CN106663525B - 电子部件、电感器芯构件以及电感器 - Google Patents

电子部件、电感器芯构件以及电感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电子部件、电感器芯构件以及电感器，其特征在于，所述电子部件具备主体部和配置于所述主体部的电极，所述电极具有：第一金属层，其以银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部和以镍为主要成分的第二分散部；第二金属层，其配置于所述第一金属层上，且以镍(Ni)为主要成分；以及第三金属层，其配置于所述第二金属层上，且以锡(Sn)为主要成分，在所述电极的剖视图中，所述第一分散部的面积比所述第二分散部的面积大。

Description

电子部件、电感器芯构件以及电感器
技术领域
涉及电子部件、电感器芯构件以及电感器。
背景技术
在所谓的被称作智能手机等的便携电子中设备搭载有电容器、芯片电阻器、电感器等许多芯片状电子部件。随着这样的电子设备的小型化、高功能化的发展，芯片状电子部件的小型化也进一步发展。这样的电子部件大多以如下方式使用：通过回流焊等将配置于电子部件的主体部的电极粘接安装于印刷配线基板等被安装体的导体。
以往的电感器芯构件的电极经常使用具备以银(Ag)为主要成分的第一金属层、配置于第一金属层上的以镍(Ni)为主要成分的第二金属层、配置于第二金属层上的以锡(Sn)为主要成分的第三金属层的结构的电极。这样的带电极的电感器的一个例子例如记载在专利文献1中。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-280226号公报
在专利文献1的电感器中，作为第二金属层，通过滚镀工序而形成有镍(Ni)镀层。通过这样的滚镀工序而形成的电极存在如下问题：电极的机械强度较低，另外较容易发生电极从基体部的剥离。
发明内容
本实施方式的电子部件具备主体部和配置于所述主体部的电极，所述电极具备：第一金属层，其以银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部和以镍为主要成分的第二分散部；第二金属层，其配置于所述第一金属层上，且以镍(Ni)为主要成分；以及第三金属层，其配置于所述第二金属层上，且以锡(Sn)为主要成分，在所述电极的剖视图中，所述第一分散部的面积比所述第二分散部的面积大。
另外，本实施方式的电感器芯构件具备基体部和配置于所述基体部的电极，所述电极具备：第一金属层，其以银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部和以镍为主要成分的第二分散部；第二金属层，其配置于所述第一金属层上，且以镍(Ni)为主要成分；以及第三金属层，其配置于所述第二金属层上，且以锡(Sn)为主要成分，在所述电极的剖视图中，所述第一分散部的面积比所述第二分散部的面积大。
在本实施方式的电感器构成为具有：所述电感器芯构件，所述电感器芯构件的所述基体部具有绕线部和腿部，所述电感器芯构件的所述电极配置于所述腿部的底面；和绕线，其卷绕于所述电感器芯构件的所述绕线部。
在本实施方式的电子部件、电感器芯构件以及电感器中，电极的机械强度较高，另外不容易发生电极从基体部剥离。
附图说明
图1的(a)是示出一实施方式的电感器芯构件的立体图，图1的(b)是(a)所示的电感器芯构件的剖视图。
图2是具备图1所示的电感器芯构件而构成的电感器的一实施方式的侧视图。
图3是将图1的(b)中的A部放大示出的剖视图。
图4是将以往的电感器的电极附近放大示出的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明实施方式。图1的(a)是示出本实施方式的电感器芯构件的立体图，图1的(b)是图1的(a)的剖视图。图2是示出本实施方式的电子部件的侧视图，且是示出电子部件的实施方式之一、即具备图1所示的电感器芯构件的电感器的侧视图。图3是将图1的(b)中的A部分放大示出的剖视图，且示出了电感器芯构件的电极附近的剖面。
