(57)【要約】【課題】銅含有下地層を有する外部接続電極を備える電子部品をプリント回路基板にはんだ付け接続した回路モジュールは、高温高湿度下に電圧を引加された状態で長時間保持されると銅がイオンマイグレーションを起こし、回路の信頼性を損なう。【解決手段】下地層ｂと中間メッキ層ｃと錫含有の表面層ｄを有する外部接続電極の中間メッキ層を下地層縁部先端より延設し、その中間メッキ層で下地層を埋設し、下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離ｈ1 が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離ｈ2 の０．９倍以下にする。その外部接続電極を有する電子部品をはんだ付け接続した回路モジュール。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック素体に外部接続電極を有する電子部品において、該外部接続電極は下地層と、該下地層を被覆する中間メッキ層と、該中間メッキ層を被覆するメッキの表面層を有し、かつ該中間メッキ層は該下地層の縁部周辺先端より該セラミック素体表面上まで延設され、該下地層は該中間メッキ層により埋設されている外部接続電極付電子部品であって、該下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離の０．９倍以下である外部接続電極付電子部品。
【請求項２】
下地層は銅含有層であり、中間メッキ層はニッケル層であり、メッキの表面層は錫含有層である請求項１に記載の外部接続電極付電子部品。
【請求項３】
電子部品実装ランドにはんだ接続された電子部品を有する回路モジュールにおいて、該電子部品はセラミック素体に外部接続電極を有し、該外部接続電極は下地層と、該下地層を被覆する中間メッキ層と、該中間メッキ層を被覆する表面層を有し、かつ該中間メッキ層は該下地層の縁部周辺先端より該セラミック素体表面上まで延設され、該下地層は該中間メッキ層により埋設されている回路モジュールであって、該下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離の０．９倍以下である回路モジュール。
【請求項４】
電子部品実装ランド近傍に電源ラインを有する請求項３に記載の回路モジュール。
【請求項５】
下地層は銅含有層であり、中間メッキ層はニッケル層であり、表面層は該中間メッキ層上の錫含有メッキ層とはんだ付け時のはんだと一体の層である請求項３又は４に記載の回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ状積層コンデンサ等の電子部品の外部接続電極の構造及びその電子部品を用いた回路モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層型磁器コンデンサ、チップ状インダクタ、チップ状サーミスタ、チップ状ＬＣ複合部品、各種アレイ等のセラミック電子部品をプリント回路基板に搭載して使用することが行われている。
例えば積層型磁器コンデンサは、図３に示すように、誘電体と内部電極を順次積層したセラミック素体１の両端に外部接続電極２、２を形成したものであるが、プリント回路基板３のはんだ付けランド３ａ、３ａにはんだ付け接続されて使用される。その動作は回路の電圧がはんだ付けランド３ａ、３ａから外部接続電極２、２間に印加されることにより行なわれる、いわゆる電圧印加により動作する電圧動作モードであり、これに属する他の部品としては、トランス部品、ＬＣ複合部品、ＣＲ複合部品等の各種単品及びアレイがある。
また、チップ状インダクタとしては例えばフェライトビーズは、図４に示すように、角柱状フェライト磁性層の中心に内部導体を設けたセラミック素体４の両端に外部接続電極５、５を形成したものであるが、プリント回路基板６の例えば電源ライン６ａの近傍のはんだ付けランド６ｂ、６ｂにはんだ付け接続されて使用される。その動作は回路の電流がはんだ付けランド６ｂ、６ｂにより外部接続電極５、５間に流れて動作される、いわゆる電流を流すことにより動作する電流動作モードであり、これに属する他の部品としては抵抗体、バリスタ、サーミスタ、インダクタ等の各種単品及びアレイがある。
【０００３】
