JP2012182379A - 多層チップ部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部応力による破損が生じにくく、かつ、耐熱性、接合信頼性にも優れた多層チップ部品、および、その製造方法を提供すること。
【解決手段】熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を複数枚積層してなる多層集合基板を、切断することによって得られる多層チップ部品であって、前記多層チップ部品の切断面に接して設けられた前記導体配線層と電気的に接続された外部電極を、前記多層チップ部品の切断面を含む表面上に有し、前記外部電極は、Ｓｎを含有する第１金属と該第１金属よりも高い融点を有する第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、前記第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と前記第２金属の格子定数との差が、前記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする多層チップ部品。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント基板を複数枚積層してなる多層集合基板を、切断することによって得られる多層チップ部品、および、その製造方法に関する。

近年、絶縁基板の表面に導体配線層を形成した、いわゆるプリント基板が、回路基板や半導体素子を搭載したパッケージ等に適用されている。また、かかるプリント基板を複数枚積層してなる多層集合基板を、切断することによって多層チップ部品を製造することも知られている。

特許文献１（特開２００２−１６４２５３号公報）には、銅箔の間に樹脂からなる誘電体層が挟持された構造が開示され、多層プリント配線板の内層コア材としてのキャパシタ付きコア材料として用いられている。しかし、このようなコア材料は、樹脂多層基板に作りこむので汎用性がなく、種々の仕様の樹脂多層基板の要求に対応しにくいという問題があった。

そこで、特許文献２（特開２０１０−７４１５１号公報）には、チップ部品を内蔵した樹脂多層基板が開示されている。しかし、チップ部品はセラミック製であるため、電子部品を内蔵した樹脂多層基板を薄型化していくと、割れやすくなるという問題があった。

一方で、熱可塑性樹脂製のチップ部品は、屈曲性を有するため外部応力による割れなどの破損は生じにくいが、耐熱性、接合信頼性の高い外部電極を形成するために必要な比較的高温での熱処理を行うと、樹脂が流れ出してしまうという問題があった。

特開２００２−１６４２５３号公報 特開２０１０−７４１５１号公報

本発明は、外部応力による破損が生じにくく、かつ、耐熱性、接合信頼性にも優れた多層チップ部品、および、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を複数枚積層してなる多層集合基板を、切断することによって得られる多層チップ部品であって、
前記多層チップ部品の切断面に接して設けられた前記導体配線層と電気的に接続された外部電極を、前記多層チップ部品の切断面を含む表面上に有し、
前記外部電極は、Ｓｎを含有する第１金属と該第１金属よりも高い融点を有する第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、
前記第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と前記第２金属の格子定数との差が、前記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする多層チップ部品である。

前記導体配線層はＣｕからなることが好ましい。
前記第２金属はＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金であることが好ましい。

また、本発明は、熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を複数枚積層して、熱処理することにより一括圧着し、多層集合基板を得るステップと、
前記多層集合基板を切断することにより多層チップ部品を得るステップと、
前記多層チップ部品の切断面に接して設けられた前記導体配線層と電気的に接続された外部電極を、前記多層チップ部品の切断面を含む表面上に導電性ペーストを用いて形成するステップと、
を含む多層チップ部品の製造方法であって、
前記導電性ペーストは、ＳｎまたはＳｎを８５重量％以上含有する合金である第１金属粉末、および、前記第１金属よりも高い融点を有する第２金属粉末からなる金属成分と、フラックス成分とからなり、
前記外部電極は、前記第１金属粉末と前記第２金属粉末との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、
前記熱処理において前記第２金属粉末の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と前記第２金属の格子定数との差が、前記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする、多層チップ部品の製造方法である。

さらに、前記外部電極の表面にＳｎめっきを施すステップを含むことが好ましい。
前記第２金属はＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金であることが好ましい。

本発明においては、特定の導電性ペーストを使用することにより、比較的低温の加熱処理で耐熱性、接合信頼性に優れた外部電極を形成することができるため、多層チップ部品を熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板から形成することができる。これにより、外部応力による破損が生じにくく、かつ、耐熱性、接合信頼性にも優れた多層チップ部品を提供することができる。