本实施方式的电子部件具备主体部30和配置于主体部30的电极20，电极20具备：第一金属层22，其以银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部32和以镍为主要成分的第二分散部34；第二金属层24，其配置于第一金属层22上，且以镍(Ni)为主要成分；以及第三金属层26，其配置于第二金属层24上，且以锡(Sn)为主要成分，在电极20的剖视图中，第一分散部32的面积比第二分散部34的面积大。电子部件的一实施方式即电感器10的主体部30具备电感器芯构件1的基体部4和绕线5，在该主体部30上设置电极20而构成作为电子部件的电感器10。
另外，本实施方式的电感器芯构件1具备基体部4和配置于基体部4的电极20，电极20具备：第一金属层22，其以银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部32和以镍为主要成分的第二分散部34；第二金属层24，且配置于第一金属层22上，以镍(Ni)为主要成分；以及第三金属层26，其配置于第二金属层24上，以锡(Sn)为主要成分，在电极20的剖视图中，第一分散部32的面积比第二分散部34的面积大。
电感器芯构件1自身所具备的基体部4具有绕线部3和腿部2，电极20配置于腿部2的底面2A。本实施方式的电感器芯构件1例如长度方向上的全长为0.5mm～1.0mm左右，与该长度方向正交的宽度方向上的长度为0.4mm～0.5mm左右。另外，底面2A的面积约为0.048mm2～0.105mm2，与以往相比是小型的构件。另外，此时的电极20的第一金属层22的厚度例如为10μm～30μm，第二金属层24的厚度例如为1μm～10μm，第三金属层26的厚度例如为2μm～10μm。
另外，本实施方式的电感器10构成为具有这样的电感器芯构件1、和卷绕于电感器芯构件1的绕线部3的绕线5。基体部4的材质优选由氧化铝、铁氧体等的陶瓷构成，绕线部3与腿部2一体地形成。
在本实施方式的电子部件(电感器10)以及电感器芯构件1中，在剖视图中，第一分散部32的面积比第二分散部34的面积大。此时的截面是指基于与底面2A正交的平面的截面(图3所示的截面)，该截面上的第二金属层24的面积、第一分散部32的面积以及第二分散部34的面积是指使与底面2A相交的腿部2的内侧面2a以及外侧面2b分别延长而得到的内侧假想平面的剖面线2α以及外侧假想平面的剖面线2β所夹着的区域的面积。本实施方式的电感器芯构件1的剖面线2α与剖面线2β之间的宽度、即电感器芯构件1的长度方向上的腿部2的长度例如为0.12mm～0.21mm左右。
截面上的面积的大小关系例如可以通过由扫描式电子显微镜装置观察电感器芯构件1的剖面来进行确认。作为电子显微镜，例如使用日本电子社制JSM-7001F即可。此时，第一金属层22、第二金属层24、第三金属层26、第一分散部32、以及第二分散部34的主要成分可以通过使用附随于相同的扫描式电子显微镜装置的例如日本电子社制JED-2300进行电子射线显微分析仪分析(EPMA分析·EDS分析)来确定。在本说明书中，主要成分是指占50质量％以上的成分的情况。
在本实施方式的电子部件(电感器10)以及电感器芯构件1中，在剖视图中，第一分散部32的面积比第二分散部34的面积大。第一分散部32的面积是指在剖视图中分散存在于由剖面线2α和剖面线2β所夹着的区域的多个第一分散部32的合计面积，第二分散部34的面积是指在剖视图中分散存在于由剖面线2α和剖面线2β夹着的区域的多个第二分散部34的合计的面积。
