JPH11283863A - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極表面を構成している金属のイオンマイグ
レーションを抑制することができ、信頼性に優れた電子
部品を得る。 【解決手段】 第１，第２の外部電極４，５がセラミッ
ク焼結体２の端面２ａ，２ｂ上だけでなく、上面２ｃ、
下面２ｄ及び両側面にも至るように形成されており、外
部電極４，５が、第１の金属層４ａ，５ａと、第２の金
属層４ｂ，５ｂと、第３の金属層４ｃ，５ｃとを順に積
層してなる構造を有し、第２の金属層４ｂ，５ｂがマイ
グレーションが生じ難い金属により構成されており、外
部電極４，５のうち少なくとも一方において、第２の金
属層４ｂ，５ｂが露出するように、第３の金属層４ｃ，
５ｃが外部電極４，５の端縁４ｄ，５ｄに至らないよう
に形成されている積層コンデンサ１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば積層セラミ
ックコンデンサのような電子部品及びその製造方法に関
し、より詳細には、電子部品素体の外表面に形成された
外部電極の構造が改良された電子部品及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来の積層コンデンサの一例を
示す。積層コンデンサ２１では、誘電体セラミックスよ
りなるセラミック焼結体２２内に複数の内部電極２３ａ
〜２３ｄがセラミック層を介して厚み方向に重なり合う
ように配置されている。内部電極２３ａ，２３ｂは端面
２２ａに、内部電極２３ｂ，２３ｄは端面２２ｂに引き
出されている。端面２２ａ，２２ｂには、外部電極２
４，２５がそれぞれ形成されている。

【０００３】外部電極２４，２５は、導電性に優れたＡ
ｇ層２４ａ，２５ａ上にＮｉ層２４ｂ，２５ｂ及び半田
付け性に優れたＳｎ層２４ｃ，２５ｃを形成した構造を
有する。

【０００４】Ａｇ層２４ａ，２５ａは、Ａｇペーストを
塗布し、焼き付けることにより形成されている。Ａｇ層
２４ａ，２５ａは、導電性に優れているものの、半田付
けに際し半田と接触されると、半田食われを引き起こ
す。そのため、Ａｇ層２４ａ，２５ａの外表面が、半田
食われを生じないＮｉ層２４ｂ，２５ｂにより被覆され
ている。Ｎｉ層２４ｂ，２５ｂは、通常、電解メッキに
より形成されている。

【０００５】Ｎｉ層２４ｂ，２５ｂは、半田に対する濡
れ性が低く、半田付け性が良好ではない。従って、上記
Ｓｎ層２４ｃ，２５ｃが半田付け性を高めるために形成
されている。Ｓｎ層２４ｃ，２５ｃは、主として電解メ
ッキ法により形成されている。また、Ｓｎ層２４ｃ，２
５ｃに代えて、同じく半田付け性に優れた、Ｓｎ−Ｐｂ
合金よりなる金属層を用いることも多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】積層コンデンサ２１の
ように３層構造の外部電極２４，２５を有する電子部品
では、高温・多湿下で使用されると、外部電極２４，２
５の表面に位置しているＳｎ層２４ｃ，２５ｃやＳｎ−
Ｐｂ層中のＳｎがイオン化し、電界方向に移動し、イオ
ンマイグレーションを引き起こすという問題があった。

【０００７】上記イオンマイグレーションにより外部電
極２４，２５の表面層の金属イオンがセラミック焼結体
２２の表面に移動すると、絶縁抵抗の低下などの問題が
生じる。特に、近年、電子部品の小型化に伴い、セラミ
ック焼結体２２の寸法も小さくなってきている。従っ
て、外部電極２４，２５と相手方の電位に接続される内
部電極や外部電極との間の距離が小さくなってきてお
り、上記イオンマイグレーションが生じた場合、絶縁抵
抗が著しく低下したり、甚だしき場合には、セラミック
焼結体２２が破壊したりするおそれがあった。

