JP2000235928A - 電子部品 - Google Patents
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-
- H—ELECTRICITY
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-
- H—ELECTRICITY
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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-
- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 たとえば積層セラミックコンデンサのような
電子部品の外部電極がたとえば銅または銀を含む場合、
半田付け性を良好とするための外層が形成されたり半田
付けされたりするときに半田と外部電極とが接触する機
会があるが、このときの外部電極への半田の固相拡散を
防止するため、ニッケル等からなるバリア層が湿式めっ
きにより形成される。しかし、このバリア層の形成のた
めのめっき液は、電子部品本体等へ悪影響を及ぼすこと
があり、そのため、バリア層の形成なしに固相拡散を生
じにくくできることが望まれる。 【解決手段】 外部電極１３上に、錫を主成分とし、か
つ外部電極１３に含まれる銅または銀のような金属と同
一の金属を共晶濃度以上含有する、半田からなるコート
層１５を形成する。
電子部品の外部電極がたとえば銅または銀を含む場合、
半田付け性を良好とするための外層が形成されたり半田
付けされたりするときに半田と外部電極とが接触する機
会があるが、このときの外部電極への半田の固相拡散を
防止するため、ニッケル等からなるバリア層が湿式めっ
きにより形成される。しかし、このバリア層の形成のた
めのめっき液は、電子部品本体等へ悪影響を及ぼすこと
があり、そのため、バリア層の形成なしに固相拡散を生
じにくくできることが望まれる。 【解決手段】 外部電極１３上に、錫を主成分とし、か
つ外部電極１３に含まれる銅または銀のような金属と同
一の金属を共晶濃度以上含有する、半田からなるコート
層１５を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品に関す
るもので、特に、電子部品本体上に形成される外部電極
に関連する構造における改良に関するものである。
るもので、特に、電子部品本体上に形成される外部電極
に関連する構造における改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５には、この発明にとって興味ある従
来の電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ
１が断面図で示されている。
来の電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ
１が断面図で示されている。
【０００３】積層セラミックコンデンサ１は、電子部品
本体として、チップ状のコンデンサ本体２を備え、コン
デンサ本体２の相対向する端部には、それぞれ、外部電
極３が形成されている。外部電極３は、たとえば銅また
は銀のような金属を導電成分として含むペーストを付与
し、これを焼き付けることによって厚膜として形成され
る。また、コンデンサ本体２の内部には、外部電極３の
いずれかに電気的に接続されるように複数の内部電極４
が積層状に形成されている。
本体として、チップ状のコンデンサ本体２を備え、コン
デンサ本体２の相対向する端部には、それぞれ、外部電
極３が形成されている。外部電極３は、たとえば銅また
は銀のような金属を導電成分として含むペーストを付与
し、これを焼き付けることによって厚膜として形成され
る。また、コンデンサ本体２の内部には、外部電極３の
いずれかに電気的に接続されるように複数の内部電極４
が積層状に形成されている。
【０００４】また、上述した外部電極３上には、まず、
ニッケル等からなるバリア層５が形成され、さらに、バ
リア層５上には錫または半田等からなる外層６が形成さ
れる。
ニッケル等からなるバリア層５が形成され、さらに、バ
リア層５上には錫または半田等からなる外層６が形成さ
れる。
【０００５】上述のバリア層５は、このようなバリア層
５が形成されない場合には、この積層セラミックコンデ
ンサ１を配線基板（図示せず。）へ半田付けする際やこ
の積層セラミックコンデンサ１の使用時において高温に
さらされる際に、外部電極３と半田付けのための半田あ
るいは外層６との間で不所望な固相拡散（半田が溶融状
態にあるときには液相拡散が生じることもある。）が生
じることを防止するためのものである。
５が形成されない場合には、この積層セラミックコンデ
ンサ１を配線基板（図示せず。）へ半田付けする際やこ
の積層セラミックコンデンサ１の使用時において高温に
さらされる際に、外部電極３と半田付けのための半田あ
るいは外層６との間で不所望な固相拡散（半田が溶融状
態にあるときには液相拡散が生じることもある。）が生
じることを防止するためのものである。
【０００６】また、上述の外層６は、外部電極３を配線
基板上の所定の導電ランドに半田付けしようとするとき
の半田付け性を向上させるためのものである。
基板上の所定の導電ランドに半田付けしようとするとき
の半田付け性を向上させるためのものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構造の積層セラミックコンデンサ１において、バリア
層５の形成が、以下のように、かえって別の問題を引き
起こすことがある。
た構造の積層セラミックコンデンサ１において、バリア
層５の形成が、以下のように、かえって別の問題を引き
起こすことがある。
【０００８】すなわち、ニッケル等からなるバリア層５
は、通常、湿式めっきにより形成される。したがって、
バリア層５の形成にあたっては、外部電極３が形成され
たコンデンサ本体２をめっき液に浸漬させなければなら
ず、そのため、コンデンサ本体２を構成するセラミック
の還元が生じたり、強度が低下したり、電気的特性が低
下したり、さらには、最悪の場合には、内部電極４にま
でめっき液が浸透し、層間剥離を生じさせたりすること
がある。
は、通常、湿式めっきにより形成される。したがって、
