JPH10284343A

JPH10284343A - チップ型電子部品

Info

Publication number: JPH10284343A
Application number: JP9093744A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Nishizawa; 薫西澤; Isao Ishiguchi; 功石口; Hisashi Yamaguchi; 尚志山口
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】外部電極４として焼結型電極層４ａの第１電
極層と導電性樹脂電極層４ｂの第２電極層とを形成した
チップ型電子部品において、特性、品質の安定性、信頼
性を高める。【解決手段】焼結型電極層４ａのチップ状素体側面へ
の回り込み長さＡを導電性樹脂電極層４ｂの回り込み長
さＢの０．７倍以下とする。【効果】外部電極を構成する焼結型電極層の回り込み
長さを導電性樹脂電極層の回り込み長さに対して適当な
割合としたため、品質の安定した信頼性の高い製品を得
ることができる。外部電極の熱歪によるチップ状素体内
のクラック発生が確実に防止され、更に基板表面に実装
した後にその基板をたわませてもチップ状素体にクラッ
クが入りにくく、機械的強度に関する信頼性は大幅に向
上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミック製の表面
実装型チップ型電子部品に係り、特に信頼性の高い外部
電極を形成したチップ型電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】チップインダクタ、チップ抵抗、チップ
型積層セラミックコンデンサ、チップサーミスタ等のチ
ップ型電子部品は、セラミックス焼結体からなるチップ
状素体と、その内部に設けられた内部電極と、この内部
電極に導通するように、チップ状素体の両端面に設けら
れた外部電極とで主に構成され、この外部電極を基板に
はんだ付けすることにより実装される。

【０００３】このようなチップ型電子部品において、外
部電極は、チップ型電子部品と基板上の電気回路とを接
続するためのものであるため、その良否が製品の電気的
特性、信頼性、機械的特性等に大きな影響を及ぼす。

【０００４】従来、チップ型電子部品の外部電極は、Ａ
ｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の貴金属粉末と無機結合材を混合した
ものを有機ビヒクルに混練し、得られた導電性ペースト
をチップ状素体の両端面に塗布した後、５００〜８００
℃程度の温度で焼成して形成されている（以下、このよ
うにして形成された外部電極を「焼結型電極」という場
合がある。）。或いは、この焼結型電極を第１電極層と
し、この第１電極層上にＡｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の貴金属粉
末を、熱硬化型樹脂（エポキシ樹脂）と有機溶剤に混練
して得られた導電性ペーストを塗布した後、１００〜３
００℃程度の温度で熱硬化させることにより、導電性樹
脂よりなる第２電極層（以下、この電極層を「導電性樹
脂電極層」という場合がある。）を形成して外部電極と
する場合もある。

【０００５】このようにして形成される外部電極の表面
には、はんだ付け時のくわれ（外部電極のはんだへの溶
解）を防止するためのＮｉメッキ皮膜と、更に、このメ
ッキ皮膜の酸化によるはんだ付け性の低下を防止するた
めのＳｎメッキ皮膜又はＳｎ／Ｐｄ半田メッキ皮膜とか
らなる２層のメッキ電極層が形成されている。このメッ
キ電極層の形成は、通常、湿式の電解バレルメッキ法で
行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の外部電極の
うち、焼結型外部電極のみで構成されるものでは、次の
ような欠点があった。

【０００７】外部電極形成時の焼成条件がメッキ皮
膜形成後に得られるチップ型電子部品の電気特性を左右
するため、信頼性の高いチップ型電子部品を得ることが
難しい。外部電極が高硬度の金属焼結構造で形成されるた
め、使用時の温度サイクルでチップ状素体を構成してい
るセラミックス焼結体にクラックを発生させるおそれが
ある。また、同一の理由で基板のたわみに弱い。

