JPH09120932A - 積層電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、ハンダ付け等の加熱において
の熱膨張による端子電極、内部電極の強度劣化を抑え、
耐湿性等が確保できるような、鉛を主成分とする誘電体
材料を使用した積層電子部品を提供することである。 【解決手段】内部電極と、鉛をＰｂＯ換算で５０ｗｔ％
以上含む誘電体材料とを交互に積層してなり、前記内部
電極と接続する外部電極を有する積層電子部品におい
て、該外部電極は、前記内部電極と電気的に接続する焼
き付け層と、メッキ層と、焼き付け層とメッキ層との間
に配置された熱硬化性樹脂に金属粉末を含有した金属粉
末含有樹脂層とを有し、該金属粉末含有樹脂層の厚みが
５〜２００μｍであることを特徴とする積層電子部品。
これは、特に熱歪みによるクラックの発生を防止でき、
信頼性の向上が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は積層電子部品に係り、特
に、熱歪みによりクラック等の発生を防止して、信頼性
が高められた積層電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層電子部品は、内部電極を有する積層
体とそれに導通する外部電極で構成されている。従来、
積層電子部品の外部電極は、焼き付けにより電極を形成
し、その上にハンダ耐熱性の良好なメッキ層、例えばＮ
ｉメッキ層、その上にハンダ付け性の良好なメッキ層、
例えばＳｎ又はＳｎ／Ｐｂメッキ層で構成されている。
メッキ層を形成する場合、通常、溶液中で行うことが多
い。焼成後の外部電極はポーラスであり、メッキ液は外
部電極を介して内部電極層に浸入する。その時、メッキ
液が素地と外部電極の密着強度を保持させているガラス
成分を溶かし、外部電極を劣化させるという問題があっ
た。また、内部電極層に浸入したメッキ液が積層電子部
品の絶縁抵抗を劣化させ、信頼性、特に耐湿性を低下さ
せる問題があった。これを解決するために、例えば積層
チップコンデンサにおいては、特開昭６２−２４２３２
４号公報に開示されているように、外部電極にレジン系
導電層を設ける、または、内部電極と接続する層を真空
蒸着法や無電解メッキ法によって金属薄膜層を析出さ
せ、さらにレジン系導電層を形成させる手法があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉛をＰ
ｂＯ換算で５０ｗｔ％以上含む誘電体材料を使用した積
層チップコンデンサ等の積層電子部品の場合、ハンダ付
け等の加熱においては、熱膨張が大きく、上記の外部電
極端子の構成では、例えば、直接内部電極との接続を有
するレジン系導電層を外部電極とした場合には、その電
極にヒビが入り耐湿性が確保できない。また、内部電極
との接続が開放になり、端子としての強度が劣化する。
真空蒸着法や無電解メッキ法によって金属薄膜層を形成
させその上にレジン系導電層を設けた場合は、端子とし
ての強度は確保できるものの、製造コストが著しく高く
なるという問題点があった。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、外部電極の構成を変えることによって、製造コス
トが低く、高い信頼性の積層電子部品を提供するもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】具体的には、下記（１）
〜（７）の構成により達成される。

【０００６】（１）内部電極と、鉛をＰｂＯ換算で５０
ｗｔ％以上含む誘電体材料とを交互に積層してなり、前
記内部電極と接続する外部電極を有する積層電子部品に
おいて、該外部電極は、前記内部電極と電気的に接続す
る焼き付け層と、メッキ層と、焼き付け層とメッキ層と
の間に配置された熱硬化性樹脂に金属粉末を含有した金
属粉末含有樹脂層とを有し、該金属粉末含有樹脂層の厚
みが５〜２００μｍであることを特徴とする積層電子部
品。

【０００７】前記金属粉末樹脂層の厚みを５〜２００μ
ｍとすることにより、特に熱歪みによるクラックの発生
を防止でき、信頼性の高い積層電子部品が得られる。ま
た、前記焼き付け層を有することにより、内部電極と外
部電極の電気的接続の信頼性を向上させることができ、
また、焼き付けにより形成しているために製造上のコス
トが低い。

