JPH08222402A - 電子部品の電極構造及び圧電共振素子の振動電極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 銅層における半田拡散性の低減を図りつつ、
耐高温保持性及び耐熱衝撃性の向上を図ることが可能な
電子部品の電極構造を提供する。 【構成】 本発明に係る電子部品の電極構造は、部品本
体部１の表面上に被着されたニッケル・クロム合金層１
１と、このニッケル・クロム合金層１１上に被着された
うえで半田付け接続される銅層３とを含んで構成された
電極１０を有することを特徴としている。なお、この際
における電子部品が圧電共振素子１２そのものであり、
電極が振動電極１４であってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の電極構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】セラミ
ック圧電部品やセラミックコンデンサ部品などの電子部
品においては、図４で圧電部品の要部構成を示すよう
に、略直方体形状を有する部品本体部１の長手方向に沿
う両端部などの外表面上に電極２を形成しておいたう
え、これらの電極２を配線基板上の導体パターン（いず
れも図示していない）に対して半田付け接続することが
行われている。そして、ここでの電極２は、セラミック
からなる部品本体部１の外表面上に厚み１．２μｍの銅
（Ｃｕ）層３を蒸着処理によって被着したうえ、厚み
０．５μｍの銀（Ａｇ）層４を酸化防止用としてＣｕ層
３の表面上に被着したものとなっている。なお、図中の
符号５は圧電共振素子を示しており、この圧電共振素子
５を構成するセラミック基板６の表裏面上には振動電極
７のそれぞれが互いにセラミック基板６を介して対向す
る状態で形成されている。

【０００３】ところで、Ｃｕは安価である反面、半田拡
散性が高くて耐高温保持性及び耐熱衝撃性が低いという
特性を有する材料であるため、電極２の半田付け接続を
行った際には、Ａｇ層４を溶かした半田がＣｕ層３内に
まで溶け込んでしまうことになり、Ｃｕ層３自体の厚み
が薄くなることが起こる。そして、甚だしい場合にはＣ
ｕ層３が部品本体部１の表面上から剥離することも生じ
かねず、電子部品としての機能を失うことにもなってい
た。

【０００４】一方、これらの不都合が生じるのを避ける
べく、以下のような構成とされた電極８を形成しておく
ことも行われている。すなわち、図５で示すように、部
品本体部１の外表面上に厚み０．１５μｍのニッケル・
銅（Ｎｉ・Ｃｕ）合金層９をスパッタリング処理によっ
て被着したうえ、このＮｉ・Ｃｕ合金層９の表面上にＣ
ｕ層３及びＡｇ層４を順次積層してなる構成である。し
かしながら、このような構成の電極８を採用した場合に
は、Ｎｉ・Ｃｕ合金の方がＣｕよりも半田拡散性が低い
材料であるにも拘わらず、やはり十分な半田拡散性や耐
高温保持性、耐熱衝撃性を得ることが困難となり、信頼
性の向上を図ることができないのが実情であった。

【０００５】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであり、Ｃｕ層における半田拡散性の低減を図
りつつ、信頼性の向上を図ることが可能な電子部品の電
極構造を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子部品の
電極構造は、このような目的を達成するため、部品本体
部の表面上に被着されたニッケル・クロム合金層と、こ
のニッケル・クロム合金層上に被着されたうえで半田付
け接続される銅層とを含んで構成された電極を有するこ
とを特徴としている。なお、この際における電子部品が
圧電共振素子そのものであり、電極が振動電極であって
もよい。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００８】図１は本実施例に係るセラミック圧電部品
の要部を簡略化して示す一部破断面図、図２は本実施例
及び従来例における電極の半田付け特性を比較して示す
説明図であり、図３は電子部品が圧電共振素子そのもの
である場合の構造例を示す一部省略斜視図である。な
お、図１で示す圧電部品の全体構成は従来例と基本的に
異ならないので、図１において図４及び図５と互いに同
一もしくは相当する部分については同一符号を付し、こ
こでの詳しい説明は省略する。

