JP2004055679A

JP2004055679A - 電子部品及び積層セラミック電子部品

Info

Publication number: JP2004055679A
Application number: JP2002208592A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Hata; 畑　和秀; Takao Hosokawa; 細川　孝夫
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】外部電極中の貴金属メッキ膜の厚みを薄くしてコストの低減を図り得るだけでなく、貴金属メッキ膜の連続性を高めることができ、耐熱衝撃性及び耐湿性に優れた電子部品を提供する。
【解決手段】電子部品素体としてのセラミック焼結体２の外表面に、第１，第２の外部電極７，８が形成されており、外部電極が、Ｃｕ粉末またはＣｕ合金粉末含有ペーストを焼き付けることにより形成された第１の外部電極層７ａ、第１の外部電極層７ａ上に形成されており、Ｃｕメッキ膜からなる第２の外部電極層７ｂ、第２の外部電極層上に形成されておりかつＮｉメッキ膜からなる第３の外部電極層７ｃ及び第３の外部電極層上に形成されており貴金属メッキ膜からなる第４の外部電極層７ｄを有する、電子部品。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサのような電子部品に関し、より詳細には、外部と電気的に接続される外部電極の構造が改良された電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミック電子部品のような電子部品をプリント回路基板などに実装するに際し、半田に代えて、導電性接着剤を用いる方法が知られている。導電性接着剤は、通常、熱硬化性樹脂と金属粉末とからなる。電子部品をプリント回路基板に実装するに際しては、導電性接着剤を加熱により硬化させることにより、電子部品の外部電極とプリント回路基板の電極ランドとが接合される。
【０００３】
このような用途に用いられる積層チップ型電子部品が、特開２０００−２９９２４３号公報に開示されている。ここでは、外部電極が、銅またはニッケルを主成分とする焼結金属からなる主電極層と、主電極層の外表面に形成されたＮｉメッキ膜と、Ｎｉメッキ膜上に形成されたＡｕメッキ膜とにより構成されている。Ａｕメッキ膜が、導電性接着剤の加熱・硬化に際して酸化し難いため、プリント回路基板の電極ランドと電子部品の外部電極とを導電性接着剤により確実に接合し得るとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術に記載の積層チップ型電子部品の外部電極では、Ａｕメッキ膜の膜厚が厚いと、コストが高くつくという問題があった。従って、コストを低減するには、Ａｕメッキ膜の厚みを薄くしなければならなかった。
【０００５】
しかしながら、Ａｕメッキ膜の厚みを薄くした場合には、下地となるＮｉメッキ膜の外表面が平滑性に優れていることが求められる。Ｎｉメッキ膜の外表面の平滑性が充分でない場合には、Ａｕメッキ膜を薄くすると、Ａｕメッキ膜の連続性が損なわれる。Ａｕメッキ膜の連続性が大きく損なわれると、外部電極表面が酸化し易くなる。
【０００６】
従って、上記先行技術に記載の電子部品において、Ａｕメッキ膜の厚みを薄くし、かつＡｕメッキ膜の連続性を確保するには、Ｎｉメッキ膜の外表面を平滑にしなければならない。他方、焼結金属かならる主電極層は、表面に凹凸を有し、かつ緻密性が充分ではない。従って、主電極層表面にＮｉメッキ膜を形成した構造において、Ｎｉメッキ膜の外表面を平滑にするには、主電極層表面の凹凸を覆うようにＮｉメッキ膜の厚みを厚くしなければならなかった。また、Ｎｉメッキ膜の厚みが薄いと、主電極層をシールする作用が低下し、耐湿性等が低下する。
【０００７】
しかしながら、Ｎｉメッキ膜の厚みを厚くした場合には、耐熱衝撃性が低下し、導電性接着剤による接合や半田による接合に際しての加熱により、Ｎｉメッキ膜の応力が大きくなり、クラックが生じる恐れがあった。のみならず、厚いＮｉメッキ膜を形成する場合にはメッキ時間が長くなるため、焼結金属からなるため緻密性が充分でない主電極層中をメッキ液が通ってセラミック焼結体に侵入しがちであった。そのため、セラミック焼結体中にクラックが生じることがあった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、貴金属の使用量を低減したとしても貴金属メッキ膜の連続性に優れており、コストを低減し得るだけでなく、耐熱衝撃性に優れ、さらに外部電極のシール性が高められた電子部品を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品は、電子部品素体と、電子部品素体の外表面に形成されており、かつ外部と電気的に接続される外部電極とを備え、前記外部電極が、Ｃｕ粉末またはＣｕ合金粉末含有ペーストを焼き付けることにより形成された第１の外部電極層と、第１の外部電極層上に形成されており、Ｃｕメッキ膜からなる第２の外部電極層と、前記第２の外部電極層上に形成されており、かつＮｉメッキ膜からなる第３の外部電極層と、第３の外部電極層上に形成されており、貴金属メッキ膜からなる第４の外部電極層とを有することを特徴とする。
