JP2002373826A - セラミック電子部品 - Google Patents
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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- H01L2224/4918—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高温下に長時間曝されても、安定
した電気的特性を確保でき、かつセラミックと端子電極
とリード端子との十分な接合強度を有するセラミック電
子部品を提供することにある。 【解決手段】 本発明のセラミック電子部品は、セラミ
ック素体と、セラミック素体上に形成された端子電極
と、Ｓｎを含有するハンダにより端子電極に接合された
リード端子と、を備え、端子電極は、セラミック素体上
に形成された第１層電極と、第１層電極上に形成された
第２層電極と、からなり、第２層電極は、少なくともＺ
ｎと、Ａｇまたは／およびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電
成分を含有し、第２層電極に含有するＺｎは、導電成分
１００重量％のうち４重量％以上であり、かつＡｇＺｎ
または／およびＣｕＺｎの金属間化合物を生成しない固
溶限内であることを特徴とする。
した電気的特性を確保でき、かつセラミックと端子電極
とリード端子との十分な接合強度を有するセラミック電
子部品を提供することにある。 【解決手段】 本発明のセラミック電子部品は、セラミ
ック素体と、セラミック素体上に形成された端子電極
と、Ｓｎを含有するハンダにより端子電極に接合された
リード端子と、を備え、端子電極は、セラミック素体上
に形成された第１層電極と、第１層電極上に形成された
第２層電極と、からなり、第２層電極は、少なくともＺ
ｎと、Ａｇまたは／およびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電
成分を含有し、第２層電極に含有するＺｎは、導電成分
１００重量％のうち４重量％以上であり、かつＡｇＺｎ
または／およびＣｕＺｎの金属間化合物を生成しない固
溶限内であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック電子部
品に関するもので、特にセラミック素体と、２層構造を
備える端子電極と、リード端子と、ハンダと、から構成
されるセラミック電子部品に関するものである。
品に関するもので、特にセラミック素体と、２層構造を
備える端子電極と、リード端子と、ハンダと、から構成
されるセラミック電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のセラミック電子部品を図
２に示して詳細に説明する。すなわち、セラミック電子
部品１１は、誘電体，絶縁体，半導体，圧電体，磁性体
材料等から主になるセラミック素体１２と、セラミック
素体１２の両主面上に形成された端子電極１３，１３
と、ハンダ１４，１４によって端子電極１３，１３にそ
れぞれ接合されたリード端子１５，１５と、セラミック
素体１２と端子電極１３，１３とハンダ１４，１４とリ
ード端子１５，１５の一部を覆うように形成された外装
樹脂１６とから構成される。
２に示して詳細に説明する。すなわち、セラミック電子
部品１１は、誘電体，絶縁体，半導体，圧電体，磁性体
材料等から主になるセラミック素体１２と、セラミック
素体１２の両主面上に形成された端子電極１３，１３
と、ハンダ１４，１４によって端子電極１３，１３にそ
れぞれ接合されたリード端子１５，１５と、セラミック
素体１２と端子電極１３，１３とハンダ１４，１４とリ
ード端子１５，１５の一部を覆うように形成された外装
樹脂１６とから構成される。
【０００３】端子電極１３，１３は、例えばＡｇ，Ｐｄ
等の貴金属ならびにその合金、あるいはＮｉ，Ｃｕ等の
卑金属ならびにその合金を導電成分とする、スパッタや
蒸着による薄膜，厚膜ならびにメッキ膜によって形成さ
れている。ハンダ１４，１４は、Ｓｎ／Ｐｂを主成分と
する合金が一般に使用されている。リード端子１５，１
５は、例えばＣｕ，Ｆｅ等を芯材としてＳｎ−ＰｂやＳ
ｎメッキによってコーティングされたものが用いられて
いる。
等の貴金属ならびにその合金、あるいはＮｉ，Ｃｕ等の
卑金属ならびにその合金を導電成分とする、スパッタや
蒸着による薄膜，厚膜ならびにメッキ膜によって形成さ
れている。ハンダ１４，１４は、Ｓｎ／Ｐｂを主成分と
する合金が一般に使用されている。リード端子１５，１
５は、例えばＣｕ，Ｆｅ等を芯材としてＳｎ−ＰｂやＳ
ｎメッキによってコーティングされたものが用いられて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、高温下に長時間曝された場合に、Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ等を主成分とする端子電極の導電成分と、ハン
ダに含まれるＳｎとの相互拡散により、端子電極とハン
ダとの接合界面ならびに端子電極とセラミック素体との
界面に金属間化合物が生成される、この金属間化合物は
硬くて脆い性質を有するため、端子電極全体が金属間化
合物に変化した場合、接合信頼性が低下し、セラミック
素体と端子電極との間で剥離が生じ、電気的特性の劣化
を招く問題があった。
術によれば、高温下に長時間曝された場合に、Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ等を主成分とする端子電極の導電成分と、ハン
ダに含まれるＳｎとの相互拡散により、端子電極とハン
ダとの接合界面ならびに端子電極とセラミック素体との
界面に金属間化合物が生成される、この金属間化合物は
硬くて脆い性質を有するため、端子電極全体が金属間化
