TWI345245B - Electronic component and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

1345245 九，發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種電子零件及電子零件之製造方法， 詳細為關於一種具有在電子零件本體表面形成外部電極之 構邊的電子零件及其製造方法。 【先前技術】 例如’代表性陶究電子零件之一的積層陶竞電容器， 係具有如圖2所示之構造，即複數之内部電極（例如電 極）51透過陶瓷層52配設成相互對向，且在交互拉出至相 反側端面53a，53b之陶瓷元件54之兩端部，配設一對與 内部電極51導通的外部電極55a，55b。 此外，例如藉由在陶瓷元件54塗布導電糊（此處為Cu 糊），並加以燒製，以形成Cu燒製電極層56a，56b，且更 進一步在Cu燒製電極層56a，56b上附加一用以防止受到 焊料侵蝕之Ni鍍敷層57a，57b，並在其上附加一用以使可 焊性（solderability)良好之Sn鍍敷層58a，58b，藉此，以形 成外β卩電極55a，55b’其具有由底層之Cu燒製電極層56a 56b、中間層之Ni鍍敷層57a，57b、以及上層（表面層）之Sn 鍍敷層5 8a，58b所組成之3層構造。 可是，中間層之Ni鍍敷層57a，57b，雖然具有防止Sn 鐘敷液及外部環境之澄氣侵入的功能，但由於N丨鑛敷層5 7 a 57b原本就存在微小缺陷’故防止鍍敷液及溼氣侵入之功 能並不充分。 1345245 因此’為防止鍍敷液及溼氣之侵入，故需要將Cu燒 製電極層燒製成緻密的狀態，但是在用以使CU燒製電極 θ緻费化之燒成步驟中，玻璃會移動於Cu燒製電極層表 面亚析出’而在形成其後的Ni鍍敷層57a，57b之步驟中， 引發鍍敷附著性不良 '或起因於Ni鍍敷層緻密性降低而 引起在構裝步驟（焊接步驟）中的縮錫（dewetting)等，發生 斤月起因於「玻璃浮起」（glass lifting)之不良情形的問題。

^ 因此為解決此種問題，提出了 一種藉由電極材料之 最么化，以使燒製電極之緻密化與鍍敷附著性並存之方法 (例如專利文獻丨）。 此方法係使用含有以Cu粉末（係以既定之比例將滿足 表面積、長轴、厚度之要件的薄片狀Cu粉末與球狀Cu 私末加以調配）為主成分之金屬粉末、玻璃粉末、黏結劑、 〃有機/奋劑之導電性糊，藉由將此導電性糊塗布於陶瓷元 件的既定區域並加以燒製’以形成外部電極。 ^ 口此，邊為藉由此方法，具有適度之緻密度，可形成 能防止玻璃成分（黏合劑）往表面析出、或鍍敷液滲入於陶 瓷元件内部之外部電極。 但疋’此方法係容易受電極材料或步驟變動之影響， 除不容易確保充分之可贵，w j靠14外’亦有難以因應今後更高水 準要求的問題。 又，其他之習知枯化 ^ 技術’曾提出一種具備外部電極的電 子零件，如圖3(a)、（bUfr - 、）所不’形成於配設有内部電極61 之電子零件本體65的外却+ i 卜4電極64,具有Cu燒製電極層66、 6 1345245 •X敷膜層67、Νι鍍敷膜層68、以及貴金屬鍍敷膜層69 之四層構造（例如專利文獻2)。 ^亦即，在此電子零件中，外部電極64,係具有四層構 ^之構成，分別為藉由燒製含有Cu粉末或Cu合金粉末之 糊所形成的第i外部電極層（Cu燒製電極層Μ)、在第1外 部電極層上所形成之由Cu鍍敷膜構成的第2外部電極層 (Cu鑛敷膜層67)、在第2外部電極層上所形成之由犯鐘 敷膜構成的第3外部電極層（Ni鍍敷膜層68)、與在第3外 4電極層上所形成之由貴金屬鍍敷膜構成的第4外部電極 層（貴金屬鍍敷膜層69)。 但是，此專利文獻2的構成，通f在Cu鑛敷膜層67 存在微小缺陷，故未必能充分防止鑛敷液或外部環境渔氣 之滲入’而有可靠性低的問題。 【專利文獻1】日本特開2004— 172383號公報 【專利文獻2】日本特開2004- 5 5679號公報

