JP3341534B2 - チップ型電子部品およびその製造方法 - Google Patents

チップ型電子部品およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は素子の両端面に端子電極
を有するチップ型電子部品およびその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、積層セラミックコンデンサ(以降
チップコンデンサと記載する)を代表とする片方の端子
外部電極が5面を有する電子部品は軽薄短小化が進み、
その寸法として長さL1.0mm、幅Wと高さTが0.5
mmの1005タイプが生産・販売されており、高密度実
装化に対応している。その端子外部電極(以降外部電極
と記載する)は、端面と側面及び上、下面の15面を有
する電子部品の構造並びに製造方法についてチップコン
デンサを例に説明する。図16は従来のチップコンデン
サの斜視図である。図16において、1はセラミック素
体の上面、2はセラミック素体の側面で1と2に見かけ
上の区別はほぼない。3は外部電極上面、4は外部電極
側面で3と4に着かけ上の区別はほぼない。5は外部電
極端面である。図17は従来のチップコンデンサの断面
図である。6は内部電極で7は端子メッキ下地電極(以
降メッキ下地電極と記載する)、8はNiまたはCuで
形成される中間電極である。この中間電極8が二層にな
っている場合もある。9はSnまたはSn合金で形成さ
れる最外層電極である。また、このチップコンデンサは
図18のフローチャートで示す工程で製造されている。
まず、セラミック素体にメッキ下地電極7を塗布・焼付
(21),(22)で形成し、中間電極8及び最外層電
極9を電解バレルメッキまたは無電解メッキによって形
成し(23),(24)、特性及び外観を選別・包装し
(25),(26),(27)出荷している(よって、
セラミック素体の上面1と側面2及び外部電極上面3と
側面4に区別はほぼない)。
【0003】以上のように構成されたチップコンデンサ
について、その実装方法のうちリフロー半田付方法を簡
単に説明する。図19は実装基板のモデル図で、アルミ
ナまたは樹脂形成された基板10のランド11にクリー
ム半田12を塗りチップコンデンサ14を並べ外部から
の熱でクリーム半田12を溶かし、その半田が図20の
ように上部に濡れ上がることによって半田付けされるリ
フロー半田付方法により実装していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この構成によると、チ
ップコンデンサを基板10に実装する際すべてが図20
に示すように、チップコンデンサ14両端にほぼ対称な
フィレット13が形成され、半田付けされるというわけ
ではなく、実装時の諸条件(下面の熱を基板10の熱容
量や基板10や他の部品による輻射熱による影響など)
やチップコンデンサ14の寸法との兼ね合いによって図
21に示すように、チップコンデンサ14が片側に起き
上がるマンハッタン現象が発生するという問題点を有し
ていた。
【0005】この現象は、端面から上面に半田が濡れ上
がるとき半田のチップコンデンサ12に対する張力の左
右のバランスに差が生じ、チップコンデンサ12の重力
を上回ることにより生じるものである。
【0006】そこで本発明は端面から上部への半田の濡
れ上がりを抑制し、マンハッタン現象の発生しないチッ
プ型電子部品を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のチップ型電子部品は、素子と、この素子の端
面に設けた少なくとも三層からなる端子電極を備え、前
記端子電極は中間層をNiあるいはCuを用いて形成
し、最外層をSnあるいはSn合金(但しNi,Cuは
非含有)を用いて形成したものであり、前記端子電極表
面の一部に中間層と前記最外層を構成する金属の合金を
有するものである。
【0008】
【作用】この構成によると、端子電極表面に半田に対し
て濡れの悪い部分と良い部分ができることにより、チッ
プ型電子部品を基板に実装する際、半田の濡れ上がりに
よる左右の力の差を少なくすることができ、その結果マ
ンハッタン現象の発生を防ぐことができる。
【0009】
【実施例】(実施例1)以下、本発明の特に請求項1について 図面を参照しなが
