JP7059751B2 - Electronic components and manufacturing methods for electronic components - Google Patents

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本発明は、電子部品及び電子部品の製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic component and a method for manufacturing the electronic component.

従来より、外部電極を有する積層セラミックコンデンサと、外部電極に接続されるリード端子と、リード端子と外部電極とを接合する接合部を有する電子部品が知られている。 Conventionally, there have been known electronic components having a multilayer ceramic capacitor having an external electrode, a lead terminal connected to the external electrode, and a joint portion for joining the lead terminal and the external electrode.

特開2009-26906号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-26906 特開2003-303732号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-303732 WO2006/126352号公報WO2006 / 126352A

しかしながら、従来の電子部品では、高温でのリフロー時にリード端子から積層セラミックコンデンサが脱落すやすい、外力が与えられた場合に接合部および積層セラミックコンデンサ自体にクラックが発生しやすい、接合部による外部電極とリード端子との接合強度が十分でないという課題があった。 However, in conventional electronic components, the monolithic ceramic capacitor tends to fall off from the lead terminal during reflow at high temperature, and cracks easily occur in the joint and the monolithic ceramic capacitor itself when an external force is applied. There is a problem that the bonding strength between the lead terminal and the lead terminal is not sufficient.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高温でのリフロー時においてリード端子から積層セラミックコンデンサが脱落しにくく、外力が与えられた場合でも接合部及び積層セラミックコンデンサにクラックが生じにくく、かつ、外部電極とリード端子との接合強度が十分である、電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and the monolithic ceramic capacitor is less likely to fall off from the lead terminal during reflow at high temperature, and cracks are less likely to occur in the joint and the monolithic ceramic capacitor even when an external force is applied. Moreover, it is an object of the present invention to provide an electronic component and a method for manufacturing the same, in which the bonding strength between the external electrode and the lead terminal is sufficient.

本発明に係る電子部品は、外部電極を有する積層セラミックコンデンサと、リード端子と、前記外部電極と前記リード端子とを接合する接合部と、を備える。前記外部電極はNiを80質量%以上含む。前記接合部は、20~80質量%のAg、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含む、又は、25~90質量%のCu、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含む。
前記接合部の50質量%以上を、Sn-Ag合金、または、Sn-Cu合金が占めることが好ましい。なお、本発明における合金は、固溶体合金と、金属間化合物を含む概念である。
The electronic component according to the present invention includes a monolithic ceramic capacitor having an external electrode, a lead terminal, and a joint portion for joining the external electrode and the lead terminal. The external electrode contains 80% by mass or more of Ni. The joint contains 20-80% by mass of Ag and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance, or 25-90% by mass of Cu, and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance. ..
It is preferable that the Sn—Ag alloy or Sn—Cu alloy occupies 50% by mass or more of the joint portion. The alloy in the present invention is a concept including a solid solution alloy and an intermetallic compound.

また、前記接合部は、25~70質量%のAg、残部の95質量%以上を占めるSnを含むことができる。また、接合部は、35~80質量%のCu、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含むことができる。この場合、接合部には、Agの質量%の高いSn-Ag合金、又は、Cuの質量%の高いSn-Cu合金が広範に存在する。 Further, the joint portion can contain 25 to 70% by mass of Ag and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance. Further, the joint portion can contain 35 to 80% by mass of Cu and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance. In this case, a Sn—Ag alloy having a high mass% of Ag or a Sn—Cu alloy having a high mass% of Cu is widely present in the joint portion.

また、前記リード端子は、前記接合部と接触する部分に表層を有することができる。 Further, the lead terminal may have a surface layer at a portion in contact with the joint portion.

本発明に係る電子部品の製造方法は、リード端子と積層セラミックコンデンサの外部電極とを接合する工程を備え、前記外部電極はNiを80質量%以上含む、電子部品の製造方法である。この方法は、前記外部電極と、前記リード端子との間に、前記外部電極側から順に、第1金属含有層、及び、第2金属含有層を配置するA工程、
前記第1金属含有層、及び、前記第2金属含有層を溶融して前記外部電極および前記リード端子間に接合部を形成するB工程と、を備え、次の(a)または(b)のいずれかを満たす。
(a)前記第1金属含有層は、Ag又はCuを含み、前記第2金属含有層はSnを含む。
(b)前記第2金属含有層は、Ag又はCuを含み、前記第1金属含有層はSnを含む。
The method for manufacturing an electronic component according to the present invention includes a step of joining a lead terminal and an external electrode of a monolithic ceramic capacitor, and the external electrode is a method for manufacturing an electronic component containing 80% by mass or more of Ni. In this method, the first metal-containing layer and the second metal-containing layer are arranged between the external electrode and the lead terminal in order from the external electrode side, step A.
The step B of melting the first metal-containing layer and the second metal-containing layer to form a joint portion between the external electrode and the lead terminal is provided, and the following (a) or (b) is provided. Meet either.
(A) The first metal-containing layer contains Ag or Cu, and the second metal-containing layer contains Sn.
(B) The second metal-containing layer contains Ag or Cu, and the first metal-containing layer contains Sn.

ここで、上記方法が(a)を満たしている場合、前記A工程は、
前記外部電極の表面にAg又はCuを含むペーストを塗布し、その後、加熱して前記外部電極の表面に前記第1金属含有層を形成する工程、及び、
前記第1金属含有層と前記リード端子との間にSnを含むペーストを供給して前記第2金属含有層を形成する工程と、を備えることができる。
Here, when the above method satisfies (a), the said step A is performed.
A step of applying a paste containing Ag or Cu to the surface of the external electrode and then heating to form the first metal-containing layer on the surface of the external electrode, and
A step of supplying a paste containing Sn between the first metal-containing layer and the lead terminal to form the second metal-containing layer can be provided.

また、前記リード端子は、前記第2金属含有層と接触する部分に表層を有することができる。上記方法が(b)を満たしている場合、前記リード端子の表層はNiを80質量%以上含むことが好ましい。 Further, the lead terminal may have a surface layer at a portion in contact with the second metal-containing layer. When the above method satisfies (b), it is preferable that the surface layer of the lead terminal contains 80% by mass or more of Ni.

