JPH09180957A - 積層型セラミックコンデンサ - Google Patents

積層型セラミックコンデンサ

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JPH09180957A
JPH09180957A JP7335118A JP33511895A JPH09180957A JP H09180957 A JPH09180957 A JP H09180957A JP 7335118 A JP7335118 A JP 7335118A JP 33511895 A JP33511895 A JP 33511895A JP H09180957 A JPH09180957 A JP H09180957A
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terminal electrode
plating layer
ceramic capacitor
layer
dielectric ceramic
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JP7335118A
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Masami Kaji
正己 梶
Yoshihiro Takeshita
良博 竹下
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components

Abstract

(57)【要約】 【課題】端子電極のNiメッキ層と誘電体セラミックス
との熱膨張差により熱サイクルが負荷された場合、端子
電極の誘電体セラミックスとの接触端部に熱応力が生
じ、誘電体セラミックス22にクラック31が発生する
ことがあった。 【解決手段】誘電体セラミックス2内に内部電極3が層
状に埋設され、両端に下地電極5と、Niメッキ層9
と、Sn含有メッキ層10からなる端子電極4が形成さ
れた積層型セラミックコンデンサにおいて、Niメッキ
層9の厚みを2μm以下とするとともに、端子電極4の
誘電体セラミックスとの接触端部の一部を、半田に対し
て濡れ性が低い電気絶縁層12により被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対して半田
により実装される積層型セラミックコンデンサの改良に
関するものである。
【0002】
【従来技術】従来の積層型セラミックコンデンサの代表
的な構造を図2に示した。図2に示すように、積層型セ
ラミックコンデンサ21は、誘電体セラミックス22の
間に複数の内部電極23が層状に埋設され、さらに、両
端には、内部電極23露出面に、端子電極として銀を主
成分とする下地電極24が形成されている。
【0003】また、積層型セラミックコンデンサは、配
線基板25の配線層26に接続する際、半田27により
接続されるが、この半田27に対する耐熱性及び濡れ性
を改善するため、コンデンサ21の下地電極24の表面
にNi、Cu等のメッキ層28を施し、さらにその上に
Sn、Pb−Sn等のSn含有メッキ層29が施されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、端子電
極のメッキ層28として、特に剛性(ヤング率)の高い
Ni層が形成された場合、誘電体セラミックス22との
熱膨張率も異なるため、端子電極形成時及びセラミック
コンデンサの表面実装後に熱サイクルが負荷された場
合、端子電極の誘電体セラミックス22との接触端部3
0に熱応力が生じ、誘電体セラミックス22にクラック
31が発生することがあった。
【0005】このクラック31の発生は、表面実装初期
においては、コンデンサの絶縁抵抗などの電気特性には
問題が生じないが、温度変化が繰り返し付与された場
合、クラックが次第に成長して、前記電気特性が劣化す
るという問題があった。また、クラックの発生により、
端子電極と誘電体セラミックス22の界面に隙間が生
じ、水分などが侵入し、ショートする等の問題があっ
た。
【0006】このような問題に対しては、端子電極の一
部に半田との濡れ性の低い材料を被覆して、半田と端子
電極との接触面積を小さくし、生ずる熱応力を緩和する
構造等が、特開平4−245611号公報、特開平5−
243078号、特開平7−37753号号公報等にて
提案されている。しかしながら、これらの方法によれ
ば、半田により実装する工程において端子電極と半田と
の接触面積を制御するのが難しく、工程が複雑になると
いう問題があった。しかも、端子電極と誘電体セラミッ
クス22の界面の隙間の発生に対してはこれを回避する
