電子部品
【課題】Ｎｉめっき層中に吸蔵された水素を低減し、ＩＲ特性が劣化しにくく、はんだ付け性に優れたＳｎ層を有する外部端子電極をもつ電子部品を提供する
【解決手段】セラミック層と、内部電極と、前記内部電極と電気的に接続される外部電極層を有する電子部品において、前記外部電極層上に設けられるＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層上に設けられるＳｎを主成分とするＳｎ層と、を備え、前記Ｓｎ層は底部を有する開孔部を備えることを特徴とする電子部品。
【解決手段】セラミック層と、内部電極と、前記内部電極と電気的に接続される外部電極層を有する電子部品において、前記外部電極層上に設けられるＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層上に設けられるＳｎを主成分とするＳｎ層と、を備え、前記Ｓｎ層は底部を有する開孔部を備えることを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック層と内部電極とを有する電子部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の外部端子電極には、はんだ付けの際の耐熱性や耐蝕性、濡れ性などの機能が求められる。外部端子電極には、セラミック素体の端面に、素体側から順に、ＡｇやＣｕ等からなる外部電極層、めっき法によるＮｉめっき層及び第２のＳｎ層１２を備える構造を有するものが知られている。一般的には、かかる構造を有する外部端子電極のめっき層は、電解めっき法や無電解めっき法などの湿式めっき法により形成される。
【０００３】
しかしながら、この湿式めっき方法では、めっき中にめっき液の水分がセラミック素体の隙間に侵入してしまい、電子部品の電気特性を低下させるという問題があった。
【０００４】
この水分を除去するためには、めっき層形成後に熱処理を行い電子部品のセラミック素体の隙間に侵入した水分を取り除く手法が、特許文献１で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１７００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、外部端子電極においては、はんだ付け性に優れる更なる緻密なＳｎめっき層が要求されている。しかしながら、更なる緻密なＳｎめっき層をもつ外部端子電極では、めっき中に発生した水素が、Ｎｉめっき層に吸蔵されたままになり、電子部品の電気特性の中でも絶縁抵抗（ＩＲ）特性が劣化するという新たな課題がわかった。
【０００７】
吸蔵した水素を除去する方法としては、たとえば加熱処理が考えられる。しかし加熱にて水素を除去するには、高温の処理条件が必要であり、高温での熱処理は、外部端子電極の表面が酸化し、はんだ付け性を低下させるという新たな問題が生じてしまう。
【０００８】
そこで本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外部端子電極中のＮｉめっき層に吸蔵された水素を低減することが可能で、ＩＲ特性が劣化しにくく、且つはんだ付け性に優れる電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため本発明の電子部品は、セラミック層と、内部電極と、前記内部電極と電気的に接続される外部電極層を有する電子部品において、前記外部電極層上に設けられるＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層上に設けられるＳｎを主成分とするＳｎ層と、を備え、前記Ｓｎ層は底部を有する開孔部を備えることを特徴とする。
【００１０】
この開孔部を持ったＳｎ層は、Ｎｉめっき層の水素が抜け易いという作用がある。その結果、Ｎｉめっき層の内部に吸蔵された水素が外部に放出され、電子部品のＩＲ特性の劣化を防ぐことができる。さらに、Ｎｉめっき層の表面は、Ｓｎ層の開孔部においても底部で覆われており、Ｎｉめっき層が酸化しにくいためはんだ付け性に優れるという効果も得られる。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、開孔部の底部の厚みが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
底部の厚みが、０．０５μｍより厚くすることで、Ｎｉめっき層の酸化が抑制され、底部の厚みを０．４μｍより薄くすることで水素が抜けやすいという作用がある。その結果はんだ付け性により優れ、ＩＲ特性の劣化を防止できるというより高い効果が得られる。
【００１３】
本発明の望ましい態様は、開孔部の数が３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００１４】
開孔部の数が３０００個／ｍｍ２以上とすることで水素が抜けやすく、３９０００個／ｍｍ２以下とすることではんだ付け性に優れるという作用がある。これにより、より一層ＩＲ特性の劣化しにくく、はんだ付け性に優れるという効果が得られる。
【００１５】
本発明の望ましい態様は、開孔部の底部の径がＳｎ層の表面の開孔径より小さいことが好ましい。
【００１６】
開孔部の底部の径が、Ｓｎ層の表面の開孔径より小さい、すなわち、開孔部は底部からＳｎ層の表面に近づくに従い広がっている形状を有する。開孔部の内部をＳｎ層の形成後の洗浄工程において、洗浄し易いという作用がある。このため、開孔部内部に残るめっき液成分が減少し、Ｓｎ層が腐食し難くなるという効果が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、外部端子電極のＮｉめっき層中に吸蔵された水素を低減することができ、ＩＲ特性とはんだ付け性が劣化しにくい、外部端子電極を備えた電子部品を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態による電子部品を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩ―Ｉ線の断面を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩを拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本実施形態による開孔部の断面を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施例１による開孔部を有したＳｎ層の表面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】図６は、実施例１による開孔部の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２０】
図１、図２又は図３は、本実施形態による電子部品を説明するためのものである。
【００２１】
図１は、本実施形態による電子部品を模式的に示す斜視図である。電子部品１は、セラミック素体４と、このセラミック素体４の両端に設けられた外部端子電極２Ａ、２Ｂから構成されている。
【００２２】
図２は、図１のＩ―Ｉ線の断面図である。
【００２３】
