(57)【要約】【課題】信頼性が高い金属粒子接合を有するセラミック電子部品及びその製造方法を提供する。【解決手段】セラミック電子部品１は、セラミック素体１０と、外部電極１４，１５と、金属端子１６，１７とを備えている。外部電極１４，１５は、セラミック素体１０の表面に形成されている。外部電極１４，１５は、焼結金属を含む。金属端子１６，１７は、外部電極１４，１５に電気的に接続されている。金属端子１６，１７中の金属が外部電極１４，１５中に拡散することにより外部電極１４，１５と金属端子１６，１７とが直接拡散接合されている。【選択図】図２
2010016326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック素体と、
前記セラミック素体の表面に形成され、焼結金属を含む外部電極と、
前記外部電極に電気的に接続された金属端子と、
を備え、
前記金属端子中の金属が前記外部電極中に拡散することにより前記外部電極と前記金属端子とが直接拡散接合されている、セラミック電子部品。
【請求項２】
前記金属端子は、端子本体と、前記端子本体の上に形成されためっき膜とを有し、
前記端子本体中の金属と、前記めっき膜中の金属との両方が前記外部電極中に拡散することにより前記外部電極と前記金属端子とが直接拡散接合されている、請求項１に記載のセラミック電子部品。
【請求項３】
前記めっき膜は、前記端子本体の上に形成された下層めっき膜と、前記下層めっき膜の上に形成された上層めっき膜とを含む、請求項２に記載のセラミック電子部品。
【請求項４】
前記端子本体及び前記下層めっき膜のそれぞれは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなり、
前記上層めっき膜は、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなる、請求項３に記載のセラミック電子部品。
【請求項５】
前記外部電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなる、請求項３または４に記載のセラミック電子部品。
【請求項６】
前記外部電極の外表面の露出部分を被覆する防錆膜をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
【請求項７】
前記外部電極と前記金属端子とは、複数箇所において拡散接合されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
【請求項８】
前記金属端子は、外部電極に拡散接合され、相互に平行に配置された線条の端子部を複数有する、請求項７に記載のセラミック電子部品。
【請求項９】
前記セラミック素体は、互いに対向する第１の端面及び第２の端面を有し、
前記外部電極は、前記第１の端面を覆う第１の外部電極と、前記第２の端面を覆う第２の外部電極とを含み、
前記金属端子は、前記第１の外部電極に電気的に接続された第１の金属端子と、前記第２の外部電極に電気的に接続された第２の金属端子とを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
【請求項１０】
前記外部電極の表面はめっき膜により覆われていない、請求項１〜９のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のセラミック電子部品の製造方法であって、
前記外部電極と前記金属端子とを接触させた状態で加熱することにより、前記金属端子中の金属を前記外部電極中に拡散させることにより前記外部電極と前記金属端子とを直接拡散接合させる、セラミック電子部品の製造方法。
【請求項１２】
前記外部電極と前記金属端子とを接触させた状態で加熱し、拡散接合するにあたり、前記金属端子に拡散接合用端子を当接させ、複数回通電する、請求項１１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項１３】
前記複数回の通電の内、最初の通電時に、前記セラミック素体のクラックが生じない温度範囲に前記金属端子を加熱する、請求項１２に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック電子部品、特に、外部電極と、外部電極に電気的に接続された金属端子を有するセラミック電子部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品は、実装時や使用時に機械的応力が加わりやすい環境におかれる場合が多い。例えば、セラミック電子部品が実装された配線基板がたわむことによってセラミック電子部品に応力が加わったり、配線基板の温度が変化し、配線基板の体積が変化することによってセラミック電子部品に応力が加わったりすることがある。このように、セラミック電子部品に応力が加わると、セラミック素体に割れやクラックが発生する場合がある。このような問題に鑑み、例えば特許文献１では、セラミックコンデンサ素子の外部電極に、鉛を８０％以上９８％未満の割合で含むはんだを用いて金属端子を接合する方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、近年、欧州のＲｏＨＳ指令などに代表されるように、電子機器類に対する有害物質規制が急速に進んでおり、鉛を含有するはんだの使用が困難になってきている。これに鑑み、例えば特許文献２では、電子部品の端部電極と金属端子との接合にＳｎ−Ｓｂ系高温はんだを用いることが提案されている。