【０００８】本発明の目的は、複数の金属層を積層して
なる外部電極を有する電子部品であって、イオンマイグ
レーションに起因する絶縁抵抗の低下や電子部品素体の
破壊等が生じ難い、信頼性に優れた電子部品及びその製
造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電子部品素体の表面に、第１，第２の外部電極がそ
れぞれ形成されている電子部品であって、第１，第２の
外部電極が、ベース層としての第１の金属層と、第１の
金属層上に形成されており、相対的にマイグレーション
が生じ難い金属よりなる第２の金属層と、第２の金属層
上に形成されており、かつ第２の金属層に比べて半田付
け性に優れた金属よりなる第３の金属層とを備え、前記
第１，第２の外部電極のうち、少なくとも一方におい
て、該電極の、他方の外部電極と対向する端縁近傍にお
いて第２の金属層が露出するように、第３の金属層が前
記端縁には至らないように形成されていることを特徴と
する。

【００１０】請求項２に記載の発明では、前記第３の金
属層が端縁に至らないように形成されている外部電極に
おいて、当該外部電極の前記端縁と、当該外部電極の形
成されている端面から最も外側に位置する電極部分との
距離をＥとしたときに、前記第２の金属層の露出してい
る部分の第１，第２の端面を結ぶ方向に沿う長さｄが、
距離Ｅの１０％〜４０％の範囲とされている。

【００１１】請求項３に記載の発明では、上記電子部品
素体がセラミック素体により構成されており、該セラミ
ック素体内に第１または第２の外部電極に接続されてい
る複数の内部電極が形成されており、それによって積層
セラミック電子部品が構成されている。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に係る電子部品の製造方法であって、電子部品素
体の表面に、第１，第２の外部電極を形成するための第
１の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層上に、
かつ第１の金属層が形成されている領域の端縁に至るよ
うに、相対的にマイグレーションが生じ難い金属よりな
る第２の金属層を形成する工程と、第２の金属層上に、
第２の金属層に比べて半田付け性に優れた金属を用い、
かつ第２の金属層の、少なくとも他方側の第２の金属層
と対向する端縁近傍が露出するように、該端縁に至らな
いように第３の金属層を形成する工程とを備えることを
特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の非限定的な実施例
を挙げることにより、本発明を明らかにする。

【００１４】図１及び図２は、本発明の一実施例に係る
積層コンデンサを示す断面図及び斜視図である。積層コ
ンデンサ１は、特に限定されるわけではないが、チタン
酸バリウム系セラミックスのような誘電体セラミックス
よりなるセラミック焼結体２を用いて構成されている。
セラミック焼結体２は、直方体状の形状を有する。

【００１５】セラミック焼結体２内には、セラミック層
を介して厚み方向に重なり合うように、複数の内部電極
３ａ〜３ｄが形成されている。内部電極３ａ，３ｃは、
セラミック焼結体２の第１の端面２ａに引き出されてい
る。内部電極３ｂ，３ｄは、端面２ａと対向している第
２の端面２ｂに引き出されている。

【００１６】すなわち、セラミック焼結体２及びその内
部の構成については、従来から公知の積層コンデンサと
同様とされている。本実施例の積層コンデンサ１の特徴
は、第１，第２の外部電極４，５にある。

【００１７】第１，第２の外部電極４，５は、端面２
ａ，２ｂを覆うように形成されている。もっとも、外部
電極４，５は、端面２ａ，２ｂだけでなく、上面２ｃ、
下面２ｄ及び側面２ｅ，２ｆにも至るように形成されて
いる。

【００１８】また、外部電極４，５は、それぞれ、セラ
ミック焼結体２の外表面に第１の金属層４ａ，５ａ、第
２の金属層４ｂ，５ｂ及び第３の金属層４ｃ，５ｃを順
に形成した構造を有する。

