(57)【要約】【課題】外部導体を構成する金属のマイグレーションを抑制し、信頼性の高い電子部品およびその製造方法を提供する。【解決手段】表面に金属からなる外部導体１３が形成された本体１２を備え、外部導体１３の表面にめっき膜１４が形成され、めっき膜１４にピンホール１８が形成された電子部品において、外部導体１３の表面において、めっき膜１４に被覆されずピンホール１８を介して露出した部分１３ａを硫化させ、硫化物１９を生成させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に金属からなる外部導体が形成された本体を備え、
前記外部導体の表面にはめっき膜が形成され、
前記めっき膜には、前記めっき膜の表面から前記外部導体の表面に通じるピンホールが形成され、
前記外部導体の表面において、前記めっき膜に被覆されず前記ピンホールを介して露出した部分が硫化されていることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
表面に金属からなる外部導体が形成された本体を備え、
前記外部導体の表面には絶縁膜が形成され、
前記絶縁膜には、前記絶縁膜の表面から前記外部導体の表面に通じるピンホールが形成され、
前記外部導体の表面において、前記絶縁膜に被覆されず前記ピンホールを介して露出した部分が硫化されていることを特徴とする電子部品。
【請求項３】
前記めっき膜は、前記外部導体の表面を被覆するように形成された第１のめっき膜と、前記第１のめっき膜の表面を被覆するように形成された第２のめっき膜とからなり、
前記第１のめっき膜はニッケルからなることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
前記第２のめっき膜は金からなることを特徴とする、請求項３に記載の電子部品。
【請求項５】
前記外部導体を構成する金属は、銀または銅であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電子部品。
【請求項６】
前記本体は、複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板であることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の電子部品。
【請求項７】
表面に金属からなる外部導体が形成された本体を備える電子部品を準備する工程と、
前記外部導体の表面にめっき膜を形成する工程と、
硫黄を含有する雰囲気中に前記本体を放置する工程と、
を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項８】
表面に金属からなる外部導体が形成された本体を備える電子部品を準備する工程と、
前記外部導体の表面に絶縁膜を形成する工程と、
硫黄を含有する雰囲気中に前記本体を放置する工程と、
を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に金属からなる外部導体を備えた電子部品およびその製造方法に関し、詳しくは、銀や銅などのマイグレーションを起こしやすい外部導体を備えた電子部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエレクトロニクス機器における処理信号の高周波化に伴い、電子部品に形成される外部導体として、銀や銅などの低抵抗の金属がよく用いられている。これらの金属を用いる場合、実装部品のはんだ付け性や、ワイヤーボンディング性を高めるために、例えば、外部導体の表面にニッケルめっき膜を形成し、さらに金めっき膜を形成することが行われている。
【０００３】
また、銀や銅などの金属はマイグレーションを起こしやすいため、銀や銅などを外部導体として用いた電子部品においては、外部導体間の絶縁抵抗が劣化するなどして信頼性が低下してしまうおそれがある。このようなマイグレーションを防止するためには、めっき処理により外部導体の表面にニッケルや金などのめっき膜を形成したり、外部導体の表面に絶縁膜を形成することが有効である。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２９７３８０号公報（全頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように外部導体の表面にめっき膜や絶縁膜を形成しても、めっき膜や絶縁膜にはピンホールが発生することが多い。この場合、外部導体の表面はめっき膜や絶縁膜で完全には被覆されず、このピンホールを介して、外部導体を構成する金属のマイグレーションが進行してしまうという問題があった。これを図示すると、以下のようになる。
【０００６】