【特許文献１】特開平４−２５９２０５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されているように、はんだを用いて外部電極と金属端子とをはんだ接合させる場合、基板実装する際のリフロー耐熱性が不十分であったり、高温環境下や熱衝撃サイクル環境下において、はんだ自体が劣化したり、接合界面に金属間化学物が生成し劣化することによって、接合信頼性が低下する問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、信頼性が高い金属端子接合を有するセラミック電子部品及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るセラミック電子部品は、セラミック素体と、外部電極と、金属端子とを備えている。外部電極は、セラミック素体の表面に形成されている。外部電極は、焼結金属を含む。金属端子は、外部電極に電気的に接続されている。本発明に係るセラミック電子部品では、金属端子中の金属が外部電極中に拡散することにより外部電極と金属端子とが直接拡散接合されている。
【０００７】
本発明のある特定の局面では、金属端子は、端子本体と、端子本体の上に形成されためっき膜とを有し、端子本体中の金属と、めっき膜中の金属との両方が外部電極中に拡散することにより外部電極と金属端子とが直接拡散接合されている。
【０００８】
本発明の他の特定の局面では、めっき膜は、端子本体の上に形成された下層めっき膜と、下層めっき膜の上に形成された上層めっき膜とを含む。
【０００９】
本発明の別の特定の局面では、端子本体及び下層めっき膜のそれぞれは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなり、上層めっき膜は、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなる。
【００１０】
本発明のさらに他の特定の局面では、外部電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなる。
【００１１】
本発明のさらに別の特定の局面では、セラミック電子部品は、外部電極の外表面の露出部分を被覆する防錆膜をさらに備えている。
【００１２】
本発明のまた他の特定の局面では、外部電極と金属端子とは、複数箇所において拡散接合されている。
【００１３】
本発明のまた他の特定の局面では、金属端子は、外部電極に拡散接合され、相互に平行に配置された線条の端子部を複数有する。
【００１４】
本発明のまたさらに他の特定の局面では、セラミック素体は、互いに対向する第１の端面及び第２の端面を有し、外部電極は、第１の端面を覆う第１の外部電極と、第２の端面を覆う第２の外部電極とを含み、金属端子は、第１の外部電極に電気的に接続された第１の金属端子と、第２の外部電極に電気的に接続された第２の金属端子とを含む。
【００１５】
本発明のまたさらに別の特定の局面では、外部電極の表面はめっき膜により覆われていない。
【００１６】
本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、上記本発明に係るセラミック電子部品の製造方法に関する。本発明に係るセラミック電子部品の製造方法では、外部電極と金属端子とを接触させた状態で加熱することにより、金属端子中の金属を外部電極中に拡散させることにより、外部電極と金属端子とを直接拡散接合させる。
【００１７】
本発明に係るセラミック電子部品の製造方法のある特定の局面では、前記外部電極と前記金属端子とを接触させた状態で加熱し、拡散接合するにあたり、前記金属端子に拡散接合用端子を当接させ、複数回通電する。好ましくは、前記複数回の通電の内、最初の通電時に、前記セラミック素体のクラックが生じない温度範囲に前記金属端子を加熱する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るセラミック電子部品では、金属端子中の金属が外部電極中に拡散することにより外部電極と金属端子とが直接拡散接合されているため、耐熱性や信頼性に優れる金属端子接合が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１及び図２に示すように、セラミック電子部品１は、セラミック素子２と、一対の金属端子１６，１７とを備えている。セラミック素子２は、Ｒ面取りされた直方体状のセラミック素体１０を備えている。図２に示すように、セラミック素体１０は、積層された複数のセラミック層１１と、その誘電体層の間に配置された略矩形状の複数の第１の内部電極１２及び複数の第２の内部電極１３とを有する。
【００２１】
セラミック層１１は、適宜のセラミックを用いて形成されている。例えばセラミック電子部品１がコンデンサである場合は、セラミック層１１は、ＢａＴｉＯ３系セラミックなどの誘電体セラミックを用いて形成される。例えばセラミック電子部品１が圧電部品である場合は、ＰＺＴ系セラミックなどの圧電体セラミックを用いて形成される。例えばセラミック電子部品１がサーミスタである場合は、スピネル系セラミックなどの半導体セラミックを用いて形成される。
【００２２】
複数の第１の内部電極１２と複数の第２の内部電極１３とは、交互に積層されている。複数の第１の内部電極１２の一部と複数の第２の内部電極１３の一部とは、第１及び第２の内部電極１２，１３の積層方向において相互に重なっている。第１の内部電極１２と第２の内部電極１３との間のそれぞれには、セラミック層１１が配置されている。
【００２３】
第１及び第２の内部電極１２，１３のそれぞれの材質は、セラミック電子部品１に求められる特性、セラミック層１１の種類などに応じて適宜選択される。第１及び第２の内部電極１２，１３のそれぞれは、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ等の金属、または例えばＡｇ−Ｐｄ合金などの合金等により形成される。
【００２４】
