JPH10106883A - 積層セラミック電子部品 - Google Patents

積層セラミック電子部品

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JPH10106883A
JPH10106883A JP8262973A JP26297396A JPH10106883A JP H10106883 A JPH10106883 A JP H10106883A JP 8262973 A JP8262973 A JP 8262973A JP 26297396 A JP26297396 A JP 26297396A JP H10106883 A JPH10106883 A JP H10106883A
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JP
Japan
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layer
electronic component
multilayer ceramic
ceramic electronic
external electrode
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Application number
JP8262973A
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English (en)
Inventor
Takuji Nakagawa
卓二 中川
Keishirou Takayama
慶志郎 高山
Kenichi Yamada
健一 山田
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだに含まれるSnの、セラミック素子へ
の拡散を抑制して、信頼性の高い積層セラミック電子部
品を提供することを目的とする。 【解決手段】 内部に複数の電極が埋設されたセラミッ
ク素子と、このセラミック素子の端面に形成された前記
電極と電気的に接続された外部電極とから構成される積
層セラミック電子部品において、前記外部電極は、三つ
の層からなり、前記セラミック素子の端面に形成された
第一層が、Snの拡散を抑制することのできる金属から
なり、その上に形成された第二層が、はんだ耐熱性の優
れた金属からなり、さらに、その上に形成された第三層
が、はんだ濡れ性の良い金属からなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、積層セラミック
電子部品に関し、より詳しくは、はんだで配線基板など
に取り付けられる積層セラミック電子部品の外部電極の
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】積層セラミック電子部品、例えば、積層
セラミックコンデンサは、図2に示すように、複数の内
部電極20が、セラミックからなる誘電体層30を介し
て重なり合うように配置されて、かつ交互に両端面に引
き出されてなるセラミック素子10と、その両端面に形
成された外部電極40とから構成されている。
【0003】この外部電極40は、通常、三つの層から
なり、セラミック素子10の端面に形成された第一層4
0aが、たとえば、導電ペーストを塗布、焼付けて形成
されたAgからなり、その上に形成された第二層40b
が、たとえば、電解メッキで形成されたNiからなり、
さらに、その上に形成された第三層40cが、たとえ
ば、電解メッキで形成されたSnからなる。また、内部
電極20は、誘電体層30に、たとえば、スクリーン印
刷で形成されたAg/Pd合金からなるものである。
【0004】上記外部電極40の第一層40aのAg
は、セラミック素子10との接合強度が強く、また、第
二層40bのNiは、はんだ耐熱性が優れ、前記第一層
40aのAgのはんだ食われを防止することができ、さ
らに、第三層40cのSnは、はんだ濡れ性が良い。
【0005】このような外部電極40を有する積層セラ
ミックコンデンサを配線基板に実装する場合は、配線基
板上の電極ランドに前記外部電極40をはんだで取り付
けて行うのが一般的である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、外部電極40を有する積層セラミックコンデン
サをはんだで配線基板に取り付け、これを、たとえば、
自動車のエンジンルームの電子燃料噴射制御の回路部に
使用する場合のように、高温の環境で使用した場合、図
3の配線基板60上の電極ランド70にはんだ80で取
り付けられた積層セラミックコンデンサの部分拡大断面
図に示すように、(拡散したSnを点で表す)はんだお
よび外部電極40の第三層4aのSnが、第二層4bの
Ni、第一層のAgに順次拡散し、さらに、セラミック
素子10の内部電極20のAg/Pd合金に拡散する。
これは、Snが濃度の高い側から低い側へ拡散し易い性
質を有するからである。そして、このSnがセラミック
素子10の対向する内部電極20部分まで拡散すると、
セラミック素子10の誘電体層30の絶縁抵抗が低くな
ったりして、電子部品の信頼性が悪くなる問題が生じ
る。この絶縁抵抗が低下する原因は、Snが誘電体層3
0の酸素と結合して、誘電体層30が酸素欠乏になった
りすることが考えられる。
【0007】本発明の目的は、上記の問題点を解決する
ために、セラミック素子10へのSnの拡散を抑制し