セラミック素体４は、セラミック材料から構成される複数のセラミック層５と、このセラミック層５の間に設けられた内部電極３から構成される。換言すれば、セラミック素体４は、セラミック層５と内部電極３とが交互に積層された積層体からなる。このセラミック素体４において、内部電極３は、それらの一方の端部がセラミック素体４における、対向した異なる端面にそれぞれ露出するように設けられており、その露出した部分で外部端子電極２Ａ、２Ｂに接続されている。外部端子電極２Ａ、２Ｂは、外部電極層６Ａ、６Ｂ、Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂ、及びＳｎ層８Ａ、８Ｂから構成されている。そしてＳｎ層８Ａ、８Ｂは、開孔部９を有している。
【００２４】
図３は、図２のＩＩを拡大した断面図である。Ｓｎ層８Ａ、８Ｂは、Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂ上に形成され、底部１０を備える開孔部９を有している。
【００２５】
セラミック層５を構成するセラミック材料は、電子部品の種類に応じてそれぞれ必要となる特性に応じて選択される。例えば、コンデンサ、バリスタ、サーミスタ等の電子部品の用途に応じて、セラミック材料としては、公知の誘電体セラミック、半導体セラミック、磁性体セラミック等を適宜選択して適用することができる。例えばＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３などの誘電体セラミック材料などがある。
【００２６】
外部電極層６Ａ、６Ｂは、Ｃｕや、Ａｇ、Ｎｉを主成分とした導電材料から構成される。例えば外部電極層６Ａ、６Ｂは、ガラス成分を含む導電性ペーストを焼成して形成される。またはセラミックス素体４に直接湿式めっき法によって外部電極層６Ａ、６Ｂを形成することもできる。
【００２７】
但し、外部電極層６Ａ、６Ｂを構成する材料、及び製造方法は例示したものに限定されるものではない。
【００２８】
内部電極３は、例えばＣｕや、Ａｇ、Ｎｉ等の金属で形成されている。
【００２９】
但し、内部電極３を構成する材料は例示したものに限定されるものではない。
【００３０】
Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂは、例えば、はんだ付けの際の熱による、外部電極層６Ａ、６Ｂの金属がはんだへ拡散するのを防止する防御層として機能する。
【００３１】
Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂは、Ｎｉあるいは、Ｎｉ合金によって構成されることが好ましい。Ｎｉによって構成される場合は、不可避的に混入した不純物も含まれる。Ｎｉ合金から構成される場合は、例えばＮｉ−Ｐ合金や、Ｎｉ−Ｂ合金が可能である。いずれにおいても、Ｎｉめっき層を構成する元素は、９８原子％以上がＮｉあるいは、Ｎｉ合金によって構成されることが好ましい。
【００３２】
例えばＮｉめっき層７Ａ、７Ｂの形成には、次亜リン酸、水素化ホウ素化合物、を還元剤として用いる無電解Ｎｉめっき法などで形成することができる。無電解Ｎｉめっき法によるＮｉめっき層７Ａ、７Ｂを形成する工程は、Ｎｉ元素として例えばＮｉの塩化物または硫酸塩を用いる。さらに、還元剤として、例えば次亜リン酸ナトリウムや水素化ホウ素ナトリウムを用いる。Ｎｉめっき液の安定性を保つためには、錯化剤として、例えばクエン酸やこはく酸やりんご酸、を加えてもよい。
【００３３】
これらの無電解Ｎｉめっき液に、外部電極層６Ａ、６Ｂを有するセラミック素体４を浸漬し、外部電極層６Ａ、６Ｂの表面にＮｉめっき層７Ａ、７Ｂを形成する。
【００３４】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂは、例えば、まず底部１０を有する開口部を備える。具体的には、Ｓｎ層は底部を形成する第１のＳｎ層１１と開口部の周縁部を形成する第２の層１２を有する。Ｓｎ層の開口部は、第１のＳｎ層１１に不均一に第２の層１２を形成することにより形成される。この時、第１のＳｎ層１１を不均一に形成することが開口部９を形成することで好ましい。
【００３５】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂの厚みは、はんだ付け性と生産性を考慮し１μｍ以上４μｍ以下とすることが好ましい。
【００３６】
外部端子電極のＳｎ層８Ａ、８Ｂは、はんだ付け性を向上させる機能を有している。Ｓｎ層８Ａ、８Ｂが、外部電極層６Ａ、６Ｂの表面に設けられていることにより、当該外部電極層６Ａ、６Ｂのはんだ付けを良好に行うことが可能となる。さらに、外部電極層６Ａ、６ＢとＳｎ層８Ａ、８Ｂとの間にＮｉめっき層７Ａ、７Ｂが設けられていることにより、外部電極層６Ａ、６Ｂ内の金属の相互拡散に起因して生じ易いはんだ付け不良及び長期信頼性の低下を抑制することができる。
【００３７】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂは、Ｓｎを主成分として構成される層、つまり主としてＳｎ元素によって構成されることが好ましい。Ｓｎを主成分として構成するとは、不可避的に混入した不純物も含まれるが、はんだ付け性の点において９８原子％以上がＳｎ元素によって構成されることが好ましい。
【００３８】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂの第１のＳｎ層１１と第２のＳｎ層１２は、バレルめっき法で形成することが好ましい。バレルめっき法では、底部１０を不均一にする作用が大きい。バレルめっき法でより不均一にされた第１のＳｎ層１１は、Ｓｎ層８Ａ、８Ｂとしては、第１のＳｎ層１１をもとに第２のＳｎ層１２が不均一に成長することにより、より開孔部９が形成され易いという効果が得られる。
【００３９】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂにおける第１のＳｎ層１１上への第２のＳｎ層１２の形成には、バレルめっき法にかえて、無電解Ｓｎめっき法を用いることができる。無電解Ｓｎめっき液に、セラミック素体４と外部電極層６Ａ、６ＢとＮｉめっき層７Ａ、７Ｂと第１のＳｎ層１１を有する電子部品を浸漬し、第１のＳｎ層１１の表面に第２のＳｎ層１２を析出しＳｎ層８Ａ、８Ｂを形成する。
【００４０】
無電解Ｓｎめっき液には、Ｓｎ元素を含む、例えば塩化Ｓｎや硫酸Ｓｎやメタンスルホン酸Ｓｎと、の水溶液を用いる。さらにＳｎ元素を還元反応によって析出させるための還元剤を含み、この還元剤には、次亜リン酸、水素化ホウ素化合物、アミンボラン、ヒドラジン誘導体などを使うことができる。さらに錯化剤を含むことが、めっき液の安定の観点から好ましい。錯化剤としてはチオ尿素、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸、酒石酸、ピロリン酸やその塩などが使用できる。
【００４１】
Ｓｎ層における開孔部９の数は、好ましい範囲は３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下、より好ましい範囲は８０００個／ｍｍ２以上３００００個／ｍｍ２以下である。開孔部９の数を３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下とすることで、Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂの水素が抜けやすいという作用がある。その結果、ＩＲ特性の低下しにくく、はんだ付け性に優れた電子部品が得られるという効果がある。さらに８０００個／ｍｍ２以上３００００個／ｍｍ２とすることで、よりＩＲ特性の低下しにくい、よりはんだ付け性に優れた電子部品が得られるという効果がある。
