JP4812428B2 - 表面実装型電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装型電子部品に係り、さらに詳しくは、特に小型で軽量の表面実装型電子部品であっても、実装時にツームストーンなどの不都合が生じにくい表面実装型電子部品に関する。

表面実装型電子部品の一例として、たとえば下記の特許文献１に示す巻線型電子部品が知られている。

この巻線型電子部品では、フェライトコアの巻芯部の外周に形成してある外装樹脂部の外周面を、端部電極の外周からはみ出さないように研磨している。特許文献１の段落番号００１１には、外装樹脂部の外周面を研磨することにより、電子部品の吸着を良好に行えると共に基板上の安定性も向上する旨が記載されている。

しかしながら、特許文献１に示す巻線型電子部品を初めとして、従来の表面実装型電子部品では、そのサイズの小型化および軽量化と共に、基板への部品実装時のツームストーン現象が問題になっている。ツームストーン現象とは、表面実装型電子部品を基板へ実装する時に、電子部品の両端部に形成してある端部電極のハンダペースト面で発生するモーメントのアンバランスにより、電子部品が立ち上がってしまい、接合不良となる現象である。また、シフティングと呼ばれる横方向に部品のずれが発生し、ランドから浮いてしまう現象もある。

なお、特許文献１の図３、図４および段落番号００１５には、端部電極に溝を形成することで、ハンダの接合強度が向上する旨が開示してある。しかしながら、特許文献１の図３および図４に示す溝は、フェライトコアの軸方向に形成してある溝であり、ツームストーン現象を防止することは困難であった。

なぜなら、特許文献１に示す軸方向溝では、端部電極の下面へのハンダの回り込み量が少ないからである。この軸方向溝を相対的に大きくしたり、数を増やすことで、ツームストーン現象を解消することができるかもしれないが、そうすると、フェライトコアの体積が減り、コイル部品としての性能が低下する。また、フェライトコアに対して、溝などの加工を行うことは、製造工程が煩雑になる。
特開平１０−１６３０３３号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、特に小型で軽量の表面実装型電子部品であっても、実装時にツームストーンなどの不都合が生じにくく、しかも、電子部品が持つ本来の性能を低下させることがなく、製造が容易な表面実装型電子部品を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る表面実装型電子部品は、
コア部および外装樹脂部を有する素子本体と、
前記素子本体の両端部に形成してある一対の端部電極と、を有する表面実装型電子部品であって、
前記外装樹脂部の外形寸法がコア部の最大外形寸法よりも大きく、
前記外装樹脂部の両端部外周を覆うように、前記端部電極がそれぞれ形成してあり、
各端部電極の外周面には、周方向に連続する段差状凹部が形成してあることを特徴とする。

本発明に係る表面実装型電子部品では、特に小型で軽量の表面実装型電子部品であっても、実装に際してのハンダのリフロー時に、その電子部品の両端に形成してある端部電極の底面に形成してある段差状凹部にハンダが入り込む。その段差状凹部は、端部電極の周方向に連続して形成してあるために、ハンダの回り込み量も十分に確保することができる。その結果、いわゆるツームストーン現象を効果的に防止することができ、実装不良を防止することができる。

また、本発明では、コア部の最大外形寸法よりも大きな外形寸法を有する外装樹脂部の両端部外周を覆うように、端部電極を形成することで、段差状凹部を形成してある。このために、コア部自体に加工する必要はなく、コア部の体積が減少することはなく、電子部品としての性能には全く影響しない。しかも、樹脂成形により段差状凹部を形成することができるので、製造工程が煩雑になることもない。

好ましくは、前記段差状凹部は、各端部電極の端面から内側へ所定幅（Ｗ１）で形成してあり、各端部電極の全幅（Ｗ０）に対しての比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．１〜０．８である。この比率が小さすぎると、本発明の効果が小さい。また、この比率が大きすぎると、電子部品を基板上に実装した場合に、基板上に直接に接触する端部電極の面積が小さくなる。

好ましくは、前記段差状凹部は、各端部電極の最大外周面からの深さ（Ｈ１）が１０〜４０μｍとなるように形成してある。この深さが小さすぎると、本発明の作用効果が小さい。また、この深さが深すぎると、限られたチップサイズでは、相対的に、コア部の最大外形寸法が小さくなり、電気的な性能が低下してしまう傾向にある。

