JP2000138131A - チップ型電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱変化に強いチップ型電子部品として端子電極
に導電樹脂層を持ったものがあるが、端子電極を導電性
接着剤でプリント配線基板に固定したとき、急激な温度
変化を受けた際に、接続固定部で剥離が生じないチップ
型電子部品を提供する。 【解決手段】セラミック基体２の両端に形成した端子電
極５、６は積層構造をなし、導電性樹脂からなる第２電
極層８を有し、端子電極の表層である第３電極層９に
は、金または銅の皮膜を形成するとともに、プリント配
線基板への接続固定を導電性樹脂接着剤で行うチップ型
電子部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサや抵抗
などの受動素子を備えたセラミック基体の両端に端子電
極を形成したチップ型電子部品の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、チップ型電子部品、例えば積層セ
ラミックコンデンサは、図２の断面図に示す構造となっ
ていた。

【０００３】積層セラミックコンデンサ２１は、チタン
酸バリウムなどの誘電体からなるセラミック焼結体のコ
ンデンサ本体（セラミック基体）２２を有しており、コ
ンデンサ本体２２の一対の端部に端子電極２５、２６が
形成されている。

【０００４】このコンデンサ本体２２の内部にはセラミ
ック誘電体層を介して、銀または銀パラジウム合金など
の貴金属材料あるいはニッケルなどの非金属材料からな
る内部電極２３、２４が対向配置されている。そして、
内部電極２３はコンデンサ本体２２の一端に延出し端子
電極２５に、内部電極２４はコンデンサ本体２２の他端
に延出し端子電極２６に電気的に接続されている。

【０００５】端子電極２５、２６はそれぞれ三層構造の
電極層から構成されている。すなわち、コンデンサ本体
２２の表面側から、銀または銀−パラジウム合金からな
る導電ペーストの焼き付により形成された厚膜下地導体
２７、はんだ食われの生じにくい材料であるニッケルな
どのメッキ層２８、はんだヌレ性を向上させるための錫
またははんだ合金などかなるメッキ層２９から構成され
ている。

【０００６】上述に示した構造の他に、過酷な熱サイク
ル試験に耐えるような電極構造も提案されている。従来
のリフローはんだではプリント配線基板の熱膨張によ
り、コンデンサの端子電極部付近に応力が集中し、コン
デンサ本体にクラックが入り破壊されてしまう。その対
策として、端子電極２５、２６としては上記の焼き付け
られた厚膜下地導体２７上に、導電樹脂層を形成し、さ
らにその表面にはメッキ法でニッケル、スズなどのメッ
キ層を形成することが考えられる。

【０００７】この導電樹脂層により、プリント配線基板
からの応力を吸収させ、さらにその表面のニッケル、ス
ズなどのメッキ被膜により、端子電極にはんだ付け性を
持たせるものである。

【０００８】近年、はんだによる鉛公害、フラックス洗
浄時のフロン系溶剤による大気汚染などが問題になり、
プリント配線基板に電子部品を実装するにあたり、リフ
ローはんだによる実装方法を見直す必要が起こってい
る。このために従来のリフローはんだによる方法に代わ
って、導電性樹脂接着剤やワイヤボンディングによるプ
リント配線基板に実装方法が検討されている。

【０００９】導電性樹脂接着剤による実装は、導電物質
として銀などの金属粉末と、エポキシ樹脂やフェノール
樹脂などの熱硬化性樹脂成分とを混練した導電性樹脂接
着剤を、プリント配線基板上の電極パッドに塗布し、そ
の上に電子部品の端子電極を押しつけて加熱硬化させて
接続するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】はんだを使わない導電
性樹脂接着剤を用いた実装を図３に示すが、積層セラミ
ックコンデンサ２１のプリント配線基板１０への取り付
け強度が低く、過酷な環境に対する信頼性が低いという
問題があった。尚、図において、１１、１２は導電性樹
脂接着剤、１３、１４はプリント配線基板１０上に形成
した電極パッドである。

【００１１】このように導電性樹脂接着剤１１、１２を
用いた実装構造において、温度サイクル試験や熱衝撃試
験で急激な熱変化を加えた場合、積層セラミックコンデ
ンサ１１とプリント配線基板１０との間の熱膨張係数差
による変形が生じ、導電性接着剤１１、１２により一体
化されているため内部応力が、積層セラミックコンデン
サ２１の端子電極２５、２６と導電性樹脂接着剤１１、
１２との接合部に発生する。実際には端子電極２５と導
電性接着剤１１との間で図に示すような剥離ｘが発生
し、電気的接続が不十分になる。この結果積層セラミッ
クコンデンサ２１が機能しなくなるという信頼性上の問
題を根絶することができなかった。