本発明によれば、高温でのリフロー時にリード端子から積層セラミックコンデンサが脱落しにくく、外力が与えられた場合に接合部及び積層セラミックコンデンサにクラックが発生しにくく、接合部による外部電極とリード端子との接合強度が確保される。 According to the present invention, the laminated ceramic capacitor is less likely to fall off from the lead terminal during reflow at high temperature, cracks are less likely to occur in the joint and the laminated ceramic capacitor when an external force is applied, and the external electrode and lead terminal due to the joint are less likely to occur. Bonding strength with is ensured.

図1は、本発明の実施形態にかかる電子部品の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an electronic component according to an embodiment of the present invention. 図2は電子部品の製造方法を説明する図であり、(a)は積層セラミックコンデンサとリード端子との間に第1金属含有層及び第2金属含有層を配置した状態を示す断面図、(c)は、積層セラミックコンデンサ10の外部電極6に第1金属含有層を形成した状態を示す断面図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing an electronic component, and FIG. 2A is a cross-sectional view showing a state in which a first metal-containing layer and a second metal-containing layer are arranged between a laminated ceramic capacitor and a lead terminal. c) is a cross-sectional view showing a state in which the first metal-containing layer is formed on the external electrode 6 of the multilayer ceramic capacitor 10. 図3は実施例3の接合部及びその近傍の断面のSEM写真である。FIG. 3 is an SEM photograph of a cross section of the joint portion of Example 3 and its vicinity.

(電子部品)
図1を参照して、本発明の実施形態にかかる電子部品100を説明する。
(Electronic parts)
The electronic component 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

電子部品100は、積層セラミックコンデンサ10と、リード端子80と、接合部60と、を備える。 The electronic component 100 includes a monolithic ceramic capacitor 10, a lead terminal 80, and a joint portion 60.

積層セラミックコンデンサ10は、コンデンサチップ3及び、外部電極6を有する。コンデンサチップ3は、厚み方向に離間して配置された多数の内部電極1と、内部電極1間を絶縁するセラミック層2を有する。
内部電極1の材料は、Ni,Cu,Pd等の金属材料であることができる。
セラミック層2の材料は、チタン酸バリウム等のセラミックであることができる。
The monolithic ceramic capacitor 10 has a capacitor chip 3 and an external electrode 6. The capacitor chip 3 has a large number of internal electrodes 1 arranged apart from each other in the thickness direction, and a ceramic layer 2 that insulates between the internal electrodes 1.
The material of the internal electrode 1 can be a metal material such as Ni, Cu, or Pd.
The material of the ceramic layer 2 can be a ceramic such as barium titanate.

外部電極6は、コンデンサチップ3の両端にそれぞれ配置されている。一部の内部電極1は一方側の外部電極6に電気的に接続され、残りの内部電極1は他方側の外部電極6に電気的に接続されている。コンデンサチップ3内において、一方側の外部電極6に接続された内部電極1と、他方側の外部電極6に接続された内部電極1とが積層方向に交互に配置されている。 The external electrodes 6 are arranged at both ends of the capacitor chip 3, respectively. A part of the internal electrodes 1 are electrically connected to the external electrode 6 on one side, and the remaining internal electrodes 1 are electrically connected to the external electrode 6 on the other side. In the capacitor chip 3, the internal electrodes 1 connected to the external electrode 6 on one side and the internal electrodes 1 connected to the external electrode 6 on the other side are alternately arranged in the stacking direction.

外部電極6はNiを80質量%以上含有する導電材料の層である。Niの含有量は90質量%以上とすることができる。 The external electrode 6 is a layer of a conductive material containing 80% by mass or more of Ni. The Ni content can be 90% by mass or more.

外部電極6は、コンデンサチップ3との接着性の観点から、Niおよびガラスフリットを含有することが好適である。ガラスフリットの量は3~10質量%とすることができる。ガラスフリットは、たとえばBi-B-SiOガラスのように、Sr、Ca、Ba、Bi、Si、BおよびZnから選ばれる少なくとも2種の酸化物を主成分とするものであることが好ましい。 The external electrode 6 preferably contains Ni and glass frit from the viewpoint of adhesiveness to the capacitor chip 3. The amount of glass frit can be 3-10% by mass. The glass frit is mainly composed of at least two oxides selected from Sr, Ca, Ba, Bi, Si, B and Zn, such as Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -SiO 2 glass. Is preferable.

外部電極6とコンデンサチップ3との間に外部電極6以外にCu、Ag、Pdからなる群から選択される一種以上の金属を80質量%以上含有する別の導電層を有していても良い。例えば、典型的な実施態様では、別の導電層はCuを80質量%以上含有してもよい。また、別の導電層は、Ag、又は、Ag-Pdを80質量%以上含有してもよい。別の導電層がある場合には、外部電極6がガラスフリットを含有する必要は無く、別の導電層にガラスフリットを含有することが好適である。 In addition to the external electrode 6, another conductive layer containing 80% by mass or more of one or more metals selected from the group consisting of Cu, Ag, and Pd may be provided between the external electrode 6 and the capacitor chip 3. .. For example, in a typical embodiment, another conductive layer may contain 80% by mass or more of Cu. Further, another conductive layer may contain Ag or Ag—Pd in an amount of 80% by mass or more. When there is another conductive layer, it is not necessary for the external electrode 6 to contain the glass frit, and it is preferable that the other conductive layer contains the glass frit.

リード端子80は、本体部81及び、本体部81の表面に設けられた表層82を有する。本実施形態のリード端子80は、L字状をしており、一端が外部電極6と対向している。 The lead terminal 80 has a main body portion 81 and a surface layer 82 provided on the surface of the main body portion 81. The lead terminal 80 of the present embodiment has an L-shape, and one end thereof faces the external electrode 6.

本体部81の材料は、Fe、Ni、Cu等の金属材料とすることができる。 The material of the main body 81 can be a metal material such as Fe, Ni, or Cu.