図２及び図４に示すように、第１の内部電極１２は、セラミック素体１０の第１の端面１０ａに引き出されている。第１の端面１０ａには、第１の外部電極１４が形成されている。具体的には、第１の外部電極１４は、第１の端面１０ａを覆うように形成されている。第１の内部電極１２は、この第１の外部電極１４に電気的に接続されている。
【００２５】
図２及び図３に示すように、第２の内部電極１３は、セラミック素体１０の第２の端面１０ｂに引き出されている。第２の端面１０ｂには、第２の外部電極１５が形成されている。具体的には、第２の外部電極１５は、第２の端面１０ｂを覆うように形成されている。第２の内部電極１３は、この第２の外部電極１５に電気的に接続されている。
【００２６】
本実施形態では、第１及び第２の外部電極１４，１５のそれぞれは、焼結金属とガラスとを含む。具体的には、第１及び第２の外部電極１４，１５のそれぞれは、焼結金属としてＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ等の金属と、ガラスとを含む。言い換えれば、第１及び第２の外部電極１４，１５のそれぞれは、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ等の金属、またはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金（例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金）の粉体と、ガラス粉末との混合物が焼結されてなるものである。第１及び第２の外部電極１４，１５のそれぞれの上には、めっき膜等は形成されていない。このため、第１及び第２の外部電極１４，１５の表面には、焼結金属が露出している。
【００２７】
なお、ガラスは、第１及び第２の外部電極１４，１５とセラミック素体１０との接合性を高める目的や、第１及び第２の外部電極１４，１５のシール性を高める目的で第１及び第２の外部電極１４，１５に添加される。但し、ガラスは、本発明において必須成分ではなく、第１及び第２の外部電極１４，１５のそれぞれは、例えば、実質的に焼結金属のみからなるものであってもよい。
【００２８】
図１及び図２に示すように、第１の外部電極１４には、第１の金属端子１６が接合されている。第１の金属端子１６は、略Ｌ字状に形成されている。第１の金属端子１６は、第１の外部電極１４に接合される接合部１６ａと、図示しない実装基板に実装される実装部１６ｂとを備えている。
【００２９】
第２の外部電極１５には、第２の金属端子１７が接合されている。第２の金属端子１７は、略Ｌ字状に形成されている。図２に示すように、第２の金属端子１７は、第２の外部電極１５に接合される接合部１７ａと、図示しない実装基板に実装される実装部１７ｂとを備えている。
【００３０】
第１及び第２の金属端子１６，１７のそれぞれは、端子本体１８ａ、１８ｂと、めっき膜１９ａ、１９ｂとを備えている。めっき膜１９ａ、１９ｂは、端子本体１８ａ、１８ｂの上に形成されている。このめっき膜１９ａによって、端子本体１８ａ、１８ｂの露出部分が覆われている。
【００３１】
めっき膜１９ａ、１９ｂのそれぞれは、下層めっき膜２０ａ、２０ｂと、上層めっき膜２１ａ、２１ｂとを有する。下層めっき膜２０ａ、２０ｂは、端子本体１８ａ、１８ｂの上に形成されている。上層めっき膜２１ａ、２１ｂは、下層めっき膜２０ａ、２０ｂの上に形成されている。なお、下層めっき膜２０ａ、２０ｂ及び上層めっき膜２１ａ、２１ｂのそれぞれは、複数のめっき膜により構成されていてもよい。
【００３２】
端子本体１８ａ、１８ｂの厚みは、０．１〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。下層めっき膜２０ａ、２０ｂの厚みは、１．０〜５．０μｍ程度であることが好ましい。上層めっき膜２１ａ、２１ｂの厚みは、１．０〜５．０μｍ程度であることが好ましい。
【００３３】
本実施形態では、端子本体１８ａ、１８ｂ及び下層めっき膜２０ａ、２０ｂのそれぞれは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなる。端子本体１８ａ、１８ｂ及び下層めっき膜２０ａ、２０ｂのそれぞれは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなることが好ましい。具体的には、例えば、端子本体１８ａ、１８ｂの母材をＦｅ−４２Ｎｉ合金やＦｅ−１８Ｃｒ合金とする。
【００３４】
端子本体１８ａ、１８ｂ及び下層めっき膜２０ａ、２０ｂのそれぞれを、高融点のＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金により形成することにより、第１及び第２の外部電極１４，１５の耐熱性を向上させることができる。
【００３５】
上層めっき膜２１ａ、２１ｂは、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなる。上層めっき膜２１ａ、２１ｂは、ＳｎまたはＳｎを主成分として含む合金からなることが好ましい。
【００３６】
上層めっき膜２１ａ、２１ｂを、ＳｎまたはＳｎを主成分として含む合金により形成することにより、第１及び第２の金属端子１６，１７から第１及び第２の外部電極１４，１５への金属の拡散を促進させることができる。
【００３７】
図５は、第１の外部電極１４と第１の金属端子１６との接合状態を表す模式的断面図である。図５に示すように、本実施形態では、第１の外部電極１４と第１の金属端子１６とは、第１の金属端子１６中の金属Ｍ１〜Ｍ３が第１の外部電極１４中に原子レベルで拡散することにより直接拡散接合されている。同様に、第２の外部電極１５と第２の金属端子１７とは、第２の金属端子１７中の金属Ｍ１〜Ｍ３が第２の外部電極１５中に原子レベルで拡散することにより直接拡散接合されている。具体的には、端子本体１８ａ、１８ｂ中の金属と、めっき膜１９ａ、１９ｂ中の金属との両方が第１及び第２の外部電極１４，１５中に拡散することにより第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７とが直接拡散接合されている。