このような電子部品の外部接続電極は、図３に示すように、Ｃｕを含む導電材料ペーストをセラミック素体１の両端に塗布し、焼付け処理をして焼付け導電体膜の下地層２ａを形成し、その上にＮｉメッキの中間層２ｂを形成し、さらにＳｎあるいはＳｎ−ＰｂのＳｎ含有メッキの表面層２ｃを形成することにより作成されることが行われている。
【特許文献１】該当文献見当たらず
【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、上記外部接続電極を有するセラミック電子部品においては、例えば図３に示すように、両外部接続電極間２、２に電圧が印加された状態、あるいは図４に示すように、電源ライン６ａと電流の流れているフェライトビーズの間に電圧差がある状態で、高温、高湿度下の過酷な環境下に長期間使用された場合には、外部接続電極の下地層に含まれているＣｕがはんだ付け接続部を通してプリント回路基板３、６のはんだ付けランド側に逐次拡散する、いわゆる銅のイオンマイグレーション現象が起こり、対向するはんだ付けランド３ａ、３ａ間、６ｂ、６ｂ間あるいは図示省略した隣接する他の回路配線との間において耐電圧の低下、さらには短絡するという問題が生じ易い。
本発明の第１の目的は、外気等の接触から下地層を保護した外部接続電極付電子部品及びこれを用いた回路モジュールを提供することにある。
本発明の第２の目的は、プリント回路基板に実装されて電圧印加され長時間使用されても下地層の金属のイオンマイグレーションの生じ難い外部接続電極を有する外部接続電極付電子部品及びこれを用いた回路モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、（１）、セラミック素体に外部接続電極を有する電子部品において、該外部接続電極は下地層と、該下地層を被覆する中間メッキ層と、該中間メッキ層を被覆するメッキの表面層を有し、かつ該中間メッキ層は該下地層の縁部周辺先端より該セラミック素体表面上まで延設され、該下地層は該中間メッキ層により埋設されている外部接続電極付電子部品であって、該下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離の０．９倍以下である外部接続電極付電子部品を提供するものである。
また、本発明は、（２）、下地層は銅含有層であり、中間メッキ層はニッケル層であり、メッキの表面層は錫含有層である上記（１）の外部接続電極付電子部品、（３）、電子部品実装ランドにはんだ接続された電子部品を有する回路モジュールにおいて、該電子部品はセラミック素体に外部接続電極を有し、該外部接続電極は下地層と、該下地層を被覆する中間メッキ層と、該中間メッキ層を被覆する表面層を有し、かつ該中間メッキ層は該下地層の縁部周辺先端より該セラミック素体表面上まで延設され、該下地層は該中間メッキ層により埋設されている回路モジュールであって、該下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離の０．９倍以下である回路モジュール、（４）、電子部品実装ランド近傍に電源ラインを有する上記（３）の回路モジュール、（５）、下地層は銅含有層であり、中間メッキ層はニッケル層であり、表面層は該中間メッキ層上の錫含有メッキ層とはんだ付け時のはんだと一体の層である上記（３）又は（４）の回路モジュールを提供するものである。
また、（６）、セラミック素体に外部接続電極を有する電子部品において、該外部接続電極は下地層と、該下地層を被覆する中間メッキ層と、該中間メッキ層を被覆するメッキの表面層を有し、かつ該中間メッキ層は該下地層の縁部周辺先端より該セラミック素体表面上まで延設され、該下地層は該中間メッキ層により埋設されている外部接続電極付電子部品であって、上記中間メッキ層がセラミック素体表面上まで延設されるその延長幅の寸法は下地層の縁部周辺先端位置における該中間メッキ層の膜厚の寸法より大きく、該延長幅は３μｍ以上である外部接続電極付電子部品、（７）、中間メッキ層がセラミック素体表面上まで延設されるその延長幅は５μｍ以上である上記（６）の外部接続電極付電子部品、（８）、中間メッキ層の延長幅の寸法は下地層の縁部周辺先端位置における該中間メッキ層の膜厚の寸法の１．