前記本体部81の表層82の材料に特に限定はないが、典型的な実施形態として、Agを80質量%以上、或いは、90質量%以上含有することができ、別の態様では、Niを80質量%以上、或いは、90質量%以上含有することができる。このような表層82はめっきで形成することができる。 The material of the surface layer 82 of the main body 81 is not particularly limited, but as a typical embodiment, Ag can be contained in an amount of 80% by mass or more, or 90% by mass or more, and in another embodiment, Ni is 80. It can be contained in an amount of% by mass or more, or 90% by mass or more. Such a surface layer 82 can be formed by plating.

接合部60は、リード端子80の表層82と外部電極6とにそれぞれ接合されており、これらを電気的に接続する。接合部60の厚み(電流が流れる方向の長さ)は、特に制限がないが、例えば、50~500μmとすることができる。 The joining portion 60 is joined to the surface layer 82 of the lead terminal 80 and the external electrode 6, respectively, and these are electrically connected to each other. The thickness of the joint portion 60 (the length in the direction in which the current flows) is not particularly limited, but may be, for example, 50 to 500 μm.

接合部60は、20~80質量%のAg、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含む(第1の組成)、又は、25~90質量%のCu、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含む(第2の組成)。接合部60における不可避的不純物の例は、Na、S、Cl、Biである。 The joint 60 contains 20-80% by mass of Ag and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance (first composition), or 25-90% by mass of Cu, and 95% by mass of the balance. It contains Sn that occupies the above (second composition). Examples of unavoidable impurities in the junction 60 are Na, S, Cl, Bi.

第1の組成の接合部60において、Agの質量%が20%以上であることにより、融点の低い部分が少なくなり、接合部の耐熱性が良くなるため、積層セラミックコンデンサの脱落が発生しにくい。Agの質量%が80%以下であることにより、接合強度の低い部分が少なくなり、接合部の強度の高さを担保することができる。
第2の組成の接合部60において、Cuの質量%が25%以上であることにより、融点の低い部分が少なくなり、接合部の耐熱性が良くなるため、積層セラミックコンデンサの脱落が発生しにくい。Cuの質量%が90%以下であることにより、接合強度の低い部分が少なくなり、接合部の強度の高さを担保することができる。
In the joint portion 60 having the first composition, when the mass% of Ag is 20% or more, the portion having a low melting point is reduced and the heat resistance of the joint portion is improved, so that the multilayer ceramic capacitor is less likely to fall off. .. When the mass% of Ag is 80% or less, the portion having low joint strength is reduced, and the high strength of the joint portion can be ensured.
In the joint portion 60 having the second composition, when the mass% of Cu is 25% or more, the portion having a low melting point is reduced and the heat resistance of the joint portion is improved, so that the multilayer ceramic capacitor is less likely to fall off. .. When the mass% of Cu is 90% or less, the portion having low bonding strength is reduced, and the high strength of the bonding portion can be ensured.

また、第1の組成の接合部60は、25~70質量%のAg、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含むことが好ましい。この場合、接合部60の中には、Agの質量%の高いSn-Ag合金が広範に存在する。また、第2の組成の接合部60は、35~80質量%のCu、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含むことが好ましい。この場合、接合部60の中には、Cuの質量%の高いSn-Cu合金が広範に存在する。このような特徴を有する電子部品は、250℃の環境下では、接合部における液相量が少ないため、耐熱性を向上させることができ、積層セラミックコンデンサの脱落を防ぐことができる。 Further, the joint portion 60 of the first composition preferably contains 25 to 70% by mass of Ag and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance. In this case, a Sn—Ag alloy having a high mass% of Ag is widely present in the joint portion 60. Further, the joint portion 60 of the second composition preferably contains 35 to 80% by mass of Cu and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance. In this case, a Sn—Cu alloy having a high mass% of Cu is widely present in the joint portion 60. Since the amount of liquid phase in the joint portion of the electronic component having such characteristics is small in an environment of 250 ° C., the heat resistance can be improved and the monolithic ceramic capacitor can be prevented from falling off.

接合部60において、Snは残部の98質量%以上であることができる。 At the joint 60, Sn can be 98% by mass or more of the balance.

接合部60が20~80質量%のAg、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含む場合、接合部60の50質量%以上(好ましくは70質量%以上)を、Sn-Ag合金が占めることが好適である。また、接合部60が、25~90質量%のCu、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含む場合、接合部60の50質量%以上(好ましくは70質量%以上)をSn-Cu合金が占めることが好適である。本明細書において合金とは、固溶体合金と、金属間化合物を含む概念である。
接合部60におけるSn-Ag合金、または、Sn-Cu合金の質量%すなわち合金率が50質量%以上であると、接合部60において単一の金属の部分が殆ど存在せず、脆い部分が少ないため、よりクラックが発生しにくい。
When the joint portion 60 contains 20 to 80% by mass of Ag and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance, the Sn—Ag alloy comprises 50% by mass or more (preferably 70% by mass or more) of the joint portion 60. It is preferable to occupy. Further, when the joint portion 60 contains 25 to 90% by mass of Cu and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance, 50% by mass or more (preferably 70% by mass or more) of the joint portion 60 is Sn—Cu. It is preferable that the alloy occupies. As used herein, an alloy is a concept including a solid solution alloy and an intermetallic compound.
When the mass% of the Sn—Ag alloy or Sn—Cu alloy in the joint portion 60, that is, the alloy ratio is 50% by mass or more, there is almost no single metal portion in the joint portion 60, and there are few brittle portions. Therefore, cracks are less likely to occur.

本実施形態では、リード端子80の使用により、積層セラミックコンデンサ10に与えられる応力を緩和することができるため、積層セラミックコンデンサ10自体に生じるクラックの発生を軽減することができる。なお、リード端子80がAgを主成分とする表層82を有している場合、配線回路との接合がより確実に行われるという効果がある。 In the present embodiment, the stress applied to the monolithic ceramic capacitor 10 can be relaxed by using the lead terminal 80, so that the occurrence of cracks in the monolithic ceramic capacitor 10 itself can be reduced. When the lead terminal 80 has a surface layer 82 containing Ag as a main component, there is an effect that the connection with the wiring circuit is performed more reliably.

(製造方法)
続いて、上述の電子部品の製造方法を図2の(a)~(b)を参照して説明する。
(Production method)
Subsequently, the method for manufacturing the above-mentioned electronic component will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (b).