【０００８】（２）前記金属粉末含有樹脂層の金属粉末
の含有量が７０〜９５ｗｔ％である（１）に記載の積層
電子部品。

【０００９】（３）前記金属粉末含有樹脂層の比抵抗が
１×１０^-2Ω・ｃｍ以下である（１）又は（２）に記載
の積層電子部品。

【００１０】（４）前記金属粉末含有樹脂層の熱硬化性
樹脂は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びポリイミド樹
脂の少なくとも１種であり、金属粉末は、Ａｇ、Ｎｉ、
Ｃｕ及びＰｄの少なくとも１種である（１）〜（３）に
記載の積層電子部品。

【００１１】（５）前記焼き付け層がＡｇ又はＡｇ及び
Ｐｄを有する合金からなる（１）〜（４）に記載の積層
電子部品。

【００１２】（６）前記メッキ層がＮｉメッキ層とＳｎ
又はＳｎ／Ｐｂメッキ層からなる（１）〜（５）に記載
の積層電子部品。

【００１３】（７）積層電子部品が、積層磁器チップコ
ンデンサである（１）〜（６）に記載の積層電子部品。

【００１４】

【発明の実施の形態】鉛をＰｂＯ換算で５０ｗｔ％以上
含む誘電体材料を使用した積層電子部品特有の問題点
（例えば、酸性やアルカリ性を示すメッキ液により浸食
されやすく、信頼性や機械的強度に問題が生ずる等）を
解決するために本発明は、内部電極及び、該内部電極に
導通する外部電極を有する積層電子部品において、上記
外部電極が、焼き付けにより前記内部電極と接続する外
部に電極層（焼き付け層）と、はんだにより基板回路の
プリント電極等と接続するメッキ層と、焼き付け層とメ
ッキ層の間に厚さ５〜２００μｍの熱硬化性樹脂に金属
粉末を含有してなる電極層（金属粉末含有樹脂層）を有
している積層電子部品である。

【００１５】前記の通り金属粉末含有樹脂層、即ち、熱
硬化性樹脂に金属粉末を含有してなる電極層の厚みは５
〜２００μｍである。これは、厚みが５μｍに満たない
とクラックが多発し、厚みが２００μｍを超えると等価
直列抵抗（ＥＳＲ）が劣化するためである。

【００１６】また、前記金属粉末含有樹脂層、即ち、熱
硬化性樹脂に金属粉末を含有してなる電極層の金属粉末
の含有量が７０〜９５ｗｔ％であることが好ましい。含
有量が７０ｗｔ％に満たないとＥＳＲが劣化し、含有量
が９５ｗｔ％を超えるとクラックが多発し好ましくな
い。

【００１７】さらに、前記金属粉末含有樹脂層、即ち、
熱硬化性樹脂に金属粉末を含有してなる電極層の比抵抗
は小さければ小さい程良く、上限は１×１０^-2Ω・ｃｍ
以下であることが好ましい。実際は１×１０^-6〜１×１
０^-2Ω・ｃｍ程度であれば使用上問題ない。

【００１８】加えて、前記金属粉末含有樹脂層、即ち、
熱硬化性樹脂に金属粉末を含有してなる電極層の熱硬化
性樹脂は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びポリイミド
樹脂の少なくとも１種であり、金属粉末は、Ａｇ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ及びＰｄの少なくとも１種であることが好まし
い。

【００１９】前記焼き付け層は、Ａｇ、Ａｇ及びＰｄを
有する合金又はＣｕからなることが好ましく、Ａｇ又は
Ａｇ及びＰｄを有する合金からなることがより好まし
い。この焼き付け層の作製方法は一般的な作製方法であ
ればよく特に限定されない。例えば、上記金属を含む金
属ペーストをスクリーン印刷法により印刷して焼き付け
る。また印刷法により形成された焼き付け層の厚みは、
通常５〜２０μｍである。