【發明内容】 本發明係為解決上述課題者，盆 再目的在提供可防止鍍 敷液通過外部電極滲入陶瓷元件 .. m 瓦几仟内。卩、或外部環境溼氣滲 入内部’且無玻璃成分析出外部雷 「丨电極表面，而產生可焊性 不良或縮錫不良現象之高可靠性電子零件及其製造方法。 為解決上述課題，本發明（請求項υ之電子零件，具備 電子零件本體、與在該電子零件本體表面所形成之外部電 極，其特徵在於，該外部電極具備： 7 施 以再結晶化處理之 以CU為主成分之Cu燒製電極層 形成於該Cu燒製電極層上 Cu鍍敷層；以及 形成於經再結晶化處理的該 的上層側鍍數層。 Λ

Cu鍍敷層上之至少 層 之發明構成中，該電子零件1；其特徵在於’於請求項1 於陶莞燒結體内之内部電極具備陶:光燒結體、與配設 電極。 ’該外部電極電連接於該内部 零件罝偌Φ發月“求項3)之電子零件之製造方法，該電子 切件本體料部妹，料料極具有形成 於該電子零件本體表面

Cu為主成分的Cu燒製電極 滑、形成於該Cu燒锄雷掹M L p h 凡l電極層上之Cu鍍敷層、與形成於該

Cu鍍敷層上之至少〗品认L 1層的上層側鍍敷層，其特徵在於，具 在電子零件本體塗布以Cu粉末為主成分且含有玻璃 之導電性糊，並以既定的燒製溫度加以燒製，藉此形成Cu 燒製電極層之步驟； 在°亥CU燒製電極層上，使Cu析出以形成Cu鍍敷層 之步驟； 、在形成該Cu鍍敷層後，以該Cu鍍敷層再結晶化溫度 乂上且該導電性糊所含之玻璃不致軟化的溫度，加以熱處 理藉此使Cu錢敷層再結晶化之步驟；以及 在Cu鑛數層上進一步使金屬析出以形成上層側鍍敷 1345245 層之步驟。 本發明（請求項υ之電子零件，係具備電子零件本體、 與形成於電子零件本體表面之外部電極，外部電極具備：以 為主成刀之Cu燒製電極層、形成於Cu燒製電極層上 且經再結晶化處理@ Cu鍍敷層、與形成於經再結晶化處 理的Cu鍍敷層上之至少丨層的上層侧鑛敷層，經再結晶 化處理的CU㈣層由於組織緻密，故可得到能防止鍍敷 液通過外部電極渗入陶究元件㈣、或外部環境之渔氣滲 入内部之高可靠性電子零件。 並非藉由將Cu燒製電極層燒製成緻密狀態來防 止鍍敷液或外部環H氣之渗人，而係設置經再結晶化處 U鍍敷層，藉由該再結晶化後的緻密鑛敷層來防 垚 '敷液及外σ(5 j衣境溼氣的滲入，故可抑制因過度將Cu 製電極層k製成緻密狀態而造成玻璃成分浮出至Cu燒 製電極層表面’即發生所謂「玻璃浮起」<現象，並可抑 在用以形成其後之上層側鑛敷層的鐘敷步驟（例如 1鍍敷步驟或焊料鑛敷步驟等）中鍍敷附著性不良、或因 所开/成之鍍敷層的緻密性降低而造成縮錫等不良情形的發 生。 s月求項2之電子零件 中， -，—π «、1 i的赞明構成 ，子零件本體為具備陶瓷燒結體、與配設於陶瓷燒結 之内。卩電極，且外部電極若具備電連接於内部電極之 才成時，可防止鍍敷液滲入電子零件本體内部而損傷内部 電極、或外部帛境之溼氣滲入電子零件本體内部而降低特 9 1345245 電子零件（例如積層陶 性等之情形，因此可提供高可靠性的 瓷電容器等）。

