JP2013206898A

JP2013206898A - チップ型電子部品

Info

Publication number: JP2013206898A
Application number: JP2012070667A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kajino; 隆楫野; Takashi Suzuki; 孝志鈴木; Shinichi Sato; 真一佐藤; Masaki Tomita; 将来冨田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】チップ型電子部品の半田付け性不良を防止する。
【解決手段】チップ型電子部品において、電子部品素体と、前記電子部品素体の外表面に形成された複数の外部電極とを備え、前記外部電極が最外層にＳｎ層を有し、該Ｓｎ層の平均粒子径が膜厚以上で、かつ結晶配向（３２１）面の相対強度が４％以上で４０％以下であることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、高密度実装に用いられる電子部品の外部電極構造に関し、詳しくは、外部電極の最外層にＳｎ層の形成されたチップ型電子部品に関する。

近年、実装の高密度化により電子部品の小型化、多端子化が進展しているが、これに伴い半田付け不良が増加する問題が生じている。これは外部電極の最外層のめっき層の厚さのばらつきが大きくなり、めっき層の厚さの薄いチップが発生することによるものである。

特に、チップ型電子部品（チップ）の０６０３サイズ以下の小型化の場合は、チップ自体の体積が小さくなるので、めっき工程におけるバレルめっきのバッチで処理するチップの数量が増え、外部電極の最外層の膜厚のばらつきが増える。また多端子品の場合は、バッチで処理する数量は同じであるが、端子の位置及び端子間の導通、不導通の違いにより同一チップ中でのばらつきが大きくなる。

外部電極の最外層のめっき層の厚みのばらつきが大きくなると、めっき層の薄いチップが発生し、めっき層が薄くなり実装時の半田の濡れ上がりが悪く半田付性が低下する。たとえば、めっき層がＮｉとＳｎからなる場合は、Ｎｉ層が薄くなると実装時に半田食われが発生し、Ｓｎ層が薄くなると実装時に厚いＮｉ−Ｓｎ合金相がＳｎ層の粒界に形成されて、半田濡れ上がり不良が発生する。

この問題を解決する為に下記文献では、４〜２００ｍｇ／Ｌの割合で遷移金属を添加したＮｉめっき液を用いてＮｉめっきを施すことによりＮｉ層の厚みのばらつきを低減し、半田食われを低減する技術が開示されている。

特開２００４−１９３１９９号公報

しかし、Ｎｉ層が厚い場合でもＳｎ層が２μｍより薄いと実装時の加熱によりＳｎ結晶の粒界に厚いＮｉ−Ｓｎ合金相が表面まで形成される。この部分は融点が高いので半田の濡れ性が悪く、この合金層で半田の濡れ上がりが止まってしまうため、半田付け不良となる半田の濡れ上がり不良が発生する。

本発明の目的は、実装時の半田の濡れ上がりが良好で半田付け不良の少ないＳｎ層を備える小型及び多端子電子部品を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電子部品は電子部品素体と、前記電子部品素体の外表面に形成された複数の外部電極とを備え、前記外部電極が最外層にＳｎ層を有し、該Ｓｎ層の平均粒子径が膜厚よりも大きく、かつ結晶配向（３２１）面の相対強度が４％以上で４０％以下であることを特徴とする。

Ｓｎ層の平均粒子径を膜厚より大きくすることで、膜における結晶粒界の単位体積に対する面積を減らし、実装時の加熱（半田付け工程の熱）により形成されるＮｉ−Ｓｎ合金相の面積を減らす効果が得られる。そして（３２１）面の配向性を抑制することで粒界に隙間がなく緻密に結晶が成長し、実装時に形成されるＮｉ−Ｓｎ合金相の厚さを減らすことができる。このため、２μｍより薄いＳｎ層を備える電子部品であっても、実装時の半田の濡れ上がりを良好にして半田付け不良となる半田の濡れ上がり不良を抑制することが出来る。

またさらに、本発明の電子部品は、Ｓｎ層の全ての結晶配向面の相対強度が５０％より小さいことが好ましい。結晶配向面の相対強度を５０％より小さくすることにより、隣り合う結晶粒の配向性がほとんど異なるＳｎ膜の構造になる。この場合は、隣り合う結晶粒の配向性が同じ場合より実装時に形成されるＮｉ−Ｓｎ合金相をさらに薄く出来、半田付性をより改善することが出来ると考えられる。

