JP6313015B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品に関する。

近年、携帯電話などに代表される電子機器は、機能性の向上とともに、ますます小型化が図られている。このような電子機器においては、例えば、特許文献１に示されているように、コンデンサ、インダクタ、抵抗体および半導体素子等の様々な電子部品が、電子機器内に装着された基板上に混載されて高密度に実装された構成となっている。

図３は、従来の電子部品を示す外観斜視図である。ここに示す電子部品は、略直方体状の本体部１０１の対向する端部に外部電極１０３が設けられた構造となっている。この場合、本体部１０１については、便宜上、白地で表しているが、通常、黒色系、茶色系、紺色系および緑色系などに代表される有色系の色彩を呈するものとなっている。

このような構成の電子部品は、通常、セラミック材料を含む生の成形体を焼成した後に外部電極１０３を焼き付けして形成するか、あるいは、セラミック材料を含む生の成形体に最初から外部電極用に導体ペーストの膜を形成し、これを同時焼成することにより作製される。

この場合、電子部品の薄型化や小型化による強度の低下から電子部品のハンドリング時に内外にクラックなどの欠陥が発生する場合がある。

また、セラミック材料を含む生の成形体に電極などの金属部材を付与して同時焼成した製品においては、セラミック材料からなる成形体と金属部材との間の焼成収縮挙動の違いから歪みや応力が発生し、これにより電子部品の内外にクラックなどの欠陥が発生する場合がある。

このようなクラックなどの欠陥は、時に、電子部品の表面まで進展せず、内部に止まったままとなり、外部から発見することができない場合がある。

特開２００３−３１８３１２号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、内部に止まったクラックなどの欠陥を容易に発見することのできる電子部品を提供することを目的とする。

本発明の電子部品は、チタン酸バリウムおよびマンガンを含み、光の透過性を有する有色系のセラミック材料を主体とした本体部を備え、該本体部の表面が光沢面であり、該光沢面は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１の鏡面光沢度測定法の方法３により測定した６０度鏡面光沢度が４０以上であることを特徴とする。

本発明によれば、内部に止まったクラックなどの欠陥を容易に発見することのできる電子部品を得ることができる。

（ａ）は、本発明の電子部品の一実施形態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の電子部品を透視したときの模式図である。 （ａ）は、本発明の電子部品の他の実施形態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は内部に導体層を備えている場合の透視図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。 従来の電子部品を示す外観斜視図である。

本実施形態の電子部品は、有色系のセラミック材料を主体とした本体部１を備えたものであり、この本体部１の表面３が光沢面となっている。図１（ａ）（ｂ）において、本体部１の対向する端部には外部電極４が設けられている。

この電子部品は、本体部１の表面３が光沢面となっていることから、本体部１の表面３において光の散乱が抑えられるため、本体部１の内部への光の透過性が良くなり、本体部１の色調が白色系でなくても内部の状態を容易に確認することができる。例えば、本体部１の内部にクラックや空隙などの欠陥５が存在していたときには、本体部１の素地と欠陥５とは光の反射率が異なるため、欠陥５の形状が透過した光による造影となって現れる。これにより目視もしくは顕微鏡観察により外部から欠陥５を確認することができる。

この場合、有色系とは、黒色系、茶色系、紺色系、緑色系および黄色系などに代表される色彩のことをいう。

光沢面とは、本体部１の表面３の光沢度を、例えば、６０度鏡面光沢度として、ＪＩＳ
Ｚ ８７４１の「鏡面光沢度測定法」の方法３により測定したものから判定したときに、光沢度が４０以上ものをいう。因みに、本実施形態における本体部１の表面３の表面粗さ（Ｒａ）としては０．１μｍ以下であるのが良い。

セラミック材料を主体とするとは、セラミック材料から構成されるいわゆるセラミック部材である本体部１の内部に、このセラミック部材に対して成分または組成の異なる部材（セラミックス、ガラス、プラスチックス、金属など）が体積割合で５０％未満程度まで含まれるものをいう。

本実施形態の電子部品は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、本体部１の内部に金属部材７を有しているものにも適用することが可能である。

例えば、本体部１の内部に板状または膜状の金属部材７を有しているものであれば、本体部１がセラミック部材のみからなる電子部品に比較して、セラミック部材と金属部材７との間の焼成収縮挙動や熱膨張率の違いから歪みや応力が発生し、これにより電子部品の内外にクラックなどの欠陥が発生する場合がある。

このとき、電子部品を構成する本体部１の表面３が光沢面となっていれば、内部の金属部材７の近傍に存在する欠陥５を外部から容易に発見することができる。また、本体部１の内部に元々存在している空隙についても容易に発見することが可能である。この場合、本実施形態の電子部品により得られる効果は、例えば、セラミック層と導体層とが交互に多層に積層されたコンデンサや圧電素子、インダクタなどの受動部品などにも、その表面３を光沢面とすることで同様に得ることができる。