実施形態１の多層チップ部品の製造方法を説明するための第１の模式図である。 実施形態１の多層チップ部品の製造方法を説明するための第２の模式図である。 本発明の多層チップ部品の製造方法の一例において、外部電極を形成する際の金属成分の挙動を模式的に示す図である。（ａ）は、加熱前の状態を示す図である。（ｂ）は、加熱が開始され、第１金属が溶融した状態を示す図である。（ｃ）は、さらに加熱が継続され、第１金属のすべてが、第２金属との金属間化合物を形成した状態を示す図である。

＜多層チップ部品＞
本発明の多層チップ部品は、電子部品として配線基板などに実装されて使用されるものである。電子部品としては、例えば、フィルタ、コンデンサ、抵抗、インダクタなどの受動部品が挙げられる。電子部品は、好ましくは、チップコンデンサ、チップ抵抗およびチップインダクタなどのチップ型受動部品である。以下に、本発明の多層チップ部品の各構成について詳細に説明する。

［絶縁性基板］
絶縁性基板は、電気絶縁性を有する材料からなる板状またはフィルム状の基板であり、少なくとも熱可塑性樹脂を含むものである。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）が挙げられる。熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板は屈曲性に優れることから、それを用いて作製された多層チップ部品は、低背であっても外部応力（曲げ応力や衝撃荷重）に対して破壊されにくいものとなる。また、熱可塑性樹脂は吸水率が低いことから、吸水による特性（誘電率、誘電正接など）の変化が少ない、耐環境性（耐候性）に優れた多層チップ部品が得られる。

［導体配線層］
導体配線層としては、種々公知の配線基板に用いられる導体配線層を使用することができる。導体配線層の材料としては、例えば、銅、銀、アルミニウム、ＳＵＳ、ニッケル、金や、それらの合金などを用いることができ、好ましくは銅（Ｃｕ）である。導体配線層を銅で形成する場合、その原材料となる銅箔は、導電性が高く、厚みや形状が平滑であることから、導電性や高周波特性に優れた多層チップ部品を得ることができる。また、銅で形成された導体配線層は屈曲性に優れることから、それを用いて作製された多層チップ部品は、低背であっても外部応力に対して破壊されにくいものとなる。

［多層集合基板］
多層集合基板は、上記絶縁性基板、および、絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層を有するプリント基板が複数枚積層されてなるものである。多層集合基板は、切断することにより個々の多層チップ部品に分割される。

［多層チップ部品］
多層集合基板を切断することによって得られる多層チップ部品の切断面を含む表面上には、外部電極が設けられる。外部電極は、多層チップ部品の切断面に接して設けられた導体配線層と電気的に接続される。

［外部電極］
本発明の多層チップ部品における外部電極は、Ｓｎを含有する第１金属と該第１金属よりも高い融点を有する第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含んでいる。

第１金属は、具体的には、Ｓｎ単体からなる金属、または、ＳｎとＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｅ、Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１種とを含む合金などが挙げられる。第１金属が合金である場合、Ｓｎを８５重量％以上含有することが好ましい。これにより、所望の金属間化合物（Ｃｕ₂ＮｉＳｎ、Ｃｕ₂ＭｎＳｎ、Ｎｉ-Ｓｎ金属間化合物、Ｍｎ-Ｓｎ金属間化合物、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物など）を生成するために必要な、第２金属（Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｍｎ合金など）との反応成分であるＳｎの量を十分に供給することができる。第１金属におけるＳｎの含有量が８５重量％未満である場合、Ｓｎの量が不足して所望の量の金属間化合物が生成されず、耐熱性に優れた外部電極が得られなくなる。

第２金属は、該第２金属の表面に最初に形成される上記金属間化合物と上記第２金属との格子定数の差が、上記第２金属の格子定数に対して５０％以上となるような金属（合金を含む）が用いられる。ここで、「第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物」とは、加熱処理を開始してから最初に第２金属の表面に生成する金属間化合物であり、通常は、第１金属および第２金属を構成する金属からなる３元系合金（例えば、Ｃｕ₂ＮｉＳｎ、Ｃｕ₂ＭｎＳｎ）であり、好ましくは、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎからなる合金、または、Ｃｕ、ＭｎおよびＳｎからなる合金である。

