JP2001110666A - 電子部品、および電子部品の製造方法 - Google Patents
電子部品、および電子部品の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高温状態と低温状態が繰り返されるような環境
下にあっても、外部電極の最外層に設けられたSnめっ
き層にホイスカーを発生させない電子部品を提供する。 【解決手段】電子部品の外部電極の最外層に設けられた
Snめっき層の平均結晶粒径を1μm以下に微細化する
ことで、高温状態と低温状態が繰り返される環境下にお
いてもSnめっき層にホイスカーが発生するのを抑制す
る。
下にあっても、外部電極の最外層に設けられたSnめっ
き層にホイスカーを発生させない電子部品を提供する。 【解決手段】電子部品の外部電極の最外層に設けられた
Snめっき層の平均結晶粒径を1μm以下に微細化する
ことで、高温状態と低温状態が繰り返される環境下にお
いてもSnめっき層にホイスカーが発生するのを抑制す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部電極の最外層
にSnめっき層の形成された電子部品に関するものであ
る。
にSnめっき層の形成された電子部品に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、チップ型積層コンデンサ等の電
子部品では、チップ基体外部に形成された外部電極をは
んだ付けすることにより、プリント配線基板等に実装す
ることが一般的に行われている。この場合、比較的安価
なコストではんだ付け性の向上を図るために、外部電極
の最外層部にSnめっき層を形成した構成がしばしば用
いられている。Snめっき層ははんだ濡れ性が非常に良
好であり、またリフローやフロー等の処理により電子部
品を実装する場合に実装不良が発生しにくい等のメリッ
トを有しているためである。
子部品では、チップ基体外部に形成された外部電極をは
んだ付けすることにより、プリント配線基板等に実装す
ることが一般的に行われている。この場合、比較的安価
なコストではんだ付け性の向上を図るために、外部電極
の最外層部にSnめっき層を形成した構成がしばしば用
いられている。Snめっき層ははんだ濡れ性が非常に良
好であり、またリフローやフロー等の処理により電子部
品を実装する場合に実装不良が発生しにくい等のメリッ
トを有しているためである。
【0003】また、上記電子部品の外部電極にSnめっ
き層を形成する場合、はんだ耐熱性の向上を図るために
Snめっき層の下層にNi下地層やNi合金下地層を形
成することが通常行われる。Ni下地層やNi合金下地
層は、チップ基体表面に形成された厚膜電極がはんだ付
け時にはんだに溶融し吸い取られるのを防止する作用が
ある。
き層を形成する場合、はんだ耐熱性の向上を図るために
Snめっき層の下層にNi下地層やNi合金下地層を形
成することが通常行われる。Ni下地層やNi合金下地
層は、チップ基体表面に形成された厚膜電極がはんだ付
け時にはんだに溶融し吸い取られるのを防止する作用が
ある。
【0004】ところで、上記Snめっき層にはホイスカ
ーと呼ばれる髭状の突起物が発生することが知られてい
る。ホイスカーはSnめっき層を恒温状態に放置するだ
けで発生するが、その発生のメカニズムの詳細は明らか
になっていない。回路基板に実装された電子部品の外部
電極でこのホイスカーが発生すると、隣接する部品また
は配線パターンとの間で電気的な短絡が生じるという恐
れがある。
ーと呼ばれる髭状の突起物が発生することが知られてい
る。ホイスカーはSnめっき層を恒温状態に放置するだ
けで発生するが、その発生のメカニズムの詳細は明らか
になっていない。回路基板に実装された電子部品の外部
電極でこのホイスカーが発生すると、隣接する部品また
は配線パターンとの間で電気的な短絡が生じるという恐
れがある。
【0005】このようなSnめっき層におけるホイスカ
ーを抑制する方法として、次のような方法が提案されて
いる。例えば、Snめっき層をPb、Ag、Bi等の異
種金属を少量添加したSn合金めっき層にする方法や、
特開平2−170996に開示されるようにSnめっき