バリア層５の形成にあたっては、外部電極３が形成され
たコンデンサ本体２をめっき液に浸漬させなければなら
ず、そのため、コンデンサ本体２を構成するセラミック
の還元が生じたり、強度が低下したり、電気的特性が低
下したり、さらには、最悪の場合には、内部電極４にま
でめっき液が浸透し、層間剥離を生じさせたりすること
がある。
【０００９】また、外層６の形成のためにも、通常、湿
式めっきが用いられ、この場合におけるめっき液も、上
述したのと同様の問題を引き起こすことがある。これに
関連して、特に錫のめっきに用いられるめっき液が、上
述の問題をより顕著に引き起こすことも知られている。
式めっきが用いられ、この場合におけるめっき液も、上
述したのと同様の問題を引き起こすことがある。これに
関連して、特に錫のめっきに用いられるめっき液が、上
述の問題をより顕著に引き起こすことも知られている。
【００１０】このようなことから、できることなら、め
っきを必要とするバリア層５の形成を行なわないように
しながらも、外部電極３において固相拡散を生じさせな
いようにすることができる手段の実現が望まれるところ
である。
っきを必要とするバリア層５の形成を行なわないように
しながらも、外部電極３において固相拡散を生じさせな
いようにすることができる手段の実現が望まれるところ
である。
【００１１】そこで、この発明の目的は、上述したよう
な要望を満たし得る、電子部品を提供しようとすること
である。
な要望を満たし得る、電子部品を提供しようとすること
である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、電子部品本
体と電子部品本体上に形成される外部電極とを備える、
電子部品に向けられるものであって、上述した技術的課
題を解決するため、外部電極上には、錫を主成分とし、
かつ外部電極に含まれる金属と同一の金属を共晶濃度以
上含有する、半田からなるコート層が形成されているこ
とを特徴としている。
体と電子部品本体上に形成される外部電極とを備える、
電子部品に向けられるものであって、上述した技術的課
題を解決するため、外部電極上には、錫を主成分とし、
かつ外部電極に含まれる金属と同一の金属を共晶濃度以
上含有する、半田からなるコート層が形成されているこ
とを特徴としている。
【００１３】この発明において、外部電極が銅を含むと
き、銅の共晶濃度が０．７重量％であるので、コート層
を構成する半田は、銅を０．７重量％以上含むようにさ
れる。より好ましくは、コート層を構成する半田は、銅
を１重量％より多く含むようにされる。また、コート層
を構成する半田における銅の含有量の上限は、５重量％
とされることが好ましい。
き、銅の共晶濃度が０．７重量％であるので、コート層
を構成する半田は、銅を０．７重量％以上含むようにさ
れる。より好ましくは、コート層を構成する半田は、銅
を１重量％より多く含むようにされる。また、コート層
を構成する半田における銅の含有量の上限は、５重量％
とされることが好ましい。
【００１４】他方、この発明において、外部電極が銀を
含むとき、銀の共晶濃度が３．５重量％であるので、コ
ート層を構成する半田は、銀を３．５重量％以上含むよ
うにされる。より好ましくは、コート層を構成する半田
は、銀を５重量％より多く含むようにされる。また、コ
ート層を構成する半田における銀の含有量の上限は、１
５重量％とされることが好ましい。
含むとき、銀の共晶濃度が３．５重量％であるので、コ
ート層を構成する半田は、銀を３．５重量％以上含むよ
うにされる。より好ましくは、コート層を構成する半田
は、銀を５重量％より多く含むようにされる。また、コ
ート層を構成する半田における銀の含有量の上限は、１
５重量％とされることが好ましい。
【００１５】また、この発明において、好ましくは、コ
ート層を構成する半田には、亜鉛を１重量％以下の微量
をもって添加される。
ート層を構成する半田には、亜鉛を１重量％以下の微量
をもって添加される。
【００１６】また、この発明において、外部電極は、た
とえばコート層を形成する際に及ぼされる温度条件のよ
うに、当該電子部品において想定される温度条件下にお
いて形成され得る半田の固相拡散層の厚みより厚く形成
されることが好ましい。
とえばコート層を形成する際に及ぼされる温度条件のよ
うに、当該電子部品において想定される温度条件下にお
いて形成され得る半田の固相拡散層の厚みより厚く形成
されることが好ましい。
【００１７】また、この発明において、コート層は、好
ましくは、溶融半田浸漬法または半田リフロー法によっ
て形成される。
ましくは、溶融半田浸漬法または半田リフロー法によっ
て形成される。
【００１８】また、この発明は、電子部品本体がセラミ
ックをもって構成されるときに有利に適用され、さらに
は、積層セラミックコンデンサのように、外部電極に電
気的に接続される内部電極が電子部品本体の内部に形成
されるものであるとき、より有利に適用される。
ックをもって構成されるときに有利に適用され、さらに
は、積層セラミックコンデンサのように、外部電極に電
気的に接続される内部電極が電子部品本体の内部に形成
されるものであるとき、より有利に適用される。
【００１９】また、この発明に係る電子部品は、外部電
極に対して、コート層を介して接合される端子部材をさ
らに備えていてもよい。
極に対して、コート層を介して接合される端子部材をさ
らに備えていてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よる電子部品としての積層セラミックコンデンサ１１を
示す断面図である。
よる電子部品としての積層セラミックコンデンサ１１を
示す断面図である。
【００２１】積層セラミックコンデンサ１１は、図５に
示した積層セラミックコンデンサ１の場合と同様、電子
部品本体としてのチップ状のコンデンサ本体１２を備
え、コンデンサ本体１２の相対向する端面上には、それ
ぞれ、外部電極１３が形成されている。外部電極１３
は、たとえば銅または銀等の金属を導電成分とするペー
ストを付与し、これを焼き付けることによって形成され
た厚膜から構成される。また、コンデンサ本体１２の内
部には、外部電極１３のいずれかに電気的に接続される
ように複数の内部電極１４が積層状に形成されている。
示した積層セラミックコンデンサ１の場合と同様、電子
部品本体としてのチップ状のコンデンサ本体１２を備