在电感器10中，在以银为主要成分的第一金属层22内，分散较多的以玻璃为主要成分的粒状的第一分散部32。玻璃的杨氏模量约为40(×109N/m2)，比银的杨氏模量(约76(×109N/m2))小，与银相比玻璃(第一分散部32)容易相对于外部应力发生变形。通过使第一金属层22内较多地包含以玻璃为主要成分的第一分散部32，从而即使在第一金属层22被施加了外力的情况下，该外力也容易被变形所吸收。因此，第一金属层22不容易产生由外力引起的龟裂等破坏。
图4是将以往的电感器的电极附近放大示出的剖视图。图4的电感器芯构件的电极构造具备以往通常使用的以银(Ag)为主要成分的金属化层122(与第一金属层22相当)、配置于金属化层122上的以镍(Ni)为主要成分的镍镀层124(与第二金属层24相当)、以及配置于镍镀层124上的以锡(Sn)为主要成分的锡镀层126(与第三金属层26相当)。镍镀层124的形成可利用所谓的滚镀工序等电镀法，在使用电镀法来形成电极时，金属化层122所含的玻璃成分被电镀的溶液侵蚀，镍逐渐进入该被侵蚀的部分。在该情况下，在金属化层122内，与以玻璃为主要成分的玻璃分散部132相比，较多地含有以镍为主要成分的镍分散部134。
镍的杨氏模量约为200(×109N/m2)左右，与银、玻璃相比刚度较高，因此在如此类以往的电感器芯构件那样在金属化层122内含有较多镍分散部134的情况下，由于镍分散部134而使电极120难以变形，无法吸收应力，电极120容易被外力破坏。另外，在镍浸入而镍分散部132到达腿部102的底面102A的情况下，在该部分处金属化层122与底面102A的接合面积变小，金属化层122乃至电极120容易从底面102A剥离。伴随近年来的电感器的小型化，电极120的面积、电极120的金属化层122的厚度也变小，上述那样的问题变得尤为显著。
另一方面，就本实施方式的电感器构件1的电极20而言，如上所述在以银为主要成分的第一金属层22内，与以镍为主要成分的第二分散部34相比较多地分散有以玻璃为主要成分的粒状的第一分散部32，因此与较多地含有镍的以往的电极120相比，不容易产生由外力引起的龟裂等破坏。
另外，在本实施方式的电子部件(电感器芯构件1)的剖视图中，第二金属层24的面积比第一分散部32的面积与第二分散部34的面积的合计的面积更大。如上所述，在以往的电感器中，在进行电镀时镍大量地进入金属化层122，因此剖视图中的镍镀层124的面积容易变得较小，例如大多变得比第一分散部32的面积与第二分散部34的面积的合计的面积小。在本实施方式的电子部件(电感器构件1)中，例如即使采用与以往的情况相同程度的镍，剖视图中的第二金属层24的面积也较大，例如比第一分散部32的面积与第二分散部34的面积的合计的面积更大。这样作为第二金属层24而附着有较多的镍，从而也能够抑制第三金属层26的剥离等。另外，作为第二金属层24的主要成分的镍刚度较高，作为第二金属层24而配置有较多的镍，由此能够减小传递至第一金属层22与底面2A的接合部分的外力的大小。
需要说明的是，为了更详细求出第二金属层24、第一分散部32以及第二分散部34等各部分的面积，首先将电子显微镜的倍率设为700倍，由CCD相机以面积例如为0.028mm2(横向的长度为0.184mm、纵向的长度为0.153mm)的方式，对使用金刚石磨粒来研磨电子部件(电感器10)的电感器构件1的截面而得到的镜面的图像进行拍摄。然后，通过图像解析软件“A像くん”(注册商标、旭化成工ンヅ二アリンゲ(株)公司制)来对该图像进行粒子解析，能够求出各自的面积。作为粒子解析的设定条件，例如将亮度设定为暗，将二进制化的方法设为手动，将作为表示图像的明暗的指标的阈值设定为，使图像内的第一分散部32以及第二分散部34与表示该各部分的显示色相一致，例如设为表示各点(各像素)所具有的明亮度的直方图的峰值的1.22倍，例如205。关于小图形除去面积，在求第一分散部32以及第二分散部34的各面积的情况下设为0μm，在求第二金属层24的面积的情况下，为了第一分散部32以及第二分散部34不作为噪声而成为解析的对象，小图形除去面积设为0.2μm。
