JP6070288B2 - Ceramic multilayer electronic components - Google Patents
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Description
本発明は、セラミック積層電子部品の端子電極構造に関する。 The present invention relates to a terminal electrode structure of a ceramic multilayer electronic component.
セラミック積層電子部品を回路基板に実装したものが、ヒートサイクル試験のような急激な熱変化を受けたとき、あるいはそのような厳しい環境下に置かれたとき、素体や端子電極、はんだ、回路基板等の各々の熱膨張係数差に起因する熱応力により素体にクラックが生じ、その結果、セラミック積層電子部品が機能しなくなる場合がある。近年、カーエレクトロニクスの進展に伴い上記の問題はより深刻になっており、電子部品に要求される耐熱衝撃性は厳しさを増している。 When a ceramic multilayer electronic component mounted on a circuit board is subjected to a rapid thermal change such as a heat cycle test or placed in such a harsh environment, the element body, terminal electrodes, solder, circuit Cracks may occur in the element body due to thermal stress caused by differences in thermal expansion coefficients of the substrates and the like, and as a result, the ceramic multilayer electronic component may not function. In recent years, with the progress of car electronics, the above-mentioned problems have become more serious, and the thermal shock resistance required for electronic components has become increasingly severe.
そこで、この問題を解決する為に、特許文献1では、積層セラミックコンデンサの外部電極において、導電ペーストを塗布し焼き付けた電極層とNiメッキ層との間に金属粉末を含有する導電性のエポキシ系熱硬化性樹脂層を形成することにより、回路基板実装後の熱衝撃によるコンデンサ本体のクラックや外部電極の剥離を抑えるという技術が提案されている。
Therefore, in order to solve this problem, in
特許文献1に開示の技術によれば、下地電極とめっき金属層の間に導電性のエポキシ系熱硬化樹脂層を形成すると、はんだ及び回路基板の収縮に起因する熱応力は緩和でき、同文献の実施例によれば、積層セラミックコンデンサにおいて−55〜150℃の冷却/加熱サイクルを1000回行って、本体のクラックや外部電極の剥離が発生しなかったとされている。しかしながら、カーエレクトロニクスの進展に伴い、セラミック電子部品に求められる耐熱衝撃性は一層厳しくなっており、より急激で高頻度の耐性、例えば−55℃から155℃の熱衝撃を2000サイクル繰り返した場合にも信頼性に問題が無いことなどが要求されている。このような大きい熱衝撃が繰り返し加わると、特許文献1の技術を用いてもなお積層体と下地電極の界面でクラックが発生する場合がある。これは、下地電極の熱膨張係数が一般的に素体の2倍以上であり、これに起因する熱応力により、これに起因する熱応力でクラックが発生すると考えられる。
According to the technique disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、耐熱衝撃性に優れたセラミック積層電子部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a ceramic multilayer electronic component having excellent thermal shock resistance.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第1の手段に係るセラミック積層電子部品は、積層体と、金属とガラス成分を含む下地電極と、めっき金属層より構成される端子電極とを有し、前記下地電極は表面領域と中間領域から構成されており、前記表面領域のガラス成分は酸化ビスマスを含み、かつ表面領域のガラス成分中の酸化ビスマスの含有量が、前記中間領域のガラス成分中の酸化ビスマスの含有量より多いことを特徴とする。
これにより、下地電極の表面領域に含まれるガラス成分の焼成時の粘度が低下し、素体の表面領域に拡散して下地電極と積層体の密着性を強固にして熱衝撃が加わったときのクラックの発生を防止する。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a ceramic multilayer electronic component according to a first means includes a laminate, a base electrode including a metal and a glass component, and a terminal electrode composed of a plated metal layer. The base electrode is composed of a surface region and an intermediate region, the glass component of the surface region contains bismuth oxide, and the content of bismuth oxide in the glass component of the surface region is More than the content of bismuth oxide in the glass component.
As a result, the viscosity during firing of the glass component contained in the surface region of the base electrode decreases, and when the thermal shock is applied by diffusing into the surface region of the element body to strengthen the adhesion between the base electrode and the laminate. Prevents the generation of cracks.