【００１９】第１の金属層４ａ，５ａは、Ａｇを含有す
る導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより形成さ
れている。もっとも、第１の金属４ａ，５ａについて
は、Ｃｕなどの他の導電性に優れた金属を含む導電ペー
ストを塗布し、焼き付けることにより形成されてもよ
い。また、第１の金属層４ａ，５ａの形成方法について
も、導電ペーストの塗布焼付け法に決定されず、メッ
キ、スパッタリング等の他の方法を採用してもよい。

【００２０】第１の金属層４ａ，５ａの半田食われを防
止するために、第２の金属層４ｂ，５ｂが形成されてい
る。第２の金属層４ｂ，５ｂは、第１の金属層４ａ，５
ａの半田食われを防止し得る材料で構成されることが必
要であり、かつ第３の金属層４ｃ，５ｃに対して相対的
にマイグレーションが生じ難い金属により構成されてい
る。このような第２の金属層４ｂ，５ｂを構成する金属
材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｕなどを挙げることが
できる。本実施例では、Ｎｉを電解メッキすることによ
り第２の金属層４ｂ，５ｂが形成されている。

【００２１】上記第２の金属層４ｂ，５ｂは、第１の金
属層のセラミック焼結体２の上面２ｃ、下面２ｄ及び側
面２ｅ，２ｆに至る外部電極端縁４ｄ，５ｄに至るよう
に形成されている。すなわち、第２の金属層４ｂ，５ｂ
は、第１の金属層４ａ，５ａの外表面を全て被覆するよ
うに形成されている。

【００２２】第３の金属層４ｃ，５ｃは、半田付け性を
高めるために設けられており、本実施例ではＳｎを電気
メッキすることにより形成されている。なお、第３の金
属層４ｃ，５ｃについては、Ｓｎに限定されず、Ｓｎ−
Ｐｂ合金のような半田付け性に優れた適宜の金属材料に
より構成することができる。

【００２３】本実施例の特徴は、第３の金属層４ｃ，５
ｃが、第１，第２の外部電極４，５のセラミック焼結体
２の上面２ｃ、２ｄ及び両側面２ｅ，２ｆに至っている
部分の端縁４ｄ，５ｄ近傍において第２の金属層４ｂ，
５ｂが露出するように、該端縁４ｄ，５ｄには至らない
ように形成されていることにある。

【００２４】すなわち、図１に示されているように、第
２の金属層４ｂ，５ｂの互いに対向し合っている端縁４
ｄ，５ｄ近傍部分が、第３の金属層４ｃ，５ｃで被覆さ
れておらず露出されている。

【００２５】本実施例では、実使用時に、電界が例えば
第３の金属層４ｃと、他方電位に接続される外部電極５
や内部電極３ｂとの間に加わったとしても、第３の金属
層４ｃを構成しているＳｎのイオンマイグレーションに
よるＳｎイオンのセラミック焼結体２への移動が確実に
抑制される。

【００２６】上記のように、第３の金属層４ｃ，５ｃの
端縁が、対向する外部電極４，５の端縁４ｄ，５ｄに至
らないように形成されていることにより、Ｓｎのイオン
マイグレーションを抑制し得るのは、以下の理由による
と考えられる。

【００２７】すなわち、イオンマイグレーションは、水
が介在されてイオン化したＳｎが電位差によって他方電
位側に移動する現象である。いま、外部電極４におい
て、第３の金属層４ｃの外表面の矢印Ａで示す位置にお
いて、水もしくは水分の付着によりＳｎがイオン化した
とする。しかしながら、矢印Ａ〜Ｃで示す部分の電位は
同じであるため、矢印Ａの位置で析出したＳｎイオン
は、矢印Ｂで示す位置の方向には移動しない。また、た
とえＳｎイオンが矢印Ｂで示す位置まで移動したとして
も、第２の金属層４ｂの露出している部分では、露出し
ている表面のいずれの部分においても同じ電位となるた
め、矢印Ｂで示す位置から矢印Ｃで示す位置への移動も
起こり難い。従って、第３の金属層４ｃ上において析出
したＳｎイオンのマイグレーションを確実に抑制するこ
とができる。