え、コンデンサ本体１２の相対向する端面上には、それ
ぞれ、外部電極１３が形成されている。外部電極１３
は、たとえば銅または銀等の金属を導電成分とするペー
ストを付与し、これを焼き付けることによって形成され
た厚膜から構成される。また、コンデンサ本体１２の内
部には、外部電極１３のいずれかに電気的に接続される
ように複数の内部電極１４が積層状に形成されている。
【００２２】この実施形態では、外部電極１３上に、直
接、コート層１５が形成され、このコート層１５は、錫
を主成分とし、かつ外部電極１３に含まれる金属と同一
の金属を共晶濃度以上含有する、半田からなることを特
徴としている。すなわち、コート層１５を構成する半田
は、外部電極１３に銅が含まれる場合には、銅を含有
し、外部電極１３に銀が含まれる場合には、銀を含有す
る。
接、コート層１５が形成され、このコート層１５は、錫
を主成分とし、かつ外部電極１３に含まれる金属と同一
の金属を共晶濃度以上含有する、半田からなることを特
徴としている。すなわち、コート層１５を構成する半田
は、外部電極１３に銅が含まれる場合には、銅を含有
し、外部電極１３に銀が含まれる場合には、銀を含有す
る。
【００２３】上述のように、コート層１５を構成する半
田が、たとえば銅を含む場合、共晶となるべき濃度は、
０．７重量％であることがわかっているので、この共晶
濃度以上に含有されるわけであるが、実際には、２重量
％というように多少過剰な濃度をもって銅が含有され
る。
田が、たとえば銅を含む場合、共晶となるべき濃度は、
０．７重量％であることがわかっているので、この共晶
濃度以上に含有されるわけであるが、実際には、２重量
％というように多少過剰な濃度をもって銅が含有され
る。
【００２４】他方、コート層１５を構成する半田が、た
とえば銀を含む場合、共晶となるべき濃度は、３．５重
量％であることがわかっているので、この共晶濃度以上
に含有されるわけであるが、実際には、６重量％という
ように多少過剰な濃度をもって銀が含有される。
とえば銀を含む場合、共晶となるべき濃度は、３．５重
量％であることがわかっているので、この共晶濃度以上
に含有されるわけであるが、実際には、６重量％という
ように多少過剰な濃度をもって銀が含有される。
【００２５】また、外部電極１３の厚みに関しては、こ
の積層セラミックコンデンサ１１において想定される温
度条件下において形成され得る半田の固相拡散層の厚み
より厚くされることが好ましい。固相拡散がコンデンサ
本体を構成するセラミック部分にまで進んだ場合、外部
電極１３とセラミック部分との酸化結合を断ち切ってし
まい、外部電極１３の剥離が生じることがあるためであ
る。一例として、外部電極１３の厚みは、５０μｍ程度
とされる。
の積層セラミックコンデンサ１１において想定される温
度条件下において形成され得る半田の固相拡散層の厚み
より厚くされることが好ましい。固相拡散がコンデンサ
本体を構成するセラミック部分にまで進んだ場合、外部
電極１３とセラミック部分との酸化結合を断ち切ってし
まい、外部電極１３の剥離が生じることがあるためであ
る。一例として、外部電極１３の厚みは、５０μｍ程度
とされる。
【００２６】上述した積層セラミックコンデンサ１１に
おいて想定される温度条件とは、典型的には、コート層
１５を形成する際に及ぼされる温度条件、すなわち溶融
半田が及ぼす温度条件であり、あるいは、積層セラミッ
クコンデンサ１１の使用時に与えられる温度条件であ
る。
おいて想定される温度条件とは、典型的には、コート層
１５を形成する際に及ぼされる温度条件、すなわち溶融
半田が及ぼす温度条件であり、あるいは、積層セラミッ
クコンデンサ１１の使用時に与えられる温度条件であ
る。
【００２７】コート層１５は、溶融半田浸漬法または半
田リフロー法によって有利に形成されることができる。
田リフロー法によって有利に形成されることができる。
【００２８】溶融半田浸漬法によれば、コート層１５の
形成のために付与される半田の量が半田のレオロジーに
よって決定されることになるので、コート層１５の形成
のための半田を、均一な量をもって短時間に効率良く付
与することができる。
形成のために付与される半田の量が半田のレオロジーに
よって決定されることになるので、コート層１５の形成
のための半田を、均一な量をもって短時間に効率良く付
与することができる。
【００２９】他方、半田リフロー法によれば、溶融半田
浸漬法に比べて、コンデンサ本体１２等が緩やかに加熱
されるため、サーマル劣化を防止することができる。な
お、半田リフロー法においては、付与される半田の量
は、クリーム半田の塗布精度によって決まるが、ディス
ペンス、ディッピング等の比較的精度の高い塗布方法が
確立されており、そのため、溶融半田浸漬法よりもむし
ろ均一性の高いコート層１５を形成することができる。
また、半田リフロー法によれば、リフロー炉にて大量処
理が可能であり、したがって高い生産性を期待すること
ができる。
浸漬法に比べて、コンデンサ本体１２等が緩やかに加熱
されるため、サーマル劣化を防止することができる。な
お、半田リフロー法においては、付与される半田の量
は、クリーム半田の塗布精度によって決まるが、ディス
ペンス、ディッピング等の比較的精度の高い塗布方法が
確立されており、そのため、溶融半田浸漬法よりもむし
ろ均一性の高いコート層１５を形成することができる。
また、半田リフロー法によれば、リフロー炉にて大量処
理が可能であり、したがって高い生産性を期待すること
ができる。
【００３０】一般に、２金属間で接触が生じた場合、互
いの濃度を均一化しようとして固相拡散が生じる。より
高温になるほど、物質のもつ活性化エネルギーが増大す
るため、この固相拡散速度が大きくなる。これに関し
て、本発明者は、前述したように、錫を主成分とし、か
つ外部電極１３に含まれる金属と同一の金属を共晶濃度
以上含有する、半田からなるコート層１５を形成した場
合、固相拡散速度が遅くなる現象を発見したのである。
いの濃度を均一化しようとして固相拡散が生じる。より
高温になるほど、物質のもつ活性化エネルギーが増大す
るため、この固相拡散速度が大きくなる。これに関し
て、本発明者は、前述したように、錫を主成分とし、か
つ外部電極１３に含まれる金属と同一の金属を共晶濃度
以上含有する、半田からなるコート層１５を形成した場
合、固相拡散速度が遅くなる現象を発見したのである。
