CN112530697A - 陶瓷电子部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种陶瓷电子部件，所述陶瓷电子部件具有：陶瓷素体；端子电极，其从陶瓷素体的端面形成到侧面；引线端子，其通过焊料与端子电极接合。在陶瓷素体的侧面和引线端子之间形成有由焊料形成的焊脚，在与焊料接触的引线端子的表面形成有包覆层。而且，包覆层由与焊料的接触角比引线端子小的金属成分构成。

Description

陶瓷电子部件
技术领域
本发明涉及一种带引线端子的陶瓷电子部件。
背景技术
作为安装于电路基板等的电子部件，已知有如专利文献1所示的带引线端子的陶瓷电子部件。在该陶瓷电子部件中，通常使用焊料将引线端子与形成有端子电极的陶瓷素体接合。
在利用焊料接合了引线端子的情况下，会因焊料润湿扩展而在引线端子和端子电极之间形成焊脚。在与该焊脚接触的陶瓷素体的端部，由于在焊料凝固时产生收缩应力等而容易在素体内部产生裂纹。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开昭62-074322号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种降低产生于陶瓷素体的裂纹，并且具有充分的机械强度的陶瓷电子部件。
用于解决技术问题的方案
为了实现上述目的，本发明的陶瓷电子部件具有：
陶瓷素体；
端子电极，其从所述陶瓷素体的端面形成到侧面；和
引线端子，其通过焊料与所述端子电极接合，
在所述陶瓷素体的所述侧面和所述引线端子之间形成有由焊料形成的焊脚，
在与所述焊料接触的所述引线端子的表面形成有包覆层，
所述包覆层由金属成分构成，所述金属成分与焊料的接触角小于所述引线端子与焊料的接触角。
在本发明的陶瓷电子部件中，在陶瓷素体的侧面和引线端子之间形成有焊脚，在端子电极的端面侧和侧面侧两者都存在由焊料形成的接合区域。因此，在本发明的陶瓷电子部件中，相对于陶瓷素体的端子电极，牢固地连接有引线端子。特别是在本发明的陶瓷电子部件中，即使在陶瓷素体的尺寸较小的情况下，也能够确保充分的接合强度。
另外，在本发明的陶瓷电子部件中，能够确保充分的接合强度，与其兼顾地能够抑制裂纹的产生。
一直以来，为了抑制焊脚的形成，已知对引线端子的一部分实施防焊料附着处理，使得引线端子表面的焊料润湿性部分地变差。在本发明的陶瓷电子部件中，与以往相反，在引线端子的与焊料接触的部分，向使表面的焊料润湿性变得良好的方向优化。在本发明中，如上所述，发现通过使引线端子侧的焊料润湿性变得良好，焊料焊脚相对于陶瓷素体的侧面的角度反而变小。通过焊脚角度变小，能够抑制在陶瓷素体上产生裂纹。另外，通过抑制裂纹，陶瓷电子部件的机械强度提高。
在本发明的陶瓷电子部件中，优选所述引线端子包含铜。另外，优选在构成所述包覆层的所述金属成分中包含铜及锡。特别是在引线端子和焊料的边界中，优选从引线端子侧起形成有成为引线端子的铜、包含铜-锡合金的包覆层、焊料的顺序的接合结构。在本发明的陶瓷电子部件中，通过采取如上所述的接合结构，引线端子侧的焊料润湿性成为更优的状态，能够进一步减小焊脚角度。其结果，能够更适当地抑制产生于陶瓷素体的裂纹。
在本发明的陶瓷电子部件中，进一步优选所述包覆层包含Cu6Sn5。通过这样包覆层包含Cu6Sn5，焊料润湿性进一步提高，有助于焊脚角度的低角度化。另外，因为Cu6Sn5的熔点比锡高，所以在引线端子和焊料的接合部，耐热性提高。
另外，所述包覆层优选不是通过镀敷形成的铜-锡镀层，而是通过仅将引线端子的前端部浸渍于焊浴(solder bath)中而形成的合金层。如上所述，在本发明的陶瓷电子部件中，通过使包覆层为由浸渍处理形成的合金层，与由镀敷处理形成的铜-锡镀层相比，机械强度提高。
另外，在本发明中，所述焊脚相对于所述陶瓷素体的所述侧面的角度优选为15度以上且小于40度，更优选小于35度。通过焊脚相对于陶瓷素体的侧面的角度在上述的范围内，能够更适当地抑制产生于陶瓷素体的裂纹。
进一步，所述包覆层的厚度优选为1μm以上且7μm以下。通过包覆层的厚度处于上述的范围内，能够以包覆层充分地覆盖基底，引线端子侧的焊料润湿性成为更优的状态。其结果，能够更适当地抑制产生于陶瓷素体的裂纹。
在本发明中，当将所述陶瓷素体的第一方向(Z轴方向)的高度设为T0，且将在所述引线端子中形成有所述包覆层的所述第一方向的长度设为L1时，L1相对于T0的比率(L1/T0)优选为1.5倍～2.0倍。另外，优选在未形成有所述包覆层的所述引线端子的表面形成有锡镀层。
如上述所示，通过在引线端子的前端侧(端子电极相对部侧)和基板安装侧形成不同的包覆层，能够确保端子电极相对部侧的接合可靠性，并且也能够兼顾地确保基板安装侧的接合可靠性。
本发明的陶瓷电子部件例如可以通过以下所示的制造方法来制作。即，本发明的陶瓷电子部件的制造方法包括：
准备在表面形成有端子电极的陶瓷素体的工序；