第2の手段に係るセラミック積層電子部品は、前記第1の手段に係るセラミック積層電子部品に於いて、下地電極の表面領域のガラス成分中の酸化ビスマスの含有量が下地電極の中間領域の含有量より20質量%以上多いことが好ましい。これにより、下地電極の表面領域に含まれるガラス成分の焼成時の粘度がより低下し、素体の表面領域に拡散して下地電極と積層体の密着性をいっそう強固にして熱衝撃が加わったときのクラックの発生をさらに効果的に防止する。 The ceramic multilayer electronic component according to the second means is the ceramic multilayer electronic component according to the first means, wherein the content of bismuth oxide in the glass component of the surface region of the base electrode is contained in the intermediate region of the base electrode. It is preferable that it is 20 mass% or more than the amount. As a result, the viscosity at the time of firing the glass component contained in the surface region of the base electrode was further reduced and diffused into the surface region of the base body to further strengthen the adhesion between the base electrode and the laminate, and a thermal shock was applied. The occurrence of cracks is further effectively prevented.
第3の手段に係るセラミック積層電子部品は、前記第1の手段又は前記第2の手段に係るセラミック積層電子部品に於いて、素体の露出面がガラスでコーティングされていることが好ましい。これにより、めっき金属層形成時に、めっき液が素体を腐食して積層体の強度が低下することも同時に抑制することが出来、電子部品の耐熱衝撃性をさらに一層向上することが出来る。 In the ceramic laminated electronic component according to the third means, in the ceramic laminated electronic component according to the first means or the second means, the exposed surface of the element body is preferably coated with glass. Thereby, at the time of forming the plating metal layer, it is possible to simultaneously suppress the plating solution from corroding the element body and lowering the strength of the laminated body, thereby further improving the thermal shock resistance of the electronic component.
本発明によれば、セラミック積層電子部品に熱衝撃が加わった場合の、クラック発生を抑制することが出来る。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of cracks when a thermal shock is applied to a ceramic multilayer electronic component.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments.
本実施形態によるセラミック電子部品の一例として、セラミック積層電子部品の例を示す。図1は、本実施形態に係るセラミック積層電子部品の一例を示す斜視図である。図2は、図1のI−I線における断面図である。 As an example of the ceramic electronic component according to the present embodiment, an example of a ceramic multilayer electronic component is shown. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a ceramic multilayer electronic component according to this embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
セラミック積層電子部品1は、セラミックスからなる素体2と、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11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。
The ceramic multilayer
セラミック積層電子部品1の素体2はセラミックス、具体的には、半導体セラミックス、誘電体セラミックス及び磁性体セラミックスからなる。
The
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。
For the
図1に示すように、端子電極7は、積層体4の表面のうち、内部電極3の端部が露出している面を覆う端子電極主面7aと、その周囲の面の一部、すなわち端子電極主面7aから回り込むように側面の一部を覆う端子電極側面7bとから構成される。また図2に示すように、端子電極7の内部構造は下地電極5とめっき金属層6からなる。下地電極5はめっき金属層6を形成する際の下地になり、また端子電極7と積層体4との密着性を確保する。
As shown in FIG. 1, the
下地電極5は、金属成分とガラス成分を含む構造となっている。このような構造は例えば、積層体4の内部電極3の端部が露出している表面部分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、Ni、又はZnの少なくとも1種を含む。
The
下地電極5のガラス成分は酸化ビスマスを含んでいる。そして、図2に示すように、下地電極5を表面領域5aと下地電極の中間領域5bとに分けて比較した場合、下地電極の表面領域5aのガラス成分中における酸化ビスマスの含有量が下地電極の中間領域5bのガラス成分中における酸化ビスマスの含有量より多くなっている。表面領域5aのガラス成分中の酸化ビスマスの含有量が多いと、焼成時のガラス成分の粘度が低下し、積層体4と下地電極5との界面で素体2の表面領域にガラス成分が浸透して、積層体4と下地電極5との密着性が増す。また、焼成時のガラス成分の粘度が低いので、下地電極の表面領域でガラス成分が充分に流動してオープンボイドの発生を抑制する。これにより、端子めっき中にめっき液がオープンボイドから下地電極内部に侵入し、積層体との界面に達して周辺部のガラス成分を溶解し、下地電極と積層体との密着性が低下するのを防ぐことが出来る。これにより激しい熱衝撃を受けても、積層体4と下地電極5との界面にクラックが発生することなく、電子部品の電気特性を維持出来る。