合物に変化した場合、接合信頼性が低下し、セラミック
素体と端子電極との間で剥離が生じ、電気的特性の劣化
を招く問題があった。
【０００５】また、Ｓｎ／Ｐｂハンダを用いた場合、Ｓ
ｎの拡散により金属間化合物とハンダとの界面にはＰｂ
リッチ相が生成される。この柔らかいＰｂリッチ相と硬
くて脆い金属間化合物層が接する構造になると、応力が
加わった際に端子電極等にクラックが発生し、接合信頼
性の低下を招く問題があった。
ｎの拡散により金属間化合物とハンダとの界面にはＰｂ
リッチ相が生成される。この柔らかいＰｂリッチ相と硬
くて脆い金属間化合物層が接する構造になると、応力が
加わった際に端子電極等にクラックが発生し、接合信頼
性の低下を招く問題があった。
【０００６】本発明の目的は、上述の問題点を解消すべ
くなされたもので、高温下に長時間曝されても、安定し
た電気的特性を確保でき、かつセラミックと端子電極と
リード端子との十分な接合強度を有するセラミック電子
部品を提供することにある。
くなされたもので、高温下に長時間曝されても、安定し
た電気的特性を確保でき、かつセラミックと端子電極と
リード端子との十分な接合強度を有するセラミック電子
部品を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のセラミック電子部品は、セラミック素体
と、セラミック素体上に形成された端子電極と、Ｓｎを
含有するハンダにより端子電極に接合されたリード端子
と、を備え、端子電極は、セラミック素体上に形成され
た第１層電極と、第１層電極上に形成された第２層電極
と、からなり、第２層電極は、少なくともＺｎと、Ａｇ
または／およびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電成分を含有
し、第２層電極に含有するＺｎは、導電成分１００重量
％のうち４重量％以上であり、かつＡｇＺｎまたは／お
よびＣｕＺｎの金属間化合物を生成しない固溶限内であ
ることを特徴とする。
に、本発明のセラミック電子部品は、セラミック素体
と、セラミック素体上に形成された端子電極と、Ｓｎを
含有するハンダにより端子電極に接合されたリード端子
と、を備え、端子電極は、セラミック素体上に形成され
た第１層電極と、第１層電極上に形成された第２層電極
と、からなり、第２層電極は、少なくともＺｎと、Ａｇ
または／およびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電成分を含有
し、第２層電極に含有するＺｎは、導電成分１００重量
％のうち４重量％以上であり、かつＡｇＺｎまたは／お
よびＣｕＺｎの金属間化合物を生成しない固溶限内であ
ることを特徴とする。
【０００８】なお、上記第２層電極にリード端子がハン
ダで接合されたセラミック電子部品において、本願発明
の目的が達成されるためには、ハンダ接合後において、
ＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金属間化合物が生成
しないことが必要である。ところで、このＡｇＺｎまた
は／およびＣｕＺｎの金属間化合物が生成しないＺｎの
固溶限は、Ｚｎ濃度により一義的に定まるものではな
い。溶融状態から固体状態への冷却速度、および冷却後
の固体温度によって決まる。特に、本願発明のようにハ
ンダ付けの場合は冷却速度が速いため、非平衡状態とな
りＺｎ濃度による数値化ができない。したがって、上述
のとおり、ＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金属間化
合物を生成しない固溶限内、という表現で特定してい
る。
ダで接合されたセラミック電子部品において、本願発明
の目的が達成されるためには、ハンダ接合後において、
ＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金属間化合物が生成
しないことが必要である。ところで、このＡｇＺｎまた
は／およびＣｕＺｎの金属間化合物が生成しないＺｎの
固溶限は、Ｚｎ濃度により一義的に定まるものではな
い。溶融状態から固体状態への冷却速度、および冷却後
の固体温度によって決まる。特に、本願発明のようにハ
ンダ付けの場合は冷却速度が速いため、非平衡状態とな
りＺｎ濃度による数値化ができない。したがって、上述
のとおり、ＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金属間化
合物を生成しない固溶限内、という表現で特定してい
る。
【０００９】また、本発明のセラミック電子部品は、セ
ラミック素体と、セラミック素体上に形成された端子電
極と、Ｓｎを含有するハンダにより端子電極に接合され
たリード端子と、を備えるセラミック電子部品であっ
て、端子電極は、セラミック素体上に形成された第１層
電極と、第１層電極上に形成された第２層電極と、から
なり、第１層電極または／および第２層電極の内部に、
第２層電極を構成するＺｎが流動し濃化してなるバリア
層が形成されていることを特徴とする。
ラミック素体と、セラミック素体上に形成された端子電
極と、Ｓｎを含有するハンダにより端子電極に接合され
たリード端子と、を備えるセラミック電子部品であっ
て、端子電極は、セラミック素体上に形成された第１層
電極と、第１層電極上に形成された第２層電極と、から
なり、第１層電極または／および第２層電極の内部に、
第２層電極を構成するＺｎが流動し濃化してなるバリア
層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】また、本発明のセラミック電子部品は、上
述したバリア層が形成されている本発明のセラミック電
子部品であって、バリア層は、第１層電極の内部にあっ
て、セラミック素体との界面から２μｍの範囲内に形成
されていることを特徴とする。
述したバリア層が形成されている本発明のセラミック電
子部品であって、バリア層は、第１層電極の内部にあっ