将引线端子的前端部浸渍于焊浴中的浸渍工序；
将所述陶瓷素体临时固定于所述浸渍工序后的所述引线端子的前端部的工序；和
将临时固定有所述陶瓷素体的所述引线端子的前端部浸渍于焊浴中，对所述陶瓷素体的所述端子电极和所述引线端子的前端部进行焊接的焊接工序。
如上述所示，在本发明的陶瓷电子部件的制造方法中，首先，仅将引线端子浸渍于焊浴中，其后，对引线端子和陶瓷素体的端子电极进行焊接。通过经由这样的两次浸渍的工序，在引线端子的前端部(至少与焊料接触的部分)形成焊料润湿性良好的包覆层。其结果，得到降低了产生于陶瓷素体的裂纹的陶瓷电子部件。
形成于引线端子的包覆层的厚度和组成可以通过浸渍工序中的焊浴的温度、或浸渍时间等来控制。更具体地说，所述浸渍工序中的焊浴的温度优选设定为所述焊接工序中的焊浴的温度的0.9～1.1倍的程度。
另外，在所述浸渍工序中，与所述焊接工序相比，优选延长在焊浴的浸渍时间。更具体地说，所述浸渍工序中的浸渍时间优选比所述焊接工序中的浸渍时间长10～60倍的程度。
如上述所示，通过控制浸渍工序和焊接工序的条件，在引线端子的前端部形成焊料润湿性最优的包覆层。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的带引线端子的陶瓷电子部件的概略立体图。
图2是沿着图1所示的II-II线的主要部分剖面图。
图3是沿着图1所示的III-III线的主要部分剖面图。
图4是图2的主要部分放大剖面图。
图5是表示图1所示的带引线端子的陶瓷电子部件的制造工序的流程图。
图6是表示引线端子的前端形状的概略立体图。
符号的说明：
2…陶瓷电子部件
4…陶瓷素体
4a…端面
4b…侧面
6…端子电极
6a…端面侧电极
6b…侧面侧电极
8…引线端子
8a…端子电极相对部
8b…元件接合部
8c…弯折部
8c1…弯折部的上方侧
8c2…弯折部的下方侧(纽结)
8d…引线脚部(基板安装部)
9…包覆层
10…焊料
10a…焊脚
10ab1、10ab2…焊脚的外缘部
20…外壳
80…导电性线材
具体实施方式
下面，基于附图所示的实施方式对本发明进行说明，但本发明不限定于下述的实施方式。
如图1及图2所示，本发明的一个实施方式的带引线端子的陶瓷电子部件2具有陶瓷素体4、一对引线端子8和外壳20。在本实施方式中，作为陶瓷电子部件的一例，对陶瓷素体4由层叠陶瓷电容器构成的情况进行说明。
如图2所示，外壳20覆盖陶瓷素体4的整体和引线端子8的一部分。外壳20的包覆范围没有特别限定，但只要至少覆盖陶瓷素体4的整体、陶瓷素体4和引线端子8的接合部分(即，后述的焊料10存在的部位)即可。外壳20的材质只要具有绝缘性即可，没有特别限制，但优选为无卤素的绝缘树脂，例如可以例示环氧树脂等热固性树脂。
图2所示的陶瓷素体4具有在X轴方向上相对的两个端面4a和连结两个端面4a的四个侧面4b，整体形状为长方体。其中，陶瓷素体4的形状及尺寸没有特别限定，只要根据目的或用途适当确定即可。例如，陶瓷素体4的尺寸可以将X轴方向的长度设为0.6～6.5mm、将宽度(图3所示的W0)设为0.3～5.0mm、将高度(图2所示的T0)设为0.2～3.5mm。此外，在各附图中，X轴、Y轴和Z轴(第一方向)相互垂直。
如图2及图3所示，在陶瓷素体4的内部经由陶瓷层14而交替地层叠有内部电极层16、18。内部电极层16在陶瓷素体4的X轴方向的一个端面4a露出，内部电极层18在陶瓷素体4的另一个端面4a露出。
另外，在陶瓷素体4的X轴方向的两端形成有一对端子电极6。更具体地说，端子电极6从陶瓷素体4的端面4a绕到侧面4b地形成，并且具有端面侧电极6a和侧面侧电极6b。内部电极16、18在露出的端面4a中分别与端面侧电极6a电连接。此外，一对端子电极6相互绝缘，由一对端子电极6和内部电极层16、18形成电容器电路。
在本实施方式中，陶瓷层14由电介质组合物构成。作为使用的电介质组合物，没有特别限定，只要使用公知的材质即可。例如可以使用钛酸钡(BaTiO3)、钛酸钙(CaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、锆酸钙(CaZrO3)、铌酸钾(KNbO3)等作为主成分。另外，除了这些主成分以外，也可以添加稀土类的氧化物、碱土金属的氧化物、过渡金属的氧化物、氧化镁等作为副成分。此外，陶瓷层14的厚度及层叠数没有特别限定，可以设为通常的厚度及层叠数。
内部电极层16、18含有导电性金属作为主成分。使用的导电性金属没有特别限定，只要使用公知的材质即可。例如可以例示镍、铜、银、金、钯、或含有这些金属中的至少一种的合金等。内部电极层16、18的厚度也没有特别限定，可以采用通常的厚度。另外，内部电极层16、18的层叠数根据陶瓷层14的层叠数来确定。