又，本發明（請求項3)之電子零件之製造方法，由於具 備有.在電子零件本體塗布卩Cu粉末為主成分且含有玻 璃之導電性糊’並以既定之燒製溫度加以燒製，藉此形成 Cu燒製電極層之步驟；在Cu燒製電極層上，使仏析出 以形成Cu鑛敷層之步驟；Cu鍍敷層形成後，以a鍍敷 層再結晶&溫度以上且該導電,_所含之玻璃不致軟化的 溫度，加以熱處王里，藉此使Cu鑛敷層再結晶化之步驟； 以及在Cu鑛敷層上進一步使金屬析出，以形成上層㈣ 敷層之步驟，因此可有效率地製造在電子零件本體表面配 設有外部電極的電子零件，其中該外部電極具有以Cu為 主成分的Cu燒製電極層、形成於Cu燒製電極層上的 鍍敷層、與形成於Cu鍍敷層上之至少丨層的上層側鍍敷 層0 亦即，根據本發明之電子零件之製造方法，可有效率 地製造具備可防止鍍敷液通過滲入陶瓷元件内部、或外部 環境之渔氣渗入内部等之外部電極的高可靠性電子零件。 【貫施方式】 以下，顯示本發明之實施例，並進一步詳細說明本發 明之特徵處。 【實施例1】 圖1係顯示藉由本發明之一實施例（實施例1)的電子零 1345245 件製造方法所製得之電子零件（此實施例為積層陶瓷電容器） 的載面圖。 此積層陶瓷電容器，如圖1所示，具有以下之構造： 在將複數内部電極（例如Ni電極）1配置為透過陶瓷層2互 相對向’且在交互拉出至相反側之端面3a，3b的陶瓷元件（電 子零件本體）4 ’配設有一對與内部電極1導通的外部電極 5a，5b。 此外’此實施例之積層陶瓷電容器中，外部電極5a，5b 具有以下四層構造：Cu燒製電極層6a，6b ;形成於Cu燒 製電極層6a，0b上之Cu鍍敷層7a，7b ;用以防止焊料受 到侵姓之Ni鍍敷層8a，8b;以及形成於Ni鍍敷層8a，8b上， 用以使可焊性良好之Sn鍍敷層9a，9b。 以下’說明此積層陶瓷電容器之製造方法。 (1) 首先，將Cu粉末、及以Zn0_ b2〇3 — Si〇2系玻璃 為主成分之玻璃料加以混合後，添加適量有機媒液，將所 得到之混合物，以三輥裝置加以混合、分散，製成導電性 糊。此外’本實施例所使用之玻璃，係具有略高於60(Γ(： 之軟化點的玻璃。 (2) 接著，將燒成完畢的陶瓷元件（電子零件本體）4之 兩端面側，浸潰於導電性糊，並於陶瓷元件4之兩端面塗 布導電性糊後，使其乾燥。 (3) 然後’以在氮氣環境氣氛中8〇〇r，保持時間5分 鐘之條件將導電性糊加以燒製，藉此形成Cu燒製電極層6a， 6b ° 11 1345245 (4)接者，在該 ^ ,, ^ 凡裟電極層6a，0b上，施以Cu電 鍍以形成CU鍍敷層7a，几。 电 (5 )然後’在氮氣環培名a 士 n 孔衣境氧巩中以既定條件加以熱處理， 以進仃Cu鍍敷層7a ， 之再、、'Q晶化處理。 (6) 接著，在該Cll鍍敷層 將用以防止焊料受到伊二層：^上’施以出電鑛’以 敷層〜，71)上。又心虫的州鑛敷層8Mb形成在〜鍵 (7) 再於此Ni鑛敷層s 之Sn # # s Q a，8b上，形成用以使可焊性良好 I Μ鍍敷層9a, 9b。 藉此，製得如圖1所示之外部電極5a，5b具有4層構 造的積層陶瓷電容器（試樣）。 *又’為了比較’以未進行熱處理(再結晶化處理)之條 件 '或以不滿足本發明(請求項3)要件的條件來進 理（再結晶化處理），製成積層陶究電容器（比較例之試樣）。 又，此實施例及比較例之試樣(積層陶究電容器)的構 成如以下。 尺寸：長度2.0mm、寬度⑶咖、高度125咖。 介電陶瓷：BiTi〇3系介電陶兗。 内部電極之積層數：400片。 内部電極之構成材料：N i。 外部電極之構成：Cu燒製電極層（底電極）/ Cu鍍敷 層/Ni鍍敷層/Sn鍍敷層。 Χ