まず、積層セラミックコンデンサ10、及び、リード端子80を用意する。 First, a monolithic ceramic capacitor 10 and a lead terminal 80 are prepared.

次に、図2の(a)に示すように、外部電極6と、リード端子80との間に、外部電極6側から順に、第1金属含有層20、及び、第2金属含有層40を配置する。 Next, as shown in FIG. 2A, a first metal-containing layer 20 and a second metal-containing layer 40 are placed between the external electrode 6 and the lead terminal 80 in this order from the external electrode 6 side. Deploy.

ここで、第1金属含有層20は、外部電極6及び第2金属含有層40と接触している。また、第2金属含有層40は、第1金属含有層20及びリード端子80の表層82と接触している。 Here, the first metal-containing layer 20 is in contact with the external electrode 6 and the second metal-containing layer 40. Further, the second metal-containing layer 40 is in contact with the first metal-containing layer 20 and the surface layer 82 of the lead terminal 80.

ここで、第1金属含有層20及び第2金属含有層40は以下の(a)及び(b)のいずれかを満たす。 Here, the first metal-containing layer 20 and the second metal-containing layer 40 satisfy any of the following (a) and (b).

(a)第1金属含有層20は、Ag又はCuを含有し、第2金属含有層40は、Snを含有する。
(b)第2金属含有層40は、Ag又はCuを含有し、第1金属含有層20はSnを含有する。
(A) The first metal-containing layer 20 contains Ag or Cu, and the second metal-containing layer 40 contains Sn.
(B) The second metal-containing layer 40 contains Ag or Cu, and the first metal-containing layer 20 contains Sn.

(a)第1金属含有層20は、金属成分としてAg又はCuを95質量%以上含有することができ、第2金属含有層40は、金属成分としてSnを95質量%以上含有することができる。
(b)第2金属含有層40は、金属成分としてAg又はCuを95質量%以上含有することができ、第1金属含有層20は金属成分としてSnを95質量%以上含有することができる。
(A) The first metal-containing layer 20 can contain 95% by mass or more of Ag or Cu as a metal component, and the second metal-containing layer 40 can contain 95% by mass or more of Sn as a metal component. ..
(B) The second metal-containing layer 40 can contain Ag or Cu in an amount of 95% by mass or more as a metal component, and the first metal-containing layer 20 can contain Sn in an amount of 95% by mass or more as a metal component.

各金属含有層がAg又はCuを含む場合、各金属含有層は金属成分としてAg又はCuを99質量%以上含有することがより好適である。
各金属含有層がSnを含む場合、各金属含有層は金属成分としてSnを99質量%以上含有することがより好適である。
このような金属含有層は、金属ペースト層であることができる。金属ペーストは、金属粉末などの金属成分と、非金属成分を含む。非金属成分は、樹脂成分、及び、溶媒を含む。金属粒子の例は、Ag粒子、Cu粒子、Sn粒子である。
金属含有層は、金属ペースト層でもよいが、金属ペースト層を焼き付け(熱処理)して、ペースト中の樹脂成分、及び、溶媒を除去した、金属層であってもよい。
When each metal-containing layer contains Ag or Cu, it is more preferable that each metal-containing layer contains 99% by mass or more of Ag or Cu as a metal component.
When each metal-containing layer contains Sn, it is more preferable that each metal-containing layer contains 99% by mass or more of Sn as a metal component.
Such a metal-containing layer can be a metal paste layer. The metal paste contains a metal component such as a metal powder and a non-metal component. The non-metal component includes a resin component and a solvent. Examples of metal particles are Ag particles, Cu particles, and Sn particles.
The metal-containing layer may be a metal paste layer, or may be a metal layer obtained by baking (heat-treating) the metal paste layer to remove the resin component and the solvent in the paste.

(a)及び(b)の内、製造プロセスのコスト面の観点から、(a)の方が好適である。 Of (a) and (b), (a) is more preferable from the viewpoint of cost of the manufacturing process.

(a)の場合には以下のようにすることが好適である。まず、外部電極6の表面にAg又はCuを含有するペーストを塗布し、その後、ペーストを熱処理して、図2の(b)に示すように、外部電極6の上にAg又はCuを含有する第1金属含有層20を形成する。その後、リード端子80を、リード端子80の表層82と第1金属含有層20との間に隙間ができるように配置し、当該隙間にSnを含有するペーストを供給して、金属成分としてSnを含有する第2金属含有層40を形成する。 In the case of (a), it is preferable to do as follows. First, a paste containing Ag or Cu is applied to the surface of the external electrode 6, and then the paste is heat-treated to contain Ag or Cu on the external electrode 6 as shown in FIG. 2 (b). The first metal-containing layer 20 is formed. After that, the lead terminal 80 is arranged so that a gap is formed between the surface layer 82 of the lead terminal 80 and the first metal-containing layer 20, and a paste containing Sn is supplied to the gap to generate Sn as a metal component. The second metal-containing layer 40 to be contained is formed.

(b)の場合には以下のようにすることが好適である。まず、リード端子80の表層82の表面にAg又はCuを含有するペーストを塗布し、その後、ペーストを熱処理して、リード端子80の上に、Ag又はCuを含有する第2金属含有層40を形成する。その後、積層セラミックコンデンサ10を、外部電極6と第2金属含有層40との間に隙間ができるように配置し、当該隙間にSnを含有するペーストを供給して、金属成分としてSnを含有する第1金属含有層20を形成する。この場合、リード端子80の表層82は、Niを80質量%以上含有することが好ましい。Ag及びCuは、500℃以下の条件でNiと反応しにくいので、Snと好適に合金を形成させやすい。 In the case of (b), it is preferable to do as follows. First, a paste containing Ag or Cu is applied to the surface of the surface layer 82 of the lead terminal 80, and then the paste is heat-treated to form a second metal-containing layer 40 containing Ag or Cu on the lead terminal 80. Form. After that, the multilayer ceramic capacitor 10 is arranged so as to form a gap between the external electrode 6 and the second metal-containing layer 40, and a paste containing Sn is supplied to the gap to contain Sn as a metal component. The first metal-containing layer 20 is formed. In this case, the surface layer 82 of the lead terminal 80 preferably contains 80% by mass or more of Ni. Since Ag and Cu do not easily react with Ni under the condition of 500 ° C. or lower, they can easily form an alloy with Sn.

