JP5882015B2 - 電子部品の電極構造 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の電極構造に関する。

従来、電子部品の中には、電極の比抵抗を小さくする等の目的で電極部にＣｕ（銅）メッキを行う場合がある。このような電子部品を基板上に実装する場合は、電極部の最外層に半田層をメッキ等で形成するが、半田はＳｎを主成分としているので、半田層を形成したときに、ＳｎがＣｕと合金化し、Ｃｕが半田層に容易に取り込まれるという、いわゆる半田食われが発生する。

そこで、例えば、特許文献１に示されるように、Ｃｕメッキ層上にＮｉメッキ層を形成し、Ｎｉメッキ層上にＳｎメッキを行うようにしている。このように、電極部のメッキ層をＣｕ／Ｎｉ／Ｓｎの多層構造とすることにより、半田食われを防止している。

特開２００３−４５７０２号公報

しかし、Ｃｕ−Ｎｉ界面では、メッキ時に合金層の形成がなく、さらにＣｕ表面の酸化等もあり、Ｃｕメッキ層とＮｉメッキ層間で密着不良を起こし、外部からのストレスが加わるとＣｕメッキ層とＮｉメッキ層間が剥離することがあった。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、電極部にＣｕメッキ層と半田層やＳｎメッキ層を形成する場合に、半田食われを防ぐとともに、密着性を向上させた電子部品の電極構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の電子部品の電極構造は、電極層と前記電極層上に積層されたメッキ電極層とを備えた電子部品の電極構造であって、前記メッキ電極層は、銅メッキ層と前記銅メッキ層上に形成されたスズメッキ層と前記スズメッキ層上に形成されたニッケルメッキ層と前記ニッケルメッキ層上に形成されたスズを含むメッキ層とによる積層構造を含み、前記銅メッキ層及び前記ニッケルメッキ層のいずれの膜厚よりも前記スズメッキ層の膜厚は小さいことを主要な特徴とする。
また、本発明の電子部品の電極構造は、電子部品の本体の絶縁層により覆われていない領域上に積層されたメッキ電極層を備えた電子部品の電極構造であって、前記メッキ電極層は、銅メッキ層と前記銅メッキ層上に形成されたスズメッキ層と前記スズメッキ層上に形成されたニッケルメッキ層と前記ニッケルメッキ層上に形成されたスズを含むメッキ層とによる積層構造を含み、前記銅メッキ層及び前記ニッケルメッキ層のいずれの膜厚よりも前記スズメッキ層の膜厚は小さいことを主要な特徴とする。

本発明の電子部品の電極構造は、電極層上にメッキ電極層が積層されており、メッキ電極層は最下層の銅メッキ層から順にスズメッキ層、ニッケルメッキ層、スズを含むメッキ層が積層された積層構造を有している。このように、スズメッキ層を銅メッキ層とニッケルメッキ層で挟む構成とすることで、銅メッキ層とスズメッキ層との接触領域は合金化されて密着性が向上し、一方、スズメッキ層とニッケルメッキ層との接触領域は合金化されて密着性が向上する。したがって、銅メッキ層とニッケルメッキ層の接合が強固なものとなり、剥離を防止することができる。同時に、ニッケルメッキ層により銅メッキ層の銅食われも防止することができる。

本発明の電極構造を有する電子部品の構造例を示す断面図である。 本発明の電極構造を有する電子部品の構造例を示す断面図である。 図１の電子部品の一製造工程を示す図である。 図１の電子部品の一製造工程を示す図である。 図１の電子部品の一製造工程を示す図である。 図１の電子部品の一製造工程を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。図面は模式的なものであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

図１は、本発明に係る電極構造を有する電子部品の構造例を示す断面図である。電子部品としてチップ抵抗器を例に説明する。チップ抵抗器は、チップ状の抵抗体１の裏面１０ｂに、互いに間隔を隔てた一対の電極部５０が設けられ、かつ一対の電極部５０間には絶縁層２Ａが設けられた構成となる。抵抗体１は金属製であり、単一元素の金属又は合金からなる。

電極部５０は、電極層３と電極層３上に積層されたメッキ電極層とで構成される。メッキ電極層は、銅（Ｃｕ）メッキ層３１、スズ（Ｓｎ）メッキ層３２、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層３３、スズ（Ｓｎ）を含むメッキ層３４を有している。なお、電極層３は設けられなくても良く、その場合は、抵抗体１の下面において絶縁層２Ａで覆われていない領域にメッキ電極層が直接積層される。

