JP2014131009A - 電子部品及び電子部品の製造方法 - Google Patents

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キム・ムン・イル
Byon-Hwa Yi
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Abstract

【課題】本発明は、電子部品及び電子部品の製造方法に関する。
【解決手段】絶縁体の内部に導電体が形成され、前記導電体と電気的に連結される外部電極が前記絶縁体の外部面に備えられる電子部品において、外部電極のビア加工領域における曲率が所定水準以下に低くなるようにして、レーザのグレア反射による不良発生を低減することができる。
【選択図】図4b

Description

本発明は、電子部品及び電子部品の製造方法に関する。
電子機器の携帯性が向上し、高性能化するにつれて、より小さい体積内により多い機能を付与しようとする取り組みが持続的になされており、次世代の多機能性・小型パッケージ技術の一環として電子部品を基板に内蔵する技術が注目されている。
一例として、特許文献1には電子部品が内蔵された回路基板が開示されている。
例えば、回路基板に積層セラミックキャパシタ(multi layer ceramic capacitor:MLCC)が内蔵される場合、MLCCの外部電極がビア(via)を介して回路基板の回路パターンと連結される。しかし、MLCCのサイズが小型化するほど、ビアと連結される外部電極を均一な形状を有するように形成することが困難となり、これによってビアとの接続信頼性などにおいて問題が生じる恐れがある。
米国特許出願公開第2012/0006469号明細書
上記の問題点を解決するためになされた本発明は、レーザのグレア反射現象を低減させることができる電子部品及び電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を果たすためになされた本発明の一形態による電子部品は、絶縁体の内部に導電体が形成され、前記導電体と電気的に連結される外部電極が前記絶縁体の外部面に備えられて、横1.0mm×縦0.5mm以下の大きさを有する電子部品であって、前記外部電極の曲率の最大値が7°以下であることができる。
本発明の一形態による電子部品は、絶縁体の内部に導電体が形成され、前記導電体と電気的に連結される外部電極が前記絶縁体の外部面に備えられて、横1.0mm×縦0.5mm以下の大きさを有する電子部品であって、前記外部電極のビア加工領域で前記外部電極の曲率の最大値が7°以下であることができる。
この際、前記ビア加工領域は、前記外部電極の表面のうち前記外部電極のバンド幅中央の90%に該当する領域であることができる。
本発明の一形態による電子部品は、長軸、短軸及び高さを有する直方体形状のボディ部と、前記ボディ部の長軸方向の両端部に備えられる外部電極と、を含む電子部品であって、前記外部電極の表面のうち前記ボディ部の表面からの高さが最も高い最高点と、前記外部電極の表面上の点のうち第1ビア加工領域の境界線上に位置し、前記最高点との距離が最も近い点と、を連結する仮想の直線が前記長軸方向に平行な面となす鋭角の最大値が1〜7°であり、前記第1ビア加工領域は、前記外部電極の前記長軸方向の最大幅である第1バンド幅の前記長軸方向中央の90%に該当する領域であることができる。
この際、前記外部電極の表面のうち前記ボディ部の表面からの高さが最も高い最高点と、前記外部電極の表面上の点のうち第2ビア加工領域の境界線上に位置し、前記最高点との距離が最も近い点と、を連結する仮想の直線が前記短軸方向に平行な面となす鋭角の最大値が1〜7°であり、前記第2ビア加工領域は、前記外部電極の前記短軸方向の最大幅である第2バンド幅の前記短軸方向中央の90%に該当する領域であることができる。
また、前記電子部品はMLCCであることができる。
ここで、前記MLCCは、長軸長さが1.0mm以下、短軸長さが0.5mm以下であることができる。
また、前記MLCCは、長軸長さが0.6mm以下、短軸長さが0.3mm以下であることができる。