続いて、第1金属含有層20及び第2金属含有層40を熱処理して溶融させ、外部電極6とリード端子80とを接合する合金を含む接合部60を形成して、図1に示す電子部品100を得る。従来では、前記の熱処理の温度が600℃以上でなければ十分に溶融させることができなかったが、本実施形態により、熱処理の温度は、Snの融点以上であればよく、232~500℃であることができる。 Subsequently, the first metal-containing layer 20 and the second metal-containing layer 40 are heat-treated and melted to form a joint portion 60 containing an alloy for joining the external electrode 6 and the lead terminal 80, and the electrons shown in FIG. 1 are formed. Obtain the component 100. Conventionally, the heat treatment could not be sufficiently melted unless the temperature of the heat treatment was 600 ° C. or higher, but according to the present embodiment, the heat treatment temperature may be 232 to 500 ° C. as long as it is equal to or higher than the melting point of Sn. There can be.

このような方法によれば、AgまたはCuは外部電極6のNiよりもSnと相互拡散するので、Sn-Ag合金、および、Sn-Cu合金を含む接合部60を形成しやすい。具体的には、接合部60の中には、Agの質量%濃度の高いSn-Ag合金、又は、Cuの質量%濃度の高いSn-Cu合金が広範に存在することができる。したがって、このような合金を含む接合部を有する電子部品は、250℃の環境下でも接合部における液相量が少ないため、耐熱性が向上する。 According to such a method, since Ag or Cu mutually diffuses with Sn more than Ni of the external electrode 6, it is easy to form the joint portion 60 containing the Sn—Ag alloy and the Sn—Cu alloy. Specifically, in the joint portion 60, a Sn—Ag alloy having a high mass% concentration of Ag or a Sn—Cu alloy having a high mass% concentration of Cu can be widely present. Therefore, the electronic component having the joint portion containing such an alloy has a small amount of liquid phase in the joint portion even in an environment of 250 ° C., so that the heat resistance is improved.

(作用)
本実施形態に係る電子部品100によれば、Niを80質量%以上含有する外部電極6、及び、上述の組成の接合部60を有している。NiとAgと、又は、NiとCuとは互いに反応性に乏しい一方、AgまたはCuは、熱処理によって溶融するSn内に容易に拡散する。したがって、融点が高く接合強度の高いSn-Ag合金またはSn-Cu合金が接合部に形成されやすくなる。さらに、リード端子80の使用により、積層セラミックコンデンサ10に与えられる応力を緩和することができる。これらにより、高温でのリフロー時においてリード端子80から積層セラミックコンデンサ10が脱落しにくく、電子部品100に外力が与えられた場合でも接合部60及び積層セラミックコンデンサ10にクラックが生じにくく、かつ、外部電極6とリード端子80との接合強度が十分となる。
(Action)
According to the electronic component 100 according to the present embodiment, it has an external electrode 6 containing 80% by mass or more of Ni, and a joint portion 60 having the above-mentioned composition. While Ni and Ag, or Ni and Cu are poorly reactive with each other, Ag or Cu easily diffuses into Sn that is melted by heat treatment. Therefore, a Sn—Ag alloy or a Sn—Cu alloy having a high melting point and a high bonding strength is likely to be formed at the bonding portion. Further, the use of the lead terminal 80 can relieve the stress applied to the monolithic ceramic capacitor 10. As a result, the monolithic ceramic capacitor 10 is less likely to fall off from the lead terminal 80 during reflow at high temperature, cracks are less likely to occur in the joint 60 and the monolithic ceramic capacitor 10 even when an external force is applied to the electronic component 100, and the outside. The bonding strength between the electrode 6 and the lead terminal 80 is sufficient.

本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様をとることができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be taken.

リード端子80の形状に特に限定はなく、積層セラミックコンデンサの形態及び電子部品が接続される場所等に応じて適宜変形することができる。 The shape of the lead terminal 80 is not particularly limited, and can be appropriately deformed according to the form of the monolithic ceramic capacitor, the place where the electronic component is connected, and the like.

また、上記実施形態では、リード端子80が表層82を有していたが、表層82を有していなくても実施は可能である。 Further, in the above embodiment, the lead terminal 80 has the surface layer 82, but it can be carried out even if the lead terminal 80 does not have the surface layer 82.

なお、本明細書において、金属とは合金を含む概念である。 In addition, in this specification, a metal is a concept including an alloy.

(実施例1~5、比較例1、2)
積層セラミックコンデンサを用意した。このコンデンサは、両端部に、外部電極6を有している。外部電極6はガラスフリット及びNiを含む層である。ガラスフリットは、SrO-B-SiOガラスを主成分とした。外部電極6のNi含有量は90質量%である。
(Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 and 2)
A monolithic ceramic capacitor was prepared. This capacitor has external electrodes 6 at both ends. The external electrode 6 is a layer containing glass frit and Ni. The main component of the glass frit was SrO-B 2 O 3 -SiO 2 glass. The Ni content of the external electrode 6 is 90% by mass.

次に、Agの金属粉末及びビヒクルを含むAgペーストを、外部電極6上に塗布してAgペースト層を形成し、Agペースト層を500℃のN中で焼き付けて、外部電極6の上に第1金属含有層20としてAg層を形成した。 Next, an Ag paste containing a metal powder of Ag and a vehicle is applied onto the external electrode 6 to form an Ag paste layer, and the Ag paste layer is baked in N2 at 500 ° C. onto the external electrode 6. An Ag layer was formed as the first metal-containing layer 20.

次に、Fe板の表面にメッキにより得られたAg表層82を有するL字形状のリード端子80を用意した。リード端子80のAg表層82と、積層セラミックコンデンサ10の外部電極6上に設けられた第1金属含有層(Ag層)20との間に一定の隙間が生じるように、リード端子80及び積層セラミックコンデンサ10とを配置し、Ag表層とAg層との隙間にSn半田ペーストを注入してSn半田ペースト層(第2金属含有層)を形成した。 Next, an L-shaped lead terminal 80 having an Ag surface layer 82 obtained by plating on the surface of the Fe plate was prepared. The lead terminal 80 and the laminated ceramic so that a certain gap is formed between the Ag surface layer 82 of the lead terminal 80 and the first metal-containing layer (Ag layer) 20 provided on the external electrode 6 of the laminated ceramic capacitor 10. A capacitor 10 was arranged, and Sn solder paste was injected into the gap between the Ag surface layer and the Ag layer to form a Sn solder paste layer (second metal-containing layer).