【００１０】
Ｃｕ粉末またはＣｕ合金粉末含有ペーストを焼き付けることにより形成された第１の外部電極層の表面には凹凸が存在するが、この凹凸が、Ｃｕメッキ膜からなる第２の外部電極層により覆われる。すなわち、第２の外部電極層の外表面は、第１の外部電極層の外表面よりも平滑化される。従って、厚みの薄いＮｉメッキ膜からなる第３の外部電極層を形成した場合であっても、第３の外部電極の外表面も平滑性に優れている。よって、貴金属メッキ膜からなる第４の外部電極層の厚みを薄くしてコストを低減することができ、かつ第３の外部電極層の厚みを薄くし得るので、耐熱衝撃性も高められる。
【００１１】
本発明において、上記貴金属としては、特に限定されないが、本発明のある特定の局面では、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄまたはこれらの合金が用いられ、好ましくは、耐熱衝撃性に優れているため、Ａｕ、Ｐｔまたはこれらを主成分とする合金が用いられる。
【００１２】
本発明において、上記電子部品素体は、特に限定されないが、本発明のある特定の局面では、セラミックスを用いて構成されている電子部品素体が用いられる。
【００１３】
また、本発明のさらに別の局面では、上記電子部品素体が、セラミック焼結体と、セラミック焼結体内に配置された複数の内部電極とを備え、外部電極がいずれかの内部電極に電気的に接続されている。この場合には、本発明に従ってコストが低く、外部電極の耐熱衝撃性に優れた積層型セラミック電子部品を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１５】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例に係る電子部品としての積層セラミックコンデンサを説明するための正面断面図及び部分切欠拡大正面断面図である。
【００１６】
積層セラミックコンデンサ１は、セラミック焼結体２を有する。セラミック焼結体２は、チタン酸バリウム系セラミックスのような誘電体セラミックスにより構成されている。セラミック焼結体２内には、複数の内部電極３〜６がセラミック層を介して重なり合うように配置されている。内部電極３〜６を構成する材料は特に限定されず、Ａｇ−Ｐｄなどの貴金属や、ＣｕもしくはＮｉなどの卑金属が用いられる。好ましくは、安価であるため、卑金属が用いられる。
【００１７】
セラミック焼結体２の端面２ａ，２ｂには、外部電極７，８が形成されている。外部電極７，８は、それぞれ、内部電極３，５または内部電極４，６に電気的に接続されるように形成されている。外部電極７と外部電極８とは同様に構成されている。
【００１８】
本実施例の特徴は、図１（ｂ）に外部電極７を代表して示すように、外部電極７が、第１の外部電極層〜第４の外部電極層７ａ〜７ｄを積層した構造を有することにある。第１の外部電極層７ａは、セラミック焼結体２の外表面に形成されており、かつＣｕ粉末またはＣｕ合金粉末含有ペーストを焼き付けることにより形成されている。従って、第１の外部電極層７ａは焼結金属により構成されているので、第１の外部電極層７ａの外表面は凹凸を有し、かつその緻密性が充分でない。
【００１９】
もっとも、第２の外部電極層７ｂがＣｕメッキ膜により形成されている。第２の外部電極層７ｂの形成により、上記凹凸が第２の外部電極層７ｂにより覆われる。従って、第２の外部電極層７ｂの外表面は第１の外部電極層７ａの外表面よりも平滑とされる。
【００２０】
また、Ｃｕメッキ膜からなる第２の外部電極層７ｂにより第１の外部電極層７ａが覆われるため、この後のＮｉメッキ膜の形成時にＮｉメッキ液や湿気の内部への侵入が抑制される。なお、Ｃｕメッキ液はＮｉメッキ液に比べてｐＨ値が中性側にあるため、内部へ侵入しても問題が生じ難い。
【００２１】
そして、第２の外部電極層７ｂの外表面にＮｉメッキ膜からなる第３の外部電極層７ｃが形成されている。この場合、第２の外部電極層７ｂの外表面が平滑化されているため、第３の外部電極層７ｃの厚みを薄くすることができる。よって、Ｎｉメッキ膜からなる第３の外部電極層７ｃの厚みを厚くせずとも、外部電極層７ｃの外表面が平滑化される。従って、Ｎｉメッキ膜の厚みを薄くし得るため、耐熱衝撃性が高められる。
