CN102820132A

CN102820132A - 电子部件

Info

Publication number: CN102820132A
Application number: CN2012101816906A
Authority: CN
Inventors: 小川诚; 元木章博; 齐藤笃子; 增子贤仁; 藤原敏伸
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2012-12-12
Also published as: DE102012010031A1; US9165714B2; JP2012253292A; US20120314336A1

Abstract

本发明提供抑制晶须的生长、且焊料润湿性优异的电子部件。作为电子部件的层叠陶瓷电容器(10)包含例如长方体状的电子部件元件(12)。在电子部件元件(12)的一端面及另一端面形成端子电极(18a、18b)的外部电极(20a、20b)。在外部电极(20a、20b)的表面形成由镀Ni构成的第1镀覆皮膜(22a、22b)。在第1镀覆皮膜(22a、22b)的表面形成第2镀覆皮膜(24a、24b)。第2镀覆皮膜(24a、24b)通过第1镀覆层(26a、26b)及第2镀覆层(28a、28b)形成为层叠结构。第2镀覆层(28a、28b)作为与第1镀覆层(26a、26b)相比致密性较低的镀覆层形成。

Description

电子部件

技术领域

本发明涉及电子部件，尤其涉及具有致密性不同的镀覆层的例如层叠陶瓷电容器等电子部件。

背景技术

作为成为该发明的背景的技术，公开了能够形成在严酷的冷热循环试验条件下没有晶须的产生、不受基底的金属的影响的镀Sn皮膜的技术(参照专利文献1)。

镀Sn层由于随着时间的经过而产生针状的晶须，所以通过采用Sn-Pb合金镀覆来谋求解决，但从近年来的环境保护的观点出发，由于Pb的使用的限制强化对无Pb焊料的要求变得显著。因此，Sn-Pb合金镀覆受到忌避，作为焊料的替代品，焊料润湿性也优异的Sn材被重新认识，将镀Sn层用于电子部件端子等导通连接部的形成。然而，若如上所述形成这样的镀Sn层的皮膜，则在皮膜上容易产生针状的Sn的晶须。若晶须产生并生长，则有时在邻接的电极间引起电短路故障。此外，若晶须从皮膜脱离并飞散，则飞散的晶须成为在装置内外引起短路的原因。

专利文献1中公开的技术中，以提供具有能够抑制这样的晶须发生的皮膜的构件为目的，提供一种镀Sn皮膜，其特征在于，镀Sn皮膜是将镀Sn液电解而得到的镀Sn皮膜，该镀Sn皮膜内包了压缩应力，通过螺旋法测定时的压缩应力为1MPa以上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-239076号公报

发明内容

发明所要解决的问题

通常，已知Sn晶须在对Sn皮膜施加压缩应力时生长，但专利文献1中公开的镀Sn皮膜中，由于镀Sn皮膜中已经内包有压缩应力，所以没有缓和应力的余地，因此具有晶须容易伸长的环境。此外，实际上，评价了专利文献1中公开的镀覆浴，结果没有确认到与其它镀覆浴相比，晶须不易伸长的事实。

因此，本发明的主要目的在于提供抑制晶须的生长、且焊料润湿性优异的电子部件。

用于解决问题的方案

本发明为一种电子部件，其是在最外层具备包含镀Sn皮膜的电极的电子部件，其特征在于，镀Sn皮膜由彼此致密性不同的2个以上的镀覆层的层叠结构构成，镀覆层中，最表层的镀覆层是致密性低的镀覆层。