本発明によれば、実装時の半田の濡れ上がりが良好で半田付け不良の少ないＳｎ層を備える小型及び多端子電子部品を提供することが出来る。

チップ型電子部品の概略構造を示す斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。実施例１のサンプル番号１３の膜厚１．０μｍ、平均粒径１．０μｍ、結晶配向（３２１）面の相対強度が２９％の場合のＸ線回折スペクトルである。実施例１のサンプル番号１〜２４のＳｎ層の厚さが１．０μｍの結晶配向（３２１）面の相対強度と半田付け不良数の関係を示すグラフである。実施例１のサンプル番号２５〜４８のＳｎ層の厚さが２．０μｍの場合の結晶配向（３２１）面の相対強度と半田付け不良数の関係を示すグラフである。実施例１のサンプル番号４９〜７２のＳｎ層の厚さが３．０μｍの場合の結晶配向（３２１）面の相対強度と半田付け不良数の関係を示すグラフである。実施例１のサンプル番号２０のＳｎ層の厚さが１．０μｍで平均粒径が１．５μｍの場合のＳｎ層の断面写真である。実施例１のサンプル番号１のＳｎ層の厚さが１．０μｍで平均粒径が０．５μｍの場合のＳｎ層の断面写真である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。

［チップ型電子部品］
図１は、本実施形態によるチップ型電子部品の一例を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

チップ型電子部品１は、セラミックスからなる素体２と、素体２内に形成された複数の内部電極３とを含む積層体４を有し、換言すれば、素体２と内部電極３が積層された単位構造１０を少なくとも１つ備えたものである。より具体的には、積層体４の一方の表面に露出した端部を有する内部電極３と、積層体４の他方の表面に露出した端部を有する内部電極３とが交互に積層されている。積層体４の両表面には、それらの表面を覆うように下地電極５が設けられており、各下地電極５は、積層体４の一方の表面から露出した内部電極３の群、あるいは積層体４の他方の面から露出した内部電極３の群に電気的に接続されている。チップ型電子部品１の下地電極５の表面に、さらに、電気めっきにより端子電極７が形成される。これらの端子電極７と、例えば、配線基板上の電極とが半田等により接合される。言い換えると、チップ型電子部品１は、素体２の外表面に端子電極７と端子電極７の外部電極が形成されている。

チップ型電子部品１の素体２のセラミックスには、チップインダクター等の場合ではＮｉＣｕＺｎ系等のフェライト材料が用いられ、チップコンデンサ等ではチタン酸バリウム等の誘電体材料が用いられる。またチップバリスタ等ではＺｎＯ等の半導体材料が用いられる。

他の例として、チップ型電子部品１の素体２樹脂を用いる場合も挙げられる。その例として、低ε高Ｑ樹脂を用いた高周波用高Ｑチップコイル等が挙げられる。素体２が樹脂とセラミックスの混合体の例としては、前記高周波用高Ｑコイルで樹脂にフェライト粉を混合してインダクタンス値を調整したものが挙げられる。また素体２が樹脂と金属粉の混合体の例としては、樹脂にＮｉ微粉もしくはカーボン微粉を混合したポリマーＰＴＣが挙げられる。

素体２にセラミックスを用いた電子部品に関しては、特に小型化及び多端子化のトレンドが顕著である。小型化に関してはチップコンデンサ、チップコイル、チップバリスタで０４０２形状さらには０２０１形状のサイズも開発が進んでいる。また多端子化に関しては１６０８形状で１０端子の積層フィルターが製造されており、１００５形状で１０端子の製品も開発中である。以上のように素体がセラミックスのチップ型電子部品は小型化、多端子化が顕著であり、この場合は特にＳｎめっき厚のばらつきが大きくなり、Ｓｎめっき厚の薄いチップが発生して半田付け性不良が発生する可能性が大きくなるので、本発明の効果が顕著であり、以下この場合について説明する。

内部電極３には、素体２との間での確実なオーミック接触を可能とする観点から、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＡｌを主成分とする材料が用いられるが、特に材料に限定はない。