【００１２】本発明は上記課題に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は熱衝撃試験などの過酷な温度環境に
よる応力発生があっても、積層セラミックコンデンサの
端子電極と導電性接着剤との間で剥離が生じない高信頼
性の積層セラミックコンデンサを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、受動素子を備
えたセラミック基体の両端部に、銀を主成分とする焼き
付け導体膜、該焼き付け導体膜を被覆する導電樹脂層及
び該導電樹脂層を被覆する金または銅のメッキ被膜層か
ら成り、プリント配線基板の電極パッドに導電性樹脂接
着剤を介して接合される端子電極を形成したことを特徴
とするチップ型電子部品である。

【００１４】

【作用】本発明のチップ型電子部品によれば、端子電極
が銀系の焼き付け導体膜、導電樹脂層、金または銅のメ
ッキ被覆層とから成っている。このため、プリント配線
基板などから端子電極に極度の応力が加わったとして
も、導電樹脂層が弾性変形することで応力を吸収し、セ
ラミック基体が破損することがない。

【００１５】また導電性樹脂接着剤でチップ型電子部品
をプリント配線基板に実装するため、導電性樹脂接着剤
自体が弾性を有し、また前記端子電極の導電樹脂層と相
まって、チップ型電子部品に加わる応力を効果的に吸収
することができる。これによって破損や、接続強度の劣
化などを引き起こすことがなく、信頼性の高い製品とす
ることができる。

【００１６】特に、端子電極の表面に金または銅のメッ
キ被膜層が形成されている。従って、導電性接着剤によ
りプリント配線基板へ実装を行う場合、従来のように、
表面に錫メッキやはんだメッキ被膜を有するチップ型電
子部品に比較して、接続が強固で、過酷な温度変化や応
力が加わっても剥離することがない。物理的な解明はで
きていないが、金や銅のメッキ被膜層では、導電性接着
剤との親和力に優れているものと考えられる。

【００１７】また、本発明のチップ型電子部品の端子電
極は、鉛などの重金属を使用していない。また、プリン
ト配線基板への実装においてもはんだを使うことがな
い。このため、鉛公害を引き起こすことがない。

【００１８】また実装に際して導電性接着剤を塗布し、
加熱硬化させるだけなので、簡単な工程で有りながら、
接合固着強度が高い信頼性の高いものとなる。

【００１９】特に、従来のはんだ実装で不可欠のフラッ
クス洗浄が不要になり、作業環境が改善され、またフロ
ンなどによる環境破壊を防止することが可能になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のチップ型電子部品
を図面に基づいて詳説する。

【００２１】図１は本発明のチップ型電子部品の一例で
ある積層セラミックコンデンサ１の断面構造を示す。

【００２２】図において、積層セラミックコンデンサ１
は、セラミック基体であるコンデンサ本体２と、コンデ
ンサ本体（セラミック基体）２の一対の端部に形成され
た端子電極５、６とから構成されている。

【００２３】コンデンサ本体２は、チタン酸バリウムな
どの誘電体材料からなる誘電体セラミック層と、パラジ
ウムまたは銀−パラジウム合金などの貴金属やニッケル
または銅などの卑金属材料からなる平面形状が矩形状の
内部電極３、４が互に対向しあうように配置されてい
る。

【００２４】そして、内部電極３はコンデンサ本体２の
一端に延出され、端子電極５に接続されている。また、
内部電極４はコンデンサ本体２の他端に延出され、端子
電極６に接続されている。

【００２５】ここでコンデンサ本体２を作成するには、
誘電体セラミック層となるセラミックグリーンシートの
所定の領域に、内部電極３となる金属粉末を含有する導
電ペーストをスクリーン印刷で多数個形成する。また、
誘電体セラミック層となるセラミックグリーンシートの
所定の領域に、内部電極４となる金属粉末を含有する導
電ペーストをスクリーン印刷で多数個形成する。

【００２６】そして、このようなグリーンシートを、内
部電極３、４が互いに対向し、且つ内部電極３、４が互
いに異なる端面に延出するように所定の積層枚数重ねた
後、切断して個別のチップ部材とし、所定の雰囲気、温
度、時間を加えて焼成する。

【００２７】これにより、コンデンサ本体２の一対の端
面には、内部電極３、４が露出している。

【００２８】端子電極５、６は、コンデンサ本体２の両
端部に、導電樹脂層を含み、表面に金または銅のメッキ
被膜から成る多層構造となっている。

【００２９】具体的には、コンデンサ本体２側から銀ま
たは銀パラジウム合金などを含む銀系導電ペーストの塗
布・焼き付けによって形成された銀系下地導体膜（以
下、第１の電極層という）７、この第１の電極層７上に
エポキシ系導電性熱硬化性樹脂ペーストの塗布・硬化し
て形成された導電樹脂層（以下、第２の電極層という）
８、この第２の電極層８上に、電解メッキ法、無電解メ
ッキ法などによって形成された金又は銅のメッキ被膜膜
層（以下、第３の電極層という）９が順次積層されてい
る。