「第２金属の表面に最初に形成される金属間化合物と第２金属との格子定数の差」とは、金属間化合物の格子定数（結晶軸の長さ）から第２金属成分の格子定数（結晶軸の長さ）を差し引いた値の絶対値である。すなわち、この格子定数の差は、第２金属との界面に新たに生成する金属間化合物の格子定数が、第２金属の格子定数に対してどれだけ差があるかを示すものであり、いずれの格子定数が大きいかを問わないものである。通常は、金属間化合物の格子定数の方が第２金属成分の格子定数よりも大きい。

このように第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と第２金属との格子定数の差を一定以上とすることで、第１金属と第２金属との金属間化合物を生成する反応を高速化することが可能となり、比較的低温で短時間の熱処理により、金属間化合物を生成させることができるため、外部電極中の低融点の第１金属が高融点の金属間化合物に短時間で変化し、耐熱性に優れた外部電極が形成される。本発明者らにより、第２金属の表面に最初に形成される金属間化合物と上記第２金属との格子定数の差が、上記第２金属の格子定数に対して５０％未満となるような、第１金属と第２金属を使用しても、このような効果を得ることができないことが分かっている。

第２金属としては、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ合金（Ｃｕ−１０Ｎｉなど）、Ｃｕ−Ｍｎ合金などが挙げられ、好ましくは、Ｃｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金である。なお、本明細書において、たとえば「Ｃｕ−１０Ｎｉ」の数字１０は当該成分（この場合はＮｉ）の重量％の値を示しており、他の記載についても同様である。

ここで、Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの比率は１０〜１５重量％であることが好ましい。また、上記Ｃｕ−Ｍｎ合金中のＭｎの比率は１０〜１５重量％であることが好ましい。これにより、所望の金属間化合物を生成するのに必要十分なＮｉまたはＭｎを供給することができる。Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの比率およびＣｕ−Ｍｎ合金中のＭｎの比率が１０重量％未満である場合、第１金属中のＳｎが全て金属間化合物とならずに残留しやすくなることが分かっている。また、Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの比率およびＣｕ−Ｍｎ合金中のＭｎの比率が１５重量％を超える場合も、第１金属中のＳｎが全て金属間化合物とならずに残留しやすくなることが分かっている。

また、第１金属と第２金属との反応によって得られる金属間化合物は、Ｃｕ₂ＮｉＳｎまたはＣｕ₂ＭｎＳｎを含んでいることが好ましい。融点が３００℃以上であるこれらの金属間化合物で形成された外部電極を含む多層チップ部品は、耐熱性に優れたものとなる。

また、一般に、外部電極は、露出した表面をＳｎ等でめっきすることが望ましいが、上記組成を有する外部電極は、汎用のめっき法によりＳｎ、Ｃｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｓｎなどのめっきを施すことが可能であるため、汎用性にも優れる。

＜多層チップ部品の製造方法＞
［実施形態１］
本発明の多層チップ部品の製造方法の一実施形態について、以下に図１（ａ）〜（ｅ）および図２（ｆ）〜（ｉ）を用いて説明する。

（１） 多層集合基板を得るステップ
まず、図１（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板１、および、絶縁性基板１の少なくとも一方の表面に導体箔２０を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように、回路レジスト３を形成する。そして、回路レジスト３をマスクとして、種々公知の方法により導体箔２０をエッチングすることにより、所望の回路パターンが形成された導体配線層２１を有するプリント基板が作製される（図１（ｃ））。

次に、図１（ｄ）に示すように、絶縁性基板１と導体配線層２１を有するプリント基板を複数枚積み重ねる。それらを熱処理することで一括圧着し、絶縁性基板同士が接着することで、図１（ｅ）に示すような一体化された絶縁性基板１の内部に多層の導体配線層２１を有する多層集合基板が作製される。

絶縁性基板１としては、上述の熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板が用いられる。絶縁性基板が熱可塑性樹脂を含んでいると、熱処理により樹脂が流れる恐れがあるため、後述のプレス時などの熱処理は比較的低温であることが望ましい。

導体配線層を形成する方法としては、種々公知の方法を用いることができるが、例えば、絶縁性基板の表面に導体箔を接着した後、または接着剤を用いないで絶縁性基板の表面に導体箔を直接に重ね合わした後(ラミネート)、これをエッチングして配線回路を形成する方法や、配線回路の形状に形成された導体箔を絶縁性基板に転写する方法、絶縁性基板の表面に金属メッキ法によって回路を形成する方法が挙げられる。

