム２０６間に配置され、多くの電子素子及び電
子素子の組み合わせが積層されるとの理解のもとで説明するために示されている。各電子
素子はＴＬＰＳ終端２０２を備え、ＴＬＰＳ終端２０２は電子素子のエッジ１０８の一部
しかカバーしていない。これにより電子素子の表面間の間隔を最小限に狭めることができ
、又は間隔をゼロにできる。ＴＬＰＳ終端２０２を混合体又は層状構造体としてプリフォ
ームにして部品間に挿入し、その後単一の加熱ステップ又は複数の加熱ステップを加えて
も良い。あるいは、外部終端を内部電極即ち電子素子の機能要素に直接電気的に接触させ
て形成することもできる。
拡散により駆動される接合プロセスはダイアタッチに見られるような平面間においては
うまく利用されてきたが、そういった平面をつくることが実用的ではないアプリケーショ
ンがある。このような場合、接合される接着面間のギャップやボイドを埋めることができ
る、一様ではない接着面の接合を許容する高温ソリューションが必要になる。ＴＬＰＳ技
術に一般的に使用される金属は２つの金属ファミリーから選択される。第１のファミリー
は低融点を備える金属からなり、第２のファミリーは高融点を備える金属からなる。低融
点金属ファミリーの金属が高融点金属ファミリーの金属と接触し熱にさらされると、低融
点金属が高融点金属へ拡散し焼結して高融点金属よりも低い融点を有する合金を生成する
。このプロセスは遷移的液相焼結（ＴＬＰＳ）と呼ばれ、ＴＬＰＳの固溶体の形成によっ
て、比較的低温ではあるが、高融点金属の融点より低い高温の２次的リフロー温度でイン
ターコネクトをつくることができる。
図１０は本発明の一実施例を示し、２つの電子素子２０、２１が異なる幅を有する、ス
タックされた電子素子の側面の概略図を表している。ＴＬＰＳの終端２２は外部リード２
３と適切に接触した状態で異なる長さの電子素子を受け入れることができる。このように
、２．５４ｍｍ（０．１０インチ）までの長さの異なる部品を同じスタック内に接続する
ことができる。ただし、長さの違いは０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）を超えないこ
とが好ましい。メッキされた銀、焼結された銀、又は他のＴＬＰＳ適合金属等の混合され
た技術が応用された表面金属を有する複数の一様ではない表面を接合することが多くの場
合に望まれている。図１０に記載のように接合される１つの面が銀などで電気メッキされ
、その接着面が厚膜銀ペーストでカバーされその後焼結される。その後ペースト状のイン
ジウム等の単一成分の低融点金属が、各々が銀コーティング又は他の適合性ＴＬＰＳ高融
点金属を有する接着されるべき２つの表面の間に配置される。該ペーストは異なるサイズ
の電子素子の一様ではない表面間のギャップを埋める機能がある。アセンブリはその後イ
ンジウムの融点１５７℃に加熱され、あるいはインジウム以外の別の適切な低融点金属の
融点に加熱され、液相温度に５秒ないし１５分の間保持されて、冷却され、その後凝固さ
れる。結果として得られる接合用相互接続材料は低融点材料の融点よりも高い二次的リフ
ロー温度を有する。スタック内の隣接する素子間に配置されたオプションの絶縁層７０は
外部リード間のアーク放電に対して保護を与える。絶縁層は２００ボルト以上や２５０ボ
ルト以上の高電圧のアプリケーションに対してより好ましい。絶縁層はアクリル、ポリウ
レタン、ポリイミド、エポキシ、パリレン（パラキシレン）、シリコンを含む様々の化学
族に基づく多様なポリマーコンフォーマルコーティングによって実現される。ＴＬＰＳ終
端は不活性フィラー１１２を含んでも良い。
ＴＬＰＳペーストあるいはプリフォームはその中に不活性フィラーを含むことにより２
つの目的に役に立つ。第１の目的は高価な金属を使用することによるコストを削減するこ
とであり、第２の目的は電子素子の非終端部及び露出された内部電極に対し直接電気的及
び冶金的結合を作ることである。特に高融点金属成分の部分を不活性材料又は低コストの
導電性材料と置換することにより図１０に対して説明するようにギャップが埋められると
きコストを削減できる。高融点金属の代わりに使用するのに特に好ましいフィラーは、融
点が３００℃を超えるセラミック及びガラス、又はガラス転移温度（Ｔg）＞２００℃の
高融点ポリマーのような非金属である。一例はポリイミド等の熱硬化性ポリマーである。
高融点金属をこれらの非金属の１つと置換することによる２つの格別な利点の第１は、Ｔ
ＬＰＳの活性低融点金属がＴＬＰＳ接合を形成する間に拡散によって消耗されないことで
ある。不活性フィラーの第２の利点は、低融点を有するガラスのファミリーから選択され
る場合、ＴＬＰＳペースト又はプリフォームの混合物の内部のガラスが非終端で露出した
ＭＬＣＣのセラミック素地の露出ガラスフリットとの結合を形成することである。これら
の非金属をスプレーやメッキなどの方法により低融点金属でコーティングすることも可能
である。
図１１は２つの電子素子３０，３１のスタックの概略側面図を示し、電子素子は従来の
ハンダ３４を使って外部リード３２，３３に接続されている。この場合、ハンダボールを
除去するポストアセンブリの洗浄のために部品間に少なくとも０．２５４ｍｍ（０．０１
０”）のギャップＧが必要になる。
図１２は概略側面断面図により本発明の実施例を示し、実施例は電子素子３１，３２が
ＴＬＰＳ３５を使って外部リード３２、３３に接続されている。この場合、ハンダボール
が形成されず従って洗浄を必要としないので、部品間は０．２５４ｍｍ未満のギャップ、
又はノーギャップが好ましい。ギャップを除くことでスタックの高さを全体的に低減でき
、電子部品に必要な垂直方向のスペースを低減できる。さらに、２つ以上の部品からなる
スタックにとってスペースの節減はより大きなものとなる。
最小の気孔率の接合を形成することが非常に望ましく、そのような接合は以下の特性を