下地電極５は、例えば、積層体４の表面への導電性ペーストの塗布および焼成により得られる。下地電極５を形成するための導電性ペーストとしては、主として、ガラス粉末（フリット）と、有機ビヒクル（バインダー）と、金属粉末とを含むものが挙げられ、導電性ペーストの焼成により、有機ビヒクルは揮散し、最終的にガラス成分および金属成分を含む下地電極５が形成される。なお、導電性ペーストには、必要に応じて、粘度調整剤、無機結合剤、酸化剤等種々の添加剤を加えてもよい。例えば、下地電極５は、金属成分としてＡｇ、Ｃｕ、および、Ｚｎを含むことが好ましい。

各端子電極７は、例えば、下地電極５側から積層形成されたＮｉ層７ａおよびＳｎ層７ｂを含む２層構造を有する。言い換えると、外部電極がＳｎ層７ｂを再外層に有している。Ｎｉ層７ａは、実装時に溶融状態の半田と下地電極５との接触を防止して、半田食われを防止するものである。その厚さは例えば２μｍ程度である。Ｎｉ層７ａを厚くするほど半田食われは抑制できるが生産性は低下する。またＮｉ層７ａを電気めっき法で形成する場合は、層を厚くすると応力が増大し、Ｎｉ層７ａと下地電極５との間、もしくは下地電極５と素体２との間で剥離が発生する場合がある。この状態で実装を行うと剥離部分から半田が侵入して下地電極５に容易に達するので、半田食われは大きくなる傾向になる。

Ｎｉ層７ａには、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓの少なくとも１種を４×１０^−８ｍｏｌ／ｇ〜７×１０^−６ｍｏｌ／ｇを含むことが好ましい。これによりＮｉ層７ａが緻密になり、半田食われ耐性が向上するため、より薄い層厚で半田耐熱、及び耐湿負荷試験等の長期信頼性が優れるチップ型電子部品となる。また高速でめっきを行っても所定の層構造を形成出来、量産性の面からも好ましい。

添加量が４×１０^−８ｍｏｌ／ｇ以下の場合は結晶の緻密化が、高速でめっきを行なった場合に、不十分になる傾向がある。また７×１０^−６ｍｏｌ／ｇ以上の場合は添加元素が多い異相がＮｉ層７ａ中に形成されて、この部分の半田食われが速いので、全体の半田食われが大きくなる傾向にある。

また、さらにＰ、Ｂが含まれると、より半田食われを抑制する効果が得られる。Ｐの場合は３〜５００ｐｐｍ、Ｂの場合は０．８〜３０ｐｐｍが好ましい範囲である。

Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓのＮｉ層７ａ中への添加は、電気めっき法でＮｉ層７ａを形成する場合は、例えばＮｉめっき液中にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓの水酸化物、塩化物、硫酸塩等を添加することで行われる。ここでめっき層中のＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓの元素量は、めっき液中のＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓとＮｉの比率とは異なり、めっき装置の形状、めっき液温度、ｐＨ、めっき電流値、めっき液攪拌の状態、メディアの種類及び量、チップの種類及び量、アノードの種類及び量、アノードの配置等、めっきの諸条件に依存する。この為に、めっきの諸条件決定後にＮｉ層中のＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓの元素量を実測して所定の範囲に合わせ込めばよい。

Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓの種類は、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉが水酸化物、塩化物、硫酸塩が容易に入手出来、また添加の効果も確実なので好ましい。この中でもＮａがコスト面からも、信頼性の点からも最も好ましい。

Ｓｎ層７ｂは、半田の濡れ性を向上させる機能を有するものであり、外部電極の最外層に形成され、その厚さは例えば２〜１０μｍ程度とされる。Ｓｎ層７ｂが２μｍよりも薄くなると、通常は半田濡れ性が低下し、半田付け性不良が生じるが、本実施形態ではＳｎ層７ｂの配向性及び結晶粒径を制御することでＳｎ層７ｂ厚が２μｍ以下でも良好な半田付け性が得られるものである。特に、Ｓｎ層７ｂは、量産性の観点からめっき法により形成されるＳｎめっき層であることが好ましい。