The glass component of the
ガラス成分中における酸化ビスマスの含有量は、中間領域5bより下地電極の表面領域5aの方が20質量%以上多いことが好ましく、30質量%以上多いとさらに好ましい。最も好ましいのは下地電極の表面領域5aの含有量が中間領域5bの含有量より40質量%以上多いことである。
The content of bismuth oxide in the glass component is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more in the
一方、下地電極5に含まれる全てのガラス成分の酸化ビスマス量を多くすると、ガラス成分の軟化温度が下がり、下地電極に含まれる全てのガラス成分の焼結時の粘度が下がり、ガラス成分が下地電極表面に流れ出して固着不良が発生する。これを避ける為に焼結温度(焼成温度)を下げると、今度は、下地電極に含まれる全てのガラス成分の焼結時の粘度が上がり、積層体と下地電極の界面でガラス成分が素体に充分に浸透せず、積層体と下地電極の密着性が低下する。また、下地電極の表面領域でガラス成分が充分に流動しないので、オープンボイドが発生し、端子めっき中にめっき液がオープンボイドから下地電極内部に侵入し、積層体との界面に達して周辺部のガラス成分を溶解し、下地電極と積層体との密着性を低下するので好ましくない。下地電極5の表面領域5aのガラス成分の酸化ビスマスの含有量のみを大きくすると、下地電極5全体のガラス成分組成が下地電極の中間領域5bのガラス成分組成の場合と同じ温度で焼成することが可能である。また、下地電極5の耐薬品性は下地電極の表面領域5aのガラス成分組成で決まるので、上記の構成にすることで、焼結温度を上げずに、下地電極5全体の耐薬品性を向上することが出来る。
On the other hand, if the amount of bismuth oxide in all the glass components contained in the
酸化ビスマスの含有量が下地電極の中間領域5bより下地電極の表面領域5aのほうが多い下地電極の作製方法については特に限定されないが、例えば以下のような方法による。下地電極ペーストでガラス成分の組成中の酸化ビスマス量が多いもの(ペーストH)と少ないもの(ペーストL)の2種類を用意して、積層体4の内部電極の端部が露出している面に、ペーストH、ペーストL、ペーストHの順番で3回繰り返し塗布して、焼成する。
The method for producing the base electrode in which the bismuth oxide content is higher in the
下地電極5の上記各領域における酸化ビスマス含有量は、下地電極5の深さ方向分布を下記のように測定して、評価する。図3の断面について、まず下地電極の測定領域9を決定する。測定領域9は、まず、積層体4と下地電極5とが接する境界線8の中点から両端へ向けて各1/4の長さをとり、境界線8全体の長さの1/2となる線分Wを決める。この線分の端点からめっき下地電極5と金属層6の界面に向けて延ばした垂線Tと線分Wで囲まれる範囲を測定領域9とする。次に、測定領域9についてEPMAでビスマス含有量の面分析を行う。線分W方向のビスマスの検出量はそれぞれ平均化し、T方向の分布を求める。また、同様にして金属成分検出量の厚みT方向の分布を求め、各深さでのビスマスの検出量を下地電極5の金属成分の検出量で割る。さらにビスマスの検出量に校正で決定される一定の係数をかけて、酸化ビスマス(Bi2O3)の含有量とする。
The bismuth oxide content in each region of the
尚、下地電極5の金属成分が複数ある場合はその総和で割る。また、金属成分中にビスマスが含まれる場合は、主成分である金属成分の面分析を行い、これに金属成分中のビスマスの含有量に相当する一定の係数をかけてビスマスの面分析値から引き、それ以外は同様の方法でガラス成分中のビスマスの深さ方向分布を算出する。下地電極5の金属成分の検出量で割るのは、下地電極5の金属成分に対するガラス成分の量が下地電極内で一様でない場合があるからである。これを元に積層体4と下地電極5との境界線8から下地電極5の厚さの1/6の深さまでの酸化ビスマスの検出量の平均値を積層体側の表面領域の含有量とし、めっき金属層6との界面から下地電極5の厚さの1/6の深さまでの酸化ビスマスの検出量の平均値をめっき金属層側の表面領域の含有量とする。両者のうち小さいほうを、表面領域5aの酸化ビスマスの含有量とする。また、上記表面領域以外、すなわちめっき金属層6との界面から下地電極5の厚さの1/6から5/6までの区域の平均値を中間領域5bの酸化ビスマスの含有量とする。
In addition, when there are a plurality of metal components of the
めっき金属層6は、例えば、下地電極5側から積層形成されたNiめっき金属層6aおよびSnめっき金属層6bを含む2層構造を有する。Niめっき金属層6aは、実装時に溶融状態のはんだと下地電極5との接触を防止して、はんだ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めっき金属層6aを厚くするほどはんだ食われは抑制できるが生産性は低下する。またNiめっき金属層6aを電気めっき法で形成する場合は、層を厚くし過ぎると応力が増大し、Niめっき金属層6aと下地電極5間、もしくは下地電極5と積層体4間で剥離が発生する場合がある。
The plated
Niめっき金属層6aは好ましくは電気めっき法で形成される。めっき装置は電気バレルめっき装置が好ましく用いられる。この場合、バケットと称する不導通性の網籠にチップ及びメディアと称する金属球を投入し、これを回転させながらタンブラーと称する陰極をこの混合体の内部に挿入してめっきを行う。電子はタンブラーからメディアを介してチップの下地電極に供給され、下地電極上5にNiが析出する。
The Ni plating
Niめっき液の種類はワット浴、もしくはスルファミン酸Niめっき液が好ましく用いられる。ワット浴からの析出被膜は素地との密着性がよく、半光沢で耐食性がある。ワット浴の組成は、硫酸Ni6水和物200〜380g/L、塩化Ni6水和物30〜60g/L、ほう酸30〜45g/Lである。通常pH1.5〜5、温度40〜70℃で用いられ、pH調整剤は炭酸Niが好ましく用いられる。 As the type of the Ni plating solution, a Watt bath or a sulfamic acid Ni plating solution is preferably used. The deposited film from the Watt bath has good adhesion to the substrate, and is semi-glossy and corrosion resistant. The composition of the Watt bath is 200 to 380 g / L of sulfuric acid Ni hexahydrate, 30 to 60 g / L of Ni chloride hexachloride, and 30 to 45 g / L of boric acid. Usually, the pH is 1.5 to 5 and the temperature is 40 to 70 ° C., and the pH adjuster is preferably Ni carbonate.