第1金属含有層及び第2金属含有層に対して、300℃で10分熱処理を行い、これらの金属を合金化して接合部60を形成させ、電子部品を得た。 The first metal-containing layer and the second metal-containing layer were heat-treated at 300 ° C. for 10 minutes, and these metals were alloyed to form a joint portion 60 to obtain an electronic component.

第1金属含有層となるAg層及び第2金属含有層となるSn半田ペースト層の質量の調整により、接合部のSn及びAgの組成の異なる実施例1~5、比較例1、2を作成した。各実施例ではそれぞれサンプル100個を作製した。条件及び結果を表1及び表2に示す。実施例3の接合部及びその近傍のSEM写真を図3に示す。 By adjusting the masses of the Ag layer as the first metal-containing layer and the Sn solder paste layer as the second metal-containing layer, Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 having different compositions of Sn and Ag at the joint were prepared. bottom. In each example, 100 samples were prepared. The conditions and results are shown in Tables 1 and 2. FIG. 3 shows an SEM photograph of the joint portion of Example 3 and its vicinity.

(実施例6)
実施例6は、以下のようにサンプルを作製した。
実施例1と同様の積層セラミックコンデンサ10及びリード端子80を用意した。次に、Agの金属粉末及びビヒクルを含むAgペーストを、リード端子側におけるAg表層82上に塗布してAgペースト層を形成し、Agペースト層を500℃のN中で焼き付けて、Ag表層82の上に第2金属含有層40としてAg層を形成した。
(Example 6)
In Example 6, a sample was prepared as follows.
The same monolithic ceramic capacitor 10 and lead terminal 80 as in Example 1 were prepared. Next, an Ag paste containing an Ag metal powder and a vehicle is applied onto the Ag surface layer 82 on the lead terminal side to form an Ag paste layer, and the Ag paste layer is baked in N2 at 500 ° C. to form an Ag surface layer. An Ag layer was formed on the 82 as the second metal-containing layer 40.

次に、積層セラミックコンデンサ10の外部電極6と第2金属含有層40上との間に一定の隙間が生じるように、リード端子80及び積層セラミックコンデンサ10とを配置し、外部電極とAg層との隙間にSn半田ペーストを注入してSn半田ペースト層(第1金属含有層)を形成した。 Next, the lead terminal 80 and the laminated ceramic capacitor 10 are arranged so that a certain gap is formed between the external electrode 6 of the laminated ceramic capacitor 10 and the top of the second metal-containing layer 40, and the external electrode and the Ag layer are arranged. Sn solder paste was injected into the gap between the two to form a Sn solder paste layer (first metal-containing layer).

第1金属含有層及び第2金属含有層に対して、300℃で10分熱処理を行い、これらの金属を合金化して接合部60を形成させ、電子部品を得た。接合部の組成は実施例3と同じとした。 The first metal-containing layer and the second metal-containing layer were heat-treated at 300 ° C. for 10 minutes, and these metals were alloyed to form a joint portion 60 to obtain an electronic component. The composition of the joint was the same as in Example 3.

(実施例7)
リード端子側の表層82として、Ag表層でなくNi表層を用いた以外は、実施例6と同じにした。
(Example 7)
The surface layer 82 on the lead terminal side was the same as in Example 6 except that a Ni surface layer was used instead of an Ag surface layer.

(実施例8~11、比較例3,4)
Agペーストに代えて、Cuの金属粉末及びビヒクルを含むCuペーストを作製し、外部電極上に塗布してCuペースト層を形成し、Cuペースト層を500℃のN中で焼き付けて、外部電極上に第1金属含有層としてCu層を形成した。
(Examples 8 to 11, Comparative Examples 3 and 4)
Instead of Ag paste, Cu paste containing Cu metal powder and vehicle is prepared, applied on an external electrode to form a Cu paste layer, and the Cu paste layer is baked in N2 at 500 ° C. to form an external electrode. A Cu layer was formed on the first metal-containing layer.

これ以外は、実施例1と同様とし、Sn及びCuの組成の異なる実施例8~11及び比較例3,4の電子部品を得た。条件を表1に示す。 Other than this, the same as in Example 1 was performed, and electronic components of Examples 8 to 11 and Comparative Examples 3 and 4 having different Sn and Cu compositions were obtained. The conditions are shown in Table 1.

(比較例5)
比較例5は、第1金属含有層として、Agペーストに代えて、Pdペーストを用い、Pd層を形成し、接合部の金属組成を表1のようにする以外は、実施例1と同様とした。
(Comparative Example 5)
Comparative Example 5 is the same as that of Example 1 except that the Pd paste is used instead of the Ag paste as the first metal-containing layer to form the Pd layer and the metal composition of the joint is as shown in Table 1. bottom.

(比較例6)
外部電極としてガラスフリット及びNiを含む層を有する積層セラミックコンデンサに代えて、外部電極として、コンデンサチップ側から順に、ガラスフリット及びCuを含む層、および、Niメッキ層を有する積層セラミックコンデンサを用意した。外部電極の最外のNi層上に、第1金属含有層としてSn層をメッキにより形成した。さらに、このSn層と、リード端子のAg層との隙間にSn半田ペーストを注入してSn半田ペースト層(第2金属含有層)を形成した。これ以降は実施例1と同様とした。
(Comparative Example 6)
Instead of a laminated ceramic capacitor having a layer containing glass frit and Ni as an external electrode, a layer containing glass frit and Cu and a laminated ceramic capacitor having a Ni plating layer were prepared as external electrodes in order from the capacitor chip side. .. A Sn layer was formed by plating on the outermost Ni layer of the external electrode as a first metal-containing layer. Further, the Sn solder paste was injected into the gap between the Sn layer and the Ag layer of the lead terminal to form a Sn solder paste layer (second metal-containing layer). From this point onward, the same procedure as in Example 1 was applied.