【００２２】
第３の外部電極層７ｃの外表面には、貴金属のメッキ膜からなる第４の外部電極層７ｄが形成されている。ここで、貴金属としては、特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄまたはこれらの合金などが用いられる。好ましくは、耐酸化性に優れているため、ＡｕまたはＰｔもしくはこれらを主成分とする合金が好適に用いられる。
【００２３】
貴金属からなる外部電極層７ｄが耐酸化性に優れているため、導電性接着剤を用いて外部電極７がプリント回路基板上の電極ランド等に接合される際に加熱されたとしても、外部電極７と導電性接着剤との導通が充分に確保され得る。
【００２４】
しかも、第３の外部電極層７ｃの外表面が平滑化されて平滑であるため、第４の外部電極層７ｄの厚みを薄くしたとしても、第４の外部電極層７ｄの連続性が損なわれ難い。従って、貴金属メッキ膜からなる外部電極層７ｄの厚みを薄くし得るので、外部電極コストを低減することができる。
【００２５】
次に、具体的な実験例に基づいて、第４の外部電極層の連続性が充分であり、かつ耐熱衝撃性及び耐湿性が良好であることを示す。
セラミック焼結体２として、チタン酸バリウム系セラミックスからなり、Ｎｉからなる内部電極が１００層積層されているものを用意した。このセラミックス焼結体２の外表面に、Ｃｕペーストを塗布し、焼き付けることにより、膜厚が５０μｍの第１の外部電極層７ａを形成した。
【００２６】
次に、Ｃｕメッキ膜を湿式メッキにより形成し、第２の外部電極層７ｂを形成した。下記の表１に示すように、実施例１〜３において、Ｃｕメッキ膜からなる第２の外部電極層７ｂの厚みは、それぞれ、１．０、２．０及び３．０μｍとした。
【００２７】
さらに、第２の外部電極層７ｂの外表面に、Ｎｉメッキ膜からなる厚み２．０μｍの第３の外部電極層７ｃを形成した。最後に、第３の外部電極層７ｃの外表面に、Ａｕメッキ膜からなる厚み０．５０μｍの第４の外部電極層７ｄを形成した。なお、外部電極８についても外部電極７と同様にかつ同時に形成した。
【００２８】
比較のために、下記の表１に示すように、第２の外部電極層７ｂを形成しなかったこと、並びにＮｉメッキ膜の厚みを４．０μｍ、２．０μｍ及び３．０μｍとしたことを除いては上記実施例１〜３と同様にして比較例１〜３の積層セラミックコンデンサの外部電極を形成した。
【００２９】
上記のようにして、実施例１〜３及び比較例１〜３の積層セラミックコンデンサを得た。
各積層セラミックコンデンサについて、▲１▼Ａｕメッキ膜（第４の外部電極層）の連続性、▲２▼耐熱衝撃サイクル性及び▲３▼耐湿性を以下の要領で評価した。
【００３０】
▲１▼Ａｕメッキ膜連続性：外部電極表面を観察し、第４の外部電極層としてのＡｕメッキ膜の連続性を観察した。不連続部分があった場合に不良と判定した。
▲２▼耐熱衝撃サイクル性：半田を用い、積層セラミックコンデンサをプリント回路基板上の電極ランドに接合した後、−５５℃に３０分維持した後、１２５℃に３０分維持するサイクルを１サイクルとし、該サイクルを１０００サイクル繰り返した。試験後、セラミック焼結体を切断して内部を観察し、クラックの発生の有無を観察した。内部にクラックが発生しているものを、不良品と判定した。
【００３１】
▲３▼耐湿性：導電性接着剤を用い、積層セラミックコンデンサをプリント回路基板の電極ランドに接合した後、７０℃及び相対湿度９５％の雰囲気において、定格電圧を印加しつつ１０００時間維持した。試験後の積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗が１００００ＭΩ以下のものを不良品と判定した。
【００３２】
結果を下記の表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１から明らかなように、比較例１では、Ｎｉメッキ膜の厚みが４．０μｍと厚かったため、Ａｕメッキ膜の連続性は良好であったものの、耐熱衝撃性不良が発生しがちであった。
【００３５】
比較例２では、Ｎｉメッキ膜の厚みが２．０μｍであったため、耐熱衝撃性が不良の積層セラミックコンデンサは認められなかったが、Ａｕメッキ膜の連続性が充分でなかった。また、下地のＣｕのペーストの焼付けにより形成された第１の外部電極層７ａのシール性及び緻密性が充分でないため、耐湿性が不良となりがちであった。
【００３６】
比較例３では、Ｎｉメッキ膜の厚みが３．０μｍであったため、Ａｕメッキ膜の連続性、耐湿性の不良が生じており、しかも耐熱衝撃性不良まで発生している。
【００３７】