另外，关于端子电极6，也只要含有导电性金属作为主成分即可，材质没有特别限定。作为端子电极6，通常可以使用铜或铜合金、镍或镍合金等，但也可以使用银或银与钯的合金等。端子电极6的厚度也没有特别限定，通常为10～50μm的程度。此外，也可以在端子电极6的表面形成有选自镍、铜、锡等中的至少一种的镀层。在端子电极6中，镀层的每一层的厚度优选为1～10μm，镀层也可以为多层结构。
在本实施方式中，如图2所示，一对引线端子8与陶瓷素体4的两个端面4a对应地设置。各引线端子8分别具有端子电极相对部8a、弯折部8c和引线脚部8d。在本实施方式中，引线端子8的各部位8a～8d通过对导电性线材80进行加工而一体地形成。其中，引线端子8也可以通过对导电性的金属板进行加工而形成。
作为构成引线端子8的导电性线材80，可以使用含有铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)、银(Ag)等的金属线。特别是引线端子8优选包含铜。更具体地说，优选使用芯材为纯铜或含有铜作为主成分的铜合金的铜系金属线(以下，称为Cu线)。或者，优选使用在表面形成有铜镀层的铜包覆钢线(以下，称为CP线)。在CP线的情况下，芯材为纯铁或含有铁作为主成分的铁合金。另外，在使用CP线的情况下，形成于芯材表面的铜镀层的厚度优选为5μm～10μm。
此外，构成引线端子8的导电性线材80的线径根据陶瓷素体4的尺寸而适当确定。例如可以采用0.5mm～1.0mm的线径，优选为0.5mm～0.6mm。
如图2所示，引线端子8的端子电极相对部8a与端子电极6的端面侧电极6a相对地配置，经由焊料10与端面侧电极6a接合。即，端子电极相对部8a以引线端子8的长度方向相对于Z轴成为大致平行的方式与端子电极6连接。在本实施方式中，端子电极相对部8a通过对上述的导电性线材80的前端进行压扁加工而形成。因此，如图3所示，端子电极相对部8a具有平板状的截面形状。
端子电极相对部8a的长度方向(Z轴方向)的长度L2相对于陶瓷素体4的Z轴方向的高度T0可以延长、也可以缩短。其中，端子电极相对部8a的长度L2优选相对于陶瓷素体4的高度T0在0.9倍～1.1倍的程度的范围内。通过设为这样的长度，端子电极6和引线端子8的接合强度有提高的倾向。
另外，图3所示的端子电极相对部8a的Y轴方向的宽度W1优选相对于陶瓷素体的Y轴方向的宽度W0在0.7倍～1.1倍的程度的范围内。通过将端子电极相对部8a的宽度W1设为上述的范围内，能够将进入端面侧电极6a和端子电极相对部8a之间的焊料10的介入量控制在适当的范围内。
在端子电极相对部8a的Z轴方向的下方，形成有相对于引线端子8的长度方向不是直线状的弯折部8c。弯折部8c的截面和后述的引线脚部8d的截面与端子电极相对部8a不同，具有圆形形状。
如图2所示，弯折部8c优选通过在X-Z截面中一对引线端子8在X轴上向离开的方向弯折而形成。弯折部8c具有这样的弯折形状，并且将端子电极相对部8a和引线脚部8d连结。此外，X-Z截面中的弯折部8c的弯折形状不限定于图2所示的形状。例如，弯折部8c也可以与图2相反地通过一对引线端子8在X轴上向接近的方向弯折而形成，也可以具有S字形的曲线形状。
如图2所示，引线脚部8d一体地形成于弯折部8c的Z轴方向的下端侧，向与陶瓷素体4的端面4a平行的Z轴的下侧方向呈直线状地延伸。引线脚部8d的端部与印刷基板或柔性基板等基板连接，构成基板安装部。作为陶瓷电子部件2向基板的安装方法没有特别限定，例如可以应用焊料或熔接、铆接等安装技术。此外，弯折部8c的下方侧8c2在陶瓷电子部件2的基板安装时作为限制立起高度的纽结发挥作用。
如上所述，引线端子8通过焊料10与端子电极6接合。焊料10的材质没有特别限定，例如可以使用锡-锑系、锡-银-铜系、锡-铜系、锡-铋系的无铅焊料。在本实施方式的陶瓷电子部件2中，如图4所示，在端子电极6和引线端子8的接合结构上具有特征。下面，对该接合结构进行详细说明。
如图4所示，在本实施方式中，焊料10介于端面侧电极6a和端子电极相对部8a之间、及侧面侧电极6b和弯折部8c的上方侧8c1之间。而且，在侧面侧电极6b和弯折部8c的上方侧8c1之间(即，陶瓷素体4的侧面4b和引线端子8之间)形成有由焊料形成的焊脚10a。即，引线端子8在端子电极相对部8a及弯折部8c的上方侧8c1与焊料10接触，由端子电极相对部8a和弯折部8c的上方侧8c1构成元件接合部8b。
在本实施方式中，在引线端子8的元件接合部8b的表面上，即在元件接合部8b和焊料10的边界上，在焊料10接合后的状态下形成有包覆层9。该包覆层9由与焊料10的接触角比引线端子8与焊料10的接触角小的金属成分构成。如上所述，因为引线端子8优选包含铜，所以包覆层9优选由与焊料10的接触角比铜与焊料10的接触角小的金属成分构成。
与焊料10的接触角是用于评价接合对象物的焊料润湿性的指标，是指在向接合对象物滴加了液化的焊料时液滴外缘部(润湿前端部)与接合对象物的表面所成的角度。焊料10的接触角主要取决于使用的焊料10的材质和形成于引线端子8的元件接合部8b的表面的包覆层9的组成。