層を結晶粒径の小さな下層と結晶粒径の大きな上層との
2層に分ける方法等がある。しかし、Sn合金めっき層
を形成する方法はめっき浴の品質管理が困難であるとい
う問題を有する。また、Snめっき層を2層に分ける方
法では次のような問題が生じる。すなわち、電子部品の
外部電極にSnめっき層を形成する場合には、上述のよ
うにはんだ耐熱性の向上を図るためにSnめっき層の下
層にNi下地層やNi合金下地層を形成する必要があ
る。したがって、Snめっき層を2層に分ける方法では
厚膜電極上にNi下地層やNi合金下地層を形成した上
にSnめっき層を2層形成しなければないこととなり、
Snめっき工程が2回必要でコスト的に不利となる。
ーを抑制する方法として、次のような方法が提案されて
いる。例えば、Snめっき層をPb、Ag、Bi等の異
種金属を少量添加したSn合金めっき層にする方法や、
特開平2−170996に開示されるようにSnめっき
層を結晶粒径の小さな下層と結晶粒径の大きな上層との
2層に分ける方法等がある。しかし、Sn合金めっき層
を形成する方法はめっき浴の品質管理が困難であるとい
う問題を有する。また、Snめっき層を2層に分ける方
法では次のような問題が生じる。すなわち、電子部品の
外部電極にSnめっき層を形成する場合には、上述のよ
うにはんだ耐熱性の向上を図るためにSnめっき層の下
層にNi下地層やNi合金下地層を形成する必要があ
る。したがって、Snめっき層を2層に分ける方法では
厚膜電極上にNi下地層やNi合金下地層を形成した上
にSnめっき層を2層形成しなければないこととなり、
Snめっき工程が2回必要でコスト的に不利となる。
【0006】ところで、電子部品の外部電極のはんだ耐
熱性の向上を図るために形成する上記Ni下地層やNi
合金下地層は、Snめっき層にホイスカーが発生するの
を抑制するという効果も有する。したがって、電子部品
の外部電極にSnめっき層を形成する場合には、Snめ
っき層の下層にNi下地層やNi合金下地層を形成する
ことで、外部電極のはんだ耐熱性を向上させると同時
に、電子部品が恒温状態に置かれた際にSnめっき層に
ホイスカーが発生するのを抑制することが可能となる。
熱性の向上を図るために形成する上記Ni下地層やNi
合金下地層は、Snめっき層にホイスカーが発生するの
を抑制するという効果も有する。したがって、電子部品
の外部電極にSnめっき層を形成する場合には、Snめ
っき層の下層にNi下地層やNi合金下地層を形成する
ことで、外部電極のはんだ耐熱性を向上させると同時
に、電子部品が恒温状態に置かれた際にSnめっき層に
ホイスカーが発生するのを抑制することが可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような外部電極のSnめっき層の下層にNi下地層やN
i合金下地層を形成した電子部品であっても、高温状態
と低温状態が繰り返されるような環境下に置かれた場合
にはホイスカーが発生することが近年明らかになってき
た。このような環境下で発生するホイスカーは、恒温状
態で発生するホイスカーとは異なり屈曲した形状を有す
るものが多く、その長さは百数十μmに達する。このホ
イスカー発生のメカニズムの詳細は明らかになっていな
いが、発生条件の違いやホイスカーの形状の違いから、
従来の恒温状態で発生するホイスカーとは全く異なる発
生メカニズムが働いているものと考えられている。今
後、回路部品の実装密度が高くなるに従い各部品および
配線パターンの間隔はさらに狭くなるため、上述のホイ
スカーによる短絡不良が生じる危険性はますます高くな
ることが予想される。
ような外部電極のSnめっき層の下層にNi下地層やN
i合金下地層を形成した電子部品であっても、高温状態
と低温状態が繰り返されるような環境下に置かれた場合
にはホイスカーが発生することが近年明らかになってき
た。このような環境下で発生するホイスカーは、恒温状
態で発生するホイスカーとは異なり屈曲した形状を有す
るものが多く、その長さは百数十μmに達する。このホ
イスカー発生のメカニズムの詳細は明らかになっていな
いが、発生条件の違いやホイスカーの形状の違いから、
従来の恒温状態で発生するホイスカーとは全く異なる発