導体配線層の形成に用いる導体箔の材料としては、上述の材料を用いることができる。導体箔の厚さは回路形成可能であれば特に制限されず、例えば、３〜４０μｍ程度の範囲で適宜調整することができる。また、導体箔は、絶縁性基板（熱可塑性樹脂フィルムなど）との接着性を高めるために片面に粗化処理が施されていてもよく、粗化された面の表面粗さ（Ｒｚ）は、例えば１〜１５μｍである。

なお、図示していないが、導体配線層２１は必要に応じて相互に電気的に接続されている。接続は種々公知の方法で行うことができ、ビアホール導体により接続を行う場合は、後述の外部電極の形成に用いられるビアホール導体と同じ材料を用いてビアホール導体を形成することが好ましい。ただし、ビアホール導体を使用しない他の方法により、導体配線層２１が相互に電気的に接続されていてもよい。

（２） 多層チップ部品を得るステップ
上述のようにして得られた多層集合基板は、多層チップ部品となるブロックが複数形成されたものであり、その各々のブロックを分割するように、ダイシングや打ち抜きなどの種々公知の方法により切断される（図２（ｆ））。

（３） 外部電極を形成するステップ
＜導電性ペーストの塗布＞
このようにして得られた多層チップ部品の切断面を含む表面上に導電性ペーストを用いて外部電極を形成する。具体的には、まず、多層チップ部品の切断面を含む表面上に、種々公知の方法により導電性ペースト４０を塗布する（図２（ｇ））。例えば、多層チップ部品の切断面の一方を導電性ペースト中に浸漬し、多層チップ部品を反転させて他方の切断面を導電性ペースト中に浸漬することにより、多層チップ部品の切断面を含む表面上に導電性ペーストを塗布することができる。

導電性ペーストとしては、上記第１金属および第２金属からなる金属成分と、フラックス成分とを混練してなるペーストが用いられる。導電性ペーストの各成分について、以下に詳述する。

（金属成分）
金属成分としては、上述の第１金属および第２金属と同様のものが用いられる。導電性ペースト中における金属成分とは、具体的には、例えば、ペースト中に分散された状態で存在する第１金属からなる粉末（第１金属粉末）および第２金属からなる粉末（第２金属粉末）である。

第１金属粉末および第２金属粉末の算術平均粒径は、１〜３０μｍであることが好ましい。小さすぎると製造コストが高くなる。また金属粉末の酸化が進み反応を阻害し易い問題がある。大きすぎるとビアホールに充填できなくなる問題が起きる。また、第１金属と第２金属との接続性や反応性を考慮すると、第１金属粉末および第２金属粉末中の酸素濃度は２０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、特に１０〜１０００ｐｐｍが好ましい。

また、上記第１金属粉末および第２金属粉末として、比表面積が０．０５ｍ²・ｇ^-1以上のものを用いることにより、第１金属粉末と第２金属粉末との接触確率が高くなり、第１金属と第２金属との間で、さらに金属間化合物を形成しやすくなるため、一般的なリフロープロファイルで高融点化を完了させることが可能になる。

また、第１金属粉末のうち少なくとも一部を、第２金属粉末の周りにコートすることにより、第１金属と第２金属の間で、さらに金属間化合物を形成しやすくすることが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。

また、第２金属として、Ｃｕ−Ｍｎ合金またはＣｕ−Ｎｉ合金を用いることにより、さらには、Ｍｎの割合が１０〜１５重量％であるＣｕ−Ｍｎ合金、または、Ｎｉの割合が１０〜１５重量％であるＣｕ−Ｎｉ合金を用いることにより、より低温、短時間で第１金属との間で金属間化合物を形成しやすくすることが可能になり、その後のリフロー工程でも溶融しないようにすることが可能になる。

なお、第２金属には、第１金属との反応を阻害しない程度で、例えば、１重量％以下の割合で不純物が含まれていてもよい。不純物としては、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｐ、Ｐｒ、Ｔｈ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｕなどが挙げられる。