Cu鍍敷層之熱處理（再結晶化處理）的環境氣氛：氣氣 環境氣氛。 ” 12

丄J叶J厶叶J 然後，對以上述方式所製得 以下方法，實施鍍敷附著性測試、 縮錫測試。 〔鍍敷附著性測試〕 鍍敷附著性測試，係蕻± 電容哭彳_ 、 刀u對1 〇〇個試樣（積層陶瓷 電合斋），使用剝離劑將s ^ _ θ 鍍敷層剝離後之電極表面，以 立體顯微鏡（50倍視野）進行鏰 a 仃觀察來實施。接著在Sn鍍敷 層剝離後之電極表面，將鞠

, 將觀察到有部分未形成Ni鍍敷層 者5平4貝為不良並加以計數。 〔可靠性測試（PCBT測試）〕 :可罪性測试（PCBT測試），係分別將72個試樣（積層陶 究電容器），使用SnZnBi焊料構裝絲板後，使焊料再炼 融並將積層陶瓷電容器從基板取下，以12rc/95%Rh/ 額疋電壓/ 72hr的條件來進行pCBT測試。然後，與初期 值相比，將觀察到絕緣阻抗值降低者評價為不良並加以 數。

之積層陶瓷電容器，藉由 可靠性測試（PCBT測試）、 〔縮錫測試〕 縮錫測試，係分別將500個試樣（積層陶瓷電容器）安 裴於印刷有SnPb共晶焊料之基板，對熔焊構裝後的基板 以立體顯微鏡（50倍視野）進行觀察，將觀察到有焊球喷散 者評價為不良並加以計數。 其結果如表1所示。 13 1345245 【表1】 熱處理 (再結剮谈理） 條件(t/min) CuIlM粒子 之平雕倒" m) 鍍敷附著性測 試不良發生比 例(個/個） 可靠性測試不 良發生比例 (個/個） ---^ 縮錫測試不良 發生比例 (個/個） 實施例1 400/20 3.0 0/100 22/72 0/500 實施例2 500/20 4.0 0/100 7/72 0/ 500 實施例3 600/20 5.0 0/ 100 0/ 72 0/500 比較例1 無熱處理 0.5 0/100 12/72 0/500 比較例2 200/20 1.0 0/ 100 72/72 0/500 比較例3 700/ 20 6.0 2/100 24/72 3/500