ら、チップコンデンサを例に説明する。
【0010】図1は本実施例におけるチップコンデンサ
の斜視図で、図2はその断面図であり、図3は本実施例
におけるチップコンデンサの製造工程図である。
【0011】まず、誘電体層41と内部電極42とを交
互に積層した素体43を作製し(21)、この素体43
の内部電極42の露出した両端面とこの両端面に続く側
面と上、下両面の一部の計5面にAgを塗布(22)、
焼付け(23)てAg電極44を形成した。次に、この
Ag電極44上にNiメッキ(24)、Snメッキ(2
5)の順に行い、中間層45と最外層46とを形成し
た。このときSnメッキ(25)は、外部電極の表面に
部分的にNiとSnの合金部分を形成するために、均一
にメッキを行うための薬品(光沢剤)を用いずに、均一
性の悪いメタンスルホン酸をベースとするメッキ液を用
いて行った。次いで特性および外観選別(26),(2
7)した後に、乾燥機の耐熱性容器に入れて熱処理(2
8)を行った。
【0012】この熱処理(28)を行うことにより、S
nメッキの厚みの薄い部分に、中間層45のNiが拡散
し、Snよりも半田付け性の劣るSn−Niの金属間化
合物47を形成できる。
【0013】(実施例2) 以下、本発明の特に請求項2について図面を参照しなが
ら説明する。図4は本実施例におけるチップコンデンサ
の斜視図、図5はその断面図、図6はこのチップコンデ
ンサの製造工程図である。
【0014】実施例1と同様にして、素体43を作製し
(21)、両端面とこの両端面に続く側面と上、下両面
の一部の計5面にAgを塗布(22)、焼付け(23)
てAg電極44を形成した。次に、このAg電極44上
にNiメッキ(24)、Snメッキ(25)の順に行
い、中間層45と最外層46とを形成した。このときS
nメッキ(25)は、チップコンデンサを実装する基板
に接する面を基準にして、チップコンデンサの高さの1
/3より高い部分に部分的にNiとSnの合金部分を形
成するために、アルカノールスルホン酸をベースとする
液に光沢剤を入れて均一性の良いメッキとなるようにし
た。
【0015】次いで、特性および外観選別(26),
(27)した後に、図7に示すように包装機の整列治具
48に配置して、アイロン49でチップコンデンサの上
面から熱処理(29)を行うことによって、熱を加えら
れた部分の中間層45のNiが最外層46のSn側に拡
散して、Snよりも半田付け性の劣るSn−Niの金属
間化合物47を形成した。
【0016】このチップコンデンサは基板に実装する
際、上部の半田濡れ性が悪くなることにより、フィレッ
ト形成の際の張力をできるだけ小さく、かつ実装後の温
度サイクルなどによる外部電極とフィレットのはがれに
よる信頼性を維持することができる。
【0017】(実施例3) 以下、本発明の特に請求項3について図面を参照しなが
ら説明する。図8は本実施例におけるチップコンデンサ
の斜視図、図9はその断面図、図10はこのチップコン
デンサの製造工程図である。
【0018】実施例2と同様にして、素体43を作製し
(21)、両端面とこの両端面に続く側面と上、下両面
の一部の計5面にAgを塗布(22)、焼付け(23)
てAg電極44を形成した。次に、このAg電極44上
にNiメッキ(24)、Snメッキ(25)の順に行
い、中間層45と最外層46とを形成した。このときS
nメッキ(25)は、チップコンデンサを実装する基板
に接する面を基準にして、チップコンデンサの高さの1
/3より高い部分に部分的にNiとSnの合金部分を形
成するために、アルカノールスルホン酸をベースとする
液に光沢剤を入れて均一性の良いメッキとなるようにし
た。
【0019】次いで、特性および外観選別(26),
(27)した後に、図11に示すように捺印機の整列治
具51に上面にUV硬化樹脂で捺印50したチップコン
デンサ53を配置し、UV光源を含む熱源52でチップ
コンデンサ53の上面から熱処理した。部分的に熱を加
えることにより、熱を加えられた部分の中間層45のN
iが最外層46のSn側に拡散して、Snよりも半田付
け性の劣るSn−Niの金属間化合物47を形成すると
ともに、チップコンデンサ53の上、下面を区別するた
めのマーキングを行った。
【0020】このマーキングを行うことにより実装時に