【００３１】図２は、銅を含む外部電極上に、種々の半
田からなるコート層を形成し、１２５℃の高温負荷を及
ぼしたときの外部電極へのＳｎ拡散の厚み、すなわちＳ
ｎ−Ｃｕ金属間化合物層の厚みと高温負荷時間との関係
を示す図である。
田からなるコート層を形成し、１２５℃の高温負荷を及
ぼしたときの外部電極へのＳｎ拡散の厚み、すなわちＳ
ｎ−Ｃｕ金属間化合物層の厚みと高温負荷時間との関係
を示す図である。
【００３２】図２を参照すれば、銅の共晶濃度は、前述
したように、０．７重量％であるので、Ｓｎ−０．７Ｃ
ｕ半田、Ｓｎ−１．０Ｃｕ半田、Ｓｎ−２．０Ｃｕ半
田、Ｓｎ−３．０Ｃｕ半田およびＳｎ−５．０Ｃｕ半田
の各々からなるコート層を形成した場合、Ｈ６０共晶半
田からなるコート層を形成した場合に比べて、外部電極
でのＳｎ−Ｃｕ金属間化合物層の厚みは、高温で長時間
放置されても、より薄くしか形成されておらず、固相拡
散速度が遅くなっていることがわかる。
したように、０．７重量％であるので、Ｓｎ−０．７Ｃ
ｕ半田、Ｓｎ−１．０Ｃｕ半田、Ｓｎ−２．０Ｃｕ半
田、Ｓｎ−３．０Ｃｕ半田およびＳｎ−５．０Ｃｕ半田
の各々からなるコート層を形成した場合、Ｈ６０共晶半
田からなるコート層を形成した場合に比べて、外部電極
でのＳｎ−Ｃｕ金属間化合物層の厚みは、高温で長時間
放置されても、より薄くしか形成されておらず、固相拡
散速度が遅くなっていることがわかる。
【００３３】これは、共晶点に達するまでの拡散速度と
共晶点以上での拡散速度とは異なっているために生じた
現象と推測される。
共晶点以上での拡散速度とは異なっているために生じた
現象と推測される。
【００３４】また、図２からわかるように、銅を１重量
％より多く含む半田、すなわち、Ｓｎ−２．０Ｃｕ半
田、Ｓｎ−３．０Ｃｕ半田およびＳｎ−５．０Ｃｕ半田
の各々からなるコート層を形成した場合、外部電極での
Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物層の厚みを、さらに極端に薄く
することができる。
％より多く含む半田、すなわち、Ｓｎ−２．０Ｃｕ半
田、Ｓｎ−３．０Ｃｕ半田およびＳｎ−５．０Ｃｕ半田
の各々からなるコート層を形成した場合、外部電極での
Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物層の厚みを、さらに極端に薄く
することができる。
【００３５】しかも、高温で放置される時間が長くなっ
ても、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物層の厚みを比較的安定的
にほぼ一定に保つことができる。このことは、電子部品
がかなり長時間高温下で放置されても、経時的に特性劣
化が生じにくくすることができる点で有利である。
ても、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物層の厚みを比較的安定的
にほぼ一定に保つことができる。このことは、電子部品
がかなり長時間高温下で放置されても、経時的に特性劣
化が生じにくくすることができる点で有利である。
【００３６】また、このように銅の含有量が１重量％よ
り多くなったときには、図２において、Ｓｎ−２．０Ｃ
ｕ半田を用いた場合とＳｎ−３．０Ｃｕ半田を用いた場
合とＳｎ−５．０Ｃｕ半田を用いた場合との間での差が
あまりないので、銅の含有量のばらつきによる拡散抑制
効果のばらつきがほとんど生じず、用いられる半田にお
ける銅の含有量に関して厳密な管理を不要とすることが
できる。
り多くなったときには、図２において、Ｓｎ−２．０Ｃ
ｕ半田を用いた場合とＳｎ−３．０Ｃｕ半田を用いた場
合とＳｎ−５．０Ｃｕ半田を用いた場合との間での差が
あまりないので、銅の含有量のばらつきによる拡散抑制
効果のばらつきがほとんど生じず、用いられる半田にお
ける銅の含有量に関して厳密な管理を不要とすることが
できる。
【００３７】なお、図２には示されていないが、銅の含
有量が５重量％を超えた場合、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物
である針状結晶が生成されやすく、コート層の脆化が起
こりやすいため、銅の含有量の上限は、５重量％とする
ことが好ましい。
有量が５重量％を超えた場合、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物
である針状結晶が生成されやすく、コート層の脆化が起
こりやすいため、銅の含有量の上限は、５重量％とする
ことが好ましい。
【００３８】図３は、図２に対応する図であって、銀を
含む外部電極上に、種々の半田からなるコート層を形成
し、１２５℃の高温負荷を及ぼしたときの外部電極への
Ｓｎ拡散の厚み、すなわちＳｎ−Ａｇ金属間化合物層の
厚みと高温負荷時間との関係を示す図である。
含む外部電極上に、種々の半田からなるコート層を形成
し、１２５℃の高温負荷を及ぼしたときの外部電極への
Ｓｎ拡散の厚み、すなわちＳｎ−Ａｇ金属間化合物層の
厚みと高温負荷時間との関係を示す図である。
【００３９】図３を参照すれば、銀の共晶濃度は、前述
したように、３．５重量％であるので、銀をこの共晶濃
度以上含有する、Ｓｎ−３．５Ａｇ半田、Ｓｎ−５．０
Ａｇ半田、Ｓｎ−６．０Ａｇ半田、Ｓｎ−１０Ａｇ半田
およびＳｎ−１５Ａｇ半田の各々からなるコート層を形
成した場合、Ｈ６０共晶半田からなるコート層を形成し
た場合に比べて、外部電極でのＳｎ−Ａｇ金属間化合物
層の厚みは、高温で長時間放置されても、より薄くしか
形成されておらず、固相拡散速度がより遅くなっている
ことがわかる。
したように、３．５重量％であるので、銀をこの共晶濃
度以上含有する、Ｓｎ−３．５Ａｇ半田、Ｓｎ−５．０
Ａｇ半田、Ｓｎ−６．０Ａｇ半田、Ｓｎ−１０Ａｇ半田
およびＳｎ−１５Ａｇ半田の各々からなるコート層を形
成した場合、Ｈ６０共晶半田からなるコート層を形成し
た場合に比べて、外部電極でのＳｎ−Ａｇ金属間化合物
層の厚みは、高温で長時間放置されても、より薄くしか
形成されておらず、固相拡散速度がより遅くなっている
ことがわかる。
【００４０】これは、前述した銅の場合と同様、共晶点
に達するまでの拡散速度と共晶点以上での拡散速度とは
異なっているために生じた現象と推測される。
に達するまでの拡散速度と共晶点以上での拡散速度とは