【００２８】なお、Ｎｉは、イオンマイグレーションを
生じ難いため、第２の金属層４ｂ，５ｂが第１の金属層
４ａ，５ａの端縁に至るように形成されていたとして
も、Ｎｉイオンのイオンマイグレーションはほとんど生
じない。

【００２９】好ましくは、外部電極４を代表して説明す
ると、外部電極４の上記端縁４ｄと、外部電極４の形成
されている端面２ａから端面外方の最も外側に位置する
電極部分との距離をＥとしたとき、第２の金属層４ｂの
露出している部分の第１，第２の端面２ａ，２ｂを結ぶ
方向に沿う長さｄは、距離Ｅの１０〜４０％の範囲とさ
れる。この割合が１０％未満の場合には、第２の金属層
の一部を露出させて、第３の外部電極の端縁が外部電極
４の端縁４ｄに至らないように形成しても、イオンマイ
グレーションを抑制する効果が十分に得られないことが
あり、４０％を超えると、Ｎｉよりなる第２の金属層４
ｂの露出面積が多くなり、半田付け性が低下し、プリン
ト回路基板などに表面実装されたときに、半田により確
実に接合され得ないことがある。

【００３０】なお、第２の外部電極５についても、第１
の外部電極４と同様に構成される。もっとも、第１，第
２の外部電極の双方において、第３の金属層４ｃ，５ｃ
が端縁４ｄ，５ｄに至らないように形成される必要は必
ずしもなく、少なくとも一方においてのみ、上記のよう
に構成されていてもよい。すなわち、外部電極の他方の
外部電極と対向されている端縁近傍において第２の金属
層が、第３の金属層で覆われないようにされておりさえ
すればよい。

【００３１】また、本発明に係る電子部品では、第１，
第２の外部電極以外に、さらに他の外部電極が設けられ
ていてもよく、付加的に設けられる他の外部電極につい
ても、上記と同様に構成されてもよい。

【００３２】また、上記実施例では、電子部品素体とし
てセラミック焼結体２を用いたが、電子部品素体につい
てもセラミックス以外の材料からなるものであってもよ
い。さらに、内部電極３ａ〜３ｄを有する積層型の電子
部品に限らず、内部電極を有しない電子部品にも本発明
を適用することができる。

【００３３】また、コンデンサに限定されず、ＬＣ部
品、抵抗素子などの様々な電子部品に本発明を適用する
ことができる。次に、上記実施例の具体的な実験例を説
明すると共に、その製造方法を明らかにする。

【００３４】（第１の実験例）ＢａＴｉＯ₃ を主成分と
する誘電体セラミックスと、Ｐｄからなる内部電極とを
用い、周知のセラミック積層一体焼成技術を用いて図１
に示したセラミック焼結体２を得た。このセラミック焼
結体２の端面２ａ，２ｂを覆うように、Ａｇを含有する
導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより、０．０
５〜０．２ｍｍの厚みの第１，第２の金属層４ａ，５ａ
を形成した。

【００３５】次に、第１の金属層４ａ，５ａの表面に、
ワット浴を用いた電解メッキ法により１．２〜１．５μ
ｍの厚みのＮｉ膜よりなる第２の金属層４ｂ，５ｂを形
成した。

【００３６】次に、第２の金属層４ｂ，５ｂ上に、マス
ク剤としてのアクリル樹脂塗料をコーティングした。し
かる後、第３の金属層４ｃ，５ｃが形成される領域上の
アクリル樹脂膜を溶剤により洗い流した。

【００３７】しかる後、アクリル樹脂膜が洗い流された
領域において、第２の金属層４ｂ，５ｂ上に、ワット浴
を用いた電解メッキによりＳｎをメッキし、２．２〜
２．５μｍの厚みの第３の金属層４ｃ，５ｃを形成し
た。次に、外表面に残存しているアクリル樹脂膜を、溶
剤を用いて洗い流し、積層コンデンサ１を得た。

