JP4775082B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、外部電極および、外部電極上に形成されためっき層を備える電子部品に関する。

一般に、電子部品の代表的な例である積層セラミックコンデンサは、複数の積層された誘電体層と、その界面に沿って形成された複数の層状の内部電極とを含む積層体に対し、前記積層体の表面に露出した内部電極を電気的に接続するよう複数の外部電極が形成されている。この積層セラミックコンデンサの例を図１に示す。

図１によると、積層体２における、複数の内部電極４が露出する面、および複数の内部電極５が露出する面に、これらの複数の内部電極を電気的に接続するよう、外部電極６、７が形成されている。一般的な外部電極の形成方法は、まず金属成分とガラス成分とを含む金属ペーストを前記露出する面に塗布し、熱処理して焼き付けることである。

そして、外部電極６および７の表面に、Ｎｉを主成分とする第１のめっき層８および９が形成され、さらにその表面に、ＳｎまたはＡｕを主成分とする第２のめっき層１０および１１が形成される。

電子部品のめっき層は、半田を用いて基板に実装される際に、半田との濡れ性の高さが求められる。半田濡れ性の確保の役割はＳｎまたはＡｕを主成分とする第２のめっき層１０および１１が果たしている。第１のめっき層８および９は、半田実装時において、外部電極の半田食われを防ぐ役割をなす。また第２のめっき層１０および１１は、第１のめっき層８および９の酸化を防ぐ役割もなす。

近年、上述の電子部品はより一層の耐環境性能が求められており、従来よりも高温・高湿度下における信頼性が重要視されている。特に上述のような積層型の電子部品においては、誘電体層と内部電極層の界面に水分等が浸入し、電子部品の絶縁性が低下する不具合が生じている。

特許文献１には、積層型電子部品を高温高湿下に放置した際の絶縁抵抗劣化を防止するため、外部端子電極を焼き付けた後、該外部端子電極に撥水性の液体を含浸させる方法が開示されている。また、特許文献２には、めっき層を形成した後の電子部品を撥水性の液体中に浸漬させる方法が開示されている。

しかし、特許文献１または２の方法では、めっき層を形成する前の電子部品を撥水性液体に含浸させ、乾燥させる、という工程が必要になるため、工程が煩雑となる不具合があった。そこで、特許文献３には、めっき層中に撥水性粒子を分散させる方法が開示されている。この方法では、めっき浴中に予め撥水性粒子を分散させておき、めっき金属と共析出させればよいため、工程は煩雑とはならない。
特開２００１−１０２２４７号公報 特開２００２−３３２３７号公報 特開平７−９０６９１号公報

しかしながら、図１の積層セラミックコンデンサにおける第１のめっき層および第２のめっき層に対し、特許文献３に開示の撥水性粒子を分散させたとしても、耐湿負荷特性に一定の向上はみられたものの、近年のより厳しい高温・高湿下における条件下ではまだまだ不十分であった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、電子部品素体と、外部電極と、外部電極上に形成されためっき層とを備える電子部品において、余分な工程を必要とすることなく、十分に高い耐環境性能を備える電子部品を提供するものである。

そこで、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た外部電極と、外部電極の上に形成されためっき層とを備える電子部品において、前記めっき層は、Ｎｉを主成分とする第１のめっき層、および前記第１のめっき層上に形成されたＳｎまたはＡｕを主成分とする第２のめっき層を備え、前記第１のめっき層中に撥水性粒子が分散しており、かつ、前記第２のめっき層中に撥水性粒子が実質上分散していないことを特徴とする。

また、前記撥水性粒子は、具体的には、フッ素樹脂、ナイロン、ポリエチレン、黒鉛、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素、および炭化ケイ素から選ばれる少なくとも１種を主成分とすることが望ましい。

さらに、本発明は、前記電子部品素体が、誘電体層と内部電極層とを交互に積層させた積層体からなることが望ましい。

本発明の電子部品によれば、Ｎｉを主成分とする下地となる第１のめっき層と、ＳｎまたはＡｕを主成分とする易はんだ付け性の第２のめっき層とにおいて、実質的に第１のめっき層のみに撥水性粒子が分散されているため、第１のめっき層と第２のめっき層との両方に撥水性粒子が分散している場合と比較して、十分に高い耐湿負荷特性が得られる。

また、特に本発明の電子部品が、誘電体層と内部電極層を交互に積層させた積層型電子部品である場合、上述の効果がより顕著となる。

本発明の電子部品の詳細について以下に説明する。

本発明の電子部品における電子部品素体は、その材質においてセラミック、樹脂などが代表的であるが、特に問われるものではない。その機能においても、誘電体、半導体、圧電体などが挙げられるが、特に問われるものではない。