需要说明的是，为了识别第一分散部32以及第二分散部34，也可以使用作为二进制图像修正的方法的直线分离、消除等。通过上述那样的粒子解析而得到的在上述图像的范围内能测定得到的第二金属层24的面积例如为150μm2以上且225μm2以下。另外，第二分散部34的面积例如小于10μm2(不过除了0μm2之外)，例如第一分散部32的面积为10μm2以上且50μm2以下。
另外，以镍为主要成分的第二金属层24与银相比热传导率小且热容量大，通过较厚地配置这样的第二金属层24，能够进一步有效地抑制从回流焊时的安装基板侧朝向基体4的热传导。
在此，玻璃的热传导率约为0.55～0.75(w/m·K)左右，显著小于银的热传导率(约430(w/m·K)左右)。另外，玻璃的比热约为0.75(kJ/kg/K)左右，比银的比热(约为0.2(kJ/kg/K)左右)大，与银相比玻璃更容易蓄热。在进行将电感器10安装于电路基板等情况下的回流焊时，从电极20的表面侧的第三金属层26朝向基体4的腿部2传递大量的热量，但若采用第一金属层22内较多地分散有以玻璃为主要成分的第一分散部32的本实施方式，则在与银以及镍双方相比热传导率小且热容量大的第一分散部32中，热量的传递被抑制，在该第一分散部32储蓄有较多的热量。在回流焊结束后，储蓄于第一分散部32的热量从电极20的表面部分逐渐散热，因此能够抑制腿部2的温度的过度上升。这样，在本实施方式中，能够抑制回流焊时的热量传递至腿部2，包括腿部2在内的基体4的温度上升的情况。若腿部2等基体部4的温度变高，例如有时因铁氧体材料特性的劣化等而发生电感器的导磁率、Q值降低，但在本实施方式中能够抑制这样的电子部件(电感器10)本身的特性劣化。
另外，在本实施方式的电子部件(电感器10)中，第一分散部32的至少一部分与基体部4的底面2A抵接。以玻璃为主要成分的第一分散部32与基体部4抵接而较牢固地接合于基体部4。以玻璃为主要成分的第一分散部32与以陶瓷为主要成分的基体部4的接合强度比银与基体部4的接合强度更强。通过第一分散部32的至少一部分与基体部4抵接，从而分散有第一分散部32的第一金属层22与基体部4的接合强度高。这对于本实施方式的电感器芯构件1也是同样的。
另外，在本实施方式的电子部件(电感器10)中，第二分散部34的一部分也可以与基体4的底面2A抵接，但在该情况下，第一分散部32与基体部4的抵接区域的面积比第二分散部34与基体部4的抵接区域的面积大。以玻璃为主要成分的第一分散部32与以陶瓷为主要成分的基体部4的接合强度比以镍为主要成分的第二分散部34与基体部4的接合强度更强。因此，通过使第一分散部32与基体部4的抵接区域的面积比第二分散部34与基体部4的抵接区域的面积大，从而第一金属层22与基体部4的接合强度进一步变高。这对于本实施方式的电感器芯构件1也是同样的。
需要说明的是，对于抵接区域的面积的大小比较，例如可以根据由扫描式电子显微镜装置观察电子部件(电感器10)的电感器芯构件1的截面而得到的观察像来判断。即，可以是，在该截面的同一观察像中，针对各第一分散部32分别测定第一分散部32与基体部4的抵接面(的剖面线)的长度并算出测定值的合计值，同样地，针对各第二分散部34分别测定第二分散部34与基体部4的抵接面(的剖面线)的长度并算出测定值的合计值，对关于第一分散部32的合计值和关于第二分散部34的合计值进行比较，判断为该长度长的一方的抵接区域的面积更大。
电子部件不限定于上述那样的电感器10，例如可举出电阻器、电容器、变阻器等各种电子部件，其种类不特别限定。在电子部件例如是陶瓷芯片电容器的情况下，主体部30是交替地配置有以钛酸钡等为主要成分的多个电介质陶瓷层和以银等金属为主要成分的内部电极层的部件，电极20的第一金属层22配置为与在长方体状的主体部30的端面露出的内部电极层电连接。另外，在电子部件为芯片电阻器的情况下，主体部30例如是以氧化铝为主要成分的板状的基板，在基板的两端部的从上表面到下表面的范围配置有电极20，芯片电阻器在该电极20间配置有电阻体。