スルファミン酸Niめっき液の組成は、通常、スルファミン酸Ni4水和物350〜450g/L、ほう酸30〜40g/L、臭化Ni3〜10g/Lであり、pH4〜4.5、温度40〜60℃で用いられる。pH調整剤はワット浴と同様に炭酸Niが用いられる。
The composition of the sulfamic acid Ni plating solution is usually 350 to 450 g / L sulfamic acid Ni tetrahydrate, 30 to 40 g / L boric acid, 3 to 10 g / L bromide,
Snめっき金属層6bは、はんだの濡れ性を向上させる機能を有するものであり、その厚さは例えば4μm程度とされる。Snめっき金属層も好ましくは電気バレルめっきで形成される。
The Sn plating
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4〜8の中性Snめっき液があるが、セラミックス素体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。 The Sn plating solution includes an alkaline Sn plating solution (Sn salt bath) having a pH of 12 or more, an acidic Sn plating solution having a pH of 2 or less, and a neutral Sn plating solution having a pH of 4 to 8. In many cases, there is a problem in chemical resistance, and since the element body is corroded with both strong alkali and strong acid, a neutral Sn plating solution is preferable.
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。 Examples of the composition of the neutral Sn plating solution include 40 to 60 g / L of methanesulfonic acid Sn as the Sn salt, 30 to 50 g / L of ammonium methanesulfonate as the conductive salt, and 150 to 250 g / L of sodium gluconate as the chelating agent. Examples include those in which L is added and the pH is adjusted to 4 with ammonia.
パワーデバイス等のように、端子電極7に大電流が流れる場合は、めっき金属層6中、下地電極5とNiめっき金属層6aとの間にCuめっき金属層を設けることも好ましい。Cuは電気抵抗が小さいので、端子電極の抵抗を下げて電子部品の使用時の発熱を抑えることが出来る。Cuめっき金属層の厚さは、1〜4μmが好ましい。またCuめっき金属層の形成方法は電気めっきが好ましい。電気Cuめっき液の組成の例としてpH8のピロリン酸銅めっき液が挙げられる。
When a large current flows through the
本実施形態のセラミック電子部品の別の例のI−I線における断面図を図4に示す。図4では素体の露出面にガラス層10を形成しており、これにより、めっき中のめっき液が素体を腐食して素体の強度が低下することを防止することが出来る。また、ガラスは絶縁体であるので、素体の抵抗が低い場合に、電気めっき中にめっきが、素体の露出面に析出することも防止出来る。
FIG. 4 shows a cross-sectional view taken along line II of another example of the ceramic electronic component of the present embodiment. In FIG. 4, the
素体2にはZnが含まれることがある。この場合、素体の耐薬品性が低下するので、ガラス層10を形成することが好ましい。
The
Znを含む素体の例は、半導体セラミックスでは、バリスタ、サーミスタなどの主成分として、また、誘電体セラミックス及び磁性体セラミックスでは、焼結助剤としてZnを含む低融点ガラスが好ましく用いられる。特に後者では、セラミック積層部品の小型化に伴い薄層化が進み、このためにさらに焼結温度の低下が進んでおり、使用例も一段と増加している。 As an example of an element body containing Zn, low melting glass containing Zn as a sintering aid is preferably used as a main component such as a varistor and thermistor in semiconductor ceramics, and as a sintering aid in dielectric ceramics and magnetic ceramics. In particular, in the latter case, the thickness of the ceramic multilayer component has been reduced with the reduction in the size of the ceramic laminated part. For this reason, the sintering temperature has been further lowered, and the number of usage examples has further increased.