また、図１（ａ）（ｂ）に示すような電子部品においては、本体部１の素地と内部の金属部材７との形状を明確に区別できるという点で、金属部材７の形状として、図２（ｂ）
に示すように、対向する２つの主面を有する膜状または板状であることが望ましい。金属部材７の形状が膜状または板状であると、亀裂やクラックなどの微少な欠陥５の形状と目視的に区別しやすいからである。ここで、板状とは、細長い形の棒状まで含む意味である。

また、金属部材７が膜状または板状であるとき、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、金属部材７の主面は本体部１の光沢面に略平行に配置されていることが望ましい。金属部材９の主面が本体部１の光沢面に略平行に配置されていると、本体部１の内部に設けられている金属部材７の形状が外部から透過した状態で分かりやすくなり、これにより本体部１の内部に存在している欠陥５の形状との違いを明確に区別することができる。この場合、本体部１の表面３を平面視する方向（図２（ｂ）の１ａの面に垂直な方向）においては、金属部材９は本体部１の側面（図１（ｂ）において符号１ｂ、１ｄの面）から所定の距離だけ、本体部１の側面１ｂ、１ｄとの間にマージン部９を残すように内側に配置されていることが望ましい。金属部材７が本体部１の内部にマージン部９を残すように配置されると、マージン部９に欠陥５が存在したときに、その欠陥５をより発見しやすくなるからである。

さらに、金属部材７が本体部１の内部に複数配置されているときなどには、複数の金属部材９のうちの少なくとも１つは、本体部１の表面３からの深さが２００μｍ以内の位置に配置されていることが望ましい。

例えば、コンデンサや圧電素子などのように、金属部材７である内部電極層が多層積層され、しかも体積が割合小さい電子部品においては、リフロー行程や耐熱衝撃試験などにおいて発生するクラックは、本体部１の表面３に最も近い金属部材９（内部電極層）の近傍に発生しやすいとされている。そこで、金属部材９の位置が本体部１の表面３に近いほど、その付近に存在するクラックなどの欠陥５を容易に発見することが可能となる。

なお、金属部材９が膜状あるいは板状である場合、本体部１の側面（図２（ｂ）の符号１ｂ、１ｄの方向）においても、金属部材７の縁と本体部１の側面（図２（ｃ）では符号１ｂ、１ｄ）との距離（マージン部９に相当）は２００μｍ以内であることが望ましい。

さらには、こうした電子部品において、本体部１の形状が略直方体状であるときには、本体部１の外部電極４が設けられている端面１１に隣接する４つの表面３（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）のうち、その表面３の長辺３ａを共有する２つの表面（例えば、１ａと１ｂ、１ａと１ｄ、１ｂと１ｃ、１ｃと１ｄ）が光沢面であることが望ましい。

電子部品の形状が図１（ａ）（ｂ）および図２（ａ）（ｂ）に示すように、略直方体状であったときに、本体部１の表面３（１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄ）のうち、長辺３ａを共有する表面３（例えば、１ａと１ｂ、１ａと１ｄ、１ｂと１ｃ、１ｃと１ｄ）が光沢面であると、本体部１の内部に、図２（ｂ）に示すように、膜状の金属部材９が設けられていた場合に、金属部材９の向いている方向によって、本体部１内の欠陥５の有無や形状が分かりにくい場合があるが、このような場合に、確認する表面３の方向を変えて評価することができることから、欠陥５の存在をより明確に確認することが可能となる。

本実施形態の電子部品は、セラミック粉末を用いて、プレス成形法、押出成形法、シート成形法および射出成形法などから選ばれる一つの慣用的な成形方法によって作製されたセラミック成形体を、所定の条件で焼成し、こうして得られた焼結体を本体部１として適用するものである。

また、本体部１の内部に金属部材７などを含む、コンデンサ、圧電素子およびインダク
タなど、一般的な積層型製品の製造方法によって得られる電子部品についても適用できる。

次に、本実施形態の電子部品の作製方法を説明する。まず、上記したような電子部品の本体部１となる焼結体を準備する。次に、この焼結体の表面３を光沢面とするために、表面の平滑化処理を行う。その方法としては、サンドブラストおよびバレル研磨処理から選ばれる方法のうちのいずれか、または両方法を併用することが好ましい。サンドブラストは、平均粒子径の異なる研磨材を用いて段階的に処理するのが良い。バレル研磨処理の場合は、作製した焼結体をセラミックボールとセラミック粉末とを混合して用いてミリングする方法によって行う。この場合、セラミックボールの直径としては、１．２ｍｍ以下、特には、１ｍｍ以下であるものを用いるのが良く、セラミック粉末としては、平均粒子径がセラミックボールの直径の１／３００以下であるものを用いるのが良い。