【００２０】前記メッキ層はＮｉメッキ層とＳｎ又はＳ
ｎ／Ｐｂメッキ層からなることが好ましい。Ｎｉメッキ
はハンダ耐熱性に優れており、Ｓｎ又はＳｎ／Ｐｂメッ
キはハンダ付け性に優れているためである。ここで、Ｃ
ｕメッキ層を形成した後に、ＮｉメッキとＳｎ又はＳｎ
／Ｐｂメッキとを形成してもよい。

【００２１】鉛をＰｂＯ換算で５０ｗｔ％以上含む誘電
体材料としては、例えば、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）−Ｐ
ｂＴｉＯ₃−ＭｎＯ系、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）−Ｐｂ
ＴｉＯ₃−Ｐｂ（Ｍｇ_1/2Ｗ_1/2）−ＭｎＯ系、Ｐｂ（Ｍ
ｇ_1/3Ｎｂ_2/3）−ＰｂＴｉＯ₃−Ｐｂ（Ｍｎ_1/3Ｎ
ｂ_2/3）−ＭｎＯ系等が挙げられる。その中でもＰｂ
（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）−ＰｂＴｉＯ₃−ＭｎＯ系、Ｐｂ
（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）−ＰｂＴｉＯ₃−Ｐｂ（Ｍｇ_1/2Ｗ
_1/2）−ＭｎＯ系が好ましく、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）
−ＰｂＴｉＯ₃−ＭｎＯ系がより好ましい。また、上記
誘電体材料の鉛の含有量はＰｂＯ換算で５０〜９５ｗｔ
％の範囲が好ましい。特に電気的特性が優れているため
６０〜７０ｗｔ％の範囲のものが好ましい。

【００２２】本発明に係る積層電子部品は、様々な形態
があるが、特に積層磁器チップコンデンサであることが
好ましい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００２４】金属粉末を含有する樹脂層の厚みの信頼性
に対する影響を見るために、その樹脂層厚みを表１に示
すように２、５、５０、１００、２００、２５０μｍと
変えて積層チップコンデンサを作製して、その電気的諸
特性を測定し、耐湿性、熱衝撃試験を行った。

【００２５】なお、図１は、本発明の一実施例による積
層コンデンサの断面図を示す。同図中１は一般式Ｐｂ
（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）−ＰｂＴｉＯ₃−ＭｎＯ系で表され
る組成材料においてＰｂＯが６７．７８ｗｔ％、Ｎｂ₂
Ｏ₃が２５．７４ｗｔ％、ＴｉＯ₂が１．２６ｗｔ％、Ｍ
ｇＯが５．１４ｗｔ％、ＭｎＯが０．０８ｗｔ％である
セラミック誘電体層、２は内部電極層、３は外部電極、
３ａは焼き付け層、３ｂは金属粉末を含有する熱硬化性
樹脂層、３ｃはＮｉメッキ層、３ｄはＳｎ／Ｐｂメッキ
層である。

【００２６】また積層チップコンデンサは以下のような
手順で作製した。

【００２７】酸化鉛等を主成分とした誘電体ペーストを
ドクターブレード法によりグリーンシート状にし、さら
に、そのシート表面に、Ａｇ及びＰｄの貴金属微粉末に
セルロース系樹脂バインダーを混合した導電ペーストを
スクリーン印刷法によって所定の配線状に塗布して内部
電極層２を形成したものを１００層に積層し、その後熱
圧着し、その物を所定の形状に切断加工する。こうして
得られたグリーンチップを空気中で４００℃にてバイン
ダーを焼却し、同様に空気中、１１００℃で２時間焼成
することによって、コンデンサ素子を作製した。次に外
部電極の焼き付け前に内部電極の露出率を確保するため
バレルを行った。さらに、Ａｇ、ガラスフリット及び樹
脂バインダーを混合した導電ペーストを塗布、７００℃
で焼き付けを行い焼付け層を形成し、その後Ａｇの含有
量が８０ｗｔ％のＡｇ−エポキシ樹脂系導電ペーストを
熱硬化後に表１の樹脂層厚みとなるように塗布、１５０
〜１８０℃にて硬化を行い金属粉末含有樹脂層を形成し
た。この後、電気メッキにてＮｉメッキ層、さらにＳｎ
／Ｐｂメッキ層を形成した。