在此，说明电感器芯构件1的制造方法的一例。
首先，在向成形模具填充氧化铝粉末、铁氧体材料粉末等陶瓷粉状体，并对该陶瓷粉状体进行加压成形而得到陶瓷成形体后，以规定的烧制温度对该陶瓷成形体进行烧制，从而得到具有绕线部3和腿部2的基体部4。优选对基体部4实施滚筒处理而除去成形时的所谓的飞边等。滚筒处理的条件优选是，至少将水以及成为产品的基体4混合并放入离心式滚筒装置而进行滚筒处理。
接着，在基体4的表面形成第一金属层22。准备成为第一金属层22的材料的、将银(Ag)、玻璃粉末以及粘结剂混合而成的银浆料。银浆料含有70～75质量％的银(Ag)、1～5质量％的玻璃粉末、20～29质量％的粘结剂。玻璃粉末的平均粒径是3～5μm左右。将该银浆料涂敷于腿部2的底面2A。此时，将银浆料涂敷为从腿部2的底面2A整体扩展至腿部2的外侧面2b的一部分。使涂敷有银浆料的基体4整体升温至500～700度左右而对银浆料进行烧结，从而在基体4的表面形成以银为主要成分的金属化层、即第一金属层22。形成在以该银为主要成分的金属化层中较多地分散有玻璃的状态，即在第一金属层22中具有以玻璃为主要成分的第一分散部32的状态。
对该金属化层的表面实施电镀镍。即，在第一金属层22上设置以镍为主要成分的第二金属层24。电镀镍使用所谓的滚镀装置进行即可。滚镀也被称作旋转镀，向被开设有多个细的贯通孔的外壁体包围而成的桶(滚筒)中放入产品并使该产品浸渍于镀液，一边使该桶(滚筒)旋转一边使被镀体多次与电镀用电极接触，从而在与电镀用电极接触时在被镀体上形成镀层。电镀镍所使用的镀液会使分散于金属化层中的玻璃熔化，因此在以通常的条件进行了电镀镍的情况下，金属化层中的玻璃的大部分发生熔化，容易向金属化层内浸入较多的镍。该浸入的镍成为以镍为主要成分的第二分散部，形成第一金属层22中具有以镍为主要成分的第二分散部的状态。在本实施方式中，调整滚筒的旋转速度、电镀的电压值，在分散至金属化层中的玻璃的熔化较小的阶段，在金属化层的表面整体形成较厚的镍镀层、即第二金属层24。例如，预先进行如下条件调整：在电镀的开始阶段，减小滚筒的旋转速度并使电压值较大，从而使与电镀用电极一次接触的接触时间较长，并且在短时间形成较多的膜厚的镍镀层。在经过了一定程度的时间后，增大滚筒的旋转速度并使电压值较小，从而使与电镀用电极一次接触的接触时间较短而增加接触次数，并且使每一次的形成膜厚较小而将总计的不均抑制为较小，减小多个被镀体上的镍镀层的膜厚的不均、一个被镀体上的膜厚分布。例如若像这样调整滚镀条件，则能够在电镀的初始阶段的金属化层中的玻璃熔化发展之前形成能够抑制镀液浸入的足够厚度的镍镀层，同时抑制最终的膜厚的不均。因而，在金属化层中仍残留有大量的玻璃，另外镍的分散少，镍镀层的厚度较厚。即，在以银为主要成分的第一金属层22中的剖视图中，以玻璃为主要成分的第一分散部32的面积比以镍为主要成分的第二分散部34的面积大，另外，第二金属层24的面积比第一分散部32的面积与第二分散部34的面积的合计的面积大。
这样，在电镀镍的过程中，以金属化层中的玻璃被置换为镍的方式逐渐形成第二分散部34。因此，在金属化层中，与底面2A的附近区域相比，金属化层的表面附近、即镍镀层附近的玻璃的熔化更容易进行。由此，在本实施方式的电子部件以及电感器构件1中，在底面2A的附近区域的第一分散部3的剖视图中的面积比第二金属层24的附近区域的第一分散部32的剖视图中的面积大。另外，第二金属层24的附近区域的第二分散部34的剖视图中的面积比底面2A的附近区域的第二分散部34的剖视图中的面积大。