示す：密着接触を形成するか又は０．０１５インチ以内のギャップを有する一様ではない
表面間に引っ張り剥離試験に対して５Ｌｂｓ．／インチを超える強い機械強度、張力、せ
ん断高導電率、１５０℃ないし２２５℃の範囲の低初期プロセス温度、３００℃以上の二
次的リフロー温度を示す。
図２８－３１は、図示のように、スタック、特にリードレススタックに使われるマイク
ロフォニックノイズ低減構造と共に使用するのに適した代表的なＭＬＣＣ構造の概略断面
図を示し、ＭＬＣＣは、本明細書の他の部分でも説明されるように、非金属の柔軟層又は
衝撃吸収導体等のマイクロフォニックノイズ低減構造１９をさらに備えている。図２８に
おいて、異極性の内部電極９，１０は対向する外部終端２に終端する。同一平面状の導体
４０１、４０２が設けられ、それらは対向する外部終端に終端する。図示のように、上部
導体４０１は隣接する異極性の内部電極に対して容量性オーバーラップとともにシールド
を与えるが、下部導体４０１′は隣接する電極と同じ極性であり、普通に終端され、従っ
て、下部導体４０１′はシールド電極として機能しない。上部導体４０２は隣接する電極
と同じ極性であり、普通に終端され、従って、上部導体４０２はシールド電極として機能
しないが、それに対し下部シールド電極４０２′は隣接する異極性の内部電極との容量性
オーバーラップを提供する。本願発明の目的のために、シールド電極は図２８に示す導体
４０１、４０２′によって表されるような容量性カップリングを提供する最外層の導体と
して定義される。
図２９は、ここに説明されるように、スタック状、特にリードレススタック状で使用さ
れるＭＬＣＣの実施例を断面概略図で示し、図２８の容量性構造が、内部導体９、１０及
び同一平面状電極４０１、４０２のアセンブリで表されるメインの導電層に対して平行で
はあるがその外側の浮遊導体４０４である、追加の導体を有する。本発明の目的のために
、全ての内部導体を浮遊電極の内側に備える浮遊電極を外部浮遊電極と呼ぶ。本発明の目
的のために、浮遊電極は終端されることのない導体である。
図３０は、ここに説明されるように、スタック状、特にリードレススタック状で使用さ
れるＭＬＣＣの実施例を断面概略図で示す。図３０において、同一平面状の内部電極４０
８、４１０は対向する外部終端２に終端し、従って該同一平面状の内部電極は反対の極性
を有する。同一平面状の内部電極の隣接する層の間にある内部浮遊電極４１２は容量性オ
ーバーラップ領域４１４を提供する。本発明の目的のために、少なくとも１つの内部導体
を浮遊電極の外側に備える浮遊電極を内部浮遊電極と呼ぶ。図示のように、図３０は２つ
の容量性オーバーラップ領域を有する。当業者であれば分かるように、浮遊電極は直列に
２つの容量性オーバーラップ領域を実現するために終端に接触する電極に対して対抗する
電極を形成する。
図３１は、ここに説明されるように、スタック状、特にリードレススタック状で使用さ
れるＭＬＣＣの実施例を断面概略図で示す。図３１において、活性平面は終端される内部
電極９、１０と同一平面にある同一平面浮遊電極４１６からなる。内部電極は外部終端２
に終端するが同一平面浮遊電極はそれ自体が終端されない。隣接する活性平面の間の同一
平面内部浮遊電極４１２は複数の容量性オーバーラップ領域４１４を提供する。
図３２は本発明の電子デバイス７０１の一部分を概略側面図で示す。図３２において、
マイクロフォニックノイズ低減構造が導電性金属層５０４に積層される非金属柔軟層５０
２により構成され設けられる。少なくともその１つが好ましくはＭＬＣＣである電子素子
１の外部終端２が、非金属柔軟層５０２のビアホール５０８を形成するギャップを通って
延長するＴＬＰＳインターコネクト５０６によって導電性金属層５０４に電気的に接触す
る。選択的に、本明細書の他の部分でも説明されるように、最も低層の電子部品の上に追
加の電子部品がスタックされプリフォーム等のＴＬＰＳインターコネクト１１８によって
接続されてもよい。導電性金属層はハンダフィレット等の２次的接続材料３により電気的
かつ機械的に電子回路基板５の導体パッド４に接続される。マイクロフォニックノイズを
引き起こす機械的エネルギーは、非金属柔軟層により及び非金属柔軟層はハンダに濡れな
いのでハンダフィレットのサイズを低減することにより振動エネルギーの伝達を低減する
ことで低減されることが、理論に縛られることなく、推定できる。非金属柔軟層は層形成
の製造能力によって定義される下限値で極めて薄くなり得るが、大規模な製造環境のもと
ではあまりにも薄過ぎて取り扱いが困難になる。非金属柔軟層は最も薄くは２５．４μｍ
（０．０００１インチ）の厚さ、より好ましくは少なくとも０．０２５４ｍｍ（０．００
１インチ）から１．５７５ｍｍ（０．０６２インチ）を超えない厚さ、好ましくは０．３
８１ｍｍ（０．０１５インチ）を超えない厚さが本発明を実施するために適切である。
図３３は本発明の一実施例を概略上面図で示す。図３３において、電子素子１又は電子
素子のスタックが１以上のマイクロフォニックノイズ低減構造によって好ましくは外部終
端２のコーナーに接続され、それによって回路基板５上の導体パッド４に複数の電気的か
つ機械的接続をハンダフィレット等の２次的接続材料３により実現する。１つのターミナ
ルに１以上のマイクロフォニックノイズ低減構造を使用することで全体のハンダフィレッ
ト接続エリアをさらに低減でき、マイクロフォニックノイズ低減構造をマイクロフォニッ
クノイズが最小となるように配置できる。
図３４の概略上面図、図３５の概略側面図、及び図３６の概略底面図は一般的な回路基
板材料で形成されたマイクロフォニックノイズ低減構造の一実施例を示す。図３４－３６
において、マイクロフォニックノイズ低減構造は、ＦＲ４、パーフロロエラストマー、ポ
リイミド、カプトン、ＰＥＥＫ、イットリア安定化ジルコニア又はＡｌ2０3（酸化アルミ
ニウム）等の電子グレードセラミックス等の、標準的な回路基板材料から製造された回路