【００４２】
図６は、本実施形態の開孔部９の断面を模式的に示す断面図である。
【００４３】
Ｓｎ層８Ａ，８Ｂに形成される開孔部９は、底部１０からＳｎ層表面に向かって広がることが好ましい。言いかえると、底部１０の開孔径αとＳｎ層の表面の開孔径βを比較すると、開孔径の大きさがαよりβが大きいことが好ましい。これにより、Ｓｎ層形成後の洗浄時に、開孔部９の内部まで洗浄液が入りやすいという作用がある。この結果、開孔部９の内部の洗浄が容易になり、内部に残る洗浄除去を意図しているめっき液等の不要な成分が少なくなるという効果が得られる。
【００４４】
さらに、開孔部９のＳｎ層８Ａ、８Ｂの表面への広がりの角度θは、開孔部内で均一な角度θでないことが好ましい。均一な角度θとは、例えば開孔径のαとβのその中心軸が、開孔部において異なり、そのため開孔部内において角度θが一定でないことや、底部１０からＳｎ層表面への開孔部内が連続した角度で形成していないこと等を示すものである。このように開孔部９において、異なる角度θで広がりを持つことによって、開孔部内の洗浄液の表面張力効果が低減され、内部の洗浄液の交換効率が向上する。
【００４５】
底部１０の開孔径αがＳｎ層表面の開孔径βより小さく形成される理由は明らかではないが、次のように考えている。めっきによりＳｎ層８Ａ，８Ｂを形成する場合は、第２のＳｎ層１２の析出に伴い析出部周辺のめっき液中のＳｎ２＋イオンが減少する。このためＳｎ層８Ａ，８Ｂでは、表面に向かってＳｎ２＋イオンが薄くなる濃度勾配を持ったイオン拡散層が形成される。このため、イオン濃度が高い底部と表面近傍でのＳｎ析出速度が変わり、開孔径αとβが異なり形成される。
【００４６】
開孔部９の底部１０の開孔径αは、直径として０．１μｍ以上１．８μｍ以下が好ましい。０．１μｍ以上とすることで、開孔部９の内部に洗浄水が入りやすく、開孔部９内部のめっき液成分が洗浄後に残ることが少なくなる。さらに１．８μｍ以下とすることで、はんだ付け時に開孔部９がはんだで覆われやすくなるため、ボイドが発生しにくく、より高い接合強度得られる。これらにより、はんだ付け性と接合強度に優れた電子部品が得られるという効果がある。
【００４７】
底部１０は、好ましくは主としてＳｎから構成される。主として構成するとは、不可避的に混入した不純物も含まれるが、はんだ付け性の点において９８原子％以上がＳｎ元素によって構成されることが好ましい。
【００４８】
底部１０の厚みは、好ましい範囲は０．０５μｍ以上０．４μｍ以下である。底部１０の厚みを０．０５μｍ以上０．４μｍとすることで水素が抜けやすく、且つＮｉの酸化を防ぐ作用がある。これにより、ＩＲ特性が劣化しにくく、且つはんだ付け性の劣化を抑制する効果が得られる。かならずしも全ての開孔部９の内部において、Ｎｉめっき表面が底部で覆われている必要はない。好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上覆われていれば良い。８０％以上覆われていることでＮｉめっき層７Ａ、７Ｂの酸化を防ぐ作用がある。これによりはんだ付け性の劣化を抑制する効果が得られる。
【００４９】
開孔部９を作成する工程において第１のＳｎ層１１の厚みは、不均一な厚みであることが好ましく、さらには平均厚みを０．０５μｍ以上０．４μｍ以下とすることが好ましい。これは、めっき層のわずかな表面の粗さの影響によって第１のＳｎ層１１が不均一になりやすいためである。このようにして得られた不均一な厚みの第１のＳｎ層１１は、第２のＳｎ層１２を不均一に成長させるという作用がある。これにより開孔部９をもったＳｎ層８Ａ、８Ｂが形成されるという効果が得られる。
【００５０】
第１のＳｎ層１１は、バレルめっき法や無電解めっき法にかえて、スパッタリング法、真空蒸着法などの方法で形成することができる。このとき、レジストなどのマスキング方法を用いて、選択的にＮｉめっき層７Ａ、７Ｂの表面に底部１０を形成することができる。
【００５１】
以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５２】
実施例試料の被処理物として、セラミック層と内部電極を備えるセラミック素体と、外部電極層としてＣｕとを備える積層セラミックコンデンサ１００５Ｍ（長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）と、縦５ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのＣｕ板を使用した。
【００５３】
積層セラミックコンデンサとＣｕ板は、いずれも同じ条件でＮｉめっき層およびＳｎ層を形成し、積層セラミックコンデンサで電気特性であるＩＲ特性を測定し、Ｃｕ板でＮｉめっき層中に吸蔵された水素を測定した。
【００５４】
実施例試料の被処理物は、イソプロパノールに浸漬し１分超音波洗浄した後、１分間水洗をおこなった。
【００５５】
次に脱脂液（奥野製薬社製：ＩＣＰクリーンＳＣ）中に浸漬し水洗した。脱脂によって表面が洗浄される。さらにＰｄ触媒液（奥野製薬社製：ＮＮＰアクセラ）中に３０℃、２分浸漬しＰｄ触媒を付与した後、１分間水洗をおこなった。余分な触媒を除去するため除去液（奥野製薬社製；ポストディップ）中に３５℃、２分浸漬し水洗した。
【００５６】
次に無電解Ｎｉめっき液（奥野製薬工業（株）製：ＩＣＰニコロンＳＯＦ）中に８５℃、３０分浸漬し無電解Ｎｉめっきを行い、さらに蒸留水で洗浄した。平均３．０μｍのＮｉめっき層を形成した。
【００５７】
次にＮｉめっき層上に底部を形成するため、無電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、Ｎｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成した。第１のＳｎ層を形成するための無電解Ｓｎめっきの時間は、１０分、２０分、３０分、４０分とし、底部の厚みの異なる実施例試料を作製した。無電解Ｓｎめっき法にて形成した第１のＳｎ層は、Ｎｉめっき層の表面粗さや還元剤に対する活性度の違いによって厚さが不均一になり、一部不連続なところも観察された。引き続き、無電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、上記底部上に、開孔部を備えるＳｎ層を形成した。１分間水洗を行った後、２００℃で１時間乾燥した。バレルめっきによって第１のＳｎ層は、厚みやその表面が不均一になり、開孔部が形成されやすくなっていると考えられる。めっきの時間を変えることでＳｎ層の厚みの異なる実施例１から４とした。
【００５８】
Ｓｎ層の厚みは、蛍光Ｘ線膜厚計（セイコーインスツル株式会社、ＳＦＴ−９４００）により測定し、実施例試料表面の任意の箇所を５点測定し平均値を求めた。
【００５９】
底部の厚みは、実施例試料の断面を鏡面研磨して走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ、ＳＦＴ−３４００Ｎ）により１００００倍の倍率で観察し、任意の開孔部５点の測定から平均値を求めた。
【００６０】
開孔部の数は、走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ、ＳＦＴ−３４００Ｎ）により２０００倍の倍率で観察し、実施試料表面の任意の箇所の観察画像５点を測定しその平均数値を求めた。
【００６１】