て、セラミック素体との界面から２μｍの範囲内に形成
されていることを特徴とする。
【００１１】また、本発明のセラミック電子部品は、上
述した本発明のセラミック電子部品であって、第１層電
極は、薄膜または厚膜からなり、少なくともＡｇまたは
／およびＣｕを含む導電成分を含有することが好まし
い。
述した本発明のセラミック電子部品であって、第１層電
極は、薄膜または厚膜からなり、少なくともＡｇまたは
／およびＣｕを含む導電成分を含有することが好まし
い。
【００１２】また、本発明のセラミック電子部品は、上
述した本発明のセラミック電子部品であって、リード端
子は、不可避不純物を除いてＰｂを含有しない合金また
はＰｂ以外の金属によってコーティングがなされてお
り、上述したハンダは、不可避不純物を除いてＰｂを含
有しないことが好ましい。
述した本発明のセラミック電子部品であって、リード端
子は、不可避不純物を除いてＰｂを含有しない合金また
はＰｂ以外の金属によってコーティングがなされてお
り、上述したハンダは、不可避不純物を除いてＰｂを含
有しないことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のセラミック電子部品は、
セラミック素体上に形成された第１層電極と、第１層電
極上に形成された第２層電極とからなる、２層の端子電
極を備える。また、第２層電極は少なくともＺｎと、Ａ
ｇまたは／およびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電成分を含
有してなる点に特徴がある。
セラミック素体上に形成された第１層電極と、第１層電
極上に形成された第２層電極とからなる、２層の端子電
極を備える。また、第２層電極は少なくともＺｎと、Ａ
ｇまたは／およびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電成分を含
有してなる点に特徴がある。
【００１４】この第２層電極中のＺｎは、第２層電極が
形成された後のセラミック電子部品に熱エージングがか
けられると、第２層電極内の第１層電極との界面近傍に
まず濃化してバリア層を形成し、このバリア層は熱エー
ジング量とともに第１層電極中へと流動し、やがてセラ
ミック素体と第１層電極との界面近傍まで達する。この
バリア層は、第２層電極上に形成されるハンダに含まれ
るＳｎと、第１層電極中の母材金属との相互拡散を抑制
するため、第２層電極とハンダとの界面、ならびにセラ
ミック素体と第１層電極との界面における金属間化合物
の生成が抑制され、端子電極とハンダとの剥離、ならび
にセラミック素体と端子電極との剥離が抑制される。な
お、バリア層は、第２層電極ならび第１層電極の内部の
同一平面の全域に形成されている必要はなく、該平面に
おいて略膜状に形成されて、上述したように第１層電極
中の母材金属との相互拡散を抑制する効果が得られる程
度であればよい。
形成された後のセラミック電子部品に熱エージングがか
けられると、第２層電極内の第１層電極との界面近傍に
まず濃化してバリア層を形成し、このバリア層は熱エー
ジング量とともに第１層電極中へと流動し、やがてセラ
ミック素体と第１層電極との界面近傍まで達する。この
バリア層は、第２層電極上に形成されるハンダに含まれ
るＳｎと、第１層電極中の母材金属との相互拡散を抑制
するため、第２層電極とハンダとの界面、ならびにセラ
ミック素体と第１層電極との界面における金属間化合物
の生成が抑制され、端子電極とハンダとの剥離、ならび
にセラミック素体と端子電極との剥離が抑制される。な
お、バリア層は、第２層電極ならび第１層電極の内部の
同一平面の全域に形成されている必要はなく、該平面に
おいて略膜状に形成されて、上述したように第１層電極
中の母材金属との相互拡散を抑制する効果が得られる程
度であればよい。
【００１５】また、第２層電極に含有するＺｎは、第２
層電極を構成する導電成分１００重量％のうち４重量％
以上であり、かつＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金
属間化合物を生成しない固溶限内であることを要する。
Ｚｎの構成割合が４重量％以上であれば、第２層電極あ
るいは第１層電極の内部にバリア層が形成され、ハンダ
中のＳｎと第１層電極中の母材金属との相互拡散が抑制
され、すなわち第２層電極とハンダとの界面、ならびに
セラミック素体と第１層電極との界面における金属間化
合物の生成が抑制されるため、セラミック素体，端子電
極ならびにハンダ相互間の接合信頼性が向上する。他
方、Ｚｎの構成割合がハンセンの２元状態図にて示され
ているβ，γ，ε相等のＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺ
ｎの脆い金属間化合物を生成しない固溶限以下であれ
ば、第２層電極とハンダとの界面、ならびにセラミック
素体と第１層電極との界面における金属間化合物の生成
が抑制されているため、セラミック素体，端子電極なら
びにハンダ相互間の接合信頼性が保たれる。また、一般
にＺｎは卑な金属であるため、電解腐食し、端子電極の
機械的強度を低下させる傾向があるが、Ｚｎの構成割合
が上記範囲内であれば、このような問題は生じない。
層電極を構成する導電成分１００重量％のうち４重量％
以上であり、かつＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金
属間化合物を生成しない固溶限内であることを要する。
Ｚｎの構成割合が４重量％以上であれば、第２層電極あ
るいは第１層電極の内部にバリア層が形成され、ハンダ
中のＳｎと第１層電極中の母材金属との相互拡散が抑制
され、すなわち第２層電極とハンダとの界面、ならびに
セラミック素体と第１層電極との界面における金属間化
合物の生成が抑制されるため、セラミック素体，端子電
極ならびにハンダ相互間の接合信頼性が向上する。他