【００２８】静電容量、誘電損失は、インピーダンスア
ナライザ（ＹＨＰ製 ４２８４Ａ）を用い、１ＫＨｚ、
１Ｖｒｍｓの条件にて測定を行った。

【００２９】等価直列抵抗（以下ＥＳＲ）は、インピー
ダンスアナライザ（ＹＨＰ製 ４２９１Ａ）を用い、１
ＭＨｚにて測定した。

【００３０】耐湿性は、６０℃−９０〜９５％ＲＨ中に
５００時間放置し、放置後のＥＳＲを測定した。

【００３１】熱衝撃は、−５５〜１２５℃（ＪＩＳ規
格）の範囲で、各試料１０個を１０００サイクルの熱衝
撃試験を行った後、試料を研磨し、クラックの発生数を
金属顕微鏡により確認した。

【００３２】比抵抗は、金属粉末を含有するエポキシ樹
脂系導電ペーストを所定のパターンに印刷、熱硬化させ
た後、デジタルマルチメータ（アドバンテスト製 Ｒ−
６８７１）により測定した。

【００３３】層の厚みは、試料を研磨し、金属顕微鏡に
て計測を行った。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１より、請求範囲内の金属粉末含有樹脂
層の厚み（５〜２００μｍ）である積層チップコンデン
サは電気的諸特性を満足し、耐湿性、熱衝撃に優れてい
ることがわかる。しかし、その下限より薄い場合、すな
わち２μｍでは熱衝撃によるクラックが多発している。
これは金属粉末含有樹脂層の厚みが薄くなると、熱伝達
が悪いため電極よりの熱分散が非常にわるくなり、部分
的に熱落差が大きくなり、それにともない積層チップコ
ンデンサ内の熱歪みでクラックが発生すると考えられ
る。プリント基板等に積層チップコンデンサをハンダ付
けする必要があることから、熱歪によりクラック等の発
生があってはならない。すなわち特性の劣化が生じ、信
頼性的に問題が発生するためである。一方、その上限よ
り厚い場合、すなわち２５０μｍでは耐湿性試験後のＥ
ＳＲ値が大きくなっている。これは金属粉末含有樹脂層
の厚みが厚いと、耐湿性試験において、水分の吸収によ
り樹脂が膨潤し、金属粒子間のつながりが粗になり、Ｅ
ＳＲが劣化すると考えられる。一般的に積層チップコン
デンサのＥＳＲは、１００ｍΩ以下でないとコンデンサ
の使用上、性能に問題が発生するため好ましくない。

【００３６】次に、金属粉末含有樹脂層の金属粉末含有
量の信頼性に対する影響を見るために、その金属粉末含
有量を表２に示すように変えて積層チップコンデンサを
作製して、その電気的諸特性を測定し、耐湿性、熱衝撃
試験を行った。なお、試料となる積層チップコンデンサ
は金属粉末を含有する樹脂層の金属粉末含有量を変え、
層厚みを１００μｍに統一した以外は前記と同様な手順
及び条件により作製した。また、各測定、試験も前記と
同様な方法、機器を使用し行った。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２より好ましい範囲内の金属粉末量を含
有する樹脂層を含んでなる積層チップコンデンサは電気
的諸特性を満足し、耐湿性、熱衝撃に優れていることが
わかる。しかし、その下限より少ない場合、すなわち６
５ｗｔ％では耐湿性試験前後のＥＳＲ値が共に１００ｍ
Ω以上であり、前記したような理由により好ましくな
い。これは金属粒子間のつながりがやや粗であり、さら
に水分の吸収により樹脂が膨潤し、ＥＳＲが劣化すると
考えられる。一方、その上限より多い場合、すなわち９
８ｗｔ％では熱衝撃によるクラックが多発しており好ま
しくない。これは金属粒子間のつながりは密であるが、
樹脂によるつながりがほとんどない電極層となるため
に、熱を加えたとき金属粉末の熱膨張を緩和する部分が
ないために、電極部分にクラックが発生すると考えられ
る。