特に積層コイル、チップコンデンサー等のセラミック電子部品では小型化のトレンドが顕著であり、この為には材料の焼結温度を下げる必要がある。これを達成する為に焼結助剤として亜鉛系等の低融点ガラスを添加することが好ましく行われる。この場合焼結温度は低下する反面、素体2の強度及び耐薬品性は低下する傾向にある。
In particular, ceramic electronic components such as multilayer coils and chip capacitors are prominent in miniaturization. For this purpose, it is necessary to lower the sintering temperature of the material. In order to achieve this, it is preferable to add a low melting point glass such as zinc as a sintering aid. In this case, the sintering temperature decreases, but the strength and chemical resistance of the
ガラス層10の形成方法は、スパッター法、電子ビーム蒸着法、熱CVD法、プラズマCVD法、ガラススラリーをスプレーして加熱する方法、ディップ法、ゾルゲル法、等が挙げられる。
Examples of the method for forming the
ガラス層10の組成は、耐薬品性を考慮してジルコニアを含むことが好ましい。またジルコニアの含有量は好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上であり、10質量%以上が最も好ましい。また、アルカリ酸化物の含有量が10質量%以下、酸化亜鉛の含有量が5質量%以下であることが耐薬品性を向上する為に好ましく、同様の理由でガラスの融点は650℃以上であることが好ましい。後者はガラスの融点が高いほど耐薬品性が良好であることによる。また、アルカリ酸化物を含まない無アルカリガラスは耐マイグレーション性が高く、高温耐湿試験でガラスの比抵抗が低下しないので好ましい。
The composition of the
また、ガラス層10の連続性を担保する為に、ガラス層は非晶質であることが好ましい。結晶化ガラスは焼成時にチップ同士の固着を防止出来るメリットがあるが、ガラス層が多孔質になる傾向があり、めっき中にめっき液が積層体の内部に侵入する可能性がある。
In order to ensure the continuity of the
〔実施例1〕
外形寸法が1.0×0.5×0.5mmである積層コイルの積層体を110個作成した。ここで素体の材質はNiCuZn系フェライトであり、内部電極層に挟まれる素体の厚さは10μmとした。また、内部電極はAgで、厚さは5μmとした。
[Example 1]
110 laminated bodies of laminated coils having outer dimensions of 1.0 × 0.5 × 0.5 mm were produced. Here, the material of the element body was NiCuZn ferrite, and the thickness of the element body sandwiched between the internal electrode layers was 10 μm. The internal electrode was made of Ag and the thickness was 5 μm.
次に、銀粉が70質量%、ガラス粉が7質量%、残部はバインダと溶剤である下地電極ペーストを、積層体の内部電極が露出している面に乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。ガラス粉の組成はBi2O3が68質量%、B2O3が9質量%、ZnOが8質量%、SiO2が5質量%、ZrO2が3質量%、Na2Oが2質量%、その他の成分が5質量%のものを用いた。以降このペーストをペーストHと略記する。この上に、銀粉が70質量%、ガラス粉が7質量%、残部はバインダと溶剤である下地電極ペーストを乾燥後の厚さが24μmになるように塗布した。ガラス粉の組成はBi2O3が34質量%、B2O3が21質量%、ZnOが19質量%、SiO2が9質量%、ZrO2が8質量%、Na2Oが4質量%、その他の成分が5質量%のものを用いた。以降このペーストをぺーストLと略記する。さらにその上にペーストHを同じ厚さに塗布して焼結温度680℃で10分間焼成した。焼成後の下地電極の厚さは30μmであった。次に焼成後のチップ100個を任意に抽出し、電気バレルめっきでNiめっき金属層を下地電極上に2μm、さらにその上にSnめっき金属層を4μm形成した。Niめっき液はpH4.5で液温度40℃のワット浴、Snめっき液はpH6の中性浴を用いた。
Next, 70% by mass of silver powder, 7% by mass of glass powder, and the remainder is a binder and solvent base electrode paste such that the internal electrode of the laminate is exposed to a thickness of 6 μm after drying. It was applied to. The composition of the glass powder was 68% by mass of Bi 2 O 3 , 9% by mass of B 2 O 3 , 8% by mass of ZnO, 5% by mass of SiO 2 , 3% by mass of ZrO 2 , and 2 % by mass of Na 2 O. The other components were 5% by mass. Hereinafter, this paste is abbreviated as paste H. On top of this, 70% by mass of silver powder, 7% by mass of glass powder, and the remainder was applied with a binder and solvent as a base electrode paste so that the thickness after drying was 24 μm. The composition of the
