CN106920690B - 电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可以降低外部端子的连接部的应力的电子部件。电子部件具有内置有内部电极(4)的陶瓷素体(26)的端面形成有端子电极(22)的片状部件(20)、与端子电极(22)电连接的外部端子(30)。外部端子(30)具有端子电极连接部(32)、安装连接部(34)。端子电极连接部(32)具有与端子电极(22)连接的第一金属(30a)、配置于该第一金属(30a)的外侧的第二金属(30b)、配置于所述第二金属(30b)的外侧的第三金属(30c)的层叠构造。外部端子(30)的热膨胀系数比陶瓷素体(26)的热膨胀系数小。
Description
技术领域
本发明涉及例如由金属端子构成的外部端子连接的电子部件。
背景技术
作为陶瓷电容器等具有陶瓷素体的电子部件,除了以单体直接面安装于基板等的通常的片状部件外,还提案有在片状部件安装有金属端子等外部端子的电子部件。报告有安装有外部端子的电子部件具有在安装后缓和片状部件从基板受到的变形应力,或者保护片状部件不受冲击等影响的效果,在要求耐久性及可靠性等的领域使用。
在使用有外部端子的电子部件中,外部端子的一端与片状部件的端子电极连接,另一端通过焊料等与电路基板等的安装面连接。作为外部端子,例如,如专利文献1所示,有时为了降低电阻,使用铜或铜合金等金属。
但是,在作为外部端子使用铜或铜合金等金属的情况下,根据这些金属的热膨胀系数比陶瓷素体的热膨胀系数大等理由,在通过焊料等将外部端子与陶瓷素体的端子电极连接后,在焊料部产生应力。因此,具有在陶瓷素体的端子电极和外部端子的连接部的强度降低,或热冲击性等的可靠性变差等课题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-235932号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于这种实际情况而开发的,其目的在于,提供可以降低外部端子的连接部的应力的电子部件。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种电子部件,具有在内置有内部电极的陶瓷素体的端面形成有端子电极的片状部件、和与所述端子电极电连接的外部端子,其特征在于,
所述外部端子具有:
端子电极连接部,其以朝向所述端子电极的方式配置;
安装连接部,其能够与安装面连接,
所述端子电极连接部具有与所述端子电极连接的第一金属、配置于该第一金属的外侧的第二金属、和配置于所述第二金属的外侧的第三金属的层叠构造,
所述外部端子的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小。
在本发明第一方面的电子部件中,具有第一金属、第二金属和第三金属的层叠构造的外部端子的热膨胀系数比陶瓷素体的热膨胀系数小地设定。本发明人等发现通过采用这种构成,可以降低外部端子的连接部(例如焊料连接部)的应力,直至完成本发明。通过降低应力,在陶瓷素体的端子电极和外部端子的连接部的强度提高,并且热冲击性等的可靠性提高。
优选的是,所述第一金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数大,所述第二金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小,所述第三金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数大。具有比陶瓷素体的热膨胀系数大的热膨胀系数的第一金属及第三金属通常是电阻低,可以改善电子部件的等效串联电阻(ESR)。
优选的是,所述外部端子的所述第二金属的构成比率为40%以上。通过这样构成,可以在维持ESR的改善效果的同时,将外部端子的热膨胀系数设定为比陶瓷素体的热膨胀系数小。
也可以是,所述第一金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小,所述第二金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数大,所述第三金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小。具有比陶瓷素体的热膨胀系数大的热膨胀系数的第二金属通常是电阻低,可以改善电子部件的等效串联电阻(ESR)。特别是与端子电极连接的第一金属由热膨胀系数小的金属构成,由此,连接部(例如焊料连接部)的应力的降低效果大。