て、信頼性の高い積層セラミック電子部品を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、内部に複数の電極が埋設された
セラミック素子と、このセラミック素子の端面に形成さ
れた前記電極と電気的に接続された外部電極とから構成
される積層セラミック電子部品において、前記外部電極
は、三つの層からなり、前記セラミック素子の端面に形
成された第一層が、Snの拡散を抑制することのできる
金属からなり、その上に形成された第二層が、はんだ耐
熱性の優れた金属からなり、さらに、その上に形成され
た第三層が、はんだ濡れ性の良い金属からなることを特
徴とする積層セラミック電子部品である。
【0009】請求項2の発明は、請求項1の外部電極の
第一層が、Ti、Cr、Mo、Ta、Zr、Nb、W、
Alの中から選択された一種の金属又はこれらの合金か
らなることを特徴とする積層セラミック電子部品であ
る。
【0010】請求項3の発明は、請求項1又は2の外部
電極の第二層が、Ni、Fe、Co、Cuの中から選択
された一種の金属又はこれらの合金からなることを特徴
とする積層セラミック電子部品である。
【0011】請求項4の発明は、請求項1、2又は3の
外部電極の第三層が、Sn、Ag、Auの中から選択さ
れた一種の金属又はこれらの合金からなることを特徴と
する積層セラミック電子部品である。
【0012】請求項5の発明は、請求項1ないし4の外
部電極の第一層の膜厚が0.5μm以上であることを特
徴とする積層セラミック電子部品である。この発明の積
層セラミック電子部品によれば、セラミック素子の端面
に形成された外部電極の第一層が、Snの拡散を抑制す
ることができる金属からなるので、この外部電極を有す
る積層セラミック電子部品をはんだで配線基板に取り付
けて実装し、これを高温の環境で使用しても、はんだに
含まれるSnの、セラミック素子への拡散を上記外部電
極の第一層目の金属で抑制することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
積層セラミック電子部品の一実施例を積層セラミックコ
ンデンサを用いて説明する。
【0014】図1は、積層セラミックコンデンサの断面
図である。図1に示すように、この積層セラミックコン
デンサは、複数の内部電極2が、セラミックからなる誘
電体層3を介して重なり合うように配置されて、かつ交
互に両端面に引き出されてなるセラミック素子1と、そ
の両端面に形成された外部電極4とから構成されてい
る。
【0015】この外部電極4は、三つの層からなり、セ
ラミック素子1の端面に形成された第一層4aが、たと
えば、スパッタリングで形成されたTiからなり、その
上に形成された第二層4bが、たとえば、スパッタリン
グで形成されたNiからなり、さらに、その上に形成さ
れた第三層4cが、たとえば、電解メッキで形成された
Snからなる。また、内部電極2は、誘電体層3に、た
とえば、スクリーン印刷などで形成された、Ag/Pd
合金からなるが、その他の金属、たとえば、Ag、C
u、Niなどの金属からなるものであってもよい。
【0016】上記外部電極4の第一層4aのTiは、S
nが拡散するのを抑制し、また、第二層4bのNiは、
はんだ耐熱性が優れ、さらに、第三層4cのSnは、は
んだ濡れ性が良い。よって、この外部電極4は、はんだ
耐熱性が優れ、かつ、はんだ濡れ性が良く、しかも、は
んだや外部電極4に含まれるSnのセラミック素子1へ
の拡散を抑制することができる。
【0017】次に、上記のような外部電極4を有する積
層セラミック電子部品(積層セラミックコンデンサ)の
効果を確認するため、以下に示す実験を行った。
【0018】まず、Ag/Pd合金からなる内部電極2
を複数、セラミックからなる誘電体層を介して重なり合
うように配置して形成された、L寸2、0mm、W寸
1.25mm、T寸0.8mmのセラミック素子を用意
し、次に、このセラミック素子の両端面に、0.3、
0.5、1.0、2.0μmのそれぞれの厚みのTiか
らなる第一層4aをスパッタリングで形成し、それらの
上に、1.0μmの厚みのNiからなる第二層4bをス
パッタリングで形成し、更に、それらの上に、2μmの
厚みのSnからなる第三層4cを電解メッキで形成し
て、本発明の積層セラミックコンデンサ(本発明品)を
それぞれ100個作製した。比較例として、上記と同じ
セラミック素子を用いて、そのセラミック素子の両端面
に、5〜10μmの範囲の厚みのAgからなる第一層4
0aを導電ペーストを塗布、焼付けして形成し、その上
に、1.0μmの厚みのNiからなる第二層40bをス
パッタリングで形成し、更に、その上に、2μmのSn
からなる第三層4cを電解メッキで形成して、積層セラ
ミックコンデンサ(比較品)を100個作製した。
【0019】次に、上記各本発明品および比較品のそれ
ぞれ100個を、SnとPbの共晶はんだが付与された
配線基板に搭載して、250℃の温度のリフロー炉に通
して前記はんだを溶融させて取り付け、その取り付けら
れたそれぞれの製品について高温負荷試験を行った。そ
の結果を表1に示す。この表1には、積層セラミックコ
ンデンサの絶縁抵抗が100MΩ以下に低くなったもの
の個数が示されている。なお、上記高温負荷試験は、1
50℃で定格電圧の6倍の300Vの負荷を200時間
かける加速試験条件で行なった。
【0020】
【表1】
【0021】表1より、絶縁抵抗が100MΩ以下に低
くなったものは、比較品は85個、本発明品は、Ti膜
厚が0.3μmのものが8個、Ti膜厚が0.5〜2.