ここで、メッキ電極層は、メッキ処理により形成されるもので、最下層の銅メッキ層３１から順に、スズメッキ層３２、ニッケルメッキ層３３、スズを含むメッキ層３４が積層された積層構造を有している。また、スズを含むメッキ層３４は、具体的には、スズメッキ層又は半田メッキ層等で構成される。

電極層３は、導電体層により構成されており、この導電体層は、例えば、Ａｇ等の導電体を含む導電体ペーストを印刷することにより形成することができる。また、Ｃｕメッキにより構成しても良く、あるいは、スパッタリングによるニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）等の導電体薄膜で構成しても良い。

各電極部５０の厚みは、絶縁層２Ａの厚みよりも大きいものとなっている。抵抗体１の表面１０ａは、絶縁層２Ｃにより覆われているとともに、抵抗体１の各側面１０ｃは、絶縁層２Ｂにより覆われている。抵抗体１の両端面１０ｄは非被覆状態の露出面である。

電極部５０を図１のような積層構造にすると、メッキ処理時に、銅メッキ層３１とスズメッキ層３２との接触領域はＣｕとＳｎの合金層が形成されて、銅メッキ層３１とスズメッキ層３２の密着性が良くなる。他方、スズメッキ層３２とニッケルメッキ層３３との接触領域にはＳｎとＮｉの合金層が形成されて、スズメッキ層３２とニッケルメッキ層３３の密着性が良くなる。このように、スズメッキ層３２を介して銅メッキ層３１とニッケルメッキ層３３との接合を強固なものとしているので、剥離を防止することができる。

また、銅メッキ層３１は、メッキ電極の厚さを稼ぐとともに、電極部の抵抗値を低減する。ニッケルメッキ層３３は、スズを含むメッキ層３４による銅食われを防止する。スズを含むメッキ層３４は、半田の付着性を向上させる。

以上のように、銅メッキ層３１とニッケルメッキ層３３との間にスズメッキ層３２を介在させることで、銅メッキ層３１とニッケルメッキ層３３の密着性を向上させ、かつ半田による銅食われを防止することができる。

ここで、スズメッキ層３２の膜厚を厚くすると、銅食われの影響を銅メッキ層３１が受けてしまう恐れがあるので、スズメッキ層３２の膜厚は、銅メッキ層３１及びニッケルメッキ層３３のいずれの膜厚よりも小さくしておくことが好ましい。また、スズメッキ層３２の膜厚は１０μｍ以下であることが望ましい。

図２は、厚膜型のチップ抵抗器に、本発明の電極構造を適用した例を示す。基板１１は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３などの絶縁材料からなり、矩形状に形成される。

１対の電極部５１は、電極層１２と電極層１２上に積層されたメッキ電極層とで構成される。メッキ電極層は、銅メッキ層２１、スズメッキ層２２、ニッケルメッキ層２３、スズを含むメッキ層２４を有している。電極層１２は、例えば、Ａｇ等の導電体層からなる。

１対の電極部５１の電極層１２は、基板１１の表面の両端部を覆っており、基板１１の側面及び裏面に渡って形成されている。

電極層１２上に、銅メッキ層２１が積層されている。銅メッキ層２１上にはスズメッキ層２２が、スズメッキ層２２上にはニッケルメッキ層２３が積層されている。ニッケルメッキ層２３上には最上層としてスズを含むメッキ層２４が積層される。

電極部５１における銅メッキ層２１、スズメッキ層２２、ニッケルメッキ層２３、スズを含むメッキ層２４の役割や膜厚の関係は、図１と同じであるので説明を省略する。

抵抗体１３は、例えば酸化ルテニウムなどの抵抗体材料からなり、チップ抵抗器の抵抗値を決定する部分である。抵抗体１３は、１対の電極層１２の間に跨って形成され、その両端部が１対の電極層１２の端部を覆っている。

保護層１４は、１対の電極１２の一部ずつ、及び抵抗体１３を覆っており、例えばガラス製である。保護層１４は、基板１１の奥行き方向の全体に渡り形成されている。

次に、電極構造を含む電子部品の製造方法を、図１に例示されたチップ抵抗器を用いて説明する。製造工程が図３〜図６に示されている。まず、あらかじめフレームＦを用意する。フレームＦは、矩形枠状の支持部１９と、この支持部１９に支持された複数の板状部１Ａとを有している。

各板状部１Ａは、最終的にはチップ抵抗器の抵抗体となる部分であり、その長手方向の略全長域にわたって各所の幅および厚みが一定とされた帯状あるいは長矩形状である。複数の板状部１Ａは、フレームＦに形成された複数のスリットのそれぞれを介して各板状部１Ａの幅方向に略平行に並んでいる。