なお、導電性ペースト中に占める上記金属成分の比率は、７０〜９０重量％であることが好ましい。金属成分が９０重量％を超えると、充填性に優れた低粘度の導電性ペーストを得ることが困難になる。一方、金属成分が７０重量％未満であると、製造後の外部電極中にフラックス成分が残存し、外部電極の導電性や熱伝導性に問題が生じる傾向がある。

（フラックス成分）
フラックス成分としては、導電性ペーストの材料に用いられる種々公知のフラックス成分を用いることができ、例えば、ビヒクル、溶剤、チキソ剤、活性剤などが挙げられる。

上記ビヒクルとしては、例えば、ロジンおよびそれを変性した変性ロジンの誘導体などからなるロジン系樹脂、合成樹脂、または、これらの混合体などが挙げられる。上記ロジンおよびそれを変性した変性ロジンなどの誘導体からなるロジン系樹脂としては、例えば、ガムロジン、トールロジン、ウッドロジン、重合ロジン、水素添加ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂、その他各種ロジン誘導体などが挙げられる。上記ロジンおよびそれを変性した変性ロジンなどの誘導体からなる合成樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂などが挙げられる。

上記ビヒクルは、例えば、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂およびセルロース系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂またはその変性樹脂、および、アクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。ただし、熱処理後に残存しやすい樹脂（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂）は含まないことが好ましい。この場合、熱処理後に、導電性ペーストに含まれる全てのフラックス成分が揮発して、外部電極内には有機成分が存在しないため、導電性の高い外部電極が得られるからである。

上記溶剤としては、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、芳香族系、炭化水素類などが知られており、具体的な例としては、ベンジルアルコール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸ブチル、アジピン酸ジエチル、ドデカン、テトラデセン、α−ターピネオール、テルピネオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２−エチルヘキサンジオール、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジイソブチルアジペート、へキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２−ターピニルオキシエタノール、２−ジヒドロターピニルオキシエタノール、それらを混合したものなどが挙げられる。好ましくは、テルピネオール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルである。

また、上記チキソ剤の具体的な例としては、硬化ヒマシ油、カルナバワックス、アミド類、ヒドロキシ脂肪酸類、ジベンジリデンソルビトール、ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール類、蜜蝋、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなどが挙げられる。また、これらに必要に応じてカプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸のような脂肪酸、１，２−ヒドロキシステアリン酸のようなヒドロキシ脂肪酸、酸化防止剤、界面活性剤、アミン類などを添加したものもチキソ剤として用いることができる。

上記活性剤としては、例えば、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物、有機酸、有機アミン、多価アルコールなどが挙げられる。

上記アミンのハロゲン化水素酸塩としては、例えば、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、ジフェニルグアニジン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、エチルアミン塩酸塩、エチルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン塩酸塩、トリエタノールアミン臭化水素酸塩、モノエタノールアミン臭化水素酸塩などが挙げられる。

上記有機ハロゲン化合物としては、例えば、塩化パラフィン、テトラブロモエタン、ジブロモプロパノール、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートなどが挙げられる。

上記有機酸としては、例えば、マロン酸、フマル酸、グリコール酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、フェニルコハク酸、マレイン酸、サルチル酸、アントラニル酸、グルタル酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸、ステアリン酸、アビエチン酸、安息香酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ドデカン酸などが挙げられる。

上記有機アミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリブチルアミン、アニリン、ジエチルアニリンなどが挙げられる。

上記多価アルコールとしては、例えば、エリスリトール、ピロガロール、リビトールなどが挙げられる。

＜導電性ペーストの熱処理＞
次に、導電性ペーストが切断面を含む表面上に塗布された多層チップ部品に対して、絶縁性基板を構成する樹脂が流れ出さない温度で熱処理を行うことにより、多層チップ部品の切断面に接して設けられた導体配線層２１と、外部電極とを電気的に接続する。

熱処理の温度は、少なくとも一定時間の間、２３０℃以上に達することが好ましい。２３０℃に達しない場合は第１金属中のＳｎ（融点：２３２℃）が溶融状態とならず、金属間化合物を生成することができない。また、熱処理の最高温度は、３００℃以下であることが好ましい。３００℃を超えると、ＬＣＰ等の熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板から、樹脂が流れ出してしまうおそれがあるからである。ＬＣＰは、分子量によるが、約３１５℃で流動を開始する。