0μmのものが0個の結果となった。従って、本発明品
は比較品に比べ、絶縁抵抗が低下しにくいことがわか
る。特に、Ti膜厚が0.5μm以上の場合にその効果
が顕著に現れ、好ましい。この理由は、Ti膜厚を0.
5μm以上にすることにより、Snのセラミック素子へ
の拡散が抑制されたためと考える。
【0022】なお、以上の実施例では、第一層4aの金
属にSnの拡散を抑制することができるTiを用いた
が、これと同様の効果のある金属であればこれに限らな
い。たとえばCr、Mo、Ta、Zr、Nb、W、Al
のいずれかの金属、あるいは、これらの金属の合金やT
iの合金、たとえばTi/Al合金、Ti/Mo合金な
どであってもよいことが実験により確かめられている。
【0023】また、本発明の積層セラミック電子部品の
第二層4bの金属に、上記実施例では、はんだ耐熱性の
優れたNiを用いたが、これと同様の効果のある金属で
あればこれに限らず、たとえばFe、Co、Cuなどの
いずれかの金属、あるいは、これらの金属の合金やNi
の合金、たとえばNi/Cu合金、Ni/Cr合金など
であってもよい。また、第三層4cの金属に、上記実施
例では、はんだ濡れ性の良いSnを用いたが、これと同
様の効果のある金属であればこれに限らず、たとえばA
g、Auなどのいずれかの金属、あるいは、これらの金
属の合金やSnの合金、たとえばSn/Pb合金などで
あってもよい。
【0024】また、本発明の積層セラミック電子部品の
外部電極4の各層の金属の形成方法は、上記実施例に限
るものではない。すなわち、外部電極4の第一層4aの
金属の形成方法は、上記実施例のスパッタリングに限ら
ず、たとえば蒸着などの他の乾式メッキなど、他の手段
であってもよく、また、第二層4bの金属の形成方法
は、上記実施例のスパッタリングに限らず、たとえば蒸
着などの他の乾式メッキや、無電解メッキなどであって
もよく、更に、第三層4cの金属の形成方法は、上記実
施例の電解メッキに限らず、たとえば無電解メッキや、
スパッタリング、蒸着などの乾式メッキ、あるいは印刷
や浸漬などの塗布方式などであってもよい。
【0025】また、本発明に係わる積層セラミック電子
部品の適用は、上記実施例の積層セラミックコンデンサ
に限るものではなく、他の積層セラミック電子部品、例
えば積層インダクタや積層LCフイルタなどに適用する
ことができる。
【0026】
【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、セラミック素子の端面に形成された外部電極
の第一層が、Snの拡散を抑制することができる金属か
らなるので、この外部電極を有する積層セラミック電子
部品をはんだで配線基板に取り付け、これを高温の環境
で使用しても、はんだに含まれるSnの、セラミック素
子への拡散を上記外部電極の第一層目の金属で抑制する
ことができる。従って、Snのセラミック素子への拡散
が原因による、セラミック素子の誘電体層の絶縁抵抗の
低下がなくなり、信頼性の高い積層セラミック電子部品
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる積層セラミックコン
デンサの断面図である。
【図2】従来の積層セラミックコンデンサの断面図であ
る。
【図3】はんだで配線基板に取り付けられた従来の積層
セラミックコンデンサの部分拡大断面図である。
【符号の説明図】
1・・・セラミック素子 2・・・内部電極 3・・・誘電体層 4・・・外部電極 4a・・・第一層 4b・・・第二層 4c・・・第三層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に複数の電極が埋設されたセラミッ
    ク素子と、このセラミック素子の端面に形成された前記
    電極と電気的に接続された外部電極とから構成される積
    層セラミック電子部品において、 前記外部電極は、三つの層からなり、前記セラミック素
    子の端面に形成された第一層が、Snの拡散を抑制する
    ことのできる金属からなり、その上に形成された第二層
    が、はんだ耐熱性の優れた金属からなり、さらに、その
    上に形成された第三層が、はんだ濡れ性の良い金属から
    なることを特徴とする積層セラミック電子部品。
  2. 【請求項2】 前記外部電極の第一層が、Ti、Cr、
    Mo、Ta、Zr、Nb、W、Alの中から選択された
    一種の金属又はこれらの合金からなることを特徴とする
    請求項1に記載の積層セラミック電子部品。
  3. 【請求項3】 前記外部電極の第二層が、Ni、Fe、
    Co、Cuの中から選択された一種の金属又はこれらの
    合金からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    積層セラミック電子部品。
  4. 【請求項4】 前記外部電極の第三層が、Sn、Ag、
    Auの中から選択された一種の金属又はこれらの合金か
    らなることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の積
    層セラミック電子部品。
  5. 【請求項5】 前記外部電極の第一層の膜厚が0.5μ
    m以上であることを特徴とする請求項1ないし4に記載
    の積層セラミック電子部品。
JP8262973A 1996-10-03 1996-10-03 積層セラミック電子部品 Pending JPH10106883A (ja)

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