【００３９】さらに、金属粉末を含有する樹脂層の樹脂
及び金属の種類による信頼性に対する影響を見るため
に、その樹脂及び金属の種類並びに金属粉末の含有量を
表３に示すように変えて積層チップコンデンサを作製し
て、その電気的諸特性を測定し、耐湿性、熱衝撃試験を
行った。なお、試料となる積層チップコンデンサは樹脂
層の樹脂及び金属の種類並びに金属粉末の含有量を変
え、層厚みを１００μｍに統一した以外は前記と同様な
手順及び条件により作製した。また、各測定、試験も前
記と同様な方法、機器を使用し行った。

【００４０】

【表３】

【００４１】表３より請求項４に示されているように樹
脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びポリイミ
ド樹脂の１種を選択し、金属の種類としては、Ａｇ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ及びＰｄの少なくとも１種を含有させた導電ペ
ーストを外部電極の第２層目として構成することによ
り、特性の劣化のない、信頼性の高い積層電子部品とす
ることができることが認められる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、内部電極と、ＰｂＯ換算で５０ｗｔ％以上の
鉛を含有する誘電体材料を交互に積層した積層電子部品
は、焼き付けにより内部電極と接続する層と、メッキ層
と、焼き付け層とメッキ層との間に配置された熱硬化性
樹脂に金属粉末を含有した金属粉末含有樹脂層とを有
し、該金属粉末含有樹脂層の厚みを５〜２００μｍとす
ることにより、特に熱歪みによるクラックの発生を防止
でき、信頼性の高い積層電子部品を提供することが可能
である。また、前記焼き付け層を有することにより、内
部電極と外部電極の電気的接続の信頼性を向上させるこ
とができ、焼き付けにより形成しているために製造上の
コストが低い。

【００４３】また、金属粉末樹脂層の金属粉末含有量、
樹脂及び金属の種類を前記範囲内に選択することや、メ
ッキ層の構成を前記のものに選択することにより、さら
なる信頼性の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層セラミックコンデンサの一例
の断面図である

【符号の説明】

１．セラミック誘電体層 ２．内部電極 ３．外部電極 ３ａ．焼き付け層 ３ｂ．金属粉末含有樹脂層 ３ｃ．Ｎｉメッキ層 ３ｄ．Ｓｎ／Ｐｂメッキ層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部電極と、鉛をＰｂＯ換算で５０ｗｔ％
   以上含む誘電体材料とを交互に積層してなり、前記内部
   電極と接続する外部電極を有する積層電子部品におい
   て、該外部電極は、前記内部電極と電気的に接続する焼
   き付け層と、メッキ層と、焼き付け層とメッキ層との間
   に配置された熱硬化性樹脂に金属粉末を含有した金属粉
   末含有樹脂層とを有し、該金属粉末含有樹脂層の厚みが
   ５〜２００μｍであることを特徴とする積層電子部品。
2. 【請求項２】前記金属粉末含有樹脂層の金属粉末の含有
   量が７０〜９５ｗｔ％である請求項１に記載の積層電子
   部品。
3. 【請求項３】前記金属粉末含有樹脂層の比抵抗が１×１
   ０^-2Ω・ｃｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の
   積層電子部品。
4. 【請求項４】前記金属粉末含有樹脂層の熱硬化性樹脂
   は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びポリイミド樹脂の
   少なくとも１種であり、金属粉末は、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ
   及びＰｄの少なくとも１種である請求項１〜３に記載の
   積層電子部品。
5. 【請求項５】前記焼き付け層がＡｇ又はＡｇ及びＰｄを
   有する合金からなる請求項１〜４に記載の積層電子部
   品。
6. 【請求項６】前記メッキ層がＮｉメッキ層とＳｎ又はＳ
   ｎ／Ｐｂメッキ層からなる請求項１〜５に記載の積層電
   子部品。
7. 【請求項７】積層電子部品が、積層磁器チップコンデン
   サである請求項１〜６に記載の積層電子部品。