与焊料10的接触角比铜与焊料10的接触角小的金属成分，具体地可以例示银、金、钯、铜-锡合金等，特别优选为铜-锡合金。即，在图4所示的端子电极6和引线端子8的接合部中，引线端子8和焊料10的边界沿着X轴方向成为引线端子8的铜、包含铜及锡的包覆层9、焊料10的顺序，在本实施方式中，优选采取这样的接合结构。
含有上述金属成分的包覆层9例如也可以通过对引线端子8的表面实施镀敷来形成，但特别优选通过仅将引线端子8的前端部(即与元件接合部8b对应的区域)浸渍于焊浴中(以下，称为浸渍工序)来形成。在本实施方式中，对由浸渍工序形成的包覆层9进行说明。
由浸渍工序形成的包覆层9是含有铜及锡的合金层。更具体地说，在上述的合金层中可以含有作为金属间化合物的Cu3Sn及Cu6Sn5。特别优选含有Cu6Sn5。在由浸渍工序形成的包覆层9中，认为在图4所示的接合结构中，在包覆层9的引线端子8侧存在许多Cu3Sn，且在包覆层9的焊料10侧存在许多Cu6Sn5。即，在与焊料10接触的包覆层9的最外表面中，优选Cu6Sn5露出。
由浸渍工序形成的包覆层9的厚度具有某种程度的偏差，但可以设为0.5μm～10μm的程度，优选为1.0μm～7.0μm，更优选为1.0μm～3.0μm。
在本实施方式中，由浸渍工序形成的包覆层9形成于引线端子8的元件接合部8b(即端子电极相对部8a及弯折部8c的上方侧8c1)的表面。形成有包覆层9的Z轴方向的长度，即元件接合部8b的Z轴方向的长度在图2中用符号L1来表示。L1相对于陶瓷素体4的Z轴方向的高度T0可以设为1.1倍～2.5倍左右的长度，优选为1.5倍～2.0倍左右的长度。
另一方面，在引线端子8的引线脚部8d及弯折部8c的下方侧8c2，未形成有含有铜及锡的合金层即包覆层9。在引线脚部8d及弯折部8c的下方侧8c2形成有锡镀层，而不是含有铜及锡的合金层。该锡镀层优选含有90mol％以上的锡，其厚度优选为1μm～10μm的程度。通过在成为基板安装部的引线脚部8d形成有锡镀层，基板和引线端子8的接合可靠性有提高的倾向。
此外，包覆层9或锡镀层的厚度通过利用扫描型电子显微镜(SEM)观测图4所示的X-Z截面来测定。另外，包覆层9或锡镀层的成分通过在SEM观察时进行能量色散X射线分析(EDX)来测定。在SEM-EDX中，优选同时实施基于点分析的元素分析(元素定量分析)及基于面分析的映射。进一步，为了进行包覆层9的更详细的化合物鉴定，只要通过使用了透射型电子显微镜(TEM)的电子衍射来实施晶体结构分析即可。
虽然会在后面进行详细描述，但在本实施方式中，通过在引线端子8的元件接合部8b形成有包覆层9，由焊料10形成的焊脚10a的角度θ变小。焊脚10a的角度θ是指在图4所示的X-Z截面中陶瓷素体4的侧面4b和焊脚10a的外缘部10ab1所成的角。
此外，形成有焊脚10a的陶瓷素体4的侧面4b，是陶瓷素体4的与Z轴大致垂直的侧面，并且是接近基板安装侧的侧面。另外，如上所述，焊脚10a的角度θ会根据形成于引线端子8的表面的包覆层9的构成而变化，除此之外，也会根据端子电极6的表面状态或弯折部8c的形状等而变化。
在本实施方式中，焊脚10a的角度θ优选为15度以上且小于40度，更优选小于35度。焊脚10a的角度θ的测定通过利用SEM或光学显微镜拍摄图4所示的X-Z截面的截面照片，对该截面照片进行图像分析来测定。这时，观察用的试样通过以X-Z截面成为引线端子8的Y轴方向的大致中央位置的方式切断陶瓷电子部件2，并进行镜面抛光而得到。
接下来，对图1所示的陶瓷电子部件2的制造方法的一例进行说明。
首先，作为陶瓷素体4，准备电容器芯片。电容器芯片只要通过公知的方法来制造即可。例如，层叠通过刮刀法或丝网印刷等方法而形成有电极图案的生片，得到层叠体。其后，通过对所得到的层叠体进行加压、烧成，得到电容器芯片。
接着，针对所准备的电容器芯片，形成一对端子电极6。端子电极6的形成方法没有特别限定，例如可以通过将电容器芯片浸渍于电极用的导电性膏中，其后实施烧接处理来形成。也可以对所得到的烧接电极的表面适当实施镀敷处理。例如，端子电极6可以制成Cu烧接层/Ni镀层/Sn镀层的多层结构。
接着，对引线端子8的制造方法进行说明。在引线端子8的制造中，首先准备导电性线材80。在本实施方式中，作为准备的导电性线材80，优选使用在表面形成有锡镀层的Cu线、或者在Cu镀层的表面进一步形成有锡镀层的CP线。这里，形成于Cu线或CP线的表面的锡镀层优选含有90mol％以上的锡，厚度优选为1μm～10μm。
此外，在通过镀敷来形成包覆层9的情况下，也可以形成银镀层、金镀层、钯镀层、铜-锡镀层等来代替锡镀层。进一步，在形成金镀层或钯镀层的情况下，也可以在基底上形成镍镀层。
所准备的导电性线材80切断成规定的长度，其后，以整体成为U字形的方式实施弯曲加工。接着，将U字形的导电性线材80粘贴固定于载带。这时，导电性线材80以U字形的两端从载带突出的方式被固定。
