JP2009158662A

JP2009158662A - 電子部品及びその製造方法

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Publication number: JP2009158662A
Application number: JP2007333853A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kamibayashi; 義広上林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: JP4569784B2

Abstract

【課題】外部電極層を構成する粉末の粒径制御など必要とせず、また、導体層の表面条件に関係なく、容易にはんだ爆ぜを回避しえる構造を持つ電子部品及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】外部電極層３、４は、下地電極層３０、４０と、電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）とを含んでいる。下地電極層３０、４０は、電子部品本体１の表面に形成されており、電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）は、下地電極層３０、４０の上に形成され、その表面に多数の有底開孔５を有している。有底開孔５は、下地電極層３０、４０には食い込まない。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品に関し、詳しくは、外部電極層の改良された電子部品、そのような電子部品の製造方法に関する。

電子部品の外部電極層には、はんだ付けの際の耐熱性や、はんだ濡れ性などの様々な特性が求められる。そこで、これらの特性を同時に満足するため、複数の膜を積層した構造の外部電極層が知られている。例えば、電子部品の代表例として、積層セラミックコンデンサを例にとると、誘電体層と内部電極層とが積層された積層体の側面に、内部電極層に電気的に接続された外部電極層が形成されている。外部電極層は、例えばＣｕを主成分とする導電性ペーストを焼き付けて形成された下地電極層と、下地電極層の上に湿式めっき法で形成されたＮｉめっき層と、その表面に形成されたＳｎめっき層から構成される。

しかしながら、Ｎｉめっき工程や、Ｓｎめっき工程において、下地電極層或いは、その上のＮｉめっき層の内部に発生する空隙に、めっき液や水分を密閉してしまう場合がある。さらには、Ｎｉ等の結晶水等が残留している場合もある。その場合、実装処理（はんだ付け）中に高温になりめっき液や水分が水蒸気となり膨張し、耐えられなくなった場合、端子電極が破裂する。この現象は、はんだ爆ぜ（ハゼ）不良と称されている。爆ぜの原因の詳細については、特許文献１の論ずるところである。

はんだ爆ぜの問題を解決しようとする先行技術文献としては、特許文献２を挙げることができる。特許文献２は、下地電極層となる厚膜導体層上に金属めっき層を形成した積層セラミック電子部品において、厚膜導体層の表面に多数の凹部を有しており、且つ金属めっき層を、凹部の存在しない厚膜導体層の表面に選択的に形成して、金属めっき層に多数の貫通孔を設けて、はんだ爆ぜの問題を解決しようとするものである。具体的には、厚膜導体層を構成する導電性ペーストのＣｕ粉末や、金属めっき層を構成するＮｉ粉末の平均粒径を３μm以上として、導体層に、開口径が５μm〜１０μmの凹部を形成し、Ｎｉめっき層の厚みを１０μm以下に制御する手法をとっている。

しかし、特許文献２に記載された技術では、困難な粒径制御が必要になる上に、多様な電極には対応できないなど、作業性の問題もある。更に、５μm〜１０μmよりも小さい開口径の凹部などが形成されている場合、爆ぜ不良の改善効果が得にくいという問題点も抱えている。
特開２００５-１０１４７０号公報特開２００５−１５９１２１号公報

本発明の課題は、はんだ爆ぜを確実に回避し得る電子部品及びその製造方法を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、外部電極層を構成する粉末の粒径制御など必要とせず、また、導体層の表面条件に関係なく、容易にはんだ爆ぜを回避しえる構造を持つ電子部品及びその製造方法を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る電子部品は、電子部品本体と、外部電極層とを含む。前記外部電極層は、下地電極層と、電気めっき層とを含んでおり、前記下地電極層は、前記電子部品本体の表面に形成されている。前記電気めっき層は、前記下地電極層の上に形成され、その表面に多数の有底開孔を有している。前記有底開孔は、前記下地電極層には食い込まない。