半田濡れ性の悪い面を上部にセットしやすくなり実装が
うまく行く。
【0021】なお、ここで用いるUV硬化樹脂は165
℃で硬化するものを用いなければならない。
【0022】(実施例4) 以下、本発明の特に請求項4について図面を参照しなが
ら説明する。図12は本実施例におけるチップコンデン
サの斜視図、図13はその断面図、図14はこのチップ
コンデンサの製造工程図である。
【0023】実施例2と同様にして、素体43を作製し
(21)、両端面とこの両端面に続く側面と上、下両面
の一部の計5面にAgを塗布(22)、焼付け(23)
てAg電極44を形成した。次に、このAg電極44上
にNiメッキ(24)、Snメッキ(25)の順に行
い、中間層45と最外層46とを形成した。このときS
nメッキ(25)は、部分的にNiとSnの合金部分を
形成するために、アルカノールスルホン酸をベースとす
る液に光沢剤を入れて均一性の良いメッキとなるように
した。
【0024】次いで、特性および外観選別(26),
(27)した後に、図15に示すように包装機の整列治
具48に配置して、アイロン54でチップコンデンサの
両端面から熱処理(29)を行うことによって、熱を加
えられた部分の中間層45のNiが最外層46のSn側
に拡散して、Snよりも半田付け性の劣るSn−Niの
金属間化合物47を形成した。
【0025】このチップコンデンサは端面に半田濡れ性
の悪い面を有するので、左右の力ではなく、チップコン
デンサの中心軸を中心に横に回転させる力を発生させる
ことができる。
【0026】(実施例5)以下、本発明の特に請求項5、6について図面を参照し
ながら説明する。
【0027】実施例4と同様にして熱処理工程(29)
前まで行ったチップコンデンサの両端面を紙やすりで研
磨し、最外層46のSnメッキの厚みを0.5μmにま
で削り落とし、実施例4と同様にして熱処理(29)を
行った。
【0028】(実施例6)以下、本発明の特に請求項5、6について図面を参照し
ながら説明する。
【0029】実施例4と同様にして熱処理工程(29)
前まで行ったチップコンデンサの両端面を酸化膨張剤と
水酸化ナトリウムで構成された80℃の沸騰していない
液に10秒間浸漬し、Snメッキの厚みを0.5μmに
調整したものを、実施例4と同様にして熱処理(29)
した。
【0030】また比較のために比較例7として通常にメ
ッキしたもの、比較例8として中間層45のNiメッキ
の厚みを0.5μm、最外層46のSnメッキの厚みを
0.5μmのものを実施例4と同様にして熱処理(2
9)したものを用意した。
【0031】なお、実施例1〜8までのチップコンデン
サの熱処理(29)は熱を加えた部分の表面温度が16
5℃になるようにコントロールした。
【0032】また、実施例1〜6、比較例7,8のチッ
プコンデンサの実装テスト(半田付け性、マンハッタン
不良発生率)を(表1)に示している。
【0033】
【表1】
【0034】ここで試験条件を以下に示す。
【0035】 製品 1005タイプ (長さ1.0mm*幅0.5mm*高さ0.5mm) リフロー半田付 余熱なし TOP温度 240℃ 230℃以上 5秒間 (表1)から明らかなように、実施例1〜6のチップコ
ンデンサは実装性に優れていることがわかる。
【0036】以上のように実施例によると、チップコン
デンサを実装する基板に接する面を基準にして、チップ
コンデンサの高さの1/3より高い外部電極の表面の少
なくとも一部を熱処理し、表面にNi−Snの金属間化
合物47を形成することにより、マンハッタン不良を防
ぐことができる。
【0037】なお、実施例において、中間層45と最外
層46はそれぞれ厚みが1μm以上になるように形成し
た。
【0038】また、実施例においては中間層45にNi
を用いたが、中間層45に用いる金属はSnと熱処理に
よって化合物を形成し、この化合物がSnよりも半田付
け性の劣るようになるような金属(例えばCuなど)で
あれば構わない。
【0039】さらに熱処理は金属間化合物47を形成し
たい部分にだけ加えるために一気に熱を加えたほうが望
ましく、その温度においても最外層46のSnが酸化す
る温度であればその効果が得られるが、165℃以上に
することにより短時間で、中間層45のNiが最外層4