这样，在将导电性线材80粘贴于载带的状态下，将导电性线材80的前端加工成图6所示的形状。具体地说，首先，对导电性线材80的两端实施弯折加工，形成弯折部80c。其后，对导电性线材80的前端进行压扁加工(冲压加工)，形成端子电极相对部80a。在批量生产时，只要在载带上粘贴多个导电性线材80，同时进行上述的前端加工即可。
接着，按照图5所示的顺序，将按如上所述的步骤制得的陶瓷素体4和引线端子8接合，得到带引线端子的陶瓷电子部件2。
具体地说，首先，仅将粘贴于载带的引线端子8(导电性线材80)的前端部浸渍于焊浴中，在引线端子8的表面形成包覆层9(引线端子8的浸渍工序)。这时，浸渍于焊浴中的引线端子8的前端部，是与元件接合部8b(即，端子电极相对部8a及弯折部8c的上方侧8c1)对应的范围，并且是图2所示的长度L1的范围。
在上述的浸渍工序中，使用的焊浴的种类可以与在后述的陶瓷素体4的焊接工序中使用的焊浴相同，也可以不同。另外，使用的焊浴的温度也因焊料的组成而不同，在例如锡-锑系的焊料的情况下，可以设为270℃～320℃。特别是浸渍工序中的焊浴的温度优选相对于后述的焊接工序中的焊浴的温度设为0.9～1.1倍的程度。认为通过这样控制浸渍工序时的焊浴的温度，容易在形成的包覆层9的最外表面侧形成Cu6Sn5的金属间化合物。
另外，浸渍工序中的在焊浴的浸渍时间优选相对于后述的焊接工序中的浸渍时间长10～60倍的程度，更具体地说，优选设为10秒～60秒左右。通过将浸渍时间控制在上述的范围内，引线端子的前端不会变细，能够将包覆层9的厚度控制在最佳的范围内。另外，认为容易在形成的包覆层9的最外表面侧形成Cu6Sn5的金属间化合物。
此外，在上述的浸渍工序中，在浸渍于焊浴中的部位(即与元件接合部8b对应的部位)中，形成于导电性线材80的表面的锡镀层被溶解于焊浴中，生成含有铜及锡的合金层即包覆层9。在未浸渍于焊浴中的引线端子8的引线脚部8d、及弯折部8c的下方侧8c2中，成为在表面残留有锡镀层的状态。
在进行了上述的浸渍工序之后，将形成有端子电极6的陶瓷素体4配置在一对引线端子8的端子电极相对部8a之间，由一对端子电极相对部8a夹持陶瓷素体4，由此临时固定陶瓷素体4。
接着，将临时固定有陶瓷素体4的引线端子8的前端部分浸渍于焊浴中，对端子电极6和引线端子8进行焊接(焊接工序)。在该焊接工序中，在焊浴的浸渍时间为0.5秒～2秒的程度，特别优选短至0.8秒～1.5秒的程度。通过将焊接工序中的浸渍时间设为上述的范围内，能够将对陶瓷素体4的热影响抑制到最小限度。
在焊接工序之后，将接合有陶瓷素体4的引线端子8的前端部分浸渍于液状的绝缘性树脂的浴槽中。此时，至少陶瓷素体4及引线端子8的元件接合部8b以浸渍于绝缘性树脂的浴槽中的方式浸渍。其后，通过根据使用的绝缘性树脂的种类适当施加热处理，从而以覆盖陶瓷素体4及引线端子8的元件接合部8b的方式形成外壳20。
此外，图5所示的一系列工序只要在将引线端子8粘贴并固定于载带的状态下进行即可。在形成了外壳20之后，通过切断一对引线脚部8d的连结部分(即，U字形的圆弧部分)，从载带上卸下引线端子8，从而得到图1所示的陶瓷电子部件2。
在本实施方式的陶瓷电子部件2中，在陶瓷素体4的侧面4b和引线端子8之间形成有由焊料10形成的焊脚10a，且在端子电极6的端面侧电极6a和侧面侧电极6b两者存在由焊料10形成的接合区域。因此，在陶瓷电子部件2中，相对于陶瓷素体4的端子电极6，牢固地连接有引线端子8。
特别是在本实施方式的陶瓷电子部件2中，即使在陶瓷素体4的尺寸较小的情况下，也能够确保充分的接合强度。更具体地说，陶瓷素体4的尺寸优选X轴方向的长度为2.0mm以下、Y轴方向的宽度W0为1.25mm以下，即使在该情况下，也能够享受本发明的效果。
另外，在本实施方式的陶瓷电子部件2中，在端子电极6与引线端子8的接合部确保了充分的接合强度的基础上，能够与其兼顾地抑制在陶瓷素体4的内部产生裂纹。
一直以来，通常使用在表面形成有锡镀层的Cu线或CP线作为引线端子，且通常不预先进行浸渍工序，而是在短时间内将该Cu线或CP线焊接于端子电极。在该传统方法的情况下，表面的锡镀层在焊接时被溶解于焊料侧。因此，在传统方法的情况下，在焊料凝固后的接合截面中，未在引线端子和焊料的边界形成包覆层9。
另外，在上述的传统方法的情况下，形成的焊料焊脚的角度会变大。更具体地说，在传统方法的情况下，焊脚的外缘部位于图4所示的符号10ab2，焊脚角度成为40度以上。在该情况下，在陶瓷素体的焊脚附近，容易因焊料凝固时的收缩应力而产生裂纹。另外，因为在焊料凝固后，也会在焊脚处蓄积有内部应力，所以当对引线端子施加外力时，容易在陶瓷素体的焊脚附近产生裂纹。针对该问题，一直以来，为了抑制裂纹，已知对引线端子的一部分实施防焊料附着处理，使引线端子表面的焊料润湿性部分地变差。