如表1所不’於未進行熱處理（再結晶化處理）的比較 例1之積層陶瓷電容器的情形，在可靠性測試（PCBT測試） 中，72個試樣全部皆發生不良。此係因Cu鍍敷層之粒子 未再結晶’緻密化未進行之故。 又’如表1所示，在以200°C之條件進行熱處理的比 較例2之積層陶瓷電容器的情形，亦與未進行熱處理（再結 晶化處理）之比較例1的情形同樣’在可靠性測試（PCBT測 試）中，72個試樣全部皆發生不良。此係因以2〇〇°C / 20min 之條件，溫度低，構成Cu鍍敷層之Cu粒子的平均粒徑雖 稍微變大，但未成長至再結晶後之程度，Cu鍍敷層的緻密 化未進行之故。 又，如表1所示， 在以700°c之條件進行熱處理（再結 晶化處理）的比較例3之積層陶瓷電容器的情形，與未進行 熱處理（再結晶化處理）之比較例1，及以低於再結晶化溫 度的溫度（以200°C / 20min之條件）進行熱處理之比較例2 14 1345245 的情形相較，雖然在可靠性測試（PCBT測試）中不良發生數 減少至24個/ 72個，但在鍍敷附著性測試中發生不良的 比例為2個/ 1 〇〇個，且在縮錫測試亦以3個/ $ 個之 幻發生不良，而無法得到較佳之結果。此係因以700°C / 2〇min之熱處理條件，雖然可使Cu鍍敷層之粒子再結晶 化，但不只因Cu燒製電極層所含之玻璃軟化，造成Cu燒 製電極中的破璃流出使密封特性劣化，且因CU燒製電極 之燒結持續進行，玻璃浮出至Cu鍍敷層表面（析出），導致 除可罪性降低外，亦發生鍍敷附著性不良、縮錫不良現象 等不良情形。此外，在比較例3之7〇(rc / 2〇min的熱處 理條件中，由於尚溫造成Cu鑛敷層表面稍微氧化，因此 使N!鍍敷附著性降低，且造成Ni鍍敷膜之緻密性降低， 但是此亦被認為是發生縮錫不良現象的一個原因。 相對於此，以400°C / 20min(實施例1)、500 °C / 2〇min(實施例2)、6〇(rc/2〇min(實施例3)之條件施以熱 處理（再結Ha化處理）的實施例1〜3之積層陶瓷電容器的情 形’可得到鍍敷附著性測試、可靠性測試、以及縮錫測試 之結果皆為良好’且具備所欲之特性的積層陶瓷電容器。 特別是以60(TC/2〇min(實施例3)之條件，施以熱處 理（再結晶化處理）的實施例3之積層陶瓷電容器的情形， 在鍍敷附著性測試、可靠性測試、以及縮錫測試之所有測 試中’皆未發生不良，得到最好的結果。此係因在熱處理 條件為400°C(實施例1)或500°c(實施例2)的情形，並不能 使Cu鐘敷層成為可完全防止鑛敷液或渥氣滲入之緻密構 15 1345245 ^ 相對於此’在將熱處理溫度提升至60(TC時，Cu鍍膜 之再、’、。Βθ化會更進一步進行，使Cu鐘敷層之組織逐漸變 化成更緻密之構造之故。 此外，在上述實施例中，雖然以積層陶瓷電容器為例 作了說明，但本發明並不限於積層陶瓷電容器，亦可適用 於積層變阻器、積層LC複合零件、多層電路基板、其他 在電子零件本體表面具備外部電極之各種電子零件，在該 情形亦可得到與上述實施例之情形同樣的效果。 又，在上述實施例中’在施以熱處理（再結晶化處理） 過的Cu鍍敷層上，形成有Ni鍍敷層及Sll鍍敷層，但在 施以熱處理（再結晶化處理）過的Cu鍍敷層上所形成之上層 側鍍敷層的種類或層數等，並無特別限制，例如亦可在施 以熱處理（再結晶化處理）過的Cu鍍敷層上，構成犯鍍敷 層，並在其上形成Sn—Pb鍍敷層來取代上述實施例之％ 鍛敷層。 又，本發明更進一步在其他方面亦不限於上述實施例， 關於構成電子零件本體之材料種類、或電子零件本體之具 體構成、内部電極之構成材料、内部電極之有無等，在發 明之範圍内，皆可加以作各種應用、變形。 如上述’在本發明中，將形成於Cu燒製電極層上之 Cu鍍敷層，以Cu鍍敷層再結晶化溫度以上且導電性糊所 含之玻璃不致軟化的溫度，加以熱處理，使其再結晶，由 於經再結晶化處理的Cu鍍敷層為緻密，故可得到能防止 鍍敷液通過外部電極滲入陶瓷元件内部、或外部環境之溼 U45245 氣渗入内部的高可靠性陶究電子零件。 ;不需取決於是否冑Cu |製電極層燒製成緻 畨狀態，故可抑制、 — 防止因鍍敷附著性不良、或鍍敷層緻 #性降低所造成之縮錫等不良情形的發生。 μ因此本發明可廣泛適用於具有在電子零件元件表面配 3又有外部電極之構造的純電子零件及其製造步驟。 【圖式簡單說明】 —圖1係顯示本發明之—實施例之電子零件（積層陶究電 谷器）構成的戴面圖。 圖2係顯示習知之電子零件（積層陶瓷電容器）構成的 截面圖。 圖3(a)係顯示習知之其他電子零件（積層陶瓷電容器） 構成的戴面圖，圖3(b)係顯示將其主要部分加以放大的截 面圖。 【主要元件符號說明】 1 内部電極 2 陶瓷層 3a，3b 端面 4 陶瓷元件（電子零件本體） 5a，5b 外部電極 6a，6b Cu燒製電極層 7a，7b Cu鍍敷層 17 1345245 8a, 8b Ni鍍敷層 9a，9b Sn鍍敷層