基板３４０からなる。導体トレース３４２がハンダパッド３４４に電気的に接続され、そ
こに、図３２、３３に関連して説明されるように、電子素子が電気的に接続される。ハン
ダパッド３４４上の非金属柔軟層としてのソルダーマスク３４６がハンダパットとの間に
ギャップを含んでおり、それによって電子素子の外部終端をハンダパッドへ電気的かつ機
械的に接続するために利用できる表面積が制限される。回路基板を貫通するビアホール３
４８が、電子素子に対して回路基板の反対側にある導体ハンダパッド３５０への導電性を
可能にする。振動吸収エラストマ－３５２が振動の伝達を抑止し、それによってマイクロ
フォニックノイズをマイクロフォニックノイズ低減構造へと分離する。オプションとして
の機械的ハンダパッド３５４が、電子デバイスの後に続く基板へマイクロフォニックノイ
ズ低減構造を接続する際に適切な接着力を確実にするために設けられても良い。該機械的
実装パッドはマイクロフォニックノイズ低減構造の電子素子を接続する電気的導体パッド
の真下にならないように配置できる。導体トレースとハンダパッドはそれらの間のアーク
放電を避けるために十分な距離で分離される。
図３７は概略側面図により本発明の一実施例を示し、図３４－３６に図示されそれに関
連して説明されたマイクロフォニックノイズ低減構造が好ましくはＴＬＰＳによりその上
に実装された少なくとも１つの電子素子１、好ましくは電子素子のスタックを含み、ソル
ダーマスクを間に挟んで外部終端をハンダパッド３４４に接着させている。ハンダパッド
３５０は電子回路基板５の上の導体パッド４に電気的に接触している。オプションとして
の機械的ハンダパッド３５４がダミートレース３５５に機械的に接続され、ダミートレー
スは導電性でなくとも電気的に接続されなくともよい。
図３８－４０を参照して本発明の一実施例を記載し、マイクロフォニックノイズ低減構
造が遮断パッドの形で、説明の目的のためにその上に実装された２つの電子素子１ととも
に示されている。電子素子のうちの少なくとも１つがＭＬＣＣであることが望ましい。電
子素子の数は特に制限されず、列状の個別の電子素子であっても電子素子のスタックであ
ってもよい。図３８はマイクロフォニックノイズ遮断パッド６００の上面概略図、図３９
は底面概略図、図４０は側面概略図である。図３８－４０において、ストリップ状の回路
基板３４０が非金属柔軟層５０２のビアホールを通って延長するＴＬＰＳインターコネク
トによって導電性金属層に接続される。上記のように電子素子に対してマイクロフォニッ
クノイズ遮断パッドの反対側にあるハンダパッド３５０は電気トレースとビアホールによ
ってハンダパッドと電気的に接触される。ソルダーマスク即ち非金属柔軟層は電子素子の
外部終端と導電性金属層との間にあり、それによりマイクロフォニックノイズを抑制する
。マイクロフォニックノイズ遮断パッドはそれぞれの極性を異ならせてペアで使用される
ことが好ましい。
図４１を参照して本発明の一実施例を記載し、本明細書の他の場所でも記載のように、
マイクロフォニックノイズ低減構造が衝撃吸収導体７０２の形で電子素子１と電気的に接
触する外部終端２との間に実装される。衝撃吸収導体は、少なくとも１つの柔軟なストレ
ス開放部分７０６に連結してその間にスペースを備えたオフセット装着タブからなる形状
を備え、これにより振動を吸収できる。衝撃吸収構造体は“Ｃ”、“Ｓ”、又は“Ｚ”等
のオープン形状や、円や四角のクローズド形状を有しても良い。非金属柔軟層７０４はプ
リフォーム又はフィラーとして衝撃吸収導体の隙間領域内に含めることができ、さらに機
械的振動を減衰させてそれによりさらにマイクロフォニックノイズを低減する。衝撃吸収
構造体は、本発明の実施に適切な鉄や非鉄の導電性材料や４２アロイ、コバ－ル、インバ
ー、リン青銅、又は銅との合金でつくられる。衝撃吸収構造体の厚さは導電性や製造可能
性によって下限値が決まる。一実施例において、プリフォームはその上に導体をコーティ
ングして導電性に必要な原子層数に近づく厚さを可能にする。少なくとも２５．４μｍ（
０．０００１インチ）の厚さ、好ましくは０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）から０
．１２７ｍｍ（０．００５インチ）を超えない厚さ、そしてより好ましくは０．０６３５
ｍｍ（０．００２５インチ）を超えない厚さが本発明を実施するために適切である。回路
基板に対して垂直に計測される衝撃吸収構造体の高さ即ちオフセット高さは好ましくは少
なくとも０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）から０．１２７ｍｍ（０．００５インチ
）を超えることがなく、より好ましくは０．０６３５ｍｍ（０．００２５インチ）を超え
ることがない。
基板即ち回路基板は本発明を実施するのに適したＦＲ４、ポリイミド、カプトン、ＰＥ
ＥＫ、イットリア安定化ジルコニア又はＡｌ2０3（酸化アルミニウム）又はイットリア安
定化ジルコニア等の電子グレードセラミックスを含む標準的なＰＣＢ材料であれば特に限
定されない。別のデザインフォームを考慮すれば４２アロイ、インバー又はコバ－ル等の
鉄合金、あるいは銅、リン青銅、ベリリウム銅等の非鉄材料を使う。
特に好ましい非金属柔軟層はＦＲ４、パーフロロエラストマー、ポリイミド、カプトン、
ＰＥＥＫ、イットリア安定化ジルコニア又はＡｌ２０３（酸化アルミニウム）等の電子グ
レードセラミックスから選択される。
スランプ試験は、好ましくは拡大による、眼視観測に基づいて行われ、ＭＬＣＣがリー
ドフレームの中で、動いたか即ち流動したかを調べるための処理後に部品が検査される。
スランピングは、リフロープロセスによりリードフレームへの接合の完全性が損なわれる
ことを示す。リードフレームの中でのＭＬＣＣの動き、即ち接合の完全性が損なわれたこ
とが目視されて不良がわかる。
（実施例１：ポリマーハンダの機械的堅牢性）