在电镀镍之后，同样地通过电镀法对镍镀层的表面实施镀锡，形成以锡为主要成分的锡镀层。即，在以镍为主要成分的第二金属层24上设置第三金属层26。从而电极20具备：第一金属层22，其银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部32和以镍为主要成分的第二分散部34；第二金属层24，其配置于第一金属层22上，以镍(Ni)为主要成分；以及第三金属层26，其配置于第二金属层24上，以锡(Sn)为主要成分。这样一来，本实施方式的电感器芯构件1具备基体部4和配置于基体部4的电极20，电极20具备：第一金属层22，其以银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部32和以镍为主要成分的第二分散部34；第二金属层24，其配置于第一金属层22上，以镍(Ni)为主要成分；以及第三金属层26，其配置于第二金属层24上，以锡(Sn)为主要成分，在电极20的剖视图中，第一分散部32的面积比第二分散部34的面积大。
通过向这样制作出的电感器芯构件1的绕线部3缠绕绕线5并固定，从而能够制作本实施方式的电感器10。绕线5例如是直径为20μm～30μm的铜线，在电感器芯构件1的绕线部3卷绕6匝～7匝，并通过钎焊等固定于电感器芯构件1的腿部2的电极20。
以上，说明了本发明的实施方式以及实施例，但本发明并不限定于上述的实施方式、实施例。当然，本发明也可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改进以及变更。
附图标记说明
1 电感器芯构件
2 腿部
2A 底面
2a 内侧面
2b 外侧面
2α、2β 剖面线
3 绕线部
4 基体部
5 绕线
10 电感器
20 电极
22 第一金属层
24 第二金属层
26 第三金属层
30 主体部
32 第一分散部
34 第二分散部

Claims (5)

1.一种电子部件，其特征在于，
所述电子部件具备主体部和配置于所述主体部的电极，
所述电极具备：
第一金属层，其以银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部和以镍为主要成分的第二分散部；
第二金属层，其配置于所述第一金属层上，且以镍(Ni)为主要成分；以及
第三金属层，其配置于所述第二金属层上，且以锡(Sn)为主要成分，
在所述电极的剖视图中，所述第一分散部的面积比所述第二分散部的面积大，
所述第一分散部的至少一部分与所述主体部抵接，
所述第二分散部的至少一部分与所述主体部抵接，
所述第一分散部与所述主体部的抵接区域的面积比所述第二分散部与所述主体部的抵接区域的面积大。
2.根据权利要求1所述的电子部件，其特征在于，
在所述电极的剖视图中，所述第二金属层的面积比所述第一分散部的面积与所述第二分散部的面积的合计面积大。
3.一种电感器芯构件，其特征在于，
所述电感器芯构件具备基体部和配置于所述基体部的电极，
所述电极具备：
第一金属层，其以银(Ag)为主要成分，且具有以玻璃为主要成分的第一分散部和以镍为主要成分的第二分散部；
第二金属层，其配置于所述第一金属层上，且以镍(Ni)为主要成分；以及
第三金属层，其配置于所述第二金属层上，且以锡(Sn)为主要成分，
在所述电极的剖视图中，所述第一分散部的面积比所述第二分散部的面积大，
所述第一分散部的至少一部分与所述基体部抵接，
所述第二分散部的至少一部分与所述基体部抵接，
所述第一分散部与所述基体部的抵接区域的面积比所述第二分散部与所述基体部的抵接区域的面积大。
4.根据权利要求3所述的电感器芯构件，其特征在于，
所述基体部具有绕线部和腿部，
所述电极配置于所述腿部的底面。
5.一种电感器，其特征在于，
具有：
权利要求4所述的电感器芯构件；和
卷绕于所述电感器芯构件的所述绕线部的绕线。
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