図８は、従来の電子部品の外部導体部分を拡大して示した概略断面図である。図８に示すように、電子部品本体４２の表面には外部導体４３が形成され、外部導体４３の表面にはめっき膜４４が形成されている。めっき膜４４にはピンホール４８が形成されているため、外部導体４３の表面はめっき膜４４により完全には被覆されず、ピンホール４８を介して露出した部分４３ａが存在する。この露出した部分４３ａからピンホール４８を介して、図中矢印方向に、外部導体４３を構成する金属のマイグレーションが進行してしまうのである。
【０００７】
このような外部導体を構成する金属のマイグレーションは、セラミック多層基板などの配線基板において、特に深刻な問題である。すなわち、配線基板においては、外部導体が配線として機能することが多く、外部導体を構成する金属のマイグレーションは、配線間における絶縁抵抗の劣化の原因につながり、配線基板の信頼性の低下を招くのである。
【０００８】
本発明は、外部導体を構成する金属のマイグレーションを抑制し、信頼性の高い電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子部品は、表面に金属からなる外部導体が形成された本体を備え、前記外部導体の表面にはめっき膜が形成され、前記めっき膜には、前記めっき膜を貫通して前記外部導体の表面に通じるピンホールが形成され、前記外部導体の表面において、前記めっき膜に被覆されず前記ピンホールを介して露出した部分が硫化されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電子部品は、表面に金属からなる外部導体が形成された本体を備え、前記外部導体の表面には絶縁膜が形成され、前記絶縁膜には、前記絶縁膜を貫通して前記外部導体の表面に通じるピンホールが形成され、前記外部導体の表面において、前記絶縁膜に被覆されず前記ピンホールを介して露出した部分が硫化されていることを特徴とする。
【００１１】
前記めっき膜は、前記外部導体の表面を被覆するように形成された第１のめっき膜と、前記第１のめっき膜の表面を被覆するように形成された第２のめっき膜とからなり、前記第１のめっき膜はニッケルからなることが好ましい。また、前記第２のめっき膜は金からなることが好ましい。また、前記外部導体を構成する金属は、銀または銅であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る電子部品の製造方法は、表面に金属からなる外部導体が形成された本体を備える電子部品を準備する工程と、前記外部導体の表面にめっき膜を形成する工程と、硫黄を含有する雰囲気中に前記本体を放置する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る電子部品の製造方法は、表面に金属からなる外部導体が形成された本体を備える電子部品を準備する工程と、前記外部導体の表面に絶縁膜を形成する工程と、硫黄を含有する雰囲気中に前記本体を放置する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る電子部品の一実施形態を示す概略断面図である。電子部品１１は、セラミック多層基板からなる本体１２を備え、前記本体１２の表面には外部導体１３が形成されている。また、外部導体１３の表面にはめっき膜１４が形成されている。
【００１５】
図２は、図１において、外部導体１３の部分を拡大して示した概略断面図である。図２に示すように、めっき膜１４は、外部導体１３の表面に形成されたニッケルからなる第１のめっき膜１４ａと、第１のめっき膜１４ａの表面に形成された金からなる第２のめっき膜１４ｂと、からなるニッケル／金めっき膜である。
【００１６】
また、めっき膜１４には、めっき膜１４の表面から外部導体１３の表面に通じるピンホール１８が形成されている。さらに、外部導体１３の表面において、めっき膜１４に被覆されずピンホール１８を介して露出した部分１３ａ（以下、露出部１３ａとする）が硫化され、硫化物１９が生成している。
【００１７】
本体１２は、複数のセラミック層１５を積層してなるセラミック多層基板からなる。本体１２において、セラミック層１５間には内部導体１６が形成され、セラミック層１５を積層方向に貫通するようにビア導体１７が形成されている。セラミック層１５を構成する材料としては、例えば、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ系ガラスとアルミナとからなるガラスセラミックなどを用いることができる。内部導体１６およびビア導体１７を構成する材料としては、銀、銅、白金、パラジウムなどの金属を用いることができる。
【００１８】
