JP4534183B2 - 電子部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基体に下地層と、当該下地層の表面に電解又は無電解めっきで形成される導体層を有する外部電極を備えた電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話に代表される移動体通信等の高周波機器の発展と普及に伴い、誘電体セラミミックを基体とした電子部品が急激に普及するようになった。
これらの電子部品はAg,Cu等からなる外部電極を有し、はんだ付けにより基板上に実装されるが、外部電極のみでははんだに溶融してしまう、あるいははんだに対し濡れ性が悪い等の問題があり、表面に被膜（導体層）を形成させるのが一般的である。被膜の種類としてはNi,Ni-P,Sn,Sn-Pb,Au等の多層あるいは単層が用いられる。この被膜形成には電解メッキ法や無電解メッキ法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのメッキ法を用いて外部電極上に金属被膜を生成した場合以下の問題点がある。すなわち、電解メッキ法を用いて金属被膜を形成する際には陰極の電流効率が１００％ではないため、メッキ液中の水を分解し水素ガスを生じる。この水素ガスの一部分はメッキ膜中に取り込まれる。メッキ膜中に水素ガスが取り込まれると金属被膜の密度が減少し電気抵抗が増大するばかりでなく、はんだ付け時に熱により水素が放出され、はんだ中に吸蔵されるため脆い合金を形成する。このため、実装基板と電子部品との端子密着強度が著しく劣化する。無電解メッキ時においても還元剤が酸化される反応に伴い水素を発生するため同様の現象が発生する。
また、電解メッキ法ではセラミックの基体に形成された外部電極に電導させる必要があるために一般に安価な鉄を主成分とする金属球をチップ部品と混合し金属球を介して外部電極に導電させることで外部電極にめっきを施す方法が広く用いられている。この場合、金属球中のFeがメッキ液中に溶出し、メッキ時に金属被膜と共に析出する。鉄球にはニッケルメッキ等を施す場合もあるが、この場合でもニッケルメッキのピンホールから鉄成分がメッキ液中に溶出し、同様の現象が起こる。このようにメッキ被膜に溶出した鉄はメッキ被膜組織を荒くし、はんだ濡れ不良を引き起こすばかりではなく、時間の経過と共に酸化するため端子の劣化を招く。
そこで本発明の目的は、端子密着強度およびはんだ濡れ性に優れた電子部品を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セラミック基体に複数の外部電極を有する電子部品であって、前記外部電極はセラミック基体に形成される下地層と、当該下地層の表面に形成される導体層からなり、前記導体層はＮｉめっき膜とはんだめっき膜を含み、前記Ｎｉめっき膜は、バレル中にＳｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉのいずれかを主成分としたダミーボールとともに投入されたセラミック基体の下地層に、ラウリル硫酸ナトリウムを界面活性剤として添加したＮｉめっき液中で、０．１〜０．５Ａ／ｄｍ ２ の電流密度で電解めっきして形成され、前記はんだめっき膜はバレル中にＳｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉのいずれかを主成分としたダミーボールとともに投入されたセラミック基体の前記Ｎｉめっき膜の上層に形成され、前記導体層中の水素の含有量が０．０５ｗｔ％以下であり、Ｆｅ成分が１ｗｔ％以下であることを特徴とする電子部品。
【０００５】
【発明の実施の形態】
上記問題を解決するために様々な検討を行った結果、以下の方法でメッキ金属被膜を形成することにより問題が解決されることが分かった。つまり、電解メッキ法でメッキを行う際には電流効率を極力向上させるために、電流密度0.1〜0.5A/dm2でメッキすることとすると導体層中の水素の含有量が０．０５ｗｔ％以下とすることが出来る。電流密度が0.1 A/dm2未満であると、析出速度が非常に遅く経済的ではなく、かつ浴中の不純物成分が優先的に析出するため適切な金属被膜が得られない。また、浴中にはラウリル硫酸ナトリウムのような界面活性剤を添加することが望ましい。界面活性剤を添加することにより、表面張力が減少しメッキ浴中で発生した水素の気泡が外部電極より離れやすくなり、大気中に出て行きやすくなる。
添加量は添加剤の種類と浴種によって決まるが0.05g/L程度が望ましい。添加量がこれよりも少ないと充分な効果が期待できず、多すぎると添加剤が無駄になるばかりでなく液面が泡立ち作業の妨げとなる。また、この時使用するときのダミーボールはＦｅ以外の金属、例えばＳｎ,Cu,Ni,Ti等の金属を主成分とする金属球を用いることが望ましい。Feを主成分とするダミーボールを用いるとめっき浴中にFeが溶出する原因となる。