【０００８】これに対して、焼結型外部電極上に導電性
樹脂電極層を形成したものであれば、上記，の欠点
はある程度解消されるものの、第１電極層の長さのばら
つきにより、回路基板に実装した後の基板分割時にクラ
ックが入りやすく、また温度サイクル特性についても良
い製品と悪い製品があり、品質特性がばらつくという欠
点がある。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決し、外部
電極として焼結型電極層上に導電性樹脂電極層を形成し
たチップ型電子部品であって、高特性で品質の安定性に
優れ、信頼性の高いチップ型電子部品を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のチップ型電子部
品は、セラミックス焼結体よりなる直方体形状のチップ
状素体の端面に外部電極を形成してなるチップ型電子部
品であって、該外部電極は、該チップ状素体の表面に接
する焼結により形成された第１電極層と、該第１電極層
上に、該第１電極層を完全に覆うように形成された導電
性樹脂よりなる第２電極層とを有し、該第１電極層及び
第２電極層は、該チップ状素体の端面から、該端面に隣
接する側面に回り込んで形成されているチップ型電子部
品において、該第１電極層の回り込み長さが、該第２電
極層の回り込み長さの０．７倍以下であることを特徴と
する。

【００１１】なお、以下において、外部電極のチップ状
素体端面から該端面に隣接する側面への回り込み長さを
単に「回り込み長さ」と称す。

【００１２】本発明のチップ型電子部品は、外部電極を
構成する焼結型電極層の回り込み長さを導電性樹脂電極
層の回り込み長さに対して適当な割合としたため、品質
の安定した信頼性の高い製品を得ることができる。本発
明のチップ型電子部品は、外部電極の熱歪によるチップ
状素体内のクラック発生が確実に防止され、更に基板表
面に実装した後にその基板をたわませてもチップ状素体
にクラックが入りにくく、機械的強度に関する信頼性は
大幅に向上される。

【００１３】本発明において、第１電極層の焼結型電極
層は、Ａｇ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｎｉ及びＣｕの
１種又は２種以上の合金、或いは、これらの金属の金属
間化合物で構成されることが好ましい。

【００１４】また、第２電極層の導電性樹脂電極層は、
金属又は合金粉末を熱硬化性樹脂に分散させて構成され
ることが好ましい。

【００１５】本発明のチップ型電子部品は、積層セラミ
ックコンデンサ、チップインダクタ又はチップサーミス
タ等に工業的に極めて有用である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

【００１７】図１は、本発明のチップ型電子部品の実施
の形態を示す積層セラミックコンデンサの断面図であ
る。

【００１８】図示の積層セラミックコンデンサ１０は、
表面実装型のチップコンデンサであり、内部電極１を有
する鉛系ペロブスカイトのセラミック誘電体２を複数回
積層して得られたグリーンチップを焼成して得られるチ
ップ状素体３の両端面に、内部電極１と電気的に接続さ
れた第１電極層としての焼結型電極層４ａ及び第２電極
層としての導電性樹脂電極層４ｂからなる２層構造の外
部電極４を形成したものである。

【００１９】ここで、このセラミック誘電体２として
は、鉛系ペロブスカイトの他、チタン酸バリウム系、チ
タン酸ストロンチウム系等の誘電体が用いられ、内部電
極１としてはＰｄ，Ｐｔ，Ａｇ／Ｐｄ，Ａｕ等の貴金
属、或いはＮｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｏ等の卑金属が用いら
れる。

【００２０】本発明においては、外部電極４を構成する
第１電極層の焼結型電極層４ａの回り込み長さＡを、第
２電極層の導電性樹脂電極層４ｂの回り込み長さＢの
０．７倍以下、即ちＡ／Ｂ≦０．７とする。この割合が
０．７倍を超えると、特性や品質の安定性に優れたチッ
プ型電子部品を提供し得ない。ただし、焼結型電極層４
ａの回り込み長さＡが過度に小さいと十分な強度が得ら
れないため、Ａ／Ｂは０．００５以上、特にＡ／Ｂ＝
０．１〜０．４であることが好ましい。

【００２１】第１電極層の焼結型電極層４ａは、下記
(i) 又は(ii)の導電性ペーストにより形成される。

【００２２】(i) 金属粉末と、必要に応じて無機結合
材（ガラスフリット或いは無機酸化物粉末）を、好まし
くは下記配合で有機バインダ及び有機溶剤を含む有機ビ
ヒクルで混練してなる導電性ペースト金属粉末：５０〜８０重量％無機結合材：金属粉末に対して１５重量％以下、好ま
しくは１．５〜１５重量％有機ビヒクル：１５〜４５重量％ (ii) 金属レジネートを、有機バインダ及び有機溶剤を
含む有機ビヒクルで混練してなる導電性ペースト上記(i) の導電性ペーストにおいて、金属粉末として
は、Ａｇ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｈ等の貴金属粉末、Ｎ
ｉ，Ｃｕ等の卑金属粉末の１種又は２種以上の混合粉
末、或いはこれらの金属を含む合金粉末等が挙げられ
る。これらの金属粉末の平均粒径には特に制限はないが
０．４〜７μｍ程度であることが好ましい。