異なっているために生じた現象と推測される。
【００４１】また、図３において、銀の含有量が５重量
％より多い、Ｓｎ−６．０Ａｇ半田、Ｓｎ−１０Ａｇ半
田およびＳｎ−１５Ａｇ半田からなるコート層を形成し
た場合には、特に優れた拡散抑制効果が得られ、高温で
長時間放置されても、外部電極でのＳｎ−Ａｇ金属間化
合物層の厚みは、極めて薄くしか形成されておらず、固
相拡散速度が極端に遅くなっていることがわかる。
％より多い、Ｓｎ−６．０Ａｇ半田、Ｓｎ−１０Ａｇ半
田およびＳｎ−１５Ａｇ半田からなるコート層を形成し
た場合には、特に優れた拡散抑制効果が得られ、高温で
長時間放置されても、外部電極でのＳｎ−Ａｇ金属間化
合物層の厚みは、極めて薄くしか形成されておらず、固
相拡散速度が極端に遅くなっていることがわかる。
【００４２】しかも、これらの場合には、外部電極での
Ｓｎ−Ａｇ金属間化合物層の厚みは、時間の経過にかか
わらず、ほぼ一定で安定しており、電子部品が高温でか
なり長時間放置される状況におかれても、経時的に特性
劣化が生じにくくすることができる点で有利である。
Ｓｎ−Ａｇ金属間化合物層の厚みは、時間の経過にかか
わらず、ほぼ一定で安定しており、電子部品が高温でか
なり長時間放置される状況におかれても、経時的に特性
劣化が生じにくくすることができる点で有利である。
【００４３】また、図３からわかるように、Ｓｎ−６．
０Ａｇ半田を用いた場合とＳｎ−１０Ａｇ半田を用いた
場合とＳｎ−１５Ａｇ半田を用いた場合との間では、拡
散抑制効果にほとんど差がないため、銀の含有量にばら
つきが生じたとしても、拡散抑制効果のばらつきを生じ
にくくすることができ、用いられる半田における銀の含
有量についての厳密な管理を不要とすることができる。
０Ａｇ半田を用いた場合とＳｎ−１０Ａｇ半田を用いた
場合とＳｎ−１５Ａｇ半田を用いた場合との間では、拡
散抑制効果にほとんど差がないため、銀の含有量にばら
つきが生じたとしても、拡散抑制効果のばらつきを生じ
にくくすることができ、用いられる半田における銀の含
有量についての厳密な管理を不要とすることができる。
【００４４】なお、図３では示されていないが、銀の含
有量が１５重量％を超えると、融点が３００℃を超え、
半田付けの作業温度が高くなるため、銀の含有量の上限
は、１５重量％とすることが好ましい。
有量が１５重量％を超えると、融点が３００℃を超え、
半田付けの作業温度が高くなるため、銀の含有量の上限
は、１５重量％とすることが好ましい。
【００４５】上述のようにコート層を構成する半田は、
錫および外部電極に含まれる金属と同一の金属のみを含
有するのではなく、これら以外の少なくとも１つの微量
添加物質を含有していてもよい。たとえば、コート層を
構成する半田に、亜鉛を１重量％以下の微量をもって添
加することにより、半田食われを有利に防止することが
できる。なお、コート層を構成する半田にビスマスを添
加することは好ましくはない。なぜなら、前述した亜鉛
の添加の場合には、良好な半田付け性が維持されるが、
ビスマスを添加した場合には、半田付け強度が低下する
からである。
錫および外部電極に含まれる金属と同一の金属のみを含
有するのではなく、これら以外の少なくとも１つの微量
添加物質を含有していてもよい。たとえば、コート層を
構成する半田に、亜鉛を１重量％以下の微量をもって添
加することにより、半田食われを有利に防止することが
できる。なお、コート層を構成する半田にビスマスを添
加することは好ましくはない。なぜなら、前述した亜鉛
の添加の場合には、良好な半田付け性が維持されるが、
ビスマスを添加した場合には、半田付け強度が低下する
からである。
【００４６】以上のように、この実施形態によれば、外
部電極１３への半田の拡散を抑制でき、したがって、従
来の図５に示したバリア層５を必要とせず、そのためバ
リア層５の形成にためのめっきを実施する必要もなくな
る。その結果、めっき液による悪影響に煩わされること
なく、高品質の積層セラミックコンデンサ１１を得るこ
とができる。また、半田からなるコート層１５によっ
て、良好な半田付け性をも保証することができる。
部電極１３への半田の拡散を抑制でき、したがって、従
来の図５に示したバリア層５を必要とせず、そのためバ
リア層５の形成にためのめっきを実施する必要もなくな
る。その結果、めっき液による悪影響に煩わされること
なく、高品質の積層セラミックコンデンサ１１を得るこ
とができる。また、半田からなるコート層１５によっ
て、良好な半田付け性をも保証することができる。
【００４７】また、この実施形態によれば、外部電極１
３をコート層１５によってコーティングするため、外部
電極１３が湿気やガスから遮断されることになり、たと
えば銅のように酸化や腐食を生じやすい金属を外部電極
１３のための導電成分として用いた場合であっても、外
部電極１３の酸化や腐食を有利に防止することができ
る。この点において、この実施形態に係る積層セラミッ
クコンデンサ１１によれば、周囲環境に対する耐久性が
高く、そのため、高い信頼性を期待することができる。
３をコート層１５によってコーティングするため、外部
電極１３が湿気やガスから遮断されることになり、たと
えば銅のように酸化や腐食を生じやすい金属を外部電極
１３のための導電成分として用いた場合であっても、外
部電極１３の酸化や腐食を有利に防止することができ
る。この点において、この実施形態に係る積層セラミッ
クコンデンサ１１によれば、周囲環境に対する耐久性が
高く、そのため、高い信頼性を期待することができる。
【００４８】なお、以下に説明する、金属からなる端子
部材が取り付けられた電子部品に向けられる実施形態か
らわかるように、外部電極の全面を半田からなるコート
層によって覆うことは必須ではなく、外部電極の一部の
みをコート層で覆うようにしてもよい。
部材が取り付けられた電子部品に向けられる実施形態か
らわかるように、外部電極の全面を半田からなるコート
層によって覆うことは必須ではなく、外部電極の一部の
みをコート層で覆うようにしてもよい。
【００４９】図４は、この発明の他の実施形態による電
子部品としての積層セラッミクコンデンサ２１を示す斜
視図である。
子部品としての積層セラッミクコンデンサ２１を示す斜
視図である。
【００５０】積層セラミックコンデンサ２１は、電子部
品本体としてのチップ状のコンデンサ本体２２を備え、
コンデンサ本体２２の相対向する端面上には、それぞ