また、無電解めっきで金属皮膜を形成する場合は還元剤の量を極力少なくしなければならない。還元剤は金属被膜の析出に不可欠であるが、反応の際に水素ガスを発生し、その水素ガスが金属被膜中に取り込まれる。例えば、無電解Niめっきでは一般に次亜燐酸ナトリームが還元剤として用いられるがその添加量は５０ｇ／Ｌ以下が望ましい。また、無電解めっき法であっても界面活性剤を添加して水素の吸着を防止することが望ましい。
このようにして得られた金属皮膜は水素の含有量が0.05wt%以下で、Feの含有量が１ｗｔ％以下である。水素の含有量が0.05wt%よりも多いとはんだ付け時に水素が放出され、はんだ中に取り込まれ、脆い合金を形成する。またFe量が１wt%よりも多いと時間の経過と共に端子が劣化し、濡れ性不良等の不具合を生じる。
【０００６】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例についてチップ型セラミック部品を例として説明する。まず、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシートを作製した。このセラミックグリーンシートの表面に、主にAgを主成分とする電極用ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、内部電極を形成した。ここで各グリーンシートに形成した内部電極は、パターンが異なるため、後で内部電極と外部端子を電気的に接合させたときに、導通性の異なる外部端子ができる。これらのそれぞれの印刷パターンの異なる内部電極を形成したセラミックグリーンシートを複数枚数積層して圧着し、積層体ブロックを得た。この積層体ブロックを積層方向に切断し、チップ状の積層体を作製した。このチップ状の積層体を、空気中で９００℃、１時間焼成して、チップ型セラミックとし、側面に内部電極が露出するようにバレル研磨を行った。続いてチップ型セラミックの側面にAgを主成分とする外部端子を形成させ、内部電極と電気的に接合させた。この外部端子上に、一般的に使用されているワット浴成分のニッケルメッキ浴で、メッキを行い、２〜３μｍのニッケルメッキ膜を形成させて試料チップとした。
以上の操作により作製した試料チップの外部端子にNiおよびはんだめっきを施した。
直径の平均粒径が0.6mm、のSnを主成分としたダミーボール１リットルと前記述の試料を１０００個をバレルに投入した。これらを前処理の後、Ｎiめっきを施した。
Niめっき液中にはラウリル硫酸ナトリウムを0.05g／Ｌを添加した。電流密度は0.1A/dm2
とし、めっき時間は９０分とした。さらに、Niめっき後に水洗しはんだめっきを行った。
はんだめっき電流は0.1A/dm2とし、めっき時間は９０分とした。
このように電解めっき法で作成した金属被膜の膜厚を蛍光Ｘ線膜厚計で測定したところNi３〜５μm、はんだめっき４〜５μmであった。
このようにして作成した試料を、SEM-EDXにて金属皮膜中のFe量の分析を行った後、強度試験を行った。また、６００℃に加熱し、その時に金属皮膜より発生する水素量をガスクロマト法にて測定した。強度試験は、基板にはんだ付けした部品を引き剥がし、その時に引き剥がされたときの強度をフォースゲージにて測定した。また、同時にはんだ付け後のフィレットを確認することにより、はんだ付け性の確認も行った。
【０００７】
（比較例１）
実施例１と同様の方法で試料チップを作成した。そして、得られた試料チップ１０００個を直径0.6mmのFe球にNiめっきを３μm施したもの１リットルとともにバレルに投入し、前処理の後、Niめっきを行った。後のめっき条件等は実施例１と同じとし、チップの外部端子上にニッケルおよびはんだの金属皮膜を形成した。
また、実施例１と同様の方法にてFe量の分析、剥離強度の測定、水素量の測定を行った。
（比較例２）
実施例と同様の方法で試料チップを作成した。そして得られた試料チップ１０００個を直径0.6mmのSn球を１リットルとともにバレルに投入し、前処理の後、Niめっきを行った。Niめっき浴は硫酸ニッケル主体のワット浴を使用したが、界面活性剤等は用いなかった。このときのめっき電流密度は1.0A/dm2とし、めっき時間は９０分とした。また水洗後、はんだめっきを1.0A/dm2で９０分めっきした。このようにしてめっきした試料の電解めっき法で作成した金属被膜の膜厚を蛍光Ｘ線膜厚計で測定したところNi３〜５μm、はんだめっき４〜５μmであった。また、実施例１と同様の方法にてFe量の分析、剥離強度の測定、水素量の測定を行った。
これらの結果を表１に示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】
これらの結果より、外部端子に形成する金属皮膜中のFe量および水素量を制御しFe量１ｗｔ％以下、水素量0.05ｗｔ％以下とすることで、密着強度に優れ、半田濡れ性良好な外部端子を得ることができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、外部端子と実装基板の密着強度と、半田濡れ性に優れた外部端子を得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基体に下地層と、当該下地層の表面に電解又は無電解めっきで形成される導体層を有する外部電極を備えた電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話に代表される移動体通信等の高周波機器の発展と普及に伴い、誘電体セラミミックを基体とした電子部品が急激に普及するようになった。