外部導体１３を構成する材料としては、銀、銅、白金、パラジウムなどの金属を用いることができる。中でも、銀や銅などのマイグレーションが発生しやすい金属を用いた場合、本発明の構成により達成される効果が顕著に発揮される。
【００１９】
外部導体１３の表面には、めっき膜１４が形成される。これにより、外部導体１３上に実装される実装部品のはんだ付け性が向上するとともに、外部導体１３を構成する金属のマイグレーションが防止される。本実施形態のように、めっき膜１４が、第１のめっき膜１４ａと第２のめっき膜１４ｂとからなり、第１のめっき膜１４ａがニッケルからなる場合、外部導体１３のはんだ食われを防止することができる。また、第２のめっき膜１４ｂが金からなる場合、特に実装部品のはんだ付け性に優れているため好ましい。なお、第２のめっき膜１４ｂとしては、すずなどを用いてもよい。また、めっき膜１４は２層に限らず、１層であってもよいし、３層以上であってもよい。
【００２０】
ピンホール１８は、意図的に形成されるものではない。外部導体１３に表面にめっき処理を行って電子部品１１を量産した場合、一部の電子部品１１の外部導体１３にピンホール１８が形成される。ピンホール１８は、めっき膜１４が外部導体１３の端部まで十分に回り込まなかった場合に形成されやすい。すなわち、ピンホール１８は、外部導体１３の端部に形成されることが多い。
【００２１】
硫化物１９は、外部導体１３を構成する金属が硫化されてなるものである。例えば、外部導体１３として銀を用いた場合、硫化物１９は硫化銀であり、外部導体１３として銅を用いた場合、硫化物１９は硫化銅である。
【００２２】
外部導体１３を構成する金属のマイグレーションは、外部導体１３間の電位差と本体１２の表面に付着する水分の存在により、陰極となる外部導体１３を構成する金属がイオン化し、陽極となる外部導体１３に向かって樹枝状に成長する現象である。本実施形態では、めっき膜１４により外部電極１３が水分と接触する面積を大幅に減少させるとともに、ピンホール１８を介した露出部１３ａを水に難溶である硫化物１９で被覆する。これにより、外部導体１３と水分との接触を防止し、外部導体１３を構成する金属のマイグレーションを確実に防止することができる。
【００２３】
なお、外部導体１３の表面にめっき膜１４を形成せず、外部導体１３の表面全面を硫化させても、マイグレーション防止の効果は得られる。しかし、この場合は、外部導体１３の抵抗値が上昇してしまうため、好ましくない。
【００２４】
以下、本実施形態における電子部品１１の製造方法を説明する。まず、図３に示すように、セラミック多層基板からなる本体１２を備える電子部品１１を準備する。本体１２の表面には、金属からなる外部導体１３が形成されている。
【００２５】
次に、図４に示すように、外部導体１３の表面にめっき膜１４を形成する。めっき膜１４は、ニッケルからなる第１のめっき膜１４ａと金からなる第２のめっき膜１４ｂとからなる。ここで、めっき膜１４にはピンホール１８が形成されるが、このピンホール１８は意図的に形成されるものではない。また、ピンホール１８を介して、外部導体１３の表面の一部が露出部１３ａとして露出する。
【００２６】
次に、硫黄を含有する雰囲気中に本体１２を放置する。硫黄を含有する雰囲気としては、例えば、Ｈ２ＳやＳＯ２などが挙げられる。この工程では、硫黄を含有する雰囲気がピンホール１８内部に進入し、外部導体１３の露出部１３ａと接触する。これにより、図２に示すように、外部導体１３の露出部１３ａに硫化物１９が生成する。
【００２７】
（実施形態２）
図５は、本発明に係る電子部品の一実施形態を示す概略断面図である。電子部品２１は、セラミック多層基板からなる本体２２を備え、本体２２の表面には外部導体２３が形成されている。また、外部導体２３の表面には絶縁膜２４が形成されている。
【００２８】
図６は、図５において、外部導体２３の部分を拡大して示した概略断面図である。図６に示すように、絶縁膜２４には、絶縁膜２４を貫通して外部導体２３の表面に通じるピンホール２８が形成されている。さらに、外部導体２３の表面において、絶縁膜２４に被覆されずピンホール２８を介して露出した部分２３ａ（以下、露出部２３ａとする）が硫化され、硫化物２９が生成している。
【００２９】
本体２２は、複数のセラミック層２５を積層してなるセラミック多層基板からなる。本体２２において、セラミック層２５間には内部導体２６が形成され、セラミック層２５を積層方向に貫通するようにビア導体２７が形成されている。
【００３０】
絶縁膜２４は、例えば、ホウケイ酸ガラスからなるガラスペーストを、スクリーン印刷により外部導体２３の表面に塗布し、焼き付けることにより形成される。外部導体２３の端部にはガラスペーストを塗布しにくいため、ピンホール２８は外部導体２３の端部に形成されることが多い。
【００３１】