共通のリードフレームに実装されるケースサイズが５．６ｍｍ×５．１ｍｍ（０．２２
×０．２０インチ）のＭＬＣＣをそれぞれ２つ備えた６８個の同一のスタックを製造した
。該スタックをそれぞれ３４個の同数のセットに分けた。セット１において、９１．５ｗ
ｔ％Ｓｎと８．５ｗｔ％Ｓｂを含む１ｍｇのＳｎ／Ｓｂハンダを用いてリードフレームを
各ＭＬＣＣに取り付けた。セット２において、９１．５ｗｔ％Ｓｎと８．５ｗｔ％Ｓｂを
含む１ｍｇの、Ｈｅｎｋｅｌ１００４８－１１Ａポリマーハンダにより入手できる、Ｓｎ
／Ｓｂポリマーハンダを用いてリードフレームを各ＭＬＣＣに取り付けた。各部品を２６
０℃のハンダリフロー炉に３回通過させて、通過ごとに流動したチップの数を測定した。
その結果を表１に示す。不良部品の累積数が通過ごとに記録される。
Figure 0007334285000001
表１の結果は、セット１では１回目の通過で４個の部品が不良となり、後続する通過に
おいて１個の追加の部品が不良となったのに対し、セット２ではいずれも不良とはならな
かった。従ってポリマーハンダは対照サンプルのハンダと比べて高温で機械的強度が付加
されている。
（実施例２：改善されたＴＬＰＳの機械的堅牢性）
同様のスタックが銀又は錫メッキされたリードフレームとともに製造されＯｒｍｅｔ３
２８として入手できるＣｕ系遷移的液相焼結接着剤を用いて取り付けられた。該サンプル
はスランピング（流動）や外部リードの脱離等は示さなかった。その後米国特許第６，７
０４，１８９号に記載の負荷試験を行い、３０ｇの重りがＭＬＣＣにかけられスタックの
下方へ垂下された状態でスタックを炉に入れた。少なくとも１０℃毎の各温度で１０分の
滞留時間を設けて約２６０℃に温度を上昇させた。部品はその後流動及び又は外部リード
の離脱の不良について検査された。錫メッキされた外部リードフレームの不良が３６０℃
で検出されたが、銀メッキされたリードフレームについては最初の不良が検出されたのは
６３０℃であり、ＴＬＰＳに対する超高温での機械的性能が実証された。
（実施例３：ポリマーハンダの温度性能）
１２０個のＪリード型スタックが同一のＭＬＣＣ、同一のＪリード、及び熱圧着プロセ
スを使って製造された。該サンプルは３０個のグループに分割され、それぞれがＨｅｎｋ
ｅｌ９２ＡＤＡ１ＯＯＤＡＰ８５Ｖ ＥＵ ２４６０として入手可能な様々のボリューム
の９１．５／８．５Ｓｎ／Ｓｂハンダを使って接着され、セット３に対してはＨｅｎｋｅ
ｌ２００４８－１１Ａとして入手可能なポリマーハンダを、セット４に対しては同じハン
ダ組成を用いた。サンプルはその後様々のハンダ炉へ送られて異なる温度で３回以上炉を
通過させた。サンプルはその後部品毎に検査された。その結果を図１３に示す。ポリマー
ハンダにおいてスランピングは検出されず、サンプルは試験された範囲で改善された高温
堅牢性を示した。ポリマーハンダは３５０℃を超える温度には耐性がない。
（実施例４：高速二次的アセンブリプロセスに対するポリマーハンダの耐久性）
Ｊリード型スタックが同一のＭＬＣＣ、同一のＪリード、及び熱圧着プロセスを使って
製造された。対照サンプルがＨｅｎｋｅｌ９２ＡＤＡ１００ＤＡＰ８５Ｖ ＥＵ ２４６
０として入手可能な９１．５／８．５ Ｓｎ／Ｓｂハンダを用いて作成された。セット５
はＨｅｎｋｅｌ２００４８－１１Ａとして入手可能な同じハンダ組成を含むポリマーハン
ダを使って作成された。その後サンプルは標準的なハンダを使ってＦＲ４基板に取り付け
られ、リードフレームのハンダ付けに推奨されるものよりも速い温度傾斜率を使うＩＲリ
フロー炉に投入された。スランピング又はリードフレームの接触不良について検査された
。Ｓｎ／Ｓｂハンダを含有するサンプルは１５個のうち９個に不良があり、一方ポリマー
ハンダは１５サンプル中不良はゼロで、高速アセンブリに対して堅牢性が高くなったこと
を実証した。部品は同じ高速アセンブリにかけられた。
（実施例５：熱圧着接合）
図１４、１５はＯｒｍｅｔ７０１シリーズとして入手可能なＴＬＰＳ Ａｇ／Ｓｎ／Ｂ
ｉとＯｒｍｅｔ２８０ＣＥシリーズとして入手可能なＣｕ／Ｓｎ／Ｂｉを使った接合を明
示する顕微鏡写真であり、ＩＲリフロープロセスを使って銀メッキされたリン青銅のクー
ポン間を接合するものである。ボイドの有意エリアが表示されている。図１６は熱圧着接
合プロセス後のＴＬＰＳ Ｃｕ／Ｓｎ／Ｂｉの状態を示す顕微鏡写真であり、図１７は熱
圧着接合プロセス後のＣｕ／Ｓｎ／Ｂｉの状態を示す顕微鏡写真である。両方の実施例に
おいて、ち密な微細構造が観察される。熱圧着接合は２－１０ポンドの圧力で５分未満の
非常に短い時間で達成される。
クーポンは実施例４と類似する形で作成された。３０グラムの重りがデバイスからつる
されることで熱圧着接合にストレスをかけた。該接合は温度の上昇にさらされた。８５０
℃まで加熱したにもかかわらず不良が観察されなかった。
Ｏｒｍｅｔ７０１として入手可能なＣｕ／Ｓｎ／Ｂｉ ＴＬＰＳと１０／８８／２ Ｓ
ｎ／Ｐｂ／Ａｇハンダを使うリード接着の観察では、ＴＬＰＳはそれが置かれた場所に留
まるが一方ハンダは加熱によって流れる。ハンダは外部リードの接着に使われるときハン
ダダムとレジストの使用が必要だが、一方ＴＬＰＳはその必要がない。これは大きな製造
上の利点である。
熱圧着を使ってポストキュアの有無にかかわらず様々の条件でマットメッキされた錫リ
ン青銅のクーポンを接合するためにＯｒｍｅｔ７０１ Ｃｕ／Ｓｎ／Ｂｉ ＴＬＰＳを使
用する。その結果を９１．５Ｓｎ／８．５Ｓｂハンダと比較する。図１８において、サン
プルＡ１はポスト焼結を行わず１８０℃で２０秒加熱され、サンプルＢ１は１８０℃で１
５秒加熱され２１０℃で２０分ポスト焼結を行った。サンプルＣ１は１８０℃で２０秒加
熱され２１０℃で３０分ポスト焼結を行った。サンプルＤ１は１９０℃で２０秒加熱され
ポスト焼結を行なわなかった。サンプルＥ１は１９０℃で２０秒加熱され２１０℃で１５