本発明の一形態による電子部品の製造方法は、絶縁体の内部に導電体が形成され、前記導電体と電気的に連結される外部電極が前記絶縁体の外部面に備えられた電子部品を製造する方法であって、800〜18,000cpsの粘度を有する電極ペーストが敷かれた定盤に前記ボディ部をディッピング(Dipping)するディッピング段階と、ディッピングされた前記ボディ部をブロッティング(Blotting)するブロッティング段階と、を含むことができる。
この際、前記ブロッティング段階は、前記ディッピング段階の電極ペーストの高さの1/4以下の高さに電極ペーストが敷かれた定盤に前記ボディ部をブロッティングすることであることができる。
また、前記ブロッティング段階は2〜40秒間行われることが好ましい。
上記のように構成された本発明は、電子部品を基板に内蔵する過程でレーザでビアホールを加工する時に発生するグレア反射現象を低減することができるため、ビア不良の発生率が低くなるという有用な効果を提供する。
また、複数個の外部電極が短絡されて不良が発生する問題も解決することができる。
電子部品の外部電極のバンド幅と外部電極の曲率との関係を概略的に例示した図面である。 電子部品の厚さと外部電極の曲率との関係を概略的に例示した図面である。 電子部品が基板に内蔵された状態で外部電極に接続されるビアを形成するためのビアホールの加工過程で欠陥が生じる原理を説明するための図面である。 本発明の一実施形態による電子部品を概略的に例示した斜視図である。 本発明の一実施形態による電子部品をX‐Z平面に切断した断面を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による電子部品をY‐Z平面に切断した断面を概略的に示す断面図である。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態に具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む(comprise)」及び/または「含んでいる(comprising)」は言及された構成要素、段階、動作及び/または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び/または素子の存在または追加を排除しない。
図示の簡略化及び明瞭化のために図面は一般的な構成方式で図示し、本発明の説明された実施形態の論議を不必要に不明瞭にすることを避けるために、公知された特徴及び技術の詳細な説明は省略されることがある。さらに、図面の構成要素は必ずしも縮尺に従って示されたものではない。例えば、本発明の実施形態の理解を容易にするために図面の一部構成要素の大きさは他の構成要素に比べ誇張されることがある。互いに異なる図面の同一の参照符号は同一の構成要素を示し、類似の参照符号は必ずしもそうではないが類似の構成要素を示すことができる。
明細書及び特許請求の範囲において「第1」、「第2」、「第3」及び「第4」などの用語がある場合、これらは類似の構成要素を区分するために用いられるものであり、必ずしもそうではないが、特定順序または発生順序を記述するために用いられるものである。そのように用いられる用語はここに記述された本発明の実施形態が、例えば、これに図示または説明されたものではない他のシーケンスで動作できるように適切な環境下で互換可能であるということが理解されるであろう。同様に、ここに方法が一連の段階を含むと記述される場合、ここに提示されたそういう段階の順序は、必ずしもそういう段階が実行される順序であるのではなく、任意の記述された段階は省略されることができ、またはここに記述されていない任意の他の段階がその方法に付加されることができる。