生メカニズムが働いているものと考えられている。今
後、回路部品の実装密度が高くなるに従い各部品および
配線パターンの間隔はさらに狭くなるため、上述のホイ
スカーによる短絡不良が生じる危険性はますます高くな
ることが予想される。
【0008】そこで本発明は、高温状態と低温状態が繰
り返されるような環境下にあっても、外部電極に設けら
れたSnめっき層にホイスカーを発生させない電子部品
を提供することを目的とする。
り返されるような環境下にあっても、外部電極に設けら
れたSnめっき層にホイスカーを発生させない電子部品
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、高温状態と低温状態が繰り返されるような環境下
においてSnめっき層にホイスカーが発生する場合に、
Snめっき層の平均結晶粒径とホイスカーの発生の程度
に相関があることを見出した。すなわち、Snめっき層
の結晶粒子を微細化することで、具体的には平均結晶粒
径を1μm以下とすることでホイスカーの発生が抑制で
きることを見出した。
結果、高温状態と低温状態が繰り返されるような環境下
においてSnめっき層にホイスカーが発生する場合に、
Snめっき層の平均結晶粒径とホイスカーの発生の程度
に相関があることを見出した。すなわち、Snめっき層
の結晶粒子を微細化することで、具体的には平均結晶粒
径を1μm以下とすることでホイスカーの発生が抑制で
きることを見出した。
【0010】したがって、本発明における電子部品は、
基体表面に形成された複数の層からなる外部電極の最外
層にSnめっき層が設けられてなる電子部品において、
Snめっき層の平均結晶粒径が1μm以下であることを
特徴とする。このように、外部電極の最外層に設けられ
たSnめっき層の平均結晶粒径が1μm以下とすること
で、高温状態と低温状態が繰り返されるような環境下に
おいても外部電極にホイスカーが発生するのを抑制する
ことができる。上記のような外部電極を有する電子部品
が回路基板に実装された場合、使用状況によって温度状
態が変化するような環境下においても、隣接する部品ま
たは配線パターンとの間の電気的短絡を防ぐことがで
き、今後の回路部品の実装のさらなる高密度化にも対応
可能になる。
基体表面に形成された複数の層からなる外部電極の最外
層にSnめっき層が設けられてなる電子部品において、
Snめっき層の平均結晶粒径が1μm以下であることを
特徴とする。このように、外部電極の最外層に設けられ
たSnめっき層の平均結晶粒径が1μm以下とすること
で、高温状態と低温状態が繰り返されるような環境下に
おいても外部電極にホイスカーが発生するのを抑制する
ことができる。上記のような外部電極を有する電子部品
が回路基板に実装された場合、使用状況によって温度状
態が変化するような環境下においても、隣接する部品ま
たは配線パターンとの間の電気的短絡を防ぐことがで
き、今後の回路部品の実装のさらなる高密度化にも対応
可能になる。
【0011】また、Snめっき層の下層には、Ni層ま
たはNi合金層を形成することが望ましい。本発明のよ
うに電子部品の外部電極としてSnめっき層を形成する
場合、Ni層またはNi合金層は基体表面に形成された
厚膜電極がはんだに溶融し吸い取られるのを防止し、外
部電極のはんだ耐熱性を向上させるために必要なためで
ある。また、Ni層やNi合金層は恒温状態におけるホ
イスカーの発生を抑制する効果も同時に有する。
たはNi合金層を形成することが望ましい。本発明のよ
うに電子部品の外部電極としてSnめっき層を形成する
場合、Ni層またはNi合金層は基体表面に形成された
厚膜電極がはんだに溶融し吸い取られるのを防止し、外
部電極のはんだ耐熱性を向上させるために必要なためで
ある。また、Ni層やNi合金層は恒温状態におけるホ
イスカーの発生を抑制する効果も同時に有する。
【0012】上記Snめっき層は電解めっき等の湿式め
っきにより形成することができ、外部電極がセラミック
スやガラス等のセラミック基体表面に形成される場合、
Snめっき層はpHが3〜10のめっき浴を用いて形成
されることが望ましい。強酸性や強アルカリ性のめっき
浴では、これらのセラミック基体を侵食する恐れがある
ためである。