在上述的情况下,优选所述外部端子的所述第二金属的构成比率为50%以下。通过这样构成,在使外部端子的热膨胀系数比陶瓷素体的热膨胀系数小的范围内,还可以提高ESR的改善效果。
为了实现上述目的,本发明第二方面提供一种电子部件,具有在内部电极内置的陶瓷素体的端面形成有端子电极的片状部件、和与所述端子电极电连接的外部端子,其特征在于,
所述外部端子具有:
端子电极连接部,其以朝向所述端子电极的方式配置;
安装连接部,其能够与安装面连接,
所述端子电极连接部具有与所述端子电极连接的第一金属、配置于该第一金属的外侧的第二金属的层叠构造,
所述外部端子的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小。
在本发明第二方面的电子部件中,具有第一金属和第二金属的层叠构造的外部端子的热膨胀系数被设定为比陶瓷素体的热膨胀系数小。本发明人等发现通过采用这种构成,可以降低外部端子的连接部(例如焊料连接部)的应力,实现完成本发明。通过降低应力,陶瓷素体的端子电极和外部端子的连接部的强度提高,并且热冲击性等的可靠性提高。
此外,本发明中金属在还包含合金的概念下使用。
附图说明
图1A是本发明的一实施方式的电子部件的立体图;
图1B是本发明的又一实施方式的电子部件的要部概略剖视图;
图2是沿着图1A所示的电子部件的II-II线的剖视图;
图3是本发明的其它实施方式的电子部件的要部概略剖视图;
图4是本发明的又一实施方式的电子部件的要部概略剖视图;
图5是本发明的又一实施方式的电子部件的立体图。
符号说明
2…电介质层
4…内部电极层
10、10α、10β、10γ…电子部件
20…片状电容器
22…端子电极
22a…端面电极部
22b…侧面电极部
26…素体
26a…底侧面
26b…上侧面
20c…侧面
20d…侧面
30、30α、30β…金属端子
30a…第一金属
30b…第二金属
30c…第三金属
32…端子电极连接部
34…安装连接部
36…连结部
50…焊料
60…安装面
具体实施方式
以下,基于附图所示的实施方式说明本发明。
(第一实施方式)
图1A是表示本发明的第一实施方式的电子部件10的概略立体图。电子部件10具有作为片状部件的片状电容器20、和分别安装于片状电容器20的X轴方向的两端面的一对金属端子(外部端子)30。
此外,在各实施方式的说明中,以在片状电容器20上安装有一对金属端子30的电子部件为例进行说明,但作为本发明的陶瓷电子部件不限于此,也可以是在电容器以外的片状部件上安装有金属端子30的电子部件。
片状电容器20具有电容器素体(陶瓷素体)26、和分别形成于电容器素体26的X轴方向的两端面的一对端子电极22。电容器素体26具有与X轴方向的端面大体垂直的四个侧面26a、26b、26c、26d。如图2所示,这些侧面中的一个侧面26a为与电路基板的安装面60最接近的底侧面。本实施方式中,与底侧面26a平行地对置的侧面26b为上侧面。其它侧面26c、26d与安装面60大体垂直地配置。
此外,在各附图中,X轴、Y轴及Z轴相互垂直,相对于安装面60,将垂直方向设为Z轴,X轴是与素体26的端面垂直的方向,Y轴是与侧面26c及侧面26d垂直的方向。
如图2所示,电容器素体26在内部具有作为陶瓷层的电介质层2和内部电极层4,这些电介质层2和内部电极层4交替层叠。邻接的一方的内部电极层4与和X轴方向对置的一方的端子电极22连接,另一方的内部电极4与另一方的端子电极22连接。此外,图2中,电介质层2和内部电极层4沿着Z轴方向交替层叠,但电介质层2和内部电极层4也可以沿着Y轴方向交替层叠。层叠方向没有特别限定。
电介质层2的材质没有特别限定,例如由钛酸钙、钛酸锶、钛酸钡或它们的混合物等电介质材料构成。各电介质层2的厚度没有特别限定,一般是零点几μm~几十μm的厚度。
内部电极层中含有的导电体材料没有特别限定,但在电介质层的构成材料具有耐还原性的情况下,可以使用较廉价的卑金属。作为卑金属,优选为Ni或Ni合金。作为Ni合金,优选选自Mn、Cr、Co及Al的1种以上的元素和Ni的合金,合金中的Ni含量优选为95重量%以上。此外,在Ni或Ni合金中也可以含有0.1重量%左右以下的P等各种微量成分。另外,内部电极层也可以使用市场经销的电极用膏体形成。内部电极层的厚度只要根据用途等适当确定即可。
端子电极22的材质也没有特别限定,通常使用铜或铜合金、镍或镍合金等,但也可以使用银或银和钯的合金等。端子电极22的厚度也没有特别限定,通常为10~50μm左右。此外,在端子电极22的表面也可以形成选自Ni、Cu、Sn等中的至少1种金属被膜。特别优选为Cu烧结层/Ni镀层/Sn镀层的多层构造。