明細書及び特許請求の範囲の「左側」、「右側」、「前」、「後」、「上部」、「底」、「上に」、「下に」などの用語がある場合、それらは説明のために用いられるものであり、必ずしも不変の相対的位置を記述するためのものではない。そのように用いられる用語はここに記述された本発明の実施形態が、例えば、ここに図示または説明されたものではない他の方向に動作できるように適切な環境下で互換可能であるということが理解されるであろう。ここで用いられた用語「連結された」は、電気的または非電気的方式で直接または間接的に接続されると定義される。ここに互いに「隣接する」と記述された対象は、その文句が用いられる文脈に応じて適切に、互いに物理的に接触したり、互いに近接したり、互いに同一の一般的な範囲または領域にあることを意味することができる。ここで「一実施形態において」という文句の存在は、必ずしもそうではないが、同一の実施形態を意味する。
以下、添付図面を参照して本発明の構成及び作用効果をより詳細に説明する。
電子部品が内蔵される領域には回路パターンを形成しにくいため、内蔵される電子部品の大きさを減らそうとする取り組みが持続的に行われている。
特にMLCCやインダクタなどのチップ部品の場合、現在、横1.0mm×縦0.5mmの大きさの製品(いわゆる1005サイズ製品ともいう)を商用化しようとする試みがなされている。このような製品をさらに小型化するための研究が持続的に行われており、これからは横0.6mm×縦0.3mmの大きさの製品(いわゆる0603サイズ製品ともいう)も商用化されると予想されている。
ところが、大多数の電子部品の場合、電子部品が小型化されるほどバンド幅も細くなる必要があるが、バンド幅の減少は外部電極の形状に影響を与える可能性がある。
図1は電子部品の外部電極のバンド幅と外部電極の曲率との関係を概略的に例示した図面である。
図1に例示されたように、ディッピング方式で外部電極2を形成する場合、電子部品1のサイズが同一であるとしても、バンド幅が細くなるほど外部電極2の曲率が大きくなる。即ち、バンド幅が最も小さいBW1に比べBW2やBW3に向かって外部電極2の曲率、特にビア加工領域での曲率がより大きくなり、これによってレーザ光のグレア反射現象がさらに激しくなる。
図2は電子部品の厚さと外部電極の曲率との関係を概略的に例示した図面である。
図2に例示されたように、電子部品1の大きさ及び外部電極2のバンド幅が同一である場合にも、電子部品1の厚さが増加するほど外部電極2の曲率が大きくなる。即ち、厚さが最も小さいT1の場合に比べ、T3に向かって外部電極2の曲率、特にビア加工領域での曲率がより大きくなることが分かる。
一方、半導体パッケージの全体的な高さを減少させ、コストを低減させるために、MUFを用いるTMVタイプのパッケージからCUFを用いるベアダイパッケージオンパッケージ(Bare die Package On Package)に変更されている傾向にある。
このようなベアダイパッケージオンパッケージでは、基板の高温反り特性を改善するためにコアの厚さを150um〜250umまで増加させて設計している。
そのため、このようなベアダイパッケージオンパッケージに電子部品を内蔵するためには、内蔵される電子部品の厚さが増加されなければならず、現在商用化段階にある埋め込み専用のMLCCより50〜100um以上厚いMLCCが要求されている。
したがって、既存よりも厚いMLCCなどが要求されている状況もまた外部電極の曲率を大きくする要因となり、レーザ光のグレア反射現象が激しくなる恐れがある。
一方、従来の電子部品の場合、外部電極を形成するにあたりメッキ方式が適用されていたが、このようなメッキ方式を適用すると、外部電極が電子部品の外面に薄い膜形状に形成されるため外部電極の曲率が問題となることはなかった。
しかし、上述のような電子部品の小型化によって従来のようにメッキなどの方式で外部電極を形成することが困難となり、現在極小型の電子部品は外部電極を形成するために、電極ペーストに電子部品の一部を浸漬させて外部電極が形成される位置に電極ペーストを付けた後で硬化させる、いわゆるディッピング(Dipping)工程を適用している。
このようなディッピング工程で外部電極を形成する場合、電極ペーストの表面張力によって外部電極が丸い形状を有することになる。
また、小型の電子部品を基板の内部に内蔵する際に外部と電気的に連結されるようにビアを形成するが、外部電極の幅(いわゆるバンド幅(BW)ともいう)が広いほどビアとの連結性が良く、ビア加工効率が向上される。