Ｓｎめっき液には、ｐＨが１２以上のアルカリ性Ｓｎめっき液（Ｓｎ酸塩浴）、ｐＨが２以下の酸性Ｓｎめっき液、ｐＨが４〜５の中性Ｓｎめっき液があるが、セラミックスの素体２は耐薬品性に課題がある場合が多く、強アルカリ、強酸ともに素体が腐食されるので中性のＳｎめっき液が好ましい。

中性Ｓｎめっき液の組成の例として、Ｓｎ塩としてメタンスルホン酸Ｓｎを４０〜６０ｇ／Ｌ、導電塩としてメタンスルホン酸アンモニウムを３０〜５０ｇ／Ｌ、キレート剤としてグルコン酸ナトリウムを１５０〜２５０ｇ／Ｌ及び光沢剤を適量添加し、アンモニアでｐＨを４に調整したものが挙げられる。

本実施形態によれば、Ｓｎ層７ｂの結晶配向（３２１）面の相対強度が４％以上で４０％以下であることが好適である。このためＳｎ層７ｂの半田濡れ性が向上し、Ｓｎ層７ｂの厚さが２μｍでも良好な半田付け性が得られる。さらには、１μｍ以下でも良好な半田付け性が得ることができる。

ここで相対強度は、次のように定義する。Ｘ線をＳｎ層７ｂの垂直方向から入射し測定する。Ｘ線源はＣｕのＫα線を用いる。次に２θが１５°〜１０５°までの回折パターンを評価し、Ｓｎの（１１０）、（２００）、（１０１）、（２２０）、（２１１）、（３０１）、（１１２）、（３２１）、（４２０）、（４１１）、（３１２）、（５０１）、（３３２）、（４４０）、（５２１）面のピーク強度を求め、ピーク強度の総和を算出する。ピーク強度は個々のピークの最大値とする。個々のピーク強度を前記総和で除して％表示したものを各ピークの相対強度と定義する。

ピーク強度は、同一サンプルでも測定を繰り返すと１０％以上変化するが、ピークの相対強度の変化は５％未満であり、配向性の指標として好ましい。結晶面はＸ線源がＣｕのＫα線の場合に、ブラッグの法則、Ｓｎの格子定数（ａ＝５８．３１２ｎｍ、ｃ＝３１．８１９ｎｍ）を考慮した場合に２θが１０５°以下で出現するＳｎの結晶面である。

半田濡れ性向上のメカニズムは次のように考えられる。Ｓｎ層７ｂは、Ｓｎ結晶粒を有する。このときのＳｎ結晶粒の粒界にはＮｉ−Ｓｎ合金相が存在するが、この部分は半田に対する濡れが悪く、この層が厚くなると、実装時に半田の濡れ上がりがこの部分でとまり、Ｓｎ層７ｂ全体の半田に対する濡れ性が低下して、半田付け性不良が発生する。結晶配向（３２１）面に配向したＳｎ層７ｂは粗雑であり、実装時に形成される粒界のＮｉ−Ｓｎ合金相が厚く形成されやすい。よって、Ｓｎ層７ｂにおいて（３２１）面の配向を少なくすることは、Ｓｎ膜が緻密化し実装時に形成される粒界のＮｉ−Ｓｎ合金相が薄くなり、半田付け性を改善することが出来る。

Ｓｎ層７ｂがめっき法により形成されるＳｎめっき膜（層）の配向性の制御は、下地層の種類や配向性、めっき液の主組成、添加剤の種類及び量、前処理方法、めっき液のｐＨ及び温度、めっき液の攪拌状態、めっき電流の変更等で行うことができる。例を挙げると、Ｎｉめっき後水洗を行い、部品を乾燥してからバレル研磨処理を行い、その後にベンザルコニウム塩系の光沢剤を添加したＳｎめっき液でめっきを行うとＳｎめっき膜の（３２１）面の配向が強くなる。さらに、Ｎｉめっき後に水洗を行い、その直後にＳｎめっきを行う場合は、Ｓｎめっき膜の配向性は添加剤の量に依存しない。この現象のメカニズムの詳細は不明であるが、バレル研磨により下地層が緻密化され、その表層の配向性が変化し、Ｓｎめっき初期の添加剤の効果が変化することによると考えられる。また、（３２１）面の相対強度が４％よりも小さいと半田付け不良が１００個中１〜２個程度の少ない割合で発生する。これは他の結晶面の配向性が大きい面が現れることによると考えられる。