これらの電子部品はAg,Cu等からなる外部電極を有し、はんだ付けにより基板上に実装されるが、外部電極のみでははんだに溶融してしまう、あるいははんだに対し濡れ性が悪い等の問題があり、表面に被膜（導体層）を形成させるのが一般的である。被膜の種類としてはNi,Ni-P,Sn,Sn-Pb,Au等の多層あるいは単層が用いられる。この被膜形成には電解メッキ法や無電解メッキ法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのメッキ法を用いて外部電極上に金属被膜を生成した場合以下の問題点がある。すなわち、電解メッキ法を用いて金属被膜を形成する際には陰極の電流効率が１００％ではないため、メッキ液中の水を分解し水素ガスを生じる。この水素ガスの一部分はメッキ膜中に取り込まれる。メッキ膜中に水素ガスが取り込まれると金属被膜の密度が減少し電気抵抗が増大するばかりでなく、はんだ付け時に熱により水素が放出され、はんだ中に吸蔵されるため脆い合金を形成する。このため、実装基板と電子部品との端子密着強度が著しく劣化する。無電解メッキ時においても還元剤が酸化される反応に伴い水素を発生するため同様の現象が発生する。
また、電解メッキ法ではセラミックの基体に形成された外部電極に電導させる必要があるために一般に安価な鉄を主成分とする金属球をチップ部品と混合し金属球を介して外部電極に導電させることで外部電極にめっきを施す方法が広く用いられている。この場合、金属球中のFeがメッキ液中に溶出し、メッキ時に金属被膜と共に析出する。鉄球にはニッケルメッキ等を施す場合もあるが、この場合でもニッケルメッキのピンホールから鉄成分がメッキ液中に溶出し、同様の現象が起こる。このようにメッキ被膜に溶出した鉄はメッキ被膜組織を荒くし、はんだ濡れ不良を引き起こすばかりではなく、時間の経過と共に酸化するため端子の劣化を招く。
そこで本発明の目的は、端子密着強度およびはんだ濡れ性に優れた電子部品を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セラミック基体に複数の外部電極を有する電子部品であって、前記外部電極はセラミック基体に形成される下地層と、当該下地層の表面に形成される導体層からなり、前記導体層はＮｉめっき膜とはんだめっき膜を含み、前記Ｎｉめっき膜は、バレル中にＳｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉのいずれかを主成分としたダミーボールとともに投入されたセラミック基体の下地層に、ラウリル硫酸ナトリウムを界面活性剤として添加したＮｉめっき液中で、０．１〜０．５Ａ／ｄｍ ２ の電流密度で電解めっきして形成され、前記はんだめっき膜はバレル中にＳｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉのいずれかを主成分としたダミーボールとともに投入されたセラミック基体の前記Ｎｉめっき膜の上層に形成され、前記導体層中の水素の含有量が０．０５ｗｔ％以下であり、Ｆｅ成分が１ｗｔ％以下であることを特徴とする電子部品。
【０００５】
【発明の実施の形態】
上記問題を解決するために様々な検討を行った結果、以下の方法でメッキ金属被膜を形成することにより問題が解決されることが分かった。つまり、電解メッキ法でメッキを行う際には電流効率を極力向上させるために、電流密度0.1〜0.5A/dm2でメッキすることとすると導体層中の水素の含有量が０．０５ｗｔ％以下とすることが出来る。電流密度が0.1 A/dm2未満であると、析出速度が非常に遅く経済的ではなく、かつ浴中の不純物成分が優先的に析出するため適切な金属被膜が得られない。また、浴中にはラウリル硫酸ナトリウムのような界面活性剤を添加することが望ましい。界面活性剤を添加することにより、表面張力が減少しメッキ浴中で発生した水素の気泡が外部電極より離れやすくなり、大気中に出て行きやすくなる。
添加量は添加剤の種類と浴種によって決まるが0.05g/L程度が望ましい。添加量がこれよりも少ないと充分な効果が期待できず、多すぎると添加剤が無駄になるばかりでなく液面が泡立ち作業の妨げとなる。また、この時使用するときのダミーボールはＦｅ以外の金属、例えばＳｎ,Cu,Ni,Ti等の金属を主成分とする金属球を用いることが望ましい。Feを主成分とするダミーボールを用いるとめっき浴中にFeが溶出する原因となる。
また、無電解めっきで金属皮膜を形成する場合は還元剤の量を極力少なくしなければならない。還元剤は金属被膜の析出に不可欠であるが、反応の際に水素ガスを発生し、その水素ガスが金属被膜中に取り込まれる。例えば、無電解Niめっきでは一般に次亜燐酸ナトリームが還元剤として用いられるがその添加量は５０ｇ／Ｌ以下が望ましい。また、無電解めっき法であっても界面活性剤を添加して水素の吸着を防止することが望ましい。