方、Ｚｎの構成割合がハンセンの２元状態図にて示され
ているβ，γ，ε相等のＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺ
ｎの脆い金属間化合物を生成しない固溶限以下であれ
ば、第２層電極とハンダとの界面、ならびにセラミック
素体と第１層電極との界面における金属間化合物の生成
が抑制されているため、セラミック素体，端子電極なら
びにハンダ相互間の接合信頼性が保たれる。また、一般
にＺｎは卑な金属であるため、電解腐食し、端子電極の
機械的強度を低下させる傾向があるが、Ｚｎの構成割合
が上記範囲内であれば、このような問題は生じない。
【００１６】なお、特に上述したバリア層は、第１層電
極の内部にあって、セラミック素体との界面から２μｍ
の範囲内に形成されていることが好ましい。第２層電極
中において濃化したＺｎは、上述したように、熱エージ
ング量とともに第１層電極中へと流動し、やがてセラミ
ック素体と第１層電極との界面近傍まで達するが、セラ
ミック素体の内部には拡散しにくい。したがって、Ｚｎ
の濃化により形成されるバリア層の位置が第１層電極の
内部にあって、セラミック素体との界面近傍にあるほ
ど、熱エージング量とともに流動してくるＺｎが蓄積さ
れる。この時、セラミック素体との界面から２μｍの範
囲内に形成されるバリア層が最も一様な厚みを備え、好
ましい。
極の内部にあって、セラミック素体との界面から２μｍ
の範囲内に形成されていることが好ましい。第２層電極
中において濃化したＺｎは、上述したように、熱エージ
ング量とともに第１層電極中へと流動し、やがてセラミ
ック素体と第１層電極との界面近傍まで達するが、セラ
ミック素体の内部には拡散しにくい。したがって、Ｚｎ
の濃化により形成されるバリア層の位置が第１層電極の
内部にあって、セラミック素体との界面近傍にあるほ
ど、熱エージング量とともに流動してくるＺｎが蓄積さ
れる。この時、セラミック素体との界面から２μｍの範
囲内に形成されるバリア層が最も一様な厚みを備え、好
ましい。
【００１７】また、リード端子は、不可避不純物を除い
てＰｂを含有しない合金またはＰｂ以外の金属によって
コーティングがなされており、ハンダも、不可避不純物
を除いてＰｂを含有しないことが好ましい。リード端子
ならびにハンダ中にＰｂが含まれていなければ、ハンダ
中のＳｎが拡散してもＰｂリッチ相が生成されにくくい
ため、端子電極に応力が加えられてもクラックが発生し
にくく、接合信頼性が高まる。
てＰｂを含有しない合金またはＰｂ以外の金属によって
コーティングがなされており、ハンダも、不可避不純物
を除いてＰｂを含有しないことが好ましい。リード端子
ならびにハンダ中にＰｂが含まれていなければ、ハンダ
中のＳｎが拡散してもＰｂリッチ相が生成されにくくい
ため、端子電極に応力が加えられてもクラックが発生し
にくく、接合信頼性が高まる。
【００１８】次に、本発明のセラミック電子部品の一つ
の実施の形態について、図１および図２に基づいて詳細
に説明する。すなわち、セラミック電子部品１は、セラ
ミック素体２と、端子電極３，３と、ハンダ４，４と、
リード端子５，５と、外装樹脂６とから構成される。ま
た、端子電極３，３は、さらに第１層電極３ａ，３ａ
と、第２層電極３ｂ，３ｂとからなる。
の実施の形態について、図１および図２に基づいて詳細
に説明する。すなわち、セラミック電子部品１は、セラ
ミック素体２と、端子電極３，３と、ハンダ４，４と、
リード端子５，５と、外装樹脂６とから構成される。ま
た、端子電極３，３は、さらに第１層電極３ａ，３ａ
と、第２層電極３ｂ，３ｂとからなる。
【００１９】セラミック素体２は、セラミックグリーン
シートを焼成した円板型の焼結体からなる。第１層電極
３ａ，３ａは、セラミック素体２の両主面上に形成され
た一対の電極膜からなる。第２層電極３ｂ，３ｂは、第
１層電極上に形成されている。ハンダ４，４は、第２層
電極３ｂ，３ｂとリード端子５，５を接合するように端
子電極３，３上に形成されている。外装樹脂６は、セラ
ミック素体２と端子電極３，３とハンダ４，４とリード
端子５，５の一部を覆うように形成されている。
シートを焼成した円板型の焼結体からなる。第１層電極
３ａ，３ａは、セラミック素体２の両主面上に形成され
た一対の電極膜からなる。第２層電極３ｂ，３ｂは、第
１層電極上に形成されている。ハンダ４，４は、第２層
電極３ｂ，３ｂとリード端子５，５を接合するように端
子電極３，３上に形成されている。外装樹脂６は、セラ
ミック素体２と端子電極３，３とハンダ４，４とリード
端子５，５の一部を覆うように形成されている。
【００２０】セラミック素体２は、例えば誘電体，絶縁
体，半導体，圧電体および磁性体として機能する材料よ
りなる群から適宜用いることができる。なお、図１に示
したセラミック素体２の形状は円板型であるが、セラミ
ック素体２の形状は特に円板型に限定されることなく、
端子電極３，３を形成するのに十分な面を備えるのであ
れば、例えば角板型等を適宜用いることができる。
体，半導体，圧電体および磁性体として機能する材料よ
りなる群から適宜用いることができる。なお、図１に示
したセラミック素体２の形状は円板型であるが、セラミ
ック素体２の形状は特に円板型に限定されることなく、
端子電極３，３を形成するのに十分な面を備えるのであ
れば、例えば角板型等を適宜用いることができる。
【００２１】第１層電極３ａ，３ａは、セラミック素体
２の両主面上に形成された、例えばＡｇまたは／および
Ｃｕを含む導電成分を含有する電極膜であり、スパッ
タ，蒸着ならびに電解・無電解メッキで形成された薄
膜、あるいは導電性ペーストを印刷した厚膜からなる。
なお、第１層電極３ａ，３ａの形状ならびに大きさは、
本発明の実施の形態に限定されることなく、例えば、セ
ラミック素体２の両主面の全体に形成、あるいは任意の
形状のギャップ幅を取って形成することができ、何れの