好ましくは、前記端部電極の最大外周面の全高さ（Ｈ０）に対して前記段差状凹部の深さ（Ｈ１）の比率（Ｈ１／Ｈ０）が０．０１１〜０．０４５の範囲にある。この比率が小さすぎると、本発明の作用効果が小さい。また、この比率が大きすぎると、限られたチップサイズでは、相対的に、コア部の最大外形寸法が小さくなり、電気的な性能が低下してしまう傾向にある。

好ましくは、前記コア部が、巻芯部の両端部にフランジを有するフェライトコアであり、
前記フェライトコアの巻芯部にはコイルが巻回してあり、
前記外装樹脂部が、前記コイルが巻回してある巻芯部の周囲を被覆している。

好ましくは、前記外装樹脂部が、前記フェライトコアのフランジの一部を覆うフランジ被覆部を有し、
前記端部電極が、前記フランジの端面から当該フランジの外周面を直接に覆うと共に、前記外装樹脂部のフランジ被覆部を覆うように形成してある。

表面実装型電子部品がコイルチップ部品である場合には、コイルの周囲に外装樹脂部が形成されることが多く、その外装樹脂部の製造時に、外装樹脂部の形状を工夫することで、端部電極の外周に、周方向に連続する段差状凹部を容易に形成することができる。

ただし、本発明では、コイルチップ部品のみでなく、たとえばコア部が、内部電極層と絶縁層との積層構造を有する表面実装型電子部品にも適用することが可能である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る表面実装型電子部品としてのコイルチップ部品の縦断面図、
図２は図１に示すコイルチップ部品の製造工程の一例を示す金型の要部断面図、
図３は図1に示すコイルチップ部品の要部断面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る表面実装型電子部品としてのコイルチップ部品２は、コア部（芯材）としてのドラムコア４を有する。ドラムコア４は、フェライト材料で構成してある。ドラムコア４は、コイル部１０を構成するワイヤ１０ａが、コア４の軸方向に沿って巻回してある巻芯部４ａを有する。

巻芯部４ａの軸方向の両端である第１端部および第２端部には、それぞれ第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃが一体に形成してある。第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃの外形寸法は、巻芯部４ａの外径寸法よりも大きくなっている。

巻芯部４ａの横断面は、特に限定されず、長方形断面、円形断面、あるいは、その他の断面形状であっても良い。第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃの横断面形状も特に限定されず、長方形断面、円形断面、あるいは、その他の断面形状であっても良い。第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃは、同じサイズであり、たとえば長方形断面の場合には、縦が０．８２mm、横が０．３mm程度である。また、巻芯部４ａの外径は、０．４２mm程度であり、ドラムコア４の軸方向全長は、１．６１mm程度である。

図１に示すように、コイル部１０を構成するワイヤ１０ａの両端に形成してある継線部１０ｂおよび１０ｃは、各フランジ４ｂおよび４ｃの外周位置において、下地電極層２０と接続される。ワイヤ１０ａの継線部１０ｂおよび１０ｃは、下地電極層２０が形成された後に、各フランジ４ｂおよび４ｃの外周に熱圧着などの手段で固定され、これらの継線接続が確保される。あるいは、ワイヤ１０ａの継線部１０ｂおよび１０ｃは、下地電極層２０が各フランジ４ｂおよび４ｃの外周および端面に形成される前に熱圧着され、その後に、下地電極層２０が形成されて、これらと接続されても良い。

下地電極層２０は、１層目が１．０〜２．０μｍの無電解Ｎｉメッキ、２層目が１．０〜２．０μｍのＮｉ電解メッキである。

下地電極層２０と継線部１０ｂおよび１０ｃが接続された後、コイル部１０が形成してある巻芯部４ａの外周凹部に、樹脂をモールド成形して外装樹脂部３０が形成される。外装樹脂部３０を構成する樹脂としては、特に限定されず、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂などが例示される。

外装樹脂部３０は、たとえば図２に示す金型８０および８２を用いて成型される。図２に示すように、金型８０および８２が閉じることにより形成される複数のキャビティ８４の内部に、コイル部１０が形成してある継線済のドラムコア４を、隣接するドラムコア４の第１フランジ４ｂが、隣のドラムコア４の第２フランジの端面に接触するように、軸方向に並んで配置する。