っきにより形成することができ、外部電極がセラミック
スやガラス等のセラミック基体表面に形成される場合、
Snめっき層はpHが3〜10のめっき浴を用いて形成
されることが望ましい。強酸性や強アルカリ性のめっき
浴では、これらのセラミック基体を侵食する恐れがある
ためである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電子部品の一実施
例を、図1を用いて説明する。図1はチップ型積層セラ
ミックコンデンサ1を示す断面図であって、主としてセ
ラミック基体2とセラミック基体2の両端にコ字状に形
成された外部電極3とから構成されている。外部電極は
セラミック基体2に接して形成された厚膜電極4、厚膜
電極4上に形成されたNiめっき層5、Niめっき層5
上に形成され外部電極の最外層に位置して設けられたS
nめっき層6とから構成されている。ここで、厚膜電極
4はAgペーストの焼き付けによって、Niめっき層5
はNiの電解めっきによって、Snめっき層6はSnの
電解めっきによってそれぞれ形成される。なお、厚膜電
極4はAgペースト以外にCuペーストを用いてもよい
し、Niめっき層5はNi合金めっき層を用いてもよ
い。
例を、図1を用いて説明する。図1はチップ型積層セラ
ミックコンデンサ1を示す断面図であって、主としてセ
ラミック基体2とセラミック基体2の両端にコ字状に形
成された外部電極3とから構成されている。外部電極は
セラミック基体2に接して形成された厚膜電極4、厚膜
電極4上に形成されたNiめっき層5、Niめっき層5
上に形成され外部電極の最外層に位置して設けられたS
nめっき層6とから構成されている。ここで、厚膜電極
4はAgペーストの焼き付けによって、Niめっき層5
はNiの電解めっきによって、Snめっき層6はSnの
電解めっきによってそれぞれ形成される。なお、厚膜電
極4はAgペースト以外にCuペーストを用いてもよい
し、Niめっき層5はNi合金めっき層を用いてもよ
い。
【0014】上述の電子部品のSnめっき層6を以下の
表1〜7に示す条件のめっき浴(実施例1〜3、比較例
1〜4)を用いて形成し、平均結晶粒径の異なる数種類
のSnめっき層を得た。Snめっき層の平均結晶粒径
は、めっき浴の構成剤種とその比率や電流密度等のめっ
き条件により変化するため、めっき条件を調整すること
によって所望の平均結晶粒径を有するSnめっき層が得
られた。また、セラミック基体2が侵食されないようめ
っき浴はpH3〜10とし、各めっき浴においてアンモ
ニア水をpH調整用として添加した。なお、本実施例で
は錫の錯化剤として弱酸性から弱アルカリ性の錯化剤で
あるクエン酸およびグルコン酸を用いたが、これらに限
定されるものではない。その他のめっき条件についても
目的の趣旨に沿って任意に変更することができる。
表1〜7に示す条件のめっき浴(実施例1〜3、比較例
1〜4)を用いて形成し、平均結晶粒径の異なる数種類
のSnめっき層を得た。Snめっき層の平均結晶粒径
は、めっき浴の構成剤種とその比率や電流密度等のめっ
き条件により変化するため、めっき条件を調整すること
によって所望の平均結晶粒径を有するSnめっき層が得
られた。また、セラミック基体2が侵食されないようめ
っき浴はpH3〜10とし、各めっき浴においてアンモ
ニア水をpH調整用として添加した。なお、本実施例で
は錫の錯化剤として弱酸性から弱アルカリ性の錯化剤で
あるクエン酸およびグルコン酸を用いたが、これらに限
定されるものではない。その他のめっき条件についても
目的の趣旨に沿って任意に変更することができる。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】
【0019】
【表5】
【0020】
【表6】
【0021】
【表7】
【0022】上記めっき浴を用いて形成されたSnめっ
き層6を有する電子部品を高温状態と低温状態が繰り返
される環境下に放置後、Snめっき層の平均結晶粒径と
ホイスカーの発生状況との関係を調べた。具体的には、
温度変化−40℃〜85℃、保持時間(温度移行時間を
含む)30分、温度移行時間3〜5分、温度変化サイク
ル1000サイクル、の環境下に放置後、走査型電子顕