在本发明所述的电子部件中，优选在最表层的镀覆层的表面，存在沿与层叠结构的层叠方向平行的方向延伸的多个间隙。

此外，在本发明所述的电子部件中，优选最表层的镀覆层的厚度为0.3μm以上。

此外，在本发明所述的电子部件中，优选相比最表层为下层的镀覆层的厚度是1μm以上。

在本发明所述的电子部件中，由于在最外层具备包含镀Sn皮膜的电极的电子部件中，该镀Sn皮膜由彼此致密性不同的2个以上的镀覆层的层叠结构构成，该镀覆层中在最表层形成致密性低的镀覆层，所以能够抑制晶须的生长，并且提高焊料润湿性。这是由于，在最表层致密性低的镀覆层抑制在受到压缩应力时生长的晶须的生长，并且，即使最表层的镀覆层例如由于氧化而导致焊料润湿性的效果降低，也能够通过形成于其下层的致密性高的镀覆层来维持焊料润湿性的效果。

此外，在本发明所述的电子部件中，由于在最表层的镀覆层的表面，存在沿与层叠结构的层叠方向平行的方向延伸的多个间隙，所以更加能够抑制在受到压缩应力时生长的晶须的生长。

在本发明所述的电子部件中，通过将镀Sn皮膜中的最表层的镀覆层的厚度以0.3μm以上形成，从而能够更可靠地抑制晶须的生长。

此外，本发明所述的电子部件中，通过将形成于镀Sn皮膜的下层的致密性高的镀覆层的厚度以1μm以上形成，从而能够更加提高焊料润湿性的效果。

发明的效果

根据本发明，能够得到抑制晶须的生长、且焊料润湿性优异的电子部件。

本发明的上述目的、其它的目的、特征及优点由参照附图进行的以下的具体实施方式的说明更加清楚。

附图说明

图1是表示本发明所述的层叠陶瓷电容器的一个例子的截面图解图。

图2是实施例1的层叠陶瓷电容器中沿第1镀覆皮膜及第2镀覆皮膜的厚度方向切断的截面的示意图。

图3是实施例1的层叠陶瓷电容器中相对于第2镀覆皮膜中的第2镀覆层的表面从垂直上方拍摄的电子显微镜照片图像。

具体实施方式

图1是表示本发明所述的层叠陶瓷电容器的一个例子的截面图解图。图1所示的层叠陶瓷电容器10包含长方体状的陶瓷元件12。陶瓷元件12包含例如由钛酸钡系的电介体陶瓷构成的多个陶瓷层14作为电介体。这些陶瓷层14被层叠，在陶瓷层14间交替形成例如由Ni构成的内部电极16a及16b。这种情况下，内部电极16a的一端部延伸到陶瓷元件12的一端部而形成。此外，内部电极16b的一端部延伸到陶瓷元件12的另一端部而形成。进而，内部电极16a及16b按照中间部及另一端部隔着陶瓷层14重叠的方式形成。因此，该陶瓷元件12具有在内部隔着陶瓷层14设置有多个内部电极16a及16b的层叠结构。

在陶瓷元件12的一端面，按照与内部电极16a连接的方式形成端子电极18a。同样地，在陶瓷元件12的另一端面，按照与内部电极16b连接的方式形成端子电极18b。

端子电极18a包含例如由Cu构成的外部电极20a。外部电极20a按照与内部电极16a连接的方式形成于陶瓷元件12的一端面。同样地，端子电极18b包含例如由Cu构成的外部电极20b。外部电极20b按照与内部电极16b连接的方式形成于陶瓷元件12的另一端面。

此外，在外部电极20a及20b的表面，为了防止焊料浸出(solder leach)，分别形成包含Ni的第1镀覆皮膜22a及22b。

进而，如图2所示那样，在第1镀覆皮膜22a及22b的表面，为了改良软钎焊性，分别形成包含Sn的第2镀覆皮膜24a及24b。第2镀覆皮膜24a及24b进一步通过第1镀覆层26a、26b及第2镀覆层28a、28b而形成。第1镀覆层26a及26b形成于第2镀覆层28a及28b的下层。因此，第2镀覆皮膜24a及24b由层叠结构构成。另外，图2是沿第1镀覆皮膜22a、22b及第2镀覆皮膜24a、24b的厚度方向切断的截面的示意图。