【００３８】なお、上記のようにして得た積層コンデン
サの寸法は、１．６×０．８×０．８ｍｍであり、図１
における距離ｄは、５０μｍ、距離Ｅは、０．５ｍｍで
あった。

【００３９】比較のために、第３の金属層を第２の金属
層の全面を被覆するように形成したことを除いては、上
記実施例と同様にして従来の積層コンデンサ２１（図３
参照）を作製した。

【００４０】上記実施例の積層コンデンサ及び従来例の
積層コンデンサについて、温度８５℃及び相対湿度９０
〜９５％の環境下で、１００Ｖの直流電圧を印加し、湿
中負荷試験を行った。この湿中負荷試験における各積層
コンデンサ１万個あたりにおいて発生した不良品数を下
記の表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】なお、表１における不良品数は、外部電極
間の絶縁が不良になった積層コンデンサの数を示す。表
１から明らかなように、従来例では、２０００時間経過
後に１万個あたり１個の不良品が発生し、４０００時間
経過後には１万個あたり３個の不良品が発生したのに対
し、実施例の積層コンデンサでは、４０００時間経過後
においても不良品の発生は皆無であった。従って、本実
施例の積層コンデンサによれば、従来例の積層コンデン
サ２１に比べて、高温高湿度下における信頼性を高め得
ることがわかる。

【００４３】また、４０００時間経過後に不良となった
従来例の積層コンデンサ３個について、分解し、内部を
観察したところ、３個のうち２個の不良品において、Ｓ
ｎイオンのマイグレーションによるためか、セラミック
焼結体にクラックが発生していることが認められた。

【００４４】（第２の実験例）次に、第２の実験例を説
明する。上記実施例に従って、但し、外形が１．０×
０．５×厚み０．５ｍｍの積層コンデンサと、１．６×
０．８×厚み０．８ｍｍの２種類の積層コンデンサを作
製した。また、各積層コンデンサにおいて、さらに、第
２の金属層４ｂ，５ｂの露出幅、すなわち距離ｄを異な
らせたものを種々作製した。もっとも、外部電極４，５
の上記端縁４ｄ，５ｄと第１，第２の端面を結ぶ方向最
外側部分との間の距離Ｅについては、それぞれ、下記の
表２に示すように、０．３ｍｍ及び０．５ｍｍに設定し
た。

【００４５】上記のようにして得られた試料番号１〜１
１の各積層コンデンサについて、実験例１の場合と同様
に湿中負荷試験を行い、絶縁抵抗値が１０⁹ Ωを下回る
場合を不良品とした。また、湿中負荷試験における経過
時間に応じた不良品の数を測定した。結果を下記の表２
に併せて示す。

【００４６】さらに、ガラスエポキシ基板に、各積層コ
ンデンサを半田付けした後、積層コンデンサの側面をピ
ンで押し、積層コンデンサがガラスエポキシ基板から外
れた際の応力を測定し、接合強度を評価した。結果を下
記の表２に併せて示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】表２から明らかなように、第２の金属層４
ｂ，５ｂを全く露出させなかった従来品（試料番号１及
び６）では、累積故障数（湿中負荷試験における４００
０時間経過後の不良品数）が６個と３個であったのに対
し、実施例に相当する試料番号２〜５及び７〜１１で
は、４０００時間経過後においてほとんど不良品が発生
しておらず、２０００時間経過後では不良品は皆無であ
った。