また、本実施形態によれば、Ｓｎ層７ｂの平均粒径が膜厚よりも大きいこと、言い換えると、膜厚み方向よりも面方向に大きい粒子形状が好適である。こうすることにより、結晶粒は膜厚の方向にほぼ柱状に形成されており、Ｓｎ層７ｂの単位体積当たりの粒界の面積を減らすことが出来る。これにより実装時に形成されるＮｉ−Ｓｎ合金相の面積を減らすことが出来る。

Ｓｎ層７ｂの平均粒径は次のようにして測定する。まず膜（Ｓｎ層７ｂ）を断面研磨してＡｒイオンを照射し、粒界の形状を明確にする。次に各結晶粒断面の面積を算出し、これと同じ面積の円の直径を結晶粒の粒径とする。１００個以上の結晶粒の粒径を平均したものに統計因子１．２７を乗じた値を平均粒子径とする。

Ｓｎ層７ｂをめっき法により形成するＳｎめっき膜の場合、Ｓｎめっき膜の平均粒径の制御は、めっき液の主組成、添加剤の種類及び量、前処理方法、めっき液のｐＨ及び温度、めっき液の攪拌状態、めっき電流の変更等で行うことができる。例を挙げるとめっき電流を大きくすると結晶の平均粒子径は大きくなる。

端子電極７において、各層の好適な厚さは、次の通りである。下地電極４の厚さは、５〜３０μｍであると好ましく、１０〜２０μｍであるとより好ましい。また、Ｎｉ層７ａの厚さは、１〜５μｍであると好ましく、２〜３μｍであるとより好ましい。さらに、Ｓｎ層７ｂの厚さは、通常は２〜１０μｍであると好ましく、３〜６μｍであるとより好ましいが、本実施形態では１〜１０μｍが好ましく１〜２μｍであるとより好ましい。

本発明の内容を実施例及び比較例を参照してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
セラミック素体であるチタン酸バリウムを主組成とした０４０２サイズのコンデンサチップの内部電極露出面にＡｇペーストを塗布して焼成し、下地電極を形成した。次に上記チップの下地電極上に電気めっきにより厚さ２μｍのＮｉ層、及び厚さ１、２、３μｍのＳｎ層を形成し端子電極を付与（つまり、素体表面に最外層にＳｎ層を有する外部電極を付与）し、チップ型電子部品としてのコンデンサチップを得た。

Ｎｉめっき液組成は、スルファミン酸Ｎｉの４水和物４００ｇ／Ｌ、ほう酸３０ｇ／Ｌ、塩化ナトリウム５ｇ／Ｌ及び塩化Ｎｉ６０ｇ／ＬでありｐＨ４．５、温度６０℃でめっきを行った。Ｓｎめっき液組成はメタンスルホン酸Ｓｎを５０ｇ／Ｌ、メタンスルホン酸アンモニウム４０ｇ／Ｌ、グルコン酸ナトリウム２００ｇ／Ｌにベンザルコニウム塩系の光沢剤を適量添加したものであり、ｐＨ４．５、温度２５℃でめっきを行った。Ｓｎめっきでは電流値を調整して平均粒子径の異なるサンプルを作成し、また、Ｎｉめっき後水洗を行い、部品を乾燥してからバレル研磨処理を行い、その後に光沢剤の量を調整してＳｎめっきを行いＳｎ層の結晶配向（３２１）面の相対強度が異なるサンプルを作成した。平均粒子径は各膜厚で膜厚と同じ値、及び膜厚０．５、１．０、１．５μｍの３水準に調整した。結晶配向（３２１）面の相対強度は膜厚及び平均粒子径の各水準で２、４、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０％を目標に調整した。調整したサンプルは、目標値の＋２％〜―２％の範囲に調整できたことを確認した。

次に各水準のサンプルのそれぞれの中からランダムに１００個のコンデンサチップを抜き取り、各コンデンサチップにＰＣＴ試験条件（１２１℃２気圧、湿度１００％）で５０時間処理を行った。その後、各コンデンサチップに組成がＳｎ９６．５重量％、Ａｇ重量３％、Ｃｕ重量０．５％の鉛フリー半田でこれらのコンデンサチップを２６０℃のリフロー炉を用いてプリント基板に実装し、半田付け性の評価を実施した。評価は、半田の側面端子での濡れ上がりが、チップ高さの７０％以下のものを半田付け不良チップと判定しその個数を測定した。