分ポスト焼結を行った。サンプルＦ１は１９０℃で２０秒加熱され２１０℃で３０分ポス
ト焼結を行った。サンプルＧ１は２００℃で２０秒加熱されポスト焼結を行なわなかった
。サンプルＨ１は２００℃で２０秒加熱され２１０℃で１５分ポスト焼結を行った。サン
プルＩ１は２００℃で２０秒加熱され２１０℃で３０分ポスト焼結を行った。サンプルＪ
１は２００℃で１０秒加熱されポスト焼結を行なわなかった。サンプルＫ１は２３０℃で
１０秒加熱されポスト焼結を行なわなかった。サンプルＬ１は２１０℃で加熱され９１．
５Ｓｎ／８．５Ｓｂハンダを使って３０分ポスト焼結を再現した。これらの例は初期の接
合を比較的低い温度で形成でき、接合強度をポスト焼結で大幅に増加できることを実証し
た。
（実施例６）
実施例５と同様な一組の実験がＯｒｍｅｔ２８０ＣＥ Ａｇ／Ｓｎ／Ｂｉを銀メッキさ
れたクーポンに用いて行われた。その結果を図１９のバーグラフに示す。この実施例にお
いて、外部リードは、不良に至る最大引っ張り力（Ｋｇ単位で）測定すると、熱圧着プロ
セスでポストキュアが使われなかったにもかかわらずハンダを超えるせん断強度を示す。
サンプルはいずれの場合も第１温度で第１の時間予熱され、その後３秒かけて第２温度へ
と温度が上げられて、一定時間第２温度が保持された。図１９において、サンプルＡ２は
１４０℃で１０秒間予熱され、温度は３００℃へ上げられて２０秒間保持された。サンプ
ルＢ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は３００℃へ上げられて１０秒間保持された
。サンプルＣ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は３００℃へ上げられて５秒間保持
された。サンプルＤ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は３００℃へ上げられて２０秒
間保持された。サンプルＥ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は３００℃へ上げられて
１０秒間保持された。サンプルＦ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は３００℃へ上げ
られて５秒間保持された。サンプルＧ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は２８０℃
へ上げられて２０秒間保持された。サンプルＨ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は
２８０℃へ上げられて１０秒間保持された。サンプルＩ２は１４０℃で１０秒間予熱され
、温度は２８０℃へ上げられて５秒間保持された。サンプルＪ２は１４０℃で３秒間予熱
され、温度は２８０℃へ上げられて２０秒間保持された。サンプルＫ２は１４０℃で３秒
間予熱され、温度は２８０℃へ上げられて１０秒間保持された。サンプルＬ２は１４０℃
で３秒間予熱され、温度は２８０℃へ上げられて５秒間保持された。サンプルＭ２は１４
０℃で１０秒間予熱され、温度は２６０℃へ上げられて２０秒間保持された。サンプルＮ
２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は２６０℃へ上げられて１０秒間保持された。サ
ンプルＯ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は２６０℃へ上げられて５秒間保持され
た。サンプルＰ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は２６０℃へ上げられて２０秒間保
持された。サンプルＱ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は２６０℃へ上げられて１０
秒間保持された。サンプルＲ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は２６０℃へ上げられ
て５秒間保持された。サンプルＳ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は２４０℃へ上
げられて２０秒間保持された。サンプルＴ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は２４
０℃へ上げられて１０秒間保持された。サンプルＵ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温
度は２４０℃へ上げられて５秒間保持された。サンプルＶ２は１４０℃で３秒間予熱され
、温度は２４０℃へ上げられて２０秒間保持された。サンプルＷ２は１４０℃で３秒間予
熱され、温度は２４０℃へ上げられて１０秒間保持された。サンプルＸ２は１４０℃で３
秒間予熱され、温度は２４０℃へ上げられて５秒間保持された。サンプルＹ２は１４０℃
で１０秒間予熱され、温度は２２０℃へ上げられて２０秒間保持された。サンプルＺ２は
１４０℃で１０秒間予熱され、温度は２２０℃へ上げられて１０秒間保持された。サンプ
ルＡＡ２は１４０℃で１０秒間予熱され、温度は２２０℃へ上げられて５秒間保持された
。サンプルＢＢ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は２２０℃へ上げられて２０秒間保
持された。サンプルＣＣ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は２２０℃へ上げられて１
０秒間保持された。サンプルＤＤ２は１４０℃で３秒間予熱され、温度は２２０℃へ上げ
られて５秒間保持された。実施例６の結果は、ポスト焼結を行うことのないＴＬＰＳプロ
セスについて時間温度効果を実証する。
（実施例７：ＴＬＰＳ終端）