電子部品素体上に形成された外部電極は、金属粉末と樹脂成分とを含む電極ペーストを塗布し、熱処理して焼き付けたものが代表的である。ただし、スパッタ、蒸着などでも構わない。金属の成分も特に問われるものではないが、Ｃｕ、Ａｇなどの比較的安価なものがコスト的に有利である。

外部電極上に形成されるめっき層は、Ｎｉを主成分とする第１のめっき層と、第１のめっき層の上に形成されるＳｎまたはＡｕを主成分とする第２のめっき層とを少なくとも備えるものである。第２のめっき層ははんだ付け時のはんだ濡れ性を確保するものであり、第１のめっき層は半田実装時の半田食われを防止するためのものである。この第１のめっき層および第２のめっき層の機能が損なわれない限り、第３以降のめっき層が存在しても構わない。たとえば、Ｎｉを主成分とする第１のめっき層と外部電極との間に、Ｃｕを主成分とする第３のめっき層があっても構わない。

また、第１のめっき層はＮｉを主成分とするが、これはＮｉ合金も含む。たとえば、Ｎｉ-ＰやＮｉ-Ｂなどがこれに該当する。第２のめっき層はＳｎまたはＡｕを主成分とするが、これはＳｎまたはＡｕの合金も含む。たとえば、Ｓｎ-Ｐｂ系はんだめっきなどがこれに該当する。さらに、特に第１のめっき層および第２のめっき層には、その機能が損なわれない限り、他の成分が混入していても構わない。

そして、第１のめっき層には撥水性粒子が分散されており、第２のめっき層には撥水性粒子が実質的に分散されていない。実質的にとは、不可避的に混入する微量な程度は含まれていてもよいということである。

通常、めっき層中に撥水性粒子が分散していれば、そのめっき層の撥水性が向上する。これを電子部品のめっき層に応用すれば、電子部品の耐湿性が向上することが予想される。そこで、第１のめっき層と第２のめっき層の両方に撥水性粒子を分散させれば、耐湿負荷特性が一定のレベルで向上する。しかし、さらに強い高温・高湿下の環境下ではまだ不十分であるため、本願発明者は、第１のめっき層のみに撥水性粒子を分散させるとさらに耐湿負荷特性が十分に向上することを見い出した。第１のめっき層のみに撥水性粒子を分散させた場合、撥水性粒子の総量としては、第１のめっき層および第２のめっき層の両方に撥水性粒子を分散させた場合と比較して少なくなっている。それにも関わらず耐湿負荷特性が向上するのは、第１のめっき層中の撥水性粒子の作用が、撥水性粒子を含まない第２のめっき層の何等かの寄与により向上したためと考えられる。

なお、第１のめっき層と外部電極との間にＣｕを主成分とする第３のめっき層が存在する場合、この第３のめっき層にも撥水性粒子が分散していても構わない。

撥水性粒子の種類は、第１のめっき層中に分散した際に、撥水性を示すものであれば、その種類は特に限られるものではない。具体的には、フッ素樹脂、ナイロン、ポリエチレン、黒鉛、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素、および炭化ケイ素などが挙げられる。

なお、本発明の耐湿負荷特性向上の効果は、電子部品素体が内部電極層と誘電体層を交互に積層させた積層体である場合に顕著となる。積層体の場合、内部電極層と誘電体層との界面より、水分等が浸入する可能性が高いためである。電子部品としては、積層セラミックコンデンサ、積層チップサーミスタ、積層チップインダクタ、樹脂多層基板などがあげられる。

次に、めっき層の形成方法について説明する。

第１のめっき層および第２のめっき層は、通常の方法により形成される。すなわち、めっき層形成前の電子部品を金属イオンを含むめっき液中に浸漬させ、通電によりめっき金属を析出させる電解めっき法であっても構わない。また、還元剤の酸化作用や金属のイオン化傾向の差を利用してめっき金属を析出させる無電解めっき法であっても構わない。

第１のめっき層に撥水性粒子を分散させるには、Ｎｉイオンを含むめっき液中に予め撥水性粒子を投入、分散させておき、Ｎｉイオンを析出させると同時に撥水性粒子を共析させる方法がある。撥水性粒子の分散方法は、特にこの方法に限定されるわけではないが、工程の簡便さを考慮した場合、この方法が最も望ましい。

また、めっき浴には、錯化剤や界面活性剤などの添加剤を必要に応じて添加してもよい。

以下、本発明の電子部品の実施例について説明する。

［実施例１］ 本実施例は、図１に表される積層セラミックコンデンサの、外部電極上に形成されたＮｉめっき層とその上に形成されたＳｎめっき層において、撥水性粒子を分散させた効果をみたものである。