金型８０および８２には、隣接して配置されたドラムコア４の第１フランジ４ｂと第２フランジ４ｃとの接触部外周を保持する保持用凸部８６が形成してあり、その両側に、図１に示す樹脂製フランジ被覆部３０ａを形成するための周方向隙間８８が形成してある。周方向隙間８８は、キャビティ８４に連通してあり、キャビティ８４に樹脂を射出して成形し、金型８０，８２を開くことで、図１に示すフランジ被覆部３０ａを有する外装樹脂部３０が一体化された複数の素子本体５が得られる。

各素子本体５の外装樹脂部３０の外径寸法は、第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃの外形寸法（コア部の最大外形寸法）よりも大きくなり、第１フランジ４ｂおよび第２フランジ４ｃの外周には、所定厚みのフランジ被覆部３０ａが形成される。フランジ被覆部３０ａは、外装樹脂部３０と一体に成型され、フランジ部４ｂ，４ｃの外周を、内側から外側に向けて軸方向途中位置まで覆うように形成してある。

このフランジ被覆部３０ａの厚みは、後述する段差状凹部５０の深さＨ１に対応する。また、このフランジ被覆部３０ａの軸方向の長さは、後述する段差状凹部５０の軸方向幅（Ｗ１）を適切に調整するように決定される。

外装樹脂部３０が形成された後に、素子本体５の軸方向両端部に、一対の端部電極４０を形成することで、コイルチップ部品２が得られる。端部電極４０は、外装樹脂部３０を形成した後に形成されるために、電極ペースト膜の焼き付け処理により形成することはできない。

この実施形態では、各端部電極４０は、１層目が１．０〜２．０μｍの無電解Ｎｉメッキ、２層目が１．０〜２．０μｍの電解Ｎｉメッキ、３層目が３．０〜４．０μｍの電解Ｓｎメッキである。

各端部電極４０は、各フランジ４ｂ，４ｃの端面から当該フランジ４ｂ，４ｃの外周面を直接に覆うと共に、外装樹脂部３０のフランジ被覆部３０ａを覆うように形成してある。各端部電極４０は、各フランジ４ｂ，４ｃの端面と、当該フランジ４ｂ，４ｃの外周面の一部で、下地電極層２０および継線部１０ｂおよび１０ｃに対して直接に接続してある。しかも、各端部電極４０は、外装樹脂部３０のフランジ被覆部３０ａを覆うように形成してあることから、各端部４０の外周面には、周方向に連続する段差状凹部５０が形成される。

図１に示すように、段差状凹部５０は、素子本体５の軸方向端面から所定幅（Ｗ１）で形成してあり、各端部電極の全幅（Ｗ０）に対しての比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．１〜０．８である。この比率が小さすぎると、ツームストーン現象を抑制させる効果が小さくなる傾向にある。また、この比率が大きすぎると、図１および図３に示すように、コイルチップ部品２を基板６０上に実装した場合に、基板６０上に直接に接触する端部電極４０の面積が小さくなる。

また、段差状凹部５０は、各端部電極４０の最大外周面寸法からの深さ（Ｈ１）が１０〜４０μｍとなるように形成してある。この深さＨ１が小さすぎると、ツームストーン現象を抑制させる効果が小さくなる傾向にある。また、この深さＨ１が深すぎると、限られたチップサイズでは、相対的に、ドラムコア４におけるフランジ部４ｂ，４ｃの最大外形寸法が小さくなり、電気的な性能が低下してしまう傾向にある。

各端部電極４０の最大外周面の全高さ（Ｈ０）に対して段差状凹部５０の深さ（Ｈ１）の比率（Ｈ１／Ｈ０）は、０．０１１〜０．０４５の範囲にある。この比率が小さすぎると、ツームストーン現象を抑制させる効果が小さくなる傾向にある。また、この比率が大きすぎると、限られたチップサイズでは、相対的に、ドラムコア４におけるフランジ部４ｂ，４ｃの最大外形寸法が小さくなり、電気的な性能が低下してしまう傾向にある。