【００３８】
なお、図５は、模式図であり、第１の外部電極１４中に拡散している金属の種類は３種類に限定されない。また、図５中の「Ｇ」はガラスを表す。
【００３９】
次に、セラミック電子部品１の製造工程について詳細に説明する。
【００４０】
まず、セラミックグリーンシート、第１及び第２の内部電極１２，１３を形成するための内部電極形成用導電性ペースト、及び第１及び第２の外部電極１４，１５を形成するための外部電極形成用導電性ペーストを準備する。なお、セラミックグリーンシート、内部電極形成用導電性ペースト及び外部電極形成用導電性ペーストに含まれる有機バインダや有機溶剤としては、公知の有機バインダや有機溶剤を用いることができる。
【００４１】
次に、セラミックグリーンシート上に内部電極形成用導電性ペーストを印刷することにより内部電極パターンを形成する。なお、内部電極形成用導電性ペーストは、例えばスクリーン印刷法などの公知の方法により印刷することができる。
【００４２】
次に、内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所定枚数積層し、その上下に内部電極パターンが形成されていないセラミックグリーンシートを積層することにより、マザー積層体を形成する。必要に応じて、例えば静水圧プレス法などによりマザー積層体を圧着させてもよい。
【００４３】
次に、マザー積層体を所定の形状寸法に切断し、生のセラミック積層体を得る。得られた生のセラミック積層体を焼成する。生のセラミック積層体の焼成温度は、セラミックや内部電極形成用導電性ペーストなどの種類によって適宜設定される。生のセラミック積層体の焼成温度は、具体的には、例えば、９００〜１３００℃程度に設定される。
【００４４】
次に、焼成されたセラミック積層体の両端面に外部電極形成用導電性ペーストを塗布し、焼成することにより、第１及び第２の外部電極１４，１５を形成する。外部電極形成用導電性ペーストの焼成温度は、外部電極形成用導電性ペーストの種類によって適宜設定される。外部電極形成用導電性ペーストの焼成温度は、具体的には、例えば、７００〜９００℃程度に設定される。なお、外部電極形成用導電性ペーストの焼成及び上記生のセラミック積層体の焼成は、例えば、大気中、Ｎ２雰囲気中、水蒸気＋Ｎ２雰囲気中などにおいて行われる。
【００４５】
次に、第１及び第２の外部電極１４，１５に第１及び第２の金属端子１６，１７を拡散接合させる。具体的には、図６に示すように、第１の外部電極１４と第１の金属端子１６とを接触させつつ、一対の接合端子（溶接棒）２５ａ、２５ｂを第１の金属端子１６に押し当てた状態で、一対の接合端子２５ａ、２５ｂ間に電流を流す。これにより、接合端子２５ａ、２５ｂの先端部、第１の金属端子１６及び第１の外部電極１４が加熱される。ここで、本実施形態では、第１の外部電極１４は、焼結金属を含み、金属粒子間に隙間を有する。この金属粒子間の隙間にはガラスが充填されている。このため、接合端子２５ａ、２５ｂの先端部、第１の金属端子１６及び第１の外部電極１４が加熱されることにより、この第１の外部電極１４の金属粒子への第１の金属端子１６中の金属の拡散が促進される。その結果、第１の金属端子１６と第１の外部電極１４とが拡散接合される。
【００４６】
同様に、第２の外部電極１５と第２の金属端子１７とを接触させつつ、一対の接合端子（溶接棒）２５ａ、２５ｂを第２の金属端子１７に押し当てた状態で、一対の接合端子２５ａ、２５ｂ間に電流を流す。これにより、接合端子２５ａ、２５ｂの先端部、第２の金属端子１７及び第２の外部電極１５が加熱され、第２の金属端子１７中の金属が第２の外部電極１５へと拡散する。その結果、第２の外部電極１５と第２の金属端子１７とが拡散接合される。
【００４７】
なお、接合端子２５ａ、２５ｂの材質は、特に限定されない。接合端子２５ａ、２５ｂは、例えばタングステン製であってもよい。第１及び第２の金属端子１６，１７の接合条件は、第１及び第２の金属端子１６，１７や第１及び第２の外部電極１４，１５の材質などに応じて適宜設定される。本実施形態では、第１及び第２の金属端子１６，１７の拡散接合は、一般的には、最大電流：２００〜８００Ａ程度、通電時間：３００〜１０００ｍｓｅｃ程度、加圧力：３０〜５０Ｎ程度、接合部近傍の最高温度：７００〜９００℃程度の条件で行われる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態では、第１及び第２の金属端子１６，１７が第１及び第２の外部電極１４，１５に直接拡散接合されている。このため、上記特許文献２に開示されているようにはんだを用いて接合させた場合とは異なり、接合部にはんだ及びはんだとの接合界面が存在しないため、高温環境下や熱衝撃サイクル環境下において、はんだ自体の劣化や、接合界面に金属間化学物の生成することによる接合部の劣化が発生せず、高い信頼性を有するセラミック電子部品を提供することが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、はんだを別途準備する必要がない。このため、セラミック電子部品１の材料費を低減でき、かつ、セラミック電子部品１の製造工程を簡略化することができる。
【００５０】
さらに、本実施形態のように、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５とを直接拡散接合させることによって、特許文献２に開示されているように鉛を含有しない高温はんだを用いた場合とは異なり、セラミック電子部品１の耐熱性及び熱衝撃耐性を高めることができる。