チタン酸バリウム系セラミックを誘電体層とし、Ｎｉを主成分とする内部電極層とする、大きさ2.0mm×1.25mm×1.25mmの積層体を１０００個用意した。隣り合う内部電極層間の誘電体層の厚みは約１.９μmであった。この積層体の内部電極の端部が露出する面に、Cuを主成分とする電極ペーストを塗布し、焼き付けることによって、外部電極を備える電子部品素体を得た。

次に、上記外部電極を形成した電子部品素体を、容積３００ｃｃの回転バレル中に投入し、それに加えて、０.４mmφのSn-Ag-Cu製メディアを１００ｃｃ、攪拌玉として７.５mmφのナイロン被覆鉄製ボールを５０ｃｃ投入した。

前記回転バレルを、以下のＣｕストライクめっき浴に浸漬させ、回転数１０rpm.にて回転させながら、電流密度０.２Ａ／dm²にて通電を開始した。このようにして、外部電極上に厚み０．５〜１．０μｍのＣｕストライクめっき層が形成された。

＜Ｃｕストライクめっき浴＞
ピロリン酸銅（ＩＩ）： １４ｇ／Ｌ
ピロリン酸 ： １２０ｇ／Ｌ
蓚酸カリウム ： １０ｇ／Ｌ
ｐＨ ： ８.５
温度 ： ２５℃
次いで、上記Ｃｕストライクめっき層を形成した積層体の入った回転バレルを、ｐＨを８.８に調整した浴温２５℃のピロ燐酸系Ｃｕめっき浴（ムラタ社製ピロドン）に浸漬させ、回転数１０rpm.にて回転させながら、電流密度０.３Ａ／dm²にて通電を開始し、Ｃｕストライクめっき層の上に、厚み３.０〜４.０μｍのＣｕめっき層が形成された。

次に、上記Ｃｕめっき層を形成した積層体の入った回転バレルを、ｐＨを４.２に調整した浴温６０℃のＮｉめっき用ワット浴に浸漬させた。このとき、第１のめっき層となるＮｉめっき層に撥水性粒子を分散させる試料２および試料３に関しては、ワット浴中に、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体微粒子を、１００ｇ／Ｌの濃度で分散させた。そして、回転数１０rpm.にて回転させながら、電流密度０.２Ａ／dm²にて通電を開始し、Ｃｕめっき層の上に、厚み２.０〜３.０μｍのＮｉめっき層を形成した。

次いで、上記Ｎｉめっき層を形成した電子部品素体の入った回転バレルを、ｐＨを５.０に調整した浴温３３℃のＳｎめっき浴（ディップソール社製Ｓｎ−２３５）に浸漬させた。このとき、第２のめっき層となるＳｎめっき層に撥水性粒子を分散させる試料２および試料４に関しては、Ｓｎめっき浴中に、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体微粒子を、１００ｇ／Ｌの濃度で分散させた。そして、回転数１０rpm.にて回転させながら、電流密度０.１Ａ／dm²にて通電を開始し、Ｎｉめっき層の上に、厚み３.０〜４.０μｍのＳｎめっき層を形成した。

以上のようにして得た積層セラミックコンデンサ１００個について、耐湿負荷試験（温度１２０℃、湿度８５％、気圧０．２MPa、印加電圧１２．６Ｖ）を行った。１０００時間経過後に絶縁抵抗値が１ＭΩ以下になった試料を不良とし、その不良個数を表１に示した。

試料１は、Ｎｉめっき層にもＳｎめっき層にも撥水性粒子を分散させなかった試料であり、耐湿負荷試験による不良率は最も高かった。

試料２は、Ｎｉめっき層とＳｎめっき層の両方に撥水性粒子を分散させた試料である。試料１と比較すると一定の耐湿負荷特性の向上はみられたものの、本耐湿負荷試験のように過酷な条件下では、まだ不十分であった。

試料３は、Ｎｉめっき層のみに撥水性粒子を分散させた試料である。積層セラミックコンデンサにおける撥水性粒子の総量としては試料２より少ないにもかかわらず、不良はみられなかった。

試料４は、Ｓｎめっき層のみに撥水性粒子を分散させた試料である。積層セラミックコンデンサにおける撥水性粒子の総量としては試料３と同等であるが、不良率は試料３より多い結果となった。この結果より、Ｎｉめっき層のみに撥水性粒子を分散させることに、特有の効果があることがわかる。

［実施例２］ 本実施例は、図１に表される積層セラミックコンデンサの、外部電極上に形成された第１のＮｉめっき層と第２のＡｕめっき層において、撥水性粒子を分散させた効果をみたものである。