另外,在本实施方式中,端子电极22也可以至少由具有树脂电极层的多层电极膜构成。作为具有树脂电极层的端子电极22,优选由例如从与素体26接触侧起的烧结层/树脂电极层/Ni镀层/Sn镀层构成。
另外,如图2所示,端子电极22具有:端面电极部22a,其分别位于素体26的X轴方向的两端面并覆盖端面;侧面电极部22b,其从素体26的端面起以规定覆盖宽度L1覆盖接近该端面的多个侧面26a~26d的方式与端面电极部22a一体形成。本实施方式中,实际上也可以不形成侧面电极部22b,端子电极22实际上也可以仅由端面电极部22a构成。
如图1A及图2所示,各金属端子30具有以与形成于素体26的X轴方向的端面的端子电极22的端面电极部22a面对的方式配置的端子电极连接部32、和能够与安装面60连接的安装连接部34。如图2所示,端子电极连接部32和安装连接部34通过与其一体成形的连结部36连结,以从安装面60以规定距离隔开距安装面60最近的素体26的底侧面26a。
连结部36具有按照安装连接部34以规定距离与底侧面26a相对的方式从端子电极连接部32向底侧面26a方向(内侧)折弯的弯曲形状。但是,作为本实施方式的变形,如图1B所示,安装连接部34也可以从端子电极连接部32向底侧面26a方向的相反方向(外侧)折弯。
如图2所示,各金属端子30由具有经由焊料50与端面电极部22a连接的第一金属30a、配置于该第一金属30a的外侧的第二金属30b、配置于其外侧的第三金属30c这三层层叠构造的包覆材料构成。本实施方式中,第一金属30a及第三金属30c的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数大。
优选第一金属30a及第三金属30c的热膨胀系数、和陶瓷素体26的热膨胀系数的差异,优选为0.5ppm以上,进一步优选为1ppm以上,特别优选为2ppm以上。陶瓷素体26的热膨胀系数还取决于电介质层2的材质,但一般为(6~14)×10-6/K。第一金属30a及第三金属30c优选由相同的金属构成,但也可以由不同的金属构成。无论任何情况,由第一金属30a、第二金属30b及第三金属30c构成的三层构造的金属端子30的热膨胀系数只要比陶瓷素体26的热膨胀系数小即可。
作为第一金属30a及第三金属30c,例如优选为铜、铜合金、铝、铝合金、锌、锌合金等非铁金属。
或者,作为第一金属30a及第三金属30c,使用比第二金属30b电阻小的金属。例如使用铜、铜合金、铝、铝合金、锌、锌合金等金属。优选第一金属30a及第三金属30c的电阻和第二金属30b的电阻的差为3×10-8Ω·m以上。此外,第二金属的电阻以体电阻率计,优选为(5~100)×10-8Ω·m。
本实施方式中,第二金属30b其热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小。优选第二金属30b的热膨胀系数和陶瓷素体26的热膨胀系数之差,优选为0.5ppm以上,进一步优选为1ppm以上,特别优选为2ppm以上。
作为具有比陶瓷素体的热膨胀系数小的热膨胀系数的第二金属30b,优选使用例如42Ni-Fe、36Ni-Fe、52Ni-Fe、50Ni-Fe、30Ni-Fe、32Ni-5Co-Fe、29Ni-16Co-Fe等铁系合金。另外,作为第二金属30b,只要其热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小,则不限于铁系金属,可以使用SUS410、SUS430、Ni等。
作为优选的组合,第一金属30a为铜或铜合金,第二金属30b是42Ni-Fe或36Ni-Fe,第三金属30c是铜或铜合金。由第一金属30a、第二金属30b和第三金属30c这三层的层叠构造构成的金属端子30的总体厚度t0没有特别限制,优选为0.1~0.2mm。
第一金属30a的厚度t1优选最小为10μm以上。另外,第一金属30a的厚度t1的最大值根据与总体厚度t0的均衡决定,优选确定为t1/t0为1/2以下。第二金属30b的厚度t2优选最小为20μm以上。另外,第二金属30b的厚度t2的最大值根据和总体厚度t0的均衡确定,优选确定为t2/t0为9/10以下,进一步优选为8/10以下。即,如果换算为第二金属30b的构成比率,则优选为90%以下,进一步优选为80%以下。