このようにして得られた金属皮膜は水素の含有量が0.05wt%以下で、Feの含有量が１ｗｔ％以下である。水素の含有量が0.05wt%よりも多いとはんだ付け時に水素が放出され、はんだ中に取り込まれ、脆い合金を形成する。またFe量が１wt%よりも多いと時間の経過と共に端子が劣化し、濡れ性不良等の不具合を生じる。
【０００６】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例についてチップ型セラミック部品を例として説明する。まず、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシートを作製した。このセラミックグリーンシートの表面に、主にAgを主成分とする電極用ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、内部電極を形成した。ここで各グリーンシートに形成した内部電極は、パターンが異なるため、後で内部電極と外部端子を電気的に接合させたときに、導通性の異なる外部端子ができる。これらのそれぞれの印刷パターンの異なる内部電極を形成したセラミックグリーンシートを複数枚数積層して圧着し、積層体ブロックを得た。この積層体ブロックを積層方向に切断し、チップ状の積層体を作製した。このチップ状の積層体を、空気中で９００℃、１時間焼成して、チップ型セラミックとし、側面に内部電極が露出するようにバレル研磨を行った。続いてチップ型セラミックの側面にAgを主成分とする外部端子を形成させ、内部電極と電気的に接合させた。この外部端子上に、一般的に使用されているワット浴成分のニッケルメッキ浴で、メッキを行い、２〜３μｍのニッケルメッキ膜を形成させて試料チップとした。
以上の操作により作製した試料チップの外部端子にNiおよびはんだめっきを施した。
直径の平均粒径が0.6mm、のSnを主成分としたダミーボール１リットルと前記述の試料を１０００個をバレルに投入した。これらを前処理の後、Ｎiめっきを施した。
Niめっき液中にはラウリル硫酸ナトリウムを0.05g／Ｌを添加した。電流密度は0.1A/dm2
とし、めっき時間は９０分とした。さらに、Niめっき後に水洗しはんだめっきを行った。
はんだめっき電流は0.1A/dm2とし、めっき時間は９０分とした。
このように電解めっき法で作成した金属被膜の膜厚を蛍光Ｘ線膜厚計で測定したところNi３〜５μm、はんだめっき４〜５μmであった。
このようにして作成した試料を、SEM-EDXにて金属皮膜中のFe量の分析を行った後、強度試験を行った。また、６００℃に加熱し、その時に金属皮膜より発生する水素量をガスクロマト法にて測定した。強度試験は、基板にはんだ付けした部品を引き剥がし、その時に引き剥がされたときの強度をフォースゲージにて測定した。また、同時にはんだ付け後のフィレットを確認することにより、はんだ付け性の確認も行った。
【０００７】
（比較例１）
実施例１と同様の方法で試料チップを作成した。そして、得られた試料チップ１０００個を直径0.6mmのFe球にNiめっきを３μm施したもの１リットルとともにバレルに投入し、前処理の後、Niめっきを行った。後のめっき条件等は実施例１と同じとし、チップの外部端子上にニッケルおよびはんだの金属皮膜を形成した。
また、実施例１と同様の方法にてFe量の分析、剥離強度の測定、水素量の測定を行った。
（比較例２）
実施例と同様の方法で試料チップを作成した。そして得られた試料チップ１０００個を直径0.6mmのSn球を１リットルとともにバレルに投入し、前処理の後、Niめっきを行った。Niめっき浴は硫酸ニッケル主体のワット浴を使用したが、界面活性剤等は用いなかった。このときのめっき電流密度は1.0A/dm2とし、めっき時間は９０分とした。また水洗後、はんだめっきを1.0A/dm2で９０分めっきした。このようにしてめっきした試料の電解めっき法で作成した金属被膜の膜厚を蛍光Ｘ線膜厚計で測定したところNi３〜５μm、はんだめっき４〜５μmであった。また、実施例１と同様の方法にてFe量の分析、剥離強度の測定、水素量の測定を行った。
これらの結果を表１に示す。
【０００８】
【表１】
これらの結果より、外部端子に形成する金属皮膜中のFe量および水素量を制御しFe量１ｗｔ％以下、水素量0.05ｗｔ％以下とすることで、密着強度に優れ、半田濡れ性良好な外部端子を得ることができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、外部端子と実装基板の密着強度と、半田濡れ性に優れた外部端子を得ることができる。
Claims (1)
- セラミック基体に複数の外部電極を有する電子部品であって、
前記外部電極はセラミック基体に形成される下地層と、当該下地層の表面に形成される導体層からなり、
前記導体層はＮｉめっき膜とはんだめっき膜を含み、