しかし、外部電極が複数個備えられ、これら外部電極が電気的に分離されていなければならないMLCCなどの場合、その大きさが小型化されるほど短絡を防止しながら具現されえる最大限のバンド幅に限界がある。
また、バンド幅を最大に確保するために電極ペーストを多く付けると、外部電極の曲率が大きくなる。
この際、電子部品内蔵基板分野で電子部品を外部と電気的に連結するために最も普遍的に用いられているビア連結方式の場合、レーザを照射して電子部品の外部電極を露出させるビアホールを加工するが、この過程で曲率が大きい外部電極の表面でレーザがグレア反射され、加工されてはならない領域にまで到逹して、ビア形成不良問題を起こしていた。
図3は電子部品が基板に内蔵された状態で外部電極に接続されるビアを形成するためのビアホールの加工過程で欠陥が生じる原理を説明するための図面である。
図3を参照すると、コア基板3のキャビティに電子部品1が内蔵され、電子部品1とコア基板3上にビルドアップ絶縁層4が形成された場合、外部電極2に電気的に接続されるビア5を加工するためにレーザを照射することになる。
この際、レーザが外部電極2の表面でグレア反射されるため、ビルドアップ絶縁層4を不必要にさらに加工することになり、これによってビアホールの内部に導電性物質を満たす過程で不良Fが発生する。
図4aは本発明の一実施形態による電子部品100を概略的に例示した斜視図であり、図4bは本発明の一実施形態による電子部品100をX‐Z平面に切断した断面を概略的に示す断面図であり、図4cは本発明の一実施形態による電子部品100をY‐Z平面に切断した断面を概略的に示す断面図である。
本発明の一実施形態による電子部品100は、外部電極120の曲率の最大値が7゜以下になるようにして、上述の問題点を解決することができる。
図4aから図4cを参照すると、本発明の一実施形態による電子部品100は、絶縁体の内部に導電体が形成され、この導電体と電気的に連結される外部電極120が絶縁体の外部面に備えられて形成されることができる。
この際、絶縁体はセラミックなどであることができ、絶縁体及び導電体を含んでボディ部110と称する。
ボディ部110の長軸方向の両端には外部電極120が備えられる。この際、長軸方向はX軸に平行な方向を意味し、外部電極120はディッピング方式で形成されたものであることができる。また、ボディ部110の短軸はY軸に平行な方向を意味する。
一方、外部電極120の曲率が小さいことも重要であるが、レーザが照射されるビア加工領域の曲率が一定範囲以下に小さく形成されることがより重要である。
この際、ビア加工領域はバンド幅の90%に該当する領域である。
図4bを参照すると、電子部品100の長軸方向に外部電極120の最大幅を第1バンド幅BWxと定義することができる。
また、第1ビア加工領域Lxは、第1バンド幅BWxの長軸方向中央の90%に該当する領域であることができる。
電子部品100を実装する過程で発生する位置公差及びビアホール加工公差などを考慮すると、外部電極120とビアの連結性を確保するために外部電極120の中央にビアが位置されることが好ましい。
したがって、第1ビア加工領域Lxも第1バンド幅BWxの中央に位置されることが好ましく、第1バンド幅BWxにおいて片側に少なくとも5%程度の余裕空間を設けることが好ましい。
一方、ビア加工領域の曲率を限定するにあたり、下記のような方式も可能である。
図4bに図示されたように、外部電極120の最高点または最低点、即ち、ボディ部110から最も遠く離れている外部電極120の表面上の点をAと定義することができる。
また、第1ビア加工領域Lxの境界線及び外部電極120の表面が交わる点のうち上述のA点から最も近い距離にある点をB及びBと定義することができる。
また、A点を通り、ボディ部110の長軸に平行な線と、A点からBを連結する仮想の直線及びA点からB点を連結する仮想の直線と、がなす鋭角をそれぞれθ及びθと定義することができる。
また、θ及びθを変えながらレーザのグレア反射が発生する程度を実験した結果、θ及びθの最大値が7°以下である場合にグレア反射がほとんど発生しないことが確認された。