Ｓｎめっき膜（Ｓｎ層）の厚さが１μｍのサンプル番号１〜２４の評価結果を表１及び図４に、２μｍの厚さのサンプル番号２５〜４８の結果を表２及び図５に、３μｍの厚さのサンプル番号４９〜７２の結果を表３及び図６に示す。

サンプル番号の数字の前の「＊」は、比較例であることを示す。

実施例１のサンプル番号９のＳｎ層が膜厚１μｍで平均粒径１．０μｍのコンデンササンプルの結晶配向（３２１）面の相対強度が６９％の各面方位の相対強度を表４に示す。そして、実施例１のサンプル番号１３のＳｎ層が膜厚１μｍで平均粒径１．０μｍのコンデンササンプルの結晶配向（３２１）面の相対強度が２９％のＸ線回折スペクトルを図３に、各面方位の相対強度を表５に示す。

表中の「−」は、概等面のピークが確認されなかったことを示す。

実施例１のサンプル番号２０のＳｎ層が膜厚１．０μｍで平均粒径１．５μｍのコンデンササンプルのめっき膜（Ｓｎ層）の断面を図７に示す。そして、実施例１のサンプル番号１のＳｎ層が膜厚１．０μｍで平均粒径０．５μｍのコンデンササンプルのめっき膜（Ｓｎ層）の断面を図８に示す。

表１〜３及び図３〜５より結晶配向（３２１）面の相対強度を４０％以下にすると、半田付け性不良の発生を低減出来ることが分かる。またＳｎの平均粒子径を膜厚より大きくすることでさらに半田付け性不良を抑えられ、膜厚が１μｍの場合でも不良の発生をゼロに出来る。

Ｓｎ層において、結晶配向（３２１）面の相対強度が４０％より大きい場合は、チップコンデンサにおいて急速に半田付け性不良が増加することが確認された。つまり、Ｓｎ層の結晶配向（３２１）面は、半田濡れ性が悪いということが判る。言い換えると、この場合は、半田濡れ性が悪い（３２１）面が面積として多く占めるため、半田付け性不良が増加したと推測される。

一方、相対強度が４０％以下の場合は、半田付け性不良はほとんど認められなかった。これは、半田付け性不良に影響する半田の濡れ上がりが悪い結晶配向（３２１）面がＳｎ層表面で出ている領域（結晶配向（３２１）面の部分）は、他の結晶配向の面である半田の濡れ上がりが良い面で囲まれる構造をとりやすくなる。このため、結晶配向（３２１）面の部分は、その面の周囲部の半田の濡れ広がりの効果によって、濡れることが出来き、半田付け性不良が生じない結果を得ることができるのである。

さらに、Ｓｎ層の平均粒子径が膜厚以上であることの効果は、結晶配向（３２１）面の相対強度が４０％より大きい場合よりは小さいが、さらに４０％以下の場合は非常に有効であり、結晶配向面との相対強度のコントロールによる効果との単なる加算ではなく、相乗効果があることが解る。

図７に実施例１のサンプル番号２０のＳｎ層（７ｂ）の断面写真を示す。図７では、Ｎｉ層（７ａ）と、平均粒子径が膜厚以上（膜厚に対して面方向に大きな粒子形状）で構成されるＳｎ層（７ｂ）、さらにその間にＮｉ−Ｓｎ合金相（７ｃ）が確認された。

図８に実施例１のサンプル番号１のＳｎ層（７ｂ）の断面写真を示す。図８では、Ｎｉ層（７ａ）と、平均粒子径が膜厚より小さく（膜厚に対して面方向が小さい粒子形状）、厚さ方向に複数の結晶粒が存在しているのが確認された。さらに、Ｎｉ−Ｓｎ合金相（７ｃ）が不連続でＮｉ層（７ａ）とＳｎ層（７ｂ）の界面付近で確認された。これは、さらに厚さ方向に複数の結晶粒で構成されるＳｎ層（７ｂ）、さらにその粒の間にＮｉ−Ｓｎ合金相（７ｃ）が多数確認された。このＮｉ−Ｓｎ合金相（７ｃ）は、半田濡れ性を低下させる影響がある。つまり、平均粒子径が膜厚以上で構成されるＳｎ層（７ｂ）に比べ、平均粒子径が膜厚より小さいＳｎ層（７ｂ）では、Ｎｉ−Ｓｎ合金相（７ｃ）が多く、半田付け性へ影響したものである。つまり、Ｓｎ層（７ｂ）における平均粒子径を制御することによって、半田付け性が向上することができることがわかった。