【００５１】
本実施形態では、端子本体１８ａ、１８ｂの上にめっき膜１９ａ、１９ｂが形成されている。このため、第１及び第２の金属端子１６，１７から第１及び第２の外部電極１４，１５への金属の拡散を促進させることができる。また、端子本体１８ａ、１８ｂの上にめっき膜１９ａ、１９ｂを形成することにより、実装基板に対するセラミック電子部品１の実装性を向上させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、セラミック素体１０の内部に第１及び第２の内部電極１２，１３が形成されている場合について説明した。但し、本発明において、第１及び第２の内部電極１２，１３は必須の構成要件ではない。セラミック素体１０は、内部に電極が形成されていない一体のセラミックからなるものであってもよい。
【００５３】
以下、本発明のさらなる実施形態及び変形例について説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００５４】
（第１の変形例）
上記第１の実施形態では、図６に示すように、一対の接合端子２５ａ、２５ｂを用いて第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７とを拡散接合させる例について説明した。但し、第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７との拡散接合に使用される接合端子は、上記一対の接合端子２５ａ、２５ｂに限定されない。
【００５５】
例えば、図７に示すように、抵抗部２６を備えた接合端子２７を用いて、第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７とを拡散接合させてもよい。具体的には、接合端子２７は、第１の端子部２８ａと、第２の端子部２８ｂとを備えている。第１の端子部２８ａの先端部と、第２の端子部２８ｂの先端部とは、抵抗部２６によって接続されている。このため、第１の端子部２８ａと第２の端子部２８ｂとの間に電流が流れると、抵抗部２６が抵抗体として機能し、発熱する。
【００５６】
この抵抗部２６を第１の金属端子１６に接触させて第１及び第２の端子部２８ａ、２８ｂ間に電流を流すことにより、抵抗部２６と共に、第１の金属端子１６及び第１の外部電極１４を加熱、拡散接合させることができる。
【００５７】
接合端子２７は、上記第１の実施形態の接合端子２５ａ、２５ｂと同様に、例えば、タングステン製とすることができる。
【００５８】
本変形例の場合、第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７との拡散接合は、一般的には、最大電流：１２００〜２０００Ａ程度、通電時間：５００〜１５００ｍｓｅｃ程度、加圧力：６０〜１００Ｎ程度、接合部近傍の最高温度：７００〜９００℃程度の条件で行われる。
【００５９】
（第２の実施形態）
図８に示すように、第１の金属端子１６と第１の外部電極１４とを複数の接合部分Ｃにおいて接合してもよい。同様に、第２の金属端子１７と第２の外部電極１５とを複数の接合部分Ｃにおいて接合してもよい。具体的には、本実施形態では、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５とは、それぞれ２つの接合部分Ｃで接合されている。
【００６０】
第１の金属端子１６と第１の外部電極１４とを２つの接合部分Ｃで接合させる場合、例えば、図９に示す接合端子２９を用いて第１の金属端子１６と第１の外部電極１４とを接合させることができる。接合端子２９は、第１及び第２の端子部２８ａ、２８ｂと、第１及び第２の抵抗部３０ａ、３０ｂと、接続部３１とを備えている。第１の金属端子１６と第１の外部電極１４とを接合させる際には、第１及び第２の抵抗部３０ａ、３０ｂが第１の金属端子１６に押し当てられる。その状態で第１及び第２の端子部２８ａ、２８ｂの間に電流が流されることにより、抵抗部３０ａ、３０ｂが発熱する。その結果、接合部分Ｃにおいて、第１の金属端子１６と第１の外部電極１４とが加熱され、拡散接合される。
【００６１】
本実施形態のように、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５との接合部分Ｃを複数設けることにより、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５との接合時や、接合後の冷却時においてセラミック素体１０などにおいて発生する応力を分散させることができる。このため、セラミック素体１０などにクラックが発生することを効果的に抑制することができる。
【００６２】
なお、図８，１０，１２にハッチングを施した領域は、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５との接合部分及び金属端子表面の圧痕を表すものであり、部材の断面を表すものではない。
【００６３】
（第３及び第４の実施形態）
図１０は、第３の実施形態におけるセラミック電子部品１の側面図である。図１０に示すように、第１の金属端子１６は、相互に平行に配置された線条の端子部３２を複数備えている。図示は省略するが、本実施形態では、第２の金属端子１７も、第１の金属端子１６と同様に、相互に平行に配置された線条の２つの端子部３２を備えている。そして、第１及び第２の金属端子１６，１７の各端子部３２の先端部が、第１及び第２の外部電極１４，１５に拡散接合されている。
【００６４】