【０００９】本実施例に係る圧電部品は、図１で示すよ
うに、略直方体形状として作製されたセラミックケース
などの部品本体部１を備えて構成されたものであり、こ
の部品本体部１の長手方向に沿う両端部などの外表面上
には電極１０が形成されている。そして、これら電極１
０のそれぞれは、部品本体部１の表面上に被着された厚
み０．１５μｍのニッケル・クロム（Ｎｉ・Ｃｒ）合金
層１１と、このＮｉ・Ｃｒ合金層１１上に被着されたう
えで配線基板上の導体パターン（いずれも図示していな
い）に対して半田付け接続される厚み０．２１μｍのＣ
ｕ層３と、このＣｕ層３の表面上に被着されたうえで酸
化防止用として機能する厚み０．１８μｍのＡｇ層４と
から構成されている。

【００１０】また、これらの各層１１，３，４はスパッ
タリング処理によって形成されたものであり、従来から
多用されている非磁性スパッタ装置を使用したうえでＮ
ｉ・Ｃｒ合金層１１を形成する際にはＮｉ及びＣｒの配
合比率が９３％：７％と調製された合金材料を用いるこ
とが好ましい。なお、上記各層１１，３，４の厚みは求
められる特性に対応して設定されることになり、上記厚
み寸法に限定されないことは勿論である。

【００１１】引き続き、本発明の発明者らが各種の試験
を行って本実施例及び従来例のそれぞれに係る圧電部品
の電極１０，２，８それぞれが有する特性を求めてみた
ところ、図２で示し、かつ、以下で説明するような結果
が得られた。なお、これらの試験を行うにあたっては、
Ｎｉ・Ｃｒ合金層１１とＣｕ層３及びＡｇ層４とを積層
してなる電極１０が形成された圧電部品を本実施例品と
し、Ｃｕ層３及びＡｇ層４とを積層してなる電極２が形
成された圧電部品を第１従来例品とする一方、Ｎｉ・Ｃ
ｕ合金層９とＣｕ層３及びＡｇ層４とを積層してなる電
極８が形成された圧電部品を第２従来例品としている。

【００１２】まず、本実施例品及び第１従来例品、第２
従来例品のそれぞれを３５０℃の温度に維持された半田
中に浸漬したうえで半田拡散量（半田食われ量）を測定
してみたところ、図２で示すような結果が得られた。す
なわち、この図２によれば、２０秒間にわたって浸漬し
た際における本実施例品での半田拡散量は０．３μｍで
あるに過ぎないのに比べ、第１従来例品では１．０μ
ｍ、また、第２従来例品では０．４５μｍの半田拡散量
となっていることが分かる。したがって、この試験結果
によれば、本実施例品の半田拡散性が第１及び第２従来
例品よりも大幅に低減し、改善されていることは明らか
である。なお、ここでの半田拡散量とは、半田の溶け込
みによってＣｕ層３の表面がＮｉ・Ｃｒ合金層１１もし
くはＮｉ・Ｃｕ合金層９などの表面側へと近づいた量を
意味している。

【００１３】また、半田拡散性と耐高温保持性とが相反
関係、つまり半田拡散性が低下すると耐高温保持性が向
上する関係にあることは従来から知られていることであ
り、上記の結果から本実施例品における耐高温保持性が
向上していることも分かる。さらに、引き続き、−４０
℃〜＋１２５℃の温度範囲にわたる２０００サイクルの
耐熱衝撃試験を行った際の不良品発生数を調査してみた
ところ、第１従来例品では３０個中２６個、また、第２
従来例品では３０個中４個の不良品が発生したのに対
し、本実施例品では３０個中ただ１個の不良品も発生し
ておらず、耐熱衝撃性の大幅な向上がみられた。

【００１４】ところで、本実施例においては、部品本体
部１の表面上にＮｉ・Ｃｒ合金層１１を被着したうえで
Ｃｕ層３を形成しているが、発明者らが調査したところ
によれば、Ｎｉ・Ｃｒ合金層１１に代えてクロム（Ｃ
ｒ）層を使用した場合の方がより一層の半田拡散性低減
を図り得ることが分かっている。しかしながら、Ｃｒ膜
においては大きな膜応力が生じることも分かっているた
め、セラミック上に被着される電極材料としてＣｒを単
独で用いるのは不適切であり、Ｃｒ膜を被着した場合に
は電極剥がれなどの発生が避けられないことになってし
まう。なお、本実施例では電子部品がセラミック圧電部
品であるとして説明しているが、セラミックコンデンサ
部品などの電子部品に対しても本発明を適用し得ること
は勿論である。