れ、外部電極２３が形成されている。外部電極２３は、
図１に示した外部電極１３に相当するもので、たとえば
銅または銀等の金属を導電成分とするペーストを付与
し、これを焼き付けることによって形成された厚膜から
構成される。
品本体としてのチップ状のコンデンサ本体２２を備え、
コンデンサ本体２２の相対向する端面上には、それぞ
れ、外部電極２３が形成されている。外部電極２３は、
図１に示した外部電極１３に相当するもので、たとえば
銅または銀等の金属を導電成分とするペーストを付与
し、これを焼き付けることによって形成された厚膜から
構成される。
【００５１】また、外部電極２３の各一部上にはコート
層２４が形成され、このコート層２４を介して、金属板
からなる端子部材２５が接合されている。このコート層
２４は、図１に示したコート層１５に相当するもので、
錫を主成分とし、かつ外部電極２３に含まれる金属と同
一の金属を共晶濃度以上含有する、半田から構成され
る。
層２４が形成され、このコート層２４を介して、金属板
からなる端子部材２５が接合されている。このコート層
２４は、図１に示したコート層１５に相当するもので、
錫を主成分とし、かつ外部電極２３に含まれる金属と同
一の金属を共晶濃度以上含有する、半田から構成され
る。
【００５２】コート層２４は、たとえば半田リフロー法
によって形成されることができる。具体的には、外部電
極２３と端子部材２５との接合部分にクリーム半田を付
与した後、リフロー炉において熱処理することによっ
て、コート層２４が外部電極２３の一部上に形成され、
かつ端子部材２５が外部電極２３に接合される。
によって形成されることができる。具体的には、外部電
極２３と端子部材２５との接合部分にクリーム半田を付
与した後、リフロー炉において熱処理することによっ
て、コート層２４が外部電極２３の一部上に形成され、
かつ端子部材２５が外部電極２３に接合される。
【００５３】このように、端子部材２５を備える積層セ
ラミックコンデンサ２１において、この発明の特徴とな
るコート層２４を形成して、このコート層２４を介して
端子部材２５を外部電極２３に接合するようにすれば、
積層セラミックコンデンサ２１の実装状態においてばか
りでなく、実装前の状態においても、高温放置による外
部電極２３およびコンデンサ本体２２の劣化を防止する
ことができ、たとえば、端子部材２５が外部電極２３か
ら外れるといった不都合を生じにくくすることができ
る。
ラミックコンデンサ２１において、この発明の特徴とな
るコート層２４を形成して、このコート層２４を介して
端子部材２５を外部電極２３に接合するようにすれば、
積層セラミックコンデンサ２１の実装状態においてばか
りでなく、実装前の状態においても、高温放置による外
部電極２３およびコンデンサ本体２２の劣化を防止する
ことができ、たとえば、端子部材２５が外部電極２３か
ら外れるといった不都合を生じにくくすることができ
る。
【００５４】以上、この発明を図示した実施形態に関連
して説明したが、この発明の範囲内において、その他、
種々の変形例が可能である。
して説明したが、この発明の範囲内において、その他、
種々の変形例が可能である。
【００５５】図示の実施形態は、積層セラミックコンデ
ンサに関するものであったが、電子部品本体がセラミッ
クをもって構成される他のセラミック電子部品に対して
も、さらには、セラミック電子部品以外の電子部品に対
しても、この発明を適用することができる。
ンサに関するものであったが、電子部品本体がセラミッ
クをもって構成される他のセラミック電子部品に対して
も、さらには、セラミック電子部品以外の電子部品に対
しても、この発明を適用することができる。
【００５６】また、電子部品本体上に形成される外部電
極に関して、図示の実施形態では、外部電極は端子電極
として機能するものであったが、他の機能を有する外部
電極であってもよく、たとえば、容量用電極自身であっ
たり、電子部品本体が絶縁基板であり、外部電極がこの
絶縁基板上に形成される導電ランドのような外部電極で
あってもよい。
極に関して、図示の実施形態では、外部電極は端子電極
として機能するものであったが、他の機能を有する外部
電極であってもよく、たとえば、容量用電極自身であっ
たり、電子部品本体が絶縁基板であり、外部電極がこの
絶縁基板上に形成される導電ランドのような外部電極で
あってもよい。
【００５７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電子
部品本体上に形成される外部電極上に、半田からなるコ
ート層が形成され、このコート層を構成する半田が、錫
を主成分としながら、外部電極に含まれる金属と同一の
金属を共晶濃度以上含有するものであるので、外部電極
とコート層との間での固相拡散が抑制されることができ
る。このことから、ニッケル等からなるバリア層を形成
する必要がなくなり、バリア層の形成のための湿式めっ
きに用いられるめっき液による悪影響に煩わされること
がない。したがって、高い信頼性をもって高品質の電子
部品を提供することができる。
部品本体上に形成される外部電極上に、半田からなるコ
ート層が形成され、このコート層を構成する半田が、錫
を主成分としながら、外部電極に含まれる金属と同一の
金属を共晶濃度以上含有するものであるので、外部電極
とコート層との間での固相拡散が抑制されることができ
る。このことから、ニッケル等からなるバリア層を形成
する必要がなくなり、バリア層の形成のための湿式めっ
きに用いられるめっき液による悪影響に煩わされること
がない。したがって、高い信頼性をもって高品質の電子
部品を提供することができる。
【００５８】また、コート層は、錫を主成分とする半田
からなるので、外部電極に対して、良好な半田付け性を
与えることができる。
からなるので、外部電極に対して、良好な半田付け性を
与えることができる。
【００５９】この発明において、外部電極が銅を含むと
き、コート層を構成する半田は、銅を０．７重量％以上
含むようにされが、この銅を１重量％より多く含むよう
にされると拡散抑制効果が極めて高くなり、高温で長時
間放置されても、経時的に特性劣化が生じにくくするこ
とができ、特性を安定的に保つことができる。また、銅
の含有量のばらつきによる拡散抑制効果のばらつきをほ
とんどなくすことができるので、銅の含有量についての
厳密な管理を不要とすることができる。