このように、第１及び第２の金属端子１６，１７に複数の端子部３２を設けることにより、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５との接合時や、接合後の冷却時においてセラミック素体１０などで発生する応力を分散させることができる。このため、セラミック素体１０などにクラックが発生することを効果的に抑制することができる。
【００６５】
なお、第３の実施形態における第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５との拡散接合方法は特に限定されない。例えば、図１１に示すように、接合端子２７を用いて、第３の実施形態における第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５との拡散接合を行うことができる。
【００６６】
第１及び第２の金属端子１６，１７が有する端子部３２の数量は、２つに限定されない。例えば、図１２に示すように、端子部３２を３つ設けてもよい。図１２に示す例では、接合部分Ｃが４つ設けられているため、接合時や冷却時においてセラミック素体１０などで発生する応力をより効果的に分散させることができる。このため、セラミック素体１０などにクラックが発生することをより効果的に抑制することができる。
【００６７】
なお、第４の実施形態における第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５との拡散接合方法は特に限定されない。例えば、図１３に示すように、一対の接合端子２５ａ、２５ｂを用いて、第４の実施形態における第１の金属端子１６と第１の外部電極１４との拡散接合を行うことができる。この場合、外側に位置する端子部３２と第１の外部電極１４との拡散接合は、第１及び第２の接合端子２５ａ、２５ｂの発熱によって行われる。
【００６８】
（第２の変形例）
図１４は、第２の変形例におけるセラミック電子部品の断面図である。図１４に示すように、第１及び第２の外部電極１４，１５の外表面の露出部分を被覆する防錆膜３５をさらに設けてもよい。そうすることにより、第１及び第２の金属端子１６，１７の酸化を抑制することができる。
【００６９】
防錆膜３５は、特に限定されない。防錆膜３５は、例えば、イミダゾール系またはベンゾトリアゾール系の有機被膜、Ｓｎめっき膜などのめっき膜などであってもよい。
【００７０】
（第３の変形例）
金属端子１６，１７と外部電極１４，１５との拡散接合における熱源は特に限定されない。例えば、金属端子１６，１７を外部電極１４，１５に接触させた状態で、金属端子側からレーザー光を照射させてもよい。その場合は、外部電極１４，１５が溶融してしまわないようレーザーの出力を調整する。
【００７１】
（実験例）
平均粒径が１．８μｍのＣｕ粉末と、平均粒径が２μｍのガラス粉末とが９：１の重量比で混合されたペーストをセラミック素体１０の両端面に塗布し、８８℃で１時間焼成することにより、第１及び第２の外部電極１４，１５を形成した。
【００７２】
厚さ０．１ｍｍのＦｅ−４２Ｎｉ合金製の金属板の上に、厚さ１．０μｍのＮｉめっき膜と、厚さ２．０μｍのＳｎめっき膜とを順次形成し、図１０に示す形状の第１及び第２の金属端子１６，１７を作製した。
【００７３】
次に、第１の外部電極１４と第１の金属端子１６と、並びに第２の外部電極１５と第２の金属端子１７とをそれぞれ当接させ、加圧力４０Ｎで押し当てた状態で、最大電流２８０Ａ、通電時間６００ｍｓｅｃの条件で拡散接合させた。
【００７４】
また、比較例として、上記第１の外部電極１４と第１の金属端子１６と、並びに第２の外部電極１５と第２の金属端子１７とをそれぞれＳｎ−０．７Ｃｕはんだを用いてはんだ接合した。
【００７５】
上記拡散接合されたセラミック電子部品と、はんだ接合されたセラミック電子部品とのそれぞれにおいて、リフロー耐熱試験、高温負荷試験及び熱衝撃サイクル試験を行った。
【００７６】
リフロー耐熱試験は、約２３０℃のリフロー炉にセラミック電子部品を複数回通過させた後に、セラミック素体１０の浮動の有無を目視確認することにより行った。
【００７７】
拡散接合されたセラミック電子部品は、リフロー炉を１０回通過させた場合であってもセラミック素体１０の浮動は確認されなかった。一方、はんだ接合されたセラミック電子部品は、リフロー炉を６回通過させた後にセラミック素体１０の浮動が確認された。この結果から、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５を拡散接合させることにより、はんだ接合させた場合よりも高い耐熱性が得られることがわかる。
【００７８】
高温負荷試験は、セラミック電子部品を１７５℃の雰囲気中に１０００時間放置した後、第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７との接合強度を測定した。また、高温負荷試験前の拡散接合されたセラミック電子部品と、はんだ接合されたセラミック電子部品とについても、第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７との接合強度を測定した。
【００７９】
なお、接合強度の測定は、セラミック電子部品の第１及び第２の金属端子を基板上に固定した状態でセラミック素体の中央部を第１及び第２の金属端子と平行かつ基板と平行な方向に押圧し、第１及び第２の金属端子が外れたときの荷重をプッシュプルゲージ（アイコーエンジニアリング社製  商品名：ＲＸ−１００）を用いて測定し、接合強度とした。
【００８０】
はんだ接合されたセラミック電子部品では、高温負荷試験によって接合強度が６０％低下したのに対して、拡散接合されたセラミック電子部品では、高温負荷試験によって接合強度は１０％しか低下しなかった。この結果からも、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５とを拡散接合させることにより、第１及び第２の金属端子と第１及び第２の外部電極とをはんだ接合させた場合よりも高い耐熱性が得られることがわかる。