第1镀覆层26a及26b作为致密性高的镀覆层而形成。第1镀覆层26a及26b的厚度优选以1μm以上且10μm以下的厚度形成。若第1镀覆层26a及26b的厚度以1μm以上形成，则能够更加提高焊料润湿性的效果，进而，能够更可靠地覆盖第1镀覆皮膜22a及22b。此外，若第1镀覆层26a及26b的厚度以4μm以下形成，则能够维持层叠陶瓷电容器10的小型化，故更优选。

此外，在第1镀覆层26a及26b的表面，进而，作为第2镀覆皮膜24a及24b的最表层，形成第2镀覆层28a及28b。这些第2镀覆层28a及28b作为与第1镀覆层26a及26b相比致密性较低的镀覆层形成。因此，由于第2镀覆层28a及28b通过致密性较低的镀覆而形成，所以形成沿相对于第2镀覆皮膜24a及24b的层叠结构的层叠方向平行的方向延伸的多个间隙部30。第2镀覆层28a及28b的厚度优选以0.3μm以上且3μm以下的厚度形成。若第2镀覆层28a及28b以0.3μm以上形成，则能够更可靠地抑制晶须的生长。此外，若第2镀覆层28a及28b以1μm以下形成，则能够维持层叠陶瓷电容器10的小型化，故更优选。

因此，由于第1镀覆层26a及26b与第2镀覆层28a及28b的致密性不同，所以通过各层中的致密性的差异在第1镀覆层26a及26b与第2镀覆层28a及28b之间形成边界面32。

接着，对用于制造图1所示的层叠陶瓷电容器10的层叠陶瓷电容器的制造方法的一个例子进行说明。

首先，准备陶瓷生片、内部电极用导电性糊剂及外部电极用导电性糊剂。在陶瓷生片和各种导电性糊剂中虽然包含粘合剂及溶剂，但可以使用公知的有机粘合剂或有机溶剂。

接着，在陶瓷生片上，例如通过丝网印刷等以规定的图案印刷内部电极用导电性糊剂，形成内部电极图案。

然后，通过层叠规定片数的未印刷内部电极图案的外层用陶瓷生片，在其上依次层叠印刷有内部电极图案的陶瓷生片，在其上层叠规定片数的外层用陶瓷生片，从而制作母层叠体。

此后，通过静压压制等手段沿层叠方向对母层叠体进行压制。

然后，将经压制的母层叠体切割成规定的尺寸，切出未加工的陶瓷层叠体(raw ceramic laminate)。另外，此时，也可以通过滚磨等使未加工的陶瓷层叠体的角部或棱部圆润。

此后，对未加工的陶瓷层叠体进行烧成。这种情况下，烧成温度也依赖于陶瓷层14或内部电极16a、16b的材料，但优选为900℃～1300℃。烧成后的陶瓷层叠体变成由层叠陶瓷电容器10的陶瓷层14及内部电极16a、16b构成的陶瓷元件12。

然后，通过在烧成后的陶瓷层叠体的两端面涂布外部电极用导电性糊剂，并进行烧结，从而形成端子电极18a及18b的外部电极20a及20b。

此后，通过对第1外部电极20a的表面及第2外部电极20b的表面分别实施例如镀Ni，从而形成第1镀覆皮膜22a及22b。

然后，通过对第1镀覆皮膜22a及22b的表面分别实施镀Sn，从而形成致密性高的第2镀覆皮膜24a及24b的第1镀覆层26a及26b。

此后，进一步对第1镀覆层26a及26b的表面分别实施镀Sn作为第2镀覆皮膜24a及24b的最表层，从而形成致密性低的第2镀覆层28a及28b。因此，第1镀覆层26a及26b形成于第2镀覆层28a及28b的下层。因此，第2镀覆皮膜24a及24b由层叠结构构成。