本実施形態では、特に、チップの最大高さＨ０が、０．９mm以下の小型で、５ｍｇ以下の軽量なコイルチップ部品２であっても、実装に際してのハンダのリフロー時に、図３に示すように、端部電極４０の底面に形成してある段差状凹部５０にハンダ７０が入り込む。その段差状凹部５０は、端部電極４０の周方向に連続して形成してあるために、ハンダ７０の回り込み量も十分に確保することができる。その結果、いわゆるツームストーン現象を効果的に防止することができ、実装不良を防止することができる。たとえば従来のコイルチップ部品（段差状凹部５０がない）では、１０万個に１０個程度の割合で、ツームストーン現象が生じていたのに対して、本発明の実施例（段差状凹部５０がある）では、ツームストーン現象が生じたものは０個であった。

また、本実施形態では、フランジ４ｂ，４ｃの最大外形寸法よりも大きな外形寸法を有する外装樹脂部３０の両端部外周を覆うように、端部電極４０を形成することで、段差状凹部５０を形成してある。このために、フランジ自体に加工する必要はなく、フランジの体積が減少することはなく、コイルチップとしての性能には全く影響しない。しかも、樹脂成形により段差状凹部５０を形成することができるので、製造工程が煩雑になることもない。

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、本発明に係るコイルチップ部品の具体的な断面構造は、図１に示す実施形態に限定されず、種々の態様があり得る。また、本発明では、コイルチップ部品２のみでなく、たとえばコア部が、内部電極層と絶縁層との積層構造を有する表面実装型電子部品にも適用することが可能である。

図１は本発明の一実施形態に係る表面実装型電子部品としてのコイルチップ部品の縦断面図である。 図２は図１に示すコイルチップ部品の製造工程の一例を示す金型の要部断面図である。 図３は図1に示すコイルチップ部品の要部断面図である。

符号の説明

２… コイルチップ部品
４… ドラムコア
４ａ… 巻芯部
４ｂ… 第１フランジ
４ｃ… 第２フランジ
５… 素子本体
１０… コイル部
１０ａ… ワイヤ
１０ｂ，１０ｃ… 継線部
２０… 下地電極層
３０… 外装樹脂部
３０ａ… フランジ被覆部
４０… 端部電極
５０… 段差状凹部
６０… 基板
７０… ハンダ
８０，８２… 金型
８４… キャビティ
８６… 保持用凸部
８８… 周方向隙間

Claims (3)

1. コア部および外装樹脂部を有する素子本体と、
   前記素子本体の両端部に形成してある一対の端部電極と、を有する表面実装型電子部品であって、
   前記外装樹脂部の外形寸法がコア部の最大外形寸法よりも大きく、
   前記外装樹脂部の両端部外周を覆うように、前記端部電極がそれぞれ形成してあり、
   各端部電極の外周面には、周方向に連続する段差状凹部が形成してあり、
   前記段差状凹部は、各端部電極の最大外周面からの深さ（Ｈ１）が１０〜４０μｍとなるように形成してあり、
   前記コア部が、巻芯部の両端部にフランジを有するフェライトコアであり、
   前記フェライトコアの巻芯部にはコイルが巻回してあり、
   前記外装樹脂部が、前記コイルが巻回してある巻芯部の周囲を被覆し、
   前記外装樹脂部が、前記フェライトコアのフランジの一部を覆うフランジ被覆部を有し、
   前記端部電極が、前記フランジの端面から当該フランジの外周面を直接に覆うと共に、前記外装樹脂部のフランジ被覆部を覆うように形成してあり、
   前記端部電極はメッキにより形成されることで、前記フランジを加工せずに前記段差状凹部は形成され、
   前記メッキは、１層目が無電解メッキであり、２層目が電解メッキである表面実装型電子部品。
2. 前記段差状凹部は、各端部電極の端面から内側へ所定幅（Ｗ１）で形成してあり、各端部電極の全幅（Ｗ０）に対しての比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．１〜０．８であることを特徴とする請求項１に記載の表面実装型電子部品。
3. 前記端部電極の最大外周面の全高さ（Ｈ０）に対して前記段差状凹部の深さ（Ｈ１）の比率（Ｈ１／Ｈ０）が０．０１１〜０．０４５の範囲にある請求項１または２に記載の表面実装型電子部品。

Images