【００８１】
熱衝撃サイクル試験は、セラミック電子部品を−５５℃に３０分放置した後に１２５℃に３０分放置するというサイクルを３０００回繰り返した後に、第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７との接合強度を上記手順で測定した。また、熱衝撃サイクル試験前の拡散接合されたセラミック電子部品と、はんだ接合されたセラミック電子部品とについても、第１及び第２の外部電極１４，１５と第１及び第２の金属端子１６，１７との接合強度を上記手順により測定した。
【００８２】
はんだ接合されたセラミック電子部品では、熱衝撃サイクル試験によって接合強度が８０％低下したのに対して、拡散接合されたセラミック電子部品では、熱衝撃サイクル試験による接合強度の低下は測定されなかった。この結果より、第１及び第２の金属端子１６，１７と第１及び第２の外部電極１４，１５を拡散接合させることにより、はんだ接合させた場合よりも高い熱衝撃耐性が得られることがわかる。
【００８３】
上記のように、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法では、外部電極と金属端子とを接触させた状態で加熱することにより、外部電極と金属端子とが拡散接合される。この場合、金属端子に拡散接合用端子を当接させ、複数回通電することが望ましい。これを、図１５〜図２１を参照して説明する。図１５に示すように、前述したセラミック素子２の外部電極１４，１５に、それぞれ、第１，第２の金属端子１６，１７を当接させ、金属端子１６，１７の外側表面から拡散接合用端子４１，４２を当接し、加熱する。それによって、金属端子１６，１７が、外部電極１４，１５に拡散接合される。この拡散接合用端子４１，４２は、図１５では、略図的に示すが、加熱方式に応じた適宜の端子が用いられる。
【００８４】
例えば、図１６に示すように、外部電極１４に金属端子１６が当接されている部分において、金属端子１６の外表面にパルスヒート方式で加熱するための拡散接合用端子４１を当接させてもよい。この場合には、拡散接合用端子４１に、パルス電流が図示の矢印で示すように流れ、金属端子１６が加熱される。
【００８５】
この場合、パルス電流を通電し、加熱すると、それに伴って、金属端子１６や外部電極１４が加熱されるだけでなく、セラミック素体１０も加熱されることになる。図１７は、パルス電流が印加されている時間と、金属端子１６の温度との関係を示す図である。なお、図１７の横軸の一目盛は、０．２秒である。パルス電流を通電するにつれて、金属端子１６の温度が上昇していることがわかる。そして、拡散接合を果たすには、金属端子１６の材料にもよるが、金属端子１６が銅である場合、また外部電極１４が銅である場合には、図示のように４００℃の温度まで加熱する必要がある。それによって、金属端子１６を外部電極１４に拡散接合することができる。
【００８６】
もっとも、図１７に示すように、１度の通電で、常温から４００℃まで金属端子１６を加熱すると、セラミック素体１０においてクラックが生じることがあった。
【００８７】
例えば、図１７に示すように通電した場合、１０個のセラミック素子２において、８個においてセラミック素体１０にクラックが生じた。
【００８８】
これに対して、本願発明者は、常温から４００℃まで１度に加熱せずに、４００℃に至るまでの間に、１度通電を停止し、複数回に分けて通電すれば、クラックの発生を抑制し得ることを見出した。すなわち、図１８に示すように、１回目のパルス電流の通電により、２３０℃まで加熱し、一旦通電を停止し、０．３秒後に再度通電し、４００℃まで金属端子１６の温度を高めた場合には、セラミック素体１０のクラックがほとんど生じないことがわかった。実験によれば、上記セラミック素子１０個あたり、クラックが生じたものはなかった。
【００８９】
図１８に示したように、通電回数を複数回とした場合にセラミック素体１０のクラックが生じ難いのは、一旦２３０℃程度まで加熱され、一定時間加熱を停止することにより、セラミック素体１０内における応力が緩和されることによると考えられる。
【００９０】
従って、本発明においては、金属端子１６，１７を加熱し、拡散接合するにあたり、複数回にわけて通電することが好ましい。
【００９１】
なお、図１８では、通電回数を２回としたが、最高温度に加熱までの通電回数は３回以上であってもよい。
【００９２】
なお、より好ましくは、セラミック素子２を作成した後に、金属端子１６を１度の通電により加熱し、セラミック素体１０におけるクラックが生じやすくなる温度を測定する。測定された温度に至らないように金属端子１６に通電し、次に通電を停止した後に、２回目の通電を開始することが望ましい。このような方法によって、例えば図１８における２３０℃、すなわち通電を一旦停止すべき温度を知ることができる。
【００９３】
また、上記パルスヒート方式の加熱方法に限らず、図１９に示すように、パラレルギャップ方式の加熱方法を用いてもよい。ここでは、一対のプローブ４１ａ，４１ｂを有する拡散接合用端子４１が用いられる。プローブ４１ａ，４１ｂは、所定のギャップを隔てて金属端子１６に接触される。そして、図示の矢印方向に電流を流すことにより、接触抵抗によって金属端子１６が加熱される。このパラレルギャップ方式の加熱方法においても、通電回数を複数回とすることにより、セラミック素体のクラックの発生を抑制することができる。
【００９４】
また、図１７及び図１８に示したように、最高温度に加熱するまでの通電回数を複数回としてもよいが、用いられるセラミック素体１０の組成、金属端子１６及び外部電極１４の材料によっては、最高温度から常温まで温度が下がる降温時に降温速度を下げるように通電してもよい。これを、図２０及び図２１を参照して説明する。