このようにして熱処理することで、導電性ペースト４０中のフラックス成分は分解、揮発し、第１金属中のＳｎと第２金属（Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｍｎなど）が反応して金属間化合物を生成し、また、多層チップ部品の切断面に接して設けられた導体配線層２１と導電性ペースト４０とが接する部分において、導体配線層２１を形成する金属と導電性ペーストに含まれる第１金属中のＳｎとが反応して合金層を形成する。この熱処理により、多層チップ部品の切断面に接して設けられた導体配線層２１と電気的に接続された外部電極４１が形成される(図２（ｈ））。

図３は、本発明の多層チップ部品の製造方法の一例において、導電性ペーストから外部電極が形成される際の金属成分の挙動を模式的に示す図である。図３（ａ）は、第１金属８１および第２金属８２を含む導電性ペースト８００を示している。この導電性ペーストに対して加熱処理を行い、導電性ペースト８００の温度が第１金属８１の融点以上に達すると、図３（ｂ）に示すように、第１金属８１が溶融する。その後、さらに加熱を続けると、第１金属８１が第２金属８２と反応することにより、金属間化合物８３（図３（ｃ））が生成する。

そして、本発明に用いられる導電性ペーストでは、第１金属８１と第２金属８２との界面に生成する金属間化合物８３と、第２金属８２間の格子定数差が大きい（すなわち、金属間化合物と第２金属との格子定数の差が、第２金属の格子定数に対して５０％以上である）ため、溶融した第１金属中で金属間化合物が剥離、分散しながら反応を繰り返し、金属間化合物の生成が飛躍的に進行し、短時間のうちに第１金属８１（図３（ａ），（ｂ））の含有量を十分に低減させることができる。

また、第１金属８１と第２金属８２との組成比を最適化することにより、図３（ｃ）に示すように、第１金属８１の全てを第２金属８２と反応させて高融点の金属間化合物８３とすることができる。その結果、外部電極８０１は、高融点の第２金属８２および高融点の金属間化合物８３のみから構成されることなり、耐熱性に優れたものとなる。

このように、金属間化合物の生成が飛躍的に進行することにより、絶縁性基板を構成する樹脂が流れ出さないような比較的低温で、短時間の加熱処理により、耐熱性、接合信頼性に優れた外部電極を形成することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
まず、実施形態１で説明した図１（ｃ）に示すようなプリント基板（導体配線層付きＬＣＰフィルム）を、実施形態１と同様にして作製した。なお、絶縁性基板１としては、厚さ１４μｍのＬＣＰからなるフィルムを使用した。導体箔２０としては、厚さ８μｍであり、絶縁性基板側となる表面の表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下である銅箔を用いた。

次に、このようにして形成された導体配線層付きＬＣＰフィルム、または、ＬＣＰフィルムを複数枚交互に積み重ね、その最表面がＬＣＰフィルムとなるように積層し、２８０℃程度の温度でプレス（４ＭＰａ程度）することにより熱圧着を行った。これにより、図１（ｅ）に示すような多層集合基板を得た。

次いで、多層集合基板にブロック毎に複数個形成された受動部品（多層チップ部品）を、ダイシングや打ち抜きで切断することにより個別に分割した。この段階では、切断面に導体配線層が露出したままであるため、導体配線層同士を導通させるために、導体配線層が露出した両切断面と主面の一部を被覆するように（図２（ｇ）参照）導電性ペーストを塗布する。

導電性ペーストとしては、ＳｎおよびＣｕ−Ｎｉを主成分とし、ロジンなどを含むフラックス成分とそれらとを混練して得られるペーストを用いた。具体的には、算術平均粒径５μｍのＳｎ粉末と、算術平均粒径５μｍのＣｕ−１０Ｎｉ合金粉末（Ｃｕ／Ｎｉの重量比は９０／１０）とを、６０重量％対４０重量％の比率で配合した金属成分に対し、ロジン（ビヒクル）およびテルピネオール（溶剤）からなるフラックス成分を、金属成分対フラックス成分の比率が９０重量％対１０重量％となるように配合し、それらを混練することで調製されたペーストを用いた。