図３（ａ）においては、説明を容易にするためフレームＦに４つの板状部１Ａが設けられているに過ぎないが、実際には、１つのフレームＦに多数の板状部１Ａが設けられる。

最初に、図３（ａ）に示すように、各板状部１Ａの上向きの片面１０ａの全体に絶縁層２Ｃ´を形成する。図面においては、支持部１９上にも絶縁層２Ｃ´が形成されているが、この支持部１９上には形成する必要はない。絶縁層２Ｃ´の形成は、たとえばエポキシ樹脂をベタ塗り状に厚膜印刷して行なう。

次いで、図３（ｂ）に示すように、フレームＦを表裏反転させてから、各板状部１Ａの上向きとなった面１０ｂに、複数の絶縁層２Ａを各板状部１Ａの長手方向に一定間隔で並ぶように形成する。各絶縁層２Ａは、各板状部１Ａと同一幅を有する矩形状である。各絶縁層２Ａの形成は、絶縁層２Ｃ’の形成に用いたのと同一の樹脂および装置を用いて厚膜印刷により行なう。

板状部１Ａの一対の側面１０ｃには、後述するように絶縁層２Ｂ’を形成するが、そのための前準備として、図４（ｃ） に示すように、各板状部１Ａをその長手方向に延びる軸線Ｃ１周りの矢印Ｎ１方向に略９０度回転させる。この回転は、連接部１７を捩じり変形させることにより行なう。ただし、連接部１７は、板状部１Ａと比較して幅狭であるため、この連接部１７は捩じり変形し易く、板状部１Ａを簡単に回転させることが可能である。

このように各板状部１Ａを回転させると、一対の側面１０ｃのそれぞれは、その向きが変わり、しかも支持部１９の表面よりも上方、または裏面よりも下方に位置することとなる。このため、例えば図４（ｄ）に示すように、絶縁膜形成用の液状の塗料２Ｂ”に板状部１Ａの側面１０ｃを接触させることによってこの側面１０ｃに塗料２Ｂ”を塗布するといった作業が簡単に、かつ適切に行なえることとなる。塗布された塗料２Ｂ”の乾燥硬化により、図５（ｅ）に示すように、各板状部１Ａの一対の側面１０ｃには、絶縁層２Ｂ’が適切に形成される。

もちろん、絶縁層２Ｂ’は、塗料を塗布するのとは異なる手法で形成することができる。絶縁層２Ｂ’の形成後には、各板状部１Ａを逆回転させて元の姿勢に戻しておく。ただし、以降の電極形成や各板状部１Ａの切断作業は、各板状部１Ａが図４（ｃ）に示されたような回転状態であっても実施可能であり、各板状部１Ａを元の姿勢に戻す工程を省略し、全体の工程数の減少を図ってもかまわない。

次いで、図５（ｆ）に示すように、各板状部１Ａの片面１０ｂのうち、絶縁層２Ａ同士の間の領域に、導電体層３Ａ’を積層し、次に、メッキ電極層のうち銅メッキ層３１Ａ’とスズメッキ層３２Ａ’からなる第１メッキ電極層３９Ａ’を積層する。導電体層３Ａ’の形成は、例えば、銅メッキにより行われる。銅メッキ処理であれば、導電体層３Ａ’と絶縁層２Ａとの間に隙間を生じさせないようにして、隣り合う絶縁層２Ａ間の領域に導電体層３Ａ’を均一に形成することが可能である。

導電体層３Ａ’が銅メッキ処理により形成された場合は、銅メッキ層３１Ａ’も連続的に形成する。すなわち、導電体層３Ａ’の形成時に、導電体層３Ａ’の厚さが電極層３と銅メッキ層３１の合計膜厚になるように作製する。この次に、スズメッキ層３２Ａ’を積層する。

スズメッキ層３２Ａ’は、メッキ処理によって形成される。このように、導電体層３Ａ’と第１メッキ電極層３９Ａ’とを形成することにより、チップ抵抗器が板状部１Ａの長手方向に一体的に繋がった構成に相当するバー状の抵抗器集合体Ａ’が得られることとなる。