在本实施方式的陶瓷电子部件2中，与以往相反，在引线端子8的元件接合部8b(与焊料10接触的部分)形成包覆层9，使表面的焊料润湿性变得良好。在本发明中，发现通过这样使引线端子8侧的焊料润湿性变得良好，在陶瓷素体4的侧面4b侧，焊脚10a的角度θ反而变小。通过焊脚10a的角度θ变小，能够有效地抑制在陶瓷素体4的焊脚10的附近产生裂纹。另外，通过抑制裂纹，陶瓷电子部件2的机械强度提高。
另外，在本实施方式的陶瓷电子部件2中，优选在构成包覆层9的金属成分中包含铜及锡。而且，优选在引线端子8和焊料10的边界，从引线端子8侧起沿着X轴方向形成成为引线端子8的铜、包含铜及锡的包覆层9、焊料10的顺序的接合结构。通过采取如上所述的接合结构，引线端子8侧的焊料润湿性成为更优的状态，焊脚10a的角度θ进一步变小。
焊脚10a的角度θ优选为15度以上且小于40度，更优选小于35度。通过将焊脚10a的角度θ控制在上述的范围内，能够更好地抑制产生于陶瓷素体4的裂纹。
进一步，包覆层9的厚度优选为1μm以上且7μm以下。通过包覆层9的厚度处于上述的范围内，能够由包覆层9充分地覆盖基底即导电性线材80的表面，引线端子8侧的焊料润湿性成为更优的状态。其结果，能够更好地抑制产生于陶瓷素体4的裂纹。
特别是包覆层9优选为由浸渍工序形成的包含铜及锡的合金层。在本实施方式中，通过使包覆层9为由浸渍工序形成的合金层，与由镀敷形成的铜-锡镀层相比，机械强度有提高的倾向。机械强度提高的理由尚不明确，但认为这是因为由浸渍工序形成的铜-锡合金层和铜-锡镀层在微小的晶体结构上存在差异。
在本实施方式的由浸渍工序形成的包覆层9中，可以含有Cu3Sn及Cu6Sn5，在浸渍工序的情况下，认为在最外表面侧(即包覆层9的焊料10侧)，(有选择地)存在更多的Cu6Sn5。与其它金属间化合物相比，认为特别是Cu6Sn5有助于焊料润湿性的提高，在本实施方式中，认为通过在包覆层9的最外表面侧存在许多Cu6Sn5，裂纹抑制效果进一步提高，并且陶瓷电子部件2的机械强度提高。
其中，如上所述，包覆层9的厚度薄至几μm的程度(0.5～10μm的程度)，详细地特定包覆层9的微小的晶体结构未必容易。因此，上述的包覆层9的晶体结构(特别是金属间化合物的分布)及机械强度提高的理由终归是推论，取得作用效果的原理不限定于上述的内容。
此外，在包覆层9中含有Cu6Sn5的情况下，除了上述的作用效果以外，还能够期待在引线端子8和焊料10的接合部，耐热性提高。是因为Cu6Sn5的熔点比锡高。
另外，在本实施方式中，当将陶瓷素体4的Z轴方向的高度设为T0，且将引线端子8的形成有包覆层9的部位(元件接合部8b)长度设为L1时，L1相对于T0的比率(L1/T0)优选为1.5倍～2.0倍。而且，优选在引线端子8的未形成有包覆层9的部位(弯折部8c的下方侧8c2和引线脚部8d)的表面上形成有锡镀层。
这样，通过在引线端子8的前端侧(端子电极相对部8a侧)和基板安装侧(引线脚部8d侧)形成不同的包覆，能够确保端子电极相对部侧的接合可靠性，并且也能够兼顾地确保基板安装侧的接合可靠性。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，能够在本发明的范围内进行各种改进。例如，在上述的实施方式中，对陶瓷素体4是层叠陶瓷电容器的情况进行了说明，但陶瓷电子部件除了电容器以外，也可以是压敏电阻、压电元件、滤波器、贴片磁珠、电感器、热敏电阻等。在这些电子部件的情况下，只要使陶瓷层14由压电体陶瓷、半导体陶瓷、磁性体陶瓷等构成即可。
另外，在上述的实施方式中，作为引线端子8，公开了对前端实施压扁加工而成的引线，但引线端子8也可以不实施压扁加工而使用在所有部位都具有圆形的截面的端子，也可以使用对金属板进行加工而成的端子。另外，引线端子8的前端部(端子电极相对部8a)也可以具有半圆状的截面形状。
实施例
下面，基于更详细的实施例对本发明进行说明，但本发明不限定于以下的实施例。
(实施例1)
首先，作为陶瓷素体4，准备了层叠陶瓷电容器的芯片。电容器芯片的尺寸设为长度1.6mm×宽度0.8mm×高度0.8mm。另外，在电容器芯片上通过对Cu膏进行烧接处理而形成有一对端子电极6。此外，对端子电极6的表面实施镀镍和镀锡，使端子电极6的厚度为10μm～60μm。
接着，作为构成引线端子8的材料，准备了在表面形成有锡镀层的Cu线。Cu线表面的锡镀层的厚度平均为5μm。所准备的Cu线在切断成规定的长度，且弯曲加工成U字形之后，固定于载带。
接着，对固定于载带的Cu线实施弯折加工及压扁加工，形成如图6所示的前端形状。然后，在固定于载带的状态下，仅将Cu线的前端部分浸渍于焊浴中。这时，作为焊浴，使用Sn90-Sb10的焊料材料，浸渍条件是将焊浴的温度设为290℃，将在焊浴的浸渍时间设为60秒。另外，控制浸渍于焊浴的Cu线的长度以使L1/T0成为1.75。