【００２３】一方、上記(ii)の導電性ペーストは、金属
レジネート中の金属がＡｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ及びＲｈ
よりなる第１の金属群から選ばれる１種又は２種以上
と、Ｓｉ及びＢよりなる第２の金属群から選ばれる１種
又は２種と、Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｂａ及びＢｉよりなる
第３の金属群から選ばれる１種又は２種以上とであるこ
とが好ましく、金属レジネートとしては、例えば、オク
チル酸銀、オクチル酸パラジウム等の有機金属化合物等
を用いることができる。なお、レジネート（樹脂酸塩）
の樹脂酸はオクチル酸以外の樹脂酸ではナフテン酸等の
脂肪酸であっても良い。また、金属レジネートは、２種
以上の金属を含む混合金属レジネートであっても良い。

【００２４】上記(ii)の導電性ペーストは、このような
第１の金属群の金属を含む金属レジネート（以下「第１
の金属レジネート」と称す。）、第２の金属群の金属を
含む金属レジネート（以下「第２の金属レジネート」と
称す。）及び第３の金属群の金属を含む金属レジネート
（以下「第３の金属レジネート」と称す。）を、有機バ
インダ及び有機溶剤を含む有機ビヒクルに、混合して調
製されるが、その好適な配合割合は次の通りである。

【００２５】第１の金属レジネート：５０〜９５重量％
（金属成分として１０〜１９重量％）第２の金属レジネート：１〜２０重量％（金属成分とし
て０．２０〜８重量％）第３の金属レジネート：１〜１０重量％（金属成分とし
て０．１５〜１．５重量％）有機ビヒクル：３〜３５重量％一方、第２電極層の導電性樹脂電極層４ｂは、下記(ii
i) の導電性ペーストにより形成される。

【００２６】(iii) 金属粉末を、エポキシ樹脂等の熱
硬化性樹脂及び有機溶剤に好ましくは下記配合割合で分
散させてなる導電性ペースト金属粉末：６０〜９０重量％熱硬化性樹脂（硬化剤を含む）：２０〜３重量％有機溶剤：２０〜７重量％この(iii) の導電性ペーストの金属粉末としては、前記
(i) の導電性ペーストの金属粉末と同様のものを用いる
ことができる。

【００２７】また、熱硬化性樹脂としては、１００〜３
００℃の温度で硬化するものが好ましく、その具体例と
しては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹
脂等、或いはこれらの混合樹脂を用いることができる。
これらの樹脂の硬化剤としてはポリアミド硬化剤、ポリ
アミン硬化剤、ジシンジアミド等が挙げられる。

【００２８】導電性ペースト(iii) の有機溶剤は導電性
ペーストの粘度調整の目的で配合されるものであり、ｉ
−プロパノール、ｎ−プロパノール、ブタノールなどの
脂肪族アルコールや、メチルカルビトール、エチルカル
ビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールア
セテートなどのカルビトール系溶剤や、テレピン油、ヒ
マシ油、テルピネオールなどが用いられる。

【００２９】焼結型電極層４ａ及び導電性樹脂電極層４
ｂからなる２層構造の外部電極４は、例えば、チップ状
素体３の外部電極形成端面を前記(i) 又は(ii)の導電性
ペーストに浸漬するなどして塗布した後、１５０〜２０
０℃で乾燥した後、６００〜８００℃で１５分〜１時間
焼成して焼き付け、次いで、この焼結型電極層４ａを焼
き付けたチップ状素体３の外部電極形成端面を前記(ii
i) の導電性ペーストに浸漬するなどして塗布し、樹脂
の硬化温度、例えば１００〜３００℃で１５分〜２時間
加熱して樹脂を硬化させることにより形成することがで
きる。ただし、この外部電極の形成に当っては、回り込
み長さの比Ａ／Ｂが０．７以下となるように浸漬深さ等
を調整する。