如上所述，形成第1镀覆皮膜22a、22b及第2镀覆皮膜24a、24b后进行干燥。

如上所述那样制造图1所示的层叠陶瓷电容器10。

在图1所示的层叠陶瓷电容器10中，由于第2镀覆皮膜24a及24b中的最表层中第2镀覆层28a及28b例如使用Sn作为材料来形成致密性低的镀覆层，所以能够抑制晶须的生长。因此，在该层叠陶瓷电容器10中，能够防止晶须作为原因的短路故障。

此外，在图1所示的层叠陶瓷电容器10中，由于第2镀覆皮膜24a及24b中的第1镀覆层26a及26b包含Sn，所以软钎焊性良好。

进而，在图1所示的层叠陶瓷电容器10中，由于第1镀覆皮膜22a及20b分别包含Ni，所以能够防止焊料浸出。

进而，在图1所示的层叠陶瓷电容器10中，由于在第1镀覆皮膜22a、22b及第2镀覆皮膜24a、24b等中不使用Pb，所以从环境保护的观点来看也优异。

(实验例)

实验例中，制造以下所示的实施例1、比较例1及比较例2的层叠陶瓷电容器，对于这些层叠陶瓷电容器，评价皮膜中的晶须。

(实施例1)

实施例1中，通过上述的方法制造图1所示的层叠陶瓷电容器10。这种情况下，将层叠陶瓷电容器10的外形尺寸设定为长度2.0mm、宽度1.25mm、高度1.25mm。此外，作为陶瓷层14(电介体陶瓷)，使用钛酸钡系电介体陶瓷。进而，作为内部电极16a、16b的材料，使用Ni。进而，作为外部电极20a、20b的材料，使用Cu。

此外，实施例1中，在下面的条件下形成第1镀覆皮膜22a、22b及第2镀覆皮膜24a、24b。

(1)关于镀覆浴

·用于形成第1镀覆皮膜的镀覆浴的组成：使用硫酸镍300g/L、氯化镍45g/L、硼酸40mg/L、pH：4.0、浴温：55℃。

·用于形成第2镀覆皮膜中的第1镀覆层的镀覆浴：使用石原药品株式会社制NB-RZS，浴温30℃，pH：4.5。该第1镀覆层作为致密性高的镀覆层而形成。

·用于形成第2镀覆皮膜中的第2镀覆层的镀覆浴的组成：硫酸Sn浴(硫酸亚锡50g/L、柠檬酸氢二铵100g/L、硫酸铵150g/L)，浴温为30℃，pH：4.5。该第2镀覆层作为致密性低的镀覆层而形成。

(2)关于通电条件

·第1镀覆皮膜：以电流10A通电75分钟，第1镀覆皮膜的膜厚为3μm。

·第2镀覆皮膜中的第1镀覆层：以电流6A通电30分钟，第1镀覆层的膜厚为3μm。

·第2镀覆皮膜中的第2镀覆层：以电流2A通电30分钟，第2镀覆层的膜厚为1μm。

(3)关于镀覆装置

·用于形成第1镀覆皮膜以及第2镀覆皮膜中的第1镀覆层及第2镀覆层的镀覆装置：镀覆方式使用容积300ml、直径70mm的转筒来进行。介质使用40ml材质为Sn的直径0.7mm的球。搅拌球使用直径为8.0mm、50cc的尼龙包覆铁球。片屑加料量设定为20ml。此外，转筒转速设定为20rpm。

如上所述，形成第1镀覆皮膜以及第2镀覆皮膜中的第1镀覆层及第2镀覆层后，在空气中80℃下干燥15分钟。另外，形成第1镀覆皮膜以及第2镀覆皮膜中的第1镀覆层及第2镀覆层后，分别在形成的状态下实施纯水洗涤。

(比较例1)