Ｏｒｍｅｔ７０１として入手可能なＴＬＰＳ Ｃｕ／Ｓｎ／Ｂｉをニッケル系金属電極
のＭＬＣＣに硬化させてニッケルの内部電極に直接終端を形成した。平均的容量は０．３
２μＦで標準的な高燃焼終端材料と類似し、連続的な導電路を備えた接合が内部電極に対
して形成されたことを示した。
（実施例８：温度耐性試験）
接着剤の接合強度を試験するために、特許文献１に従って、外部リードを備えた部品が
底部の外部リードに取り付けた３０グラムの重りで空中に吊り下げられる負荷試験が実施
された。吊り下げられた部品と重りは外部リードワイヤが離脱して不良が検出されるまで
温度上昇にさらされた。その結果が図２０に示されており、ポリマーハンダが温度を関数
として８８Ｐｂ／１０Ｓｎ／２Ａｇハンダよりも非常に優れた接合強度を示した。図２０
において、セット６が８８Ｐｂ／１０Ｓｎ／２Ａｇハンダを使って接合された。セット７
ではニッケル／錫リードが導電性接着剤により接合された。セット８は導電性接着剤を使
ってニッケル／金リードに接合された。セット９は９５Ｓｎ／５Ａｇハンダドットを中心
部に導電性接着剤をネールヘッドに使ってニッケル／銀リードに接合された。
同様のサンプルがＭＩＬ－ＳＴＤ－２０２Ｇ，Ｍｅｔｈｏｄ２１１，Ｔｅｓｔ Ｃｏｎ
ｄｉｔｉｏｎ Ａ，Ｐｒ℃ｅｄｕｒｅ３．１．３に従って実施されたせん断強度試験にか
けられ、コンデンサ端子の軸方向に負荷がかけられて、デバイスが不良となるまで力が加
えられた。図２１にその結果を示す。図２１において、セット１０はＳｎ９５／Ａｇ５の
ポリマーハンダのドットを使い、それはリフローされた後で導電性接着剤により銀メッキ
されたネールヘッドに接合され、ポストリフローキュアにかけられた。セット１１はＳｎ
９５／Ａｇ５ハンダを使い、セット１２は導電性接着剤を使って銀メッキされたリードワ
イヤに接合した。導電性エポキシは３ ｌｂｓ未満の劣ったせん断保持力を示し、処理す
るには不適切な取扱い強さとなることが実証された。
独創的なサンプルは４００℃を超える温度で外部リードワイヤから吊り下げられた３０
グラムの重りに耐える。導電性接着剤だけで４００℃を超える温度に耐えたが図２１に示
すように室温で不十分なせん断保持力を示した。このことは、サブコンポーネントや電子
デバイスの接合の間に普通に行われる、接合後の部品の処理や取扱いには許容されない。
せん断試験は室温で許容できる３ ｌｂｓを超えるせん断強度を示した。
（実施例９）
ジルコン酸カルシウムとニッケルの内部電極に基づくＣ０Ｇ誘電体セラミックを備えた
ケースサイズ２２２０、定格０．４７μＦ、５０ＶのＭＬＣＣが従来技術で周知のプロセ
スで製造された。これらＭＬＣＣはガラスフリットを含む銅の厚膜ペーストを使って終端
された。サンプルは異なる２種類の電界メッキにより作られた。ニッケルメッキが焼成さ
れた銅の終端に施され、その後１つのケースには銅メッキが他のケースには銀メッキが施
された。全てのメッキ層は最小５ミクロン（２００μインチ）の厚さにされた。両方のメ
ッキタイプのＭＬＣＣに対して銅と錫の金属粒子を主に含有するＴＬＰＳペーストのＯｒ
ｍｅｔ ＣＳ５１０を使ってリードレススタックが製造された。スタックは接合されるメ
ッキされた終端の上面に沿ってＴＬＰＳペーストの薄いビーズを施して製造された。この
ように、隣接するコンデンサの終端に沿ってＯｒｍｅｔ ＣＳ５１０で４チップのスタッ
クがアセンブルされた。これらのスタックは１つのアセンブリにクランプされ窒素雰囲気
下でヘラーのリフロー炉を使って３３０℃のピーク温度まで加熱され３００℃以上を９０
秒保持した。これらのリードレススタックのサンプルの基板曲げ性能は、ＡＥＣ－Ｑ２０
０－００５ Ｒｅｖ Ａに記載の試験方法を使って１０ｍｍまで曲げることにより単一Ｍ
ＬＣＣと比較された。曲げは不良として記録される１ｍｍ／秒のスピードで２％のキャパ
シタンス損失で加えられた。サンプルはリフローされた錫－鉛（ＳｎＰｂ）ハンダを使っ
て試験用回路基板へ接続された。これらの結果は、銅及び銀メッキされた部品に対するワ
イブルグラフとして図２２、２３にそれぞれ示される。スタックの性能は単一ＭＬＣＣと
比べてわずかに劣るが、両タイプのメッキで作られたリードレススタックに対する曲げ不
良はＣ０ＧタイプのＭＬＣＣに対しＡＥＣによって求められる最小３ｍｍを十分に超えて
いる。
（実施例１０）
チタン酸バリウムとニッケルの内部電極に基づくＸ７Ｒ誘電体セラミックを備えたケー
スサイズ２２２０、定格０．５０μＦ、５００ＶのＭＬＣＣが従来技術で周知のプロセス
で製造された。これらＭＬＣＣはガラスフリットを含む銅の厚膜ペーストを使って終端さ
れた。その後サンプルは電界ニッケル（最小５０μインチ）で、そして錫（最小１００μ
インチ）でメッキされた。２つのＭＬＣＣのリードレススタックはＴＬＰＳペーストのＯ
ｒｍｅｔ ＣＳ５１０を使って接合されるメッキされた終端の上面に沿ってＴＬＰＳペー
ストの薄いビーズを施して製造された。これらのスタックは１つのアセンブリにクランプ
され窒素雰囲気下でヘラーのリフロー炉を使って３３０℃のピーク温度まで加熱され３０
０℃以上を９０秒保持した。これらのリードレススタックの基板曲げ性能は、ＡＥＣ－Ｑ
２００－００５ Ｒｅｖ Ａに記載の試験方法を使って１０ｍｍまで曲げることにより単
一ＭＬＣＣと比較された。曲げは不良として記録される１ｍｍ／秒のスピードで２％のキ
ャパシタンス損失で加えられた。サンプルはリフローされた錫－銀－銅（ＳＡＣ）ハンダ
を使って試験用回路基板へ接続された。これらの結果は、ワイブルグラフとして図２６に
示される。リードレススタックの性能は単一ＭＬＣＣと同様であり、両方共にＸ７Ｒタイ
プＭＬＣＣのＡＥＣによって求められる最小２ｍｍを十分超える。図２７はある曲げ条件
を加えた２チップリードレススタックの曲げに対するある曲げ条件を加えた単一チップの
曲げ、及び６ｍｍを優に超える曲げの分布の大きさ示している。