【００３０】なお、本発明において、外部電極４の焼結
型電極層４ａ及び導電性樹脂電極層４ｂの厚さは、メッ
キ処理後の製品の特性に対して影響はなく、任意であ
る。

【００３１】この積層セラミックコンデンサ１０は、外
部電極４の表面に更にＮｉメッキ皮膜５及びＳｎ又はＳ
ｎ／Ｐｄ半田メッキ皮膜６を形成して使用される。

【００３２】なお、本発明のチップ型電子部品の外部電
極は、図示の積層セラミックコンデンサの他、チップ抵
抗、チップサーミスタ、チップインダクタ等の様々なチ
ップ型電子部品に適用することができる。また、積層セ
ラミックコンデンサは、チタン酸バリウム、チタン酸ス
トロンチウムといったセラミック誘電体を用いたもので
あっても良い。

【００３３】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
より具体的に説明する。

【００３４】なお、以下において、外部電極の形成に用
いた導電性ペーストＩ〜III の配合は次の通りである。

【００３５】導電性ペーストＩ配合Ａｇ粉末：７４重量％バインダ（エチルセルロースを主体としたもの）：６重
量％溶剤（テルピネオール４０：ブチルカルビトール６
０）：２０重量％ガラスフリット（ＳｉＯ₂：２５重量％，Ｂ₂Ｏ₃：４
０重量％，ＰｂＯ：３５重量％）：Ａｇ粉末に対して８
重量％導電性ペーストII配合Ａｇ金属レジネート：５０重量％（Ａｇとして１７．５
重量％）Ｓｉ，Ｃａ金属レジネート：１５重量％（Ｓｉとして
３．９重量％，Ｃａとして１．３重量％）Ｂｉ金属レジネート：５重量％（Ｂｉとして１．７５重
量％）有機ビヒクル：３０重量％導電性ペーストIII 配合Ａｇ粉末：５６．８重量％エポキシ系樹脂：８重量％ジシンジアミド：０．２重量％ブチルカルビトールアセテート：３５重量％また、チップ型電子部品の特性試験方法は次の通りであ
る。

【００３６】限界たわみ量（試料数＝１０）試料１１を厚さ１．６ｍｍのガラスエポキシ基板１２に
リフローはんだ付けした後、図２（ａ）に示すような試
験台１３の支持棒１４上に乗せ、図２（ｂ）に示す如
く、加圧治具１５で、１ｍｍ／秒の速度で加圧した。コ
ンデンサの場合は容量（Ｃ）が、インダクタの場合はイ
ンダクタンス（Ｌ）が加圧前に比べて２０％以上低下し
た時の基板たわみ量を限界たわみ量とした。なお、支持
棒１４の直径は４．５ｍｍで、その間隔は約９０ｍｍで
ある。また、加圧治具１５の形状は、図３（ａ）（正面
図），（ｂ）（側面図）に示す通りであり、ａの寸法は
２０ｍｍでｂの寸法は基板１２の幅＋１０ｍｍである。

【００３７】温度サイクル特性（試料数＝１０）試料を厚さ１．０ｍｍのアルミ金属基板にリフローはん
だ付けした後、−５５℃（３０分）→＋１２５℃（３０
分）を１サイクルとし、１００サイクル毎に試料の電気
特性（コンデンサの場合は容量（Ｃ），ｔａｎδ及びＩ
Ｒ、インダクタの場合はインダクタンス（Ｌ）及び直流
抵抗）を測定し、劣化発生サイクル数を確認した。

【００３８】実施例１〜６，比較例１，２積層セラミックコンデンサチップとして、鉛ペロブスカ
イト化合物を主成分とするセラミック誘電体を用いた、
層間１０μｍの１ηＦ品で、チップ寸法：長さ３．２ｍ
ｍ×幅１．６ｍｍ×高さ１．０ｍｍのものを用い、ま
ず、このチップ状素体の両端面に導電性ペーストＩ又は
IIを塗布し、１５０℃で１０分乾燥後、７２０℃で５分
保持して焼付けを行い、回り込み長さＡが表１に示す長
さとなる、厚さ０．３〜３μｍ（導電性ペーストII使用
時）又は１２〜３０μｍ（導電性ペーストＩ使用時）の
焼結型電極層を形成した。