端子めっき後のチップを10個、任意に抽出して断面研磨し、中央部の幅250μmの領域でBi及びAgの組成の面分析を行い、ガラス成分中の酸化ビスマス量の深さ方向分布を評価した。10個のチップを平均した結果を図5に示す。次に、積層体との界面から下地電極の厚さの1/6の深さの領域に相当する0〜5μmまでの酸化ビスマス量の平均値を積層体側の表面領域の含有量、めっき金属層との界面から下地電極の厚さの1/6から5/6までの領域に相当する10〜20μmまでの平均値を中間領域の含有量とし、さらにめっき金属層との界面から下地電極の厚さの1/6の深さの領域に相当する25〜30μmまでの平均値をめっき金属層側の表面領域の含有量とした。まためっき金属層側の表面領域の含有量と積層体側の表面領域の含有量の小さいほうを表面領域の含有量とし、中間領域の含有量と比較した。結果を表1に示す。 Ten chips after terminal plating are arbitrarily extracted and cross-section polished, and a surface analysis of the composition of Bi and Ag is performed in the region of 250 μm width in the center, and the distribution in the depth direction of the amount of bismuth oxide in the glass component is determined. evaluated. The results of averaging 10 chips are shown in FIG. Next, the average value of the amount of bismuth oxide from 0 to 5 μm corresponding to the region having a depth of 1/6 of the thickness of the base electrode from the interface with the laminated body is the content of the surface region on the laminated body side, the plated metal layer The average value of 10 to 20 μm corresponding to the region from 1/6 to 5/6 of the thickness of the base electrode from the interface with the intermediate electrode is the content of the intermediate region, and the thickness of the base electrode from the interface with the plated metal layer The average value from 25 to 30 μm corresponding to a region having a depth of 1/6 of the thickness was taken as the content of the surface region on the plated metal layer side. Moreover, the one where the content of the surface region on the plated metal layer side and the content of the surface region on the laminate side is the surface region content was compared with the content of the intermediate region. The results are shown in Table 1.
次に100個のチップの1MHzでのインダクタンス及び直流抵抗を測定した。そして−55℃から155℃の熱衝撃を2000サイクル及び3000サイクル加える熱衝撃試験を行い、試験後のインダクタンス及び直流抵抗を測定した。なお、試験前後のインダクタンス、直流抵抗の少なくとも一方が20%以上変化しているチップを不良と判断した。結果を表1に示す。尚、熱衝撃試験の3000サイクル印加後の不良数は、2000サイクル印加後の不良チップも含めた総数である。実施例1において不良と判断されたチップは無かった。 Next, the inductance and DC resistance at 1 MHz of 100 chips were measured. And the thermal shock test which applies the thermal shock of -55 degreeC to 155 degreeC 2000 cycles and 3000 cycles was done, and the inductance and DC resistance after a test were measured. A chip in which at least one of the inductance and DC resistance before and after the test changed by 20% or more was judged as defective. The results are shown in Table 1. The number of defects after 3000 cycles of thermal shock test is the total number including defective chips after 2000 cycles. There was no chip judged to be defective in Example 1.
〔実施例2〕
ペーストHのガラス粉の組成について、Bi2O3を61.5質量%に変更し、その他の組成は各成分の比率を変えずに調整したこと以外は実施例1と同様にしてチップを作成し、評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 2]
A chip was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition of the glass powder of paste H was changed to 61.5% by mass of Bi 2 O 3 and other compositions were adjusted without changing the ratio of each component. And evaluated. The results are shown in Table 1.
〔実施例3〕
ペーストHのガラス粉の組成について、Bi2O3を55.5質量%に変更し、その他の組成は各成分の比率を変えずに調整したこと以外は実施例1と同様にしてチップを作成し、評価を行った。結果を表1に示す。
Example 3
A chip was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition of the glass powder of paste H was changed to 55.5% by mass of Bi 2 O 3 and the other compositions were adjusted without changing the ratio of each component. And evaluated. The results are shown in Table 1.
〔実施例4〕
ペーストHのガラス粉の組成について、Bi2O3を49.0質量%に変更し、その他の組成は各成分の比率を変えずに調整したこと以外は実施例1と同様にしてチップを作成し、評価を行った。結果を表1に示す。
Example 4
A chip was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition of the glass powder of paste H was changed to 49.0% by mass of Bi 2 O 3 and the other compositions were adjusted without changing the ratio of each component. And evaluated. The results are shown in Table 1.