比较例1中，与实施例1同样地形成Ni镀覆皮膜(第1镀覆皮膜)及镀Sn皮膜(第2镀覆皮膜)，但作为第2镀覆皮膜，仅形成致密性高的第1镀覆层，未形成致密性低的第2镀覆层。另外，用于形成比较例1中的第2镀覆皮膜的镀覆浴与用于实施例1的第2镀覆皮膜中的第1镀覆层的镀覆浴相同。此外，用于形成第2镀覆皮膜的通电条件设定为以电流6A通电40分钟，第2镀覆皮膜的膜厚为4μm。

(比较例2)

比较例2中，与实施例1同样地形成Ni镀覆皮膜(第1镀覆皮膜)及镀Sn皮膜(第2镀覆皮膜)，但作为第2镀覆皮膜，仅形成致密性低的第2镀覆层，未形成致密性高的第1镀覆层。另外，用于形成比较例2中的第2镀覆皮膜的镀覆浴与用于实施例1的第2镀覆皮膜中的第2镀覆层的镀覆浴相同。此外，用于形成第2镀覆皮膜的通电条件设定为以电流6A通电40分钟，第2镀覆皮膜的膜厚为4μm。

接着，对于实施例1、比较例1及比较例2的各层叠陶瓷电容器，依据以下所示的JEDEC标准来评价镀覆皮膜中产生的晶须的生长。晶须的生长的评价通过以下记载的热冲击试验及湿中放置试验来进行。热冲击试验主要是为了评价因热膨胀系数之差而产生的晶须的生长而进行的，湿中放置试验主要是为了评价因电解腐蚀而产生的晶须的生长而进行的。

(热冲击试验)

·试样数目(电极数目)：6

·试验条件：作为最低温度的-55℃(+0/-10)，作为最高温度的85℃(+10/-0)，在各温度下保持10分钟，在气相式中给予1500次热冲击。

·观察方法：使用扫描型电子显微镜(SEM)以1000倍的电子显微镜照片图像进行。

·判定基准：应用Class 2(通信用基础设备、汽车用设备)，实施例1、比较例1及比较例2的各试样中，将各自中的晶须最大长度(直线长度)低于45μm的情况判断为良好，将为45μm以上的情况判断为不良。

(湿中放置试验)

·试验数目(电极数目)：6

·试验条件：周围温度设定为55℃(+0/-10)，湿度设定为85％RH，放置4000小时。

·判定基准：应用Class 2(通信用基础设备、汽车用设备)，实施例1、比较例1及比较例2的试样中，将各自中的晶须最大长度(直线长度)低于45μm的情况判断为良好，将为45μm以上的情况判断为不良。

此外，对于实施例1、比较例1及比较例2的各层叠陶瓷电容器，评价焊料润湿性。评价通过以下记载的润湿性评价试验来进行。

(润湿性评价试验)

润湿性评价试验中，对实施例1、比较例1及比较例2中得到的层叠陶瓷电容器使用助焊剂C(松香-乙醇)，浸渍到无铅焊锡膏M705(Sn-3Ag-0.5Cu)的焊锡槽(245℃)中。使用焊料润湿性试验机(RHESCA制SAT-5000)通过焊锡膏微球平衡法基于零交叉时间来评价实施例1、比较例1及比较例2中的焊料润湿性。此时，作为判定基准，将零交叉时间的平均值为2秒以下判断为良好(对应标准：国际标准IEC60068-2-69、日本工业标准JISC60068-2-69)。

图3表示实施例1的层叠陶瓷电容器中相对于作为最表层的第2镀覆皮膜中的第2镀覆层的表面从垂直上方拍摄的电子显微镜照片图像。此外，表1示出实施例1、比较例1及比较例2中的各试验结果和判断结果。表1中，评价结果满足判定基准的情况下利用“G”表示，不满足判定基准的情况下利用“NG”表示。