場合においても本発明の効果が得られる。また、第１層
電極３ａ，３ａの層数は、本発明の実施の形態（１層）
に限定されることなく、例えば、複数層からなる第１層
電極を形成しても構わない。
２の両主面上に形成された、例えばＡｇまたは／および
Ｃｕを含む導電成分を含有する電極膜であり、スパッ
タ，蒸着ならびに電解・無電解メッキで形成された薄
膜、あるいは導電性ペーストを印刷した厚膜からなる。
なお、第１層電極３ａ，３ａの形状ならびに大きさは、
本発明の実施の形態に限定されることなく、例えば、セ
ラミック素体２の両主面の全体に形成、あるいは任意の
形状のギャップ幅を取って形成することができ、何れの
場合においても本発明の効果が得られる。また、第１層
電極３ａ，３ａの層数は、本発明の実施の形態（１層）
に限定されることなく、例えば、複数層からなる第１層
電極を形成しても構わない。
【００２２】第２層電極３ｂ，３ｂは、少なくともＺｎ
と、Ａｇまたは／およびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電成
分を含有し、第１層電極上にスパッタや溶融メッキ等の
薄膜により形成されている。なお、第２層電極３ｂ，３
ｂの形状ならびに大きさは、本発明の実施の形態に限定
されることなく、例えば、第１層電極３ａ，３ａの両主
面の全体に形成、あるいは任意の形状のギャップ幅を取
って形成することができ、何れの場合においても本発明
の効果が得られる。また、第２層電極３ｂ，３ｂの層数
は、本発明の実施の形態（１層）に限定されることな
く、例えば、複数層からなる第２層電極を形成しても構
わない。
と、Ａｇまたは／およびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電成
分を含有し、第１層電極上にスパッタや溶融メッキ等の
薄膜により形成されている。なお、第２層電極３ｂ，３
ｂの形状ならびに大きさは、本発明の実施の形態に限定
されることなく、例えば、第１層電極３ａ，３ａの両主
面の全体に形成、あるいは任意の形状のギャップ幅を取
って形成することができ、何れの場合においても本発明
の効果が得られる。また、第２層電極３ｂ，３ｂの層数
は、本発明の実施の形態（１層）に限定されることな
く、例えば、複数層からなる第２層電極を形成しても構
わない。
【００２３】ハンダ４，４は、一般的なＳｎ基ハンダを
用いることができるが、環境負荷物であるＰｂを含まな
い（不可避不純物を除く）ことが好ましく、例えばＳｎ
−Ａｇ系，Ｓｎ−Ｃｕ系，Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ならびに
Ｓｎ−Ｓｂ系等の代表的なものを適宜用いることができ
る。また、ハンダ４，４の形状ならびに大きさは、本発
明の実施の形態に限定されることなく、例えば、第２層
電極３ｂ，３ｂの全体に形成、あるいは第２層電極３
ｂ，３ｂ上の任意の一部分であってもよく、何れの場合
であっても構わない。また、ハンダ付け方法は、例えば
浸漬法やリフロー加熱による方法が挙げられるが、何れ
の方法によっても本発明の効果は同様に得られる。
用いることができるが、環境負荷物であるＰｂを含まな
い（不可避不純物を除く）ことが好ましく、例えばＳｎ
−Ａｇ系，Ｓｎ−Ｃｕ系，Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ならびに
Ｓｎ−Ｓｂ系等の代表的なものを適宜用いることができ
る。また、ハンダ４，４の形状ならびに大きさは、本発
明の実施の形態に限定されることなく、例えば、第２層
電極３ｂ，３ｂの全体に形成、あるいは第２層電極３
ｂ，３ｂ上の任意の一部分であってもよく、何れの場合
であっても構わない。また、ハンダ付け方法は、例えば
浸漬法やリフロー加熱による方法が挙げられるが、何れ
の方法によっても本発明の効果は同様に得られる。
【００２４】リード端子５，５は、公知のリード端子全
般を適宜用いることができるが、環境負荷物であるＰｂ
を含まない（不可避不純物を除く）ことが好ましく、例
えば、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｕ等からなる金属線を芯材
として、必要に応じて金属線の表面にＳｎ，Ｃｕ，Ｐ
ｄ，Ａｕ，Ｓｎ−Ｃｕ，Ｓｎ−Ａｇ，Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ
等のメッキを施したリード端子等を適宜用いることがで
きる。なお、第２層電極３ｂ，３ｂに接合されるリード
端子５の数は、本発明の実施の形態に限定されることな
く、１つの第２層電極３ｂに２本以上のリード端子５を
接合しても構わない。
般を適宜用いることができるが、環境負荷物であるＰｂ
を含まない（不可避不純物を除く）ことが好ましく、例
えば、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｕ等からなる金属線を芯材
として、必要に応じて金属線の表面にＳｎ，Ｃｕ，Ｐ
ｄ，Ａｕ，Ｓｎ−Ｃｕ，Ｓｎ−Ａｇ，Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ
等のメッキを施したリード端子等を適宜用いることがで
きる。なお、第２層電極３ｂ，３ｂに接合されるリード
端子５の数は、本発明の実施の形態に限定されることな
く、１つの第２層電極３ｂに２本以上のリード端子５を
接合しても構わない。
【００２５】外装樹脂６は、例えば、エポキシ樹脂やシ
リコン樹脂等が挙げられるが、特にこれらに限定される
ことなく、絶縁性，耐湿性，耐衝撃性，耐熱性等に優れ
るものであれば代表的な樹脂を適宜用いることができ
る。なお、外装樹脂６は、本発明の実施の形態に限定さ
れることなく、必ずしも備えている必要はなく、また何
層形成されていても構わない。
リコン樹脂等が挙げられるが、特にこれらに限定される
ことなく、絶縁性，耐湿性，耐衝撃性，耐熱性等に優れ