言い換えると、Ｓｎ層（７ｂ）の平均粒子径のコントロールにより半田付け性が改善されるメカニズムは次のように考えられる。平均粒子径が膜厚より大きい場合は、図７に示すようにほとんどの厚さ方向には一つの結晶粒しかない。しかし、平均粒子径が膜厚より小さい場合は図８にあるように、厚さ方向に複数の結晶粒が存在し、粒界の総面積が増える。これに伴い実装時に形成されるＮｉ−Ｓｎ合金相（７ｃ）の面積も増えるので半田付け性が低下すると考えられる。

また、Ｓｎ層（７ｂ）における（３２１）面の配向が４％よりも小さいと半田付け不良が１００個中１〜２個程度の個数で発生する。これは他の結晶面で配向性が大きくなる面が現れ、隣り合う結晶粒の配向性が同じ場合が増えるが、この場合は実装時に粒界に形成されるＮｉ−Ｓｎ合金相（７ｃ）が厚くなるとこによると推察される。

［実施例２］
Ｓｎ層の厚さを２μｍ、平均粒径を２．５μｍ、結晶配向（３２１）面の相対強度を２０％に固定して結晶配向（１０１）、（２２０）、（２１１）面の相対強度を１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０％に変えた以外は、実施例１と同様にサンプルを各１００個作製した。結晶配向の調整は光沢剤の種類と量を調整して行った。結晶配向（１０１）面の相対強度を上げるときにはポリオキシエチレンアルキル硫酸塩系の光沢剤を添加し、以下結晶配向（２２０）面の相対強度を上げる場合はシンナムアルデヒド系添加剤、結晶配向（２１１）面の相対強度を上げる場合はノニルフェニルエーテル系の添加剤を増量した。また結晶配向（３２１）面の相対強度の調整はベンザルコニウム塩系の光沢剤の量を変えて行った。

次に、これらのサンプルにＰＣＴ試験条件（１２１℃２気圧、湿度１００％）で２００時間処理を行ない、その後、半田付け性を実施例１と同じ方法で評価した。結果を結晶配向（１０１）、（２２０）、（２１１）面の相対強度と半田付け不良数の関係として表６、７、８に示す。

相対強度が５０％以上の主配向面がある場合は（３２１）面の相対強度が２０％で結晶粒径が平均膜厚よりも大きくても、ＰＣＴ試験を２００時間という過酷な環境下では、半田付け性の不良が発生する傾向にあることが分かった。これは主配向面が存在する場合は、隣り合う結晶粒が同じ場合が増え、この場合は粒界の緻密性が比較的低くなるため、より過酷な環境下で半田付け性が低下したと考えられる。

以上のように、本発明に係るチップ型電子部品は、外部電極の最外層のＳｎ層が薄くても半田付け性が良好であり、小型部品及び多端子部品の接合信頼性の向上に有用である。

１、９・・・セラミック積層電子部品
２・・・素体
３・・・内部電極
４・・・積層体（焼結体）
５・・・下地電極
７・・・端子電極
７ａ・・・Ｎｉ層
７ｂ・・・Ｓｎ層
７ｃ・・・Ｎｉ−Ｓｎ合金相
１０・・・単位構造

Claims

電子部品素体と、前記電子部品素体の外表面に形成された複数の外部電極とを備え、前記外部電極が最外層にＳｎ層を有し、該Ｓｎ層の平均粒子径が膜厚以上で、かつ結晶配向（３２１）面の相対強度が４％以上で４０％以下であることを特徴とするチップ型電子部品。
前記Ｓｎ層の全ての結晶配向面の相対強度が５０％より小さいことを特徴とする請求項１に記載のチップ型電子部品。