Ｎｉめっき層に含まれる水素量は、Ｃｕ板の実施例試料を昇温脱離ガス分析法で評価した。測定装置は、電子科学株式会社製（ＷＡ１０００Ｓ／Ｗ）を用いた。１５０℃から２００℃を昇温速度：２０℃／ｍｉｎで加熱し、その間の水素量をＮｉめっき層に含まれる水素量として測定した。測定結果からＣｕ板の単位重量あたりの水素量が４．０×１０−１０ｎｇ／ｇ以上のものを◎とし、２．６×１０−１０ｎｇ／ｇ以上４．０×１０−１０ｎｇ／ｇ未満のものを○とし、２．６×１０−１０ｎｇ／ｇ未満のものを×とした。２．６×１０−１０ｎｇ／ｇ未満の試料は、熱処理によって水素が十分に抜けず、残った水素によって電子部品のＩＲ特性が劣化するため×とした。
【００６２】
はんだ付け性の評価には、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ鉛フリーはんだ（千住金属工業株式会社製：Ｍ７０５）を用いた。非活性ロジンフラックスに浸漬後、２４５±２℃のはんだ槽に３秒浸漬した後、新しいはんだで覆われている面積を求めた。９５％以上の面積がはんだに濡れているものを◎とし、９０％以上９５％未満のものを○、９０％未満のものを×とした。面積９０％以上あれば十分な接合強度が得られ、９５％以上あることでさらに優れた接合強度を持った電子部品が得られる。
【００６３】
これら得られた実施例１から４の結果を表１に示す。
【００６４】
またＮｉめっき層を形成するまでは実施例１から４と同じ方法で行い、次にＮｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成するため、電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、Ｎｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成した。電解Ｓｎめっき法にて形成された第１のＳｎ層は、Ｎｉめっき層の表面粗さの影響によって厚みが不均一になっていた。さらに、電解Ｓｎめっきの時間は全て４０分とし、電流値を変えて底部となる第１のＳｎ層の厚みの異なる試料を作製した。引き続き、無電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、上記第１のＳｎ層上に、第２のＳｎ層１２を形成した。１分間水洗を行った後、２００℃で１時間乾燥した。めっきの時間を変えることでＳｎ層の厚みの異なる実施例試料を作製した。この方法により実施例５から７を実施し、実施例１から４と同じ評価を行った。結果を表１に示す。
【００６５】
またＮｉめっき層を形成するまでは実施例１から４と同じ方法で行い、次にＮｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成するため、Ｓｎをターゲットとして用いたスパッタリング法にてＮｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成した。スパッタリング法にて形成された第１のＳｎ層は、Ｎｉめっき層の表面粗さの影響によって厚みが不均一になっていた。引き続き、無電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、上記底部上に、第２のＳｎ層１２を形成した。１分間水洗を行った後、２００℃で１時間乾燥した。めっきの時間を変えることでＳｎ層の厚みの異なる実施例を作製した。この方法により実施例８から９を実施し、実施例１から４と同じ評価を行った。結果を表１に示す。
【００６６】
また比較のため、市販されている光沢剤を添加した電解Ｓｎめっき液を用い、電解Ｓｎめっき法によるバレルめっきによって、Ｓｎめっき層を有する試料を作製した。Ｎｉめっき層を形成するまでは実施例１から４と同じ処理を施した。次に電解Ｓｎめっき法で、Ｓｎめっき層の緻密性を向上させるための光沢剤を含む電解Ｓｎめっき液を使用し、バレルめっきによってＳｎめっき層を形成し、１分間水洗を行った後、２００℃で１時間乾燥し、比較実施例１を実施した。得られたＳｎめっき層は光沢が有り、開孔部は観察されなかった。実施例１から４と同じ評価を行った。結果を表１に示す。
【００６７】
実施例１から９では、いずれもＮｉめっき層上に設けられるＳｎを主成分とするＳｎ層に底部を有する開孔部が確認された。そのうち、図４は、実施例１のＳｎ層の表面状態を示す、走査型電子顕微鏡の開孔部を有するＳｎ層の観察結果である。
【００６８】
図５は、実施例１の開孔部の断面を示す走査型電子顕微鏡の観察結果である。開孔部は、内部においてＮｉめっき層表面が、底部で覆われており、開孔径がＳｎ層の表面の開孔径より小さくなっていることが観察された。
【００６９】
【表１】
【００７０】
実施例１から９では、開孔部を有するＳｎ層は水素が抜けやすいことが確認された。特に底部の厚みが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下、開孔数が３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下の場合は、水素が抜けやすく、且つはんだ付け性に優れている。
【００７１】
一方、比較実施例１では、開孔部が形成されなかったために、はんだ付け性に優れるが水素が抜け難い。このことからも、緻密な粒界をもつＳｎ層は、はんだ付け性に優れるが、水素が抜け難いことが確認された。
【００７２】
電子部品としての電気特性であるＩＲ特性については、実施例試料の被処理物である外部電極層を備えるセラミックコンデンサの特性を初期値として、Ｓｎ層まで付与した後の特性と比較し、１０分の１以内の低下に抑制されたものを特性劣化に抑制の効果があったと判断した。実施例１から９では、いずれもＩＲ特性の変化が１０分の１以内の低下に抑制されていた。
【００７３】
これらによって、実施例１から９では、はんだ付け性に優れ、ＩＲ特性が良好であることがわかる。これは、底部によりＮｉめっき層の酸化が抑制され、Ｎｉめっき層に吸蔵された水素が乾燥時に開孔部から抜けたためである。
【００７４】
一方、比較実施例１では、はんだ付け性に優れるが、ＩＲ特性の劣化が大きい。比較実施１では、緻密なＳｎめっき層がＮｉめっき層の酸化を抑制するためはんだ付け性に優れる。しかし、開孔部を有さないため、Ｎｉめっき層に吸蔵された水素が抜けにくく、ＩＲ特性が劣化したと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る開孔部と底部を有した電子部品は、水素が抜けやすく、Ｎｉめっき層が酸化しにくい。このためＩＲ特性が劣化しにくく、且つはんだ濡れ性に優れた電子部品を提供することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 電子部品
２Ａ、２Ｂ 外部端子電極
３ 内部電極
４ セラミック素体
５ セラミック層
６Ａ、６Ｂ 外部電極層
７Ａ、７Ｂ Ｎｉめっき層
８Ａ、８Ｂ Ｓｎ層
９ 開孔部
１０ 底部
１１ 第１のＳｎ層
１２ 第２のＳｎ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック層と内部電極とを有する電子部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の外部端子電極には、はんだ付けの際の耐熱性や耐蝕性、濡れ性などの機能が求められる。外部端子電極には、セラミック素体の端面に、素体側から順に、ＡｇやＣｕ等からなる外部電極層、めっき法によるＮｉめっき層及び第２のＳｎ層１２を備える構造を有するものが知られている。一般的には、かかる構造を有する外部端子電極のめっき層は、電解めっき法や無電解めっき法などの湿式めっき法により形成される。