一方、θ及びθの最大値が1°未満であると、第1バンド幅BWxが大きすぎて外部電極120の短絡現象が発生する場合があった。
したがって、θ及びθの最大値が1〜7°の範囲にあるようにすることが好ましい。
図4cを参照すると、電子部品100の短軸方向に外部電極120の最大幅を第2バンド幅BWyと定義することができる。
また、第2ビア加工領域Lyは、第2バンド幅BWyの長軸方向中央の90%に該当する領域であることができる。
電子部品100を実装する過程で発生する位置公差及びビアホール加工公差などを考慮すると、外部電極120とビアの連結性を確保するために外部電極120の中央にビアが位置されることが好ましい。
したがって、第2ビア加工領域Lyも第2バンド幅BWyの中央に位置されることが好ましく、第2バンド幅BWyにおいて片側に少なくとも5%程度の余裕空間を設けることが好ましい。
また、上述と同様の原理で、図4cに図示されたように、外部電極120の最高点または最低点、即ち、ボディ部110から最も遠く離れている外部電極120の表面上の点をAと定義することができる。
また、第2ビア加工領域Lyの境界線及び外部電極120の表面が交わる点のうち上述のA点から最も近い距離にある点をB及びBと定義することができる。
また、A点を通り、ボディ部110の短軸に平行な線と、A点からBを連結する仮想の直線及びA点からB点を連結する仮想の直線と、がなす鋭角をそれぞれθ及びθと定義することができる。
また、θ及びθを変えながらレーザのグレア反射が発生する程度を実験した結果、θ及びθの最大値が7°以下である場合にグレア反射がほとんど発生しないことが確認された。
一方、θ及びθの最大値が1°未満であると、第1バンド幅BWxが大きすぎて外部電極120の短絡現象が発生する場合があった。
したがって、θ及びθの最大値が1〜7°の範囲にあるようにすることが好ましい。
一方、本発明の一実施形態による電子部品100の製造方法は、ボディ部110に外部電極120を形成するにあたり、通常のディッピング段階を行った後ブロッティング段階をさらに行うことを特徴とする。
この際、ディッピング段階を行う過程及びブロッティング段階を行う過程で用いられる電極ペーストは、所定範囲の粘度を有するようにしなければならない。
電極ペーストの粘度が低すぎるとボディ部110に十分なペーストが残留されないだけでなく、バンド幅が広すぎるようになって外部電極120の間に短絡現象が発生する恐れがある。
また、電極ペーストの粘度が高すぎると外部電極120の曲率が増加するため、レーザのグレア反射現象が発生する頻度が増加する。
したがって、本発明の一実施形態による電子部品100の製造方法は、ディッピング段階及びブロッティング段階を行う過程で800〜18,000cpsの粘度の電極ペーストを用いることが好ましい。
一方、ディッピング段階では、ボディ部110を電極ペーストに浸漬させる際に、外部電極120のバンド幅位の深さにボディ部110を浸漬させることができる。
このようにディッピング段階を行うとボディ部110に電極ペーストが付き、電極ペーストの表面張力によって外部電極120の曲率が増加する。
したがって、ディッピング段階を行った電子部品100にブロッティング段階を行って外部電極120の曲率を減少させることが好ましい。
この際、ブロッティング段階は、ディッピング段階でボディ部110が浸漬された深さより低い高さに電極ペーストが敷かれた定盤にディッピング段階を行った電子部品100を浸漬させる方式で行われることができる。ここで、必要に応じて電子部品100が定盤の底に所定の力で衝突する過程を繰り返すこともできる。
また、ブロッティング段階を行う時に、定盤から電極ペーストの表面までの高さが高すぎるとボディ部110に付いている電極ペーストを十分に取り出すことができないため、ディッピング段階時の電極ペーストの高さの1/4以下になるようにすることが好ましい。
このようなブロッティング段階によって外部電極120の曲率が調節されることができる。換言すれば、外部電極120の平坦度がブロッティング段階を行うことにより調節されることができるのである。