上述したように、本発明に係る電子部品では、下地電極層の上に形成され電気めっき層が、その表面に多数の有底開孔を有しているから、下地電極層や電気めっき層の内部にめっき液中の水分、結晶水、めっき水和物が残留した場合も、めっき層形成後に、加熱などの方法でこれらの水分、結晶水、めっき水和物を容易に除去することができる。このため、はんだ爆ぜを防止できる。

有底開孔は、下地電極層には食い込まない。即ち、有底開孔は、電気めっき層の内部にのみ存在し、下地電極層には食い込まない。従って、有底開孔の形成にあたっては、電気めっき層だけを対象にすればよく、下地電極層は考慮外におくことができる。電気めっき層に有底開孔を形成するには、電気めっき工程において、Ｈ₂ガス発生量をコントロールすればよい。Ｈ₂ガス発生量は、電流密度をコントロールことによって調整することができる。従って、本発明によれば、外部電極層を構成する粉末の粒径制御など必要とせず、また、下地電極層の表面条件に関係なく、はんだ爆ぜを容易に回避しえる構造を持つ電子部品を実現することができる。

電気めっき層は、一般的な層構造をとりえる。具体的には、電気めっき層は、第１電気めっき層と、第２電気めっき層とを含むことができる。前記第１電気めっき層は、下地電極層の上に形成されており、前記第２電気めっき層は、前記第１電気めっき層の上に形成されている。前記第１電気めっき層は、前記下地電極層を前記第２電気めっき層から保護する保護膜として機能する。

このような一般的な層構造では、前記第２電気めっき層が、前記有底開孔を有し、前記有底開孔の底部に前記第１電気めっき層の膜面が存在する構成をとることができる。

これとは異なって、前記第１電気めっき層が、前記有底開孔を有し、前記有底開孔の底部に前記下地電極層の膜面が存在する構成であってもよい。

外部電極層は、より一般的具体的な層構造として、前記下地電極層は、Ｃｕを主成分とし、前記第１電気めっき層は、Ｎｉを主成分とし、前記第２電気めっき層は、Ｓｎを主成分とする層構造をとることができる。

本発明に係る電子部品は、上述したように、電気めっき工程に工夫を凝らすことによって実現することができる。具体的には、下地電極層の上に、電気めっき層を形成する電気めっき工程において、Ｈ₂ガス発生量をコントロールすることにより、前記電気めっき層に多数の有底開孔を形成する。

この製造方法によれば、外部電極層を構成する粉末の粒径制御など必要とせず、また、下地電極層の表面条件に関係なく、はんだ爆ぜを容易に回避しえる構造を持つ電子部品を容易に製造することができる。

以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）はんだ爆ぜを確実に回避し得る電子部品及びその製造方法を提供することができる。
（ｂ）外部電極層を構成する粉末の粒径制御など必要とせず、また、導体層の表面条件に関係なく、容易にはんだ爆ぜを回避しえる構造を持つ電子部品及びその製造方法を提供することができる。

図１は、本発明に係る電子部品の一実施形態を示す断面図、図２は図１に示した電子部品の拡大断面図、図３は図２の側面図である。図示された電子部品は、電子部品本体１と、内部電極２と、外部電極層３、４とを含む典型的な積層セラミックコンデンサである。もっとも、本発明は、積層セラミックコンデンサのほかにも、他の積層電子部品、例えば積層インダクタなどに適用することもできる。

電子部品本体１は、例えばチタン酸バリウムを主成分とするセラミック材料から構成され、典型的には、セラミック焼結体である。

内部電極２は、電子部品本体１の内部において、厚さ方向に互いに間隔を隔てて、多数積層されている。内部電極２は、電子部品本体１の側端面１１、１２に交互に引き出され、外部電極層３、４に接続されている。内部電極２は、例えば、ＣｕやＮｉから構成される。