その他の構成は実施形態１と同じであり、説明を省略する。また、電子部品２１の製造方法については、実施形態１における電子部品１１の製造方法と基本的に同じであり、めっき膜１４の代わりに上述した方法により絶縁膜２４を形成する。
【００３２】
本実施形態では、絶縁膜２４により外部電極２３が水分と接触する面積を大幅に減少させるとともに、ピンホール２８を介した露出部２３ａを水に難溶である硫化物２９で被覆する。これにより、外部導体２３と水分との接触を防止し、外部導体２３を構成する金属のマイグレーションを確実に防止することができる
なお、外部導体２３の表面に絶縁膜２４を形成せず、外部導体２３の表面全面を硫化させても、マイグレーション防止の効果は得られる。しかし、この場合は、外部導体２３の抵抗値が上昇してしまうため好ましくない。
【００３３】
以上のように、実施形態１，２においては、電子部品の本体としてセラミック多層基板を用いたが、電子部品の本体はセラミック多層基板に限定されるものではない。電子部品の本体としては、セラミックや樹脂からなるものを広く用いることができる。例えば、セラミックからなる本体としては、コンデンサ素子、サーミスタ素子、圧電素子などを用いることができ、樹脂からなる本体としては、樹脂基板などを用いることができる。
【００３４】
また、実施形態１，２においては、外部導体の露出部を硫化させるために、電子部品の本体を、硫黄を含有する雰囲気中に放置しているが、硫化の方法はこのような気相反応を利用したものに限定されない。例えば、電子部品の本体を、硫化水素などの水溶液に浸漬することにより、外部導体の露出部を硫化させてもよい。
【００３５】
【実験例】
実施形態１に基づいて、セラミック多層基板からなる本体を備えた電子部品を作製し、その評価を行った。
まず、出発原料として、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ系ガラス粉末と、アルミナ粉末と、を準備した。次に、これらの出発原料を、ガラス粉末５０重量％、アルミナ粉末５０重量％となるように混合した。次に、得られた混合粉末を、有機バインダーおよび可塑剤とともにトルエンに添加し、ボールミルで混練し、減圧下で脱泡処理を行って、スラリーを作製した。
【００３６】
次に、ドクターブレード法を用いたキャスティング法により、スラリーをＰＥＴ（ポリエチエレンテレフタレート）フィルム上に流し込み、厚さ０．１ｍｍのセラミックグリーンシートを作製した。次に、このセラミックグリーンシートを乾燥させた後ＰＥＴフィルムから剥離し、プレス金型により１００ｍｍ×１００ｍｍのサイズに打ち抜き、これを第１のセラミックグリーンシートとした。
【００３７】
次に、１枚の第１のセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷により銀ペーストを印刷して、櫛歯状電極用パターンを形成した。なお、櫛歯状電極については後述する。
【００３８】
一方、アルミナ粉末を有機バインダーおよび可塑剤とともにトルエンに添加し、ボールミルで混練し、減圧下で脱泡処理を行って、スラリーを作製した。次に、第１のセラミックグリーンシートと同様の作成方法により、スラリーから１００ｍｍ×１００ｍｍのセラミックグリーンシートを作製し、これを第２のセラミックグリーンシートとした。
【００３９】
次に、櫛歯状電極パターンが形成された第１のセラミックグリーンシートが最上層となるように、第１のセラミックグリーンシートを１０枚積層してセラミック積層体を作製した。次に、セラミック積層体の両主面上に、第２のセラミックグリーンシートをそれぞれ５枚ずつ積層し、第１、第２のセラミックグリーンシートを積層方向に圧着して、複合積層体を作製した。
【００４０】
次に、複合積層体を９００℃で焼成した。なお、アルミナからなる第２のセラミックグリーンシートはこの温度では焼結せず、第１のセラミックグリーンシートからなるセラミック積層体の主面方向への収縮を抑制するように作用する。
【００４１】
次に、焼成後の複合積層体を超音波洗浄槽に入れ、４０ｋＨｚの超音波を放射し、未焼結の第２のセラミックグリーンシートを除去して、電子部品の本体となるセラミック多層基板を得た。
【００４２】
このセラミック多層基板の一方主面上には、図７に示すような櫛歯状電極が形成されている。櫛歯状電極３１は、複数の電極指３２ａを有する第１の端子３２と、複数の電極指３３ａを有する第２の端子３３と、からなり、第１の端子３２と第２の端子３３とは、電極指３２ａ，３２ａ間に電極指３２ｂが配置されるようにして対向している。本実験例では、電極指３２ａ，３２ｂの幅をそれぞれ１００μｍ、電極指３２ａ，３２ｂの間隔を１００μｍとした。
【００４３】
次に、セラミック多層基板をアルカリ脱脂し、水洗した。次に、塩化パラジウム水溶液にセラミック多層基板を浸漬し、櫛歯状電極表面にパラジウム触媒を付与し、その後セラミック多層基板を水洗した。