〔実施例5〕
ペーストHのガラス粉の組成について、Bi2O3を42.0質量%に変更し、その他の組成は各成分の比率を変えずに調整したこと以外は実施例1と同様にしてチップを作成し、評価を行った。結果を表1に示す。
Example 5
A chip was prepared in the same manner as in Example 1 except that Bi 2 O 3 was changed to 42.0% by mass with respect to the composition of the glass powder of paste H, and other compositions were adjusted without changing the ratio of each component. And evaluated. The results are shown in Table 1.
〔実施例6〕
ペーストHのガラス粉の組成について、Bi2O3を37.0量%に変更し、その他の組成は各成分の比率を変えずに調整したこと以外は実施例1と同様にしてチップを作成し、評価を行った。結果を表1に示す。
Example 6
A chip was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition of the paste H glass powder was changed to 37.0% by weight of Bi 2 O 3 and the other compositions were adjusted without changing the ratio of each component. And evaluated. The results are shown in Table 1.
〔実施例7〕
ペーストHのガラス粉の組成について、Bi2O3を35.0質量%に変更し、その他の組成は各成分の比率を変えずに調整したこと以外は実施例1と同様にしてチップを作成し、評価を行った。結果を表1に示す。
Example 7
A chip was prepared in the same manner as in Example 1 except that Bi 2 O 3 was changed to 35.0% by mass with respect to the composition of the glass powder of paste H, and other compositions were adjusted without changing the ratio of each component. And evaluated. The results are shown in Table 1.
実施例1〜7から、表面領域の酸化ビスマスの含有量が中間領域の含有量より多いと、2000サイクルの熱衝撃試験で不良が発生しないことが解る。特に、表面領域の酸化ビスマスの含有量が中間領域の含有量より20%以上多いと3000サイクルの熱衝撃試験でも不良が発生しないことが解る。 From Examples 1 to 7, it can be seen that when the content of bismuth oxide in the surface region is larger than the content of the intermediate region, no defect occurs in the thermal shock test of 2000 cycles. In particular, it can be seen that when the content of bismuth oxide in the surface region is 20% or more higher than the content in the intermediate region, no defect occurs even in the 3000-cycle thermal shock test.
〔実施例8〕
実施例1と同じ積層体を準備し、内部電極が露出している面に、積層体側から順にペーストHを6μm、ペーストLを9μm、ペーストHを6μm、ペーストLを9μm、及びペーストHを6μmの厚さでそれぞれ塗布した。焼成条件は、実施例と同じ680℃−10分間では固着不良が100個中9個発生したため、焼成温度を下げ、660℃で10分間とした。その他は実施例1と同様にチップを作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。また、EPMAにてガラス成分中の酸化ビスマス量の深さ方向分布を測定した結果を図6に示す。中間領域に部分的に酸化ビスマスの多い領域がある場合も、
表面領域の酸化ビスマスの含有量が中間領域の含有量より20%以上多いと3000サイクルの熱衝撃試験でも不良が発生しないことが解る。
Example 8
The same laminate as Example 1 was prepared, and on the surface where the internal electrodes were exposed, paste H was 6 μm, paste L was 9 μm, paste H was 6 μm, paste L was 9 μm, and paste H was 6 μm in order from the laminate side. The thickness of each was applied. The firing conditions were the same as in the example at 680 ° C. for 10 minutes, because 9 out of 100 defects occurred, and the firing temperature was lowered to 660 ° C. for 10 minutes. Otherwise, a chip was prepared in the same manner as in Example 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 1. Moreover, the result of having measured the depth direction distribution of the amount of bismuth oxide in a glass component in EPMA is shown in FIG. Even if there is a region with a lot of bismuth oxide in the middle region,
It can be seen that when the content of bismuth oxide in the surface region is 20% or more higher than the content in the intermediate region, no defect occurs even in the 3000-cycle thermal shock test.
〔実施例9〕
実施例1の積層体において、素体の材質をZnOを主成分とするバリスタとし、内部電極の材質をPdとした。そして、チップ作成後、積層体が露出している面にペーストHと同じガラス粉の組成をもつガラス層を3μmの厚さで形成した。そのほかは実施例1と同様にして作成し、評価した。結果を表1に示す。素体の耐薬品性が乏しい場合でも、積層体の露出面にガラス層を形成し、さらに下地電極の表面領域の酸化ビスマスの含有量が中間領域の含有量より20%以上多いと3000サイクルの熱衝撃試験でも不良が発生しないことが解る。
Example 9
In the laminated body of Example 1, the material of the element body was a varistor mainly composed of ZnO, and the material of the internal electrode was Pd. And after chip | tip preparation, the glass layer which has the composition of the same glass powder as the paste H was formed by the thickness of 3 micrometers on the surface which the laminated body has exposed. Others were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Even when the chemical resistance of the element body is poor, a glass layer is formed on the exposed surface of the laminate, and if the content of bismuth oxide in the surface region of the base electrode is more than 20% more than the content of the intermediate region, 3000 cycles It can be seen that no defect occurs even in the thermal shock test.