１倍以上である上記（６）の外部接続電極付電子部品、（９）、中間メッキ層の延長幅の寸法は下地層の縁部周辺先端位置における該中間メッキ層の膜厚の寸法の１．５倍以上である上記（６）の外部接続電極付電子部品、（１０）、下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及びメッキの表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離より小さい上記（６）ないし（９）のいずれかの外部接続電極付電子部品、（１１）、下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離の０．９倍以下である上記（１０）の外部接続電極付電子部品、（１２）、下地層は銅含有層であり、中間メッキ層はニッケル層であり、メッキの表面層は錫含有層である上記（６）ないし（１１）のいずれかの外部接続電極付電子部品、（１３）、電子部品実装ランドにはんだ接続された電子部品を有する回路モジュールにおいて、該電子部品はセラミック素体に外部接続電極を有し、該外部接続電極は下地層と、該下地層を被覆する中間メッキ層と、該中間メッキ層を被覆する表面層を有し、かつ該中間メッキ層は該下地層の縁部周辺先端より該セラミック素体表面上まで延設され、該下地層は該中間メッキ層により埋設されている回路モジュールであって、上記中間メッキ層がセラミック素体表面上まで延設されるその延長幅の寸法は下地層の縁部周辺先端位置における該中間メッキ層の膜厚の寸法より大きく、該延長幅は３μｍ以上である回路モジュール、（１４）、中間メッキ層がセラミック素体表面上まで延設されるその延長幅は５μｍ以上である上記（１３）の回路モジュール、（１５）、中間メッキ層の延長幅の寸法は下地層の縁部周辺先端位置における該中間メッキ層の膜厚の寸法の１．１倍以上である上記（１３）の回路モジュール、（１６）、中間メッキ層の延長幅の寸法は下地層の縁部周辺先端位置における該中間メッキ層の膜厚の寸法の１．５倍以上である上記（１３）の回路モジュール、（１７）、下地層の縁部周辺先端位置におけるセ���ミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離より小さい上記（１３）ないし（１６）のいずれかの回路モジュール、（１８）、下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離の０．９倍以下である上記（１３）ないし（１６）のいずれかの回路モジュール、（１９）、電子部品実装ランド近傍に電源ラインを有する上記（１３）ないし（１８）のいずれかの回路モジュール、（２０）、下地層は銅含有層であり、中間メッキ層はニッケル層であり、表面層は該中間メッキ層上の錫含有メッキ層とはんだ付け時のはんだと一体の層である上記（１３）ないし（１９）のいずれかの回路モジュールを提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、例えば銅含有の下地層を例えばニッケルメッキ層の中間層に埋設し、下地層の縁部周辺先端位置におけるセラミック素体に対する垂線の中間メッキ層及び表面層の接触面までの距離が該縁部周辺先端位置から該中間メッキ層の延長幅分基端側におけるセラミック素体に対する垂線の該下地層及び中間メッキ層の接触面までの距離の０．９倍以下にしたので、銅含有の下地層は外気と遮断され、その湿分や酸素の影響を受けることがなく、したがって高温高湿度の大気下において長期間その構造を有する外部接続電極に電圧が印加された状態でも銅はイオン化することを避けられ、マイグレーションすることを避けることができる。これにより、その外部接続電極を有する電子部品を用いた回路モジュールの信頼性と寿命を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、「下地層を被覆する中間メッキ層」とは、例えばニッケル含有層からなる中間メッキ層である。
また、本発明において、「下地層」としては銅含有層が挙げられ、「メッキの表面層」としてはＳｎ含有層、例えばＳｎ単独層、Ｓｎ−Ｐｂのはんだ層が挙げられ、「メッキ」とは電解メッキ、無電解メッキのいずれでも良く、両者を併用しても良い。