これに対して、実施例１〜３の各積層セラミックコンデンサでは、Ｎｉメッキ膜の厚みが２．０μｍと薄いにも係わらず、Ｃｕメッキ膜からなる第２の外部電極層７ｂの形成により、第４の外部電極層７ｄとしてのＡｕメッキ膜の連続性は充分であった。また、Ｎｉメッキ膜からなる第３の外部電極層７ｃの厚みが薄いため、耐熱衝撃サイクル性に優れていた。また、第２の外部電極層７ｂの形成により、シール性及び緻密性が高められ、耐湿性も良好であることがわかる。
【００３８】
また、実施例１と比較例３とを比較すると、比較例３がＮｉメッキ膜の厚みが３μｍであるのに対して、実施例１ではＣｕメッキ膜の厚みとＮｉメッキ膜の厚みの合計が３μｍと同等であるのにもかかわらず、全く問題が生じていない。このことからも、本願のＣｕメッキ膜とＮｉメッキ膜の組み合わせが有効であることがわかる。
【００３９】
なお、例えば、比較例２において、そのままの構造でＡｕメッキ膜の連続性を得るためには、Ａｕメッキ膜の厚みが少なくとも１μｍ必要であるが、Ａｕメッキ膜を厚くすることは、コストの上昇を招き好ましくない。
【００４０】
また、逆に、実施例１の構造であれば、Ａｕメッキ膜の厚みを０．１０μｍまで薄くしても、Ａｕメッキ膜の連続性を維持できることがわかっている。従って、実施例２、３の構造であればＡｕメッキ膜の厚みを０．１０μｍ以下にすることも可能である。
【００４１】
上記実施例では、電子部品素体として、内部電極３〜６を有するセラミック焼結体２を用いたが、本発明は、電子部品の外部電極の構造に特徴を有するものである。従って、電子部品素体としては、内部電極を有しないものであってもよく、またセラミックス以外の材料からなる電子部品素体を用いてもよい。
【００４２】
さらに、本発明に係る電子部品は、導電性接着剤により回路基板に実装されるのに好適であるが、半田やワイヤーボンディングにより回路基板に実装される用途にも好適に用いられる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る電子部品では、第１の外部電極層がＣｕ粉末またはＣｕ合金粉末含有ペーストの焼付けにより形成されている。従って、第１の外部電極層の外表面には凹凸が存在し、かつ第１の外部電極層は緻密性が充分でない。しかしながら、Ｃｕメッキ膜からなる第２の外部電極層が形成されているため、第２の外部電極層の外表面が平滑化され、かつ第１の外部電極層をシールする作用を果たす。また、厚みの薄いＮｉメッキ膜からなる第３の外部電極層を形成したとしても、第３の外部電極層の外表面も平滑化されるため、第４の外部電極層の厚みを薄ることができ、貴金属使用量を低減することができる。よって、外部電極、ひいては電子部品のコストを低減することができる。
【００４４】
また、Ｎｉメッキ膜からなる第３の外部電極層の厚みを薄くすることができるので、耐熱衝撃性を高めることができる。しかも、第２の外部電極層の形成により、電子部品の耐湿性も高められる。
【００４５】
よって、本発明によれば、コストを増大させることなく、耐熱衝撃性及び耐湿性に優れた電子部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例の電子部品としての積層セラミックコンデンサを示す正面断面図及び部分切欠拡大正面断面図。
【符号の説明】
１…積層セラミックコンデンサ
２…セラミック焼結体
３〜６…内部電極
７，８…外部電極
７ａ…第１の外部電極層
７ｂ…第２の外部電極層
７ｃ…第３の外部電極層
７ｄ…第４の外部電極層

Claims

電子部品素体と、電子部品素体の外表面に形成されており、かつ外部と電気的に接続される外部電極とを備え、
前記外部電極が、Ｃｕ粉末またはＣｕ合金粉末含有ペーストを焼き付けることにより形成された第１の外部電極層と、
第１の外部電極層上に形成されており、Ｃｕメッキ膜からなる第２の外部電極層と、
前記第２の外部電極層上に形成されており、かつＮｉメッキ膜からなる第３の外部電極層と、
第３の外部電極層上に形成されており、貴金属メッキ膜からなる第４の外部電極層とを有することを特徴とする、電子部品。
前記貴金属が、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄまたはこれらの合金により構成されている、請求項１に記載の電子部品。
前記電子部品素体が、セラミック層を用いて構成されている、請求項１または２に記載の電子部品。
前記電子部品素体が、セラミック焼結体と、セラミック焼結体内に配置された複数の内部電極とを備え、前記外部電極が、いずれかの内部電極に電気的に接続されている、請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品。