外部電極層３、４のうち、外部電極層３は、下地電極層３０、第１電気めっき層３１及び第２電気めっき層３２を積層した構造となっている。

下地電極層３０は、電子部品本体１の側端面１１、上面１３及び下面１４に付着された焼結金属膜であり、電子部品本体１の側端面１１において内部電極２と接続されている。焼結金属膜でなる下地電極層３０は、金属粉末または合金粉末に、バインダ及び溶剤を混合して導電ペーストを調製し、この導電ペーストを電子部品本体の側端面１１、上面１３及び下面１４に塗布し、焼き付けることにより形成できる。焼結金属膜の例としては、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｇまたはＡｇ−Ｐｄの焼結膜がある。

第１電気めっき層３１は、下地電極層３０の表面のほぼ全体を覆う態様で、下地電極層３０の表面に直接に付着されている。第１電気めっき層３１は、例えばＮｉを主成分とする層であり、Ｃｕなどを主成分とする下地電極層３０を保護する役割を担う。

第２電気めっき層３２は、第１電気めっき層３１の上に形成されている。第２電気めっき層３２は、第１電気めっき層３１の表面のほぼ全体を覆う態様で、その表面に直接に付着されている。第２電気めっき層３２は、例えばＳｎめっき層であり、はんだとの親和性を確保する役割を担う。

もっとも、電気めっき層は、上述した２層構造に限られるものではないし、また、組成材料も、例示したものに限定されるものではない。

外部電極層４も、外部電極層３と同様に、下地電極層４０、第１電気めっき層４１及び第２電気めっき層４２を積層した構造となっており、電子部品本体１の側端面１２、上面１３及び下面１４に跨って形成されている。

下地電極層３０、４０は、かなりの程度の膜厚を確保することができから、電子部品本体１の側端面１１、１２において内部電極２と接続するのに適している。ただ、焼結金属膜は、多孔質（ポーラス）であり、表面に多数の孔が開いている。このため、下地電極層３０、４０の内部にめっき液が入り込みがちである。

また、第１電気めっき膜３１、４１及び第２電気めっき膜３２、４２は、電気めっき処理工程を経て形成されるものであるため、電気めっき処理工程において不可避的に発生するＨ₂ガスの影響を受け、Ｈ₂ガスの微小泡が第１電気めっき膜３１、４１及び第２電気めっき膜４１、４２に付着し、微小泡中にめっき液が閉じ込められることがある。

更に、第１電気めっき膜３１、４１に、その構成成分であるＮｉ等の結晶水等が残留している場合もある。

水分やめっき液が外部電極層３、４の内部に残留すると、当該電子部品を回路基板などの上にはんだ付けする際、残留しているめっき液や水分が、高温のはんだ熱によって加熱され、水蒸気となり膨張し、耐えられなくなった場合、外部電極層３、４が破裂するはんだ爆ぜの現象を惹起する。

この問題を解決する手段として、本発明では、第１電気めっき層３１、４１又は第２電気めっき層３２、４２に、多数の有底開孔５を設ける。有底開孔５は、下地電極層３０、４０には食い込まないようにする。即ち、その底部位置が、少なくとも、下地電極層３０、４０の表面で留まるようにする。有底開孔５は、表層にある第２電気めっき層３２、４２の表面に開口するように形成するが、第２電気めっき層３２、４２の下側に位置する電気めっき層、実施例では、第１電気めっき層３１、４１にも設けられていてもよい。有底開孔５の孔径はμｍオーダとし、外部電極層３、４の面内に広く分布させる。

有底開孔５は、具体的には、１個当たりの孔径が５×１０^-4ｍｍ²以下であることが好ましい。また、外部電極層３、４のそれぞれの表面積をＳ１とし、その表面積に占める有底開孔５の総面積をＳ２としたとき、（Ｓ２/Ｓ１）の百分率比が、０．１〜１０％の範囲であることが好ましい。

上述したように、本発明に係る電子部品では、下地電極層３０、４０の上に形成された電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）が、その表面に多数の有底開孔５を有しているから、下地電極層３０、４０や電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）の内部にめっき液中の水分、結晶水、めっき水和物が残留した場合も、めっき層形成後に、加熱などの方法で、これらの水分、結晶水、めっき水和物を容易に除去することができる。このため、はんだ爆ぜを防止できる。