本発明において、例えば銅含有の下地層から銅がイオンマイグレーションを起こさないためには、図１に示すように、中間メッキ層ｃがセラミック素体ａ表面上まで延設されるその延長幅Ｌは、３μｍ以上、好ましくは５μｍ以上であり、また、その延長幅Ｌの寸法は下地層の縁部周辺先端位置の該中間メッキ層ｃの膜厚Ｄの寸法より大きく、１．１倍、好ましくは１．５倍以上が良く、また、下地層ｂの縁部周辺先端位置におけるセラミック素体ａに対する垂線の中間メッキ層ｃ及び表面層ｄの接触面までの距離ｈ1 がその縁部周辺先端位置から上記延長幅Ｌ寸法分基端側におけるセラミック素体ａの垂線の下地層ｂ及び中間メッキ層ｃとの接触面までの距離ｈ2 より小さく、０．９倍以下であることが好ましい。
電子部品としては、上記の「従来の技術」の項で挙げた電圧動作モードのもの、電流動作モードのもののいずれも使用できる。
また、本発明においては、電子部品を実装した回路モジュールを提供するが、この回路モジュールにおける電子部品の外部接続電極はプリント回路基板のはんだ付けランドにはんた付けされているので、上記電子部品における外部接続電極のメッキの表面層ははんだ付け時のはんだにより溶融されこれと一体になっているので、これを「表面層」と言い、電子部品の外部接続電極の「メッキの表面層」と区別する。回路モジュールには、上記「従来の技術」の項で説明した図３、図４に示されたもの等が含まれ、電源ラインが設けられているものも含む。
【０００８】
〔作用〕
下地層は中間メッキ層に埋設されたので、外気等の接触から遮断され、大気中の湿気や酸素による影響を受けることがなく、外部接続電極に電圧が印加された状態で長期保持されても、例えば下地層に銅含有層を用いても銅のイオンマイグレーションをないようにできる。
【実施例】
【０００９】
次に本発明の実施例を説明する。
実施例１
図２（イ）に示すように、銀導体を中心軸として有するチップ型のフェライトビーズのセラミック素体１１を作成し、同図（ロ）に示すようにその両端に導電体材料ペースト（Ｃｕ粉末７８重量部、エチルセルロース５重量部、テルピネオール１７重量部）をスクリーン印刷により塗布し、７００℃、１０分間焼付けてＣｕ焼付導電体膜１２を形成し、Ｃｕ焼付導電体膜付セラミック素体１３を作成する。
ついで、図５に示すように、メッシュのバレル２１の中に陰極２２を設け、これに対応してバレルの外部に設けた陽極２３との間にニッケルのメッキ浴２４を介在させたバレル電解メッキ装置を用い、バレル２１中に上記Ｃｕ焼付導電体膜付セラミック素体１３、１３・・・、あるいはこれらが少ない場合には粒状の導体のダミー（メディアボール）２５、２５・・・を入れ、これらを一緒にして撹拌しながら電解ニッケルメッキを行なう。その際のメッキ条件は、液温５０℃、電流密度０．３Ａ／ｃｍ2 、通電時間６０分にする。２６は直流電源である。
この電解ニッケルメッキにより、図２（ハ）に示すように上記Ｃｕ焼付導電体膜付セラミック素体１３のＣｕ焼付導電体膜１２の全体を被覆し、さらにその縁部周辺の先端側のセラミック素体１１上に延設したＮｉメッキ膜１４を形成した。
そして、上記と同様な別のバレル電解メッキ装置を用い、メッキ液にはんだメッキ液を使用し、液温４０℃、電流密度０．３Ａ／ｃｍ2 ではんだの電解メッキを行い、図２（ニ）に示すようにはんだメッキ膜１５を形成した。
このようにして、セラミック素体１１の両端にＣｕ焼付導電体膜１２の下地層、Ｎｉメッキ膜１４の中間層、はんだメッキ膜１５の表面層からなる外部接続電極１６、１６を有する大きさが３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．１ｍｍのチップ型のフェライトビーズを作成した。
このチップ型のフェライトビーズの一方の外部電極について、研磨を行ない、図２（ニ）に図示の○で囲った部分の断面を３５００倍の電子顕微鏡写真を撮ったところ、Ｃｕ焼付導電体膜１２の膜厚は３５μｍ（一定部分）、その先端位置のＮｉメッキ膜１４の膜厚（図１のＤに相当）は２．８μｍ、はんだメッキ膜１５の膜厚（一定部分）は３．３μｍであり、また、Ｎｉメッキ膜１４のＣｕ焼付導電体膜１２の縁部周辺先端よりの延長幅（図１のＬに相当）は３．８μｍであり、また、Ｃｕ焼付導電体膜１２の縁部周辺先端におけるセラミック素体１１における垂線のＮｉメッキ膜１４とはんだメッキ膜１５との接触面までに到る距離（図１のｈ1 に相当）は３．１μｍであり、上記Ｃｕ焼付導電体膜１２位置から上記延長幅寸法分基端側のセラミック素体１１の垂線のＣｕ焼付導電体膜１２とＮｉメッキ膜１４との接触面までに到る距離（図１のｈ2 に相当）は３．５μｍであり、両者の比（図１のｈ1 ／ｈ2 に相当）は０．８９であった。