另外,第三金属30c的厚度t3优选最小为10μm以上。另外,第三金属30c的厚度t3的最大值根据与总体厚度t0的均衡确定,优选确定为t3/t0为1/2以下。第三金属30c的厚度t3即可以与第一金属30a的厚度t1相同,也可以不同,优选设定为它们的厚度的合计t1+t3为总体厚度t0的60%以下。如果换算为第二金属30b的构成比率,则优选为40%以上,进一步优选为50%以上。
即,外部端子30中的第二金属30b的构成比率(t2/t0)优选为40%以上,进一步优选为50%以上,其上限优选为90%以下,进一步优选为80%以下。另外,第一金属30a及第三金属30c的构成比率之和((t1+t3)/t0)优选为全体的60%以下,优选为50%以下。此外,在与端子电极22连接的第一金属30a的体电阻比第二金属30b的体电阻高的情况下,厚度t1优选比厚度t2薄,也可以比厚度t3薄。
通过如上那样设定,降低外部端子的连接部(例如根据焊料50的连接部)的应力的效果提高,并且ESR的改善效果提高。
片状电容器20的形状及尺寸只要根据目的及用途适当确定即可。片状电容器20为长方体形状的情况下,通常是纵(0.6~7.5mm)×横(0.3~6.3mm)×厚度(0.1~3.2mm)左右。
电子部件10的制造方法
以下,对电子部件10的制造方法进行说明。首先,制造片状电容器20。为了在烧成后形成成为电介质层的生片,准备生片用涂料。生片用涂料在本实施方式中由混炼电介质材料的原料和有机载体而得的有机溶剂系膏体或水系膏体构成。
作为电介质材料的原料,从烧成后成为钛酸钙、钛酸锶、钛酸钯的各种化合物,例如碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、有机金属化合物等中适宜选择,可以混合使用。
接着,使用上述的生片用涂料,在载体板上形成生片。接着,在生片的一方的表面形成在烧成后成为内部电极层的电极图形。作为电极图形的形成方法,没有特别限定,例示印刷法、转印法、薄膜法等。在生片上形成了电极图形后,通过干燥,得到形成了电极图形的生片。
作为制造内部电极层用涂料时使用的导电体材料,优选使用Ni或Ni合金、进而它们的混合物。这种导电体材料是球状、鳞片状等,其形状上没有特别限制,另外,也可以是混合了这些形状的形状。
接着,从载体板剥离形成有内部电极图形的生片,并层叠至希望的层叠数,得到生片层叠体。此外,在层叠的最初和最后,层叠未形成有内部电极图形的外层用生片。
之后,对该生片层叠体进行最终加压,根据需要进行研磨处理,进行去除粘合剂处理。接着,实施生片的烧成。烧成条件没有特别限定。烧成后根据需要实施退火处理、研磨等,从而得到图1A所示的电容器素体26。
之后,在电容器素体26上形成端子电极22。端子电极22在例如将端子电极用涂料进行烧结而形成基底电极后,通过在基底电极的表面形成通过镀敷的金属被膜而制作。此外,端子电极用涂料可以与上述的内部电极层用涂料同样地制备。
另外,在形成具有树脂电极层的端子电极22的情况下,例如在素体26的端面形成由烧结层构成基底电极后,涂布树脂电极膏体膜而形成树脂电极层。之后,形成Ni镀层及Sn镀层即可。
在金属端子30的制造中,首先,准备平板状的三层层叠包覆金属板材。接着,通过对金属板材进行机械加工,得到图1A及图2所示的金属端子30。具体的加工方法没有特别限定,优选使用例如冲压加工。在金属端子30的表面也可以形成基于镀敷的金属被膜。
作为用于镀敷的材料,没有特别限定,例如可举出Ni、Cu、Sn等。镀敷的金属被膜的厚度优选为第一金属30a的厚度的1/3以下。
在形成于如上述得到的片状电容器20的X轴方向的两端面的端子电极22的端面电极部22a连接金属端子30的端子电极连接部32。如图2所示,在本实施方式中,通过焊料50将它们连接。
本实施方式中,三层层叠构造的金属端子30的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小。因此,本实施方式中,可以降低金属端子30的连接部(例如根据焊料50的连接部)的应力。通过降低应力,在陶瓷素体26的端子电极22和金属端子30的连接部的强度提高,并且热冲击性等可靠性提高。
另外,本实施方式中,第一金属30a及第三金属30c的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数大。具有比陶瓷素体26的热膨胀系数大的热膨胀系数的第一金属30a及第三金属30c通常是电阻低,可以改善电子部件10的等效串联电阻(ESR)。特别是通过使用如例如铜或铜合金等那种电阻低的金属,可以改善电子部件10的等效串联电阻(ESR)。