有底開孔５は、下地電極層３０、４０には食い込まない。即ち、有底開孔５は、電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）の内部にのみ存在し、下地電極層３０、４０には食い込まない。従って、有底開孔５の形成にあたっては、電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）だけを対象にすればよい。

電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）に有底開孔５を形成するには、電気めっき工程において、Ｈ₂ガス発生量をコントロールすればよい。Ｈ₂ガス発生量は、電流密度をコントロールことによって調整することができる。

上記説明から明らかなように、本発明に係る電子部品の製造に当たっては、電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）を形成する電気めっき工程において、Ｈ₂ガス発生量をコントロールすることにより、電気めっき層（３１、３２）、（４１、４２）に多数の有底開孔５を形成する。

この製造方法によれば、外部電極層を構成する粉末の粒径制御など必要とせず、また、下地電極層３０、４０の表面条件に関係なく、はんだ爆ぜを回避する有底開孔５を形成することができる。しかも、１個当たりの孔径が５×１０^-4ｍｍ²以下の好ましい有底開孔５を容易に形成することができる。また、外部電極層３、４のそれぞれの表面積Ｓ１と、その表面積に占める有底開孔５の総面積Ｓ２について、（Ｓ２/Ｓ１）の百分率比を、０．１〜１０％の好ましい範囲に容易に設定することができる。なお、電気めっき工程では、例えば、バレルめっき法などが採用される。

以上、実施の形態を参照して説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る電子部品の一実施形態を示す断面図である。図１に示した電子部品の拡大断面図である。。図２の側面図である。

符号の説明

１電子部品本体
３、４外部電極層
３０、４０下地電極層
３１、４１第１電気めっき層
３２、４２第２電気めっき層

Claims

電子部品本体と、外部電極層とを含む電子部品であって、
前記外部電極層は、下地電極層と、電気めっき層とを含んでおり、
前記下地電極層は、前記電子部品本体の表面に形成されており、
前記電気めっき層は、前記下地電極層の上に形成され、その表面に多数の有底開孔を有しており、
前記有底開孔は、前記下地電極層には食い込まない、
電子部品。
請求項１に記載された電子部品であって、
前記電気めっき層は、第１電気めっき層と、第２電気めっき層とを含み、
前記第１電気めっき層は、前記下地電極層の上に形成されており、
前記第２電気めっき層は、前記第１電気めっき層の上に形成されており、
前記第１電気めっき層は、前記下地電極層を前記第２電気めっき層から保護する保護膜として機能し、
前記第２電気めっき層は、前記有底開孔を有し、前記有底開孔の底部に前記第１電気めっき層の膜面が存在する、
電子部品。
請求項２に記載された電子部品であって、
前記第１電気めっき層は、前記有底開孔を有し、前記有底開孔の底部に前記下地電極層の膜面が存在する、
電子部品。
請求項２又は３に記載された電子部品であって、
前記下地電極層は、Ｃｕを主成分とし、
前記第１電気めっき層は、Ｎｉを主成分とし、
前記第２電気めっき層は、Ｓｎを主成分とする、
電子部品。
請求項１乃至４の何れかに記載された電子部品であって、前記有底開孔は、１個当たりの孔径が５×１０^-4ｍｍ²以下である、電子部品。
請求項１乃至５の何れかに記載された電子部品であって、前記外部電極層のそれぞれの表面積をＳ１とし、その表面積に占める前記有底開孔の総面積をＳ２としたとき、
（Ｓ２/Ｓ１）の百分率比が、０．１〜１０％の範囲である、電子部品。
電子部品本体と、前記電子部品本体の表面に形成された下地電極層とを含む電子部品を用意し、
前記下地電極層の上に、電気めっき工程により、電気めっき層を形成し、
前記電気めっき工程において、Ｈ₂ガス発生量をコントロールすることにより、前記電気めっき層に多数の有底開孔を形成する、
電子部品の製造方法。