ことができないものであった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
クラックの発生原因について検討した結果、端子電極の
うち最もヤング率の高いNi層の厚みが大きいと、端子
電極、半田および誘電体セラミックス間の熱膨張差等に
より発生した応力が誘電体セラミックスに直接負荷さ
れ、それが端子電極の誘電体セラミックス22との接触
端部30に集中するためであることを突き止めた。
【0008】この知見から、本発明によれば、ヤング率
の高いNi層の厚みを小さくしてNiメッキ層自体の剛
性を小さくすることで、発生した応力が端子電極部分で
緩和され、誘電体セラミックスに負荷される応力が低減
できる結果、誘電体セラミックスへのクラックの発生を
抑制できること、しかも、クラックが発生した場合にお
いても、端子電極の誘電体セラミックスとの接触端部を
電気絶縁層により被覆することにより、熱サイクル負荷
状態であっても長期的安定性を向上できることを見出し
本発明に至った。
【0009】即ち、本発明の積層型セラミックコンデン
サによれば、誘電体セラミックス内に内部電極が層状に
埋設され、両端に下地電極と、Niメッキ層と、Sn含
有メッキ層からなる端子電極が形成された積層型セラミ
ックコンデンサにおいて、前記Niメッキ層の厚みを2
μm以下とするとともに、前記端子電極の前記誘電体セ
ラミックスとの接触端部の一部を、半田に対して濡れ性
が低い電気絶縁層により被覆することにより、上記問題
が解決されることを見出した。
【0010】
【作用】本発明の構成によれば、端子電極の中で最もヤ
ング率の高いNiメッキ層の厚みを2μm以下とするこ
とにより、端子電極や半田と誘電体セラミックスとの熱
膨張差等の物性の相違により発生する応力を低減すると
同時に、発生応力を端子電極で緩和し、誘電体セラミッ
クスに直接的に付与されるのを抑制することができるた
めに、端子電極と、誘電体セラミックスとの接触端部で
のクラックの発生を抑制することができる。
【0011】しかも、誘電体セラミックスに対して急激
な熱サイクル等が負荷されて誘電体セラミックスとの接
触端部にクラックが発生した場合においても、接触端部
を半田に対して濡れ性が低い電気絶縁層により被覆する
ことにより、接触端部を強化してクラックの進展を防止
するとともに、クラックが外気と完全に遮断されるため
に、大気中の水分等の侵入を防止することができる。ま
た、この電気絶縁層は半田に対して濡れ性が低いため、
電気絶縁層の被覆位置を調整して端子電極における半田
との接触面積を小さくすことができる。
【0012】これにより、積層型セラミックコンデンサ
の端子電極形成時、コンデンサの基板への実装時、ある
いは実装後の熱サイクルが付与される条件下でも、クラ
ックの発生を抑制し、万一クラックが発生してもクラッ
クの進展や水分の進入を防止できるために、歩留り良
く、しかも長期にわたり信頼性の高い積層型セラミック
コンデンサを提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の積層型セラミッ
クコンデンサとその実装構造を示した図である。図1に
よれば、積層型セラミックコンデンサ1は、誘電体セラ
ミックス2の間に複数の内部電極3が層状に埋設され、
さらに、両端には、内部電極3露出面に、端子電極4と
して銀を主成分とする下地電極5が焼き付けされて形成
されている。また、下地電極5の表面には、配線基板6
の配線層7に半田8により接続する際、半田8に対する
耐熱性及び濡れ性を改善するため、Niメッキ層9、お
よびSn、Pb−Snのいずれかからなるメッキ層10
が施されている。
【0014】本発明によれば、端子電極のうち、Niメ
ッキ層を2μm以下に制御する。このNiメッキ層の厚
みが2μmを越えると、Niメッキ層自体の剛性が高く
なるために、端子電極や半田と誘電体セラミックスとの
熱膨張差等の物性の相違により発生する応力が誘電体セ
ラミックスに直接的に負荷されてしまうために、誘電体
セラミックスの端子電極との接触端部にクラックが発生
しやすくなる。しかし、Niメッキ層は電極の銀食われ
現象を防止するために不可欠であるため、その厚みは、
0.5μm以上であることが望ましい。より好適には、
0.5〜1μmである。なお、Ag等からなる下地電極
層は、20〜70μm、Sn含有メッキ層は2〜5μm
の厚みで形成される。
【0015】また、本発明によれば、端子電極4の誘電
体セラミックスとの接触端部11の一部、好適には、誘
電体セラミックスの最大面積を有する平面、図1の積層
型コンデンサの場合には、コンデンサの上面と下面にに
おける接触端部に半田に対する濡れ性の低い電気絶縁層
12を被覆する。図1によれば、一対の端子電極のそれ