在上述的浸渍工序之后，将形成有端子电极6的电容器芯片临时固定于Cu线的前端部(即端子电极相对部8a)。然后，将临时固定有电容器芯片的Cu线的前端部浸渍于290℃的焊浴中约1秒钟，将Cu线(引线端子8)和电容器芯片焊接。这时，作为焊浴，使用与浸渍工序相同的Sn90-Sb10的焊料材料。
在焊接之后，通过切断引线端子8的一对引线脚部8d，将引线端子8从载带上卸下，得到了带引线端子的陶瓷电子部件2。在上述工序中，制成至少30个电子部件试样，进行了以下所示的评价。
(包覆层9的观察)
所得到的电子部件试样所含的包覆层9的确认通过SEM观察来进行。具体地说，利用SEM-EDX对引线端子8和焊料10的边界进行分析，并进行了包覆层9的有无、及包覆层9所含的元素的定性分析。另外，包覆层9的厚度通过在X-Z截面中拍摄截面照片，对该截面照片进行图像分析来测定。这时，观察用的试样通过以X-Z截面成为引线端子8的Y轴方向的大致中央位置的方式切断陶瓷电子部件2，再进行镜面抛光而得到。
(焊脚10a的角度θ的测定)
在上述的SEM观察时，测定了存在于侧面4b和引线端子之间的焊脚10a的角度θ。测定通过对SEM截面照片进行图像分析来进行。将测定结果表示在表1中。此外，表1所示的焊脚10a的角度θ是平均值，平均值是对20个电子部件试样分别在两个部位进行测定(即，在共计40个部位进行测定)而算出的。
(裂纹评价)
另外，在上述的SEM观察时，调查了是否在陶瓷素体4的内部(特别是陶瓷素体4的焊脚10的附近)存在裂纹。该裂纹的调查是针对20个电子部件试样，分别在两个部位进行(即，调查共计40个部位)，计算出产生了裂纹的比例作为裂纹产生率。另外，针对产生了裂纹的试样，测定其裂纹的长度，计算出平均值。将裂纹评价的结果表示在表1中。
(撕裂强度试验)
陶瓷电子部件2的机械强度通过进行撕裂强度试验来评价。在撕裂强度试验中，将一对引线端子8的引线脚部8d侧的端部在X轴方向上向相互离开的方向拉伸，施加张力直到电子部件试样被破坏。然后，测得电子部件试样被破坏的时刻的张力作为撕裂强度。该试验针对10个试样来进行，计算出平均值。
此外，在撕裂强度试验中，当在陶瓷素体4的内部产生了裂纹时，撕裂强度降低。另外，当未充分确保引线端子8和端子电极6的接合强度时，撕裂强度降低。因此，在本实施例中，撕裂强度的数值越高，则判断陶瓷电子部件2的机械强度越高。将评价结果表示在表1中。
(实施例2)
在实施例2中，作为构成引线端子8的导电性线材80，使用在表面形成有锡镀层的CP线。CP线表面的锡镀层的厚度平均为5μm。其以外的实验条件与实施例1相同，制作实施例2的电子部件试样。将实施例2的评价结果表示在表1中。
(比较例1)
在比较例1中，与实施例1同样地，作为构成引线端子8的导电性线材80，使用在表面形成有锡镀层的Cu线。但是，在比较例1中，不进行浸渍工序地将引线端子焊接于陶瓷素体。其以外的实验条件与实施例1相同，制作比较例1的电子部件试样。将评价结果表示在表1中。
(比较例2)
在比较例2中，与实施例2同样地，作为构成引线端子8的导电性线材80，使用在最外表面形成有锡镀层的CP线。但是，在比较例2中，不进行浸渍工序地将引线端子焊接于陶瓷素体。其以外的实验条件与实施例2相同，制作比较例2的电子部件试样。将评价结果表示在表1中。
[表1]
Figure BDA0002654791680000181
如表1所示，在未进行浸渍工序的比较例1及2中，在接合后(焊料凝固后)的状态下，不能在引线端子8和焊料10的边界确认有包覆层的存在。而且，在比较例1及2中，能够确认焊脚10a的角度θ成为40度以上。在比较例1及2中，因为焊脚10a的角度θ大，所以裂纹产生率高，裂纹长度也变长。
另一方面，在进行了浸渍工序的实施例1及2中，能够确认在引线端子8的表面形成有包含铜及锡的包覆层9。特别是关于实施例1，根据由SEM-EDX分析的铜与锡的含有比，能够确认在焊料接合后的状态下在包覆层9中包含Cu6Sn5。此外，关于实施例2，在焊料接合后的状态下，依赖于CP线的Cu镀层的厚度，包覆层9的厚度薄至1.0μm以下，包覆层9所含的化合物的鉴定变得困难。
在实施例1及2中，通过利用浸渍工序在引线端子8的表面形成有包覆层9，能够确认焊脚10a的角度θ比比较例1及2小。其结果，在实施例1中，能够确认与比较例1相比，裂纹产生率降低到1/2以下。另外，在实施例1中，即使产生了裂纹，其裂纹长度也比比较例1短1/4以下。
关于实施例2也同样地，在实施例2中，能够确认与比较例2相比，裂纹产生率降低到1/3以下。另外，在实施例2中，即使产生了裂纹，其裂纹长度也比比较例2短1/2以下。
由上述的结果可以确认，通过利用浸渍工序在引线端子8的表面形成包覆层9，使引线端子8侧的焊料润湿性提高，能够使陶瓷素体侧的焊脚10a的角度θ变小，抑制裂纹的产生。