【００３０】ここで、第２の電極層８は、金属粉末とし
て銀（銀合金）粉末や銅（銅合金）粉末、エポキシ系バ
インダ、硬化剤、有機溶媒を混合した導電性樹脂ペース
トを硬化して形成される。尚、金属粉末の合金材料とし
て、金、白金、パラジウム、ニッケルなどが挙げられ
る。

【００３１】エポキシ系樹脂バインダは分子中に２個ま
たはそれ以上のエポキシ基を有する化合物からなり、硬
化剤または触媒の作用で硬化する。そしてこのエポキシ
基はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂
などから選択された液状エポキシ樹脂である。

【００３２】硬化剤にはポリアミド硬化剤、脂肪族ポリ
アミン硬化剤、環状脂肪族ポリアミン硬化剤、芳香族ポ
リアミン硬化剤、ジシアンジアミドなどから選択され
る。

【００３３】また有機溶媒としては、エタノール、ｉ
−、ｎ−プロパノール、ブタノールなどの脂肪族アルコ
ール、あるいはこれらのアルコールのエステル、たとえ
ばアセテート、プロピオネートなどがある。さらにメチ
ルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビト
ール、ブチルカルビトールアセテートなどのカルビトー
ル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタ
ノン、３−ペンタノン、シクロヘキサンなどのケトン系
溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ン、テレピン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、メチルペンタンなどの炭化水素系溶媒があげられ
る。

【００３４】このようなエポキシ系導電性熱硬化樹脂ペ
ーストを、第１の電極層７の表面にスクリーン印刷法、
転写法、ディップ法などによって塗布し、次いで８０〜
１４０℃の温度にて５〜１５分間仮乾燥し、その後、樹
脂中の溶媒を完全に除去するために６０〜１２０℃で１
５〜９０分間乾燥する。しかる後に１５０〜２５０℃の
温度にて３０〜１２０分間加熱処理することによって第
２の電極層８が形成される。

【００３５】第３の電極層９は、前記導電樹脂から成る
第２の電極層８上に、電解メッキ法、無電解メッキ法に
より形成された金メッキ層または銅メッキ層である。

【００３６】

【実施例】（例１）本発明の積層セラミックコンデンサ
１において、コンデンサ本体２の両端部に、銀を主材と
してガラスフリットを含む導電ペーストを５〜２０μｍ
の厚みで塗布し、乾燥後焼き付けして第１の電極層７を
形成する。次に、銀系フィラーをエポキシ系樹脂に分散
した導電性樹脂ペーストを第１の電極層７上に完全に覆
うように、５０〜１５０μｍの厚みで塗布し、１１０
℃、処理時間１０分間で乾燥し、ついで１００℃の温度
で処理時間６０分間脱溶剤し、その後２００℃の温度で
処理時間９０分間で熱硬化処理して第２の電極層８を形
成する。

【００３７】この後、第２の電極層８の表面に、第３の
電極層９を、電解メッキ法で金メッキ層を２〜３μｍの
膜厚で形成する。電解メッキに際しては円筒型あるいは
多角筒型のバレルと呼ばれるメッキ容器を用いる。メッ
キ容器にはメディアと呼ばれる多数の鋼球及び積層セラ
ミックコンデンサを投入し、上記鋼球により電気的に接
続しながらメッキ膜を析出させる。

【００３８】このようにして例えば全長が２ミリ、幅が
１．２ミリの２０１２型チップコンデンサとする。

【００３９】（例２）また、例１に示した第３の電極層
９として無電解メッキ法により銅メッキを２〜３μｍの
厚さで形成した。無電解メッキに際しては、チップコン
デンサをメッキ浴に浸漬し、浴ｐＨを５〜７に調整し、
浴温度７０〜８０℃にて３０〜６０分間メッキを行い、
２〜３μｍの膜厚を形成して２０１２型チップコンデン
サを作成した。

【００４０】このようにして作成された本発明の試料
と、比較のために作成された比較試料を用いて評価試験
を行った。その結果を表１に示す。試料１、２は本発明
に関するもので、第３の電極層９が金メッキした試料
と、銅メッキした試料である。