微鏡(SEM)および走査型イオン顕微鏡(SIM)を
用いて、Snめっき層の平均結晶粒径、ホイスカーの発
生密度およびホイスカーの最大長さを観察した。その結
果を表8に示す。
き層6を有する電子部品を高温状態と低温状態が繰り返
される環境下に放置後、Snめっき層の平均結晶粒径と
ホイスカーの発生状況との関係を調べた。具体的には、
温度変化−40℃〜85℃、保持時間(温度移行時間を
含む)30分、温度移行時間3〜5分、温度変化サイク
ル1000サイクル、の環境下に放置後、走査型電子顕
微鏡(SEM)および走査型イオン顕微鏡(SIM)を
用いて、Snめっき層の平均結晶粒径、ホイスカーの発
生密度およびホイスカーの最大長さを観察した。その結
果を表8に示す。
【0023】
【表8】
【0024】上述の結果からも明らかなように、実施例
1〜3のめっき浴を用いて形成された平均結晶粒径が1
μm以下のSnめっき層は、高温状態と低温状態が繰り
返されるような環境下においてもホイスカーの発生が抑
制されていることが確認できる。一方、比較例1〜4の
めっき浴を用いて形成された平均結晶粒径が1μmより
大きなSnめっき層は、高温状態と低温状態が繰り返さ
れるような環境下ではホイスカーが発生しており、しか
も平均結晶粒径が大きくなるにしたがってホイスカーの
発生の程度も大きくなっていることがわかる。
1〜3のめっき浴を用いて形成された平均結晶粒径が1
μm以下のSnめっき層は、高温状態と低温状態が繰り
返されるような環境下においてもホイスカーの発生が抑
制されていることが確認できる。一方、比較例1〜4の
めっき浴を用いて形成された平均結晶粒径が1μmより
大きなSnめっき層は、高温状態と低温状態が繰り返さ
れるような環境下ではホイスカーが発生しており、しか
も平均結晶粒径が大きくなるにしたがってホイスカーの
発生の程度も大きくなっていることがわかる。
【0025】ところで、めっき層を光沢を有するか否か
で分類する場合があるが、光沢の有無は主にめっき層表
面の平滑度に起因する光の反射の程度に基づくもので、
本発明における平均結晶粒径との間に直接の関係はな
い。
で分類する場合があるが、光沢の有無は主にめっき層表
面の平滑度に起因する光の反射の程度に基づくもので、
本発明における平均結晶粒径との間に直接の関係はな
い。
【0026】なお、上記実施例では電子部品としてチッ
プ型積層セラミックコンデンサコンデンサを用いる場合
について示したが、これに限られるものではなく、本発
明はチップ型セラミックコイルやチップ型セラミックサ
ーミスタ等いずれのチップ型電子部品においても適用す
ることができる。
プ型積層セラミックコンデンサコンデンサを用いる場合
について示したが、これに限られるものではなく、本発
明はチップ型セラミックコイルやチップ型セラミックサ
ーミスタ等いずれのチップ型電子部品においても適用す
ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基体表面
に形成された外部電極の最外層にSnめっき層が設けら
れた電子部品においてSnめっき層の平均結晶粒径を1
μm以下に微細化することで、高温状態と低温状態が繰
り返されるような環境下においてもSnめっき層にホイ
スカーが発生するのを抑制することができた。かかる電
子部品が回路基板に実装された場合、使用状況によって
温度状態が変化するような環境下においても、隣接する
部品または配線パターンとの間で電気的短絡が生じるの
を防ぐことができる。
に形成された外部電極の最外層にSnめっき層が設けら
れた電子部品においてSnめっき層の平均結晶粒径を1
μm以下に微細化することで、高温状態と低温状態が繰
り返されるような環境下においてもSnめっき層にホイ
スカーが発生するのを抑制することができた。かかる電
子部品が回路基板に実装された場合、使用状況によって
温度状態が変化するような環境下においても、隣接する
部品または配線パターンとの間で電気的短絡が生じるの
を防ぐことができる。
【図1】本発明における電子部品の一実施例を示す断面
図である。
図である。