き、コート層を構成する半田は、銅を０．７重量％以上
含むようにされが、この銅を１重量％より多く含むよう
にされると拡散抑制効果が極めて高くなり、高温で長時
間放置されても、経時的に特性劣化が生じにくくするこ
とができ、特性を安定的に保つことができる。また、銅
の含有量のばらつきによる拡散抑制効果のばらつきをほ
とんどなくすことができるので、銅の含有量についての
厳密な管理を不要とすることができる。
【００６０】また、上述のようにコート層を構成する半
田が銅を含むとき、銅の含有量を５重量％以下とするこ
とにより、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物である針状結晶の生
成を抑制でき、コート層の脆化を起こりにくくすること
ができる。
田が銅を含むとき、銅の含有量を５重量％以下とするこ
とにより、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物である針状結晶の生
成を抑制でき、コート層の脆化を起こりにくくすること
ができる。
【００６１】他方、この発明において、外部電極が銀を
含むとき、コート層を構成する半田は、銀を３．５重量
％以上含むようにされるが、銀を５重量％より多く含む
ようにされると、上述した銅の場合と同様、拡散抑制効
果を極めて高くすることができ、高温で長時間放置され
ても、特性を安定的に維持することができる。また、銀
の含有量のばらつきによる拡散抑制効果のばらつきをほ
とんどなくすことができるので、銀の含有量についての
厳密な管理を不要とすることができる。
含むとき、コート層を構成する半田は、銀を３．５重量
％以上含むようにされるが、銀を５重量％より多く含む
ようにされると、上述した銅の場合と同様、拡散抑制効
果を極めて高くすることができ、高温で長時間放置され
ても、特性を安定的に維持することができる。また、銀
の含有量のばらつきによる拡散抑制効果のばらつきをほ
とんどなくすことができるので、銀の含有量についての
厳密な管理を不要とすることができる。
【００６２】また、上述のように、コート層を構成する
半田が銀を含む場合、銀の含有量を１５重量％以下とす
ることにより、Ｓｎ−Ａｇ金属間化合物の生成を抑制で
き、コート層の脆化を起こりにくくすることができる。
半田が銀を含む場合、銀の含有量を１５重量％以下とす
ることにより、Ｓｎ−Ａｇ金属間化合物の生成を抑制で
き、コート層の脆化を起こりにくくすることができる。
【００６３】また、この発明において、コート層を構成
する半田に、亜鉛を１重量％以下の含有量をもって添加
するようにすれば、半田食われ防止の効果を発揮させる
ことができる。
する半田に、亜鉛を１重量％以下の含有量をもって添加
するようにすれば、半田食われ防止の効果を発揮させる
ことができる。
【００６４】また、この発明において、外部電極が、た
とえばコート層を形成する際に及ぼされる温度条件のよ
うに、当該電子部品において想定される温度条件下にお
いて形成され得る半田の固相拡散層の厚みより厚く形成
されていると、固相拡散が電子部品本体にまで及ぶこと
がないので、電子部品本体を劣化させたり、外部電極の
剥離が生じたりすることを有利に防止でき、この発明の
効果が不所望にも減殺されることはない。
とえばコート層を形成する際に及ぼされる温度条件のよ
うに、当該電子部品において想定される温度条件下にお
いて形成され得る半田の固相拡散層の厚みより厚く形成
されていると、固相拡散が電子部品本体にまで及ぶこと
がないので、電子部品本体を劣化させたり、外部電極の
剥離が生じたりすることを有利に防止でき、この発明の
効果が不所望にも減殺されることはない。
【００６５】また、この発明において、コート層が溶融
半田浸漬法または半田リフロー法によって形成される
と、めっきによらずコート層を形成することが可能にな
るとともに、均一にかつ能率的にコート層を形成できる
ようになる。
半田浸漬法または半田リフロー法によって形成される
と、めっきによらずコート層を形成することが可能にな
るとともに、均一にかつ能率的にコート層を形成できる
ようになる。
【００６６】この発明は、たとえば積層セラミックコン
デンサのように、電子部品本体がセラミックをもって構
成されるとき、さらに特定的には、電子部品本体の内部
に、外部電極に電気的に接続される内部電極が形成され
ているとき、特に顕著な効果を発揮する。なぜなら、従
来のバリア層の形成のためのめっき液の浸透は、セラミ
ックをもって構成される電子部品本体や内部電極が形成
されている電子部品本体にとって深刻であり、また、め
っき液による還元作用は、セラミックをもって構成され
る電子部品本体にとって深刻であるからである。
デンサのように、電子部品本体がセラミックをもって構
成されるとき、さらに特定的には、電子部品本体の内部
に、外部電極に電気的に接続される内部電極が形成され
ているとき、特に顕著な効果を発揮する。なぜなら、従
来のバリア層の形成のためのめっき液の浸透は、セラミ
ックをもって構成される電子部品本体や内部電極が形成
されている電子部品本体にとって深刻であり、また、め
っき液による還元作用は、セラミックをもって構成され
る電子部品本体にとって深刻であるからである。
【００６７】また、この発明が、外部電極に対してコー
ト層を介して接合される端子部材を備える電子部品に向
けられると、電子部品の実装状態においてばかりでな
く、実装前の状態においても、外部電極の劣化を防止で
きるので、端子部材が不所望にも外部電極から外れると
いった不都合を有利に回避することができる。
ト層を介して接合される端子部材を備える電子部品に向
けられると、電子部品の実装状態においてばかりでな
く、実装前の状態においても、外部電極の劣化を防止で
きるので、端子部材が不所望にも外部電極から外れると
いった不都合を有利に回避することができる。
【図１】この発明の一実施形態による電子部品としての
積層セラミックコンデンサ１１を示す断面図である。
積層セラミックコンデンサ１１を示す断面図である。
【図２】銅を含む外部電極上に、種々の半田からなるコ
ート層を形成し、高温負荷を及ぼしたときのＳｎ−Ｃｕ
金属間化合物層の厚みと高温負荷時間との関係を示す図
である。
ート層を形成し、高温負荷を及ぼしたときのＳｎ−Ｃｕ
金属間化合物層の厚みと高温負荷時間との関係を示す図
である。
【図３】銀を含む外部電極上に、種々の半田からなるコ