るものであれば代表的な樹脂を適宜用いることができ
る。なお、外装樹脂６は、本発明の実施の形態に限定さ
れることなく、必ずしも備えている必要はなく、また何
層形成されていても構わない。
【００２６】
【実施例】本発明のセラミック電子部品の実施例とし
て、セラミックコンデンサを作製する。まず、コンデン
サとして機能する、８ｍｍφのチタン酸バリウムを主成
分とするセラミック素体を複数個準備し、各々のセラミ
ック素体の両主面全体に、厚み約５μｍ，１ｍｍギャッ
プ（６ｍｍφ），表１に示す組成ならびに膜構造、すな
わちＡｇ厚膜，Ｃｕ厚膜，モネル／Ｃｕスパッタ，無電
解Ｃｕメッキからなる一対の第１層電極を形成した。
て、セラミックコンデンサを作製する。まず、コンデン
サとして機能する、８ｍｍφのチタン酸バリウムを主成
分とするセラミック素体を複数個準備し、各々のセラミ
ック素体の両主面全体に、厚み約５μｍ，１ｍｍギャッ
プ（６ｍｍφ），表１に示す組成ならびに膜構造、すな
わちＡｇ厚膜，Ｃｕ厚膜，モネル／Ｃｕスパッタ，無電
解Ｃｕメッキからなる一対の第１層電極を形成した。
【００２７】次いで、上述した一対の第１層電極の両面
全体に、第１層電極の組成に応じて、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ
溶融メッキ，Ｓｎ−Ｃｕ−Ｚｎ溶融メッキ，Ｓｎ−Ａｇ
溶融メッキ，Ｓｎ−Ｃｕ溶融メッキをそれぞれ施し、厚
み約２μｍの第２層電極を形成した。なお、第２層電極
を構成する導電成分１００重量％におけるＺｎの含有率
は、表１に示した通りである。また、Ｚｎの含有率は、
エネルギー分散型マイクロＸ線アナライザ（ＥＤＸ）に
より定量した含有量に基づいて算出した。
全体に、第１層電極の組成に応じて、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ
溶融メッキ，Ｓｎ−Ｃｕ−Ｚｎ溶融メッキ，Ｓｎ−Ａｇ
溶融メッキ，Ｓｎ−Ｃｕ溶融メッキをそれぞれ施し、厚
み約２μｍの第２層電極を形成した。なお、第２層電極
を構成する導電成分１００重量％におけるＺｎの含有率
は、表１に示した通りである。また、Ｚｎの含有率は、
エネルギー分散型マイクロＸ線アナライザ（ＥＤＸ）に
より定量した含有量に基づいて算出した。
【００２８】次いで、Ｃｕを芯材としてＳｎメッキが施
されたリード端子と、表１に示した組成からなるハンダ
を準備し、上述した一対の第２層電極上に、各ハンダの
液相温度＋３０℃でリード端子をハンダ付けし、実施例
１〜１５ならびに比較例１〜９のセラミックコンデンサ
を得た。
されたリード端子と、表１に示した組成からなるハンダ
を準備し、上述した一対の第２層電極上に、各ハンダの
液相温度＋３０℃でリード端子をハンダ付けし、実施例
１〜１５ならびに比較例１〜９のセラミックコンデンサ
を得た。
【００２９】
【表１】
【００３０】そこで、実施例１〜１５ならびに比較例１
〜９のセラミックコンデンサについて、第２層電極中の
ＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎ金属間化合物の有無、
およびＺｎが濃化したバリア層の有無を断面観察し、こ
れを表２にまとめた。また、全試料１０個ずつについ
て、初期のリード端子の接合強度を測定し、大気中１２
５℃の高温下で２０００時間放置した後、再びリード端
子の接合強度を測定し、その平均値を求め、さらに接合
強度低下率を算出し、これらを表２にまとめた。
〜９のセラミックコンデンサについて、第２層電極中の
ＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎ金属間化合物の有無、
およびＺｎが濃化したバリア層の有無を断面観察し、こ
れを表２にまとめた。また、全試料１０個ずつについ
て、初期のリード端子の接合強度を測定し、大気中１２
５℃の高温下で２０００時間放置した後、再びリード端
子の接合強度を測定し、その平均値を求め、さらに接合
強度低下率を算出し、これらを表２にまとめた。
【００３１】なお、Ｚｎが濃化したバリア層の有無は、
波長分散型マイクロＸ線アナライザ（ＷＤＸ）により断
面のＺｎ分布状態を面分析して確認した。
波長分散型マイクロＸ線アナライザ（ＷＤＸ）により断
面のＺｎ分布状態を面分析して確認した。
【００３２】また、リード端子の接合強度は、各試料の
一対のリード端子を離間する方向に引張り、リード端子
が端子電極から剥離、あるいは端子電極がセラミック素
体から剥離した時点での最大強度を測定した。また、接
合強度低下率は、高温放置後の測定結果と初期の測定結
果との差を、高温放置後の測定結果で除した割合とし
た。
一対のリード端子を離間する方向に引張り、リード端子
が端子電極から剥離、あるいは端子電極がセラミック素
体から剥離した時点での最大強度を測定した。また、接
合強度低下率は、高温放置後の測定結果と初期の測定結
果との差を、高温放置後の測定結果で除した割合とし
た。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２から明らかであるように、第２層電極
中のＺｎの含有量が４重量％以上であり、かつＡｇＺｎ
または／およびＣｕＺｎの金属間化合物を生成しない固
溶限内である、すなわち第２層電極中にＡｇＺｎまたは
／およびＣｕＺｎ金属間化合物が生成していない実施例
１〜１５のセラミックコンデンサは、初期の接合強度が
２３．５〜４２．２Ｎで何れも十分な強度を有し、さら
に高温放置後の接合強度低下率も−１２〜−２０％であ
り、第１層電極の材質ならびに膜構造、ハンダの種類に
関わりなく、何れも優れる結果となった。
中のＺｎの含有量が４重量％以上であり、かつＡｇＺｎ
または／およびＣｕＺｎの金属間化合物を生成しない固
溶限内である、すなわち第２層電極中にＡｇＺｎまたは
／およびＣｕＺｎ金属間化合物が生成していない実施例
１〜１５のセラミックコンデンサは、初期の接合強度が