【０００３】
しかしながら、この湿式めっき方法では、めっき中にめっき液の水分がセラミック素体の隙間に侵入してしまい、電子部品の電気特性を低下させるという問題があった。
【０００４】
この水分を除去するためには、めっき層形成後に熱処理を行い電子部品のセラミック素体の隙間に侵入した水分を取り除く手法が、特許文献１で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１７００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、外部端子電極においては、はんだ付け性に優れる更なる緻密なＳｎめっき層が要求されている。しかしながら、更なる緻密なＳｎめっき層をもつ外部端子電極では、めっき中に発生した水素が、Ｎｉめっき層に吸蔵されたままになり、電子部品の電気特性の中でも絶縁抵抗（ＩＲ）特性が劣化するという新たな課題がわかった。
【０００７】
吸蔵した水素を除去する方法としては、たとえば加熱処理が考えられる。しかし加熱にて水素を除去するには、高温の処理条件が必要であり、高温での熱処理は、外部端子電極の表面が酸化し、はんだ付け性を低下させるという新たな問題が生じてしまう。
【０００８】
そこで本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外部端子電極中のＮｉめっき層に吸蔵された水素を低減することが可能で、ＩＲ特性が劣化しにくく、且つはんだ付け性に優れる電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため本発明の電子部品は、セラミック層と、内部電極と、前記内部電極と電気的に接続される外部電極層を有する電子部品において、前記外部電極層上に設けられるＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層上に設けられるＳｎを主成分とするＳｎ層と、を備え、前記Ｓｎ層は底部を有する開孔部を備えることを特徴とする。
【００１０】
この開孔部を持ったＳｎ層は、Ｎｉめっき層の水素が抜け易いという作用がある。その結果、Ｎｉめっき層の内部に吸蔵された水素が外部に放出され、電子部品のＩＲ特性の劣化を防ぐことができる。さらに、Ｎｉめっき層の表面は、Ｓｎ層の開孔部においても底部で覆われており、Ｎｉめっき層が酸化しにくいためはんだ付け性に優れるという効果も得られる。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、開孔部の底部の厚みが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
底部の厚みが、０．０５μｍより厚くすることで、Ｎｉめっき層の酸化が抑制され、底部の厚みを０．４μｍより薄くすることで水素が抜けやすいという作用がある。その結果はんだ付け性により優れ、ＩＲ特性の劣化を防止できるというより高い効果が得られる。
【００１３】
本発明の望ましい態様は、開孔部の数が３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００１４】
開孔部の数が３０００個／ｍｍ２以上とすることで水素が抜けやすく、３９０００個／ｍｍ２以下とすることではんだ付け性に優れるという作用がある。これにより、より一層ＩＲ特性の劣化しにくく、はんだ付け性に優れるという効果が得られる。
【００１５】
本発明の望ましい態様は、開孔部の底部の径がＳｎ層の表面の開孔径より小さいことが好ましい。
【００１６】
開孔部の底部の径が、Ｓｎ層の表面の開孔径より小さい、すなわち、開孔部は底部からＳｎ層の表面に近づくに従い広がっている形状を有する。開孔部の内部をＳｎ層の形成後の洗浄工程において、洗浄し易いという作用がある。このため、開孔部内部に残るめっき液成分が減少し、Ｓｎ層が腐食し難くなるという効果が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、外部端子電極のＮｉめっき層中に吸蔵された水素を低減することができ、ＩＲ特性とはんだ付け性が劣化しにくい、外部端子電極を備えた電子部品を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態による電子部品を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩ―Ｉ線の断面を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩを拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本実施形態による開孔部の断面を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施例１による開孔部を有したＳｎ層の表面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】図６は、実施例１による開孔部の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２０】
図１、図２又は図３は、本実施形態による電子部品を説明するためのものである。
【００２１】
図１は、本実施形態による電子部品を模式的に示す斜視図である。電子部品１は、セラミック素体４と、このセラミック素体４の両端に設けられた外部端子電極２Ａ、２Ｂから構成されている。
【００２２】
図２は、図１のＩ―Ｉ線の断面図である。
【００２３】
セラミック素体４は、セラミック材料から構成される複数のセラミック層５と、このセラミック層５の間に設けられた内部電極３から構成される。換言すれば、セラミック素体４は、セラミック層５と内部電極３とが交互に積層された積層体からなる。このセラミック素体４において、内部電極３は、それらの一方の端部がセラミック素体４における、対向した異なる端面にそれぞれ露出するように設けられており、その露出した部分で外部端子電極２Ａ、２Ｂに接続されている。外部端子電極２Ａ、２Ｂは、外部電極層６Ａ、６Ｂ、Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂ、及びＳｎ層８Ａ、８Ｂから構成されている。そしてＳｎ層８Ａ、８Ｂは、開孔部９を有している。
【００２４】
図３は、図２のＩＩを拡大した断面図である。Ｓｎ層８Ａ、８Ｂは、Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂ上に形成され、底部１０を備える開孔部９を有している。
【００２５】
セラミック層５を構成するセラミック材料は、電子部品の種類に応じてそれぞれ必要となる特性に応じて選択される。例えば、コンデンサ、バリスタ、サーミスタ等の電子部品の用途に応じて、セラミック材料としては、公知の誘電体セラミック、半導体セラミック、磁性体セラミック等を適宜選択して適用することができる。例えばＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３などの誘電体セラミック材料などがある。
【００２６】
外部電極層６Ａ、６Ｂは、Ｃｕや、Ａｇ、Ｎｉを主成分とした導電材料から構成される。例えば外部電極層６Ａ、６Ｂは、ガラス成分を含む導電性ペーストを焼成して形成される。またはセラミックス素体４に直接湿式めっき法によって外部電極層６Ａ、６Ｂを形成することもできる。
【００２７】