(比較例7)
外部電極として、ガラスフリット及びNiを含む層に代えて、ガラスフリット及びCu(90質量%)を含む層を有する積層セラミックコンデンサを用意した。次に、Agの金属粉末及びビヒクルを含むAgペーストを、外部電極上に塗布してAgペースト層を形成し、Agペースト層を500℃のN中で焼き付けて、外部電極上に第1金属含有層としてAg層を形成した。さらに、このAg層と、リード端子のAg層との隙間にSn半田ペーストを注入してSn半田ペースト層(第2金属含有層)を形成した。これ以降は実施例1と同様とした。
(Comparative Example 7)
As an external electrode, a laminated ceramic capacitor having a layer containing glass frit and Cu (90% by mass) was prepared instead of the layer containing glass frit and Ni. Next, an Ag paste containing Ag metal powder and a vehicle is applied onto an external electrode to form an Ag paste layer, and the Ag paste layer is baked in N2 at 500 ° C. to form a first metal on the external electrode. An Ag layer was formed as a content layer. Further, Sn solder paste was injected into the gap between the Ag layer and the Ag layer of the lead terminal to form a Sn solder paste layer (second metal-containing layer). From this point onward, the same procedure as in Example 1 was applied.

(初期強度測定方法)
電子部品100の二つのリード端子80をそれぞれ治具に固定し、図1に示すように、一方の治具をX方向、他方の治具を-X方向に引っ張り、破断した時の張力値を強度とした。
(Initial strength measurement method)
The two lead terminals 80 of the electronic component 100 are fixed to each jig, and as shown in FIG. 1, one jig is pulled in the X direction and the other jig is pulled in the −X direction, and the tension value at the time of breaking is determined. The strength was set.

(熱処理サイクル後の強度の測定方法)
Ag系の導電性接着剤を用いてプリント基板と電子部品とを接合した。-55℃と250℃との間の往復を1サイクルの熱処理とし、1サイクルの熱処理を1時間かけて行い、合計1000サイクルの熱処理を行い、電子部品の破損状態を調べた。熱処理サイクル後の強度の測定は初期強度と同じ方法で行った。
(Method of measuring strength after heat treatment cycle)
The printed circuit board and the electronic component were bonded using an Ag-based conductive adhesive. The round trip between −55 ° C. and 250 ° C. was regarded as one cycle of heat treatment, and one cycle of heat treatment was performed over 1 hour, and a total of 1000 cycles of heat treatment were performed to examine the damaged state of electronic components. The strength after the heat treatment cycle was measured by the same method as the initial strength.

(積層セラミックコンデンサ脱落率)
250℃の雰囲気下で電子部品100の積層セラミックコンデンサ10に図1の状態で上から下に向かって10N(実害のないレベル)の荷重を負荷し、接合部60の再溶融が生じて、リード端子80から積層セラミックコンデンサ10が脱落するか否かを調べた。100個サンプルの中、コンデンサが脱落したサンプルの数/100からなる数値(積層セラミックコンデンサ脱落率)を求めた。
(Laminate ceramic capacitor dropout rate)
In an atmosphere of 250 ° C., a load of 10 N (a level that does not cause actual damage) is applied from top to bottom on the monolithic ceramic capacitor 10 of the electronic component 100 in the state of FIG. 1, and the joint portion 60 is remelted to cause a lead. It was investigated whether or not the monolithic ceramic capacitor 10 was dropped from the terminal 80. A numerical value (multilayer ceramic capacitor dropout rate) consisting of 100 samples out of 100 samples was obtained.

(クラックの測定方法)
コンデンサ脱落試験の負荷印加後の、接合部60、及び、積層セラミックコンデンサ10自体におけるクラックの有無を調べた。100個サンプルの中、クラックが発生したサンプルの数/100からなる数値(クラック発生率)を求めた。クラックは、接合部60及び積層セラミックコンデンサ10の断面を研磨し、目視で確認した。
(Measurement method of crack)
After the load was applied in the capacitor dropout test, the presence or absence of cracks in the joint portion 60 and the multilayer ceramic capacitor 10 itself was examined. A numerical value (crack generation rate) consisting of the number of samples in which cracks occurred / 100 out of 100 samples was obtained. The cracks were visually confirmed by polishing the cross sections of the joint portion 60 and the multilayer ceramic capacitor 10.

(接合部における金属の組成の測定方法)
接合部60における金属の組成は、電子部品を研磨し、接合部断面をEDX(エネルギー分散型蛍光X線)で分析して求めた。1つの実施例に対して、その接合部断面の異なる部分に対して5回の分析を行い、平均値を求めた。
(Measuring method of metal composition at the joint)
The composition of the metal in the joint portion 60 was determined by polishing the electronic component and analyzing the cross section of the joint portion with EDX (energy dispersive X-ray fluorescence). For one example, different parts of the cross section of the joint were analyzed five times, and the average value was obtained.

(接合部における合金の質量%(合金率)の測定方法)
積層セラミックコンデンサの外部電極とリード端子間に形成される接合部について、外部電極とリード端子とを結ぶ方向に平行な断面を形成し(図3参照)、接合部60と外部電極6との境界から、接合部60とリード端子80との境界までEDXで線分析を行い、線上の各点における各原子の濃度(組成)を分析した。2種類以上の金属が存在した場所を合金と判断した。同一断面内において異なる5か所の線分析を行い、線分析の合計長さに占める合金部分の長さの割合の平均より接合部の合金率(質量%)を求めた。

Figure 0007059751000001

Figure 0007059751000002
(Measuring method of alloy mass% (alloy ratio) at the joint)
Regarding the joint formed between the external electrode and the lead terminal of the multilayer ceramic capacitor, a cross section parallel to the direction connecting the external electrode and the lead terminal is formed (see FIG. 3), and the boundary between the joint 60 and the external electrode 6 is formed. Then, line analysis was performed with EDX up to the boundary between the junction 60 and the lead terminal 80, and the concentration (composition) of each atom at each point on the line was analyzed. The place where two or more kinds of metals existed was judged to be an alloy. Line analysis was performed at five different locations within the same cross section, and the alloy ratio (mass%) of the joint was determined from the average of the ratio of the length of the alloy portion to the total length of the line analysis.
Figure 0007059751000001