その後は、図６に示すように、バー状の各抵抗器集合体Ａ’を仮想線Ｃ２で示す箇所において切断し、複数のチップ抵抗器Ａに分割する。各チップ抵抗器Ａは、板状部１Ａが切断されたチップ状の抵抗体１と、導電体層３Ａ’および第１メッキ電極層３９Ａ’が切断された電極３および銅メッキ層３１、スズメッキ層３２からなる第１メッキ電極層３９と、絶縁層２Ａと、絶縁層２Ｂ’，２Ｃ’が切断された絶縁層２Ｂ、２Ｃとを備えたものとなる。

次に、分割された各チップ抵抗器Ａの第１メッキ電極層３９におけるスズメッキ層３２上にメッキ処理によりニッケルメッキ層３３、スズを含むメッキ層３４を順に積層する。このようにして、図１のチップ抵抗器が完成する。

以上のように、本発明の電子部品の電極構造では、チップ抵抗器により例示したが、チップ抵抗器に限定されるものではなく、半田メッキやＳｎメッキを施す必要のある電極構造を有する電子部品すべてに適用することができる。

１ 抵抗体
２Ａ 絶縁層
２Ｃ 絶縁層
３ 電極層
４ 抵抗体
３１ 銅メッキ層
３２ スズメッキ層
３３ ニッケルメッキ層
３４ スズを含むメッキ層

Claims (19)

1. 電極層と前記電極層上に積層されたメッキ電極層とを備えた電子部品の電極構造であって、
   前記メッキ電極層は、銅メッキ層と前記銅メッキ層上に形成されたスズメッキ層と前記スズメッキ層上に形成されたニッケルメッキ層と前記ニッケルメッキ層上に形成されたスズを含むメッキ層とによる積層構造を含み、
   前記銅メッキ層及び前記ニッケルメッキ層のいずれの膜厚よりも前記スズメッキ層の膜厚は小さいことを特徴とする電子部品の電極構造。
2. 前記スズを含むメッキ層は、スズメッキ層又は半田メッキ層であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の電極構造。
3. 前記電子部品は、チップ抵抗器であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品の電極構造。
4. 前記電子部品はチップ状の抵抗体を含み、前記電極構造は、前記抵抗体の裏面に絶縁層を隔てて設けられた一対の電極部であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の電子部品の電極構造。
5. 前記一対の電極部の厚みは、前記絶縁層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の電子部品の電極構造。
6. 前記抵抗体は、単一元素又は合金からなる金属製であることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の電極構造。
7. 前記電極層は、Ａｇペーストを印刷することにより形成される導電体層であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の電極構造。
8. 前記電極層は、Ｃｕメッキにより構成される導電体層であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の電極構造。
9. 前記電極層は、スパッタリングによるＮｉ−Ｃｒの薄膜により構成される導電体層であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の電極構造。
10. 前記電子部品は、絶縁基板の表面に抵抗体が形成された厚膜型のチップ抵抗器であって、前記電極構造は、前記絶縁基板の両端部の表面、側面および裏面に渡って設けられた１対の電極部であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の電子部品の電極構造。
11. 前記１対の電極部間に渡って前記抵抗体が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電子部品の電極構造。
12. 前記抵抗体の両端部により、前記１対の電極部における前記電極層の各端部がそれぞれ覆われていることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の電子部品の電極構造。
13. 前記抵抗体及び前記電極層の各端部の一部を含んで、保護層により覆われていることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の電子部品の電極構造。
14. 電子部品の本体の絶縁層により覆われていない領域上に積層されたメッキ電極層を備えた電子部品の電極構造であって、
    前記メッキ電極層は、銅メッキ層と前記銅メッキ層上に形成されたスズメッキ層と前記スズメッキ層上に形成されたニッケルメッキ層と前記ニッケルメッキ層上に形成されたスズを含むメッキ層とによる積層構造を含み、
    前記銅メッキ層及び前記ニッケルメッキ層のいずれの膜厚よりも前記スズメッキ層の膜厚は小さいことを特徴とする電子部品の電極構造。
15. 前記スズを含むメッキ層は、スズメッキ層又は半田メッキ層であることを特徴とする請求項１４に記載の電子部品の電極構造。
16. 前記電子部品はチップ抵抗器であり、前記本体がチップ状の抵抗体であることを特徴とする請求項１４に記載の電子部品の電極構造。
17. 前記抵抗体は、単一元素又は合金からなる金属製であることを特徴とする請求項１６に記載の電子部品の電極構造。
18. 前記電極構造は、前記本体の裏面に前記絶縁層を隔てて設けられた一対の電極部であることを特徴とする請求項１４に記載の電子部品の電極構造。
19. 前記一対の電極部の厚みは、前記絶縁層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１８に記載の電子部品の電極構造。

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