リード付きスタック間のさらなる比較は例１１に見ることができ、それはＳｎＳｂハンダ
で相互接続されたリード付きスタックの対照グループの高温性能とＴＬＰＳ（ＣＳ５１０
）を使って相互接続されたリード付きスタックの高温性能とを比較する。
（実施例１１）
表２はＴＬＰＳ材料ＣＳ５１０の高温性能を、標準的なＣｕ／Ｎｉ／Ｓｎ終端、錫のリ
ード仕上げ、及びコンデンサスタックを有するキャップによってつくられ、リードフレー
ムが標準的なＳｎＳｂハンダで終端された対照グループの高温性能とともに表す。試験グ
ループは金属被覆やさまざまのリードフレーム表面仕上げ、さらに無終端コンデンサ、及
びＣＳ５１０ＴＬＰＳを使った相互接続等の多様なコンデンサ終端を使って、内部電極と
リードフレーム間の電気的及び機械的接続を行った結果を示す。過熱され３０グラムの重
りを付けて吊り下げられると対照グループは２３０から２３５℃の温度範囲で不良となっ
たことが表２からわかる。Ｏｒｍｅｔ ＣＳ５１０を使って作られたサンプルは無終端の
コンデンサを含んでコンデンサ終端の金属皮膜のタイプに関わらず６００℃の試験限界に
達しても不良は起こらなかった。唯一の例外は終端とリードフレーム表面の両方に錫を使
った試験グループが４２０－４５０℃の範囲で不良を示した。
Figure 0007334285000002
（実施例１２）
図２５は本発明の実施例の比較を表し、図２４で示された２つのメッキされたクーポン
を比較している。図２４において、２つの銅のクーポンが、一枚はニッケルメッキされた
上に銀メッキされ、二枚目の銅のクーポンはニッケルメッキされた上に銀メッキされその
後インジウムでメッキされる。２つのクーポンはその後向かい合うように置かれ、加熱し
てインジウムの拡散を開始させる。加工処理を経て、２つのクーポンはせん断試験にかけ
られ、接合不良が生じるまで引っ張られた。その結果、最大の接合力と一様な拡散を確実
にするには接合部間の密着表面が欠かせないことを実証した。図２４矢印は拡散が生じた
接合エリア内の孤立した接触点を示す。接合の表面積は３．８１×３．８１ｍｍ（０．１
５０” ×０．１５０”）平方あるいは１４．５２ｍｍ2（０．０２２５インチ2）であり
、接合せん断強度は２６６ｐｓｉである。しかし、接触表面積は２０％と推定される。こ
のことは接合強度を最大化するには接合表面間を密着させることが必要であることを明確
に示している。
図２５は２．５ミクロン（１００マイクロインチ）のニッケルと５ミクロン（２００マ
イクロインチ）の銀でメッキされ、インジウムのペーストを使って第２のクーポンへ接合
される、図２４で示されたクーポンと同じ種類のクーポンを示す。表面被覆率は１００％
で一様に被覆されせん断強度は９０００ｐｓｉを記録した。アセンブリ、加工、せん断方
法は全く同じなので２つの非平面を接合することと、インジウムペーストを使って２つの
非平面を接合することとの違いを明示した。
本発明は好ましい実施例を参照して説明したが、それらに限定されることはない。当業
者はここに具体的に述べられなかった付加的な実施例や変更に気づくかもしれないが、そ
れらはここに添付され本願に欠くことのできない部分を構成する特許請求の範囲に含まれ
る。

Claims (5)

  1. 第１導電性金属層および第２導電性金属層と、
    前記第１導電性金属層上に形成されたギャップを含む第１非金属柔軟層と、
    第１の極性を有する第１外部終端および第２の極性を有する第２外部終端を含む電子素子と、
    前記第１外部終端および前記第１導電性金属層に電気的に接触する遷移的液相焼結接着剤と、
    を含み、
    前記遷移的液相焼結接着剤は、前記ギャップを通って延びている、電子部品。
  2. 前記第１非金属柔軟層は、ＦＲ４、パーフロロエラストマー、ポリイミド、カプトン（登録商標）、ＰＥＥＫ、および電子グレードセラミックスからなるグループから選択される、請求項１に記載の電子部品。
  3. 前記第１非金属柔軟層は、前記ギャップを有するビアホールを含む、請求項１または２に記載の電子部品。
  4. 前記第１非金属柔軟層は、ストリップを含み、前記ギャップは前記ストリップ間に存在する、請求項１、２または３に記載の電子部品。
  5. 前記第１非金属柔軟層は、少なくとも２５μｍから１．５７５ｍｍを超えない厚さを有している、請求項１～４のいずれかに記載の電子部品。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220078887A (ko) * 2020-12-04 2022-06-13 삼성전기주식회사 전자 부품
KR102663242B1 (ko) * 2021-09-02 2024-05-03 한국원자력연구원 정밀 봉인형 고주파가속관
US20230241725A1 (en) * 2022-01-19 2023-08-03 Ning-Cheng Lee Solder pastes and methods of using the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001044615A (ja) 1999-07-29 2001-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半田付け方法
JP2012043947A (ja) 2010-08-18 2012-03-01 Tdk Corp 積層コンデンサの実装構造
JP2015216337A (ja) 2014-05-08 2015-12-03 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． 積層セラミックキャパシター、アレイ型積層セラミックキャパシター、その製造方法、及びその実装基板
JP2016502273A (ja) 2012-11-26 2016-01-21 ケメット エレクトロニクス コーポレーション リードレスの多層セラミックコンデンサスタック