【００４９】特に、距離ｄの距離Ｅに対する割合が１０
％以上の場合には、湿中負荷試験において４０００時間
経過した時点においても、不良品の発生は皆無であっ
た。また、ガラスエポキシ基板に積層コンデンサを半田
付けして測定された上記接合強度評価においては、ｄ／
Ｅの割合が４０％以下の場合、十分な接合強度を有する
ことが認められた。従って、好ましくは、ｄ／Ｅの割合
を、１０〜４０％の範囲とすることにより、イオンマイ
グレーションに伴う信頼性の低下を抑制することができ
ると共に、基板に対して十分な強度で接合し得ることが
わかる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、第１，
第２の外部電極のうち少なくとも一方において、該電極
の、他方の外部電極と対向している端縁近傍において、
第２の金属層が露出するように、第３の金属層が該端縁
には至らないように形成されており、第２の金属層がマ
イグレーションが生じ難い金属により構成されているた
め、第３の金属層を構成している金属イオンのマイグレ
ーションを効果的に抑制することができる。従って、高
温・高湿下で使用されたとしても、第３の金属層を構成
している金属のイオンマイグレーションに起因する、絶
縁抵抗の低下等が生じ難く、信頼性に優れた電子部品を
提供することができる。

【００５１】請求項２に記載の発明では、外部電極の端
縁と、外部電極の形成されている端面から最も外側に位
置する電極部分との間の距離をＥとしたときに、第２の
金属層の露出している部分の第１，第２の端面を結ぶ方
向に沿う長さｄが、距離Ｅの１０〜４０％の範囲とされ
ているので、上記第３の金属層を構成している金属のイ
オンマイグレーションをより一層確実に抑制することが
できると共に、半田付けによる接合強度が良好な電子部
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る電子部品としての積層
コンデンサを示す断面図。

【図２】図１に示した積層コンデンサの外観を示す斜視
図。

【図３】従来の積層コンデンサの一例を示す断面図。

【符号の説明】

１…積層コンデンサ ２…電子部品素体としてのセラミック焼結体 ２ａ，２ｂ…第１，第２の端面 ２ｃ…上面 ２ｄ…下面 ２ｅ，２ｆ…側面 ４，５…第１，第２の外部電極 ４ａ，５ａ…第１の金属層 ４ｂ，５ｂ…第２の金属層 ４ｃ，５ｃ…第３の金属層 ４ｄ，５ｄ…端縁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品素体の表面に、第１，第２の外
   部電極がそれぞれ形成されている電子部品であって、 第１，第２の外部電極が、ベース層としての第１の金属
   層と、第１の金属層上に形成されており、相対的にマイ
   グレーションが生じ難い金属よりなる第２の金属層と、
   第２の金属層上に形成されており、かつ第２の金属層に
   比べて半田付け性に優れた金属よりなる第３の金属層と
   を備え、 前記第１，第２の外部電極のうち、少なくとも一方にお
   いて、該電極の、他方の外部電極と対向する端縁近傍に
   おいて第２の金属層が露出するように、第３の金属層が
   前記端縁には至らないように形成されていることを特徴
   とする電子部品。
2. 【請求項２】 前記第３の金属層が端縁に至らないよう
   に形成されている外部電極において、当該外部電極の前
   記端縁と、当該外部電極の形成されている端面から最も
   外側に位置する電極部分との距離をＥとしたときに、前
   記第２の金属層の露出している部分の第１，第２の端面
   を結ぶ方向に沿う長さｄが、距離Ｅの１０％〜４０％の
   範囲とされている、請求項１に記載の電子部品。
3. 【請求項３】 前記電子部品素体がセラミック素体であ
   り、該セラミック素体内に第１または第２の外部電極に
   接続されている複数の内部電極が形成されている積層セ
   ラミック電子部品である、請求項１に記載の電子部品。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の発明に係る電子部品の
   製造方法であって、 電子部品素体の表面に、第１，第２の外部電極を形成す
   るための第１の金属層を形成する工程と、 前記第１の金属層上に、かつ第１の金属層が形成されて
   いる領域の端縁に至るように、相対的にマイグレーショ
   ンが生じ難い金属よりなる第２の金属層を形成する工程
   と、 第２の金属層上に、第２の金属層に比べて半田付け性に
   優れた金属を用い、かつ第２の金属層の、少なくとも他
   方側の第２の金属層と対向する端縁近傍が露出するよう
   に、該端縁に至らないように第３の金属層を形成する工
   程とを備えることを特徴とする、電子部品の製造方法。