【００４４】
次に、硫酸ニッケル、クエン酸、次亜リン酸からなる無電解ニッケルめっき液にセラミック多層基板を浸漬し、櫛歯状電極表面にニッケルめっき膜を析出させ、その後セラミック多層基板を水洗した。
【００４５】
次に、亜硫酸金からなる置換金めっき液にセラミック多層基板を浸漬し、ニッケルめっき膜表面に置換金めっき膜を析出させ、その後セラミック多層基板を水洗した。
【００４６】
次に、アンモニウム水溶液にセラミック多層基板を浸漬し、不要なパラジウムイオンを除去し、その後セラミック多層基板を水洗した。
【００４７】
次に、亜硫酸金、チオ尿素からなる無電解金めっき液にセラミック多層基板を浸漬し、置換金めっき膜表面に無電解金めっき膜を析出させ、その後セラミック多層基板を水洗した。
【００４８】
このように、櫛歯状電極表面にニッケル／金めっき膜が形成されたセラミック多層基板の試料を２００個準備した。このうち１００個の試料を、Ｈ２Ｓで形成された雰囲気中に１時間放置した。このように硫化処理を行った１００個の試料を試料群Ａとした。一方、硫化処理を行わなかった１００個の試料を試料群Ｂとした。
【００４９】
次に、試料群Ａ，Ｂの各試料に形成された櫛歯状電極の両端子間にＤＣ５０Ｖの電圧を印加した状態で、各試料を温度８５℃、湿度８５％の条件下で１０００時間放置し、１０００時間後の各試料の絶縁抵抗を測定した。本実験例では、絶縁抵抗が１０９Ω未満の試料を不良とし、試料群Ａ，Ｂにおいて、それぞれ不良となった試料の数を比較した。その結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2004165294.tif 000003
【００５１】
表１からわかるように、硫化処理を行った試料群Ａでは、絶縁抵抗が１０９Ωを下回った試料はなかった。一方、硫化処理を行わなかった試料群Ｂでは、絶縁抵抗が１０９Ωを下回った試料が１１個確認された。このことから、硫化処理を行うことにより、櫛歯状電極を構成する銀のマイグレーションを効果的に防止できることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係る電子部品においては、外部導体の表面にめっき膜あるいは絶縁膜が形成されるとともに、外部導体の表面において、めっき膜あるいは絶縁膜に被覆されずにピンホールを介して露出した部分が、ピンポイントに硫化されている。したがって、外部導体の抵抗値を低く維持しつつ、外部導体を構成する金属のマイグレーションを確実に防止することができる。
【００５３】
また、外部導体の表面にめっき膜あるいは絶縁膜を形成した後、電子部品の本体を、硫黄を含有する雰囲気中に放置することにより、容易に外部導体の露出部を硫化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の電子部品１１において、外部導体１３の部分を拡大して示した概略断面図である。
【図３】実施形態１における電子部品の製造方法について、その一工程を示す概略断面図である。
【図４】実施形態１における電子部品の製造方法について、その一工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る電子部品の一実施形態を示す概略断面図である。
【図６】図５の電子部品２１において、外部導体２３の部分を拡大して示した概略断面図である。
【図７】第１のグリーンシートの主面上に形成される櫛歯状電極を示す平面図である。
【図８】従来の電子部品を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１                  電子部品
１２                  本体
１３                  外部導体
１３ａ                露出部
１４                  めっき膜
１４ａ                第１のめっき膜
１４ｂ                第２のめっき膜
１８                  ピンホール
１９                  硫化物
２４                  絶縁膜
【図１】
2004165294.tif 000004
【図２】
2004165294.tif 000005
【図３】
2004165294.tif 000006
【図４】
2004165294.tif 000007
【図５】
2004165294.tif 000008
【図６】
2004165294.tif 000009
【図７】
2004165294.tif 000010
【図８】
2004165294.tif 000011