【００３９】次に、この焼結型電極層を形成したチップ
状素体に導電性ペーストIII を塗布し、１５０℃で１０
分乾燥後、２６０℃で３０分の加熱硬化を行い、回り込
み長さＢが表１に示す長さとなる厚さ７０〜１４０μｍ
の導電性樹脂電極層を形成した。更に、Ｎｉメッキ皮膜
及び半田メッキ皮膜を形成した。

【００４０】得られた積層セラミックコンデンサについ
て、限界たわみ量及び温度サイクル特性を調べ、結果を
表１に示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】実施例７〜１２，比較例３，４透磁率９００のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏを主成分とするフェラ
イトチップインダクタ材料で形成された、チップ寸法：
長さ３．２ｍｍ×幅１．６ｍｍ×高さ１．０ｍｍのチッ
プを用い、このチップ状素体の両端面に導電性ペースト
Ｉ又はIIを塗布し、１５０℃で１０分乾燥後、７２０℃
で５分保持して焼付けを行い、回り込み長さＡが表２に
示す長さとなる、厚さ０．３〜３μｍ（導電性ペースト
II使用時）又は１２〜３０μｍ（導電性ペーストＩ使用
時）の焼結型電極層を形成した。

【００４３】次に、この焼結型電極層を形成したチップ
状素体に導電性ペーストIII を塗布し、１５０℃で１０
分乾燥後、２２０℃で６０分の加熱硬化を行い、回り込
み長さＢが表２に示す長さとなる厚さ７０〜１４０μｍ
の導電性樹脂電極層を形成した。更に、Ｎｉメッキ皮膜
及び半田メッキ皮膜を形成した。

【００４４】得られたチップインダクタについて、限界
たわみ量及び温度サイクル特性を調べ、結果を表２に示
した。

【００４５】

【表２】

【００４６】表１及び表２より、本発明のチップ型電子
部品は高特性でしかも品質安定性に優れ、信頼性の高い
チップ型電子部品であることが明らかである。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のチップ型電
子部品によれば、各種特性に優れ、しかも品質の安定性
に優れた信頼性の高い表面実装型セラミック電子部品が
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチップ型電子部品の実施の形態を示す
積層セラミックコンデンサの断面図である。

【図２】実施例及び比較例における限界たわみ量の測定
方法を説明する正面図である。

【図３】図２で用いた加圧治具を示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１内部電極２セラミック誘電体３チップ状素体４外部電極４ａ焼結型電極層４ｂ導電性樹脂電極層５Ｎｉメッキ皮膜６Ｓｎ又はＳｎ／Ｐｂ半田メッキ皮膜１０積層セラミックコンデンサ１１試料１２基板１３試験台１４支持棒１５加圧治具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス焼結体よりなる直方体形状
のチップ状素体の端面に外部電極を形成してなるチップ
型電子部品であって、該外部電極は、該チップ状素体の表面に接する焼結によ
り形成された第１電極層と、該第１電極層上に、該第１
電極層を完全に覆うように形成された導電性樹脂よりな
る第２電極層とを有し、該第１電極層及び第２電極層は、該チップ状素体の端面
から、該端面に隣接する側面に回り込んで形成されてい
るチップ型電子部品において、該第１電極層の回り込み長さが、該第２電極層の回り込
み長さの０．７倍以下であることを特徴とするチップ型
電子部品。
【請求項２】請求項１において、第１電極層が、Ａ
ｇ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｎｉ及びＣｕの１種又は
２種以上の合金、或いは、これらの金属の金属間化合物
で構成されることを特徴とするチップ型電子部品。
【請求項３】請求項１又は２において、第２電極層
が、金属又は合金粉末を熱硬化性樹脂に分散させて構成
されることを特徴とするチップ型電子部品。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、積層セラミックコンデンサであることを特徴とする
チップ型電子部品。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、チップインダクタであることを特徴とするチップ型
電子部品。
【請求項６】請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、チップサーミスタであることを特徴とするチップ型
電子部品。