ぞれに対して、電気絶縁層12が形成されているが、こ
の電気絶縁層12は、同一面において連続して形成して
もよい。
【0016】電気絶縁層12を形成する材料としては、
エポキシ系樹脂、無機粉体等からなる半田レジスト材、
ガラスペースト等が好適であり、この電気絶縁層12
は、10〜100μmの厚みで形成されることが望まし
い。この電気絶縁層12の形成は、コンデンサの端子電
極形成後に、上記の材料を塗布乾燥することにより容易
に形成することができる。
【0017】
【実施例】BaTiO3 系誘電体セラミックス内にAg
−Pdからなる内部電極が配設されたコンデンサの端部
に、銀ペーストを塗布し700℃で焼き付けて50μm
の厚みの下地電極層を形成した。次に、下地電極層の表
面に電解メッキ法により種々の厚みのNiメッキ層を施
した。その後、端子電極の最表面には、電解メッキ法に
より3.9μmのSnメッキ層を形成した。
【0018】次に、このようにして得られた積層型セラ
ミックコンデンサの上面と下面に図1に示すように、接
触端部にエポキシ樹脂またはガラスペーストからなる電
気絶縁層を被覆した。各コンデンサをアルミナ基板の表
面に形成された配線に対して、半田(Pb−Sn)によ
って、230℃で半田実装した。
【0019】このようにしてコンデンサを表面実装した
アルミナ基板を高温槽中(150℃)と低温槽中(−5
5℃)に交互に出し入れする熱サイクル試験を行った。
試験において、100サイクル後に、コンデンサを切断
してクラックの発生した個数を調べた。また、電気的特
性が変化したものの数も同時に調べ、その結果を表1に
示した。
【0020】
【表1】
【0021】表1の結果から明らかなように、Niメッ
キ層の厚みが2μmを越える試料No.7〜9、12で
は、実装初期からクラックの発生が認められ、50サイ
クル後には、60%以上のものにクラックが発生し、電
気特性の劣化も多数認められた。電気絶縁層を形成した
試料No.7、12では、幾分かは改善されるものの、不
良品の数が多いものであった。
【0022】Niメッキ層の厚みを2μm以下にする
と、50サイクル後においてもクラック発生数は5個以
下と少ないものであったが、電気絶縁層を形成しない試
料No.4では、50サイクル後に電気特性が変化した
ものが発生した。
【0023】これに対して、Niメッキ層を2μm以下
とし、しかも電気絶縁層を形成した試料No.1〜3、
5、6、10、11では、50サイクル後においてクラ
ックの発生が5個以下、1μm以下では皆無であり、し
かも、電気特性が劣化したものは全く皆無であり、実装
後の熱サイクルに対して高い耐久性と信頼性を有するこ
とが確認された。
【0024】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の積層型セ
ラミックコンデンサによれば、基板への実装時、または
実装後の熱サイクルによる熱応力によるクラックの発生
や、クラックの進展を抑制するとともに、実装後の熱サ
イクルが付与される条件下で電気特性の劣化を防止する
ことができる。よって、積層型セラミックコンデンサが
自動車のエンジンルーム等の辛辣な環境に置かれた場合
においても耐久性と高い信頼性のあるコンデンサを提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層型セラミックコンデンサの構造と
その実装構造を説明するための図である。
【図2】従来の積層型セラミックコンデンサの構造とそ
の実装構造を説明するための図である。
【符号の説明】
1 積層型セラミックコンデンサ 2 誘電体セラミックス 3 内部電極 4 端子電極 5 下地電極 6 配線基板 7 配線層 8 半田 9 Niメッキ層 10 Sn含有メッキ層 11 接触端部 12 電気絶縁層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体セラミックス内に内部電極が層状に
    埋設され、両端に下地電極と、Niメッキ層と、Sn含
    有メッキ層からなる端子電極が形成された積層型セラミ
    ックコンデンサにおいて、前記Niメッキ層の厚みを2
    μm以下とするとともに、前記端子電極の前記誘電体セ
    ラミックスとの接触端部の一部を、半田に対して濡れ性
    が低い電気絶縁層により被覆したことを特徴とする積層
    型セラミックコンデンサ。
JP7335118A 1995-12-22 1995-12-22 積層型セラミックコンデンサ Pending JPH09180957A (ja)

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