次に、表面処理を行った焼結体について、表面および内部の欠陥５の有無を評価する。欠陥の評価は、６０度鏡面光沢度として、ＪＩＳ Ｚ ８７４１の「鏡面光沢度測定法」の方法３により測定する方法を用いる。光沢度の測定においては、角度６０°にて入射した光の反射光の強度が１０％の場合を光沢度１００とする。

以下、電子部品の試料を作製し、評価した具体例を示す。

まず、チタン酸バリウムおよびマンガンを含む誘電体粉末を調製し、次いで、これを含むグリーンシートの積層体を作製した。次に、作製した積層体を最高温度が約１２００℃の温度で焼成することにより本体部となる焼結体を得た。焼結体のサイズは約３．１ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍであった。一部、ニッケルの内部電極層を１００層ほど積層した試料も同様のサイズで作製した。内部電極層を有する焼結体は最外層の内部電極層が表面から１９０μｍの位置であった。また、内部電極層は図２（ｂ）（ｃ）に示すようにマージン部を１８０μｍほど残すように配置した。

次に、ボールミルに焼結体を入れ、これに、セラミックボールおよびセラミック粉末をメディアとして用いて湿式のバレル研磨を行った。この場合、メディアとしては、直径が１ｍｍのジルコニア系ボール、直径が２ｍｍのジルコニア系ボール、直径が３ｍｍのアルミナ系ボールを用い、平均粒子径が２μｍのアルミナ粉末を用いた。溶媒には水を用いた。比較例として、アルミナ粉末を加えずに、直径が１ｍｍのジルコニア系ボールだけ用いたものも同じように試料を作製した。

次に、バレル研磨を行った試料を３０ｍｍ×４０ｍｍの範囲にほぼ隙間無く敷き詰め、光沢度測定を行うに十分な面積を確保し、それぞれの光沢度をＪＩＳ Ｚ ８７４１の「鏡面光沢度測定法」の方法３により測定した。光沢度の測定は試料数を各３個とし、平均値を求めた。

続いて、光沢度測定を実施した試料についてそれぞれ３００個ずつ外観観察を実施した。観察には試料に光を当てながら実体顕微鏡を用い、透過光により見出される内部不良の有無を判断した。

次に、外観観察を実施した試料を樹脂に埋め込み、研磨処理を行い、内部に実際にクラックや空隙などの欠陥が発生していないかを確認した。結果を表１に示す。

作製した焼結体（本体部）の表面はいずれの試料も焦げ茶色を呈していた。また、バレル研磨処理を行った試料は、バレル研磨の条件として、メディアであるジルコニアの直径を小さくしたものほど焼結体（本体部）の表面の光沢度が高いものであった。また、作製した試料のうち内部電極層を有する試料の焼結体（本体部）は、その形状が略直方体状であり、本体部の端面に隣接する４つの表面のうち、少なくとも、その表面の長辺を共有する２つの表面に光沢面が形成されていた。また、これらの試料では、金属部材である内部電極層が対向する２つの主面を有しており、内部電極層の主面が光沢面に略平行に配置されている形状であった。

この中で、バレル研磨の条件を変えて、焼結体の光沢度を４８以上とした試料（試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．５）は、いずれも外観観察時に発見した欠陥の数と樹脂埋め込み試料を用いて内部観察により発見した欠陥の数との差がいずれも２個以下であり、外観検査から非破壊で内部の欠陥を評価できることがわかった。

これに対し、作製した焼結体の試料のうち、直径が２ｍｍのジルコニア系ボール、直径が３ｍｍのアルミナ系ボールおよびアルミナ粉末を加えなかった試料（試料Ｎｏ．２〜４、Ｎｏ．６〜８）は、焼結体の光沢度が３２以下であり、外観観察時に発見した欠陥の数と樹脂埋め込み試料を用いて内部観察により発見した欠陥の数との差が１１個以上であった。

１・・・・・・本体部
３・・・・・・表面
４・・・・・・外部電極
５・・・・・・欠陥
７・・・・・・金属部材
９・・・・・・マージン部
１１・・・・・端面

Claims (5)

1. チタン酸バリウムおよびマンガンを含み、光の透過性を有する有色系のセラミック材料を主体とした本体部を備え、該本体部の表面が光沢面であり、該光沢面は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１の鏡面光沢度測定法の方法３により測定した６０度鏡面光沢度が４０以上であることを特徴とする電子部品。
2. 前記本体部の内部に金属部材を有していることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 前記金属部材が対向する２つの主面を有しているとともに、前記主面が前記光沢面に略平行に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品。
4. 前記金属部材が複数配置されており、複数の前記金属部材のうちの少なくとも１つは、前記表面からの深さが２００μｍ以内の位置に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の電子部品。
5. 前記本体部の形状が略直方体状であるとともに、該本体部の端面に隣接する４つの前記表面のうち、少なくとも、該表面の長辺を共有する２つの表面が光沢面であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の電子部品。