前記Ｎｉめっき膜は、バレル中にＳｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉのいずれかを主成分としたダミーボールとともに投入されたセラミック基体の下地層に、ラウリル硫酸ナトリウムを界面活性剤として添加したＮｉめっき液中で、０．１〜０．５Ａ／ｄｍ ２ の電流密度で電解めっきして形成され、前記はんだめっき膜はバレル中にＳｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉのいずれかを主成分としたダミーボールとともに投入されたセラミック基体の前記Ｎｉめっき膜の上層に形成され、
前記導体層中の水素の含有量が０．０５ｗｔ％以下であり、Ｆｅ成分が１ｗｔ％以下であることを特徴とする電子部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001051050A JP4534183B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001051050A JP4534183B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 電子部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002252141A JP2002252141A (ja) | 2002-09-06 |
| JP4534183B2 true JP4534183B2 (ja) | 2010-09-01 |
Family
ID=18911913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001051050A Expired - Lifetime JP4534183B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | 電子部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4534183B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3678196B2 (ja) * | 2001-12-18 | 2005-08-03 | 株式会社村田製作所 | チップ型電子部品の製造方法、及びチップ型電子部品 |
| CN101346785B (zh) | 2006-02-27 | 2012-06-27 | 株式会社村田制作所 | 层叠型电子部件及其制造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06330398A (ja) * | 1993-05-27 | 1994-11-29 | Murata Mfg Co Ltd | めっき方法及びめっき装置 |
| JPH08264372A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-11 | Taiyo Yuden Co Ltd | 無電解メッキ膜付電子部品の製造方法 |
| JPH10270836A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 微小球のハンダめっき法 |
| JPH10284667A (ja) * | 1997-04-04 | 1998-10-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 耐食性、耐酸化性に優れる電気電子機器用部品材料、及びその製造方法 |
| JPH11279800A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-12 | Hitachi Metals Ltd | 小型電子部品のめっき方法 |
-
2001
- 2001-02-26 JP JP2001051050A patent/JP4534183B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06330398A (ja) * | 1993-05-27 | 1994-11-29 | Murata Mfg Co Ltd | めっき方法及びめっき装置 |
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| JPH11279800A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-12 | Hitachi Metals Ltd | 小型電子部品のめっき方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002252141A (ja) | 2002-09-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
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