进一步，当将实施例1与比较例1、及实施例2与比较例2进行对比时，能够确认各实施例的撕裂强度均比比较例高。特别是在使用CP线的情况下(在进行了实施例2和比较例2的比较的情况下)，可知撕裂强度的提高率升高。由这些结果可以确认，通过利用浸渍工序在引线端子8的表面形成包覆层9，从而得到的陶瓷电子部件2的机械强度提高。
(实施例11～15)
在实施例11～15中，与实施例1同样地，使用在表面形成有锡镀层的Cu线作为导电性线材80，制作电子部件试样。其中，在实施例11～13中，在浸渍工序时，在10秒～60秒的范围内变更浸渍时间，在实施例11中，将浸渍时间设为10秒，在实施例12中设为30秒，在实施例13中设为60秒。另外，在实施例14及15中，变更了浸渍工序时的焊浴的温度，在实施例14中，将焊浴的温度设为270℃，在实施例15中设为320℃。将各实施例的详细条件表示在表2A中。此外，实施例11～15的上述以外的实验条件与实施例1共同。
(实施例21～25)
在实施例21～25中，与实施例2同样地，使用在表面形成有锡镀层的CP线作为导电性线材80，制作电子部件试样。此外，在实施例21～25中，与上述的实施例11～15同样地，变更了浸渍工序时的条件进行实验。将各实施例的详细条件表示在表2B中。此外，实施例21～25的浸渍工序以外的实验条件与实施例2共同。
[表2A]
Figure BDA0002654791680000201
[表2B]
Figure BDA0002654791680000202
如表2A所示，当将实施例11～13的结果进行比较时，可知通过延长浸渍时间，引线端子8的包覆层9的厚度增加。另外，当将实施例12、14、15进行比较时，可知如果升高浸渍工序时的焊浴温度，则与其相应地引线端子8的包覆层9的厚度增加。由该结果可以确认，通过控制浸渍时间的长短、或浸渍工序时的焊浴的温度，能够控制包覆层的厚度。
此外，当将表2A所示的各实施例进行比较时，可以确认与焊脚角度θ为35度以上的实施例13相比，焊脚角度θ小于35度的其它实施例(11、12、14、15)的裂纹产生率降低。
接着，基于表2B对浸渍工序的条件(浸渍时间、焊浴温度)和撕裂强度特性的关系性进行考察。如表2B所示，在改变了浸渍时间的情况下(在将实施例21～23进行了比较的情况下)，在浸渍时间较长的实施例23中，成为撕裂强度最高的结果。浸渍工序中的在焊浴的浸渍时间被推测为会影响到包覆层9所含的Cu6Sn5的晶体生长，认为Cu6Sn5的生长度会对陶瓷电子部件的强度特性产生影响。
另外，如表2B所示，在变更了浸渍工序中的焊浴温度的情况下(在将实施例24和25进行了比较的情况下)，与实施例25相比，焊浴温度较低的实施例24成为撕裂强度较高的结果。在浸渍工序中，当焊浴温度低时，被推测为Cu3Sn的生成得到抑制，Cu6Sn5的比例升高，认为包覆层9中的Cu6Sn5的比例会对陶瓷电子部件的强度特性产生影响。
此外，如表2B所示，可以确认实施例21～25的撕裂强度都比比较例2的撕裂强度高。特别是在实施例23及24的情况下，相对于比较例2成为约1.5倍。

Claims (10)

1.一种陶瓷电子部件，其中，
具有：
陶瓷素体；
端子电极，其从所述陶瓷素体的端面形成到侧面；和
引线端子，其通过焊料与所述端子电极接合，
在所述陶瓷素体的所述侧面和所述引线端子之间形成有由焊料形成的焊脚，
在与所述焊料接触的所述引线端子的表面形成有包覆层，
所述包覆层由金属成分构成，所述金属成分与焊料的接触角小于所述引线端子与焊料的接触角。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件，其中，
所述引线端子包含铜。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷电子部件，其中，
在构成所述包覆层的所述金属成分中包含锡及铜。
4.根据权利要求3所述的陶瓷电子部件，其中，
在所述引线端子和所述焊料的边界形成有成为所述引线端子的铜、包含锡及铜的所述包覆层、焊料的顺序的接合结构。
5.根据权利要求3所述的陶瓷电子部件，其中，
所述包覆层包含Cu6Sn5。
6.根据权利要求1或2所述的陶瓷电子部件，其中，
所述包覆层是通过仅将所述引线端子的前端部浸渍于焊浴中而形成的合金层。
7.根据权利要求1或2所述的陶瓷电子部件，其中，
所述焊脚相对于所述陶瓷素体的所述侧面的角度为15度以上且小于40度。
8.根据权利要求7所述的陶瓷电子部件，其中，
所述焊脚角度小于35度。
9.根据权利要求1或2所述的陶瓷电子部件，其中，
所述包覆层的厚度为1μm以上且7μm以下。
10.根据权利要求1或2所述的陶瓷电子部件，其中，
将所述陶瓷素体的第一方向的高度设为T0，
在所述引线端子中，将形成有所述包覆层的所述第一方向的长度设为L1，
L1相对于T0的比率L1/T0为1.5倍～2.0倍，
在未形成有所述包覆层的所述引线端子的表面形成有锡镀层。
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