但し、外部電極層６Ａ、６Ｂを構成する材料、及び製造方法は例示したものに限定されるものではない。
【００２８】
内部電極３は、例えばＣｕや、Ａｇ、Ｎｉ等の金属で形成されている。
【００２９】
但し、内部電極３を構成する材料は例示したものに限定されるものではない。
【００３０】
Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂは、例えば、はんだ付けの際の熱による、外部電極層６Ａ、６Ｂの金属がはんだへ拡散するのを防止する防御層として機能する。
【００３１】
Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂは、Ｎｉあるいは、Ｎｉ合金によって構成されることが好ましい。Ｎｉによって構成される場合は、不可避的に混入した不純物も含まれる。Ｎｉ合金から構成される場合は、例えばＮｉ−Ｐ合金や、Ｎｉ−Ｂ合金が可能である。いずれにおいても、Ｎｉめっき層を構成する元素は、９８原子％以上がＮｉあるいは、Ｎｉ合金によって構成されることが好ましい。
【００３２】
例えばＮｉめっき層７Ａ、７Ｂの形成には、次亜リン酸、水素化ホウ素化合物、を還元剤として用いる無電解Ｎｉめっき法などで形成することができる。無電解Ｎｉめっき法によるＮｉめっき層７Ａ、７Ｂを形成する工程は、Ｎｉ元素として例えばＮｉの塩化物または硫酸塩を用いる。さらに、還元剤として、例えば次亜リン酸ナトリウムや水素化ホウ素ナトリウムを用いる。Ｎｉめっき液の安定性を保つためには、錯化剤として、例えばクエン酸やこはく酸やりんご酸、を加えてもよい。
【００３３】
これらの無電解Ｎｉめっき液に、外部電極層６Ａ、６Ｂを有するセラミック素体４を浸漬し、外部電極層６Ａ、６Ｂの表面にＮｉめっき層７Ａ、７Ｂを形成する。
【００３４】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂは、例えば、まず底部１０を有する開口部を備える。具体的には、Ｓｎ層は底部を形成する第１のＳｎ層１１と開口部の周縁部を形成する第２の層１２を有する。Ｓｎ層の開口部は、第１のＳｎ層１１に不均一に第２の層１２を形成することにより形成される。この時、第１のＳｎ層１１を不均一に形成することが開口部９を形成することで好ましい。
【００３５】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂの厚みは、はんだ付け性と生産性を考慮し１μｍ以上４μｍ以下とすることが好ましい。
【００３６】
外部端子電極のＳｎ層８Ａ、８Ｂは、はんだ付け性を向上させる機能を有している。Ｓｎ層８Ａ、８Ｂが、外部電極層６Ａ、６Ｂの表面に設けられていることにより、当該外部電極層６Ａ、６Ｂのはんだ付けを良好に行うことが可能となる。さらに、外部電極層６Ａ、６ＢとＳｎ層８Ａ、８Ｂとの間にＮｉめっき層７Ａ、７Ｂが設けられていることにより、外部電極層６Ａ、６Ｂ内の金属の相互拡散に起因して生じ易いはんだ付け不良及び長期信頼性の低下を抑制することができる。
【００３７】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂは、Ｓｎを主成分として構成される層、つまり主としてＳｎ元素によって構成されることが好ましい。Ｓｎを主成分として構成するとは、不可避的に混入した不純物も含まれるが、はんだ付け性の点において９８原子％以上がＳｎ元素によって構成されることが好ましい。
【００３８】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂの第１のＳｎ層１１と第２のＳｎ層１２は、バレルめっき法で形成することが好ましい。バレルめっき法では、底部１０を不均一にする作用が大きい。バレルめっき法でより不均一にされた第１のＳｎ層１１は、Ｓｎ層８Ａ、８Ｂとしては、第１のＳｎ層１１をもとに第２のＳｎ層１２が不均一に成長することにより、より開孔部９が形成され易いという効果が得られる。
【００３９】
Ｓｎ層８Ａ、８Ｂにおける第１のＳｎ層１１上への第２のＳｎ層１２の形成には、バレルめっき法にかえて、無電解Ｓｎめっき法を用いることができる。無電解Ｓｎめっき液に、セラミック素体４と外部電極層６Ａ、６ＢとＮｉめっき層７Ａ、７Ｂと第１のＳｎ層１１を有する電子部品を浸漬し、第１のＳｎ層１１の表面に第２のＳｎ層１２を析出しＳｎ層８Ａ、８Ｂを形成する。
【００４０】
無電解Ｓｎめっき液には、Ｓｎ元素を含む、例えば塩化Ｓｎや硫酸Ｓｎやメタンスルホン酸Ｓｎと、の水溶液を用いる。さらにＳｎ元素を還元反応によって析出させるための還元剤を含み、この還元剤には、次亜リン酸、水素化ホウ素化合物、アミンボラン、ヒドラジン誘導体などを使うことができる。さらに錯化剤を含むことが、めっき液の安定の観点から好ましい。錯化剤としてはチオ尿素、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸、酒石酸、ピロリン酸やその塩などが使用できる。
【００４１】
Ｓｎ層における開孔部９の数は、好ましい範囲は３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下、より好ましい範囲は８０００個／ｍｍ２以上３００００個／ｍｍ２以下である。開孔部９の数を３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下とすることで、Ｎｉめっき層７Ａ、７Ｂの水素が抜けやすいという作用がある。その結果、ＩＲ特性の低下しにくく、はんだ付け性に優れた電子部品が得られるという効果がある。さらに８０００個／ｍｍ２以上３００００個／ｍｍ２とすることで、よりＩＲ特性の低下しにくい、よりはんだ付け性に優れた電子部品が得られるという効果がある。
【００４２】
図６は、本実施形態の開孔部９の断面を模式的に示す断面図である。
【００４３】
Ｓｎ層８Ａ，８Ｂに形成される開孔部９は、底部１０からＳｎ層表面に向かって広がることが好ましい。言いかえると、底部１０の開孔径αとＳｎ層の表面の開孔径βを比較すると、開孔径の大きさがαよりβが大きいことが好ましい。これにより、Ｓｎ層形成後の洗浄時に、開孔部９の内部まで洗浄液が入りやすいという作用がある。この結果、開孔部９の内部の洗浄が容易になり、内部に残る洗浄除去を意図しているめっき液等の不要な成分が少なくなるという効果が得られる。
【００４４】
さらに、開孔部９のＳｎ層８Ａ、８Ｂの表面への広がりの角度θは、開孔部内で均一な角度θでないことが好ましい。均一な角度θとは、例えば開孔径のαとβのその中心軸が、開孔部において異なり、そのため開孔部内において角度θが一定でないことや、底部１０からＳｎ層表面への開孔部内が連続した角度で形成していないこと等を示すものである。このように開孔部９において、異なる角度θで広がりを持つことによって、開孔部内の洗浄液の表面張力効果が低減され、内部の洗浄液の交換効率が向上する。
【００４５】
底部１０の開孔径αがＳｎ層表面の開孔径βより小さく形成される理由は明らかではないが、次のように考えている。めっきによりＳｎ層８Ａ，８Ｂを形成する場合は、第２のＳｎ層１２の析出に伴い析出部周辺のめっき液中のＳｎ２＋イオンが減少する。このためＳｎ層８Ａ，８Ｂでは、表面に向かってＳｎ２＋イオンが薄くなる濃度勾配を持ったイオン拡散層が形成される。このため、イオン濃度が高い底部と表面近傍でのＳｎ析出速度が変わり、開孔径αとβが異なり形成される。
【００４６】