実施例１と同じ積層体を１０００個用意し、この積層体にCuを主成分とする電極ペーストを塗布し、焼き付けることによって、外部電極を備える電子部品素体を得た。

次に、上記外部電極を形成した積層体を、容積３００ｃｃの回転バレル中に投入し、奥野製薬製ICPクリーン91に３分間、奥野製薬製ICPアクセラに１分間浸漬させ、触媒付与を行った。

次いで、前記回転バレルを、以下のＮｉ無電解めっき浴に浸漬させた。このとき、第１のめっき層となるＮｉめっき層に撥水性粒子を分散させる試料１２および試料１３に関しては、Ｎｉ無電解めっき浴中に、ポリテトラフルオロエチレン微粒子を、１００ｇ／Ｌの濃度で分散させた。そして回転数１０rpm.にて回転させながら、外部電極上に厚み４．０〜５．０μｍのＮｉ-Ｐめっき層を形成した。
〔無電解Ｎｉめっき浴組成〕
塩化ニッケル： ３０ｇ／Ｌ
ホスフィン酸ナトリウム： １０ｇ／Ｌ
クエン酸ナトリウム： １０ｇ／Ｌ
グリコール酸ナトリウム： １０ｇ／Ｌ
ｐＨ ： ４.２
浴温 ： ８５℃
次に、Ｎｉ-Ｐめっき層の形成された被めっき物を下記のめっき組成を有する無電解Ａｕめっき浴中に浸漬した。このとき、第２のめっき層となるＡｕめっき層に撥水性粒子を分散させる試料１２および試料１４に関しては、Ａｕ無電解めっき浴中に、ポリテトラフルオロエチレン微粒子を、１００ｇ／Ｌの濃度で分散させた。置換めっきを施してＮｉ-Ｐめっき層の表面に、厚み０．１μmのＡｕめっき層を形成した。
〔無電解Ａｕめっき浴組成〕
亜硫酸金： ５.５ｇ／Ｌ
亜硫酸ナトリウム： １５ｇ／Ｌ
エチレンジアミン四酢酸・２ナトリウム： ４５ｇ／Ｌ
ｐＨ ： ６.８
浴温 ： ８５℃
以上のようにして得た積層セラミックコンデンサ１００個について、耐湿負荷試験（温度１２０℃、湿度８５％、気圧０．２MPa、印加電圧１２．６Ｖ）を行った。１０００時間経過後に絶縁抵抗値が１ＭΩ以下になった試料を不良とし、その不良個数を表２に示した。

試料１１は、Ｎｉめっき層にもＡｕめっき層にも撥水性粒子を分散させなかった試料であり、耐湿負荷試験による不良率は最も高かった。

試料１２は、Ｎｉめっき層とＡｕめっき層の両方に撥水性粒子を分散させた試料である。試料１と比較すると一定の耐湿負荷特性の向上はみられたものの、当耐湿負荷試験のように過酷な条件下では、まだ不十分であった。

試料１３は、Ｎｉめっき層のみに撥水性粒子を分散させた試料である。積層セラミックコンデンサにおける撥水性粒子の総量としては試料２より少ないにもかかわらず、不良はみられなかった。

試料１４は、Ａｕめっき層のみに撥水性粒子を分散させた試料である。積層セラミックコンデンサにおける撥水性粒子の総量としては試料３と同等であるが、不良率は試料３より多い結果となった。この結果より、Ｎｉめっき層のみに撥水性粒子を分散させることに、特有の効果があることがわかる。

積層セラミックコンデンサの断面図。

符号の説明

１ 積層セラミックコンデンサ
２ 積層体
３ 誘電体層
４、５ 内部電極層
６、７ 外部電極
８、９ 第１のめっき層
１０、１１ 第２のめっき層

Claims (3)

1. 電子部品素体と、電子部品素体の外表面に形成された外部電極と、外部電極の上に形成されためっき層と、を備える電子部品において、
   前記めっき層は、Ｎｉを主成分とする第１のめっき層、および前記第１のめっき層上に形成されたＳｎまたはＡｕを主成分とする第２のめっき層を備え、
   前記第１のめっき層中に撥水性粒子が分散しており、かつ、前記第２のめっき層中に撥水性粒子が実質上分散していないことを特徴とする、電子部品。
2. 前記撥水性粒子が、フッ素樹脂、ナイロン、ポリエチレン、黒鉛、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素、および炭化ケイ素から選ばれる少なくとも１種を主成分とする、請求項１に記載の電子部品。
3. 前記電子部品素体が、誘電体層と内部電極層とを交互に積層させた積層体からなる、請求項１または２に記載の電子部品。