另外,本实施方式中,将第一金属30a、第二金属30b及第三金属30c的构成比率设定在特定的范围。通过这样构成,降低金属端子30的连接部(例如根据焊料50的连接部)的应力的效果提高,并且ESR的改善效果提高。
另外,本实施方式中,由于金属端子30通过三层构造的包覆材料构成,所以与二层的包覆材料比较,温度变化等引起的翘曲等少,故而优选。另外,本实施方式中,作为位于两侧的第一金属30a及第二金属30c,使用铜系金属等电阻较低的低电阻金属,因此,特别是在用于高频用途的情况下,ESR的降低效果大。这认为是因为高频电流易在金属端子30的表面侧流通。
(第二实施方式)
图3是本发明的第二实施方式的电子部件10α的立体图。本实施方式的电子部件10α除下述表示的以外,具有和图1A及图2所示的第一实施方式的电子部件10同样的构成,起到同样的作用效果,所以在共通的部分附加共通的部件符号,共通的部的说明省略。
如图3所示,在本实施方式中,配置于X轴方向的两端的金属端子30α的Z轴方向的高度增加,沿Z轴方向并列配置两个以上的片状电容器20的端子电极22分别经由焊料50与端子电极连接部32连接。此外,图3中,焊料50在每个端子电极22上沿Z轴方向不连续,但也可以连续形成。
本实施方式的电子部件10α除片状电容器20沿Z轴方向并列配置以外,具有与第一实施方式的电子部件10同样的构成,起到同样的作用效果。
(第三实施方式)
图4是本发明的第三实施方式的电子部件10β的立体图。本实施方式的电子部件10β除下述所示的以外,具有与图1A~图3所示的实施方式同样的构成,起到同样的作用效果,所以在共通的部分附加共通的部件符号,共通的部分的说明省略。
如图4所示,在本实施方式中,金属端子30β中的仅与端子电极连接部32对应的部分通过由第一金属30a、第二金属30b及第三金属30c构成的三层层叠的包覆构成,安装连接部34及连结部36仅由第二金属30b构成。在作为第二金属30b,由电阻小的金属材料构成的情况下,第二金属30b的体积增加,因此,可以期待ESR的提高,并且还可以期待基于焊料50的连接部的应力降低的效果。
其它的构成与第一实施方式或第二实施方式同样,起到同样的作用效果。
(第四实施方式)
图5是本发明的第四实施方式的电子部件10γ的立体图。本实施方式的电子部件10γ除下述所示的以外,具有与图1A~图4所示的实施方式同样的构成,起到同样的作用效果,因此在共通的部分附加共通的部件符号,共通的部分的说明省略。
如图5所示,在本实施方式中,金属端子30γ通过由第一金属30a、第二金属30b构成的二层层叠的包覆构成。金属端子30γ的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小。本实施方式的第一金属30a由与前述的实施方式的第一金属30a同样的材质构成,第二金属30b由与前述的实施方式的第二金属30b同样的材质构成。
作为优选的组合,第一金属30a是铜或铜合金,第二金属30b是42Ni-Fe或36Ni-Fe。由第一金属30a和第二金属30b的二层的层叠构造构成的金属端子30的总体厚度t0,没有特别限定,优选为0.1~0.2mm。
第一金属30a的厚度t1优选最小为10μm以上。另外,第一金属30a的厚度t1的最大值根据和总体厚度t0的均衡确定,优选确定为t1/t0为1/2以下。第二金属30b的厚度t2优选最小为20μm以上。另外,第二金属30b的厚度t2的最大值根据和总体厚度t0的均衡确定,优选设定为t2/t0为9.5/10以下,进一步优选为9/10以下。即,如果换算成第二金属30b的构成比率,优选为95%以下,进一步优选为90%以下。
外部端子30中的第二金属30b的构成比率(t2/t0)优选为40%以上,进一步优选为50%以上,其上限优选为95%以下,进一步优选为90%以下。此外,在与端子电极22连接的第一金属30a的体电阻比第二金属30b的体电阻高的情况下,优选厚度t1比厚度t2薄。
通过如上那样设定,降低外部端子的连接部(例如焊料50的连接部)的应力的效果提高,ESR的改善效果提高。
其它的构成与第一实施方式或第二实施方式同样,起到同样的作用效果。
(其它实施方式)
此外,本发明不限定于上述的实施方式,在本发明的范围内可以进行各种改变。例如,在上述的实施方式中,使用焊料50连接端子电极22和金属端子30、30α、30β、30γ,但也可以通过导电性粘接剂或其它的连接装置进行连接。
另外,在上述的实施方式中,由热膨胀系数比陶瓷素体26小的金属构成第二金属30b,由热膨胀系数比陶瓷素体26大的金属(或低电阻金属)构成第一金属30a和第三金属30c,反之亦然。即,也可以由热膨胀系数比陶瓷素体26大的金属(或低电阻金属)构成第二金属30b,由热膨胀系数比陶瓷素体26小的金属构成第一金属30a和第三金属30c。