6のSn側に拡散し合金を形成することができる。
【0040】そして実施例においてはチップコンデンサ
を例に示したが、これ以外の端面に電極を有するチップ
型セラミック電子部品や、3面のみに電極を有するチッ
プ抵抗においても同様の効果が得られる。
【0041】
【発明の効果】以上本発明によると、電極表面に半田に
対して濡れの悪い部分と良い部分ができることにより、
チップ型電子部品を基板に実装する際、半田の濡れ上が
りによる左右の力の差を少なくすることができ、その結
果マンハッタン現象の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるチップコンデン
サの斜視図
【図2】本発明の第1の実施例におけるチップコンデン
サの断面図
【図3】本発明の第1の実施例におけるチップコンデン
サの製造工程図
【図4】本発明の第2の実施例におけるチップコンデン
サの斜視図
【図5】本発明の第2の実施例におけるチップコンデン
サの断面図
【図6】本発明の第2の実施例におけるチップコンデン
サの製造工程図
【図7】本発明の第2の実施例における熱処理工程を説
明する斜視図
【図8】本発明の第3の実施例におけるチップコンデン
サの斜視図
【図9】本発明の第3の実施例におけるチップコンデン
サの断面図
【図10】本発明の第3の実施例におけるチップコンデ
ンサの製造工程図
【図11】本発明の第3の実施例における熱処理工程を
説明する斜視図
【図12】本発明の第4の実施例におけるチップコンデ
ンサの斜視図
【図13】本発明の第4の実施例におけるチップコンデ
ンサの断面図
【図14】本発明の第5の実施例におけるチップコンデ
ンサの製造工程図
【図15】本発明の第5の実施例における熱処理工程を
説明する斜視図
【図16】従来のチップコンデンサの斜視図
【図17】従来のチップコンデンサの断面図
【図18】従来のチップコンデンサの製造工程図
【図19】実装基板の斜視図
【図20】半田付後のチップコンデンサの側面図
【図21】マンハッタン不良をおこしたチップコンデン
サの側面図
【符号の説明】
43 素体 44 Ag電極 45 中間層 46 最外層 47 金属間化合物 50 捺印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/12 - 4/42

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子と、この素子の端面に設けた少なく
    とも三層からなる端子電極を備え、前記端子電極は中間
    層をNiあるいはCuを用いて形成し、最外層をSnあ
    るいはSn合金(但しNi,Cuは非含有)を用いて形
    成したものであり、前記端子電極表面の一部に中間層と
    前記最外層を構成する金属の合金を有するチップ型電子
    部品。
  2. 【請求項2】 端子電極表面に設けた中間層と前記最外
    層を構成する金属の合金は、チップ型電子部品の高さの
    1/3より高い位置に存在する請求項1に記載のチップ
    型電子部品。
  3. 【請求項3】 素子の上面にマークを設けた請求項1に
    記載のチップ型電子部品。
  4. 【請求項4】 素子の端面にメッキ下地電極を形成する
    第1の工程と、前記メッキ下地電極上にNiまたはCu
    よりなる中間層を形成する第2の工程と、前記中間層の
    上にSnあるいはSn合金(但しNi,Cuは非含有)
    からなる最外層を形成して端子電極を形成する第3の工
    程と、前記端子電極の少なくとも一部を165℃以上で
    熱処理して、前記端子電極表面にNiあるいはCuとS
    nを含む合金を形成する第4の工程とを備えたチップ型
    電子部品の製造方法
  5. 【請求項5】 第3の工程後、最外層の少なくとも一部
    を除去し、第4の工程においてこの除去した部分を熱処
    理する請求項4に記載のチップ型電子部品の製造方法。
  6. 【請求項6】 最外層の除去は、物理的研磨あるいは酸
    またはアルカリ溶液に浸漬することにより行うものであ
    る請求項7に記載のチップ型電子部品の製造方法。
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