Figure 0007059751000002

実施例では、高温でのリフロー時においてリード端子から積層セラミックコンデンサが脱落しにくく、外力が与えられた場合でも接合部及び積層セラミックコンデンサにクラックが生じにくく、かつ、外部電極とリード端子との接合強度が十分であった。比較例1では、実施例1~5と比べて、積層セラミックコンデンサ脱落率が大きくなり、比較例2では実施例1~5と比べて接合強度が低かった。比較例3では、実施例8~11と比べて、積層セラミックコンデンサ脱落率が大きくなり、比較例4では実施例8~11と比べて接合強度が低かった。比較例5では、接合部がCuおよびAgを含まないため、接合部が脆い材料となりクラックが生じやすかった。比較例6では、接合部がSnのみなので、高温環境に置かれる場合、Snの融点が低いため、積層セラミックコンデンサが脱落しやすくなった。比較例7では、外部電極がNiでなくCuを多量に含むため、CuとAgの反応が進み、AgのSn中への拡散が十分ではないことから接合強度が低かった。 In the embodiment, the monolithic ceramic capacitor does not easily fall off from the lead terminal during reflow at high temperature, cracks do not easily occur in the joint and the monolithic ceramic capacitor even when an external force is applied, and the external electrode and the lead terminal are joined. The strength was sufficient. In Comparative Example 1, the dropout rate of the laminated ceramic capacitor was larger than in Examples 1 to 5, and in Comparative Example 2, the bonding strength was lower than that in Examples 1 to 5. In Comparative Example 3, the dropout rate of the laminated ceramic capacitor was larger than in Examples 8 to 11, and in Comparative Example 4, the bonding strength was lower than that in Examples 8 to 11. In Comparative Example 5, since the joint portion did not contain Cu and Ag, the joint portion became a brittle material and cracks were likely to occur. In Comparative Example 6, since the joint portion is only Sn, the melting point of Sn is low when it is placed in a high temperature environment, so that the multilayer ceramic capacitor easily falls off. In Comparative Example 7, since the external electrode contained a large amount of Cu instead of Ni, the reaction between Cu and Ag proceeded, and the diffusion of Ag into Sn was not sufficient, so that the bonding strength was low.

6…外部電極、10…積層セラミックコンデンサ、20…第1金属含有層、40…第2金属含有層、60…接合部、80…リード端子、82…表層、100…電子部品。 6 ... External electrodes, 10 ... Multilayer ceramic capacitors, 20 ... First metal-containing layer, 40 ... Second metal-containing layer, 60 ... Joints, 80 ... Lead terminals, 82 ... Surface layers, 100 ... Electronic components.

Claims (4)

外部電極を有する積層セラミックコンデンサと、
リード端子と、
前記外部電極と前記リード端子とを接合する接合部と、を備え、
前記外部電極はNiを80質量%以上含み、
前記接合部は、20~80質量%のAg、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含む、又は、25~90質量%のCu、及び、残部の95質量%以上を占めるSnを含み、
前記外部電極と前記接合部とが直接接触している、電子部品。
Multilayer ceramic capacitors with external electrodes and
With the lead terminal
A joint portion for joining the external electrode and the lead terminal is provided.
The external electrode contains 80% by mass or more of Ni and contains 80% by mass or more.
The joint contains 20 to 80% by mass of Ag and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance, or 25 to 90% by mass of Cu, and Sn which occupies 95% by mass or more of the balance. fruit,
An electronic component in which the external electrode and the joint are in direct contact with each other .
前記接合部の50質量%以上を、Sn-Ag合金、または、Sn-Cu合金が占める請求項1に記載の電子部品。 The electronic component according to claim 1, wherein 50% by mass or more of the joint portion is occupied by a Sn—Ag alloy or a Sn—Cu alloy. リード端子と積層セラミックコンデンサの外部電極とを接合する工程を備え、前記外部電極はNiを80質量%以上含む、請求項1又は2に記載の電子部品の製造方法であって、
前記外部電極と、前記リード端子との間に、前記外部電極側から順に、第1金属含有層、及び、第2金属含有層を配置するA工程、
前記第1金属含有層、及び、前記第2金属含有層を溶融して前記外部電極および前記リード端子間に接合部を形成するB工程と、を備え、次の(a)または(b)のいずれかを満たす、電子部品の製造方法。
(a)前記第1金属含有層は、Ag又はCuを含み、前記第2金属含有層はSnを含む。
(b)前記第2金属含有層は、Ag又はCuを含み、前記第1金属含有層はSnを含む。
The method for manufacturing an electronic component according to claim 1 or 2 , further comprising a step of joining a lead terminal and an external electrode of a monolithic ceramic capacitor, wherein the external electrode contains 80% by mass or more of Ni.
Step A, in which the first metal-containing layer and the second metal-containing layer are arranged in order from the external electrode side between the external electrode and the lead terminal.
The step B of melting the first metal-containing layer and the second metal-containing layer to form a joint portion between the external electrode and the lead terminal is provided, and the following (a) or (b) is provided. A method of manufacturing electronic components that meets any of the above requirements.
(A) The first metal-containing layer contains Ag or Cu, and the second metal-containing layer contains Sn.
(B) The second metal-containing layer contains Ag or Cu, and the first metal-containing layer contains Sn.
(a)を満たし、
前記A工程は、
前記外部電極の表面にAg又はCuを含むペーストを塗布し、その後、加熱して前記外部電極の表面に前記第1金属含有層を形成する工程、
前記第1金属含有層と前記リード端子との間にSnを含むペーストを供給して前記第2金属含有層を形成する工程と、を備える、請求項3に記載の方法。
Satisfy (a)
The step A is
A step of applying a paste containing Ag or Cu to the surface of the external electrode and then heating to form the first metal-containing layer on the surface of the external electrode.
The method according to claim 3, further comprising a step of supplying a paste containing Sn between the first metal-containing layer and the lead terminal to form the second metal-containing layer.
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