２３．５〜４２．２Ｎで何れも十分な強度を有し、さら
に高温放置後の接合強度低下率も−１２〜−２０％であ
り、第１層電極の材質ならびに膜構造、ハンダの種類に
関わりなく、何れも優れる結果となった。
【００３５】また、第１層電極または／および第２層電
極の内部に、Ｚｎが流動して濃化してなるバリア層が生
成している実施例１〜１５のセラミックコンデンサは、
初期の接合強度が２３．５〜４２．２Ｎで何れも十分な
強度を有し、さらに高温放置後の接合強度低下率も−１
２〜−２０％であり、第１層電極の材質ならびに膜構
造、ハンダの種類に関わりなく、何れも優れる結果とな
った。
極の内部に、Ｚｎが流動して濃化してなるバリア層が生
成している実施例１〜１５のセラミックコンデンサは、
初期の接合強度が２３．５〜４２．２Ｎで何れも十分な
強度を有し、さらに高温放置後の接合強度低下率も−１
２〜−２０％であり、第１層電極の材質ならびに膜構
造、ハンダの種類に関わりなく、何れも優れる結果とな
った。
【００３６】これに対して、Ｚｎを含有しないＳｎ−Ａ
ｇまたはＳｎ−Ｃｕ溶融メッキによって第２層電極を形
成した比較例１，２，５のセラミックコンデンサは、接
合強度低下率が−８０〜−８７％できわめて高く劣っ
た。
ｇまたはＳｎ−Ｃｕ溶融メッキによって第２層電極を形
成した比較例１，２，５のセラミックコンデンサは、接
合強度低下率が−８０〜−８７％できわめて高く劣っ
た。
【００３７】また、第２層電極がＺｎを含有するが、そ
の含有量が導電成分１００重量％のうち４重量％を下回
る比較例３，６〜８のセラミックコンデンサは、接合強
度低下率が−５１〜−６２％で高く劣った。
の含有量が導電成分１００重量％のうち４重量％を下回
る比較例３，６〜８のセラミックコンデンサは、接合強
度低下率が−５１〜−６２％で高く劣った。
【００３８】また、第２層電極がＺｎを含有するが、そ
の含有量がＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金属間化
合物を生成しない固溶限内を超える、すなわちＡｇＺｎ
または／およびＣｕＺｎ金属間化合物が生成した比較例
４，９のセラミックコンデンサは、接合強度低下率が−
４２〜−５３％で高く劣った。
の含有量がＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金属間化
合物を生成しない固溶限内を超える、すなわちＡｇＺｎ
または／およびＣｕＺｎ金属間化合物が生成した比較例
４，９のセラミックコンデンサは、接合強度低下率が−
４２〜−５３％で高く劣った。
【００３９】次に、実施例１〜６ならびに比較例１〜３
のセラミックコンデンサのセラミック素体，端子電極，
リード端子の一端およびハンダを被覆するように、エポ
キシ樹脂により外装塗装を施して、試料１〜６ならびに
比較例１〜３の外装塗装済みセラミックコンデンサを作
製した。
のセラミックコンデンサのセラミック素体，端子電極，
リード端子の一端およびハンダを被覆するように、エポ
キシ樹脂により外装塗装を施して、試料１〜６ならびに
比較例１〜３の外装塗装済みセラミックコンデンサを作
製した。
【００４０】そこで、試料１〜６ならびに比較例１〜３
の外装塗装済みセラミックコンデンサを、１２５℃の環
境下に２０００時間放置した後、ＡＣ電圧３ｋＶｐ−ｐ
を印加し、その際の発熱温度（Δ℃）を測定した。な
お、発熱温度（Δ℃）は、製品の温度と測定雰囲気の温
度（１２５℃）との温度差とした。
の外装塗装済みセラミックコンデンサを、１２５℃の環
境下に２０００時間放置した後、ＡＣ電圧３ｋＶｐ−ｐ
を印加し、その際の発熱温度（Δ℃）を測定した。な
お、発熱温度（Δ℃）は、製品の温度と測定雰囲気の温
度（１２５℃）との温度差とした。
【００４１】
【表３】
【００４２】表３から明らかであるように、実施例１〜
６の外装塗装済みセラミックコンデンサは、発熱温度が
１７．２〜１７．６℃であり、低温で優れた。
６の外装塗装済みセラミックコンデンサは、発熱温度が
１７．２〜１７．６℃であり、低温で優れた。
【００４３】これに対して、比較例１〜３の外装塗装済
みセラミックコンデンサは、発熱温度が２８．２〜３
２．７℃であり、上述した実施例１〜６と比較して、１
０℃前後高温で劣った。これは、高温放置により、ハン
ダと端子電極との接合界面では、ＳｎとＡｇの相互拡散
反応が促進されるため、そのような部位に高電圧を印加
すると、セラミック素体と端子電極とが電気的接合が取
れないことに起因する異常発熱が生じたためである。ま
た、さらに長時間高温下で曝されると、ＳｎとＡｇの相
互拡散反応がさらに促進されるため、電子部品として満
足できる製品特性が得られない。
みセラミックコンデンサは、発熱温度が２８．２〜３
２．７℃であり、上述した実施例１〜６と比較して、１
０℃前後高温で劣った。これは、高温放置により、ハン
ダと端子電極との接合界面では、ＳｎとＡｇの相互拡散
反応が促進されるため、そのような部位に高電圧を印加
すると、セラミック素体と端子電極とが電気的接合が取
れないことに起因する異常発熱が生じたためである。ま
た、さらに長時間高温下で曝されると、ＳｎとＡｇの相
互拡散反応がさらに促進されるため、電子部品として満
足できる製品特性が得られない。
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明のセラミック電子部
品は、セラミック素体と、セラミック素体上に形成され
た端子電極と、Ｓｎを含有するハンダにより端子電極に
接合されたリード端子と、を備え、端子電極は、セラミ
ック素体上に形成された第１層電極と、第１層電極上に
形成された第２層電極と、からなり、第２層電極は、少
なくともＺｎと、Ａｇまたは／およびＣｕと、Ｓｎと、
を含む導電成分を含有し、第２層電極に含有するＺｎ
は、導電成分１００重量％のうち４重量％以上であり、
かつＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金属間化合物を
生成しない固溶限内であることを特徴とすることで、高
温下に長時間曝されても、安定した電気的特性を確保で
き、かつセラミックと端子電極とリード端子との十分な
接合強度を有するという効果が得られる。
品は、セラミック素体と、セラミック素体上に形成され
た端子電極と、Ｓｎを含有するハンダにより端子電極に
接合されたリード端子と、を備え、端子電極は、セラミ
ック素体上に形成された第１層電極と、第１層電極上に
形成された第２層電極と、からなり、第２層電極は、少
なくともＺｎと、Ａｇまたは／およびＣｕと、Ｓｎと、
を含む導電成分を含有し、第２層電極に含有するＺｎ
は、導電成分１００重量％のうち４重量％以上であり、
かつＡｇＺｎまたは／およびＣｕＺｎの金属間化合物を
生成しない固溶限内であることを特徴とすることで、高
温下に長時間曝されても、安定した電気的特性を確保で
き、かつセラミックと端子電極とリード端子との十分な
接合強度を有するという効果が得られる。
【００４５】また、セラミック素体と、セラミック素体
上に形成された端子電極と、Ｓｎを含有するハンダによ
り端子電極に接合されたリード端子と、を備え、端子電
極は、セラミック素体上に形成された第１層電極と、第
１層電極上に形成された第２層電極と、からなり、第１
層電極または／および第２層電極の内部に、第２層電極
を構成するＺｎが流動し濃化してなるバリア層が形成さ
れていることを特徴とすることで、ハンダ中のＳｎと第
１層電極中の母材金属との相互拡散が抑制され、高温下
に長時間曝されても、安定した電気的特性を確保でき、
かつセラミックと端子電極とリード端子との十分な接合
強度を有するという効果が得られる。
上に形成された端子電極と、Ｓｎを含有するハンダによ
り端子電極に接合されたリード端子と、を備え、端子電
極は、セラミック素体上に形成された第１層電極と、第
１層電極上に形成された第２層電極と、からなり、第１
層電極または／および第２層電極の内部に、第２層電極
を構成するＺｎが流動し濃化してなるバリア層が形成さ
れていることを特徴とすることで、ハンダ中のＳｎと第
１層電極中の母材金属との相互拡散が抑制され、高温下
に長時間曝されても、安定した電気的特性を確保でき、
かつセラミックと端子電極とリード端子との十分な接合
強度を有するという効果が得られる。
【図１】本発明に係る一つの実施の形態のセラミック電
子部品の断面図であって、（ａ）は一部断面図であり、
（ｂ）は図１（ａ）の断面ｃ１−ｃ１における縦断面図
である。
子部品の断面図であって、（ａ）は一部断面図であり、
（ｂ）は図１（ａ）の断面ｃ１−ｃ１における縦断面図
である。
【図２】従来セラミック電子部品の断面図であって、
（ａ）は一部断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）の断面
ｃ２−ｃ２における縦断面図である。
（ａ）は一部断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）の断面
ｃ２−ｃ２における縦断面図である。
１ セラミック電子部品 ２ セラミック素体 ３ 端子電極 ３ａ 第１層電極 ３ｂ 第２層電極 ４ ハンダ ５ リード端子
Claims (5)
- 【請求項１】 セラミック素体と、前記セラミック素体
上に形成された端子電極と、Ｓｎを含有するハンダによ
り前記端子電極に接合されたリード端子と、を備えるセ
ラミック電子部品であって、 前記端子電極は、前記セラミック素体上に形成された第
１層電極と、前記第１層電極上に形成された第２層電極
と、からなり、 前記第２層電極は、少なくともＺｎと、Ａｇまたは／お
よびＣｕと、Ｓｎと、を含む導電成分を含有し、 前記第２層電極に含有するＺｎは、前記導電成分１００
重量％のうち４重量％以上であり、かつＡｇＺｎまたは
／およびＣｕＺｎの金属間化合物を生成しない固溶限内
であることを特徴とする、セラミック電子部品。 - 【請求項２】 セラミック素体と、前記セラミック素体
上に形成された端子電極と、Ｓｎを含有するハンダによ
り前記端子電極に接合されたリード端子と、を備えるセ
ラミック電子部品であって、 前記端子電極は、前記セラミック素体上に形成された第
１層電極と、前記第１層電極上に形成された第２層電極
と、からなり、 前記第１層電極または／および前記第２層電極の内部
に、前記第２層電極を構成するＺｎが流動し濃化してな
るバリア層が形成されていることを特徴とする、セラミ
ック電子部品。 - 【請求項３】 前記バリア層は、前記第１層電極の内部
にあって、前記セラミック素体との界面から２μｍの範
囲内に形成されていることを特徴とする、請求項２に記
載のセラミック電子部品。 - 【請求項４】 前記第１層電極は、薄膜または厚膜から
なり、少なくともＡｇまたは／およびＣｕを含む導電成
分を含有することを特徴とする、請求項１〜３の何れか
に記載のセラミック電子部品。 - 【請求項５】 前記リード端子は、不可避不純物を除い
てＰｂを含有しない合金またはＰｂ以外の金属によって
コーティングがなされており、 前記ハンダは、不可避不純物を除いてＰｂを含有しない
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のセラ
ミック電子部品。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015470A JP3804539B2 (ja) | 2001-04-10 | 2002-01-24 | セラミック電子部品 |
| TW091105909A TW536715B (en) | 2001-04-10 | 2002-03-26 | Ceramic electronic component |
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