さらに、窒素雰囲気にパージしたリフロー炉を用いて２５０℃程度で約５秒程度加熱処理することで、導電性ペースト由来の外部電極を形成し、多層チップ部品の切断面に接して設けられた前記導体配線層と外部電極とが電気的に接続される。

ついで、汎用のバレルめっきにより、外部電極の露出した表面にＳｎめっきを厚さ５μｍで塗布し、本発明の多層チップ部品（受動部品）を作成した。

なお、第１金属であるＳｎと第２金属であるＣｕ−１０Ｎｉとが反応すると、金属間化合物としてＣｕ₂ＮｉＳｎが生成する。ここで、第２金属（Ｃｕ−１０Ｎｉ）の格子定数Ａは０．３５７ｎｍ、金属間化合物（Ｃｕ₂ＮｉＳｎ）の格子定数Ｂは０．５９７ｎｍであるから、上記第２金属の格子定数に対する金属間化合物と第２金属との格子定数の差の比率［（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００］は６７％となる。なお、格子定数はａ軸を基に評価している。

また、Ｃｕ−Ｎｉ合金の格子定数は、Ｎｉの含有量が１０重量％から１５重量％の範囲では、Ｃｕの格子定数とほぼ同じである。

なお、金属間化合物はＣｕ₂ＮｉＳｎばかりでなく、高融点のＮｉ-Ｓｎ金属間化合物や高融点のＣｕ−Ｓｎ金属間化合物も生成される。Ｃｕ−Ｎｉ粉末の表面に最初に生成される金属間化合物Ｃｕ₂ＮｉＳｎと第２金属（Ｃｕ−１０Ｎｉ）の格子定数の差が大きいので金属間化合物Ｃｕ₂ＮｉＳｎがその上に形成されたＮｉ-Ｓｎ金属間化合物やＣｕ−Ｓｎ金属間化合物とともに剥離する。すなわち、生成した金属間化合物層と、ベース金属である第２金属間の格子定数差が大きいと，溶融した第１金属中で金属間化合物が剥離、分散しながら反応を繰り返すため金属間化合物化が飛躍的に進行することにより、融点の低い第１金属がすべて高融点の金属間化合物に変化すると考えられる。

（試験例１）
［リフロー接合］
Ｓｎ粉末とＣｕ−１０Ｎｉ合金粉末の算術平均粒径および配合比率を表１に示すように変化させた導電性ペーストを用いた以外は、実施例１と同様にして、導電性ペースト由来の外部電極を有する多層チップ部品（１００５インダクタ）を形成した。

別途、ランド電極を有する配線基板を用意した。ランド電極の表面を含む所定の位置に、はんだ（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）ペーストを塗布した。はんだペーストの塗布は、メタルマスクを用いたコンタクト印刷法もしくはディスペンス法などにより行った。

上記多層チップ部品を配線基板上に積載し、窒素雰囲気にパージしたリフロー炉を用いて２６０℃で３０秒間の加熱（リフロー）を行った。このようにして、試験用の電子部品（多層チップ部品）実装基板（試料１〜７）を作製した。

配線基板には、複数の１００５インダクタを実装するための複数組の一辺の長さが０．４ｍｍの正方形のランド電極が形成されている。配線基板には、一端がランド電極に接続された貫通ビアホール導体が形成されており、このビアホール導体の他端には配線基板外部電極が形成されている。

導通検査は、隣合う配線基板外部電極の一方に信号を入力し隣合う配線基板外部電極の他方から信号を取り出して行う。インダクタの外部電極間は内部でコイル電極により導通されている。隣合う配線基板外部電極の一方に信号を入力し、ビアホール導体とはんだおよび導電性ペースト由来の外部電極を通りインダクタ内で折り返され、導電性ペースト由来の外部電極とはんだおよびビアホール導体とを通った信号を、隣合う配線基板外部電極の他方から取り出すことにより導電性ペースト由来の端子電極を含む接合部の導通検査を行うことができる。このようにして、導電性ペースト由来の外部電極での電気的導通の有無を測定した。結果を表１に示す。表１では、導通している場合を「可」、導通していないオープン（導通不良）の場合を「不可」と表示した。