【００１５】さらにまた、以上の説明においては、セラ
ミック圧電部品が図１で示したチップ型を有するもので
あるとしているが、このような構造の圧電部品に適用範
囲が限定されることはなく、図３で示すような構造とさ
れた圧電部品に対して本発明を適用することも可能であ
る。なお、図３における圧電部品は、圧電共振素子１２
のみを備えたものとなっているが、これに対してコンデ
ンサなどのような各種の別部品を組み込んでおいてもよ
いことは勿論である。

【００１６】つまり、図３で示す圧電部品は、矩形平板
状を有する素子本体であるところのセラミック基板１３
と、このセラミック基板１３の表裏面上に形成され、か
つ、セラミック基板１３を介して互いに対向する振動電
極１４とからなる圧電共振素子１２と、この圧電共振素
子１２の長手方向に沿う両端部を保持する一対のカップ
端子１５とを備えており、セラミック基板１３の互いに
異なる端部にまで引き出された振動電極１４の各々はカ
ップ端子１５に対して半田付け接続されたものである。
なお、図中の符号１６は外装用樹脂であり、この外装用
樹脂１６によっては圧電共振素子１２及びカップ端子１
５が封止されている。

【００１７】そして、この際における圧電共振素子１２
を構成する振動電極１４のそれぞれは、セラミック基板
１３の表面上に被着されたＮｉ・Ｃｒ合金層１７と、こ
のＮｉ・Ｃｒ合金層１７上に被着されたうえでカップ端
子１５に対して半田付け接続されるＣｕ層１８と、この
Ｃｕ層１８の表面上に被着されたうえで酸化防止用とし
て機能するＡｇ層１９とから構成されている。すなわ
ち、この際においては、圧電共振素子１２そのものが電
子部品である一方、振動電極１４のそれぞれが電極とな
っているのであり、このような構成の圧電部品において
も、半田拡散性が改善されて耐高温保持性及び耐熱衝撃
性が向上することが確認されている。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極を構成するＣｕ層における半田拡散性の低減を図る
ことが可能になるとともに、耐高温保持性や耐熱衝撃性
などの信頼性向上を図ることができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るセラミック圧電部品の要部を簡
略化して示す一部破断面図である。

【図２】本実施例及び従来例における外部電極の特性比
較を示す説明図である。

【図３】電子部品が圧電共振素子そのものである場合の
構造例を示す一部省略斜視図である。

【図４】第１の従来例に係るセラミック圧電部品の要部
を簡略化して示す一部破断面図である。

【図５】第２の従来例に係るセラミック圧電部品の要部
を簡略化して示す一部破断面図である。

【符号の説明】

１ 部品本体部 ３ Ｃｕ層 ４ Ａｇ層 １０ 電極 １１ Ｎｉ・Ｃｒ合金層 １２ 圧電共振素子 １３ セラミック基板（素子本体） １４ 振動電極 １７ Ｎｉ・Ｃｒ合金層 １８ Ｃｕ層 １９ Ａｇ層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品本体部（１）の外表面上に被着され
   たニッケル・クロム合金層（１１）と、このニッケル・
   クロム合金層（１１）上に被着されたうえで半田付け接
   続される銅層（３）とを含んで構成された電極（１０）
   を有することを特徴とする電子部品の電極構造。
2. 【請求項２】 銅層（３）の表面上には銀層（４）が被
   着されていることを特徴とする請求項１に記載した電子
   部品の電極構造。
3. 【請求項３】 素子本体（１３）の表面上に被着された
   ニッケル・クロム合金層（１７）と、このニッケル・ク
   ロム合金層（１７）上に被着されたうえで半田付け接続
   される銅層（１８）とを含んで構成された振動電極（１
   ４）を有することを特徴とする圧電共振素子の振動電極
   構造。
4. 【請求項４】 銅層（１８）の表面上には銀層（１９）
   が被着されていることを特徴とする請求項３に記載した
   圧電共振素子の振動電極構造。