但是,该情况下,外部端子30中的第二金属30b的构成比率(t2/t0)优选为50%以下,进一步优选为40%以下。其下限没有特别限定,优选为5%以上,进一步优选为10%以上。另外,该情况下,预想第二金属30b由电阻比第一金属30a及第三金属30c低的金属构成。
因此,在图4所示的实施方式中,在由热膨胀系数比陶瓷素体26大的金属(或低电阻金属)构成第二金属30b的情况下,因第二金属30b的体积增加,所以可以期待ESR的提高。此外,在图4所示的第三实施方式中,第二金属30b构成连结部36和安装连接部34,但构成端子电极连接部32的第一金属30a或第三金属30c也可以连续地构成连结部36和安装连接部34。第一金属30a或第三金属30c这一方与第二金属30b比较电阻低的情况下,利于ESR的降低。
【实施例】
以下,基于更详细的实施例说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。
(实施例1)
准备图1A及图2所示陶瓷素体26,在陶瓷素体26的两端面形成端子电极22。作为陶瓷素体26,使用由长度5.7mm、宽度5.0mm、高度2.3mm尺寸构成陶瓷素体。另外,准备由具有第一金属30a、第二金属30b及第三金属30c三层的层叠构造的包覆材料构成的外部端子(金属端子)30,使用焊料50将第一金属30a与端子电极22连接,制作实施例1的样品。
作为外部端子30,使用第一金属30a为铜,第二金属30b为36NiFe合金,第三金属30c为铜的外部端子。此外,各金属30a、30b、30c的厚度t1、t2、t3、总体厚度t0、外部端子30的第二金属30b的构成比率(t2/t0)如表1所示。
以下述的要领测定外部端子30及陶瓷素体26的热膨胀系数,结果是外部端子30的热膨胀系数为5.5×10-6/K,陶瓷素体26的热膨胀系数是11.4×10-6/K。此外,第一金属30a单独的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数大,第二金属30b单独的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小,第三金属30c单独的热膨胀系数比陶瓷素体30的热膨胀系数大。
A.外部端子30的热膨胀系数
将本实施例的样品的外部端子30切出为长度5mm、宽度5mm、高度0.1mm的棱柱状制作试验片,对该试验片进行TMA(热机械分析),测定热膨胀系数。TMA中,在氮气氛中基于25~200℃的温度范围以长度方向为垂直的方式保持试验片,测定其长度变动,并且根据基于其测定结果算出的变化率算出上述外部端子30的热膨胀系数。
B.陶瓷素体26的热膨胀系数
对于本实施例的样品的陶瓷素体26,在安装了端子电极22的状态下进行TMA,测定热膨胀系数。TMA时,在氮气氛中基于25~200℃的温度范围以高度方向为垂直的方式保持试验片,测定其高度变动,根据并且基于该测定结果算出的变化率算出上述陶瓷素体26的热膨胀系数。此外,表中的热膨胀系数的数字省略了(×10-6/K)。
对于各样品,以下述的要领测定(1)热冲击性、(2)固定强度、(3)ESR、(4)温度变化ΔT。
(1)热冲击性
对各样品进行热冲击试验,并进行热冲击性的评价。在热冲击试验中,在电路基板上安装了各样品之后,对各样品反复2000次由下述(i)工序~(iv)工序构成的1个热处理周期。此外,电路基板使用环氧玻璃(将玻璃纤维片作为芯材的环氧树脂)基板。
(i)在各样品的温度为-55℃的温度条件下保持各样品30分钟的工序
(ii)在上述保持时间的10%的时间(3分钟)以内使各样品的温度升温至125℃的工序
(iii)在各样品的温度为125℃的温度条件下保持各样品30分钟的工序
(iv)在上述保持时间的10%的时间(3分钟)以内使各样品的温度降温至-55℃的工序
热冲击试验后,根据外观判定在各样品的陶瓷素体26的裂纹产生的有无,基于其判定结果,进行耐热冲击性的评价。评价方法在各样品中,将200个中观察到10个以上的裂纹的样品作为NG,5个以下作为G。结果示于表1及表3。
(2)固定强度
对于各样品进行固定强度试验,并测定固定强度。固定强度试验中,在将样品安装于电路基板的状态下,使超硬的加压夹具(例如,棒状的夹具)以30mm/min的速度朝向样品的侧面移动,一边向样品的侧面推压一边加压。这时,测定外部端子30变形之前的外力,将该测定值作为固定强度。结果示于表1及表3。