開孔部９の底部１０の開孔径αは、直径として０．１μｍ以上１．８μｍ以下が好ましい。０．１μｍ以上とすることで、開孔部９の内部に洗浄水が入りやすく、開孔部９内部のめっき液成分が洗浄後に残ることが少なくなる。さらに１．８μｍ以下とすることで、はんだ付け時に開孔部９がはんだで覆われやすくなるため、ボイドが発生しにくく、より高い接合強度得られる。これらにより、はんだ付け性と接合強度に優れた電子部品が得られるという効果がある。
【００４７】
底部１０は、好ましくは主としてＳｎから構成される。主として構成するとは、不可避的に混入した不純物も含まれるが、はんだ付け性の点において９８原子％以上がＳｎ元素によって構成されることが好ましい。
【００４８】
底部１０の厚みは、好ましい範囲は０．０５μｍ以上０．４μｍ以下である。底部１０の厚みを０．０５μｍ以上０．４μｍとすることで水素が抜けやすく、且つＮｉの酸化を防ぐ作用がある。これにより、ＩＲ特性が劣化しにくく、且つはんだ付け性の劣化を抑制する効果が得られる。かならずしも全ての開孔部９の内部において、Ｎｉめっき表面が底部で覆われている必要はない。好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上覆われていれば良い。８０％以上覆われていることでＮｉめっき層７Ａ、７Ｂの酸化を防ぐ作用がある。これによりはんだ付け性の劣化を抑制する効果が得られる。
【００４９】
開孔部９を作成する工程において第１のＳｎ層１１の厚みは、不均一な厚みであることが好ましく、さらには平均厚みを０．０５μｍ以上０．４μｍ以下とすることが好ましい。これは、めっき層のわずかな表面の粗さの影響によって第１のＳｎ層１１が不均一になりやすいためである。このようにして得られた不均一な厚みの第１のＳｎ層１１は、第２のＳｎ層１２を不均一に成長させるという作用がある。これにより開孔部９をもったＳｎ層８Ａ、８Ｂが形成されるという効果が得られる。
【００５０】
第１のＳｎ層１１は、バレルめっき法や無電解めっき法にかえて、スパッタリング法、真空蒸着法などの方法で形成することができる。このとき、レジストなどのマスキング方法を用いて、選択的にＮｉめっき層７Ａ、７Ｂの表面に底部１０を形成することができる。
【００５１】
以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５２】
実施例試料の被処理物として、セラミック層と内部電極を備えるセラミック素体と、外部電極層としてＣｕとを備える積層セラミックコンデンサ１００５Ｍ（長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）と、縦５ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのＣｕ板を使用した。
【００５３】
積層セラミックコンデンサとＣｕ板は、いずれも同じ条件でＮｉめっき層およびＳｎ層を形成し、積層セラミックコンデンサで電気特性であるＩＲ特性を測定し、Ｃｕ板でＮｉめっき層中に吸蔵された水素を測定した。
【００５４】
実施例試料の被処理物は、イソプロパノールに浸漬し１分超音波洗浄した後、１分間水洗をおこなった。
【００５５】
次に脱脂液（奥野製薬社製：ＩＣＰクリーンＳＣ）中に浸漬し水洗した。脱脂によって表面が洗浄される。さらにＰｄ触媒液（奥野製薬社製：ＮＮＰアクセラ）中に３０℃、２分浸漬しＰｄ触媒を付与した後、１分間水洗をおこなった。余分な触媒を除去するため除去液（奥野製薬社製；ポストディップ）中に３５℃、２分浸漬し水洗した。
【００５６】
次に無電解Ｎｉめっき液（奥野製薬工業（株）製：ＩＣＰニコロンＳＯＦ）中に８５℃、３０分浸漬し無電解Ｎｉめっきを行い、さらに蒸留水で洗浄した。平均３．０μｍのＮｉめっき層を形成した。
【００５７】
次にＮｉめっき層上に底部を形成するため、無電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、Ｎｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成した。第１のＳｎ層を形成するための無電解Ｓｎめっきの時間は、１０分、２０分、３０分、４０分とし、底部の厚みの異なる実施例試料を作製した。無電解Ｓｎめっき法にて形成した第１のＳｎ層は、Ｎｉめっき層の表面粗さや還元剤に対する活性度の違いによって厚さが不均一になり、一部不連続なところも観察された。引き続き、無電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、上記底部上に、開孔部を備えるＳｎ層を形成した。１分間水洗を行った後、２００℃で１時間乾燥した。バレルめっきによって第１のＳｎ層は、厚みやその表面が不均一になり、開孔部が形成されやすくなっていると考えられる。めっきの時間を変えることでＳｎ層の厚みの異なる実施例１から４とした。
【００５８】
Ｓｎ層の厚みは、蛍光Ｘ線膜厚計（セイコーインスツル株式会社、ＳＦＴ−９４００）により測定し、実施例試料表面の任意の箇所を５点測定し平均値を求めた。
【００５９】
底部の厚みは、実施例試料の断面を鏡面研磨して走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ、ＳＦＴ−３４００Ｎ）により１００００倍の倍率で観察し、任意の開孔部５点の測定から平均値を求めた。
【００６０】
開孔部の数は、走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ、ＳＦＴ−３４００Ｎ）により２０００倍の倍率で観察し、実施試料表面の任意の箇所の観察画像５点を測定しその平均数値を求めた。
【００６１】
Ｎｉめっき層に含まれる水素量は、Ｃｕ板の実施例試料を昇温脱離ガス分析法で評価した。測定装置は、電子科学株式会社製（ＷＡ１０００Ｓ／Ｗ）を用いた。１５０℃から２００℃を昇温速度：２０℃／ｍｉｎで加熱し、その間の水素量をＮｉめっき層に含まれる水素量として測定した。測定結果からＣｕ板の単位重量あたりの水素量が４．０×１０−１０ｎｇ／ｇ以上のものを◎とし、２．６×１０−１０ｎｇ／ｇ以上４．０×１０−１０ｎｇ／ｇ未満のものを○とし、２．６×１０−１０ｎｇ／ｇ未満のものを×とした。２．６×１０−１０ｎｇ／ｇ未満の試料は、熱処理によって水素が十分に抜けず、残った水素によって電子部品のＩＲ特性が劣化するため×とした。
【００６２】
はんだ付け性の評価には、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ鉛フリーはんだ（千住金属工業株式会社製：Ｍ７０５）を用いた。非活性ロジンフラックスに浸漬後、２４５±２℃のはんだ槽に３秒浸漬した後、新しいはんだで覆われている面積を求めた。９５％以上の面積がはんだに濡れているものを◎とし、９０％以上９５％未満のものを○、９０％未満のものを×とした。面積９０％以上あれば十分な接合強度が得られ、９５％以上あることでさらに優れた接合強度を持った電子部品が得られる。
【００６３】
これら得られた実施例１から４の結果を表１に示す。
【００６４】