一方、外部電極120の曲率または平坦度はブロッティング段階を行う時間によっても変わる。
ブロッティング段階を行う時間が短すぎると外部電極120を十分平らに具現することができなく、長すぎると外部電極120の平坦度が大きくなりすぎる恐れがある。
したがって、本発明の一実施形態による電子部品100の製造方法では、2〜30秒範囲でブロッティング段階が行うことが好ましい。
1 ボディ部
2 外部電極
3 コア基板
4 ビルドアップ絶縁層
5 ビア
100 電子部品
110 ボディ部
120 外部電極
BWx 第1バンド幅
BWy 第2バンド幅
Lx 第1ビア加工領域
Ly 第2ビア加工領域
A 最高点

Claims (11)

  1. 絶縁体の内部に導電体が形成され、前記導電体と電気的に連結される外部電極が前記絶縁体の外部面に備えられて、横1.0mm×縦0.5mm以下の大きさを有する電子部品であって、
    前記外部電極の曲率の最大値が7°以下であることを特徴とする電子部品。
  2. 絶縁体の内部に導電体が形成され、前記導電体と電気的に連結される外部電極が前記絶縁体の外部面に備えられて、横1.0mm×縦0.5mm以下の大きさを有する電子部品であって、
    前記外部電極のビア加工領域で前記外部電極の曲率の最大値が7°以下であることを特徴とする電子部品。
  3. 前記ビア加工領域は、前記外部電極の表面のうち前記外部電極のバンド幅中央の90%に該当する領域であることを特徴とする請求項2に記載の電子部品。
  4. 長軸、短軸及び高さを有する直方体形状のボディ部と、前記ボディ部の長軸方向の両端部に備えられる外部電極と、を含む電子部品であって、
    前記外部電極の表面のうち前記ボディ部の表面からの高さが最も高い最高点と、
    前記外部電極の表面上の点のうち第1ビア加工領域の境界線上に位置し、前記最高点との距離が最も近い点と、
    を連結する仮想の直線が前記長軸方向に平行な面となす鋭角の最大値が1〜7°であり、
    前記第1ビア加工領域は、前記外部電極の前記長軸方向の最大幅である第1バンド幅の前記長軸方向中央の90%に該当する領域であることを特徴とする電子部品。
  5. 前記外部電極の表面のうち前記ボディ部の表面からの高さが最も高い最高点と、
    前記外部電極の表面上の点のうち第2ビア加工領域の境界線上に位置し、前記最高点との距離が最も近い点と、
    を連結する仮想の直線が前記短軸方向に平行な面となす鋭角の最大値が1〜7°であり、
    前記第2ビア加工領域は、前記外部電極の前記短軸方向の最大幅である第2バンド幅の前記短軸方向中央の90%に該当する領域であることを特徴とする請求項4に記載の電子部品。
  6. 前記電子部品はMLCCであることを特徴とする請求項5に記載の電子部品。
  7. 前記MLCCは、長軸長さが1.0mm以下、短軸長さが0.5mm以下であることを特徴とする請求項6に記載の電子部品。
  8. 前記MLCCは、長軸長さが0.6mm以下、短軸長さが0.3mm以下であることを特徴とする請求項7に記載の電子部品。
  9. 絶縁体の内部に導電体が形成され、前記導電体と電気的に連結される外部電極が前記絶縁体の外部面に備えられた電子部品を製造する方法であって、
    800〜18,000cpsの粘度を有する電極ペーストが敷かれた定盤に前記ボディ部をディッピングするディッピング段階と、
    ディッピングされた前記ボディ部をブロッティングするブロッティング段階と、を含む電子部品の製造方法。
  10. 前記ブロッティング段階は、前記ディッピング段階の電極ペーストの高さの1/4以下の高さに電極ペーストが敷かれた定盤に前記ボディ部をブロッティングすることを特徴とする請求項9に記載の電子部品の製造方法。
  11. 前記ブロッティング段階は2〜40秒間行われることを特徴とする請求項10に記載の電子部品の製造方法。
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