表１の結果から、試験用の電子部品実装基板（試料１〜７）の全てで、接合部において配線基板と電子部品とが導通されていることがわかる。これに対し、例えば、Ｓｎ／Ａｇ／Ｂｉ／Ｃｕと樹脂成分からなる低温接合型の導電性ペーストＤＤペーストを用いた外部電極を有する電子部品を作製したとしても金属メッキ性や耐熱性に問題があり、実装基板のランド電極の表面に塗布したはんだペーストとのリフロー接合が不可能であり、配線基板と電子部品とがオープン（導通不良）となってしまう。

（試験例２)
Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの比率を、１０重量％から１５重量％に変更したＣｕ−１５Ｎｉ合金を用いた以外は、上記試料１と同様にして電子部品実装基板を形成し、試料８とした。試料８について、試験例１と同様の特性を評価した。結果を表２に示す。

(試験例３)
Ｃｕ−１０Ｎｉ合金をＣｕ−１０Ｍｎ合金に変更した以外は、上記試料１と同様にして電子部品実装基板を形成し、試料９とした。試料９について、試験例１と同様の特性を評価した。結果を表３に示す。

(試験例４)
第１金属としてＳｎ−０．７５Ｃｕを用いた以外は、上記試料１と同様にして電子部品実装基板を形成し、試料１０とした。試料１０について、試験例１と同様の特性を評価した。結果を表４に示す。

(試験例５)
第１金属としてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕを用いた以外は、上記試料１と同様にして電子部品実装基板を形成し、試料１１とした。試料１１について、試験例１と同様の特性を評価した。結果を表５に示す。

なお、Ｓｎ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕは鉛フリーはんだである。第１金属として、各種の鉛フリーはんだを用いることができる。上記以外にも、Ｂｉ、Ｚｎを含有する鉛フリーはんだが市販されている。第１金属としてこれらのはんだの内、Ｓｎが８５重量％以上のものを用いることができる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 絶縁性基板、２０ 導体箔、２１ 導体配線層、３ 回路レジスト、４０ 導電性ペースト、４１ 外部電極、５ めっき、８００ 導電性ペースト、８０１ 外部電極、８１ 第１金属、８２ 第２金属、８３ 金属間化合物。

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を複数枚積層してなる多層集合基板を、切断することによって得られる多層チップ部品であって、
   前記多層チップ部品の切断面に接して設けられた前記導体配線層と電気的に接続された外部電極を、前記多層チップ部品の切断面を含む表面上に有し、
   前記外部電極は、Ｓｎを含有する第１金属と該第１金属よりも高い融点を有する第２金属との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、
   前記第２金属の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と前記第２金属の格子定数との差が、前記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする多層チップ部品。
2. 前記導体配線層はＣｕからなる、請求項１に記載の多層チップ部品。
3. 前記第２金属はＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金である、請求項１または２に記載の多層チップ部品。
4. 熱可塑性樹脂を含む絶縁性基板と、該絶縁性基板の少なくとも一方の表面に形成された導体配線層とを有するプリント基板を複数枚積層して、熱処理することにより一括圧着し、集合多層基板を得るステップと、
   前記集合多層基板を切断することにより多層チップ部品を得るステップと、
   前記多層チップ部品の切断面に接して設けられた前記導体配線層と電気的に接続された外部電極を、前記多層チップ部品の切断面を含む表面上に導電性ペーストを用いて形成するステップと、
   を含む多層チップ部品の製造方法であって、
   前記導電性ペーストは、ＳｎまたはＳｎを８５重量％以上含有する合金である第１金属粉末、および、前記第１金属よりも高い融点を有する第２金属粉末からなる金属成分と、フラックス成分とからなり、
   前記外部電極は、前記第１金属粉末と前記第２金属粉末との反応により生成する３００℃以上の融点を有する金属間化合物を含み、
   前記熱処理において前記第２金属粉末の表面に最初に生成する金属間化合物の格子定数と前記第２金属の格子定数との差が、前記第２金属の格子定数に対して５０％以上であることを特徴とする、多層チップ部品の製造方法。
5. さらに、前記外部電極の表面にＳｎめっきを施すステップを含む、請求項４に記載の多層チップ部品の製造方法。
6. 前記第２金属はＣｕ−Ｎｉ合金またはＣｕ−Ｍｎ合金である、請求項４または５に記載の多層チップ部品の製造方法。

Images