またＮｉめっき層を形成するまでは実施例１から４と同じ方法で行い、次にＮｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成するため、電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、Ｎｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成した。電解Ｓｎめっき法にて形成された第１のＳｎ層は、Ｎｉめっき層の表面粗さの影響によって厚みが不均一になっていた。さらに、電解Ｓｎめっきの時間は全て４０分とし、電流値を変えて底部となる第１のＳｎ層の厚みの異なる試料を作製した。引き続き、無電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、上記第１のＳｎ層上に、第２のＳｎ層１２を形成した。１分間水洗を行った後、２００℃で１時間乾燥した。めっきの時間を変えることでＳｎ層の厚みの異なる実施例試料を作製した。この方法により実施例５から７を実施し、実施例１から４と同じ評価を行った。結果を表１に示す。
【００６５】
またＮｉめっき層を形成するまでは実施例１から４と同じ方法で行い、次にＮｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成するため、Ｓｎをターゲットとして用いたスパッタリング法にてＮｉめっき層上に第１のＳｎ層を形成した。スパッタリング法にて形成された第１のＳｎ層は、Ｎｉめっき層の表面粗さの影響によって厚みが不均一になっていた。引き続き、無電解Ｓｎめっき法にてバレルめっきを行い、上記底部上に、第２のＳｎ層１２を形成した。１分間水洗を行った後、２００℃で１時間乾燥した。めっきの時間を変えることでＳｎ層の厚みの異なる実施例を作製した。この方法により実施例８から９を実施し、実施例１から４と同じ評価を行った。結果を表１に示す。
【００６６】
また比較のため、市販されている光沢剤を添加した電解Ｓｎめっき液を用い、電解Ｓｎめっき法によるバレルめっきによって、Ｓｎめっき層を有する試料を作製した。Ｎｉめっき層を形成するまでは実施例１から４と同じ処理を施した。次に電解Ｓｎめっき法で、Ｓｎめっき層の緻密性を向上させるための光沢剤を含む電解Ｓｎめっき液を使用し、バレルめっきによってＳｎめっき層を形成し、１分間水洗を行った後、２００℃で１時間乾燥し、比較実施例１を実施した。得られたＳｎめっき層は光沢が有り、開孔部は観察されなかった。実施例１から４と同じ評価を行った。結果を表１に示す。
【００６７】
実施例１から９では、いずれもＮｉめっき層上に設けられるＳｎを主成分とするＳｎ層に底部を有する開孔部が確認された。そのうち、図４は、実施例１のＳｎ層の表面状態を示す、走査型電子顕微鏡の開孔部を有するＳｎ層の観察結果である。
【００６８】
図５は、実施例１の開孔部の断面を示す走査型電子顕微鏡の観察結果である。開孔部は、内部においてＮｉめっき層表面が、底部で覆われており、開孔径がＳｎ層の表面の開孔径より小さくなっていることが観察された。
【００６９】
【表１】
【００７０】
実施例１から９では、開孔部を有するＳｎ層は水素が抜けやすいことが確認された。特に底部の厚みが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下、開孔数が３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下の場合は、水素が抜けやすく、且つはんだ付け性に優れている。
【００７１】
一方、比較実施例１では、開孔部が形成されなかったために、はんだ付け性に優れるが水素が抜け難い。このことからも、緻密な粒界をもつＳｎ層は、はんだ付け性に優れるが、水素が抜け難いことが確認された。
【００７２】
電子部品としての電気特性であるＩＲ特性については、実施例試料の被処理物である外部電極層を備えるセラミックコンデンサの特性を初期値として、Ｓｎ層まで付与した後の特性と比較し、１０分の１以内の低下に抑制されたものを特性劣化に抑制の効果があったと判断した。実施例１から９では、いずれもＩＲ特性の変化が１０分の１以内の低下に抑制されていた。
【００７３】
これらによって、実施例１から９では、はんだ付け性に優れ、ＩＲ特性が良好であることがわかる。これは、底部によりＮｉめっき層の酸化が抑制され、Ｎｉめっき層に吸蔵された水素が乾燥時に開孔部から抜けたためである。
【００７４】
一方、比較実施例１では、はんだ付け性に優れるが、ＩＲ特性の劣化が大きい。比較実施１では、緻密なＳｎめっき層がＮｉめっき層の酸化を抑制するためはんだ付け性に優れる。しかし、開孔部を有さないため、Ｎｉめっき層に吸蔵された水素が抜けにくく、ＩＲ特性が劣化したと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る開孔部と底部を有した電子部品は、水素が抜けやすく、Ｎｉめっき層が酸化しにくい。このためＩＲ特性が劣化しにくく、且つはんだ濡れ性に優れた電子部品を提供することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 電子部品
２Ａ、２Ｂ 外部端子電極
３ 内部電極
４ セラミック素体
５ セラミック層
６Ａ、６Ｂ 外部電極層
７Ａ、７Ｂ Ｎｉめっき層
８Ａ、８Ｂ Ｓｎ層
９ 開孔部
１０ 底部
１１ 第１のＳｎ層
１２ 第２のＳｎ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と、内部電極と、前記内部電極と電気的に接続される外部電極層を有する電子部品において、前記外部電極層上に設けられるＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層上に設けられるＳｎを主成分とするＳｎ層と、を備え、前記Ｓｎ層は底部を有する開孔部を備えることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記底部は、厚みが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記開孔部の数は、３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記開孔部の底部の径は、前記Ｓｎ層の表面の開孔径より小さいことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の電子部品。
【請求項１】
セラミック層と、内部電極と、前記内部電極と電気的に接続される外部電極層を有する電子部品において、前記外部電極層上に設けられるＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層上に設けられるＳｎを主成分とするＳｎ層と、を備え、前記Ｓｎ層は底部を有する開孔部を備えることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記底部は、厚みが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記開孔部の数は、３０００個／ｍｍ２以上３９０００個／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記開孔部の底部の径は、前記Ｓｎ層の表面の開孔径より小さいことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の電子部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１０２３９（Ｐ２０１３−１１０２３９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３５５８（Ｐ２０１１−２５３５５８）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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