JP2016072603A (ja) 2014-09-26 2016-05-09 株式会社村田製作所 電子部品
JP2016208011A (ja) 2015-04-20 2016-12-08 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． キャパシタ部品及びこれを備えた実装基板

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4513350A (en) * 1984-02-02 1985-04-23 Sprague Electric Company Monolithic ceramic capacitor and method for manufacturing to predetermined capacity value
US4571276A (en) * 1984-06-22 1986-02-18 North American Philips Corporation Method for strengthening terminations on reduction fired multilayer capacitors
US5038996A (en) * 1988-10-12 1991-08-13 International Business Machines Corporation Bonding of metallic surfaces
JPH0590067A (ja) * 1991-09-27 1993-04-09 Kyocera Corp 積層磁器コンデンサの製造方法
US20020092895A1 (en) * 2001-01-12 2002-07-18 Edmund Blackshear Formation of a solder joint having a transient liquid phase by annealing and quenching
JP2004186540A (ja) * 2002-12-05 2004-07-02 Tdk Corp 積層型電子部品
US8264816B2 (en) * 2009-08-24 2012-09-11 Kemet Electronics Corporation Externally fused and resistively loaded safety capacitor
US8902565B2 (en) * 2010-05-26 2014-12-02 Kemet Electronics Corporation Electronic component termination and assembly by means of transient liquid phase sintering and polymer solder pastes
US10366836B2 (en) * 2010-05-26 2019-07-30 Kemet Electronics Corporation Electronic component structures with reduced microphonic noise
US9472342B2 (en) * 2010-05-26 2016-10-18 Kemet Electronics Corporation Leadless multi-layered ceramic capacitor stacks
KR101525666B1 (ko) * 2013-07-11 2015-06-03 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조 방법
KR20150118385A (ko) * 2014-04-14 2015-10-22 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터, 그 제조 방법 및 그 실장 기판
KR101607020B1 (ko) * 2014-10-23 2016-04-11 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자 부품 및 그 실장 기판
KR102149786B1 (ko) * 2015-03-05 2020-08-31 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 실장 기판
US10224149B2 (en) * 2015-12-09 2019-03-05 Kemet Electronics Corporation Bulk MLCC capacitor module

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001044615A (ja) 1999-07-29 2001-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半田付け方法
JP2012043947A (ja) 2010-08-18 2012-03-01 Tdk Corp 積層コンデンサの実装構造
JP2016502273A (ja) 2012-11-26 2016-01-21 ケメット エレクトロニクス コーポレーション リードレスの多層セラミックコンデンサスタック
JP2015216337A (ja) 2014-05-08 2015-12-03 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． 積層セラミックキャパシター、アレイ型積層セラミックキャパシター、その製造方法、及びその実装基板
JP2016072603A (ja) 2014-09-26 2016-05-09 株式会社村田製作所 電子部品
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