上記と同様にして作成したフェライトビーズを１０個、図４に示すようにプリント回路基板６にはんだ付けを行ない、試験用回路基板を作成した。この回路基板を８５℃、８５％ＲＨ（相対湿度）条件下におき、電源ライン６ａと、はんだ付けランド６ｂ、６ｂ間に直流１０Ｖの電圧を３００時間印加し、銅のマイグレーションの有無を拡大鏡により観察を行った結果、マイグレーションの発生が一個も確認されなかった。
【００１０】
比較例１
実施例１において、ニッケル電解メッキ条件を電流密度０．１５Ａ／ｃｍ2 、通電時間６０分とした以外は同様にしてチップ状のフェライトビーズを作成し、実施例１と同様に電子顕微鏡写真を撮って調べたところ、図１のＤに相当する膜厚は１．５μｍ、図１のＬに相当する延長幅は１．９μｍ、図１のｈ1 に相当する距離は１．６μｍ、図１のｈ2 に相当する距離は１．７μｍ、図１のｈ1 ／ｈ2 に相当する比は０．９４であった。
また、実施例１と同様に試験用回路基板を作成し、これについても同様に銅のマイグレーションを観察したところ、７個についてマイグレーションの発生が確認された。
【００１１】
実施例２
実施例１において、電解メッキ条件の電流密度を比較例１と同じ電流密度０．１５Ａ／ｃｍ2 とし、通電時間を１２０分にした以外は同様にしてチップ状のフェライトビーズを作成し、実施例１と同様に電子顕微鏡写真を撮って調べたところ、図１のＤに相当する膜厚は３．０μｍ、図１のＬに相当する延長幅は５．５μｍ、図１のｈ1 に相当する距離は３．３μｍ、図１のｈ2 に相当する距離は４．２μｍ、図１のｈ1 ／ｈ2 に相当する比は０．７９であった。
また、実施例１と同様に試験用回路基板を作成し、これについても同様に銅のマイグレーションを観察したところ、マイグレーションの発生が一個も確認されなかった。
【００１２】
実施例３
実施例１と同様にして外部接続電極を形成した図３に示すチップ状積層セラミ０クコンデンサを得た。これについても実施例１と同様に電子顕微鏡写真により調べたところ、ほぼ同様の結果が得られた。
また、このチップ状積層セラミックコンデンサを図３に示すようにはんだ付けを行なって得た実施例１と同様な試験用回路基板について、はんだ付けランド３ａ、３ａ間に実施例１と同様な条件で電圧を印加し、銅のマイグレーションを観察したところ、マイグレーションの発生が一個も確認されなかった。
【００１３】
比較例２
比較例１において、チップ状のフェライトビーズの代わりに実施例３で得たチップ状積層セラミックコンデンサを使用した以外は同様にして外部接続電極を形成したチップ状積層セラミックコンデンサを得た。これについても、実施例１と同様に電子顕微鏡写真を撮って調べたところ、比較例１とほぼ同様の結果が得られた。
また、実施例１と同様に試験用回路基板を作成し、これについても同様に銅のマイグレーションを観察したところ、１０個についてマイグレーションの発生が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電子部品の外部接続電極の構造を説明する部分断面説明図である。
【図２】本発明の一実施例の電子部品であるフェライトビーズの製造工程を示す断面説明図である。
【図３】チップ状積層セラミックコンデンサの使用状態の部分断面図である。
【図４】チップ状フェライトビーズの使用状態の部分平面図である。
【図５】バレル電解メッキ装置の断面説明図である。
【符号の説明】
【００１５】
ａ、１１  セラミック素体
ｂ、１２  下地層
ｃ、１４  中間メッキ層
ｄ        表面層
１５      メッキの表面層
１６      外部接続電極
【図１】
2005277444.tif 000003
【図２】
2005277444.tif 000004
【図３】
2005277444.tif 000005
【図４】
2005277444.tif 000006
【図５】
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