(3)ESR
在安装基板上焊接了各样品的外部端子30的状态下,进行ESR的测定。对于ESR的测定各样品,将构成芯片端面的长方形的长边以与安装面水平的方式配置。ESR的测定使用阻抗分析仪进行。结果示于表2及表4。
(4)温度变化ΔT
对于各样品通交流电流,测定ESR引起的各样品的自身发热产生的升温ΔT。结果示于表2及表4。
(实施例2)
除将构成外部端子30的第一金属30a~第三金属30c的厚度t1~t3变成表1及表2所示的值,使外部端子30的热膨胀系数变化以外,与上述实施例1同样地制作样品,并进行与实施例1同样的测定。结果示于表1及表2。
(实施例3)
除将构成外部端子30的第一金属30a~第三金属30c的厚度t1~t3变成表1及表2所示的值,使外部端子30的热膨胀系数变化以外,与上述实施例1同样地制作样品,并进行与实施例1同样的测定。结果示于表1及表2。
(比较例1)
除将构成外部端子30的第一金属30a~第三金属30c的厚度t1~t3变成表1及表2所示的值,使外部端子30的热膨胀系数变化以外,与上述实施例1同样地制作样品,并进行与实施例1同样的测定。结果示于表1及表2。
(实施例4)
除变成热膨胀系数为8.1×10-6/K的陶瓷素体26以外,与上述实施例1同样地制作样品,并进行与实施例1同样的测定。结果示于表1。
(实施例5)
除变成热膨胀系数为8.1×10-6/K的陶瓷素体26以外,与上述实施例2同样地制作样品,并进行与实施例2同样的测定。结果示于表1。
(比较例2)
除变成热膨胀系数为8.1×10-6/K的陶瓷素体26以外,与上述实施例3同样地制作样品,并进行与实施例3同样的测定。结果示于表1。
(比较例3)
除变成热膨胀系数为8.1×10-6/K的陶瓷素体26以外,与上述比较例1同样地制作样品,并进行与比较例1同样的测定。结果示于表1。
(实施例11)
除变成第一金属30a为36NiFe合金,第二金属30b为铜,第三金属30c为36NiFe合金,将它们的厚度设为表3所示的关系,外部端子30的热膨胀系数设为6.6×10-6/K的外部端子30以外,与上述实施例1同样制作实施例11的样品,并进行与实施例1同样的测定。结果示于表3及表4。
另外,第一金属30a单独的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小,第二金属30b单独的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数大,第三金属30c单独的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小。
(实施例12)
除将构成外部端子30的第一金属30a~第三金属30c的厚度t1~t3变成表3及表4所示的值,使外部端子30的热膨胀系数变化以外,与上述实施例11同样地制作样品,并进行与实施例11同样的测定。结果示于表3及表4。
(比较例11)
除将构成外部端子30的第一金属30a~第三金属30c的厚度t1~t3变成表3及表4所示的值,使外部端子30的热膨胀系数变化以外,与上述实施例11同样地制作样品,并进行与实施例11同样的测定。结果示于表3及表4。
(实施例13)
除变成热膨胀系数为8.1×10-6/K的陶瓷素体26以外,与上述实施例11同样地制作实施例13的样品,并进行与实施例11同样的测定。结果示于表3。
(比较例12)
除将第一金属30a~第三金属30c的厚度t1~t3变成表3所示的值,使外部端子30的热膨胀系数变化以外,与上述实施例13同样地制作样品,并进行与实施例13同样的测定。结果示于表3。
(比较例13)
除将第一金属30a~第三金属30c的厚度t1~t3变成表3所示的值,使外部端子30的热膨胀系数变化以外,与上述实施例13同样地制作样品,并进行与实施例13同样的测定。结果示于表3。
评价
如表1所示,根据实施例1~实施例5可以确认在第二金属为铁系金属的情况,外部端子30的总体的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小的情况下,热膨胀系数之差优选为0.5ppm以上,进一步优选为1ppm以上,特别优选为2ppm以上的情况下,能够得到良好的热冲击性。另外,可以确认对于实施例1~实施例3,能够得到比比较例1高的固定强度,对于实施例4及实施例5,能够得到比比较例2及比较例3高的固定强度,且可靠性提高。
另外,如表1及表2所示,根据实施例,可以确认确保合适的ESR及⊿T,并得到良好的热冲击性及固定强度。