ート層を形成し、高温負荷を及ぼしたときのＳｎ−Ａｇ
金属間化合物層の厚みと高温負荷時間との関係を示す図
である。
ート層を形成し、高温負荷を及ぼしたときのＳｎ−Ａｇ
金属間化合物層の厚みと高温負荷時間との関係を示す図
である。
【図４】この発明の他の実施形態による電子部品として
の積層セラミックコンデンサ２１を示す斜視図である。
の積層セラミックコンデンサ２１を示す斜視図である。
【図５】この発明にとって興味ある従来の電子部品の一
例としての積層セラミックコンデンサ１を示す断面図で
ある。
例としての積層セラミックコンデンサ１を示す断面図で
ある。
１１，２１ 積層セラミックコンデンサ（電子部品） １２，２２ コンデンサ本体（電子部品本体） １３，２３ 外部電極 １４ 内部電極 １５，２４ コート層 ２５ 端子部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E001 AA03 AC04 AF00 AF02 AF06 AH01 AJ03 5E082 AA02 AB03 BC38 BC40 FG26 GG08 GG10 GG11 GG28 JJ03 JJ05 JJ12 JJ23 PP03 PP09
Claims (15)
- 【請求項１】 電子部品本体と前記電子部品本体上に形
成される外部電極とを備える、電子部品であって、 前記外部電極上には、錫を主成分とし、かつ前記外部電
極に含まれる金属と同一の金属を共晶濃度以上含有す
る、半田からなるコート層が形成されていることを特徴
とする、電子部品。 - 【請求項２】 前記外部電極は銅を含み、前記コート層
を構成する半田は、銅を０．７重量％以上含む、請求項
１に記載の電子部品。 - 【請求項３】 前記コート層を構成する半田は、銅を１
重量％より多く含む、請求項２に記載の電子部品。 - 【請求項４】 前記コート層を構成する半田は、銅を５
重量％以下含む、請求項２または３に記載の電子部品。 - 【請求項５】 前記外部電極は銀を含み、前記コート層
を構成する半田は、銀を３．５重量％以上含む、請求項
１に記載の電子部品。 - 【請求項６】 前記コート層を構成する半田は、銀を５
重量％より多く含む、請求項５に記載の電子部品。 - 【請求項７】 前記コート層を構成する半田は、銀を１
５重量％以下含む、請求項５または６に記載の電子部
品。 - 【請求項８】 前記コート層を構成する半田は、亜鉛を
１重量％以下含む、請求項１ないし７のいずれかに記載
の電子部品。 - 【請求項９】 前記外部電極は、当該電子部品において
想定される温度条件下において形成され得る半田の固相
拡散層の厚みより厚く形成されている、請求項１ないし
８のいずれかに記載の電子部品。 - 【請求項１０】 前記想定される温度条件は、前記コー
ト層を形成する際に及ぼされる温度条件である、請求項
９に記載の電子部品。 - 【請求項１１】 前記コート層は、溶融半田浸漬法また
は半田リフロー法によって形成される、請求項１ないし
１０のいずれかに記載の電子部品。 - 【請求項１２】 前記電子部品本体は、セラミックをも
って構成される、請求項１ないし１１のいずれかに記載
の電子部品。 - 【請求項１３】 前記電子部品本体の内部には、前記外
部電極に電気的に接続される内部電極が形成されてい
る、請求項１２に記載の電子部品。 - 【請求項１４】 当該電子部品が積層セラミックコンデ
ンサである、請求項１３に記載の電子部品。 - 【請求項１５】 前記外部電極に対して、前記コート層
を介して接合される端子部材をさらに備える、請求項１
ないし１４のいずれかに記載の電子部品。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP28384099A JP3477692B2 (ja) | 1998-12-18 | 1999-10-05 | 電子部品 |
| EP99124478A EP1011118A1 (en) | 1998-12-18 | 1999-12-08 | Electronic component |
| US09/460,049 US6259593B1 (en) | 1998-12-18 | 1999-12-14 | Electronic component |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-360498 | 1998-12-18 | ||
| JP36049898 | 1998-12-18 | ||
| JP28384099A JP3477692B2 (ja) | 1998-12-18 | 1999-10-05 | 電子部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000235928A true JP2000235928A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3477692B2 JP3477692B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=26555222
Family Applications (1)
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|---|---|
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| EP (1) | EP1011118A1 (ja) |
| JP (1) | JP3477692B2 (ja) |
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- 1999-10-05 JP JP28384099A patent/JP3477692B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-08 EP EP99124478A patent/EP1011118A1/en not_active Withdrawn
- 1999-12-14 US US09/460,049 patent/US6259593B1/en not_active Expired - Lifetime
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