〔比較例1〕
下地電極をペーストLだけで30μmの厚さに作製した以外は実施例1と同様にしてチップを作成し評価を行った。結果を表2に示すが、熱衝撃試験後に不良が発生した。不良原因は全て直流抵抗の過大であった。不良チップの積層体と下地電極の界面の断面をFIBで観察すると、下地電極と積層体の界面にクラックが発生していた。
[Comparative Example 1]
A chip was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the base electrode was made with a paste L alone to a thickness of 30 μm. The results are shown in Table 2, and defects occurred after the thermal shock test. The cause of all defects was excessive DC resistance. When the cross section of the interface between the defective chip laminate and the base electrode was observed by FIB, a crack was generated at the interface between the base electrode and the laminate.
〔比較例2〕
めっき金属層側のペーストをペーストLにした以外は実施例1と同様にしてチップを作成し評価を行った。結果を表2に示すが、熱衝撃試験後に不良が発生した。不良原因は全て直流抵抗の過大であった。不良チップの積層体と下地電極の界面の断面をFIBで観察すると、下地電極と積層体の界面にクラックが発生していた。
[Comparative Example 2]
A chip was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the paste on the plated metal layer side was changed to paste L. The results are shown in Table 2, and defects occurred after the thermal shock test. The cause of all defects was excessive DC resistance. When the cross section of the interface between the defective chip laminate and the base electrode was observed by FIB, a crack was generated at the interface between the base electrode and the laminate.
〔比較例3〕
積層体側のペーストをペーストLにした以外は実施例1と同様にしてチップを作成し、評価を行った。結果を表2に示すが、ヒートサイクル試験後不良が発生した。不良原因は全て直流抵抗の過大であった。不良チップの積層体と下地電極の界面の断面をFIBで観察すると、下地電極と積層体の界面にクラックが発生していた。
[Comparative Example 3]
A chip was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the paste on the laminate side was changed to paste L. The results are shown in Table 2, and defects occurred after the heat cycle test. The cause of all defects was excessive DC resistance. When the cross section of the interface between the defective chip laminate and the base electrode was observed by FIB, a crack was generated at the interface between the base electrode and the laminate.
〔比較例4〕
実施例1でペーストLを塗布した、中間領域部に相当する部分のペーストをペーストHにした以外は実施例1と同様にしてチップを作成し、評価を行った。結果を表2に示す。なお、比較例4は、下地電極の焼成条件を実施例1と同じく680℃で10分間としたところ、下地電極焼成時に固着不良が100個中32個発生してしまったため、焼成温度を640℃(10分間)に下げている。結果を表2に示すが、熱衝撃試験後不良が発生した。不良原因は全て直流抵抗の過大であった。不良チップの積層体と下地電極の界面の断面をFIBで観察すると、下地電極と積層体の界面にクラックが発生していた。
A chip was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the paste corresponding to the intermediate region, to which the paste L was applied in Example 1, was replaced with the paste H. The results are shown in Table 2. In Comparative Example 4, the firing condition of the base electrode was set at 680 ° C. for 10 minutes as in Example 1. As a result, 32 out of 100 defects occurred during firing of the base electrode, and the firing temperature was 640 ° C. (10 minutes). The results are shown in Table 2, and defects occurred after the thermal shock test. The cause of all defects was excessive DC resistance. When the cross section of the interface between the defective chip laminate and the base electrode was observed by FIB, a crack was generated at the interface between the base electrode and the laminate.
比較例1〜4より、表面領域の酸化ビスマスの含有量が中間領域の含有量より少ないと、2000サイクルの熱衝撃試験で不良が発生することが解る。 From Comparative Examples 1 to 4, it can be seen that when the content of bismuth oxide in the surface region is less than the content of the intermediate region, a defect occurs in the thermal shock test of 2000 cycles.
以上のように、本発明に係るセラミック積層電子部品は、耐熱衝撃性の向上に有用である。 As described above, the ceramic multilayer electronic component according to the present invention is useful for improving the thermal shock resistance.
1…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
5a…下地電極の表面領域
5b…下地電極の中間領域
6…めっき金属層
6a…Niめっき金属層
6b…Snめっき金属層
7…端子電極
7a…端子電極の主面
7b…端子電極の側面
8…境界線
9…測定領域
10…ガラス層
11…単位構造
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