【００４１】試料３、４は従来の構造に対応するもの
で、最外層の電極層が、錫メッキ層、はんだメッキ層か
らなるものである。

【００４２】これら４種類の試料を使ってアルミナ基板
上に導電性樹脂接着剤（エイブルスティック社製、８１
７５Ａ）を塗布し、上記積層セラミックコンデンサを搭
載した後、１８０℃で６０分間硬化させた。これら４種
類のサンプルに対し、端子電極の固着強度測定と温度サ
イクル耐久試験を行って比較した。

【００４３】

【表１】

【００４４】固着強度試験はコンデンサの長さ方向と垂
直に、すなわち幅方向に力を加え、コンデンサが脱落す
る際の力の大きさを評価するものである。試料数は各１
０個である。

【００４５】温度サイクル耐久試験は、−５５℃の雰囲
気に３０分間保持し、次に１２５℃の雰囲気に３０分間
保持するという、冷却／加熱サイクルを１０００回行っ
て、静電容量値が保持されているかを調べるものであ
る。試料数は、各５０個である。

【００４６】また試験後のサンプルを使って固着強度試
験を行い、冷却／加熱サイクルによる変化を調べてい
る。

【００４７】さらに、耐基板曲げ性試験はガラスエポキ
シ基板（厚み１．６ｍｍ）にコンデンサを実装し、２つ
の平行な棒を９０ｍｍの距離を隔てて配置し、その上に
コンデンサプ部品の実装面を下向きにした基板を乗せ
て、基板中央を加圧して３ｍｍ撓ませたとき、接合部に
クラックが発生するかどうかを調べる。試料数は１０個
である。

【００４８】表１から明らかなように、本発明の試料
１、２は初期の固着強度が試料３、４に比べて２倍以上
高い。また耐基板曲げ性試験でも試料１、２の方が良好
である。試料１、２の表面電極層である金や銅と、プン
ト配線基板への接合に使われる導電性樹脂接着材との濡
れ性、あるいは親和力が試料３、４の錫メッキや半田メ
ッキやはんだメッキに比較して高いと考えられる。

【００４９】温度サイクル耐久試験で見るとこの差は一
層顕著に現れる。すなわち試料１、２、では、固着強度
試験、容量値の不良発生で変化がないのに対し、試料
３、４では固着強度が大きく低下するものが発生し、ま
た、容量値が大きく変化し接続不良を発生しいる。これ
らの端子電極には、導電樹脂層を内部に有しており、本
来外来から加わった力に対し、端子電極内部で応力を吸
収することができるはずだが、その表面に錫メッキや半
田メッキを有する場合は、密着力が低下し、温度サイク
ルによる剥離が現れる。これに対し発明では金メッキや
銅メッキが効果的に剥離を抑えるものと考えられる。

【００５０】尚、実施例では端子電極５、６において、
導電樹脂層である第２の電極層８上に、金または銅の第
３の電極層を形成しているが、第２の電極層と第３の電
極層との間にＮｉメッキ層を介在させても構わない。

【００５１】またチップ型電子部品として、積層セラミ
ックコンデンサで説明を行ったが、その他、チップ抵抗
器などにも適用できる。

【００５２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の電子部品によれ
ば、端子電極に導電樹脂層を含むとともにその表面に金
または銅のメッキ被膜層を形成することにより、過酷な
温度変化に耐える高性能性の電子部品とすることができ
る。

【００５３】また、プリント配線基板への実装は導電性
樹脂接着剤を用いるため、はんだ即ち鉛なしで実装でき
る。また、はんだリフロー工程がなくなるため、そのフ
ラックスを洗浄する必要がなく、工程が簡素化されると
ともに、洗浄溶剤による大気汚染などの公害を防止する
ことができる。また、プリント配線基板への実装方法
は、導電性接着剤による接続だけでなく、はんだリフロ
ーやワイヤボンディングなどが可能で、多様な使い方の
できる部品になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミックコンデンサの断面図で
ある。

【図２】従来の積層セラミックコンデンサの断面図であ
る。

【図３】従来の積層セラミックコンデンサを説明するた
めの断面図である。

【符号の説明】

１・・・・積層セラミックコンデンサ ２・・・・コンデンサ本体 ３、４・・内部電極 ５、６・・端子電極 ７・・・・第１の電極層 ８・・・・第２の電極層 ９・・・・第３の電極層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受動素子を備えたセラミック基体の両端
   部に、銀を主成分とする焼き付け導体膜、該焼き付け導
   体膜を被覆する導電樹脂層及び該導電樹脂層を被覆する
   金または銅のメッキ被膜層から成り、プリント配線基板
   の電極パッドに導電性樹脂接着剤を介して接合される端
   子電極を形成したことを特徴とするチップ型電子部品。