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Claims (1)

1345245 9 4 、申請專利範圍： ⑽月巧日修(¾正^ — ____ A 申請第95117760號 99年8月修正 1、 -種積層型電子零件’具備陶瓷積層體、配設在該 陶竟積層體内之内部電極、及形成在該陶竟積層體表面之 外部電極，其特徵在於，該外部電極具備： Cu燒製電極層，係以Cu為主成分； CU鑛敷層’係形成在該Cu燒製電極層上，且經再結 晶化處理；以及 'σ 夕層之上層側鍍敷層，係形成在經再結晶化處理 的該Cu鍍敷層上。 2、 如申請專利範圍第Μ之積層型電子零件其中， 該Cu燒製電極層含有玻璃。 3、 如申請專利範圍第'丨項之積層型電子零件，里中， 係以400〜60(rc實施該再結晶化處理。 4、 一種積層型電子零件製 件具備H積層體、", 積層型電子零 a - °又在該陶瓷積層體内之内部電極、 :;C PA電極、’該外部電極具有形成在該陶竞積層體表面之 u為主成分的Cu烤 上的燒製電極層、形成在該Cu燒製電極層 "9、與形成在該Cu鍍敷層上之至少—# 層側鑛敷層，其特徵在於，具備： 至乂層的上 導電性:子=:體塗布以〜粉末為主成分且含有玻璃之 製電極層二 燒製溫度加以燒製，藉此形成〜繞 步驟在該&燒製電極層上，使Cu析出以形成⑽敷層之 19 1345245

f 7年ί月2^修(¾正替換頁I ____—-U 在形成該Cu鍍敷層後’以該Cu鍍敷層再結晶化溫度 以上且該導電性糊所含之玻璃不致軟化的溫度加以熱處 理，藉此使Cu鍍敷層再結晶化之步驟；以及 在Cu鍍敷層上進一步使金屬析出以形成上層側鍍敷層 之步驟。 5、如申明專利範圍第4項之積層型電子零件之製造方 其中’該Cu燒製電極層含有玻璃。 6如申π專利範圍第4項之積層型電子零件之製造方 其中，係以400〜6〇〇〇c實施該再結晶化處理。 、圖式： 如次頁