表1

首先，看热冲击试验的结果，实施例1中，晶须最大长度为30μm，满足判定基准。

另一方面，比较例1中，晶须最大长度为60μm，不满足判定基准，比较例2中，晶须最大长度为20μm。

热冲击试验中，实施例1及比较例2中得到良好的结果的理由是，作为晶须产生的原因，认为是因应力集中于镀Sn皮膜的表层部的一点而被挤出，但通过将镀Sn皮膜制成彼此致密性不同的镀覆层，最表层的镀Sn层制成致密性低的镀覆层，从而如图3所示那样，镀覆层的表面粗糙且不会作为一个面而形成。因此，认为这是由于通过将镀覆层中的表层部纵向分割，预先形成间隙部，从而避免局部性应力集中，所以晶须未生长。此外，认为这是由于镀Sn皮膜由彼此致密性不同的镀覆层的层叠结构构成而形成边界面，所以该边界面有助于缓和应力集中。

接着，看湿中放置试验的结果，实施例1中，晶须最大长度为0μm，满足判定基准。

另一方面，比较例1中，晶须最大长度为0μm，满足判定基准，比较例2中，晶须最大长度为60μm，不满足判定基准。

在湿中放置试验中，实施例1的晶须的生长得到抑制，认为这是由于，存在于致密性高的镀覆层与致密性低的镀覆层之间的边界面抑制晶须的生长。

此外，看润湿性评价试验的结果，实施例1中，焊料润湿性的试验结果满足判定基准。

另一方面，比较例1中，焊料润湿性的试验结果满足判定基准，比较例2中，焊料润湿性的试验结果不满足判定基准。

润湿性评价试验中，实施例1及比较例1中得到良好的结果的理由是，起因于若在Sn的镀覆皮膜整体中，降低致密性，则作为其基底的Ni的镀覆皮膜无法覆盖。此外，由于Sn的镀覆皮膜自身的氧化的进行，导致焊料润湿性显著降低。

另外，在上述的实施方式及实施例1中，关于由彼此致密性不同的镀覆层的层叠结构构成的第2镀覆皮膜，最表层制成致密性低的Sn的镀覆层，在其下层形成致密性高的Sn的镀覆层，从而制成2层，但并不限定于此，只要最表层的镀覆层制成致密性低的镀覆层，形成于其下层的镀覆层作为致密性高的镀覆层形成，则也可以是多层。

在上述的实施方式及实施例1中，作为电介体，虽然使用钛酸钡系的电介体陶瓷，但也可以使用例如钛酸钙系、钛酸锶系、锆酸钙系的电介体陶瓷来代替其。此外，作为陶瓷层14的陶瓷材料，也可以使用例如添加有Mn化合物、Mg化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、稀土类化合物等副成分的陶瓷材料。

在上述的实施方式及实施例1中，作为内部电极，虽然使用Ni，但也可以使用例如Cu、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等来代替其。

在上述的实施方式及实施例1中，作为外部电极，虽然使用Cu，但也可以使用例如选自由Ag、Au及Sn组成的组中的1种金属或含有该金属的合金来代替其。

产业上的可利用性

本发明所述的电子部件特别适宜用于例如高密度安装的层叠陶瓷电容器等电子部件。

符号的说明

10 层叠陶瓷电容器

12 陶瓷元件

14 陶瓷层

16a、16b 内部电极

18a、18b 端子电极

20a、20b 外部电极

22a、22b 第1镀覆皮膜

24a、24b 第2镀覆皮膜

26a、26b 第1镀覆层

28a、28b 第2镀覆层

30 间隙部

32 边界面

Claims

1.一种电子部件，其是在最外层具备包含镀Sn皮膜的电极的电子部件，其特征在于，

所述镀Sn皮膜由彼此致密性不同的2个以上的镀覆层的层叠结构构成，

所述镀覆层中，最表层的镀覆层是致密性低的镀覆层。

2.根据权利要求1所述的电子部件，其特征在于，在所述最表层的镀覆层的表面，存在沿与所述层叠结构的层叠方向平行的方向延伸的多个间隙。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电子部件，其中，所述最表层的镀覆层的厚度为0.3μm以上。

4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的电子部件，其中，相比所述最表层为下层的镀覆层的厚度是1μm以上。