1 セラミックコンデンサ 2 セラミック基体 3 外部電極 4 厚膜電極 5 Niめっき層 6 Snめっき層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C25D 5/54 C25D 5/54 7/00 7/00 G H01G 4/30 301 H01G 4/30 301B 311 311E Fターム(参考) 4K023 AA12 AA17 BA15 CB03 CB04 CB13 CB33 DA02 DA03 DA04 DA07 DA08 4K024 AA03 AA07 AB02 AB03 BA15 BB09 CA01 CA02 CA03 CA04 CA06 DA10 4K044 AA13 AB05 BA06 BA08 BA10 BB04 BC14 CA18 CA24 5E001 AB03 AC04 AC09 AH07 AJ03 5E082 AA01 AB03 FF05 FG26 GG10 GG11 GG26 PP09 PP10
Claims (6)
- 【請求項1】基体表面に形成された複数の層からなる外
部電極の最外層にSnめっき層が設けられてなる電子部
品において、 前記Snめっき層の平均結晶粒径が1μm以下であるこ
とを特徴とする電子部品。 - 【請求項2】前記Snめっき層の下層に、Ni層または
Ni合金層が形成されたことを特徴とする請求項1に記
載の電子部品。 - 【請求項3】基体表面に複数の層からなる外部電極が形
成されてなる電子部品において、 前記外部電極は、基体表面に形成された厚膜電極と、厚
膜電極上に形成されたNi層またはNi合金層と、Ni
層またはNi合金層上に形成されたSnめっき層とを有
し、 前記Snめっき層の平均結晶粒径が1μm以下であるこ
とを特徴とする電子部品。 - 【請求項4】前記基体がセラミック基体であることを特
徴とする請求項1ないし3に記載の電子部品。 - 【請求項5】前記Snめっき層は、pHが3〜10のめ
っき浴を用いた湿式めっきにより形成されたことを特徴
とする請求項1ないし4に記載の電子部品。 - 【請求項6】セラミック基体表面に複数の層からなる外
部電極を形成してなる電子部品の製造方法において、 前記外部電極は、セラミック基体表面に厚膜電極を形成
する工程と、厚膜電極上にNi層またはNi合金層を形
成する工程と、Ni層またはNi合金層上に平均結晶粒
径が1μm以下のSnめっき層を形成する工程とを有し
て形成され、 前記Snめっき層は、pHが3〜10のめっき浴を用い
た湿式めっきにより形成されることを特徴とする電子部
品の製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP28817599A JP2001110666A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 電子部品、および電子部品の製造方法 |
| US09/680,610 US6373683B1 (en) | 1999-10-08 | 2000-10-06 | Electronic parts |
| US10/087,767 US6769160B2 (en) | 1999-10-08 | 2002-03-05 | Process for manufacturing electronic part |
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|---|---|---|---|
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| WO2025154605A1 (ja) * | 2024-01-17 | 2025-07-24 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミック電子部品 |
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2000
- 2000-10-06 US US09/680,610 patent/US6373683B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
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