如表3所示,根据实施例11~实施例13,可以确认第二金属为铜系金属的情况下,在外部端子30的总体的热膨胀系数比陶瓷素体26的热膨胀系数小的情况下,热膨胀系数之差优选为0.5ppm以上,进一步优选为1ppm以上,特别优选为2ppm以上的情况下,也能够得到良好的热冲击性。另外,可以确认对于实施例11及实施例12,能够得到比比较例11高的固定强度,对于实施例13,能够得到比比较例13高的固定强度,且可靠性提高。
另外,如表3及表4所示,可以确认根据实施例,确保ESR及⊿T,并得到良好的热冲击性及固定强度。
Claims (6)
1.一种电子部件,其特征在于,
具有:内置有内部电极的陶瓷素体的端面形成有端子电极的片状部件、与所述端子电极电连接的外部端子,
所述外部端子具有:
端子电极连接部,其以朝向所述端子电极的方式配置;以及
安装连接部,其能够与安装面连接,
所述端子电极连接部具有与所述端子电极连接的第一金属、配置于该第一金属的外侧的第二金属、以及配置于所述第二金属的外侧的第三金属的层叠构造,
所述外部端子的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小,
所述层叠构造由平板状的三层层叠包覆金属板材构成。
2.一种电子部件,其中,
具有:内置有内部电极的陶瓷素体的端面形成有端子电极的片状部件、与所述端子电极电连接的外部端子,
所述外部端子具有:
端子电极连接部,其以朝向所述端子电极的方式配置;以及
安装连接部,其能够与安装面连接,
所述端子电极连接部具有与所述端子电极连接的第一金属、配置于该第一金属的外侧的第二金属、以及配置于所述第二金属的外侧的第三金属的层叠构造,
所述外部端子的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小,
所述第一金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数大,所述第二金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小,所述第三金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数大。
3.根据权利要求2所述的电子部件,其中,
所述外部端子中的所述第二金属的厚度的构成比率为40%以上。
4.一种电子部件,其中,
具有:内置有内部电极的陶瓷素体的端面形成有端子电极的片状部件、与所述端子电极电连接的外部端子,
所述外部端子具有:
端子电极连接部,其以朝向所述端子电极的方式配置;以及
安装连接部,其能够与安装面连接,
所述端子电极连接部具有与所述端子电极连接的第一金属、配置于该第一金属的外侧的第二金属、以及配置于所述第二金属的外侧的第三金属的层叠构造,
所述外部端子的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小,
所述第一金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小,所述第二金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数大,所述第三金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小。
5.根据权利要求4所述的电子部件,其中,
所述外部端子中的所述第二金属的厚度的构成比率为50%以下。
6.一种电子部件,其特征在于,
具有:在内置有内部电极的陶瓷素体的端面形成有端子电极的片状部件、与所述端子电极电连接的外部端子,
所述外部端子具有:
端子电极连接部,其以朝向所述端子电极的方式配置;以及
安装连接部,其能够与安装面连接,
所述端子电极连接部具有与所述端子电极连接的第一金属、配置于该第一金属的外侧的第二金属的层叠构造,
所述外部端子的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小,
所述第一金属的厚度为10μm以上,所述第一金属的厚度比所述第二金属的厚度小,所述外部端子中的所述第二金属的厚度的构成比率为40%以上,
所述第一金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数大,所述第二金属独自的热膨胀系数比所述陶瓷素体的热膨胀系数小。
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