【００９５】
図２０では、図１７の場合とは別の組成のセラミック素体１０を用い、パラレルギャップ方式の加熱方式の加熱方法により、金属端子１６を加熱した。ここでは、常温から図２０のＡ０の時間に通電し、金属端子１６の温度を２００℃まで高め、拡散接合した。通電時間Ａ０は０．２秒である。図２０及び図２１では、横軸の一目盛は０．１秒である。
【００９６】
この場合最高温度である２００℃に達する前に通電を停止した。最高温度後には金属端子１６の温度は自然に低下する。従って、降温速度は比較的速い。この場合、降温期に、セラミック素体の収縮によるクラックが認められることがあった。
【００９７】
これに対して、図２１に示すように、時間Ａ０だけ通電し、図２０の場合と同様に最高温度まで加熱した後、降温期において、期間Ａ１だけ、より小さな電流を流し、降温速度を低くした。この場合には、降温速度が低くなり、従って、降温時の温度勾配が小さくなっている。そのため、収縮によるセラミック素体のクラックは認められなかった。このように、セラミック素体１０の組成や、金属端子１６の材料によっては、降温期にも加熱し、降温速度を低くすることにより、セラミック素体１０のクラックを抑制することも可能である。
【００９８】
従って、本発明においては、外部電極と金属端子とを接触させた状態で加熱し、拡散接合するにあたっては、金属端子に拡散接合端子を当接させ、複数回通電することが望ましい。この複数回の通電は、拡散接合工程の全体にわたり行われればよい。図１８に示すように、最高温度に達するまでの工程において、複数回通電してもよく、図２１に示したように、最高温度に達する前と、最高温度に達した後にわけて複数回通電してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１の実施形態に係るセラミック電子部品の斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】第１の外部電極と第１の金属端子との接合状態を表す模式的断面図である。
【図６】第１の実施形態における第１の外部電極と第１の金属端子との拡散接合工程を表す断面図である。
【図７】第１の変形例における第１の外部電極と第１の金属端子との拡散接合工程を表す断面図である。
【図８】第２の実施形態におけるセラミック電子部品の側面図である。
【図９】第２の実施形態における第１の外部電極と第１の金属端子との拡散接合工程を表す断面図である。
【図１０】第３の実施形態におけるセラミック電子部品の側面図である。
【図１１】第３の実施形態における第１の外部電極と第１の金属端子との拡散接合工程を表す断面図である。
【図１２】第４の実施形態におけるセラミック電子部品の側面図である。
【図１３】第４の実施形態における第１の外部電極と第１の金属端子との拡散接合工程を表す断面図である。
【図１４】第２の変形例におけるセラミック電子部品の断面図である。
【図１５】拡散接合工程を説明するための模式的斜視図である。
【図１６】パルスヒート方式の拡散接合法を説明するための模式的正面図である。
【図１７】本発明の製造方法の変形例において、パルスヒート方式で拡散接合するにあたり、通電回数を１回とした場合の金属端子の温度変化を示す図である。
【図１８】本発明の製造方法の変形例において、パルスヒート方式で拡散接合するにあたり、通電回数を複数回とした場合の金属端子の温度変化を示す図である。
【図１９】本発明のセラミック電子部品の製造方法のさらに他の変形例であって、パラレルギャップ方式の加熱方法を説明するための模式的正面図である。
【図２０】本発明のセラミック電子部品の製造方法において、拡散接合に際しパラレルギャップ方式で加熱した場合の通電電流と、金属端子の温度変化との関係を示す図である。
【図２１】本発明のセラミック電子部品の製造方法において、拡散接合に際しパラレルギャップ方式で加熱し、降温期間にも通電した場合の通電電流と、金属端子の温度変化との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１…セラミック電子部品
２…セラミック素子
１０…セラミック素体
１０ａ…第１の端面
１０ｂ…第２の端面
１１…セラミック層
１２…第１の内部電極
１３…第２の内部電極
１４…第１の外部電極
１５…第２の外部電極
１６…第１の金属端子
１６ａ…接合部
１６ｂ…実装部
１７…第２の金属端子
１７ａ…接合部
１７ｂ…実装部
１８ａ、１８ｂ…端子本体
１９ａ、１９ｂ…めっき膜
２０ａ、２０ｂ…下層めっき膜
２１ａ、２１ｂ…上層めっき膜
２５ａ、２５ｂ…接合端子
２６…抵抗部
２７…接合端子
２８ａ…第１の端子部
２８ｂ…第２の端子部
２９…接合端子
３０ａ、３０ｂ…抵抗部
３１…接続部
３２…端子部
３５…防錆膜
４１、４２…拡散接合用端子
４１ａ、４１ｂ…プローブ
【図１】
2010016326.tif 000003
【図２】
2010016326.tif 000004
【図３】
2010016326.tif 000005
【図４】
2010016326.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010016326.tif 000009
【図８】
2010016326.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010016326.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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